CVT无级变速器.docx

CVTCVT 技术再次成为人们关注的新技术之一，这里就 CVT 的原理做深入浅出介绍，让 大家了解究竟 CVT 技术与现在大量使用的手动变速器和自动变速器有什么不同现在市场上销售的汽车，装备的变速箱主要有手动变速器（ MT）、自动变速器（AT）、无级变速器（CVT）1、 MT：手动变速器 （MT：Manual Transmission） 采用齿轮组，由于每挡的齿轮组的齿数 是固定的，所以各挡的变速比是个定值 （也就是所谓的 “级”）比如，一挡变速比是 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2、 AT：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，挡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挡位的增减，可以 消除手挡车 “顿挫”的变挡感觉 1） AT 的结构：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 2） AT 的优缺点 ：AT 不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带 来方便，也给坐车人带来舒适但缺点也多，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。

3）AMTAMT 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3、CVT：无级变速器 （CVT ：Continuously Variable Trans-mission） 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 0.8 5CVT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国内目前有三款 CVT 产品，分别是奥迪、飞度、西耶那（帕力奥），第四款上市的 CVT 就是旗云这四款产品中只有奥迪和旗云带巡航定速CVT 的发展历史CVT 技术的发展，已经有了一百多年的历史德国奔驰公司是在汽车上采用 CV T 技术的鼻祖，早在 1886 年就将 V 型橡胶带式 CVT 安装在该公司生产的汽油机汽车 上 1958 年，荷兰的 DAF 公司 H.Van Doorne 博士研制成功了名为 Variomatic 的双 V型橡胶带式CVT，并装备于DAF公司制造的Daffodil轿车上，其销量超过了 100 万辆。

但是由于橡胶带式 CVT 存在一系列的缺陷：功率有限 （转矩局限于 135Nm 以 下），离合器工作不稳定，液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大，因而没有被 汽车行业普遍接受然而提高传动带性能和 CVT 传递功率极限的研究一直在进行，将液力变矩器集 成到 CVT 系统中，主、从动轮的夹紧力实现电子化控制，在 CVT 中采用节能泵，传 动带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， 导致了传递转矩容量更大、性能更优良的第二代 CVT 的面世进入 20 世纪 90 年代，汽车界对 CVT 技术的研究开发日益重视，特别是在微型 车中，CVT被认为是关键技术全球科技的迅猛发展，使得新的电子技术与自动控制 技术不断被采用到 CVT 中1997年上半年，日本日产公司开发了使用在 2.0L汽车上的CVT在此基础上， 日产公司在1998年开发了一种为中型轿车设计的包含一个手动换档模式的 CVT新型 CVT 采用一个最新研制的高强度宽钢带和一个高液压控制系统通过采用这些先 进的技术来获得较大的转矩能力，日产公司研究开发 CVT 的电子控制技术，传动比 的改变实行全档电子控制，汽车在下坡时可以一直根据车速控制发动机制动，而且在 湿滑路面上能够平顺地增加速比来防止打滑。

日产公司计划将它的 CVT 的应用范围 从1.0 L扩大到3.0L的轿车日本三菱公司已选择了 CVT 平顺无能量损失地传递直喷式发动机的动力来驱动 汽车 V 型带/传动轮机构可以保证在所有速率下发动机动力平顺无间断地传递 CVT根除了传统的自动变速器通过齿轮换档时的打齿现象，从而获得更满意的响应和控 制三菱公司准备采用直喷式发动机 （1.5L 或更小）与 CVT 组合日本富士重工同时拥有 15年开发 CVT 的经验 1997 年 5月，富士重工将它的 Vistro微型车装配了全计算机控制式 E-CVT（含有六档手动换档模式的CVT）驾驶员 无须操作离合器就可以进行六档变速富士重工在 Pleo 微型车上采用一种有锁止式 变矩器的电控式CVT、通过小范围锁止可以使液力变矩器的滑动保持在最小值， 行星齿轮用来切换前进档 /倒退档传动比范围从 1：10-5.5：11999年上半年，美国的福特公司和德国ZF公司合作为福特公司的轿车和轻型载 货车生产CVT在巴达维亚和俄亥俄州新建的合资企业将从 2001年生产为福特公司 设计的、带有电子管理功能的 CFT23 型 CVT ZF 公司设计的 CVT 是一种变矩器式 变速器，使用为安装横向发动机前轮驱动汽车生产的钢带。

ZF 公司也能为安装纵向 发动机的前轮驱动汽车和后轮驱动汽车生产 CVT 系列 ZF 公司称：与四档自动变速 器相比， CVT 系统能够将加速性能提高 10%，燃油经济性提高 10%-15% 与锁止式 变矩器相比， CVT 系统在不漏油的前提下效率更高 福特公司正在设计一种与公司内 所有轻型载货车匹配的牵引驱动 CVT，包括后轮驱动和全轮驱动载货车牵引驱动使 用沿特殊滑液的可移动滑件代替传动带和传动轮滑动部分的相对位置决定传动比， 由一层部件间非常薄的液油来传递动力德国ZF公司从1999年中期开始为Rover 216型汽车提供钢带驱动的VT1型C VT这种CVT包括螺旋齿轮或变速器、合适的液压系统、湿式离合器在系统中集 成的 ECU 可以允许机械、液力和电子系统进一步组合，这就更好地利用了各种系统 的独特优点德国博世的电子式 CVT 控制系统是基于用传感器和执行器单元控制基础上的电 子/液力模块博世公司已经将独立部件、执行器、传感器和变速器换档 ECU 组成一个单独的模块，变速器制造商只需增加一个集成控制单元CVT 变速器的应用1987 年，日本 Subaru 把装备 CVT 变速器的汽车投放市场，获得成功。

欧洲的 Ford 和 Fiat 也将 VDT-CVT 装备于排量为 1.1L 到 1.6L 的轿车上随着技术的发展， 能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代的 CVT 的经 验基础上，开发出了性能更佳，转矩容量更大的 CVT 当前，全世界各大汽车厂商为 了提高产品的竞争力，都大力进行 CVT 的研发工作现在 NISSAN 、TOYOTA、FO RD、GM、AUDI 等著名汽车品牌中，都有配备 CVT 变速器的轿车销售，全世界 CV T 轿车的年产量已达到近 50 万辆有一点值得注意的是，装备有 CVT 的汽车市场， 由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此无级变速汽车是当今汽车发展的主 要趋势我们国家有巨大的汽车销售市场，汽车工业是我国的民族工业之一然而我国汽 车业所需的自动变速器（AT）全部依赖进口，这使得国产汽车配备 AT后，成本增加 很大，而装备自行开发生产 CVT 变速器，其成本提高不大，说明 CVT 的市场前景令 人乐观目前我国正在考虑发展轿车自动变速器的问题 自“九•五”期间轿车金属带式无级 自动变速器的开发和研制已经被列入国家的重大科技攻关计划， 以跟踪世界技术的发 展和开发适合我国国情的汽车。

在最近的十几年中， CVT 技术已经上前迈进了一大步，使得 CVT 比有着超过 1 00年历史的机械变速器 MT和有着超过50年历史的自动变速器AT更有竞争力CV T 技术正处于寿命周期的开始， CVT 的特性将进一步提高什么是 CVT？CVT 的主要结构和工作原理如图 1 所示，该系统主要包括主动轮组、从动轮组、 金属带和液压泵等基本部件无级变速器（CVT）电控系统结构原理图 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。