機(jī)械式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(CVT：ContinuouslyVariableTrans-mission)，顧名思義其速比可以以一系列連續(xù)的值變化，主要靠主、從動(dòng)輪和金屬帶配合工作來(lái)實(shí)現(xiàn)。CVT可以在比較寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，從而獲得傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配，因此燃油經(jīng)濟(jì)性好，沒(méi)有傳統(tǒng)變速器換檔時(shí)那種“停頓”的感覺(jué)，因此駕駛平順性較佳;另CVT結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)手動(dòng)變速器MT以及其他自動(dòng)變速器(AT、AMT、DCT)簡(jiǎn)單，體積更小，重量更輕，對(duì)整備質(zhì)量的減小也有很大的幫助;其缺點(diǎn)也是突出的，由于傳動(dòng)鋼帶存在摩擦打滑，因此CVT傳遞扭矩值有限，運(yùn)動(dòng)性能欠佳。另外，CVT變速器制造難度和技術(shù)要求高，生產(chǎn)成本也相對(duì)較高。目前，CVT 技術(shù)主要掌握在日本 JATCO，比利時(shí)的PUNCH 和德國(guó) BOSCH 公司。




CVT金屬帶主要有舍弗勒的鋼鏈?zhǔn)戒搸Ш筒┦赖匿撈戒搸煞N對(duì)應(yīng)于圖2和圖3，圖3中鋼帶是由非常多的三角形鋼片組成。博世目前占有非常大的CVT變速箱鋼帶的市場(chǎng)份額。傳動(dòng)鏈條與推力鋼帶相比較，可以傳遞的扭矩容量大、鏈條在旋轉(zhuǎn)半徑縮小時(shí)沒(méi)有金屬帶存在的摩擦問(wèn)題，因此傳動(dòng)效率高;但是缺點(diǎn)也十分明顯，噪聲大、結(jié)構(gòu)緊湊型不好。

1. CVT工作原理

CVT的結(jié)構(gòu)包括主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組都由可動(dòng)盤(pán)和固定盤(pán)組成，可動(dòng)盤(pán)與固定盤(pán)都是錐面結(jié)構(gòu)，與油缸靠近的一側(cè)錐盤(pán)可以在軸上滑動(dòng)，它們的錐面形成V型槽來(lái)與V型金屬傳動(dòng)帶嚙合。通過(guò)可動(dòng)盤(pán)作軸向移動(dòng)來(lái)改變主動(dòng)輪、從動(dòng)輪錐面與傳動(dòng)帶的嚙合半徑，從而改變傳動(dòng)比。可動(dòng)盤(pán)的軸向移動(dòng)是通過(guò)控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)液壓泵油缸壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于可動(dòng)盤(pán)的移動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的工作半徑便可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速。

汽車(chē)開(kāi)始起步時(shí)，主動(dòng)輪的工作半徑較小，變速器可以獲得較大的傳動(dòng)比，從而驅(qū)動(dòng)輪獲得較大的扭矩保證汽車(chē)克服阻力起步。隨著車(chē)速的增加，主動(dòng)輪的工作半徑逐漸變大，CVT的傳動(dòng)比下降，使得汽車(chē)能夠以更高的速度行駛。在無(wú)級(jí)變速器的液壓系統(tǒng)中，從動(dòng)油缸的作用是控制金屬帶的張緊力，主動(dòng)油缸控制主動(dòng)錐輪的軸向移動(dòng)量。由于金屬帶的長(zhǎng)度不變，金屬帶在主從動(dòng)輪組中沿V型槽移動(dòng)方向相反，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。


2. CVT機(jī)械結(jié)構(gòu)與液壓系統(tǒng)


一種CVT機(jī)械結(jié)構(gòu)如上圖5所示，通過(guò)工作原理的介紹不難分析出其實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的過(guò)程。接下來(lái)重點(diǎn)介紹其液壓系統(tǒng)。


