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无级变速器

有什么用?

•提速过程舒适平顺。

•比较省油。

•故障少,变速箱油更换频率低,使用成本低。

•换挡时感觉不到顿挫感,更舒适。

•工作时较为安静。

无级变速器

不足:

•加速感不明显,驾驶乐趣偏低。

•超车时候,上坡时候,反正是要快的时候,要突然发力的时候,CVT的“顺滑”可能令一些人不能接受。

•维修偏贵。

误区:

    由于CVT在很大一个速度范围里保持引擎转速恒定不变,踏油门加速时候引擎不会像自动变速箱汽车运转声音发生变化,这个会使很多驾驶员产生错觉,以为汽车动力不足。

代表车型:

JEEP指南者进口欧兰德2.0 2.4 日产天籁东南V3菱悦奥迪A4L A6L 日产骐达

无级变速器

原理:

    没有明确具体的档位,操作上类似自动变速箱,但是速比的变化却不同于自动变速箱的跳挡过程,而是连续的,因此动力传输持续而顺畅。

    CVT(Continuously Variable Transmission)技术即无级变速技术,它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力,可以实现传动比的连续改变,从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。常见的无级变速器有液力机械式无级变速器和金属带式无级变速器(VDT-CVT)。

    有V型橡胶带式、金属带式、多盘式、钢球式、滚轮转盘式等多种构造,大都利用金属带和可变半径的滚轮传输动力。透过主动滚轮与被动滚轮半径的变化,达到齿轮比的变化。理论上这种传动方式的效率很高,不过必须建立在能负荷所传递的动力的情况下。由于是利用钢带与滚轮之间的摩擦力传递动力,所以钢带及滚轮的工作情况十分苛刻。为了有效传递动力,钢带与滚轮之间不允许打滑,而且原本产生的热能已经很多,如果再打滑恐怕将会造内部机件的烧毁或严重耗损。而为了增加静摩擦力,最直接的方式就是增加钢带与滚轮之间的压力。但摩擦力增加了,动力传输的耗损也会增加,无形中还是增加了油耗。并且钢带的强度也是一大重点。所以CVT变速箱纵然有舒适、效率高及节能等等优点。缺点就是目前一般的CVT变速箱不能承受较大的扭力。不然就是要用较高的油耗作补偿。

   无级变速器(CVT:Continuously VariableTransmission)与有级式的区别在于,它的变速比不是间断的点,而是一系列连续的值,譬如可以从3.455一直变化到0.85。CVT结构比传统变速器简单,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,它主要靠主、从动轮和金属带来实现速比的无级变化。  

    其原理是与普通的变速箱一样大小不一的几组齿轮在操控下有分有合,形成不同的速比,像自行车的踏板经大小轮盘与链条带动车轮以不同的速度旋转。由于不同的力度对各组齿轮产生的推力大小不一,致使变速箱输出的转速也随之变化,从而实现不分档次的徐缓转动。

    CVT采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递,即当棘轮变化槽宽肘,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是真正无级化了,它的优点是重量轻,体积小,零件少,与AT比较具有较高的运行效率,油耗较低。但CVT的缺点也是明显的,就是传动带很容易损坏,不能承受较大的载荷,只能限用于在1升排量左右的低功率和低扭矩汽车,因此在自动变速器占有率约4%以下。近年来经过各大汽车公司的大力研究,情况有所改善。CVT将是自动变速箱的发展方向。

    CVT传动系统里,传统的齿轮被一对滑轮和一只钢制皮带所取代,每个滑轮其实是由两个椎形盘组成的V形结构,引擎轴连接小滑轮,透过钢制皮带带动大滑轮。玄机就出在这特殊的滑轮上:CVT的传动滑轮构造比较奇怪,分成活动的左右两半,可以相对接近或分离。锥型盘可在液压的推力作用下收紧或张开,挤压钢片链条以此来调节V型槽的宽度。当锥型盘向内侧移动收紧时,钢片链条在锥盘的挤压下向圆心以外的方向(离心方向)运动,相反会向圆心以内运动。这样,钢片链条带动的圆盘直径增大,传动比也就发生了变化。

