在很多车主选车购车之前,都会对几款中意的车型反复比对,当对发动机各项参数都了解比对之后,又会对变速箱进行研究,而不同的车型也会搭配不同的变速箱,诸如:手动挡变速箱、自动挡变速箱、CVT变速箱等等,很多车主都会简单的把车分为两大类,自动挡车型和手动挡车型,但其实并不是这么简单。普通人经常把自动档变速器和无级变速器(CVT)两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。接下来,小编就将向各位介绍下,CVT变速箱和它的工作原理。
CVT(Continuously Variable Transmission),直接翻译就是连续可变传动,也就是我们常说的无级变速箱,顾名思义就是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。

它的内部并没有传统变速箱的齿轮传动结构,而是以两个可改变直径的传动轮,中间套上传动带来传动。基本原理是将传动带两端绕在一个锥形带轮上,带轮的外径大小靠油压大小进行无级的变化。起步时,主动带轮直径变为最小直径,而被动带轮变为最大,实现较高的传动比。随着车速的增加和各个传感器信号的变化,电脑控制系统来断定控制两个带轮的控制油压,最终改变带轮直径的连续变化,从而在整个变速过程中达到无级变速。而锥形带轮之间的传动带,在过去的一段时间,由于材质的原因,所受的拉力有限,所能承受的扭矩有限,只能用在摩托车式小排量车上。近些年来,随着材料技术、加工工艺的不断提高,生产出特殊材料制造的刚制传动带和锥型带轮。彻底实现了大功率、大扭矩轿车的要求。CVT最大的特点是无级控制输出的速比,在行驶中达到行云流水的感觉,从而没有了换档的感觉。乘员感觉不到换档冲击,动力衔接连贯。这样CVT在行驶时增加了舒适性,加速也会比自动变速器快。
[##]CVT变速箱和手动变速箱、自动变速箱存在着本质上的区别:
手动变速箱
手动变速器(MT:Manual Transmission)采用齿轮组,由于每档的齿轮组的齿数是固定的,所以各档的变速比是个定值(也就是所谓的“级”)。比如,一档变速比是3.455,二档是2.056,再到五档的0.85,这些数字再乘上主减速比就是总的传动比,总共只有5个值(即有5级),所以说它是有级变速器。手动变速器是最常见的变速器,它的基本构造用一句话概括,就是两轴一中轴,即指输入轴、轴出轴和中间轴,它们构成了变速器的主体,当然还有一根倒档轴。手动变速器又称手动齿轮式变速器,含有可以在轴向滑动的齿轮,通过不同齿轮的啮合达到变速变扭目的。
自动变速箱
自动变速器(AT:Automatic Transmission)是利用车速和负荷(油门踏板的行程)进行双参数控制,档位根据上面的两个参数来自动升降。AT与MT的相同点,就是二者都是有级式变速器,只不过AT能根据车速的快慢来自动实现档位的增减,可以消除手档车“顿挫”的变挡感觉。与手动变速器相比,液力自动变速器(AT)在结构和使用上有很大的不同。手动变速器主要由齿轮和轴组成,通过不同的齿轮组合产生变速变矩;而AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最具特点的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。
CVT无级变速箱
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。其原理不像普通的变速箱一样,由大小不一的几组齿轮在操控下有分有合,形成不同的速比不同。而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是真正无级化。
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CVT 的结构主要由两组带轮(主动轮、从动轮)和传动带(钢带)油泵、液力变矩器、执行机构(阀体、油路)、传感器、电脑等构成。
液力变矩器
液力变矩器的作用是将发动机的扭矩传递给 CVT,使汽车前进、后退顺利起步,液力变矩器可以将发动机的扭矩放大,使起步更加快速。当车速达到设定的速度时,液力变矩器的泵轮(连接发动机 的轮)和涡轮(连接 CVT 的轮)锁止,此时的传动效率达到 100%。液力变矩器另一作用是缓解来自发动机与路面的冲击力,延长传动组件的使用寿命。
可变直径带轮
CVT 有两组带轮(主动轮与从动轮),每组带轮分为两半部分组成,带轮一侧为固定式,另一侧 带轮可以在轴上滑动,两个带轮的内侧是有倾斜角度的锥形面,两侧相对构成 V 形槽,V 形槽与传动 带的侧面接触(啮合点)。通过油压控制主动轮与从动轮的夹紧与放松,来改变带轮锥面与传动带啮合点的工作直径,(即一个轮直径增大、另一个轮直径减小)从而改变传动比。(主动轮直径小、从动轮直径大时为减速状态,用以提高扭矩。主动轮直径大、从动轮直径小时为增速状态,用来提高车速)。
高强度钢带
传动带由两束环形钢带和推片组成,每组传动带有两束环形钢带,每束钢带由 12 层(片)高拉力薄钢片叠加而成,钢带采用日产专利材料 T702 高强度钢而加工(每片抗拉强度达到 2000Mpa),推片是由 400 余片高强度压力钢片组成,环形钢带的作用是将推片压紧在带轮的 V 型槽上,使推片与带轮 间产生足够的摩擦力,推片可以在钢带的直线段纵向滑动,推片的作用是通过挤压的推力传递扭矩。 东风日产钢带 CVT 的最大特点就是“推式传动”。
ASC
原装进口的第三代 CVT 在第二代 CVT 的基础上,采用了更加先进的 ASC 控制单元。变速转换模 式由原来的 20 种增加到 700 多种。通过油门踏板、发动机转速、车速、档杆位置等传感器提供信息, 电脑随时计算判断驾驶员意图,然后向执行系统发出操控指令,随时提供符合驾驶员意愿执行动作,指挥完成前进、倒档的切换,急加速、手动模式、经济模式、发动机制动等执行动作。高应答执行系统(包括油泵,电磁阀等,档位切换装置),能够快速精确的执行 ASC 控制单元发出的各项指令。
[##]纵观其发展的历史来看,一路艰辛,同样一波三折。
1899 年开始就出现了轴向可调锥盘宽 V 形胶带式无级变速器。
1959荷兰的 Van Doone 的胶带式无级变速器在 DAF 轿车搭载成功,总产量达到 82.5 万辆。
1969 年,Van Doone 开发轴向可调锥盘金属带式无级变速器,
1975 年实现装车,1990 年以后开始推广到日本的日产、三菱、美国的福特等汽车。
1988 年,日本 NSK 开始开发半环环盘滚轮式无级变速器。
1992 年,德国的 ZF 和 LUK 公司开发摆销链式无级变速器,
1994 年在摆销链式无级变速器奥迪 A4、A6 轿车上搭载成功,开始批量生产。
1995 年,Torotrak、NSK 和 Mercedes Benz 开发全环环盘滚轮式无级变速器成功。
2006 年装配 CVT 的汽车总产量已经达到 250 万辆。
由此可见,任何一项技术都是从一点一滴千辛万苦中不断优化而来,所以这也在告诫走在奋斗路上的人们,想成功就要从基础一步一个脚印的干起!
(作者:包英男)
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