自動變速器結(jié)構(gòu)原理無年級變速器CVT省名師優(yōu)質(zhì)課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n件

電控自動變速器結(jié)構(gòu)與檢修——CVT無級變速器

第1頁第2頁CVT是英文ContinuouslyVariableTransmission縮寫，意即無級變速器。第3頁普通來講，汽車上慣用自動變速器有以下幾個類型：液力自動變速器液壓傳動自動變速器電力傳動自動變速器有級式機(jī)械自動變速器無級式機(jī)械自動變速器等其中最常見是液力自動變速器液力自動變速器不是真正無級變速器（CVT）。第4頁當(dāng)前，在普通轎車中，大多采取電控液力自動變速器其主要是由液力變矩器和自動變速器兩大部分組成它能依據(jù)節(jié)氣門開度和車速改變，自動進(jìn)行換檔與CVT相比，液力自動變速器最大不一樣是在結(jié)構(gòu)上，即它是由液壓控制齒輪變速系統(tǒng)組成所以，液力自動變速器并不是真正無級變速器，而是有檔位，僅是在兩檔之間無級變速。第5頁CVT則是由兩組變速輪盤和一條傳動帶組成。CVT采取傳動帶和工作直徑可變主、從動輪相配合傳遞動力CVT能夠自動改變傳動速比，實現(xiàn)傳動速比全程無級連續(xù)改變沒有傳統(tǒng)變速器換檔時那種“停頓”感覺，從而得到傳動系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)工況最正確匹配提升車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性改進(jìn)駕駛者操縱方便性及乘坐舒適性所以它是一個比較理想汽車動力傳動裝置。第6頁CVT技術(shù)發(fā)展已經(jīng)有100多年歷史德國飛馳汽車企業(yè)早在1886年就將V形橡膠帶式CVT安裝到該企業(yè)生產(chǎn)汽油機(jī)汽車上1958年，荷蘭DAF企業(yè)研制出Variomatic雙V形橡膠帶式CVT，并裝備于其制造Daffodil轎車上不過因為橡膠帶式CVT存在功率有限（轉(zhuǎn)矩局限于135N?m以下），離合器工作不穩(wěn)定，液壓泵、傳動帶和夾緊機(jī)構(gòu)能量損失較大等一系列缺點，因而沒有被汽車行業(yè)普遍關(guān)注然而提升傳動帶性能和CVT傳遞功率研究一直在進(jìn)行。第7頁橡膠帶傳動CVT◆功率有限◆離合器工作不穩(wěn)定◆液壓泵、傳動帶和夾緊機(jī)構(gòu)能量損失較大第8頁以后，汽車研究人員將：液力變矩器集成到CVT系統(tǒng)中主、從動輪夾緊力由電子裝置進(jìn)行控制在CVT中采取節(jié)能泵傳動帶使用金屬帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)橡膠帶汽車新技術(shù)進(jìn)步克服了CVT原有技術(shù)缺點傳遞轉(zhuǎn)矩容量更大、性能更優(yōu)良第二代CVT面世進(jìn)入20世紀(jì)90年代，汽車界對CVT技術(shù)研究開發(fā)日益重視，再加上全球科技迅猛發(fā)展，使得新電子技術(shù)與自動控制技術(shù)不停被采取到CVT中到當(dāng)前為止，世界著名汽車企業(yè)都逐步將CVT用到自己新推出車型上，完成了自動變速器技術(shù)革命。第9頁CVT結(jié)構(gòu)特點當(dāng)前，奧迪A4、A6轎車，廣本飛度轎車，東南菱帥轎車，南京菲亞特轎車等已經(jīng)大量采取CVT無級自動變速器各種型號CVT主要差異集中在：發(fā)動機(jī)動力傳遞到主動帶輪過程以及帶輪半徑和夾緊力控制方法上。第10頁當(dāng)前，CVT控制普通都采取電子控制模式，即能夠在自動狀態(tài)下運行，也能夠選擇特定控制程序，增加駕駛便利性。CVT自動變速器除了標(biāo)準(zhǔn)檔位外，換檔操縱手柄也能夠移至另一個平行檔位，在“+”或“-”之間變換。Tiptronic開關(guān)3個霍爾傳感器換檔桿護(hù)板換檔桿護(hù)板魚鱗板4個霍爾傳感器用于換檔桿位置第11頁手動、自動和CVT無級自動變速器功效比較項目換檔控制變速器檔位數(shù)手動變速器人工手動控制有級自動變速器電腦自動控制有級CVT無級自動變速器電腦自動控制無級第12頁下面以奧迪Multitronic系統(tǒng)為例介紹CVT結(jié)構(gòu)特點。CVT（ContinuouslyVariableTransmission)--------無級變速01J無級自動變速箱型號DZN無級自動變速箱代碼MultitronicR

