Die Variomatik: Herzstück des automatischen Antriebs

Die Variomatik, auch bekannt als stufenloses Getriebe (CVT – Continuously Variable Transmission), ist ein geniales System, das hauptsächlich in Rollern, Mopeds und manchmal auch in kleineren Autos zum Einsatz kommt. Sie ermöglicht eine automatische und vor allem stufenlose Anpassung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Motor und Hinterrad. Das Ergebnis: sanftes Anfahren, gleichmäßige Beschleunigung und die Möglichkeit, den Motor stets im optimalen Drehzahlbereich für Leistung oder Effizienz zu halten.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltgetrieben mit festen Gängen gibt es bei der Variomatik keine spürbaren Schaltpunkte. Die Übersetzung ändert sich fließend, was den Fahrkomfort erhöht.

1. Aufbau der Variomatik

Eine Variomatik besteht im Wesentlichen aus folgenden Hauptkomponenten:

  • Antriebseinheit (Vorne auf der Kurbelwelle):
    • Feste Riemenscheibenhälfte: Direkt mit der Kurbelwelle verbunden.
    • Bewegliche Riemenscheibenhälfte (Variatorplatte): Kann sich axial auf einer Gleitbuchse bewegen. In ihr befinden sich die Laufbahnen für die Gewichte.
    • Variomatikgewichte (Rollen): Kleine, zylindrische oder rechteckige Gewichte, die in den Laufbahnen der beweglichen Riemenscheibenhälfte gleiten. Ihre Position verändert sich durch die Zentrifugalkraft.
    • Gleitbuchse (Variatorhülse): Eine Hülse, auf der sich die bewegliche Riemenscheibenhälfte verschiebt.
    • Druckplatte/Variodeckel: Hält die Gewichte und die bewegliche Hälfte an Ort und Stelle.
  • Abtriebseinheit (Hinten am Getriebeeingang):
    • Feste Riemenscheibenhälfte: Verbunden mit der Getriebeeingangswelle.
    • Bewegliche Riemenscheibenhälfte: Kann sich ebenfalls axial bewegen.
    • Gegendruckfeder: Eine starke Feder zwischen den beiden hinteren Riemenscheibenhälften, die diese auseinanderdrückt.
    • Wandler (Torque Driver): Eine Einheit, die die hinteren Riemenscheibenhälften und die Gegendruckfeder beherbergt und oft auch einen Drehmomentnockenmechanismus enthält, der bei Lastwechseln hilft.
  • Keilriemen: Ein spezieller, verstärkter Riemen, der die vordere und hintere Riemenscheibeneinheit verbindet. Er läuft in den V-förmigen Vertiefungen der Riemenscheiben.
  • Fliehkraftkupplung: Obwohl technisch nicht Teil der Variomatik selbst, ist sie eng damit verbunden. Sie sitzt hinter der hinteren Riemenscheibe und sorgt dafür, dass die Kraft erst ab einer bestimmten Drehzahl auf das Hinterrad übertragen wird (verhindert das Abwürgen des Motors im Stand).

2. Funktion der Variomatik

Die Funktion basiert auf der Veränderung der effektiven Durchmesser der vorderen und hinteren Riemenscheiben, auf denen der Keilriemen läuft.

  • Beim Anfahren und niedriger Drehzahl:
    • Die Variomatikgewichte befinden sich aufgrund geringer Zentrifugalkraft nahe der Mitte der vorderen Riemenscheibe.
    • Der Keilriemen läuft auf einem kleinen effektiven Durchmesser vorne.
    • Die Gegendruckfeder drückt die hinteren Riemenscheibenhälften auseinander. Der Keilriemen wird dadurch auf einen großen effektiven Durchmesser hinten gedrängt.
    • Dies ergibt eine „kurze“ Übersetzung (ähnlich einem kleinen Gang beim Fahrrad) für maximale Zugkraft beim Start. Die Fliehkraftkupplung greift bei leicht erhöhter Leerlaufdrehzahl.
  • Bei steigender Drehzahl und Beschleunigung:
    • Mit zunehmender Motordrehzahl werden die Variomatikgewichte durch die ansteigende Zentrifugalkraft nach außen in ihren Laufbahnen geschleudert.
    • Die nach außen gleitenden Gewichte drücken die bewegliche vordere Riemenscheibenhälfte nach innen.
    • Der Keilriemen wird gezwungen, auf einem immer größeren effektiven Durchmesser der vorderen Riemenscheibe zu laufen.
    • Da die Gesamtlänge des Riemens konstant ist, zieht dies am hinteren Teil des Systems.
    • Der Zug des Riemens überwindet die Kraft der Gegendruckfeder und drückt die hinteren Riemenscheibenhälften zusammen.
    • Der Keilriemen läuft nun auf einem immer kleineren effektiven Durchmesser der hinteren Riemenscheibe.
    • Dies ergibt eine „längere“ Übersetzung (ähnlich einem großen Gang beim Fahrrad), was die Fahrzeuggeschwindigkeit bei gleichbleibender oder leicht steigender Motordrehzahl erhöht.
  • Bei hoher Geschwindigkeit:
    • Die Gewichte sind maximal nach außen geschleudert.
    • Der Keilriemen läuft auf dem größten effektiven Durchmesser vorne und dem kleinsten effektiven Durchmesser hinten.
    • Dies ist die längste Übersetzung für die Höchstgeschwindigkeit.

