【检修知识】CVT-无级变速箱常识

本篇文章4176字，读完约10分钟

cvt技术发展概述

cvt技术已经发展了一百多年。德国奔驰公司是汽车采用cvt技术的鼻祖。早在1886年，该公司生产的the/きだよよ2/汽车上就安装了v形橡胶带无级变速器。1958年，荷兰daf公司的h.vandoorne博士成功研制出一款名为variomatic的双V型橡胶带式无级变速器，装备在daf公司制造的水仙牌汽车上，销量突破100万辆。但由于橡胶带式无级变速器存在功率有限(扭矩限制在135nm以下)、离合器工作不稳定、液压泵、传动带和夹紧机构能量损失大等一系列缺陷，并不被汽车行业普遍接受。
但是，提高传动带性能和cvt传动功率极限的研究一直在进行。液力变矩器集成在cvt系统中，主、从动轮夹紧力采用电子控制。cvt采用节能泵，传动带采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，导致扭矩传递能力更大、性能更好的第二代cvt的出现。
20世纪90年代，汽车行业越来越重视cvt技术的研发，尤其是在微型车上，cvt被视为关键技术。随着全球科学技术的快速发展，新的电子技术和自动控制技术在cvt中不断被采用。
1997年上半年，日本日产公司开发了2.0l轿车的cvt。在此基础上，日产于1998年开发了一款专为中型车设计的带手动换挡模式的cvt。新的cvt采用了新开发的高强度宽钢带和高液压控制系统。通过采用这些先进的技术来获得更大的扭矩能力，日产公司研发了cvt的电子控制技术，传动比的变化是在全档位进行电子控制的。汽车下坡时，总能根据速度进行控制/制动，在湿滑的路面上能平稳地提高速比防止打滑。日产计划将其cvt的应用范围从1.0l扩大到3.0l汽车。
日本三菱公司选择了cvt来平稳、无能量损失地传递直接injection/きだよよ0/动力来驱动汽车。v带/驱动轮机构可以确保平稳和不间断的动力传输，speeds/きだよよよよよよよよよよよよよよ
1 Cvt消除了传统自动变速器换档时的卡齿现象，从而获得更满意的响应和控制。三菱准备用直接injection/きだよよよ 0/(1.5L以下)和cvt的组合。
日本富士重工也有15年开发cvt的经验。1997年5月，富士重工为其vistro微型车装配了全电脑控制的e-cvt(带六速手动换档模式的cvt)。驾驶员可以在不操作离合器的情况下在六档换档。富士重工在pleo微型车上使用带锁止变矩器的电控cvt。通过小范围的锁止可以将变矩器的滑动保持在最小，通过行星齿轮切换前进/倒档。传动比范围从1: 10到5.5: 1。
1999年上半年，美国福特和德国zf合作生产福特轿车和轻型卡车的cvt。巴达维亚和俄亥俄州的新合资企业将从2001年开始生产为福特设计的带电子管理功能的cft23 cvt。zf公司设计的Cvt是一种变矩器型变速器，它使用为安装横向/前轮驱动车辆而生产的钢带。Zf公司还可以生产longitudinal/きだよよ 0/的前轮驱动汽车和后轮驱动汽车的cvt系列。Zf表示:cvt系统与四速自动变速器相比，加速性能提高10%，燃油经济性提高10%-15%。与锁止式液力变矩器相比，cvt系统具有更高的效率，且无漏油现象。福特正在设计一款牵引驱动的cvt，匹配公司所有轻型卡车，包括后轮驱动和全轮驱动卡车。牵引是用一个可移动的滑块沿着一种特殊的润滑剂，而不是传动带和传动轮。滑动部件的相对位置决定了传动比，动力是通过部件之间很薄的一层液体油来传递的。
德国zf公司从1999年年中开始为rover216轿车提供钢带驱动的vt1 cvt。该cvt包括螺旋齿轮或传动装置、合适的液压系统和湿式离合器。集成在系统中的ecu可以进一步结合机械、液压和电子系统，从而更好地利用各种系统的独特优势。
德国博世公司的电子cvt控制系统基于由传感器和执行器单元控制的电子/液压模块。博世公司已经将独立的部件、执行器、传感器和变速器换挡ecu组合成一个模块，变速器制造商只需要增加一个集成控制单元。

CVT的工作原理

CVT的主要结构和工作原理如图1所示。该系统主要包括驱动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。金属带由两束金属环和数百片金属片组成。主动轮组和从动轮组均由动盘和定盘组成。靠近油缸一侧的滑轮可以在轴上滑动，而另一侧的滑轮是固定的。动盘和定盘均为锥面，它们的锥面形成V形槽与V形金属传动带啮合。/きだよよ0/输出轴输出的动力首先传递给cvt的驱动轮，然后通过v带传递给从动轮，最后通过减速器和差速器传递给车轮驱动汽车。工作时，主动轮和从动轮可以轴向移动，改变主动轮和从动轮与V形传动带啮合的锥面的工作半径，从而改变传动比。驱动器根据需要通过控制系统调节主动轮和从动轮的液压缸压力来实现动盘的轴向移动。由于主动轮和从动轮的工作半径可以连续调节，因此可以实现无级变速。

