無級(jí)變速器CVT結(jié)構(gòu)與維修

電控自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)與檢修——CVT無級(jí)變速器

東方天威汽車維修工程師俱樂部專家委員會(huì)副主任委員李東江

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CVT是英文ContinuouslyVariableTransmission的縮寫，意即無級(jí)變速器。更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

一般來講，汽車上常用的自動(dòng)變速器有以下幾種類型：液力自動(dòng)變速器液壓傳動(dòng)自動(dòng)變速器電力傳動(dòng)自動(dòng)變速器有級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器無級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器等其中最常見的是液力自動(dòng)變速器液力自動(dòng)變速器不是真正的無級(jí)變速器（CVT）。目前，在普通的轎車中，大多采用電控液力自動(dòng)變速器其主要是由液力變矩器和自動(dòng)變速器兩大部分組成它能根據(jù)節(jié)氣門的開度和車速的變化，自動(dòng)進(jìn)行換檔與CVT相比，液力自動(dòng)變速器最大的不同是在結(jié)構(gòu)上，即它是由液壓控制的齒輪變速系統(tǒng)構(gòu)成的因此，液力自動(dòng)變速器并不是真正的無級(jí)變速器，而是有檔位的，僅是在兩檔之間的無級(jí)變速。CVT則是由兩組變速輪盤和一條傳動(dòng)帶組成的。CVT采用傳動(dòng)帶和工作直徑可變的主、從動(dòng)輪相配合傳遞動(dòng)力CVT可以自動(dòng)改變傳動(dòng)速比，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)速比的全程無級(jí)連續(xù)改變沒有傳統(tǒng)變速器換檔時(shí)那種“停頓”的感覺，從而得到傳動(dòng)系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性改善駕駛者的操縱方便性及乘坐舒適性因此它是一種比較理想的汽車動(dòng)力傳動(dòng)裝置。CVT技術(shù)的發(fā)展已有100多年的歷史德國(guó)奔馳汽車公司早在1886年就將V形橡膠帶式CVT安裝到該公司生產(chǎn)的汽油機(jī)汽車上1958年，荷蘭的DAF公司研制出Variomatic雙V形橡膠帶式CVT，并裝備于其制造的Daffodil轎車上但是由于橡膠帶式CVT存在功率有限（轉(zhuǎn)矩局限于135N?m以下），離合器工作不穩(wěn)定，液壓泵、傳動(dòng)帶和夾緊機(jī)構(gòu)的能量損失較大等一系列的缺陷，因而沒有被汽車行業(yè)普遍關(guān)注然而提高傳動(dòng)帶性能和CVT傳遞功率的研究一直在進(jìn)行。更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

橡膠帶傳動(dòng)的CVT◆功率有限◆離合器工作不穩(wěn)定◆液壓泵、傳動(dòng)帶和夾緊機(jī)構(gòu)的能量損失較大更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

后來，汽車研究人員將：液力變矩器集成到CVT系統(tǒng)中主、從動(dòng)輪的夾緊力由電子裝置進(jìn)行控制在CVT中采用節(jié)能泵傳動(dòng)帶使用金屬帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡膠帶汽車新技術(shù)的進(jìn)步克服了CVT原有的技術(shù)缺陷傳遞轉(zhuǎn)矩容量更大、性能更優(yōu)良的第二代CVT面世進(jìn)入20世紀(jì)90年代，汽車界對(duì)CVT技術(shù)的研究開發(fā)日益重視，再加上全球科技的迅猛發(fā)展，使得新的電子技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)不斷被采用到CVT中到目前為止，世界著名的汽車公司都逐漸將CVT用到自己新推出的車型上，完成了自動(dòng)變速器的技術(shù)革命。CVT的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)目前，奧迪A4、A6轎車，廣本飛度轎車，東南菱帥轎車，南京菲亞特轎車等已經(jīng)大量采用CVT無級(jí)自動(dòng)變速器各種型號(hào)CVT的主要差別集中在：發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞到主動(dòng)帶輪的過程以及帶輪半徑和夾緊力的控制方法上。更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

