汽车无级变速器的概述-

商业作者 / 骚皮 / 2025-07-27 05:17
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CVT工作原理

一、CVT的发展

无级变速其实是一个古老的概念,最早获得成功应用的是在1886年由德国Daimlar-Benz公司生产的汽油机汽车上,它是一种V型橡胶带式无级变速传动装置,但由于存在着传递转矩容量、可靠性和使用寿命的制约,应用有限。因此在汽车诞生的一百多年的时间里,最基本的传动形式一直是有级齿轮传动。

二十世纪七十年代中期,荷兰Van Doorne's Transmissie B.V公司(简称VDT公司)开发出一种金属带式无级自动变速器,称为VDT-CVT。这种无级自动变速器克服了以前其它传动形式的缺点,实现了真正意义上的无级变速传动。VDT-CVT自1987年商品化以来,到目前为止,世界上几乎所有的汽车生产厂家,都接受了这项技术,开发出自己的CVT。CVT的适用范围也从最初的0.6升,发展到目前的3.3升。

二、金属带式CVT的原理

CVT的主要结构主要由主动轮组、从动轮组和金属带构成。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。在主动轮组和从动轮组中,与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动,另一侧则固定。两个带轮的锥面相对构成V型槽,与金属片的侧面接触,在液压系统的作用下,实现动力传递和速比的变化。

在金属带式无级变速器的液压系统中,从动油缸的作用是控制金属带的张紧力,以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动,在主动轮组金属带沿V型槽移动,由于金属带的长度不变,在从动轮上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化,实现速比的连续变化。

三、CVT的优点

无级变速传动具有常规变速传动无法比拟的优点。由于无级变速传动CVT与有级传动有着原则性的差别,由计算机控制速比连续的变化,不会出现MT的换档时速比的跳跃,因此乘客感到的只是汽车的平稳加速,而不会感到换档冲击。同时使汽车的操纵性大大简化,降低了驾驶员的劳动强度,非常适合非专业驾驶员。另外,由于传动机理不同,无级变速传动也表现出较高的传动效率和优良的使用特性。对于典型的5档AT,不同档位的传动效率有很大的差异,平均传动效率为60%。一般的MT的传动效率为97%。尽管金属带式无级变速器为摩擦传动,但它的传动效率,经试验测定达到90-97%之间,与MT的传动效率差不多。由于无级变速传动使发动机的工作点与车速无关,根据不同的需要可以控制发动机的工作点在最经济工作点或最佳动力工作点工作,因此无级变速传动比其它传动方式表现出更高的经济性和动力性。

四、CVT研究现状

迄今为止,CVT变速器仅有不到十年的销售历史。目前,全世界年产CVT汽车一百多万辆,其中90%在日本生产,另外的10%在欧洲和美洲生产。

金属带无极变途器的优点很多,如:变速没有冲击,不用变换啮合齿轮,处形尺寸小。现在已经在一定范围内克服了传送带打滑的问题,改用金属链代替金属带,可以在一定条件下实现在大排量轿车上的使用。

现代无级变速器开发技术水平最高的是采用金属链带机械式无极变速器,例如奥迪A6multitronic无级变速器就采用了金属链条这一形式。目前除了奥迪以外,福特和通用也投入上亿美元巨资研制了从1.3升-2.0升汽车发动机所配用的无极变速器。

以荷兰生产的无极变速器著名厂家VDT公司为例,目前按照发动机排量主要有以下类型:采用电磁离合器作为起动装置,机械-液压传动或电控-液压传动系统,以外啮合齿轮泵作为液压源,适用于发动机排量1.3升以下的小型轿车。采用湿式多片离合器作为起动装置,机械-液压传动,动力传送采用金属链条,适用于发动机排量1.8升以下的中型轿车。还有采用新型金属链条,液力变矩器与无极变速器结合,全电子控制,适用于3.0升以下较大排量的豪华轿车。

无级变速器的结构与工作原理(图解)

也就是CVT无级变速器,它的英文全称是无级变速器,简称CVT。荷兰人发明了这种变速传动机构,带其装置的变速器也叫无级变速器或无级变速器。这种无级变速器与普通自动变速器最大的区别是省去了复杂繁琐的齿轮组合变速器,只使用两套皮带轮进行传动。通过改变主动轮和从动轮传动带的接触半径,变速非常巧妙。CVT是一种理想的汽车传动装置,因为它可以实现传动比的连续变化,从而获得传动系统与发动机工况的最佳匹配,提高整车的燃油经济性和动力性能,提高驾驶员的操作便利性和乘客的乘坐舒适性。一辆有无级变速器的车,有自己的档位,比如驻车档P、倒档R、空档N、前进档D等。但是汽车自动向前换挡的时候非常平稳,没有突然的跳跃。

无级变速器是一种可以在一定范围内连续改变传动比的变速器。没有具体的齿轮概念。传动比是连续的,所以不会造成跳档现象。因此,电力传输是连续和平稳的,但电力传输能力是有限的。目前只能应用于中小功率车辆。CVT如下图所示。

1无级变速器的原理

发动机扭矩从变矩器传递到变速箱。钢带将力从主动皮带轮组件传递到从动皮带轮组件。然后,扭矩通过带有多片离合器的单行星齿轮系统传递到内轴。最后,扭矩通过齿轮中间轴传递到差速器。差动驱动力被均匀地分配到车轴上。CVT的动力传动如下图所示。

无级变速器的动力传输

2无级变速器的主要部件

(1)滑轮组件

滑轮由定滑轮和动滑轮组成。当一个滑轮组件的移动滑轮靠近固定滑轮时,另一个滑轮组件的移动滑轮与固定滑轮分离。既改变了速度,又实现了动力的不间断传递。

组件

当压力作用在主动带轮组件的动滑轮上时,动滑轮向定滑轮靠拢,增大了钢带在主带轮上的运行半径,传动处于高速状态。

当压力作用在从动滑轮组件上时,动滑轮远离定滑轮,钢带运行半径减小,传动处于低速状态。

(2)钢带

钢带位于变速器的两个滑轮之间,将发动机动力从主动滑轮组传递到从动滑轮组。

钢带

(3)行星齿轮总成

行星齿轮总成将传动动力传递给输出轴,同时通过切换前进档多片离合器和倒档多片离合器可以改变前进档和倒档。

行星齿轮组件

(4)多片式离合器

倒档多片离合器和前进档多片离合器的结构与行星齿轮变速器多片离合器相同。

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