CVT - 汽車(chē)變速器
CVT,通常指一種汽車(chē)變速器,也叫無(wú)級(jí)變速器,已經(jīng)有了一百多年的歷史。CVT(Continuously Variable Transmission)直接翻譯就是連續(xù)可變傳動(dòng),也就是常說(shuō)的無(wú)級(jí)變速箱。它沒(méi)有明確具體的檔位,操作上類似自動(dòng)變速箱。CVT與有級(jí)變速器的區(qū)別在于,它的變速比不是間斷的點(diǎn),而是一系列連續(xù)的值,從而實(shí)現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和駕駛平順性,而且降低了排放和成本。另外,CVT也指英特爾清晰視頻技術(shù)、電容式電壓互感器。CVT技術(shù)再次成為人們關(guān)注的新技術(shù)之一?,F(xiàn)在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的汽車(chē),裝備的變速箱主要有手動(dòng)變速器(MT)、自動(dòng)變速器(AT)、無(wú)級(jí)變速器(CVT)。

工作原理
CVT傳動(dòng)系統(tǒng)里,傳統(tǒng)的齒輪被一對(duì)滑輪和一只鋼制皮帶所取代,每個(gè)滑輪其實(shí)是由兩個(gè)椎形盤(pán)組成的V形結(jié)構(gòu),引擎軸連接小滑輪,透過(guò)鋼制皮帶帶動(dòng)大滑輪。玄機(jī)就出在這特殊的滑輪上:CVT的傳動(dòng)滑輪構(gòu)造比較奇怪,分成活動(dòng)的左右兩半,可以相對(duì)接近或分離。錐型盤(pán)可在液壓的推力作用下收緊或張開(kāi),擠壓鋼片鏈條以此來(lái)調(diào)節(jié)V型槽的寬度。當(dāng)錐型盤(pán)向內(nèi)側(cè)移動(dòng)收緊時(shí),鋼片鏈條在錐盤(pán)的擠壓下向圓心以外的方向(離心方向)運(yùn)動(dòng),相反會(huì)向圓心以內(nèi)運(yùn)動(dòng)。這樣,鋼片鏈條帶動(dòng)的圓盤(pán)直徑增大,傳動(dòng)比也就發(fā)生了變化。
變速簡(jiǎn)介
CVT(Continuously Variable Transmission),直接翻譯就是連續(xù)可變傳動(dòng),也就是我們常說(shuō)的無(wú)級(jí)變速箱,顧名思義就是沒(méi)有明確具體的檔位,操作上類似自動(dòng)變速箱,但是速比的變化卻不同于自動(dòng)變速箱的跳擋過(guò)程,而是連續(xù)的,因此動(dòng)力傳輸持續(xù)而順暢。
CVT技術(shù)再次成為人們關(guān)注的新技術(shù)之一。市場(chǎng)上銷(xiāo)售的汽車(chē),裝備的變速箱主要有手動(dòng)變速器(MT)、自動(dòng)變速器(AT)、無(wú)級(jí)變速器(CVT)、雙離合變速器(DCT)。
缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)
1、由于沒(méi)有了一般自動(dòng)擋變速箱的傳動(dòng)齒輪,也就沒(méi)有了自動(dòng)擋變速箱的換擋過(guò)程,由此帶來(lái)的換檔頓挫感也隨之消失,因此CVT變速箱的動(dòng)力輸出是線性的,在實(shí)際駕駛中非常平順。
2、CVT的傳動(dòng)系統(tǒng)理論上擋位可以無(wú)限多,擋位設(shè)定更為自由,傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪比、速比以及性能、耗油、廢氣排放的平衡,都更容易達(dá)到。
3、CVT傳動(dòng)的機(jī)械效率、省油性大大優(yōu)于普通的自動(dòng)擋變速箱,僅次于手動(dòng)擋變速箱,燃油經(jīng)濟(jì)性要比好很多。
4、相比傳統(tǒng)自動(dòng)擋變速箱而言,它的成本要略高;而且操作不當(dāng)?shù)脑?,出?wèn)題的概率更高。
5、CVT變速箱本身還有它的缺點(diǎn),就是傳動(dòng)的鋼帶能夠承受的力量有限,不過(guò)隨著科技的進(jìn)步,鋼帶承受能力的問(wèn)題正在解決,很快我們就可以看到大排量高扭矩車(chē)型會(huì)裝備CVT變速箱了。
分類結(jié)構(gòu)
MT
手動(dòng)變速器 - MT:Manual Transmission采用齒輪組,由于每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的,所以各檔的變速比是個(gè)定值 - 也就是所謂的“級(jí)”。比如,一檔變速比是3.455,二檔是2.056,再到五檔的0.85,這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動(dòng)比,總共只有5個(gè)值 - 即有5級(jí),所以說(shuō)它是有級(jí)變速器。
手動(dòng)變速器是最常見(jiàn)的變速器,它的基本構(gòu)造用一句話概括,就是兩軸一中軸,即指輸入軸、軸出軸和中間軸,它們構(gòu)成了變速器的主體,當(dāng)然還有一根倒檔軸。手動(dòng)變速器又稱手動(dòng)齒輪式變速器,含有可以在軸向滑動(dòng)的齒輪,通過(guò)不同齒輪的嚙合達(dá)到變速變扭目的。