目前，CVT的控制一般都采用電子控制模式，即可以在自動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行，也可以選擇特定的控制程序，增加駕駛的便利性。CVT自動(dòng)變速器除了標(biāo)準(zhǔn)檔位外，換檔操縱手柄也可以移至另一個(gè)平行的檔位，在“+”或“-”之間變換。Tiptronic開關(guān)3個(gè)霍爾傳感器換檔桿護(hù)板換檔桿護(hù)板魚鱗板4個(gè)霍爾傳感器用于換檔桿位置手動(dòng)、自動(dòng)和CVT無級(jí)自動(dòng)變速器的功能比較項(xiàng)目換檔控制變速器檔位數(shù)手動(dòng)變速器人工手動(dòng)控制有級(jí)自動(dòng)變速器電腦自動(dòng)控制有級(jí)CVT無級(jí)自動(dòng)變速器電腦自動(dòng)控制無級(jí)下面以?shī)W迪Multitronic系統(tǒng)為例介紹CVT結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。CVT（ContinuouslyVariableTransmission)--------無級(jí)變速01J無級(jí)自動(dòng)變速箱型號(hào)DZN無級(jí)自動(dòng)變速箱代碼MultitronicR

代表Audi公司的無級(jí)自動(dòng)變速器

CVT在奧迪轎車上的裝備種類1、Mutitronic01J變速箱的結(jié)構(gòu)圖飛輪減振裝置倒檔離合器輔助減速齒輪檔傳動(dòng)鏈變速器行星齒輪系液壓控制單元前進(jìn)檔離合器變速箱控制單元Mutitronic01J變速箱的剖視圖變速箱控制單元液壓控制單元機(jī)械傳動(dòng)01J行星齒輪系結(jié)構(gòu)變速箱輸入軸齒圈行星齒輪行星齒輪支架前進(jìn)檔離合器太陽(yáng)輪倒檔離合器更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

輸入軸太陽(yáng)輪行星齒輪行星齒輪行星齒輪支架行星齒輪支架行星齒輪行星齒輪齒圈齒圈輸出軸倒檔離合器前進(jìn)檔離合器前進(jìn)檔離合器倒檔離合器殼體殼體無級(jí)變速機(jī)構(gòu)CVT無級(jí)變速器的關(guān)鍵部件奧迪Multitronic系統(tǒng)為無級(jí)變速機(jī)構(gòu)其作用是使變速器在起始轉(zhuǎn)矩和終結(jié)轉(zhuǎn)矩多種速比之間連續(xù)調(diào)整，最終自動(dòng)選用最佳速比，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳速比范圍之內(nèi)，無需再考慮工作性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

主動(dòng)錐形輪發(fā)動(dòng)機(jī)輔助減速機(jī)構(gòu)鋼制鏈條被動(dòng)錐形輪無級(jí)變速機(jī)構(gòu)由兩組錐形輪組成包括一對(duì)主動(dòng)錐形輪和一對(duì)被動(dòng)錐形輪同時(shí)有一根鏈條運(yùn)行在兩對(duì)錐形輪V形溝槽中間主動(dòng)錐形輪由發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過鏈條傳遞給被動(dòng)錐形輪直至終端驅(qū)動(dòng)在每組錐形輪中有一個(gè)錐形輪可以軸向移動(dòng)兩組錐形輪必須保持協(xié)調(diào)相同的調(diào)整，以保證鏈條始終處于張緊狀態(tài)。

鏈條采用多片式鋼制鏈條在主動(dòng)錐形輪相對(duì)被動(dòng)錐形輪工作直徑較小時(shí)，主動(dòng)錐形輪可以傳遞給被動(dòng)錐形輪較大的牽引轉(zhuǎn)矩，部分轎車的牽引轉(zhuǎn)矩可高達(dá)300N?m。

