纽芬奇NuVinci无级变速星轮传动装置(CVP)

1、邯郸学院本科短学期报告题目纽芬奇 NuVinci 无级变速星轮传动装置指导教师 韩翔宇年级2013 级专业物流工程班级2012 班物流工程本科班成 员 20130408101035 崔璐20130408101022 赵磊20130408101041 赵煦20130408101045 王晨辉20130408101054 梁海艳20130408101025 姜振晨邯郸学院信息工程学院目录1. 前言 12. 无极变速器的发展史 13. 无极变速器的基本结构及工作原理 33.1 无极变速器的基本结构 33.2 无极变速器的工作原理 34. 无级变速行星传动装置的特点 64.1 NuVinci 无级变速行星传动装置 64.2 利用滚珠轴承在一定范围内实现连续不间断的速度调整 64.3纽芬奇NuVinci无级变速星轮传动装置(CVP)优点 75. 无极变速器的发展前景 76. 小结 81. 前言CVT即无段变速传动，其英文全称Continuously Variable Transmission简称 CVT。发明这种变速传动机构的是荷兰人，有其装置的变速器也称为无段变速箱 或者无级变速器。这种变速器

2、和普通自动变速器的最大区别是它省去了复杂而又 笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两 组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮 与从动轮传动带的接触半径进行变速，其设计构思十分巧妙。无段变速箱轿车一样有自己的档位，停车档P、倒车档R、空档N、前进档 D 等，只是汽车前进自动换档时十分平稳，没有突跳的感觉。目前国内市场上采 用了 CVT技术的只有奥迪、飞度、派力奥（西耶那、周末风）、和旗云4款车型。 CVT系统结构简单，零部件数目比AT（约500个）少（约300个），一旦汽车制造 商开始大规模生产，CVT的成本将会比AT小。由于采用该系统可以节约燃油， 随着大规模生产以及系统、材料的革新， CVT 零部件（如传动带或传动链、主动 轮、从动轮和液压泵）的生产成本，将降低20%30%。毋庸置疑，CVT变速 器的技术含量和制造难度都要比MT变速器高，与AT变速器相仿，由于金属带 式CVT的结构简单，所含的零件数量比AT变速器少40%左右，整车的质量因 而也有所减轻。2. 无极变速器的发展史无级变速的发展已经有很长的历史，早在 1886年，德国的 Daimlar Benz 公 司就已经将其应用在汽车上了，

3、只是它是摩擦式无级变速器，是靠皮革或纤维制 的圆盘和金属圆盘的摩擦力来工作的，因而磨损十分严重，寿命很低，但其原理 为后来所采用，这就是带传动式（Belt Drive）或链传动式（Chain Drive）CVT的前 身。1935年，GM Buik发明了一种被称为全圆（环型Full Toroidal） CVT，人们 称这种变速器为牵引传动式（Traction Drive） CV。当可移动的圆环面沿轴向移动 时，两环面间的辊子沿曲面滑动，改变与传动轴的夹角，实现速比的变化。由于 在技术上要开发能够承受这样大滚压力的轴承及能够承受这样大面压的材料和 特殊液体，包括通用在内的许多公司最终放弃了这种CVT的开发。但在这同时， 带传动式CVT也取得了很大的发展，包括金属链式CVT和金属带式CVT。CVT首次装车并投放市场是1987年。当时，日本富士重工公司从VDT公司购买了金属带，并得到了 VDT公司的技术指导，生产了面向1.0L轿车的 CVT（与P821相当），并装在Subaru Justy轿车上（排量1.0升，1984年上市）。 该CVT的夹紧力和换挡控制仍然是采用VDT全液压控制，不同之处是

4、采用了电 磁离合器作为起步装置，从而起步离合器实现了电子控制，因而称之为ECVT。 日本本田汽车公司（Honda）也是世界上较早开发生产CVT的著名公司之一。1995年9月，Honda公司开发了新一代金属带式CVT即Honda Multi Matic，它 实现了离合器、换挡和夹紧力的全电子控制。所不同的是将起步离合器装在了从 动轴上，这不仅能够在急刹车时使金属带回到最低档，而且还可最大地保护金属 带，该变速器装在了带有1.6升发动机96款的 Honda Civic 系列轿车上，并取得 了成功。与此同时，欧美的通用（GM）、福特（Ford）、菲亚特（Fiat）、大众（VW）、 奥迪及ZF等公司也在致力于CVT的开发。继Subaru后，欧洲的Ford和Fiat 也将VDT-CVT（P811型）装备于排量1.11.6L轿车上，并投入市场。1999年德 国奥迪公司联合LUK公司和Temic公司，开发完成了 FF纵置式CVT- Multitronic，成功地装在输出转矩310Nm、排量2.8L的奥迪A6/A4和保时捷跑 车上，并于20放到中国市场。该变速器以金属链取代金属带，融合了当今CVT 的

5、最新技术，与现有金属带式CVT相比，除结构做了重大改进外，电液控制系 统和控制策略也有了很大改变。近年来，混和动力汽车在日本取得了很大的发展。而由于无级变速技术允许 发动机处于某一恒定理想工作点，这样在动力的转换和储备中可以最大限度地降 低动力损耗、减少排放和提高效率。据有关试验研究，采用CVT的混和动力汽 车的燃油经济性可以提高 30，排放可以降低 50左右。中国拥有世界上发展潜力最大的汽车市场， CVT 技术在汽车发展史上具有 变革意义，在我国生产这种变速器将是历史发展的必然趋势。金属带式无级变速 器将是应用非常广泛的无级变速，所以攻克CVT的变速器传动机理和控制等关 键技术，对提高国产轿车的自主研发、缩短与发达国家的差距具有重要的现实意 义。它将为我国汽车工业的繁荣发展以及促进其他相关工业的发展起到重要的作 用，并能带来巨大的社会和经济效益。目前，我过 CVT 已进入使用阶段，一汽大众生产的奥迪 A6 轿车已选装 CVT 自动变速器，其代号为01J,它采用带/链传动是奥迪公司首家推出能够应用于 功率和转矩分别达到147KW和300N.m的A6 2.8L发动机系统的CVT变速器，