代表Audi企業(yè)無級自動變速器

CVT在奧迪轎車上裝備種類第13頁1、Mutitronic01J變速箱結(jié)構(gòu)圖飛輪減振裝置倒檔離合器輔助減速齒輪檔傳動鏈變速器行星齒輪系液壓控制單元前進(jìn)檔離合器變速箱控制單元第14頁Mutitronic01J變速箱剖視圖變速箱控制單元液壓控制單元機(jī)械傳動第15頁01J行星齒輪系結(jié)構(gòu)變速箱輸入軸齒圈行星齒輪行星齒輪支架前進(jìn)檔離合器太陽輪倒檔離合器第16頁輸入軸太陽輪行星齒輪行星齒輪行星齒輪支架行星齒輪支架行星齒輪行星齒輪齒圈齒圈輸出軸倒檔離合器前進(jìn)檔離合器前進(jìn)檔離合器倒檔離合器殼體殼體第17頁無級變速機(jī)構(gòu)CVT無級變速器關(guān)鍵部件奧迪Multitronic系統(tǒng)為無級變速機(jī)構(gòu)其作用是使變速器在起始轉(zhuǎn)矩和終止轉(zhuǎn)矩各種速比之間連續(xù)調(diào)整，最終自動選取最正確速比，使發(fā)動機(jī)一直處于最正確速比范圍之內(nèi)，無需再考慮工作性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。第18頁主動錐形輪發(fā)動機(jī)輔助減速機(jī)構(gòu)鋼制鏈條被動錐形輪無級變速機(jī)構(gòu)由兩組錐形輪組成包含一對主動錐形輪和一對被動錐形輪同時有一根鏈條運行在兩對錐形輪V形溝槽中間主動錐形輪由發(fā)動機(jī)輔助減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動發(fā)動機(jī)動力經(jīng)過鏈條傳遞給被動錐形輪直至終端驅(qū)動第19頁在每組錐形輪中有一個錐形輪能夠軸向移動兩組錐形輪必須保持協(xié)調(diào)相同調(diào)整，以確保鏈條一直處于張緊狀態(tài)。

第20頁鏈條采取多片式鋼制鏈條在主動錐形輪相對被動錐形輪工作直徑較小時，主動錐形輪能夠傳遞給被動錐形輪較大牽引轉(zhuǎn)矩，部分轎車牽引轉(zhuǎn)矩可高達(dá)300N?m。

第21頁變速器錐面鏈輪轉(zhuǎn)動壓塊鏈節(jié)轉(zhuǎn)動壓塊轉(zhuǎn)動節(jié)傳動鏈轉(zhuǎn)動節(jié)采取雙轉(zhuǎn)動壓塊，在傳動鏈轉(zhuǎn)曲過程中，轉(zhuǎn)動壓塊之間形成滾動摩擦，動力損失和磨損降低至最小。傳動鏈轉(zhuǎn)動節(jié)采取不等長鏈節(jié)，可預(yù)防共振并降低轉(zhuǎn)動噪音。第22頁雙聯(lián)活塞CVT速比改變依靠兩組錐形輪不停改變工作直徑即每組錐形輪都有一個可軸向移動錐形輪其軸向移動由發(fā)動機(jī)驅(qū)動液壓泵提供。為降低發(fā)動機(jī)功率消耗，依據(jù)“雙聯(lián)活塞”原理，奧迪Multitronic系統(tǒng)采取兩個液壓油泵獨立驅(qū)動液壓系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)提供改變傳動速比錐形輪軸間移動力和保持錐形輪與鏈條之間摩擦力推力。

第23頁機(jī)構(gòu)中大截面活塞負(fù)責(zé)向錐形輪和鏈條提供推力保持摩擦力小截面活塞負(fù)責(zé)向錐形輪軸向移動提供推力改變速比。該系統(tǒng)設(shè)計特點是：單純改變速比時用小截面活塞和低油壓，大截面活塞僅提供一定壓力保持摩擦力。當(dāng)錐形輪軸向移動改變速比時，液壓系統(tǒng)可使用小功率液壓油泵，減小液壓系統(tǒng)損耗和發(fā)動機(jī)功率損耗，功效分流可使速比響應(yīng)快速，大截面活塞油壓無需改變。第24頁另外在奧迪Multitronic系統(tǒng)中還設(shè)置了一個扭矩力傳感器該傳感器一旦檢測到錐形輪打滑或牽引阻力改變時即通知電控單元改變大截面活塞油壓，進(jìn)行增壓或減壓比如車輪在濕滑路面上打滑或在粗糙路面上牽引阻力加大時，電控單元便會依據(jù)牽引力傳感器傳來信息改變大截面活塞油壓。