變速器錐面鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)壓塊鏈節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)壓塊轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)傳動(dòng)鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)采用雙轉(zhuǎn)動(dòng)壓塊，在傳動(dòng)鏈轉(zhuǎn)曲過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)壓塊之間形成滾動(dòng)摩擦，動(dòng)力損失和磨損降低至最小。傳動(dòng)鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)采用不等長(zhǎng)鏈節(jié)，可防止共振并降低轉(zhuǎn)動(dòng)噪音。雙聯(lián)活塞CVT的速比變化依靠?jī)山M錐形輪不斷改變工作直徑即每組錐形輪均有一個(gè)可軸向移動(dòng)的錐形輪其軸向移動(dòng)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵提供。為減少發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗，根據(jù)“雙聯(lián)活塞”原理，奧迪Multitronic系統(tǒng)采用兩個(gè)液壓油泵獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的液壓系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)提供改變傳動(dòng)速比的錐形輪軸間移動(dòng)力和保持錐形輪與鏈條之間摩擦力的推力。

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機(jī)構(gòu)中大截面活塞負(fù)責(zé)向錐形輪和鏈條提供推力保持摩擦力小截面活塞負(fù)責(zé)向錐形輪軸向移動(dòng)提供推力改變速比。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：?jiǎn)渭兏淖兯俦葧r(shí)用小截面活塞和低油壓，大截面活塞僅提供一定壓力保持摩擦力。當(dāng)錐形輪軸向移動(dòng)改變速比時(shí)，液壓系統(tǒng)可使用小功率液壓油泵，減小液壓系統(tǒng)損耗和發(fā)動(dòng)機(jī)功率損耗，功能分流可使速比響應(yīng)迅速，大截面活塞油壓無需變化。另外在奧迪Multitronic系統(tǒng)中還設(shè)置了一個(gè)扭矩力傳感器該傳感器一旦檢測(cè)到錐形輪打滑或牽引阻力改變時(shí)即通知電控單元改變大截面活塞油壓，進(jìn)行增壓或減壓例如車輪在濕滑路面上打滑或在粗糙路面上牽引阻力加大時(shí)，電控單元便會(huì)根據(jù)牽引力傳感器傳來的信息改變大截面活塞油壓。

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扭矩傳感器腔2扭矩傳感器----接觸壓力控制滑軌架1滑軌架2鏈輪1鏈輪2滑軌架1滑軌架2扭矩傳感器腔1扭矩傳感器活塞（1）、結(jié)構(gòu)和功能更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

傳遞扭矩壓力低，傳動(dòng)鏈打滑壓力高，效率降低扭矩傳感器速比壓力調(diào)整扭矩大扭矩小速比相同扭矩相同速比大速比小接觸壓力（2）、接觸壓力控制因素壓力缸扭力傳感器1排油孔控制凸緣扭矩提高狀態(tài)小扭矩狀態(tài)（3）、工作模式----扭矩大扭矩狀態(tài)更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

工作模式---速比低檔變速比1:1扭矩傳感器腔2十字孔變速器鏈輪橫向孔關(guān)閉，扭矩傳感器腔2不工作，接觸壓力大高檔橫向孔打開，扭矩傳感器腔2工作，接觸壓力小扭矩傳感器腔2孔孔扭矩傳感器活塞動(dòng)力連接為消除發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的摩擦損耗發(fā)動(dòng)機(jī)與CVT之間以飛輪減振裝置代替一般液力自動(dòng)變速器的液力變矩器以剛性連接代替柔性連接更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

2、飛輪減振裝置飛輪減振裝置雙質(zhì)量飛輪6缸4缸6缸（TDI）注：在怠速區(qū)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器振動(dòng)剛性連接飛輪減振裝置注：在怠速區(qū)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器振動(dòng)減振連接飛輪減振裝置更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

