De aandrijflijn van een landbouwtrekker is pure hightech. Anders dan bij andere voertuigen kan het volledige motorvermogen nodig zijn voor zowel tractie op de wielen als hydraulisch vermogen of de aftakassen – een voortdurend wisselende mix. De continu variabele transmissie geldt daarbij als een van de grootste innovaties. Fendt kwam er precies dertig jaar geleden mee op de markt en ontwikkelde zijn Vario sindsdien steeds verder door om hogere vermogens aan te kunnen.
Tijdens het werken met een trekker kunnen de omstandigheden variëren. Even koppelen en terugschakelen kan, maar is bij veel werkzaamheden onwenselijk. De komst van onder last schakelbare powershifttransmissies en later een fullpowershift verkleinde deze nadelen. Toch zag Fendt al in de jaren 50 het ideaalbeeld in een transmissie die volledig traploos te regelen zou zijn. Vergeet het principe van Van Doorne’s duwband; de Duitsers doorzagen direct dat ze voor de hogere vermogens iets anders moesten bedenken. Dat werd de Vario-transmissie die in 1995 op de markt kwam. Om het rendement te verhogen combineerde Fendt in één behuizing een hydrostaat via een uitgekiend planetair met een mechanisch aandeel in de overbrenging. De beschikbaarheid van de juiste elektronica voor de aansturing was in de ontwikkeling destijds complex. Slimme software regelt inmiddels het samenspel tussen gevraagd vermogen, rijsnelheid, motortoerental en transmissie. De chauffeur stuurt de rijsnelheid aan met de joystick of het rijpedaal.
Van topmodel naar breed toegepast
De werking in een notendop: de dieselmotor drijft met een prise as direct de transmissie aan die via een planetair z’n kracht in de bak verdeelt. De buitenring drijft de hydropomp aan. Het zonnewiel is verbonden met het mechanische deel van de transmissie; de aandrijving van de pto’s en het mechanische deel van de wielaandrijving. Via tandwielen is deze verbonden aan een tweede as, aangedreven voor een verstelbare plunjerpomp. In neutraalstand verpompt deze geen olie, waardoor een zogenoemde actieve stilstand ontstaat; de trekker kan niet wegrollen.
Bij het wegrijden stuurt de pomp een beetje uit en gaat olie leveren aan de eveneens verstelbare hydromotor. Een elektronisch gedeelte binnen de transmissie regelt de juiste hoek onder invloed van de software, met stelmotoren en stangen. Des te hoger de snelheid, des te verder de pomp uitzwenkt. De hydromotor zwenkt bij een hogere snelheid echter steeds verder terug naar de neutraalstand. Zo gaat via het planetair geforceerd een steeds hoger aandeel van de vermogensoverdracht puur mechanisch.
Kortom; bij lage snelheden is de hydraulische component dominant, bij hogere snelheden neemt de mechanische component het steeds verder over. Toch blijkt uit testen dat de transmissie ook bij een verhouding van 25 procent mechanisch en 75 procent hydraulisch al vrij efficiënt is. In eerste instantie was de (prijzige) vinding gericht op het topsegment van de markt. Dus Fendt’s topseries met het meeste motorvermogen. Al snel ontwikkelde Fendt ook kleinere Vario-transmissies en werd het grofweg 20 jaar geleden de standaard in ál haar modellen. Tot op de dag van vandaag is Fendt uniek in die strategie, die destijds behoorlijk gewaagd was.
VarioDrive voor 500+ paardekrachten
Die Vario is dus niet nieuw. Sterker nog; Fendt heeft er inmiddels al meer dan 300.000 van gebouwd en intussen produceren veel concurrenten en componentenleveranciers als ZF ook continu variabele transmissies. Wel is die werking vaak nét even anders, met mechanisch geschakelde groepen of werkbereiken. De ontwikkelingen in de trekkermarkt staan echter niet stil. Leverde Fendts topmodel in 1995 nog 260 pk, vandaag de dag is dat het dubbele. Door de jaren heen heeft Fendt, onderdeel van het Amerikaanse Agco-concern, de Vario daarom verbeterd. Vaak in details, intern, zonder er echt ruchtbaarheid aan te geven. Ook werd de overbrengingsverhouding aangepast aan de meer laagtoerige motoren van tegenwoordig. En zoals genoemd kwamen er van de zogenoemde ML-transmissie verschillende uitvoeringen, passend per vermogensklasse.
