《汽車底盤結(jié)構(gòu)與維修》課件第5章

第五章無極變速器第一節(jié)無級變速器概述第二節(jié)

無級變速器的基本組成和工作原理

第一節(jié)

無級變速器概述

無級變速器是傳動(dòng)比可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的變速器，簡稱CVT(ContinuouslyVariableTransmission)。它采用傳動(dòng)帶和工作直徑可變的主、從動(dòng)輪相配合來傳遞動(dòng)力，可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)改變，從而得到傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配，最大限度地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，提高汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。目前CVT在汽車上的應(yīng)用越來越多，常見的無級變速器是金屬帶式無級變速器(VDT-CVT)。

圖5-1所示為金屬帶式無級變速器的變速原理圖。變速部分由主動(dòng)帶輪(也稱初級輪)、金屬傳動(dòng)帶和從動(dòng)帶輪所組成。每個(gè)帶輪都是由兩個(gè)帶有斜面的半個(gè)帶輪組成的，其中一個(gè)半輪是固定的，另一個(gè)半輪可以通過液壓控制系統(tǒng)控制其軸向移動(dòng)，兩個(gè)帶輪之間的中心矩是固定的。由于兩個(gè)帶輪的直徑可以連續(xù)無級變化，所以形成的傳動(dòng)比也是連續(xù)無級變化的。

圖5-1金屬帶式無級變速器的變速原理圖

1．奧迪A6的Multitronic無級/手動(dòng)一體變速器奧迪A6的Multitronic變速器在原有無級變速器的基礎(chǔ)上安裝了一種稱為多片式鏈帶的傳動(dòng)組件，這種組件大大拓展了無級變速器的使用范圍，能夠傳遞和控制峰值高達(dá)280N·m的動(dòng)力輸出，其傳動(dòng)比超過了以前各種自動(dòng)變速器的極限值。Multitronic變速器還采用了全新的電子控制系統(tǒng)，以克服原有無級變速器的不足。比如在上下坡時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)探測坡度，并通過調(diào)整速比增加動(dòng)力輸出或加大發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)扭矩來協(xié)助車輛行駛。

2．派力奧(西耶那、周末風(fēng))Speedgear派力奧Speedgear是一種手動(dòng)/自動(dòng)一體式電控?zé)o級變速器(ECVT)，南京菲亞特率先把它應(yīng)用在小型車上。它提供兩種換擋模式：電控?zé)o級自動(dòng)變速模式和六擋順序手動(dòng)變速模式，駕駛者可以根據(jù)喜好選擇不同的換擋方法。Speedgear由液力扭矩器、兩個(gè)可變直徑的鋼帶輪和一根傳動(dòng)金屬帶(一定數(shù)量的鋼片和兩根9層鋼帶)組成，具有更寬的傳動(dòng)比，同時(shí)具有無級變速器結(jié)構(gòu)簡單、體積緊湊的特點(diǎn)。

3．飛度CVT飛度的CVT無級變速器是專門為小型車設(shè)計(jì)的，屬于新一代鋼帶無級自動(dòng)變速器，可允許兩個(gè)帶輪之間進(jìn)行高扭矩傳遞，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高，是小型車無級變速器中較好的。飛度的CVT變速器還帶有S擋(運(yùn)動(dòng)模式)，既追求流暢感、低油耗，又給駕駛?cè)藛T以駕駛的樂趣。

4．旗云CVT旗云CVT采用了德國ZF公司生產(chǎn)的VT1F無級變速器，和它出色的發(fā)動(dòng)機(jī)一起，這一整套動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)都來自于寶馬MiniCooper。該無級變速器有無級變速、自動(dòng)巡航、運(yùn)動(dòng)模式和六擋手動(dòng)四種駕駛模式，與電子油門配合以后更接近智能化控制。

CVT技術(shù)真正應(yīng)用在汽車上不過十幾年的時(shí)間，但它與傳統(tǒng)的手動(dòng)和自動(dòng)變速器相比，其優(yōu)勢卻是顯而易見的。

第二節(jié)

無級變速器的基本組成和工作原理

1．無級變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般無級變速機(jī)構(gòu)所形成的傳動(dòng)比在0.44～4.69之間，在其后需要增加主減速器，在其前一般還配有電磁離合器或帶有鎖止離合器的液力變矩器。圖5-2所示為帶液力變矩器的無級變速器。

圖5-2帶液力變矩器的無級變速器

圖5-3所示是無級變速器的關(guān)鍵部件金屬帶。它由一層層帶有V形斜面的金屬片通過柔性的鋼帶所組成，靠V形金屬片傳遞動(dòng)力，而柔性鋼帶則只起支撐與保持作用。和普通的帶傳動(dòng)不一樣，這種帶在工作的時(shí)候相當(dāng)于由主動(dòng)輪通過鋼帶推著從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)來傳遞動(dòng)力。一般鋼帶總長約600?mm，由300塊金屬片組成，每片厚約2?mm，寬約25?mm，高約12?mm。每條帶包含柔性的鋼帶2～11條，每條厚約0.18?mm。生產(chǎn)出能夠傳遞高轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速的V形鋼帶，是當(dāng)前無級變速傳動(dòng)的主要研究問題之一。

圖5-3金屬帶的結(jié)構(gòu)

2．無級變速傳動(dòng)的控制系統(tǒng)

1)控制系統(tǒng)的組成圖5-4所示為一種液壓-電子控制的電控?zé)o級變速傳動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中包括電磁離合器控制部分和金屬帶變速控制部分。變速比由發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門信號和主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速所決定，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門位置、換擋控制器(一般僅有P、R、N、D選擇)信號控制電磁離合器，并控制帶輪上液壓伺服缸的壓力，實(shí)現(xiàn)無級變速。一般在最高傳動(dòng)比(低擋)時(shí)控制壓力最大，約為2.2?MPa；在最低傳動(dòng)比(高擋)時(shí)的控制壓力最小，約為0.8?MPa。由于傳動(dòng)比的改變僅受節(jié)氣門和主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速的控制，因而控制的靈活性相對受到了限制。

圖5-4電控?zé)o級變速傳動(dòng)控制系統(tǒng)

2)控制方法圖5-5所示是以發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速作為反饋信號，以節(jié)氣門開度等作為控制輸入信號，來控制帶輪的壓力、調(diào)節(jié)傳動(dòng)比的閉環(huán)電控?zé)o級變速傳動(dòng)控制系統(tǒng)。這是一個(gè)全部輸入和輸出轉(zhuǎn)速都能檢測的閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。駕駛員的意圖通過節(jié)氣門開度及換擋控制器輸入到電子控制系統(tǒng)，并可以選擇動(dòng)力型(S)或經(jīng)濟(jì)型(E)的最佳換擋規(guī)律。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，可以確定施加到主、從動(dòng)帶輪上的