圖6是一種CVT液壓控制系統(tǒng)原理圖，從圖中可以看出其主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組由同一組液壓油泵、液壓控制閥進(jìn)行主動(dòng)盤(pán)位移的控制，而起步離合器以及發(fā)動(dòng)機(jī)變速器主離合器的控制則通過(guò)另一套液壓控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖7是CVT速比控制閥工作原理圖，從圖中可以看出液壓油流動(dòng)路徑以及主動(dòng)輪組主動(dòng)盤(pán)移動(dòng)過(guò)程。


本田汽車(chē)公司裝備于飛度轎車(chē)的CVT采用雙壓力回路電液控制系統(tǒng)。該無(wú)級(jí)變速器主要由行星排、主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪以及金屬傳動(dòng)帶等部件組成，其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖8。飛度金屬傳動(dòng)帶由兩組環(huán)形帶以及大量鋼制構(gòu)件組成，在傳動(dòng)過(guò)程中鋼制構(gòu)件因承受載荷被擠壓在一起以產(chǎn)生推力傳遞動(dòng)力。

由圖可知，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)過(guò)飛輪、傳動(dòng)盤(pán)、輸入軸傳遞到行星排太陽(yáng)輪部分，另外行星架連接倒擋制動(dòng)器，內(nèi)齒圈連接主動(dòng)帶輪，前進(jìn)擋離合器布置在太陽(yáng)輪和內(nèi)齒圈之間。

車(chē)輛前進(jìn)，前進(jìn)擋離合器結(jié)合，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)帶輪同向轉(zhuǎn)動(dòng);車(chē)輛后退，倒擋制動(dòng)器制動(dòng)，行星架被固定不動(dòng)，因此齒圈與太陽(yáng)輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)主動(dòng)帶輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)。最后，動(dòng)力經(jīng)過(guò)從動(dòng)帶輪，主減速器、差速器和半軸輸出驅(qū)動(dòng)車(chē)輪前進(jìn)。


圖9是飛度CVT液壓系統(tǒng)控制原理圖，當(dāng)自動(dòng)變速器油泵被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，油泵發(fā)出的液壓油先通過(guò)高壓調(diào)節(jié)閥(PH)，經(jīng)主動(dòng)帶輪壓力控制閥(DRC)進(jìn)入主動(dòng)帶輪可動(dòng)油缸，通過(guò)控制主動(dòng)帶輪壓力控制閥(DRC)的占空比，由脈寬調(diào)制器來(lái)控制通過(guò)電磁閥的壓力油流量;由控制主動(dòng)缸液壓油的流量改變主動(dòng)缸的壓力，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)速比;或者經(jīng)過(guò)從動(dòng)帶輪壓力控制閥進(jìn)入從動(dòng)帶輪可動(dòng)油缸，實(shí)現(xiàn)改變從動(dòng)缸夾緊力的控制。


而圖中離合器減壓閥的作用，是將通過(guò)高壓調(diào)節(jié)閥(PH)的液壓油減壓后進(jìn)入前進(jìn)離合器以及倒檔離合器，或者經(jīng)過(guò)起步離合器壓力控制閥進(jìn)入起步離合器實(shí)現(xiàn)起步、前進(jìn)和倒檔。

對(duì)于不同工況下各檔位速比的調(diào)節(jié)過(guò)程如下：車(chē)載傳感器接收當(dāng)前車(chē)輛行駛狀況，EPROM中的程序模仿人的大腦作出判斷發(fā)出換檔指令，當(dāng)TCU接收到換擋指令后，各換擋控制閥控制相應(yīng)油路開(kāi)閉完成主動(dòng)盤(pán)移動(dòng)的命令，實(shí)現(xiàn)換擋。

3. CVT速比的計(jì)算


因?yàn)椋?br />
由圖知：

則傳動(dòng)帶長(zhǎng)度可以通過(guò)如下公式計(jì)算：

又因?yàn)楫?dāng)角度較小時(shí)通常滿足如下關(guān)系：

根據(jù)上面的四個(gè)公式便可得出

通過(guò)上式便可得到傳動(dòng)比：