Μια σχέση συνεχώς... μεταβαλλόμενη
Η εναλλακτική στο παραδοσιακό χειροκίνητο κιβώτιο, το εξίσου κλασικό αυτόματο κιβώτιο με πλανητικά σετ γραναζιών, παρουσιάστηκε στην ευρεία παραγωγή το 1939 και έκτοτε έχει κερδίσει μια μεγάλη μερίδα των αγοραστών αυτοκινήτου. Από την αρχή του 20ού αιώνα, όμως, υπήρξαν διάφορες κατασκευές που αμφισβήτησαν το μηχανικό κιβώτιο. Μία από αυτές είναι το γνωστό μας κιβώτιο συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης CVT, η σχεδιαστική φιλοσοφία του οποίου ανάγεται στο 1490, με εφευρέτη τον Λεονάρντο ντα Βίντσι!Όταν το 1910 η βρετανική Zenith σχεδίασε την πρώτη μοτοσικλέτα με το σύστημα Gradua -ένα είδος κιβωτίου συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης, όπου η ρύθμιση της σχέσης μετάδοσης γινόταν με τη διαμήκη μετατόπιση του πίσω τροχού-, σίγουρα δε θα περίμενε πως οι επιτυχίες της και το πλεονέκτημα που της εξασφάλιζε το εν λόγω σύστημα έναντι των ανταγωνιστών στους αγώνες αναβάσεων θα ήταν τέτοια, ώστε τελικά να απαγορευτεί η συμμετοχή της στο πρωτάθλημα! Τα επόμενα χρόνια διάφορες παραπλήσιες μορφές κιβωτίων σχεδιάστηκαν και τοποθετήθηκαν κυρίως σε μοτοσικλέτες, όμως το CVT όπως το γνωρίζουμε σήμερα το οφείλουμε στον Ολλανδό Χουμπ βαν Ντόρνε, μηχανικό και ιδρυτή της DAF. To σύστημά του εμφανίστηκε πρώτη φορά το 1958, υπό το όνομα «Variomatic», στο DAF 600, και εντυπωσίασε από την πρώτη στιγμή με την απλότητα κατασκευής αλλά και την αποτελεσματικότητά του.
Το κιβώτιο αποτελείται από δύο τροχαλίες μεταβλητής διαμέτρου -μία εισόδου της ροπής (που παίρνει κίνηση από τον στροφαλοφόρο) και μία εξόδου (που μεταφέρει την κίνηση στον άξονα μετάδοσης)-, συνδεδεμένες με έναν τραπεζοειδή ελαστικό ιμάντα. H μία πλευρά κάθε τροχαλίας είναι σταθερή, ενώ η άλλη ανοίγει και κλείνει, μεταβάλλοντας με αυτόν τον τρόπο την ενεργό διάμετρο του ιμάντα που την περιβάλλει και ταυτόχρονα τη σχέση μετάδοσης εισόδου-εξόδου. Όταν η τροχαλία εισόδου λαμβάνει τη μικρότερή της διάμετρο και αυτή της εξόδου τη μεγαλύτερη, προκύπτει η μικρότερη σχέση μετάδοσης και η μικρότερη γωνιακή ταχύτητα της τροχαλίας εξόδου, ενώ στην αντίθετη περίπτωση προκύπτει η μεγαλύτερη δυνατή σχέση-γωνιακή ταχύτητα. Μεταξύ αυτών των ακραίων θέσεων υπάρχει θεωρητικά άπειρος αριθμός σχέσεων μετάδοσης που το CVT μπορεί να λάβει ανά πάσα στιγμή, με όποια ταχύτητα κίνησης ή περιστροφής κινητήρα. Φυσικά, όταν η μία τροχαλία ανοίγει, η άλλη κλείνει, έτσι ώστε να διατηρείται πάντα τεντωμένος ο ιμάντας και να μην απαιτούνται πολύπλοκοι επιμέρους μηχανισμοί, όπως η μετατόπιση του τροχού της Zenith Gradua. Στην πρώτη του μορφή, στο Variomatic του κ. Ντόρνε, η θέση των τροχαλιών οριζόταν από την υποπίεση του συστήματος εισαγωγής και τις στροφές του κινητήρα, ενώ στις πλέον εξελιγμένες μορφές τον έλεγχο αναλαμβάνει ένας ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης, καθορίζοντας τη στιγμιαία σχέση μετάδοσης βάσει μιας πληθώρας πληροφοριών που συλλέγονται από αισθητήρες γκαζιού, φρένου, στροφών κινητήρα, ταχύτητας αυτοκινήτου κτλ. Επιπλέον, σε κάποιες περιπτώσεις υπάρχει ένας προκαθορισμένος αριθμός σχέσεων (που αλλάζουν μέσω paddle στο τιμόνι), έτσι ώστε να προσομοιάζεται το κλασικό, χειροκίνητο κιβώτιο.
