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CVT(无级变速器)工作原理简介
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CVT也叫无级变速器,是汽车变速器的一种,与有级变速器的主要区别在于:它的速比不是间断的点,而是一系列连续的值,从而实现了良好的经济性、动力性和驾驶平顺性,而且降低了排放和成本。
我国目前销售的汽车装备了各种变速器,包括手动变速器(MT)、自动变速器(AT)(含DSG)和无级变速器(CVT)。下面作简要介绍。 1、MT
手动变速器(MT:Manual Transmission)采用齿轮组,由于每挡齿轮组的齿数是固定的,所以各挡速比是个固定值(也就是所谓的“级”)。比如,一挡速比是3.455,二挡是2.056,再到五挡的0.85,这些数字再乘上主减速比就是汽车动力传动系统的总传动比,5挡变速器共有5个值(即有5级),所以说它是有级变速器。
自动变速器(AT:Automatic Transmission)可以自动升挡和降挡,电脑主要根据车速和负荷(油门踏板的行程)进行升降挡控制,同时还要参考变速器油温、换挡模式等多种信号。AT与MT的相同点就是二者都是有级式变速器,只不过AT在各个挡位都有一段连续的速比变化,而且能根据车速的快慢来自动实现挡位的增减,可以消除手挡车“顿挫”的变挡感觉。
与手动波相比,液力自动波(AT)在结构和使用上有很大的不同。手动波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。
但缺点也多,一是对速度变化反应较慢,没有手动波灵敏,因此许多玩车人士喜欢开手动波车;二是费油不经济,传动效率低变矩范围有限,近年引入电子控制技术改善了这方面的问题;三是机构复杂,修理困难。在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温,所以要用指定的耐高温液压油。另外,如果汽车因蓄电池缺电不能启动,不能用推车或拖车的方法启动。如果拖运故障车,要注意使驱动轮脱离地面,以保护自动波齿轮不受损害。
AMT在机械变速器(手动波)原有基础上进行改造,主要改变手动换档操纵部分。即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换挡的自动化。因此AMT实际上是由一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。由于AMT能在现生产的手动波基础上进行改造,生产继承性好,投入的责用也较低,容易被生产厂接受。AMT的核心技术是微机控制,电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行质量。
无级变速器(CVT:Continuous Variable Transmission)与有级式的主要区别在于:它的速比不是间断的,而是一系列连续的值,譬如可以从3.455一直变化到0.85。CVT结构比传统自动变速器简单,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、从动轮和金属带或滚轮转盘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。
金属带由两束金属环和几百个金属片构成。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成,与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动,另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构,它们的锥面形成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作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。
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,在主动轮组金属带沿V型槽移动,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。
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大小以及输出转盘和动力滚轮之间触点画圆的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。
动力滚轮的倾斜角度有液压机构进行操纵。尽管通过倾斜动力滚轮改变传动比,但并没有直接给滚轮加力。相反,使用转盘产生的力使滚轮倾斜,当滚轮从中心轴垂直移动时,转盘就使滚轮倾斜。由于转盘高速旋转,转盘产生的力使滚轮移动和受力最小时就立刻倾斜,因此,我们能够快速感觉到传动比变化明显。当驾驶员的加速器输入时,就可以线性加速和减速。
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