6、并且正在制定一个在行驶性能、燃油经济性能和动力性及舒适性等方面的新标 准。3. 无极变速器的基本结构及工作原理3.1无极变速器的基本结构 无极变速是在一定传动比范围内能线性的调节传动比，理论上相当于有无 数个档位。无级变速器主要由主动盘、从动盘、传动钢带、液压驱动机构等部件 组成的。输盘挂链条处图 3-1 结构原理图 主动盘和从动盘的结构也很简单，主要由两个锥型盘组成。锥型盘就是把两 个圆锥型的盘片组合在一起形成一个带V型槽的驱动盘。锥型盘可在液压的推 力作用下做轴向移动，挤压钢片链条以此来调节V型槽的宽度。当锥型盘向内 侧移动时，钢片链条在锥盘的挤压下向圆心以外的方向（离心方向）运动。这样， 钢片链带动的圆盘直径增大，传动比也就发生了变化高传动比时，主动带轮直径 增大，从动带轮直径减小，将使带比 增大；低传动比时，主动带轮直径减小， 从动带轮直径增大，将使带轮传动比减小。汽车用 CVT 的核心技术就在钢片链条上，它不是普通的链条，它是由许多特殊形状的小钢片组合而成的传动带。3.2 无极变速器的工作原理无极变速器主要由金属带由两束金属环和几百个金属片组成，主动轮组和从 动轮组都由可动盘

7、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。汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比， 从而保证驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速

8、度。随着车速的增 加，主动轮的工作半径逐渐减小，从动轮的工作半径相应增大，CVT的传动比 下降，使得汽车能够以更高的速度行驶。无论是自行车还是其他有传动的产品的变速多数采用齿轮式，这种固定比率 的变速传动有时不能满足需求，同时还有带来一些问题，比如急转等，而无级变 速则可以产生连续的速度比，带来稳定的速度变化。无级变速可以追溯到 1490 年达芬奇(Leonardo da Vinci)画的一幅手稿，用圆锥形来调节两杆之间的可变 速度传动。纽芬奇无级变速星轮传动装置(CVP)采用了具有高度可调性和可升级性的 新型无级变速器(CVT)，从而引发了一场动力传动系统技术的变革。纽芬奇CVP 中,采用小球替代了齿轮进行机械力传送。经验证,纽芬奇 CVP 被认定为自行车变 速器和内变速轮轴的完美替代品，档位握柄的旋转的矩离有所降低 ，从而带给使 用者更直接的感觉。图 3-2 工作原理图图 3-3 工作原理图NuVinci无级变速行星传动装置，是一个创新的无级变速装置，如上图，通 过一组小球来传递驱动轮盘和被驱动轮盘之间的速度，而固定这组小球的架子中 心可以左右移动，这样就让球的轴线形成一个角度，从

9、而左右接触点的小球就有 不同大小的旋转圆周， （球形的不同平面圆周长度不同就像地球赤道周长最长 一样）从而形成了速度比，而这组小球的角度控制是无级别的，所以就带来了整 体的无级变速。图 3-4 工作原理图简单的说就是后花鼓摒弃了将链条从一个齿轮拨到另一个齿轮的传统变速 方式，由两个旋转的圆盘和位于它们之间的一组滚珠来进行变速。工作时，输入 盘从踏板获得动力，输出盘则驱动后轮推动自行车前进。调整滚珠旋转轴的角度， 就能改变滚珠与输入盘的接触位置。当遇到上坡需要用到低挡时，你可以转动拨 盘让滚珠轴向输入盘倾斜，输入盘与滚珠接触的圆周直径变大（rOri）就像 传统自行车变速器把链条拨到较大的后齿轮上。而这时在输出轴一端，则会沿着 较小的圆周ri转动。极限情况下，我们可以实现2 : 1的最大变速比来攀登山丘。 如图所示在相反的情况下（rirO）,变速比可以降低到0.57 : 1,这样你就不用 疯狂地踩着脚踏下山了。4 无级变速行星传动装置 .的特点4.1 NuVinci 无级变速行星传动装置无级变速行星传动装置是一个创新的无级变速装置，通过一组小球来传递驱 动轮盘和被驱动轮盘之间的速度，而固定这组小球的架子中心可以左右移动，这 样就让球的轴线形成一个角度，从而左右接触点的小球就有不同大小的旋转圆 周，从而形成了速度比，而这组小球的角度控制是无级别的，所以就带来了整体 的无级变速。4.2 利用滚珠轴承在一定范围内实现连续不间断的速度调整八车把上的调节器向前拧，即使你已经完全停下，也能轻松地起步；把调节 器向后拧，你就能获得最平滑高效的加速。坐在车座上，你的双脚可以轻易触及 地面，相对前移的脚蹬则让你仍然能够获得最合适的骑行姿势。这辆车独特的类 椭圆形车架也是为骑行者带来舒适的骑行感受的原因之一。4.3纽芬奇NuVinci无级变速星轮传动装置（CVP）优点（1）设计先进,较上一代无级变速器,它的重量降低了 30%以上,直径减少了 17

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