無級變速器

　　CVT(Continuously Variable Transmission)技術(shù)即無級變速技術(shù)，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

　　概念

　　CVT(CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION)技術(shù)即無級變速技術(shù)，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。常見的無級變速器有液力機(jī)械式無級變速器和金屬帶式無級變速器(VDT-CVT)，目前國內(nèi)市場上采用CVT的車型已經(jīng)越來越多。

　　發(fā)展歷史

　　1987年，日本Subaru把裝備CVT變速器的汽車投放市場，獲得成功。Ford和Fiat也將VDT-CVT裝備于排量為1.1L到1.6L的轎車上。隨著技術(shù)的發(fā)展，能源危機(jī)引發(fā)全球性的節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識的提高，在總結(jié)第一代的CVT的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，開發(fā)出了性能更佳，轉(zhuǎn)矩容量更大的CVT。當(dāng)前，全世界各大汽車廠商為了提高產(chǎn)品的競爭力，都大力進(jìn)行CVT的研發(fā)工作。現(xiàn)在NISSAN、TOYOTA、FORD、GM、AUDI等著名汽車品牌中，都有配備CVT變速器的轎車銷售，全世界CVT轎車的年產(chǎn)量已達(dá)到近50萬輛。有一點(diǎn)值得注意的是，裝備有CVT的汽車市場，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場，因此無級變速汽車是當(dāng)今汽車發(fā)展的主要趨勢。

　　我們國家有巨大的汽車銷售市場，汽車工業(yè)是我國的民族工業(yè)之一。然而我國汽車業(yè)所需的自動(dòng)變速器(AT)全部依賴進(jìn)口，這使得國產(chǎn)汽車配備AT后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產(chǎn)CVT變速器，其成本提高不大，說明CVT的市場前景令人樂觀。

　　目前我國正在考慮發(fā)展轎車自動(dòng)變速器的問題。自“九·五”期間轎車金屬帶式無級自動(dòng)變速器的開發(fā)和研制已經(jīng)被列入國家的重大科技攻關(guān)計(jì)劃，以跟蹤世界技術(shù)的發(fā)展和開發(fā)適合我國國情的汽車。

　　傳動(dòng)分類

　　為實(shí)現(xiàn)無級變速，按傳動(dòng)方式可采用液體傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)三種方式。

　　液體傳動(dòng)

　　液體傳動(dòng)分為兩類：一類是液壓式，主要是由泵和馬達(dá)組成或者由閥和泵組成的變速傳動(dòng)裝置，適用于中小功率傳動(dòng)。另一類為液力式，采用液力耦合器或液力矩進(jìn)行變速傳動(dòng)，適用于大功率(幾百至幾千千瓦)。 液體傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是：調(diào)速范圍大，可吸收沖擊和防止過載，傳動(dòng)效率較高，壽命長，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化：制造精度要求高，價(jià)格較貴，輸出特性為恒轉(zhuǎn)矩，滑動(dòng)率較大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易發(fā)生漏油。

　　電力傳動(dòng)

　　電力傳動(dòng)基本上分為三類：

　　一類是電磁滑動(dòng)式，它是在異步電動(dòng)機(jī)中安裝一電磁滑差離合器，通過改變其勵(lì)磁電流來調(diào)速，這屬于一種較為落后的調(diào)速方式。其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作維護(hù)方便：滑動(dòng)最大，效率低，發(fā)熱嚴(yán)重，不適合長期負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，故一般只用于小功率傳動(dòng)。

　　二類是直流電動(dòng)機(jī)式，通過改變磁通或改變電樞電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)速。其特點(diǎn)是調(diào)速范圍大，精度也較高，但設(shè)備復(fù)雜，成本高，維護(hù)困難，一般用于中等功率范圍(幾十至幾百千瓦)，現(xiàn)已逐步被交流電動(dòng)機(jī)式替代。 三類是交流電動(dòng)機(jī)式，通過變極、調(diào)壓和變頻進(jìn)行調(diào)速。實(shí)際應(yīng)用最多者為變頻調(diào)速，即采用一變幅器獲得變幅電源，然后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變速。其特點(diǎn)是調(diào)速性能好、范圍大、效率較高，可自動(dòng)控制，體積小，適用功率范圍寬：機(jī)械特性在降速段位恒轉(zhuǎn)矩，低速時(shí)效率低且運(yùn)轉(zhuǎn)不夠平穩(wěn)，價(jià)格較高，維修需專業(yè)人員。近年來，變頻器作為一種先進(jìn)、優(yōu)良的變速裝置迅速發(fā)展，對機(jī)械無級變速器產(chǎn)生了一定的沖擊。

　　機(jī)械傳動(dòng)

　　機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)主要是：轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，滑動(dòng)率小，工作可靠，具有恒功率機(jī)械特性，傳動(dòng)效率較高，而且結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，價(jià)格相對便宜;但零部件加工及潤滑要求較高，承載能力較低，抗過載及耐沖擊性較差，故一般適合于中、小功率傳動(dòng)。