第25頁扭矩傳感器腔2扭矩傳感器----接觸壓力控制滑軌架1滑軌架2鏈輪1鏈輪2滑軌架1滑軌架2扭矩傳感器腔1扭矩傳感器活塞（1）、結(jié)構(gòu)和功效第26頁傳遞扭矩壓力低，傳動鏈打滑壓力高，效率降低扭矩傳感器速比壓力調(diào)整扭矩大扭矩小速比相同扭矩相同速比大速比小接觸壓力（2）、接觸壓力控制原因第27頁壓力缸扭力傳感器1排油孔控制凸緣扭矩提升狀態(tài)小扭矩狀態(tài)（3）、工作模式----扭矩第28頁大扭矩狀態(tài)第29頁工作模式---速比低級變速比1:1扭矩傳感器腔2十字孔變速器鏈輪橫向孔關(guān)閉，扭矩傳感器腔2不工作，接觸壓力大高檔橫向孔打開，扭矩傳感器腔2工作，接觸壓力小扭矩傳感器腔2孔孔扭矩傳感器活塞第30頁動力連接為消除發(fā)動機(jī)與變速器之間摩擦損耗發(fā)動機(jī)與CVT之間以飛輪減振裝置代替普通液力自動變速器液力變矩器以剛性連接代替柔性連接第31頁2、飛輪減振裝置飛輪減振裝置雙質(zhì)量飛輪6缸4缸6缸（TDI）第32頁注：在怠速區(qū)內(nèi)發(fā)動機(jī)和變速器振動剛性連接飛輪減振裝置第33頁注：在怠速區(qū)內(nèi)發(fā)動機(jī)和變速器振動減振連接飛輪減振裝置第34頁變速箱輸入軸齒圈行星齒輪行星齒輪支架前進(jìn)檔離合器太陽輪倒檔離合器其動力輸出采取行星齒輪系統(tǒng)及兩組濕式可變壓力油冷式離合器壓力可隨發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩大小而改變?？勺儔毫τ屠涫诫x合器含有軟連接功效，能滿足車輛起步、停車和換檔需要。第35頁可變壓力油冷式離合器電子液壓控制過程：電控單元連續(xù)采集傳感器輸入信號（包含發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器輸入轉(zhuǎn)速、加速踏板位置、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、行駛阻力和變速器油溫等）經(jīng)過比較、運算決定對應(yīng)油壓值，假如實際值與標(biāo)定值偏差太大，變速器自動執(zhí)行關(guān)斷第36頁離合器液壓控制ATF卸壓輸導(dǎo)控制壓力控制壓力油底殼離合器壓力供油壓力5bar常壓SIV:安全閥KSV:離合器控制閥VSTV:輸導(dǎo)壓力閥HS:手動換檔閥N215:離合器壓力調(diào)整閥第37頁離合器電子控制壓力調(diào)整閥N215離合器控制閥KSV前進(jìn)檔離合器倒檔離合器離合器壓力傳感器變速箱控制單元計算離合器額定壓力控制電流離合器控制參數(shù)發(fā)動機(jī)扭矩制動力變速箱油溫發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變速箱輸入轉(zhuǎn)速加速踏板位置第38頁離合器過載保護(hù)過程與其相同，當(dāng)電控單元檢測到油壓過高時（離合器過載）會及時發(fā)出控制信號使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩降低，離合器冷卻后，在很短時間內(nèi)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩即恢復(fù)到原有轉(zhuǎn)矩值。安全切斷過載保護(hù)離合器系統(tǒng)保護(hù)離合器油壓過高離合器傳遞扭矩負(fù)荷過高上坡時帶掛車行駛頻繁起車和制動離合器溫度第39頁01J行星齒輪系結(jié)構(gòu)行星齒輪架行星齒輪1行星齒輪2齒圈太陽輪動力輸出動力輸入第40頁前進(jìn)檔倒檔1、太陽輪主動旋轉(zhuǎn)2、行星齒輪支架架與太陽輪同速度旋轉(zhuǎn)整體同時旋轉(zhuǎn)1、太陽輪主動旋轉(zhuǎn)2、齒圈固定行星齒輪支架反向旋轉(zhuǎn)01J行星齒輪系工作狀態(tài)說明第41頁變速原理第42頁第43頁前進(jìn)檔扭矩傳動路徑輸入軸太陽輪行星齒輪行星齒輪行星齒輪支架行星齒輪支架輸出軸前進(jìn)檔離合器前進(jìn)檔離合器第44頁當(dāng)前進(jìn)離合器結(jié)合時，行星齒輪系統(tǒng)太陽輪鋼片與行星架摩擦片結(jié)合成一體，與發(fā)動機(jī)同時，由行星架將動力輸出至輔助減速機(jī)構(gòu)；當(dāng)?shù)管囯x合器結(jié)合時，齒圈摩擦片與變速器殼體鋼片結(jié)合，齒圈被固定，太陽輪將動力傳遞給行星架；因為行星架行星輪有另一中間行星輪，當(dāng)齒圈被固定時，迫使行星架反向旋轉(zhuǎn)將動力輸出至輔助減速機(jī)構(gòu)。第45頁倒檔扭矩傳動路徑第46頁輸入軸太陽輪行星齒輪行星齒輪行星齒輪支架行星齒輪支架行星齒輪行星齒輪齒圈齒圈輸出軸倒檔離合器倒檔離合器殼體殼體第47頁奧迪Multitronic系統(tǒng)換檔桿設(shè)置有鎖鈕和4個檔位，并以程控方式設(shè)置6個檔位；對應(yīng)在轉(zhuǎn)向盤上設(shè)置手動升降次序檔按鈕，可依據(jù)情況自由設(shè)置檔位。第48頁日產(chǎn)汽車企業(yè)CVT1997年上六個月，日產(chǎn)汽車企業(yè)開發(fā)了在2.0L汽車上使用CVT。在此基礎(chǔ)上，日產(chǎn)汽車企業(yè)1998年開發(fā)了一個為中型轎車設(shè)計包含一個手動換檔模式CVT。新型CVT采取最新研制高強(qiáng)度寬鋼帶和高液壓控制系統(tǒng)，而且取得了較大轉(zhuǎn)矩傳遞能力。日產(chǎn)汽車企業(yè)研制開發(fā)了CVT電子控制技術(shù)，傳動速比實施全檔電子控制，汽車在下坡時能夠依據(jù)車速控制發(fā)動機(jī)制動，而且在濕滑路面上能夠平順地增加速比來預(yù)防打滑。第49頁日產(chǎn)汽車企業(yè)年2月上市新款TEANA車中采取了該企業(yè)最新開發(fā)面向大型車XTRONICCVT。該企業(yè)在全世界首次使可用于排氣量3.5L級發(fā)動機(jī)金屬傳動帶式CVT到達(dá)了實用水平。這種CVT最引人注目標(biāo)是，盡管增大了轉(zhuǎn)矩，但金屬傳動帶被控制在了寬30mm，滿足了轉(zhuǎn)矩增大要求。第50頁三菱汽車企業(yè)CVT日本三菱汽車企業(yè)已選擇了CVT無能量損失傳遞直噴式發(fā)動機(jī)（GDI）動力來驅(qū)動汽車。V形帶/傳動輪機(jī)構(gòu)能夠確保在全部速率下發(fā)動機(jī)動力平順無間斷地傳遞。其CVT根除了傳統(tǒng)自動變速器經(jīng)過齒輪換檔時打齒現(xiàn)象，從而取得更滿意響應(yīng)特征和控制特征。我國福建東南汽車企業(yè)生產(chǎn)東南菱帥（LIONCEL）轎車便采取了三菱汽車企業(yè)CVT。