Τα Subaru Justy, Fiat Uno και Ford Fiesta ήταν από τα πρώτα αυτοκίνητα με κιβώτιο CVT που έφτασαν στα χέρια των 4Τ, αλλά και το Nissan Micra, που επιβραβεύτηκε με τον τίτλο του Αυτοκινήτου της Χρονιάς 1993. Μεγάλο μέρος της δοκιμής του αφιερώθηκε στον -τότε- πρωτόγνωρο για το ευρύ κοινό τρόπο λειτουργίας του κιβωτίου συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης: «Επιλέγοντας “Drive” (ή “Sport”) και αφήνοντας το φρένο, το αυτοκίνητο δεν ξεκινάει, όπως συμβαίνει με τα συμβατικά αυτόματα κιβώτια. Αγγίζοντας ελαφρά το γκάζι, ακούγεται το “κλικ” του ρελέ που ενεργοποιεί τον ηλεκτρομαγνητικό συμπλέκτη, και το αυτοκίνητο αρχίζει να κινείται. Στην κατηφόρα φτάνει να αφήσουμε το φρένο. Μόλις το αυτοκίνητο κυλήσει λίγα μέτρα, ο συμπλέκτης ενεργοποιείται μόνος του. Οι στροφές δεν αυξομειώνονται, όπως θα περίμενε κανείς, αλλά, αφού ανέβουν σε κάποια τιμή (που εξαρτάται από το πόσο γκάζι πατάει ο οδηγός και από τη θέση του επιλογέα), μένουν σταθερές, ενώ το αυτοκίνητο επιταχύνει σταθερά, με τη σχέση του κιβωτίου να μακραίνει συνεχώς, έως ότου αποκατασταθεί η δυναμική ισορροπία. Θυμίζει τον τρόπο με τον οποίο επιταχύνει ένα ταχύπλοο σκάφος ή ένα αεροπλάνο που απογειώνεται: σταθερές στροφές κινητήρα και διαρκώς αυξανόμενη ταχύτητα».
Η ιδιότητα αυτή του κιβωτίου συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης μπορεί αρχικά να ξενίσει ή ακόμα και να ενοχλήσει, επιτρέπει όμως στον κινητήρα να λειτουργεί συνέχεια κοντά στην ιδανική περιοχή στροφών, εκεί όπου παρουσιάζει το βέλτιστο βαθμό απόδοσης, συνεισφέροντας στην οικονομία καυσίμου. Μάλιστα, αυτό επιτυγχάνεται χωρίς καμία διακοπή στη ροή της ροπής (όπως στην περίπτωση αλλαγής ταχυτήτων), αφού κάθε σημείο της καμπύλης λειτουργίας του κινητήρα «μεταφράζεται» στο ιδανικό σημείο καμπύλης λειτουργίας του κιβωτίου. Θεωρητικά, λοιπόν, ένα αυτοκίνητο είναι όχι μόνο οικονομικότερο, αλλά και ταχύτερο σε επιτάχυνση, σε σχέση με ένα όμοιό του εξοπλισμένο με χειροκίνητο κιβώτιο. Αν και απλούστερα σε κατασκευή, τα CVT είναι συνήθως βαρύτερα και μεγαλύτερα σε σχέση με τα μηχανικά κιβώτια, και ένα από τα μειονεκτήματα που είχαν για αρκετά χρόνια ήταν το μέγιστο ποσό ροπής που ήταν σε θέση να μεταφέρουν, γεγονός που περιόριζε τη χρήση τους σε μικρά έως μέτριας ισχύος αυτοκίνητα. Αυτό, όμως, λύθηκε με την εξέλιξη εύκαμπτων μεταλλικών ιμάντων, κατασκευασμένων από μεταλλικά ελάσματα υψηλής αντοχής. Οι μεταλλικοί ιμάντες δε γλιστρούν (όπως οι ελαστικοί), είναι λιγότερο θορυβώδεις και είναι επίσης σε θέση να μεταφέρουν μεγάλα ποσά ροπής, ανοίγοντας το δρόμο της χρήσης του CVT σε μεγαλύτερους και ισχυρότερους κινητήρες. Από την εποχή του μικρού Nissan, πάντως, οι 4Τ κατέληγαν πως πρόκειται για την «πιο ολοκληρωμένη έκδοση του Micra, που σίγουρα θα αποζημιώσει όποιον πληρώσει τα παραπάνω χρήματα που κοστίζει, για να το αποκτήσει»._ Ν. Κ.