•液体传动

  液体传动分为两类:一类是液压式,主要是由泵和马达组成或者由阀和泵组成的变速传动装置,适用于中小功率传动。另一类为液力式,采用液力耦合器或液力矩进行变速传动,适用于大功率(几百至几千千瓦)。液体传动的主要特点是:调速范围大,可吸收冲击和防止过载,传动效率较高,寿命长,易于实现自动化:制造精度要求高,价格较贵,输出特性为恒转矩,滑动率较大,运转时容易发生漏油。

•电力传动

  电力传动基本上分为三类:一类是电磁滑动式,它是在异步电动机中安装一电磁滑差离合器,通过改变其励磁电流来调速,这属于一种较为落后的调速方式。其特点结构简单,成本低无级变速,操作维护方便:滑动最大,效率低,发热严重,不适合长期负载运转,故一般只用于小功率传动。二类是直流电动机式,通过改变磁通或改变电枢电压实现调速。其特点是调速范围大,精度也较高,但设备复杂,成本高,维护困难,一般用于中等功率范围(几十至几百千瓦),现已逐步被交流电动机式替代。三类是交流电动机式,通过变极、调压和变频进行调速。实际应用最多者为变频调速,即采用一变幅器获得变幅电源,然后驱动电动机变速。其特点是调速性能好、范围大、效率较高,可自动控制,体积小,适用功率范围宽:机械特性在降速段位恒转矩,低速时效率低且运转不够平稳,价格较高,维修需专业人员。近年来,变频器作为一种先进、优良的变速装置迅速发展,对机械无级变速器产生了一定的冲击。

•机械传动

  机械传动的特点主要是:转速稳定,滑动率小,工作可靠,具有恒功率机械特性,传动效率较高,而且结构简单,维修方便,价格相对便宜;但零部件加工及润滑要求较高,承载能力较低,抗过载及耐冲击性较差,故一般适合于中、小功率传动。

无级变速器

扩展阅读:

    Multitronic是奥迪研制开发的一款无级变速箱,它融合了手动变速箱的动态性和经济性以及自动变速箱的便利性。虽说是手自一体无级变速箱,但它非同于一般的CVT,它是奥迪独创的变速技术。其V型钢片链条是奥迪multitronic无级变速技术领域的标志之一。

    Multitronic在原有的无级变速箱的基础上进行了多项技术上的创新、改进和提高,比如说,在变速器上安装了一种称为多片式链带的传动组件,这种组件能够传递和控制峰值扭力高达280N•m的动力。因此多片式链带大大拓展了无级变速器的应用范围,而且这种无级变速器的传动比远远超过了以前各种自动变速器的传动比极限值。另外,Multitronic还利用了湿式多片式离合器取代了以前传统CVT和普通自动变速器车上的液压变矩器。这种离合器的明显优势是耗能少,反应更快。

发展历史:

    无段自动变速器(Continuously Variable Transmission, CVT)由意大利文艺复兴时期的多项领域博学者列奥那多•达芬奇所发明。

    1987年,日本Subaru把装备CVT变速器的汽车投放市场,获得成功。欧洲的FordFiat也将VDT-CVT装备于排量为1.1L到1.6L的轿车上。随着技术的发展,能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高,在总结第一代的CVT的经验基础上,开发出了性能更佳,转矩容量更大的CVT。当前,全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力,都大力进行CVT的研发工作。现在NISSANTOYOTAFORD、GM、AUDI等著名汽车品牌中,都有配备CVT变速器的轿车销售,全世界CVT轿车的年产量已达到近50万辆。有一点值得注意的是,装备有CVT的汽车市场,由最初的日本,欧洲,已经渗透到北美市场,因此无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。  

    我们国家有巨大的汽车销售市场,汽车工业是我国的民族工业之一。然而我国汽车业所需的自动变速器(AT)全部依赖进口,这使得国产汽车配备AT后,成本增加很大,而装备自行开发生产CVT变速器,其成本提高不大,说明CVT的市场前景令人乐观。  

    目前我国正在考虑发展轿车自动变速器的问题。自“九•五”期间轿车金属带式无级自动变速器的开发和研制已经被列入国家的重大科技攻关计划,以跟踪世界技术的发展和开发适合我国国情的汽车。  

    在最近的十几年中,CVT技术已经上前迈进了一大步,使得CVT比有着超过100年历史的机械变速器MT和有着超过50年历史的自动变速器AT更有竞争力。CVT技术正处于寿命周期的开始,CVT的特性将进一步提高。