AT
自動(dòng)變速器 - AT:Automatic Transmission是利用車(chē)速和負(fù)荷 - 油門(mén)踏板的行程進(jìn)行雙參數(shù)控制,檔位根據(jù)上面的兩個(gè)參數(shù)來(lái)自動(dòng)升降。AT與MT的相同點(diǎn),就是二者都是有級(jí)式變速器,只不過(guò)AT能根據(jù)車(chē)速的快慢來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)檔位的增減,可以消除手檔車(chē)“頓挫”的變擋感覺(jué)。
AT的結(jié)構(gòu):與手動(dòng)變速器相比,液力自動(dòng)變速器(AT)在結(jié)構(gòu)和使用上有很大的不同。手動(dòng)變速器主要由齒輪和軸組成,通過(guò)不同的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩;而AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成,通過(guò)液力傳遞和齒輪組合的方式來(lái)達(dá)到變速變矩。其中液力變扭器是AT最具特點(diǎn)的部件,它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成,直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞扭矩和離合作用。
AT的優(yōu)缺點(diǎn):AT不用離合器換檔,檔位少變化大,連接平穩(wěn),因此操作容易,既給開(kāi)車(chē)人帶來(lái)方便,也給坐車(chē)人帶來(lái)舒適。但缺點(diǎn)也多,一是對(duì)速度變化反應(yīng)較慢,沒(méi)有手動(dòng)檔靈敏,因此許多玩車(chē)人士喜歡開(kāi)手動(dòng)檔車(chē);二是費(fèi)油不經(jīng)濟(jì),傳動(dòng)效率低變矩范圍有限,引入電子控制技術(shù)改善了這方面的問(wèn)題;三是機(jī)構(gòu)復(fù)雜,修理困難。在液力變扭器內(nèi)高速循環(huán)流動(dòng)的液壓油會(huì)產(chǎn)生高溫,所以要用指定的耐高溫液壓油。另外,如果汽車(chē)因蓄電池缺電不能啟動(dòng),不能用推車(chē)或拖車(chē)的方法啟動(dòng)。如果拖運(yùn)故障車(chē),要注意使驅(qū)動(dòng)輪脫離地面,以保護(hù)自動(dòng)變速器齒輪不受損害。
AMT:AMT在機(jī)械變速器(手動(dòng)變速器)原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,主要改變手動(dòng)換檔操縱部分。即在總體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不變的情況下通過(guò)加裝微機(jī)控制的自動(dòng)操縱系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)換檔的自動(dòng)化。因此AMT實(shí)際上是由一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)完成操作離合器和選檔的兩個(gè)動(dòng)作。由于AMT能在現(xiàn)生產(chǎn)的手動(dòng)變速器基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,生產(chǎn)繼承性好,投入的費(fèi)用也較低,容易被生產(chǎn)廠接受。AMT的核心技術(shù)是微機(jī)控制,電子技術(shù)及質(zhì)量將直接決定AMT的性能與運(yùn)行質(zhì)量。
CVT
無(wú)級(jí)變速器 - CVT:Continuously VariableTransmission與有級(jí)式的區(qū)別在于,它的變速比不是間斷的點(diǎn),而是一系列連續(xù)的值,譬如可以從3.455一直變化到0.85。CVT結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡(jiǎn)單,體積更小,它既沒(méi)有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副,也沒(méi)有自動(dòng)變速器復(fù)雜的行星齒輪組,它主要靠主、從動(dòng)輪和金屬帶來(lái)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)級(jí)變化。
其原理不像普通的變速箱一樣,由大小不一的幾組齒輪在操控下有分有合,形成不同的速比不同。而像自行車(chē)的踏板經(jīng)大小輪盤(pán)與鏈條帶動(dòng)車(chē)輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)。由于不同的力度對(duì)各組齒輪產(chǎn)生的推力大小不一,致使變速箱輸出的轉(zhuǎn)速也隨之變化,從而實(shí)現(xiàn)不分檔次的徐緩轉(zhuǎn)動(dòng)。
