NuVinci 無段変速機

Nuvinci Cycling技術は現在、風力タービン、軽量電気自動車、屋外用動力機器、自動車のフロントエンド アクセサリ ドライブなど、他の用途向けに開発中です。^[要出典]

機械式バリエータは1800年代から存在し、特にコップティルティングボールバリエータは機械で効果的に使用されてきた。車両のトランスミッションにこれを実装するさまざまな試みがなされてきたが、商業的な成功は得られていない。^[1]

2017年、NuVinci CyclingがEnvioloに改名されることが発表されました。^{[2] 2018年2月、同社は}連邦破産法第11章の適用を申請しました。2018年6月、同社は連邦破産法第11章による再編から脱し、^[3]新しい所有者のもと、自転車部門はEnvioloにブランド名を変更しました。^[4]

NuVinci CVT ギア システムは、トランスミッションの入力ディスクと出力ディスクの間に配置された回転および傾斜ボールのセットを使用します。ボールを傾けると、接触直径が変わり、速度比が変わります。 ^{[5] [6]}その結果、NuVinci CVT システムは、範囲内の任意の比率へのシームレスで連続的な移行を提供します。ギア比は、球の車軸を連続的に傾けることでシフトされ、異なる接触半径が提供され、それが入力ディスクと出力ディスクを駆動します。システムには、複数の流体パッチを介してトルクを伝達する複数の「惑星」があります。球は、中央のアイドラー(太陽) の周りに円形に配置され、個別の入力および出力トラクション ディスクに接触します。この構成により、入力と出力を同心円状にコンパクトにすることができます。その結果、移動中、負荷がかかっているとき、または停止しているときに、トランスミッションを比率範囲全体にわたってスムーズにスイープすることができます。

NuVinci CVT がコンパクトなパッケージで連続可変比率範囲を提供できるのは、次の 2 つの要素によるものです。

1. 1つ目は、駆動装置の幾何学的構成で、球体の異なる接触比に基づいています。回転する球体を球体の回転軸に対して2つの異なる位置で接触させることで「ギア比」が得られ、入力トルクと出力トルク、速度の接触点の位置に応じて、アンダードライブからオーバードライブまでの範囲になります。^[5]
2. 2 つ目の要因は、弾性流体潤滑(EHL) です。^[7] EHL を使用して動力を伝達するトランスミッションは、トラクション ドライブと呼ばれます。トラクション ドライブ トランスミッションは、通常の状況下では駆動装置の潤滑を提供するトラクション フルードを使用して動作します。このフルードが、球とディスクという2 つの非常に硬い要素間の転がり接触で高い接触圧力を受けると、フルードはほぼ瞬時に弾性固体に相転移します。このトラクション パッチ内では、フルードの分子が積み重なって結合し、固体を形成し、それを通じてせん断力、つまりトルクを伝達できます。転がり要素は実際には物理的に接触していないことに注意してください。^[5]

NuVinci CVTシステムは部品点数が少ない。^{[5] [6]ほとんどのCVTは、競合する従来のトランスミッションよりも}機械効率が低い。

CVT は、人力または電動の動力装置を、最適効率、出力トルク、または出力電力の速度 (またはそれに近い速度) で動作させることができるため、NuVinci CVT は、従来のギア付きトランスミッションと比較して、システムの全体的な効率または性能を向上させる可能性がありますが、これは、動力装置の効率または性能の向上が、従来のトランスミッションを NuVinci CVT に置き換えることによってもたらされる可能性のある効率または性能の損失を上回る場合に限られます。たとえば、NuVinci CVT の効率が、置き換えた従来のトランスミッションの 90% しかない場合、動力装置の動作効率の向上は、全体的な効率が向上する前に 11% (つまり、1/0.90 - 1 = 0.11 または 11%) である必要があります。同社は、トランスミッションの効率に関する数字を提供しておらず、要求されても提供を拒否しています。^[8]

NuVinci CVTはさらに、速度と比率を変えながら複数の入力を受け入れ、トルクを管理し、単一または複数の電力出力を提供する機能を提供します。速度要求制御ソリューションではなくトルク要求をサポートすることで、NuVinci CVTは一部のトルク要求車両に固有の低速加速の問題を解決します。^[5]

NuVinci CVT はシンプルな設計と少ない部品点数により拡張が容易で、さまざまなアプリケーションで使用できる ツールを備えています。

NuVinci は、トロイダルトランスミッションと同様に、ローリングトラクションを使用してトルクを伝達します。ただし、トロイダル CVT とは異なり、伝達されたトルクを複数の球に分散するため、必要な総締め付け力が低下します。