變速箱輸入軸齒圈行星齒輪行星齒輪支架前進(jìn)檔離合器太陽(yáng)輪倒檔離合器其動(dòng)力輸出采用行星齒輪系統(tǒng)及兩組濕式可變壓力油冷式離合器壓力可隨發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩大小而改變?？勺儔毫τ屠涫诫x合器具有軟連接的功能，能滿足車輛起步、停車和換檔的需要?？勺儔毫τ屠涫诫x合器的電子液壓控制過程：電控單元連續(xù)采集傳感器的輸入信號(hào)（包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器的輸入轉(zhuǎn)速、加速踏板的位置、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、行駛阻力和變速器的油溫等）經(jīng)過比較、運(yùn)算決定相應(yīng)的油壓值，如果實(shí)際值與標(biāo)定值的偏差太大，變速器自動(dòng)執(zhí)行關(guān)斷更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

離合器液壓控制ATF卸壓輸導(dǎo)控制壓力控制壓力油底殼離合器壓力供油壓力5bar常壓SIV:安全閥KSV:離合器控制閥VSTV:輸導(dǎo)壓力閥HS:手動(dòng)換檔閥N215:離合器壓力調(diào)節(jié)閥離合器電子控制壓力調(diào)節(jié)閥N215離合器控制閥KSV前進(jìn)檔離合器倒檔離合器離合器壓力傳感器變速箱控制單元計(jì)算離合器額定壓力控制電流離合器控制參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩制動(dòng)力變速箱油溫發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變速箱輸入轉(zhuǎn)速加速踏板位置離合器的過載保護(hù)過程與其相似，當(dāng)電控單元檢測(cè)到油壓過高時(shí)（離合器過載）會(huì)及時(shí)發(fā)出控制信號(hào)使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩降低，離合器冷卻后，在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩即恢復(fù)到原有轉(zhuǎn)矩值。安全切斷過載保護(hù)離合器系統(tǒng)保護(hù)離合器油壓過高離合器傳遞扭矩負(fù)荷過高上坡時(shí)帶掛車行駛頻繁起車和制動(dòng)離合器溫度01J行星齒輪系結(jié)構(gòu)行星齒輪架行星齒輪1行星齒輪2齒圈太陽(yáng)輪動(dòng)力輸出動(dòng)力輸入前進(jìn)檔倒檔1、太陽(yáng)輪主動(dòng)旋轉(zhuǎn)2、行星齒輪支架架與太陽(yáng)輪同速度旋轉(zhuǎn)整體同步旋轉(zhuǎn)1、太陽(yáng)輪主動(dòng)旋轉(zhuǎn)2、齒圈固定行星齒輪支架反向旋轉(zhuǎn)01J行星齒輪系工作狀態(tài)說明變速原理前進(jìn)檔扭矩傳動(dòng)路徑輸入軸太陽(yáng)輪行星齒輪行星齒輪行星齒輪支架行星齒輪支架輸出軸前進(jìn)檔離合器前進(jìn)檔離合器當(dāng)前進(jìn)離合器結(jié)合時(shí)，行星齒輪系統(tǒng)太陽(yáng)輪的鋼片與行星架的摩擦片結(jié)合成一體，與發(fā)動(dòng)機(jī)同步，由行星架將動(dòng)力輸出至輔助減速機(jī)構(gòu)；當(dāng)?shù)管囯x合器結(jié)合時(shí)，齒圈的摩擦片與變速器殼體的鋼片結(jié)合，齒圈被固定，太陽(yáng)輪將動(dòng)力傳遞給行星架；由于行星架的行星輪有另一中間行星輪，當(dāng)齒圈被固定時(shí)，迫使行星架反向旋轉(zhuǎn)將動(dòng)力輸出至輔助減速機(jī)構(gòu)。倒檔扭矩傳動(dòng)路徑輸入軸太陽(yáng)輪行星齒輪行星齒輪行星齒輪支架行星齒輪支架行星齒輪行星齒輪齒圈齒圈輸出軸倒檔離合器倒檔離合器殼體殼體奧迪Multitronic系統(tǒng)的換檔桿設(shè)置有鎖鈕和4個(gè)檔位，并以程控方式設(shè)置6個(gè)檔位；對(duì)應(yīng)在轉(zhuǎn)向盤上設(shè)置手動(dòng)升降順序檔按鈕，可根據(jù)情況自由設(shè)置檔位。更多汽車課件、汽車資料免費(fèi)下載

