汽車無級變速CVT技術詳解

2022-03-10 19:52:29 字數 2254 閱讀 1842

在傳統的cvt變速器箱體內,不再依靠複雜的齒輪組傳動,所以在效能上與mt、at相比有著很大不同,它的特點是:理論上擋位可以無限多,換擋加速基本上沒有頓挫感;燃油經濟性好於液力式自動變速器;多見於前輪驅動和混合動力汽車。

cvt變速器的傳動鋼帶

在內部沒有齒輪後,cvt通過兩個可以改變直徑的傳動輪和傳動帶來傳遞發動的力量,實現扭矩輸出。之所以擋位可以無限多,與主動帶輪和被動帶輪有效半徑不同有關,因而鋼帶或鏈條傳動帶能傳遞不同扭矩。當傳動帶有效半徑變大,鋼帶或鏈條就會自動向上;當有效半徑變小,則向下,所以扭矩大小也會發生變化。

傳統cvt變速器

傳統at變速器

早期的cvt對變速的控制是機械式的,現在已發展為電腦控制速比。並且,多數cvt都設有手動模式,也就是具有手自一體的功能。雖然理論上具備無限擋位,但是在實際應用中,cvt變速器多數用電腦程式將整個傳動範圍劃分為幾段,作用等同於幾個擋位,然後再按照預設分段去轉換傳動比,所以,在新車引數中看到6擋cvt、8擋cvt,也是合情合理。

新一代cvt變速器

然而在at變速器已經發展到8擋甚至9擋的今天,限於傳統cvt的工作原理,cvt變速器若想實現大速比,就只能通過不斷加大壓盤也就是帶輪的直徑,這樣一來不僅帶來變速器體積的幾何級增長,更會帶來機械效率的下降。

新型cvt/傳統cvt/傳統at變速器速比範圍對比

新型cvt與傳統cvt速比範圍對比

因此新一代cvt就通過結構的創新實現了cvt的技術突破,通過巧妙的引入行星齒輪以及離合器,不僅將帶輪直徑減小,同時還將變速器速比擴大到7.3:1,在筆者看來這是相當聰明的一種創新。

這究竟是怎樣一種巧妙的結構呢?那就是在變速器輸出軸之前增加一組帶離合器的副變速機構,這種一體式行星齒輪結構在at變速器內很常見,具有1.0和1.

821兩種速比。而傳統的cvt部分同時進行了體積削減,通過將帶輪直徑減小,將速比範圍縮小到4:1,最終實現了變速器總體積的小型化。

兩代cvt結構對比

新一代cvt動力傳遞路線

在工作狀態下,在帶輪部分提供4.0~1.0範圍內速比的同時,副變速機構也能從1.

821按需求切換到1.0,這樣兩組變速機構速比相乘,就形成了7.3:

1的世界最大速比範圍的cvt變速器。

副變速機構擋位隨轉速及車速的變化對照

在低速起步時,副變速器處於1擋,速比1.821,發動機動力通過液力變矩器傳遞給cvt變速器,車速均勻上公升。液力變矩器轉速逐漸與發動機轉速同步,並最終鎖止行程等速傳動。

低速起步工況,副變速器處於1擋

勻速加速工況,副變速機構處於1擋

車輛行駛速度逐漸增加,cvt帶輪從低速位逐漸變為高速位,此時變速器可提供7.3~1.0的總速比範圍;當車速需要繼續提公升時,副變速器機構進入2擋,副變速器速比從1.

821降至1.0,通過離合器進行柔性切換,理論上這一過程類似at變速器的公升擋過程,但是由於速比跨度過大,換擋衝擊在所難免,這也是at變速器無法完全消除衝擊的原因所在。而在新一代cvt結構中,得益於cvt速比任意調整的優勢,副變速器機構的換擋過程中,cvt帶輪部分也會隨之調整,使這一調整過程中的總速比輸出不變。

cvt結構達到最小速比,副變速機構即將公升擋

副變速機構擋位切換工況

副變速機構完成擋位切換繼續加速

這樣一來,在發動機轉速不變的前提下,車速也不會受到影響,這乙個複雜的過程就能夠在悄無聲息中完成。這種結構成功地達到了1+1>2的效果,通過兩組傳統變速機構的組合應用,速比相乘,實現了7.3:

1的超大範圍速比,更重要的是這還是在總體積縮小的前提下做到的。

這種新cvt變速器有什麼優勢?

更緊湊、更輕量化的結構:副變速機構的行星齒輪有效減少了帶輪的體積,與同級別cvt變速器相比,減重13%、縮短變速器殼體長度10%。

減少30%內阻:得益於帶輪直徑的顯著減小,變速器潤滑油的油麵距離帶輪邊緣更遠,在車輛制動以及側傾是,油麵位置變化不會給帶輪機構產生額外的阻力。

這種新cvt變速器有什麼劣勢?

動力兇悍的美式肌肉車對cvt不屑一顧

因為帶輪+鋼帶式傳動的核心結構沒有變化,所以傳統cvt具有的劣勢它仍然會繼承,那就是在傳輸扭矩以及機械效率間無法兼得,若要實現大扭矩傳遞,那麼對於帶輪壓盤的壓力就要非常大,這樣一來機械效率就會嚴重下降;若要實現高效率,那麼傳遞扭矩又會低得可憐,所以目前cvt變速器依舊無法適合大功率、大扭矩車型,所以加特可推出的這款新一代cvt變速器只能配備1.5公升至1.8公升排量的車型。

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