CVT采用傳動(dòng)帶和可變槽寬的棘輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞,即當(dāng)棘輪變化槽寬時(shí),相應(yīng)改變驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪上傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速,傳動(dòng)帶一般用橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。CVT是真正無(wú)級(jí)化了,它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕,體積小,零件少,與AT比較具有較高的運(yùn)行效率,油耗較低。但CVT的缺點(diǎn)也是明顯的,就是傳動(dòng)帶很容易損壞,不能承受較大的載荷,只能限用于在1升排量左右的低功率和低扭矩汽車(chē),因此在自動(dòng)變速器占有率約4%以下。經(jīng)過(guò)各大汽車(chē)公司的大力研究,情況有所改善。CVT將是自動(dòng)變速箱的發(fā)展方向。
到2013年初,國(guó)內(nèi)將CVT技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)的品牌及產(chǎn)品日趨增加,如東風(fēng)日產(chǎn)的陽(yáng)光、天籟,奧迪、飛度、西耶那(帕力奧),東南V3菱悅,奇瑞旗下旗云及A3、新瑞虎、E5、,江淮S系列。
發(fā)展歷史
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(chē)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(chē)上。1958年,荷蘭的DAF公司H.Van Doorne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(chē)上,其銷(xiāo)量超過(guò)了100萬(wàn)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(méi)有被普遍接受。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(chē)界對(duì)CVT技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)日益重視,特別是在微型車(chē)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(kāi)發(fā)了使用在2.0L汽車(chē)上的CVT。在此基礎(chǔ)上,日產(chǎn)公司在1998年開(kāi)發(fā)了一種為中型轎車(chē)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(guò)采用這些先進(jìn)的技術(shù)來(lái)獲得較大的轉(zhuǎn)矩能力,日產(chǎn)公司研究開(kāi)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(chē)在下坡時(shí)可以一直根據(jù)車(chē)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(lái)防止打滑。日產(chǎn)公司計(jì)劃將它的CVT的應(yīng)用范圍從1.0L擴(kuò)大到3.0L的轎車(chē)。
日本三菱公司已選擇了CVT平順無(wú)能量損失地傳遞直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。V型帶/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(wú)間斷地傳遞。CVT根除了傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器通過(guò)齒輪換檔時(shí)的打齒現(xiàn)象,從而獲得更滿意的響應(yīng)和控制。三菱公司準(zhǔn)備采用直噴式發(fā)動(dòng)機(jī) - 1.5L或更小與CVT組合。日本富士重工同時(shí)擁有15年開(kāi)發(fā)CVT的經(jīng)驗(yàn)。1997年5月,富士重工將它的Vistro微型車(chē)裝配了全計(jì)算機(jī)控制式E-CVT - 含有六檔手動(dòng)換檔模式的CVT。駕駛員無(wú)須操作離合器就可以進(jìn)行六檔變速。富士重工在Pleo微型車(chē)上采用一種有鎖止式變矩器的電控式CVT、通過(guò)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(lái)切換前進(jìn)檔/倒退檔。傳動(dòng)比范圍從1:10-5.5:1。