Der Übergang zwischen diesen Zuständen erfolgt stufenlos, solange die Motordrehzahl und damit die Zentrifugalkraft der Gewichte sich ändert.

3. Diagnose von Variomatik-Problemen

Probleme mit der Variomatik äußern sich typischerweise in einer verschlechterten Fahrleistung. Häufige Symptome sind:

  • Schlechte Beschleunigung: Das Fahrzeug kommt langsam auf Touren.
  • Motor dreht hoch, aber das Fahrzeug wird nicht schneller: Dies deutet oft auf einen rutschenden Keilriemen hin.
  • Motor dreht nicht richtig hoch: Könnte an zu schweren oder klemmenden Gewichten oder einer zu starken Gegendruckfeder liegen.
  • Reduzierte Höchstgeschwindigkeit: Mögliche Ursachen sind ein verschlissener Keilriemen, klemmende Gewichte, eine schwache Gegendruckfeder oder verschlissene Riemenscheiben.
  • Ungewöhnliche Geräusche (Schleifen, Rasseln): Können auf verschlissene oder gebrochene Gewichte, eine verschlissene Gleitbuchse oder beschädigte Riemenscheiben hinweisen.
  • Ruckartiges Anfahren oder Fahren: Kann auf Probleme mit der Fliehkraftkupplung oder klemmende Variomatikkomponenten hindeuten.

Diagnose-Ansätze (oft visuell nach Demontage des Variomatikdeckels):

  • Keilriemen prüfen: Auf Risse, Ausfransungen, Verhärtung, korrekte Breite (Verschleiß messen!). Ein verschlissener Riemen ist eine der häufigsten Ursachen für Leistungseinbußen.
  • Variomatikgewichte prüfen: Sind sie rund oder haben sie deutliche Abplattungen (Flatspots)? Beschädigte oder abgenutzte Gewichte müssen ersetzt werden (oft als Set).
  • Laufbahnen der Gewichte prüfen: Sind sie glatt oder zeigen sie Riefen oder deutlichen Verschleiß?
  • Gleitbuchse prüfen: Ist sie verschlissen oder eingelaufen?
  • Riemenscheibenflächen prüfen: Sind die Laufflächen für den Riemen glatt und unbeschädigt? Riefen oder Einlaufspuren beeinträchtigen die Funktion.
  • Gegendruckfeder prüfen: Hat sie Bruchstellen oder ist sie merklich kürzer oder weicher geworden (Alterung)?
  • Wandler prüfen: Lässt sich die bewegliche hintere Riemenscheibenhälfte leichtgängig verschieben und drehen? (Vorsicht, Feder ist unter Spannung!)
  • Fliehkraftkupplung prüfen: Sind die Beläge noch dick genug? Federn intakt?

Wichtiger Hinweis: Arbeiten an der Variomatik erfordern oft Spezialwerkzeug (z.B. einen Variatorhalter) und ein grundlegendes Verständnis der Mechanik. Beim Öffnen des Variomatikdeckels ist auf Sauberkeit zu achten, da Schmutz die empfindlichen Teile beschädigen kann. Bei Unsicherheit sollte man eine Fachwerkstatt aufsuchen.

Durch regelmäßige Wartung und die Kontrolle der Verschleißteile (insbesondere Keilriemen und Gewichte) lässt sich die Lebensdauer und die optimale Funktion der Variomatik sicherstellen.

Variomatik Simulator

Interaktiver Variomatik Simulator

Aufbau einer Variomatik

Variator (Ring vorhanden) Variomatikrollen Antriebsriemen Gegendruckfeder & Kupplungseinheit

Funktion der Komponenten:

Variator: Die vordere Riemenscheibe, die durch Fliehkraft (Variomatikrollen) ihren Durchmesser ändert und so die Übersetzung anpasst.

Variomatikring (Distanzring): Ein Ring auf der Variatorhülse, der den maximalen Verstellweg des Variators begrenzt und somit die Höchstgeschwindigkeit reduziert.

Variomatikrollen (Gewichte): Zylindrische Gewichte im Variator. Ihre Masse bestimmt, bei welcher Motordrehzahl der Variator zu verstellen beginnt.

Gegendruckfeder: Sitzt in der hinteren Wandlereinheit (Kupplung). Sie drückt die Riemenscheibenhälften zusammen und wirkt der Verstellkraft des Variators entgegen. Ihre Härte beeinflusst das Schaltverhalten.

Antriebsriemen: Verbindet den Variator mit der hinteren Wandlereinheit und überträgt die Motorleistung.

Einstellungen der Variomatik

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Theoretisches Leistungs- und Geschwindigkeitsdiagramm

Max. Leistung: kW bei U/min ( km/h)

Erreichte Höchstgeschwindigkeit: km/h

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