無段變速箱

科學知識 9547 482 2014-11-24

無段變速傳動屬於自動變速的一種類型,由於以前應用比較狹窄,所以知道的人不多。

無段變速傳動的英文全稱ContinuouslvVariableTransmission,簡稱CVT,有其裝置的變速器也稱為無段變速箱或者無級變速器,本欄目曾在《自動變速器》一文簡略介紹了一下CVT。這種變速器和普通自動變速器的最大區別,是它省去了複雜而又笨重的齒輪組合變速傳動,而只用了兩組帶輪進行變速傳動。通過改變驅動輪與從動輪傳動帶的接觸半徑進行變速的,設計構思十分奧妙。

發明這種變速傳動機構的是荷蘭人。當初傳送帶用了V型橡膠帶,材料較差傳遞力矩小,沒有什麼實用價值。1979年荷蘭DAF的工程師改用金屬帶,完善並開發出實用型的CVT系統。它具有零件少,體積小,重量輕,與普通自動變速器比較具有較高的傳動效率,油耗較低的優點。但缺點也是明顯的,就是傳動帶很容易損壞,不能承受較大的載荷,但在小功率汽車上很有市場。富士、菲亞特、德國福特都先後引進CVT,加以改善,用在自己的汽車上。1984年,最善於應用新技術的富士車廠研製了具有電腦裝置的電子無段變速傳動ECVT,並在1987年2月裝在Justy(J10)汽車上推出市場。

以富士車為例,CVT由4大子系統組成,即電磁離合器系統、電子與液壓控制系統、方向轉換(前進/後退)系統、無段變速傳動系統,核心部分是無段變速傳動系統(CVTSystem)。無段變速傳動系統主要部件是兩個帶輪和鋼帶,鋼帶套在兩個帶輪上。帶輪由兩塊呈八字形的輪壁組成,這兩片輪壁中間的凹槽形成一個V形,其中一邊輪壁由液壓控制機構操縱,可以視不同的發動機轉速進行分開與拉近的動作,V形凹槽也隨之變寬或變窄,將鋼帶升高或降低,從而改變鋼帶與帶輪接觸的直徑。兩個帶輪反向調節,即其中一個帶輪凹槽逐漸變寬時,另一個帶輪凹槽就會逐漸變窄。

這樣,當汽車慢速行駛時,可以令主動帶輪的凹槽寬度大於被動帶輪凹槽,主動帶輪的鋼帶園周半徑小於被動帶輪的鋼帶園周半徑,即小園帶大園,因此能傳遞較大的扭矩。當汽車逐漸轉為高速時,主動帶輪的一邊輪壁向內靠攏,凹槽寬度變小迫使鋼帶升起,直至最高頂端,而被動帶輪的一邊輪壁剛好相反,向外移動拉大凹槽寬度迫使鋼帶降下,即主動帶輪鋼帶的園周半徑大於被動帶輪鋼帶的園周半徑,變成大園帶小園,因此能保證汽車高速度時的速度要求。

無段變速箱轎車一樣有自己的檔位,停車檔P、倒車檔R、空檔N、前進檔D等,只是汽車前進自動換檔時沒有突跳的感覺,十分平穩。

由於近年材料技術的發展,提高了金屬帶的承受力,使無段變速傳動已經不局限於小功率汽車上的應用,在高檔轎車上也有了它的蹤跡。1999年在歐洲市場推出的奧迪A6型2.4升轎車,率先裝配了無段變速箱。據廠方介紹,奧迪2.4升V6發動機最大扭矩是230牛頓米,而無段變速箱的最大扭矩輸出是299牛頓米,能力綽綽有餘。同時,無段變速箱傳動比寬,遠較手動變速箱和普通自動變速器靈活,關鍵技術結構簡單,只須改變金屬帶在兩端帶輪的園周半徑即可變速,可以隨時改動變速器的參數以適應不同地區市場的需要。當然,CVT仍然有它的應用局限性,其關鍵仍然是金屬帶的承受能力,因此,目前只能應用在輕型汽車上。



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