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力，以保证高效可靠地传递来自发动机.的动力驱动气缸控制驱动斜齿轮的位置沿轴向移动，驱动轮组中的金属带沿V形槽移动。因为金属带的长度是恒定的，所以从动轮组中的金属带沿着V形槽以相反的方向变化。主动轮组和从动轮组上金属带的转弯半径变化，实现速比的连续变化。
汽车起步时，驱动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比，从而保证驱动桥能有足够的扭矩，保证汽车有较高的加速度。随着车速的提高，驱动轮的工作半径逐渐增大，从动轮的工作半径相应减小，cvt的传动比减小，使汽车能以更高的速度行驶。

CVT的技术特点


1。经济性
cvt可以在相当宽的范围内实现无级变速，从而获得传动系和/或工况的最佳匹配。德国大众汽车公司在其golfvr6汽车上安装了4-at和cvt进行ece城市循环测试和ece郊区循环测试，证明了cvt可以有效节油(见表1)

表1大众golfvr6轿车与4-at和cvt的油耗对比

测试油耗
4-AT
CVT

ECE市区循环，L/100km
14.4
13.2
ECE郊区/偏远循环L/100km
8.3
7.0

120km/h，l/100km
10.3
9

2.动力
汽车的储备动力决定了汽车的爬坡能力和加速能力。汽车的备用功率越大，汽车的动力越好。由于cvt的无级变速特性，可以获得最大储备动力的传动比，所以cvt的动力性能明显优于机械式变速器(mt)和自动变速器(at)。表2显示了克莱斯勒voyager轿车分别与4-at和cvt的动力对比。无级变速器的汽车有更好的动力性能。

表2克莱斯勒voyager轿车与4-at和cvt的动力性能对比

item
4-AT
CVT

加速时间0-30公里/小时
2.5
2.5

3.排放
cvt具有较宽的速比工作范围，可以make/きだよよよ0/工作在最佳工况，从而改善燃烧过程，降低尾气排放。Zf公司对自己的cvt车进行了测试，尾气排放比搭载4-at的车降低了10%左右。
4。成本
cvt系统结构简单，零件数量比at(500左右)少(300左右)。一旦汽车厂商开始量产，cvt的成本将低于at。采用这种系统，可以节省燃料。随着规模化生产和系统、材料的革新，cvt零部件(如传动带或链条、驱动轮、从动轮、液压泵等)的生产成本将降低20%-30%。

cvt技术未来发展趋势

CVT技术未来的发展可以从以下四个方面来分析。
1.cvt部件
推传动带和传动链在扭矩传递能力和专一性上将进一步加强。随着产品数量的快速增加和产品工艺的进一步自动化，成本将大大降低。
CVT专用液压泵将会普及。通过用于自动跳闸和紧急制动的小型电子驱动泵和用于正常工况的the/きだよよ0/驱动泵的配合，将进一步提高整个变速器的效率。
皮带轮的优化设计不仅可以降低系统的质量和成本，还可以保证主、从动轮与传动带之间的最大传动扭矩。不同部件、微处理器和测试设备之间的电子控制差异导致非常高的研究和制造成本，这将通过电液控制的模块化设计和批量生产来降低，从而将灵活的功能与低成本有机地结合起来。
随着越来越多的cvt进入市场，制造商已经开始研究和开发cvt专用传动工作液，这将进一步优化cvt的工作特性。
2.cvt变速器
大量不同的布置是可能的，这不仅是由于汽车驾驶(fwd、rwd、awd)的差异和要求，也是由于不断增加的传动比覆盖范围的要求。
电子化将带来更快、更精确的传动比、转速、压力和扭矩控制，确保更好的调节of/きだよよ0/和变速器，并提供不同的驾驶模式，如运动、舒适和巡航控制，让用户获得全方位的“驾驶乐趣”。
3。/きだよよ0/与cvt集成控制
更精确更快速的cvt控制将with/きだよよよよよよよよ0/控制集成到整个动力传动系管理系统中，这将进一步降低油耗和排放。具有integrated/きだよよ0/管理单元的第一台cvt动力传动系原型车已经过行驶循环测试。
4。混合动力cvt传动系
cvt将在飞轮储能装置混合动力传动系的设计中发挥重要作用。采用cvt传动系统的混合动力汽车，油耗和排放可能分别降低30%和50%。

cvt变速器的应用

1987年，日本斯巴鲁将搭载CVT变速器的汽车投放市场，获得成功。欧洲的福特和菲亚特也在1.1l到1.6L排量的汽车上装备了vdt-cvt，随着技术的发展，全球节能环保意识因能源危机而提高。在第一代无级变速器的经验基础上，开发了一种性能更好、扭矩能力更大的无级变速器。目前，为了提高产品的竞争力，世界各大汽车制造商都在大力研发cvt。目前，日产、丰田、福特、通用、奥迪等著名汽车品牌都有配备cvt变速器的汽车销售，全球cvt汽车年产量已近50万辆。值得注意的是，配备cvt的汽车市场最早是从日本和欧洲渗透到北美市场，所以无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。
我国有巨大的汽车销售市场，汽车工业是我们的民族产业之一。而我国汽车工业所需的自动变速器(at)全部依赖进口，使得国产车在配备at后成本大增，而自行研发生产cvt变速器的成本增加并不多，可见cvt的市场前景是乐观的。
目前中国正在考虑开发汽车自动变速器。“九五”以来，为了跟踪世界技术的发展，开发适合我国国情的汽车，汽车用金属带式无级变速器的研究开发被列入国家重大科技攻关计划。