日產(chǎn)汽車公司的CVT1997年上半年，日產(chǎn)汽車公司開發(fā)了在2.0L汽車上使用的CVT。在此基礎(chǔ)上，日產(chǎn)汽車公司1998年開發(fā)了一種為中型轎車設(shè)計(jì)的包含一個(gè)手動(dòng)換檔模式的CVT。新型CVT采用最新研制的高強(qiáng)度寬鋼帶和高液壓控制系統(tǒng)，而且獲得了較大的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。日產(chǎn)汽車公司研制開發(fā)了CVT電子控制技術(shù)，傳動(dòng)速比實(shí)行全檔電子控制，汽車在下坡時(shí)可以根據(jù)車速控制發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，而且在濕滑路面上能夠平順地增加速比來防止打滑。日產(chǎn)汽車公司2003年2月上市的新款TEANA車中采用了該公司最新開發(fā)的面向大型車的XTRONICCVT。該公司在全世界首次使可用于排氣量3.5L級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬傳動(dòng)帶式CVT達(dá)到了實(shí)用水平。這種CVT最引人注目的是，盡管增大了轉(zhuǎn)矩，但金屬傳動(dòng)帶被控制在了寬30mm，滿足了轉(zhuǎn)矩增大的要求。三菱汽車公司的CVT日本三菱汽車公司已選擇了CVT無能量損失傳遞直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)（GDI）動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)汽車。V形帶/傳動(dòng)輪機(jī)構(gòu)可以保證在所有速率下發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力平順無間斷地傳遞。其CVT根除了傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器通過齒輪換檔時(shí)的打齒現(xiàn)象，從而獲得更滿意的響應(yīng)特性和控制特性。我國(guó)福建東南汽車公司生產(chǎn)的東南菱帥（LIONCEL）轎車便采用了三菱汽車公司的CVT。

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日本富士重工的CVT日本富士重工擁有15年開發(fā)CVT的經(jīng)驗(yàn)。1997年日本富士重工為其Vistro微型車裝配了全計(jì)算機(jī)控制的E-CVT（含有6檔手動(dòng)換檔模式的CVT）。駕駛員無須操作離合器就可以進(jìn)行6檔變速。日本富士重工在Pleo微型車上采用一種有鎖止裝置液力變矩器的電控式CVT通過小范圍鎖止可以使液力變矩器的滑動(dòng)保持在最小值，行星齒輪用來切換前進(jìn)檔/倒檔傳動(dòng)速比范圍為1∶10~5.5∶1。日本富士重工CVT的電子控制系統(tǒng)由電磁離合器系統(tǒng)、電控單元（ECU）、傳感元件和電磁閥等組成。傳感元件包括換檔操縱手柄位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器和制動(dòng)踏板位置傳感器它們?yōu)镋CU提供汽車行駛的信號(hào)，ECU根據(jù)傳感器的信號(hào)作出判斷，并將控制信號(hào)送至電磁閥，控制電磁閥與液壓系統(tǒng)的工作。美國(guó)福特汽車公司的CVT1999年，美國(guó)福特汽車公司和德國(guó)ZF公司合作為美國(guó)福特汽車公司的轎車和輕型載貨車生產(chǎn)CVT，在巴達(dá)維亞和俄亥俄州新建的合資企業(yè)從2001年開始生產(chǎn)為福特汽車公司設(shè)計(jì)的、帶有電子管理功能的CFT23型CVT。德國(guó)ZF公司設(shè)計(jì)的CVT是一種液力變矩器式CVT德國(guó)ZF公司稱：與4檔自動(dòng)變速器相比，CVT系統(tǒng)能夠?qū)⒓铀傩阅芴岣?0%，燃油經(jīng)濟(jì)性提高