無級(jí)變速系統(tǒng)

無級(jí)變速系統(tǒng)介紹01特點(diǎn)工作原理結(jié)構(gòu)分析技術(shù)特性目錄03020405關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展歷程注意事項(xiàng)發(fā)展趨勢(shì)目錄070608基本信息無級(jí)變速系統(tǒng)(CVT--continuouslyvariabletransmission)指可以連續(xù)獲得變速范圍內(nèi)任何傳動(dòng)比的變速系統(tǒng)。它的內(nèi)部并沒有傳統(tǒng)變速箱的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，而是以兩個(gè)可改變直徑的傳動(dòng)輪，中間套上傳動(dòng)帶來傳動(dòng)?；驹硎菍鲃?dòng)帶兩端繞在一個(gè)錐形帶輪上，帶輪的外徑大小靠油壓大小進(jìn)行無級(jí)的變化。起步時(shí)，主動(dòng)帶輪直徑變?yōu)樽畲笾睆?，而被?dòng)帶輪變?yōu)樽钚。瑢?shí)現(xiàn)較高的傳動(dòng)比。隨著車速的增加和各個(gè)傳感器信號(hào)的變化，電腦控制系統(tǒng)來斷定控制兩個(gè)帶輪的控制油壓，最終改變帶輪直徑的連續(xù)變化，從而在整個(gè)變速過程中達(dá)到無級(jí)變速。特點(diǎn)特點(diǎn)CVT最大的特點(diǎn)是無級(jí)控制輸出的速比，在行駛中達(dá)到行云流水的感覺，從而沒有了換檔的感覺。乘員感覺不到換檔沖擊，動(dòng)力銜接連貫。這樣CVT在行駛時(shí)增加了舒適性，加速也會(huì)比自動(dòng)變速器快。與有級(jí)變速器相比，無級(jí)變速器可以減少有害物的排放，提高了行駛功率和燃油經(jīng)濟(jì)性（即保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最低油消耗率區(qū)運(yùn)行）。

結(jié)構(gòu)分析前傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞機(jī)構(gòu)后傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析前傳動(dòng)機(jī)構(gòu)既是動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，又是無級(jí)自動(dòng)變速機(jī)構(gòu)。前帶輪由主動(dòng)盤、強(qiáng)制冷卻風(fēng)扇、空心軸套、離心滾柱、定位板、移動(dòng)盤組成。后帶輪由固定盤、移動(dòng)盤以及離心力控制彈簧組成。傳動(dòng)帶內(nèi)側(cè)有齒牙（不屬于同步帶），傳動(dòng)帶在前、后帶輪之間，既是動(dòng)力傳遞件，又是無級(jí)變速件。后傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是一個(gè)二級(jí)減速傳動(dòng)箱，它是將前傳動(dòng)輸入的轉(zhuǎn)速在此進(jìn)行二級(jí)減速增矩后，把動(dòng)力傳遞給后輪軸。V帶無級(jí)變速系統(tǒng)（ContinuouslyVariableTransmission以下簡(jiǎn)稱CVT）目前廣泛用于踏板車的傳動(dòng)系統(tǒng)中。該系統(tǒng)與我們常見的有擋變速系統(tǒng)相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、平穩(wěn)舒適。CVT系統(tǒng)傳動(dòng)比的變化只需由油門控制曲軸轉(zhuǎn)速就可以達(dá)到，并可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)變化，沒有有擋變速系統(tǒng)所必需的離合、變擋等操作和傳動(dòng)比突變?cè)斐傻臎_擊。CVT系統(tǒng)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)減速比可連續(xù)變化，使摩托車在使用時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在比較理想的范圍內(nèi)，有利于降低油耗，減少排放污染。傳遞機(jī)構(gòu)無級(jí)變速動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)主要由前傳動(dòng)和后傳動(dòng)兩大部分組成。前傳動(dòng)由前帶輪、后帶輪、V帶3大件組成；后傳動(dòng)由后齒輪箱內(nèi)的末級(jí)齒輪軸、雙聯(lián)齒輪、動(dòng)力輸入軸組成。在前傳動(dòng)與后傳動(dòng)之間，由重錘式干式自動(dòng)離心式離合器來聯(lián)接或切斷動(dòng)力。工作原理工作原理CVT系統(tǒng)主要包括主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個(gè)金屬片構(gòu)成。主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組都由可動(dòng)盤和固定盤組成，與油缸靠近的一側(cè)帶輪可以在軸上滑動(dòng)，另一側(cè)則固定。可動(dòng)盤與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成V型槽來與V型金屬傳動(dòng)帶嚙合。