第51頁日本富士重工CVT日本富士重工擁有15年開發(fā)CVT經(jīng)驗。1997年日本富士重工為其Vistro微型車裝配了全計算機(jī)控制E-CVT（含有6檔手動換檔模式CVT）。駕駛員無須操作離合器就能夠進(jìn)行6檔變速。日本富士重工在Pleo微型車上采取一個有鎖止裝置液力變矩器電控式CVT經(jīng)過小范圍鎖止能夠使液力變矩器滑動保持在最小值，行星齒輪用來切換前進(jìn)檔/倒檔傳動速比范圍為1∶10~5.5∶1。第52頁日本富士重工CVT電子控制系統(tǒng)由電磁離合器系統(tǒng)、電控單元（ECU）、傳感元件和電磁閥等組成。傳感元件包含換檔操縱手柄位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器和制動踏板位置傳感器它們?yōu)镋CU提供汽車行駛信號，ECU依據(jù)傳感器信號作出判斷，并將控制信號送至電磁閥，控制電磁閥與液壓系統(tǒng)工作。第53頁美國福特汽車企業(yè)CVT1999年，美國福特汽車企業(yè)和德國ZF企業(yè)合作為美國福特汽車企業(yè)轎車和輕型載貨車生產(chǎn)CVT，在巴達(dá)維亞和俄亥俄州新建合資企業(yè)從年開始生產(chǎn)為福特汽車企業(yè)設(shè)計、帶有電子管理功效CFT23型CVT。德國ZF企業(yè)設(shè)計CVT是一個液力變矩器式CVT德國ZF企業(yè)稱：與4檔自動變速器相比，CVT系統(tǒng)能夠?qū)⒓铀傩阅芴嵘?0%，燃油經(jīng)濟(jì)性提升10%~15%；與鎖止式液力變矩器相比