Om telkens méér motorvermogen en koppel aan te kunnen was er inmiddels zo’n 10 jaar terug een eerste écht grote technische koerswijziging door te voeren. Aanleiding was in eerste instantie de komst van een nieuw topmodel, de Fendt 1050 Vario. Deze leverde destijds 517 pk en 2.438 Nm koppel. Hiervoor ontwikkelde Fendt de nieuwe TA400-Vario. Of beter gezegd; het VarioDrive-principe. Dat werkt als volgt: om het vermogen de baas te kunnen beschikt deze Vario voor het eerst over een gesplitste aandrijflijn voor enerzijds de vooras en anderzijds de achteras. Fendt noemt dat dus VarioDrive. Resultaat is een geavanceerde en geraffineerde transmissie die de fabrikant nog steeds volledig in eigen huis ontwikkelt, fabriceert én indien nodig reviseert. Bijzonder is verder dat deze nieuwe cvt nu géén mechanische groepenschakeling meer heeft. In het verleden moest de gebruiker bij enkele types van de Vario-transmissie nog zelf kiezen tussen een mechanisch geschakelde hoog/laag. Ook de onderhoudsinterval is omhoog gegaan; nu volstaat een oliewissel om de 4.000 draaiuren.
Intelligente lamellenkoppeling
“Bij VarioDrive zijn zowel de voor- als de achteras permanent aangedreven”, legt technisch specialist Antoon van den Boomen van Fendt-importeur Agromec in Veghel (N.-Br.) uit. “Er is dankzij de tweede hydromotor in de transmissie een permanente hydrostatische vierwielaandrijving tot een snelheid van 25 kilometer per uur.” De hydromotor die de achteras aandrijft staat permanent in verbinding met het pignonwiel van de achteras. De hydromotor van de vooras komt daar nu bij. Deze aandrijflijn naar voren is voorzien van twee koppelingen. Boven de 25 kilometer per uur schakelt de koppeling tussen hydromotor en vooras vrij.
Omdat er sprake is van één pomp en twee motoren zou de olie theoretisch de weg van de minste weerstand kunnen kiezen. Daarom bouwt Fendt een tweede koppeling in die de vooras én de achteras mechanisch kan koppelen. Van den Boomen: “Dat is een intelligente koppeling die zowel in/uit als proportioneel wordt aangestuurd. Zowel op de aandrijfas naar de voorwielen als die van de achterwielen zit een toerentalsensor. Zodra de sensoren een snelheidsverschil detecteren is er dus sprake van wielslip en zet de software met deze lamellenkoppeling de verbinding tussen voor- en achterasaandrijving vast.” Zo ontstaat er een vaste verhouding, eigenlijk een soort langssper, waarin de vooras met een bepaald percentage voorloop meetrekt met de achteras.
De vooras is permanent hydraulisch aangedreven bij 10 km/u (eerste afbeelding); de koppeling naar de vooras is dan gesloten en beide hydromotoren presteren maximaal. Bij gedetecteerde slip zal ook de tweede koppeling tussen voor- en achteras sluiten, ware het een langssper. Bij 25 km/u (tweede afbeelding) staat de hydromotor van de vooras op nul graden en is de koppeling open. De pomp levert nog steeds maximaal dus alle olie gaat naar de motor van de achteras. De trekker versnelt verder en het aandeel mechanisch neemt via het planetair steeds toe. Bij 60 km/u (derde afbeelding) is de overbrenging 100 procent mechanisch.1
Voorwielen trekken trekker de bocht in
Het grote voordeel van deze gesplitste aandrijving is niet alleen dat het motorvermogen beter is verdeeld over twee hydromotoren. Dankzij de permanente voorwielaandrijving met de eigen hydromotor trekken de voorwielen bij maximale stuuruitslag de trekker nu als het ware de bocht in. Het resultaat is een scherpere draaicirkel in verhouding met de traditionele mechanisch geregelde vierwielaandrijving.
Verder werken beide motoren samen in de aandrijving van de trekker als geheel. “De trekker begint te rijden als de hydropomp uitzwenkt. Ook de hydromotoren zwenken”, vertelt Antoon van den Boomen van Fendt-importeur Agromec.
Bij het oplopen van de rijsnelheid zwenkt de hydromotor van de vooras als eerste terug naar de neutraalpositie. Van den Boomen: “Bij 25 kilometer per uur staat de motor van de voorasaandrijving recht. De pomp blijft z’n olieopbrengst geven, terwijl ook de hydromotor van de achteras verder naar de nulpositie terugzwenkt. Die kan dan minder liters verwerken en gaat dus méér toeren maken; de trekker gaat sneller rijden. Uiteindelijk gaat de pomp óók minder toeren maken omdat deze via het planetair wordt aangedreven, zo wordt het aandeel mechanisch vanzelf steeds groter. Bij 60 kilometer per uur is de overbrenging 100 procent mechanisch. De hydropomp staat dan stil.” Dit laatste is weer de basisgedachte van de Vario-transmissie zoals die in 30 jaar ongewijzigd is gebleven. En zo is de cirkel rond.
