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带你详细了解无极变速箱(CVT)

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2015-06-25 16:15:00【

    如今变速箱的挡位真是越来越多,什么8AT、9AT都不再新鲜。乍看之下,这样的多档位换来了更好的换挡平顺性和经济性。但除了更高的成本外,更多的挡位也带来了更多的故障隐患。与此同时,还有一部分品牌则一直在坚持着使用CVT无极变速箱。无论是合资车,还是进口车,都让CVT变速箱占据了自己的车型中的不小的比重,那CVT变速箱有什么优势和劣势呢?

新款的斯巴鲁森林人采用CVT变速箱

2015款奥迪A4L除了7速双离合外也采用CVT变速箱

新老一代日产奇骏均采用CVT无级变速箱

 

下面我先为大家简单介绍一下CVT变速箱的工作原理和优势:

Continuously Variable Transmission是CVT变速箱的全称,顾名思义就是连续改变传动比的变速箱。也就是我们日常说的无级变速器。CVT结构相比传统自动变速器更简单,体积更小,它既没有手动变速器的众多齿轮副,也没有自动变速器复杂的行星齿轮组。主要靠主、从动轮和金属带或滚动盘来实现速比的无级变化。

 

CVT变速箱变换传动比动画示意图

 

CVT变速箱的种类:

 

CVT采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递,当棘轮变化槽宽时,相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速,传动带一般用橡胶带、金属带和金属链等。CVT实现了真正的无级化,它的优点是重量轻,体积小,零件少,与AT比较有较高运行效率,油耗更低。但CVT缺点也是明显的,就是传动带容易损坏,不能承受较大载荷。

 

1.钢带式CVT:

早期CVT变速器由锥形轮和非金属皮带组成。非金属皮带本身能承受的拉力有限,更重要的是它和锥轮之间的摩擦力有限,容易打滑,所以早期的CVT变速箱能承受的扭矩较小。

CVT变速箱中的金属带构造

 

现在的CVT变速器多数采用钢带。这种CVT主要部件包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵体等基本组件。金属带由两束金属环和几百个金属片组成,另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构,他们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带啮合,发动机输出轴输出的动力首先传递到CVT的主动轮,然后通过V型传动带传递到从动轮,最后经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。

工作时通过主动轮与从动轮的可动盘做轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径,从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节,从而实现了无级变速。

 

多数变速箱提供了3~7个不同的速比,例如当快速加速时,你希望车子连续地在扭力峰值点工作,但是由于固定的速比的原因你会不断地经过这一点,从而造成了动力损失和时间的延迟。而CVT变速箱没有传统的齿轮,没有速比,这就允许车子连续加速而发动机保持在峰值扭矩,发挥了发动机的最高效率。

 

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,主动轮组金属带验V型草移动,由于金属带的长度不变,在从动轮组上金属带沿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。

 

2.滚轮式CVT:可以用来传递更大的功率和扭矩,适用于较大排量的汽车上。

 

这种CVT使用转盘和滚轮的结合传递驱动扭矩并改变传动比。它通过移动滚动里滚轮改变传动比,输入转盘给动力驱动轮及时试驾作用力,所以这种CVT对传动比变化的反应比钢带式CVT更快,从而实现驾驶员加速输入的传动比线性变化。此外与钢带驱动式CVT类似,传动比的连续改变使驾驶员享受到无缝平顺换挡没有任何换挡冲击。

盘型CVT变速器变换传动比动画演示,下图为说明

发动机动力传递到一个输入转盘,输入转盘的旋转运动把动力传递到滚轮,再经滚轮传递到输出转盘。通过连续改变动力滚轮的倾斜角度,CVT执行平顺而连续的传动比变化。输入转盘和动力滚轮之间接触点画圆的的大小及输出转盘和动力滚轮之间触点的画圆大小根据动力滚轮倾斜角度的变化而变化。圆的大小比值对应输入转盘和输出转盘的转速比,转速比等于传动比。

 

当输出转盘的圆较大时,输出转盘的旋转比输入转盘慢,这相当于传统变速器的低档。反之,输出转盘的圆较小时,输出转盘的旋转比输入转盘快,这相当于传统变速器的高档。

 

无级变速器的发展简史:

 

1490年——达芬奇绘制了无级变速器的草图

1886年——申请第一台环形CVT专利

1935年——亚迪耶·道奇收到了环形CVT的美国专利证书

1939年——引入了基于行星齿轮系统的全自动变速器

1958年——达夫(荷兰人)生产出用于汽车的CVT

1989年——斯巴鲁·贾斯蒂GL是第一辆在美国生产销售的CVT汽车

2002年——带有CVT的Saturn Vue首次亮相,是第一辆使用CVT技术的Saturn

2004年——福特开始使用CVT

CVT变速箱优缺点:

优点:换挡的顿挫感基本没有,输出线性、平顺,燃油经济性优于普通的自动挡变速箱。

缺点:传动的钢带能够承受的力量有限,当然现在科技的进步,钢带承受能力的问题也正在解决。

 

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