　　工作原理

　　沒有明確具體的檔位，操作上類似自動(dòng)變速箱，但是速比的變化卻不同于自動(dòng)變速箱的跳擋過程，而是連續(xù)的，因此動(dòng)力傳輸持續(xù)而順暢。

　　有V型橡膠帶式、金屬帶式、多盤式、鋼球式、滾輪轉(zhuǎn)盤式等多種構(gòu)造，大都利用金屬帶和可變半徑的滾輪傳輸動(dòng)力。透過主動(dòng)滾輪與被動(dòng)滾輪半徑的變化，達(dá)到齒輪比的變化。理論上這種傳動(dòng)方式的效率很高，不過必須建立在能負(fù)荷所傳遞的動(dòng)力的情況下。由于是利用鋼帶與滾輪之間的摩擦力傳遞動(dòng)力，所以鋼帶及滾輪的工作情況十分苛刻。為了有效傳遞動(dòng)力，鋼帶與滾輪之間不允許打滑，而且原本產(chǎn)生的熱能已經(jīng)很多，如果再打滑恐怕將會(huì)造內(nèi)部機(jī)件的燒毀或嚴(yán)重耗損。而為了增加靜摩擦力，最直接的方式就是增加鋼帶與滾輪之間的壓力。但摩擦力增加了，動(dòng)力傳輸?shù)暮膿p也會(huì)增加，無形中還是增加了油耗。并且鋼帶的強(qiáng)度也是一大重點(diǎn)。所以CVT變速箱縱然有舒適、效率高及節(jié)能等等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)就是目前一般的CVT變速箱不能承受較大的扭力。不然就是要用較高的油耗作補(bǔ)償。

　　無級變速器(CVT：Continuously VariableTransmission)與有級式的區(qū)別在于，它的變速比不是間斷的點(diǎn)，而是一系列連續(xù)的值，譬如可以從3.455一直變化到0.85。CVT結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡單，體積更小，它既沒有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副，也沒有自動(dòng)變速器復(fù)雜的行星齒輪組，它主要靠主、從動(dòng)輪和金屬帶來實(shí)現(xiàn)速比的無級變化。

　　其原理是與普通的變速箱一樣大小不一的幾組齒輪在操控下有分有合，形成不同的速比，像自行車的踏板經(jīng)大小輪盤與鏈條帶動(dòng)車輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)。由于不同的力度對各組齒輪產(chǎn)生的推力大小不一，致使變速箱輸出的轉(zhuǎn)速也隨之變化，從而實(shí)現(xiàn)不分檔次的徐緩轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　CVT采用傳動(dòng)帶和可變槽寬的棘輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞，即當(dāng)棘輪變化槽寬時(shí)，相應(yīng)改變驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪上傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速，傳動(dòng)帶一般用橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。CVT是真正無級化了，它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，體積小，零件少，與AT比較具有較高的運(yùn)行效率，油耗較低。但CVT的缺點(diǎn)也是明顯的，就是傳動(dòng)帶很容易損壞，不能承受較大的載荷，只能限用于在1升排量左右的低功率和低扭矩汽車，因此在自動(dòng)變速器占有率約4%以下。近年來經(jīng)過各大汽車公司的大力研究，情況有所改善。CVT將是自動(dòng)變速箱的發(fā)展方向。

　　缺點(diǎn)

　　致命弱點(diǎn)：“打滑”而CVT變速器中，變速機(jī)構(gòu) 錐輪和鏈帶的鏈接的接觸面積比較小，又是時(shí)刻變化的，與剛性連接相差甚遠(yuǎn)。雖然可以通過錐輪壓緊來提升張力，增加摩擦力，但這仍然無法治本。

　　特點(diǎn)

　　CVT技術(shù)真正應(yīng)用在汽車上不過十幾年的時(shí)間，但它比傳統(tǒng)的手動(dòng)和自動(dòng)變速器的優(yōu)勢卻是顯而易見的：

　　1. 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，零件少，大批量生產(chǎn)后的成本肯定要低于當(dāng)前普通自動(dòng)變速器的成本;

　　2. 它的工作速比范圍寬，容易與發(fā)動(dòng)機(jī)形成理想的匹配，從而改善燃燒過程，進(jìn)而降低油耗和排放;

　　3. 具有較高的傳送效率，功率損失少，經(jīng)濟(jì)性高。

　　當(dāng)然，CVT技術(shù)也有它的弱點(diǎn)，比如傳動(dòng)帶容易損壞，無法承受較大的載荷等等，這些技術(shù)上的難關(guān)使得它一直以來多應(yīng)用在小排量、低功率的汽車上。

　　目前CVT技術(shù)發(fā)展得相當(dāng)迅速，各大汽車廠家都在加強(qiáng)這一領(lǐng)域的研發(fā)。尤其是在混合動(dòng)力汽車具有廣泛前景的將來，CVT的地位和作用更是無可替代，它將會(huì)是未來變速器發(fā)展的大趨勢。