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸輸出的動(dòng)力首先傳遞到CVT的主動(dòng)輪，然后通過V型傳動(dòng)帶傳遞到從動(dòng)輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車輪來驅(qū)動(dòng)汽車。工作時(shí)通過主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的可動(dòng)盤作軸向移動(dòng)來改變主動(dòng)輪、從動(dòng)輪錐面與V型傳動(dòng)帶嚙合的工作半徑，從而改變傳動(dòng)比?？蓜?dòng)盤的軸向移動(dòng)量是由駕駛者根據(jù)需要通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)主動(dòng)輪、從動(dòng)輪液壓泵油缸壓力來實(shí)現(xiàn)的。由于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的工作半徑可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了無級(jí)變速。汽車開始起步時(shí)，主動(dòng)輪的工作半徑較小，變速器可以獲得較大的傳動(dòng)比，從而保證驅(qū)動(dòng)橋能夠有足夠的扭矩來保證汽車有較高的加速度。隨著車速的增加，從動(dòng)輪的工作半徑逐漸減小，主動(dòng)輪的工作半徑相應(yīng)增大，CVT的傳動(dòng)比下降，使得汽車能夠以更高的速度行駛。在金屬帶式無級(jí)變速器的液壓系統(tǒng)中，從動(dòng)油缸的作用是控制金屬帶的張緊力，以保證來自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力高效、可靠的傳遞。主動(dòng)油缸控制主動(dòng)錐輪的位置沿軸向移動(dòng)，在主動(dòng)輪組金屬帶沿V型槽移動(dòng)，由于金屬帶的長(zhǎng)度不變，在從動(dòng)輪組上金屬帶沿V型槽向相反的方向變化。金屬帶在主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組上的回轉(zhuǎn)半徑發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)速比的連續(xù)變化。技術(shù)特性經(jīng)濟(jì)性排放動(dòng)力性成本技術(shù)特性經(jīng)濟(jì)性CVT可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，從而獲得傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性。某公司在某轎車上分別安裝了4-AT和CVT進(jìn)行ECE市區(qū)循環(huán)和ECE郊區(qū)循環(huán)測(cè)試，證明CVT能夠有效節(jié)約燃油(如表1)表1安裝4-AT和CVT的汽車燃油消耗對(duì)比試驗(yàn)油耗4-ATCVTECE市區(qū)循環(huán)，L/100km14.413.2ECE郊區(qū)/遠(yuǎn)程循環(huán)，L/100km10.89.890km/h勻速，L/100km8.37.0120km/h，L/100km10.39.2排放CVT的速比工作范圍寬，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)以最佳工況工作，從而改善了燃燒過程，降低了廢氣的排放量。ZF公司將自己生產(chǎn)的CVT裝車進(jìn)行測(cè)試，其廢氣排放量比安裝4-AT的汽車減少了大約10%。動(dòng)力性汽車的后備功率決定了汽車的爬坡能力和加速能力。汽車的后備功率愈大，汽車的動(dòng)力性愈好。由于CVT的無級(jí)變速特性，能夠獲得后備功率最大的傳動(dòng)比，所以CVT的動(dòng)力性能明顯優(yōu)于機(jī)械變速器(MT)和自動(dòng)變速器(AT)。表2為分別安裝4-AT和CVT的某轎車的動(dòng)力性比較，安裝CVT的汽車擁有更佳的動(dòng)力性能。圖2安裝4-AT和CVT的轎車動(dòng)力性對(duì)比項(xiàng)目4-ATCVT加速時(shí)間(s)0-30km/h2.52.50-100km/h13.212.2成本CVT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件數(shù)目比AT(約500個(gè))少(約300個(gè))，一旦汽車制造商開始大規(guī)模生產(chǎn)，CVT的成本將會(huì)比AT小。由于采用該系統(tǒng)可以節(jié)約燃油，隨著大規(guī)模生產(chǎn)以及系統(tǒng)、材料的革新，CVT零部件(如傳動(dòng)帶或傳動(dòng)鏈、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和液壓泵)的生產(chǎn)成本，將降低20%-30%。關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)CVT變速器的關(guān)鍵技術(shù)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)與CVT變速器之間的匹配關(guān)系；帶輪夾緊力的控制策略；液壓系統(tǒng)的集成化設(shè)計(jì)等。