无段变速箱

无段变速传动属于自动变速的一种类型,由于以前应用比较狭窄,所以知道的人不多。

无段变速传动的英文全称Continuouslv VariableTransmission,简称CVT,有其装置的变速器也称为无段变速箱或者无级变速器,本栏目曾在《自动变速器》一文简略介绍了一下CVT。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的,设计构思十分奥妙。

发明这种变速传动机构的是荷兰人。当初传送带用了V型橡胶带,材料较差传递力矩小,没有什么实用价值。1979年荷兰DAF的工程师改用金属带,完善并开发出实用型的CVT系统。它具有零件少,体积小,重量轻,与普通自动变速器比较具有较高的传动效率,油耗较低的优点。但缺点也是明显的,就是传动带很容易损坏,不能承受较大的载荷,但在小功率汽车上很有市场。富士、菲亚特、德国福特都先后引进CVT,加以改善,用在自己的汽车上。1984年,最善于应用新技术的富士车厂研制了具有电脑装置的电子无段变速传动ECVT,并在1987年2月装在Justy(J10)汽车上推出市场。

以富士车为例,CVT由4大子系统组成,即电磁离合器系统、电子与液压控制系统、方向转换(前进/后退)系统、无段变速传动系统,核心部分是无段变速传动系统(CVT System)。无段变速传动系统主要部件是两个带轮和钢带,钢带套在两个带轮上。带轮由两块呈八字形的轮壁组成,这两片轮壁中间的凹槽形成一个V形,其中一边轮壁由液压控制机构操纵,可以视不同的发动机转速进行分开与拉近的动作,V形凹槽也随之变宽或变窄,将钢带升高或降低,从而改变钢带与带轮接触的直径。两个带轮反向调节,即其中一个带轮凹槽逐渐变宽时,另一个带轮凹槽就会逐渐变窄。

这样,当汽车慢速行驶时,可以令主动带轮的凹槽宽度大于被动带轮凹槽,主动带轮的钢带园周半径小于被动带轮的钢带园周半径,即小园带大园,因此能传递较大的扭矩。当汽车逐渐转为高速时,主动带轮的一边轮壁向内靠拢,凹槽宽度变小迫使钢带升起,直至最高顶端,而被动带轮的一边轮壁刚好相反,向外移动拉大凹槽宽度迫使钢带降下,即主动带轮钢带的园周半径大于被动带轮钢带的园周半径,变成大园带小园,因此能保证汽车高速度时的速度要求。

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没有突跳的感觉,十分平稳。

由于近年材料技术的发展,提高了金属带的承受力,使无段变速传动已经不局限于小功率汽车上的应用,在高档轿车上也有了它的踪迹。1999年在欧洲市场推出的奥迪A6型2.4升轿车,率先装配了无段变速箱。据厂方介绍,奥迪2.4升V6发动机最大扭矩是230牛顿米,而无段变速箱的最大扭矩输出是299牛顿米,能力绰绰有余。同时,无段变速箱传动比宽,远较手动变速箱和普通自动变速器灵活,关键技术结构简单,只须改变金属带在两端带轮的园周半径即可变速,可以随时改动变速器的参数以适应不同地区市场的需要。当然,CVT仍然有它的应用局限性,其关键仍然是金属带的承受能力,因此,目前只能应用在轻型汽车上。(2000.11.10)

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