1999年上半年,美國(guó)的福特公司和德國(guó)ZF公司合作為福特公司的轎車(chē)和輕型載貨車(chē)生產(chǎn)CVT。在巴達(dá)維亞和俄亥俄州新建的合資企業(yè)將從2001年生產(chǎn)為福特公司設(shè)計(jì)的、帶有電子管理功能的CFT23型CVT。ZF公司設(shè)計(jì)的CVT是一種變矩器式變速器,使用為安裝橫向發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)的鋼帶。ZF公司也能為安裝縱向發(fā)動(dòng)機(jī)的前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)CVT系列。ZF公司稱:與四檔自動(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10%-15%。與鎖止式變矩器相比,CVT系統(tǒng)在不漏油的前提下效率更高。福特公司正在設(shè)計(jì)一種與公司內(nèi)所有輕型載貨車(chē)匹配的牽引驅(qū)動(dòng)CVT,包括后輪驅(qū)動(dòng)和全輪驅(qū)動(dòng)載貨車(chē)。牽引驅(qū)動(dòng)使用沿特殊滑液的可移動(dòng)滑件代替?zhèn)鲃?dòng)帶和傳動(dòng)輪?;瑒?dòng)部分的相對(duì)位置決定傳動(dòng)比,由一層部件間非常薄的液油來(lái)傳遞動(dòng)力。
德國(guó)ZF公司從1999年中期開(kāi)始為Rover216型汽車(chē)提供鋼帶驅(qū)動(dòng)的VT1型CVT。這種CVT包括螺旋齒輪或變速器、合適的液壓系統(tǒng)、濕式離合器。在系統(tǒng)中集成的ECU可以允許機(jī)械、液力和電子系統(tǒng)進(jìn)一步組合,這就更好地利用了各種系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。德國(guó)博世的電子式CVT控制系統(tǒng)是基于用傳感器和執(zhí)行器單元控制基礎(chǔ)上的電子/液力模塊。博世公司已經(jīng)將獨(dú)立部件、執(zhí)行器、傳感器和變速器換檔ECU組成一個(gè)單獨(dú)的模塊,變速器制造商只需增加一個(gè)集成控制單元。
CVT變速器的應(yīng)用
1987年,日本Subaru把裝備CVT變速器的汽車(chē)投放市場(chǎng),獲得成功。歐洲的Ford和Fiat也將VDT-CVT裝備于排量為1.1L到1.6L的轎車(chē)上。隨著技術(shù)的發(fā)展,能源危機(jī)引發(fā)全球性的節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高,在總結(jié)第一代的CVT的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)出了性能更佳,轉(zhuǎn)矩容量更大的CVT。當(dāng)前,全世界各大汽車(chē)廠商為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,都大力進(jìn)行CVT的研發(fā)工作。NISSAN、TOYOTA、FORD、GM、AUDI等著名汽車(chē)品牌中,都有配備CVT變速器的轎車(chē)銷(xiāo)售,全世界CVT轎車(chē)的年產(chǎn)量已達(dá)到近50萬(wàn)輛。有一點(diǎn)值得注意的是,裝備有CVT的,由最初的日本,歐洲,已經(jīng)滲透到北美市場(chǎng),因此無(wú)級(jí)變速汽車(chē)是當(dāng)今汽車(chē)發(fā)展的主要趨勢(shì)。
我們國(guó)家有巨大的汽車(chē)銷(xiāo)售市場(chǎng),汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)的民族工業(yè)之一。然而我國(guó)汽車(chē)業(yè)所需的自動(dòng)變速器(AT)全部依賴進(jìn)口,這使得國(guó)產(chǎn)汽車(chē)配備AT后,成本增加很大,而裝備自行開(kāi)發(fā)生產(chǎn)CVT變速器,其成本提高不大,說(shuō)明CVT的市場(chǎng)前景令人樂(lè)觀。目前我國(guó)正在考慮發(fā)展轎車(chē)自動(dòng)變速器的問(wèn)題。自“九·五”期間轎車(chē)金屬帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器的開(kāi)發(fā)和研制已經(jīng)被列入國(guó)家的重大科技攻關(guān)計(jì)劃,以跟蹤世界技術(shù)的發(fā)展和開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的汽車(chē)。2010年4月17日,國(guó)內(nèi)首款自主研發(fā)的CVT無(wú)級(jí)變速器在奇瑞汽車(chē)股份有限公司順利下線。奇瑞的CVT變速器與國(guó)外相比,成本能降低50%。
在最近的十幾年中,CVT技術(shù)已經(jīng)上前邁進(jìn)了一大步,使得CVT比有著超過(guò)100年歷史的機(jī)械變速器MT和有著超過(guò)50年歷史的自動(dòng)變速器AT更有競(jìng)爭(zhēng)力。CVT技術(shù)正處于壽命周期的開(kāi)始,CVT的特性將進(jìn)一步提高。