この配置により、NuVinci CVT は、CVT のスムーズで連続的な動力伝達と従来の遊星歯車駆動の利便性を組み合わせることができます。

他のトラクション型 CVT と同様に、NuVinci CVT によるトルクの伝達には、トルクを伝達する接触面間の相対的な滑りが伴います。^[9]これは、任意の接触面において、ボールの一部がディスクとはわずかに異なる方向と速度で移動するためです (トラクション型 CVT のこの現象は「接触スピン」と呼ばれます)。「スピン速度 (またはドリル速度) は、接触面平面に垂直な方向における駆動ローラーと従動ローラーの回転速度の差として定義されます。これは、接触面全体にわたる両方の要素の表面速度の相対的な差によって引き起こされ、トラクション駆動 CVT の電力損失の主な原因です。」^[9]すべてのトラクション型 CVT では、トルクを確実に伝達するために必要な非常に高い締め付け圧力がかかっている表面間で、この相対的な滑りが必然的に発生します。高圧下でのこの相対的な滑りは、伝達損失 (非効率性) を引き起こします。Fallbrook Technology は、NuVinci CVT の効率データを公開することを拒否しています。^[10]しかし、NuVinci は「ティルティング ボール ドライブ」タイプの無段変速機 (CVT) のバリエーションであり、「ティルティング ボール ドライブ」タイプの CVT の効率は通常 70% から 89% の範囲です。^[11]しかし、その形状は参考文献の Kopp タイプのティルティング ボール バリエータとは大きく異なります。NuVinci はトルク伝達接点が内径ではなく外径にあるため、アイドラー (クランプ負荷に反応する要素) が張力ではなく圧縮状態になり、アイドラーの接触面が Kopp 設計のようにコンフォーマルではないためです。一般に、CVT の設定方法により、1:1 の比率では、最大オーバードライブまたはアンダードライブ位置と比較して効率が高くなります。独立したテスト結果によると、1:1 では、同等の自転車用内装ギア ハブよりも実際に効率が高く、比率が極端な場合はわずかに低くなります。^[要出典]

トルク入力は、従来の遊星歯車式トランスミッションと同様に、加算または分割できます。^{[説明が必要]比率制御は安定しており、}トランスミッションの中心線に沿って作動できます。この点も、実績のある遊星歯車式トランスミッションと同様です。ほとんどの用途では、高圧油圧は必要ありません。

同様の CVT 設計に共通するその他の利点としては、入力シャフトと出力シャフトをインライン、オフセット、または U 構成 (入力と出力が同軸かつ共面) にすることができるため、トランスミッションがシンプルで小型、軽量でパッケージ化が容易になることが挙げられます。

フォールブルックは、トランスミッション制御は安定しており、直線的であり、制御システムの開発に大きな労力は必要ないと主張している。

NuVinci CVTは、機械式動力伝達装置を使用するさまざまな製品に適用できる可能性があります。現在商品化されている唯一の用途は、内装ギア付き自転車ハブです。NuVinci CVTは、ディレイラーやその他の内装ギア付きハブに代わるもので、 8速または9速ハブギア、またはダブルチェーンリング（ほとんどのレーシングバイクまたは高速道路用自転車）を備えた自転車と同等の約350％のギア比範囲を提供します。 ^{[12]この範囲は、} Rohloff 14速ハブギア を備えた自転車、またはトリプルチェーンリングを備えたほとんどのマウンテンバイク/ハイブリッドバイク/ツーリングバイクの526％の範囲よりもいくらか小さいです。従来の基準では、NuVinci自転車ハブは重いと考えられています。第2世代モデルN171Bの重量は、フリーホイールと取り付けハードウェアを含めて3.85〜3.95キログラム（8.5〜8.7ポンド）です。^[13] 2010年9月初旬に発表されたN360モデルの重量は2.45kg（5.4ポンド）です。^[14] 同じ記事では、「シマノSLXのフロントおよびリアディレイラー、シフター、フリーハブ、カセットの合計重量は約1.3kg（2.9ポンド）になる」と指摘しています。しかし、NuVinci CVTは、重量にあまり敏感でない（クルーザー、コンフォート、通勤者）セグメントをターゲットにしており、最新の製品であるN330とN380もシティ、アーバン、トレッキング、eMTB（SUV）バイクをターゲットにしています。最大の利点は、負荷がかかった状態で連続的にシフトする際の耐久性であり、これは強力なeBikeドライブシステムでは特に重要です。

同社はCVTユニットをベースに自動車用途向けの製品も開発している。

NuVinci は、破産再建の一環として Enviolo にブランド名が変更されました。以前のモデル N380 は、トレッキング用の TR に名前が変更されました。N330 は現在、都市用の CI バリアントです (商業レンタル システムの CO は同じですが、異なる配色を提供する場合があります)。その後、より強力なモデル SP (スポーツ用) と CA (貨物用) が追加されました。

このシステムとそれに関連する自転車は、数々の賞を受賞しています。受賞した賞には以下が含まれます。

• バイシクルマガジンの編集者が選ぶ通勤用自転車オブザイヤー^[16]
• オランダのテクノロジー・オブ・ザ・イヤーおよびバイク・オブ・ザ・イヤー^[17]
• iFデザインEUROBIKEゴールド2008賞^[18]

NuVinciトランスミッションを搭載した自転車は、その後2010年と2011年にiFデザインEUROBIKE賞を受賞しました。^[19]

自転車のフレームとホイールを製造するEllsworth Handcrafted Bicyclesは、Nuvinci CVTをベースに自転車を設計しました。2007年、Ellsworth Rideは、Popular Science誌の重要な新製品に関する年次レビュー「Best of What's New」で最高の栄誉を受けました。^[20]

• ハブギアの比較
• 無段変速機
• バリエータ

• NuVinci公式サイト