Cambio a variazione continua (CVT)

Il cambio a variazione continua, o CVT, è un cambio automatico privo di un insieme fisso di marce, in grado invece di fornire una gamma di rapporti praticamente infinita tra i suoi limiti massimo e minimo. Mentre un cambio automatico o manuale tradizionale passa attraverso un numero limitato di marce distinte, il CVT scorre in modo continuo e senza scatti attraverso ogni rapporto intermedio, così che non esistono punti di cambiata né interruzioni nel flusso della potenza. Il suo scopo è mantenere il motore al regime più efficiente o più adatto alla situazione, indipendentemente dalla velocità a cui viaggia l'auto.

Lo schema CVT più diffuso impiega una cinghia in acciaio o composito, o una cinghia segmentata a spinta oppure una catena, che corre tra due pulegge, ciascuna composta da una coppia di semipulegge coniche capaci di avvicinarsi o allontanarsi tra loro. Quando le semipulegge di una puleggia si serrano, la cinghia è costretta a lavorare su un diametro efficace maggiore, mentre l'altra puleggia si apre e la cinghia si dispone su un diametro minore; variando i due diametri in opposizione si cambia il rapporto in modo continuo. La pressione idraulica controlla il serraggio e il movimento delle pulegge, e un convertitore di coppia o una frizione vengono generalmente usati per accoppiare il motore al sistema in partenza.

Il vantaggio principale di questo schema è l'efficienza unita alla fluidità. Poiché il cambio può selezionare qualunque rapporto, può tenere il motore al regime di miglior consumo durante una marcia tranquilla, oppure al regime di potenza massima nelle accelerazioni decise, anziché restare legato alla marcia fissa più vicina. L'assenza di cambiate elimina inoltre i piccoli scossoni e le pause di un cambio a rapporti discreti, offrendo una progressione notevolmente fluida che ben si adatta alla guida rilassata e al traffico stop-and-go, e contribuendo ai buoni valori di consumo di molte vetture piccole e ibride.

Lo svantaggio caratteristico riguarda la sensazione di guida nelle accelerazioni decise. Poiché il CVT inchioda il motore a un regime elevato mentre l'auto prende velocità gradualmente, il rumore del motore sale e poi resta alto e costante, scollegato dalla percezione dell'accelerazione in un modo che molti guidatori trovano sgradevole; è il cosiddetto effetto elastico o ronzio. I costruttori lo contrastano programmando rapporti gradinati artificiali che imitano le cambiate, aggiungendo marce virtuali comandate al volante e migliorando l'isolamento acustico. I CVT a cinghia sono inoltre stati storicamente limitati nella coppia che possono gestire e possono risultare costosi da riparare, il che ne restringe l'uso nelle applicazioni ad alte prestazioni e gravose.

Ne esistono diverse varianti. I CVT toroidali sostituiscono cinghia e pulegge con rulli che corrono tra dischi rotanti, e il CVT elettronico, o eCVT, usato in molte ibride rinuncia del tutto alla cinghia, impiegando un rotismo epicicloidale e motori elettrici per miscelare le fonti di potenza e ottenere un effetto continuo. Nell'ampia famiglia dei cambi automatici, il CVT si colloca accanto all'automatico con convertitore di coppia e al cambio a doppia frizione, ciascuno con un diverso equilibrio tra fluidità, efficienza, prontezza e costo.