无级自动变速器原理CVT

1、一、 什么是CVT？CVT即无段变速传动，其英文全称Continuously VariableTransmission，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。由于CVT可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。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。目前国内市场上能见到的、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。无级变速器与常见的液压自动变速器最大的不同是在结构上，后者是由液压控制的齿轮变速系统构成，还是有挡位的，它所能实现的是在两挡之间的无级变速，而无级变速器则是两组变速轮盘和一条传动带组成的，比传统自动变速器结构简单，体积

2、更小。另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使车速变化更为平稳，没有传统变速器换挡时那种“顿”的感觉。同时无级自动变速器仍有一套行星齿轮机构和两个离合器，该机构用于换向行驶。二、 CVT的工作原理 自动变速器油耗高动力弱已经是众所周知的事实，为了解决这个问题，工程师们尝试过各种方法。比如，给自动变速器设计经济模式，在经济模式状态下，电脑控制变速器在发动机转速较低时就完成换挡减少发动机的功率输出，从而达到省油的目的；亦如，给自动变速器设计运动模式让发动机在高转速换档拼命榨取发动机的每滴功率提高整车动力性能。但这些并没有从根本上解决自动变速器的高功耗和低动力的问题。因为无论是采用那种模式势必都会对动力和油耗中的一个做出妥协。那么，怎么样才能从根本上解决这对矛盾呢？在上世纪80年代自动变速器刚刚诞生的时候还是不可能的事，现在已经变成了现实，动力性和经济性甚至都超过了手动变速器。是什么机构能这么神奇？对了，就是CVT无级变速技术。所谓无级变速，顾名思义就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。它的结构很简单，由两个锥型盘和一个钢片链条组成。锥型盘就是把两个

3、圆锥型的盘片组合在一起形成一个带V型槽的驱动盘。如下图：锥型盘可在液压的推力作用下做轴向移动，挤压刚片链条以此来调节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，钢片链条带动的圆盘直径增大，传动比也就发生了变化。因此，无及调速得以实现。有人会问，仅凭钢片链条与V型槽的摩擦力能够带得动重达一吨多的汽车吗？其实，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。（这段有图说明，所以在这里插上。）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11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。下图为奥迪A6L上的钢条。CVT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。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

4、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电脑根据汽车行驶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度。随着车速的增加，主动轮的工作半径逐渐增大，从动轮的工作半径相应减小，

5、CVT的传动比下降，使得汽车能够以更高的速度行驶。其它类型的CVT环形CVT另外一种CVT环形CVT系统，用盘片和动力滚子代替了皮带和皮带轮。日产汽车公司供图日产Extroid环形CVT虽然这种系统看起来有很大的不同，但其所有的部件都与皮带和皮带轮系统类似，所以它们是相同的装置，即无级变速器。下面是它的工作原理：一个盘片连接到发动机上。这相当于驱动皮带轮。 另一个盘片连接到驱动轴上。这相当于从动皮带轮。 滚子或车轮位于作用类似于皮带的盘片之间，将动力从一个盘片传送到另一个盘片。轮子可以沿两个轴旋转。它们围绕水平轴旋转并沿垂直轴内侧或外侧倾斜，这样车轮就可以接触盘片的不同区域。当车轮接触驱动盘片的中心处附近时，它们必须接触从动盘片的轮缘附近，从而降低速度并增加扭矩（即低挡）。而当车轮接触驱动盘片的轮缘附近时，它们必须接触从动盘片的中心附近，从而增加速度并减小扭矩（即超速挡）。车轮的微小倾斜将逐渐增加传动比，从而产生平稳的、几乎是瞬时的比率变化。液压CVT皮带轮和V型皮带CVT以及环形CVT都是摩擦式CVT，它们都是通过改变两个旋转体之间接触点的半径来起作用。还有另一种类型的CVT，称为液

6、压CVT，它使用变排量泵来改变流入液压电机的液体量。在这类的变速器中，发动机的旋转运动可在驱动侧的液压泵上进行。该泵将旋转运动转化为液体流。然后，使用从动侧的液压电机，将液体流转换回旋转运动。通常，液压变速器与行星齿轮组和离合器组合形成混合型系统，称为液压机械变速器。液压机械变速器可以用三种不同的模式将动力从发动机传输到车轮上。在低速时，动力通过液压传输；在高速时，动力通过机械传输。介于这两种极端情况时，变速器则采用液压和机械两种方式传输动力。液压机械变速器是重型应用的理想选择，这就是为什么它在农用拖拉机和适合各种地形的车辆中使用很普遍的原因。三、CVT的技术特性1.经济性CVT可以在相当宽的范围内实现无级变速，从而获得传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性。2.动力性汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力。汽车的后备功率愈大，汽车的动力性愈好。由于CVT的无级变速特性，能够获得后备功率最大的传动比，所以CVT的动力性能明显优于机械变速器(MT)和自动变速器(AT)。3.排放CVT的速比工作范围宽，能够使发动机以最佳工况工作，从而改善了燃烧过程，降低了废气的排放量。Z

7、F公司将自已生产的CVT装车进行测试，其废气排放量比安装4-AT的汽车减少了大约10%。4.成本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%。四、大量使用的有级自动变速器（AT）的优缺点大量使用的液力自动变速箱（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。五、 CVT无极变速与普通自动档的区别普通人经常把自动档变速器和

8、无级变速器（CVT）两个概念混为一谈。实际上这两种变速器结构及工作原理完全不同。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副齿轮，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组。它主要靠两组变速轮盘，就能实现速比无级变化。旧款的CVT多用橡胶皮带做传动元件，缺点是受力有限，容易打滑，而且传动效率低。因此只能用在马力较小的摩托车和微型车上。很多汽车公司十几年来一直都在致力于解决这一难题。如今，奥迪公司率先在这项技术上做到了“引领时代”，它使用的是独特的多片式链带传动带、优异的电脑控制液压系统，从而能传递强大的扭矩。CVT最大的特点是省油，CVT摒弃了传统自动变速器浪费能源的液力传动装置，而采用了新技术来提高燃料使用率。CVT的燃料使用率将比手动变速器和自动变速器都高，能够比传统的自动档车省油5到15。CVT变速箱优点：1、由于没有了一般自动挡变速箱的传动齿轮，也就没有了自动挡变速箱的换挡过程，由此带来的换档顿挫感也随之消失，因此CVT变速箱的动力输出是线性的，在实际驾驶中非常平顺。2、CVT的传动系统理论上挡位可以无限多，挡位设定更为自由，传统传动系统中的齿轮比、速比以及性能、耗油、废气排放的平衡，都更容易达到。3、CVT传动的机械效率、省油性大大优于普通的自动挡变速箱，仅次于手动挡变速箱，燃油经济性要比好很多。CVT变速箱劣势：1、相比传统自动挡变速箱而言，它的成本要略高；而且操作不当的话，出问题的概率更高。2、CVT变速箱本身还有它的缺点，就是传动的钢制皮带能够承受的力量有限，一般而言超过2.8L排量或者280NM以上的动力是它的上限，相信钢带的问题会逐步得到解决。随着科技的不断进步，CVT技术的不断成熟，汽车变速箱最终会由CVT替代手动变速箱（MT）和有级自动变速箱（AT），无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。

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