毋庸置疑，CVT變速器的技術(shù)含量和制造難度都要比MT變速器高，與AT變速器相仿，由于金屬帶式CVT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所含的零件數(shù)量比AT變速器少40%左右，整車的質(zhì)量因而也有所減輕。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)對(duì)于正確使用CVT應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、行駛時(shí)，不要將變速桿拉到“N”檔。2、從前進(jìn)變后退，從后退變前進(jìn)檔時(shí)，要完全停住車，在踩住制動(dòng)踏板的同時(shí)操作變速桿，否則有可能使變速箱損壞。3、下坡時(shí)，應(yīng)使用“S”檔或手動(dòng)模式的低檔，利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用，避免長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)時(shí)使制動(dòng)蹄片產(chǎn)生熱衰退性，使制動(dòng)性能變差。4、由于CVT的結(jié)構(gòu)和工作原理，所有的控制都是靠?jī)?nèi)部油壓來進(jìn)行完成的。所以應(yīng)按照生產(chǎn)廠家指定的期限檢查CVT的油質(zhì)、油量，并定期進(jìn)行更換符合廠家規(guī)定的油品。5、為了最大限度的提高其燃油經(jīng)濟(jì)性，行駛中最好使用CVT變速箱的自動(dòng)模式。這樣可以使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器全程保持達(dá)到最佳匹配的狀態(tài)，最大限度利用發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率輸出，達(dá)到經(jīng)濟(jì)的車速，從而提高燃油的經(jīng)濟(jì)性。6、由于CVT的結(jié)構(gòu)，假如對(duì)其相關(guān)的零部件或電路進(jìn)行檢修或斷電之后，都要對(duì)內(nèi)部進(jìn)行一種特殊的設(shè)定程序才能使CVT發(fā)揮正常的狀態(tài)。所以，相對(duì)于CVT變速箱的維修應(yīng)去專業(yè)的修理單位進(jìn)行維修。發(fā)展歷程發(fā)展歷程CVT技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有了一百多年的歷史。德國(guó)奔馳公司是在汽車上采用CVT技術(shù)的鼻祖，早在1886年就將V型橡膠帶式CVT安裝在該公司生產(chǎn)的汽油機(jī)汽車上。1958年，荷蘭的DAF公司H.VanDoorne博士研制成功了名為Variomatic的雙V型橡膠帶式CVT，并裝備于DAF公司制造的Daffodil轎車上，其銷量超過了100萬輛。但是由于橡膠帶式CVT存在一系列的缺陷：功率有限(轉(zhuǎn)矩局限于135Nm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，因而沒有被汽車行業(yè)普遍接受。然而提高傳動(dòng)帶性能和CVT傳遞功率極限的研究一直在進(jìn)行，將液力變矩器集成到CVT系統(tǒng)中，主、從動(dòng)輪的夾緊力實(shí)現(xiàn)電子化控制，在CVT中采用節(jié)能泵，傳動(dòng)帶用金屬帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡膠帶。新的技術(shù)進(jìn)步克服了CVT系統(tǒng)原有的技術(shù)缺陷，導(dǎo)致了傳遞轉(zhuǎn)矩容量更大、性能更優(yōu)良的第二代CVT的面世。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，特別是在微型車中，CVT被認(rèn)為是關(guān)鍵技術(shù)。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。1997年上半年，日本日產(chǎn)公司開發(fā)了使用在2.0L汽車上的CVT。在此基礎(chǔ)上，日產(chǎn)公司在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采用一個(gè)最新研制的高強(qiáng)度寬鋼帶和一個(gè)高液壓控制系統(tǒng)。通過采用這些先進(jìn)的技術(shù)來獲得較大的轉(zhuǎn)矩能力，日產(chǎn)公司研究開發(fā)CVT的電子控制技術(shù)，傳動(dòng)比的改變實(shí)行全檔電子控制，汽車在下坡時(shí)可以一直根據(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。發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)CVT技術(shù)未來的發(fā)展可以從以下四個(gè)方面進(jìn)行分析。CVT部件推式傳動(dòng)帶和傳動(dòng)鏈將在轉(zhuǎn)矩傳遞容量和專用性上進(jìn)一步加強(qiáng)。由于產(chǎn)品數(shù)量的迅速增加，伴隨產(chǎn)品過程的進(jìn)一步自動(dòng)化，成本會(huì)大幅降低。CVT專用的液壓泵將被推廣。用于自動(dòng)跳合和緊急制動(dòng)的小型電子驅(qū)動(dòng)泵，和用于正常工況的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵協(xié)同工作，將進(jìn)