    CVT技术的发展,已经有了一百多年的历史。德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖,早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上。1958年,荷兰的DAF公司H.VanDoorne博士研制成功了名为Variomatic的双V型橡胶带式CVT,并装备于DAF公司制造的Daffodil轿车上,其销量超过了100万辆。但是由于橡胶带式CVT存在一系列的缺陷:功率有限(转矩局限于135Nm以下),离合器工作不稳定,液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大,因而没有被汽车行业普遍接受。

  然而提高传动带性能和CVT传递功率极限的研究一直在进行,将液力变矩器集成到CVT系统中,主、从动轮的夹紧力实现电子化控制,在CVT中采用节能泵,传动带用金属带代替传统的橡胶带。新的技术进步克服了CVT系统原有的技术缺陷,导致了传递转矩容量更大、性能更优良的第二代CVT的面世。

  进入20世纪90年代,汽车界对CVT技术的研究开发日益重视,特别是在微型车中,CVT被认为是关键技术。全球科技的迅猛发展,使得新的电子技术与自动控制技术不断被采用到CVT中。

  1997年上半年,日本日产公司开发了使用在2.0L汽车上的CVT。在此基础上,日产公司在1998年开发了一种为中型轿车设计的包含一个手动换档模式的CVT。新型CVT采用一个最新研制的高强度宽钢带和一个高液压控制系统。通过采用这些先进的技术来获得较大的转矩能力,日产公司研究开发CVT的电子控制技术,传动比的改变实行全档电子控制,汽车在下坡时可以一直根据车速控制发动机制动,而且在湿滑路面上能够平顺地增加速比来防止打滑。日产公司计划将它的CVT的应用范围从1.0 L扩大到3.0L的轿车。

  日本三菱公司已选择了CVT平顺无能量损失地传递直喷式发动机的动力来驱动汽车。V型带/传动轮机构可以保证在所有速率下发动机动力平顺无间断地传递。CVT根除了传统的自动变速器通过齿轮换档时的打齿现象,从而获得更满意的响应和控制。三菱公司准备采用直喷式发动机(1.5L或更小)与CVT组合。

  日本富士重工同时拥有15年开发CVT的经验。1997年5月,富士重工将它的Vistro微型车装配了全计算机控制式E-CVT(含有六档手动换档模式的CVT)。驾驶员无须操作离合器就可以进行六档变速。富士重工在Pleo微型车上采用一种有锁止式变矩器的电控式CVT、通过小范围锁止可以使液力变矩器的滑动保持在最小值,行星齿轮用来切换前进档/倒退档。传动比范围从1:10-5.5:1。

  1999年上半年,美国的福特公司和德国ZF公司合作为福特公司的轿车和轻型载货车生产CVT。在巴达维亚和俄亥俄州新建的合资企业将从2001年生产为福特公司设计的、带有电子管理功能的CFT23型CVT。ZF公司设计的CVT是一种变矩器式变速器,使用为安装横向发动机前轮驱动汽车生产的钢带。ZF公司也能为安装纵向发动机的前轮驱动汽车和后轮驱动汽车生产CVT系列。ZF公司称:与四档自动变速器相比,CVT系统能够将加速性能提高10%,燃油经济性提高10%-15%。与锁止式变矩器相比,CVT系统在不漏油的前提下效率更高。福特公司正在设计一种与公司内所有轻型载货车匹配的牵引驱动CVT,包括后轮驱动和全轮驱动载货车。牵引驱动使用沿特殊滑液的可移动滑件代替传动带和传动轮。滑动部分的相对位置决定传动比,由一层部件间非常薄的液油来传递动力。

  德国ZF公司从1999年中期开始为Rover 216型汽车提供钢带驱动的VT1型CVT。这种CVT包括螺旋齿轮或变速器、合适的液压系统、湿式离合器。在系统中集成的ECU可以允许机械、液力和电子系统进一步组合,这就更好地利用了各种系统的独特优点。

  德国博世的电子式CVT控制系统是基于用传感器和执行器单元控制基础上的电子/液力模块。博世公司已经将独立部件、执行器、传感器和变速器换档ECU组成一个单独的模块,变速器制造商只需增加一个集成控制单元。

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