无段变速传动 Continuously Variable Transmission (CVT)

简史
无段变速传动或无级变速系统或CVT,早在500年前,Leonardo da Vinci便首先提出了Continuously Variable Transmission (CVT)运作的概念,而经过概念刷新和改进后的第一个CVT在1886年申请了patent。如今,许多知名的大车厂也都开始了他们自行开发和改良的CVT,如General Motor,Audi,Honda,Nissan等等。

无级变速器(CVT)最早由荷兰人范·多尼斯(Van Doornes)发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速,而是用两个滑轮和一个钢带来变速,其传动比可以随意变化,没有换挡的突跳感觉。它也属于自动变速器的一种,但它能克服传统自动变速器突然换挡、油门反应慢、油耗高等缺点。

CVT基本概念
CVT基本上由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,它的核心部分是无段变速传动系统(CVT System)。

这种变速器和传统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(Pulley)和V型带(V Belt)进行变速传动。它其中一组为主动带轮而另一组为被动带轮,通过改变它们的接触半径进行变速的。

由于V Belt有材料较差、传递力矩小和没有什么实用价值的缺点,1979年荷兰DAF的工程师改进成钢带(Metal Belt)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,可以视不同的引擎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。 (见附图)



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。

CVT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。也因为这样,我们Honda City的车主在驾驶时才不会感觉到任何换牙的动作,因为它根本上并没有任何齿轮组合的切换动作。

CVT具有零件少,体积小,重量轻,与传统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/金属带的承受能力,它很容易损坏,不能承受较大的载荷。因此,目前只能应用在轻型汽车上。

其他类型的CVT
Torodial CVT
它使用了圆盘(discs)和动力滚轮(power roller)来取代了Pulley和Belt。其中一个disc连接了引擎那端,相等于主动带轮;另一个disc则连去了drive shaft,相等于被动带轮。运作时滚轮在两个disc片中进行滚换,把动力从主动盘传到了被动盘,由于滚轮切换的动作起到了变速的要求。(见附图)




下图为Nissan Extroid Torodial CVT



Hydrostatic CVT
它使用了油液进行变速动作,在引擎的一端连著一个唧筒(pump)通过这个唧筒把油液输出到转动轮上,然后再回流到唧筒上。(见附图)


配备CVT和传统牙箱的车子行车情况:
http://static.howstuffworks.com/flash/cvt-compare-animation.swf

以上资料内容及所有图片摘于http://auto.howstuffworks.com/cvt.htm,经翻释和整理后发表上来和大家分享。

原帖:http://cforum.cari.com.my/forum.php?mod=viewthread&tid=658218&extra=page%3D3%26filter%3Ddigest%26digest%3D1%26digest%3D1



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