无级变速器_CVT_的现状与发展动向.pdf

发展动态 元 氮 变 返 鼠 叱 尽甲了江 鹅 现权与羲最动向 口 陆克久马太民 装有无级变速器的轿车具有优异的燃油经济性和行 驶性能 特别适宜于 以下 的小排量轿车 目前 世界上 各大汽车公司都在加紧研制开发无级变速器 有关 的专利急速增加 无级变速器的发展潜力极大 是汽车技 术的重要发展领域之一 州卜 州卜 十 州卜 叫卜 州卜 闷卜卜刊卜 叫卜 十一卜 州卜 州卜 问卜 变速器的类型及其应 一 无级变速器的特点 在一般的车用变速器中 有手动和自动变速器 它们 均是由齿数比不同的几组齿轮副构成 在车辆行驶过程 中 按照车速与负荷变化使用变速档 这时发动机与车速 关系是由齿轮副的齿轮比来决定的 但不一定能有效保 证发动机功率输出和最优燃油经济性 因此 通常增加变 速档 但同时也受到齿轮箱构造 质量 成本诸方面的限 制 而无级变速器则能够使发动机与车速获得相应的连 续变化 从而确保最大限度利用发动机特性 使车辆的动 力性与发动机的燃油经济性获得最优匹配 这就是无级 变速器的显著特点 车用无级变速器已公布于世的有多种 从工作机构 来分 则有牵引传动式和链传动式两大类型 前者是利用 传动部件的接触进行动力传递 后者是利用传动带 传动 链和可变槽宽的棘轮进行动力传递 牵引驱动式无级变速器 牵引驱动式无级变速器具有多种型式 而以 型式的无级变速器最引人注目 牵引驱动式无级变 速器已有很长的历史 早在本世纪 年代 美国通用汽 车公司分 别推出了称 为托 利克 奥斯汀海狮 一 的牵引驱动式无级变速器 年代后期 利兰技术公司研制开发了帕布利型 圆环式无级变级器 这种无级变速器在与输出功率为 的发动机相匹配 的驱动装置的试验车辆上 以平均行驶工况测算 可 以提 高燃油经济性 一 年代中期 日本精工公司在 东京国际汽 车展 中 汽车与配件 一 瀚发展动态姗 展出了半 型式的无级变速器 这种类型的变速器 具有优异的过渡响应性 可以连续进行正向运转和反向 运转 因此 可以取消起步离合器及前后档切换机构 但 是 另一方面却要求具有相当大的动力传递接触压力 要 求高精度的转动接触面和刚性 又要求使用专用机油 还 有质量重等缺点 至今未投人批量生产 传动带型式的无级变速器 传动带形式的无级变速器在轻型摩托车上有广泛应 用 其基本原理是 型传动带与槽宽可变的棘轮相连 接 槽宽要变化 则相应改变驱动侧与从动侧的传动带的 接触半径 以进行变速 传动带是一般采用 型橡胶带 金属链及金属带 使用 型橡 胶带的无级 变速器实例有荷兰达夫 公司开发的 无级变速器 无 级变速器在驱动系中要求特殊布置 控制方法简单 但为 了能使用橡胶传动带 尚须解决使用可靠性等问题 美国 大依柯 和凯特 二分公司为改进 型橡胶 带 提高其负荷容量和装置的可靠性 作了多项研究 其 中大依柯公司的 型带是用橡胶与合成纤维模压制成 可 以提高拉伸强度 并在 型带周围开设齿形 以保持传 动带纵向弯曲性能和横向刚度 同时 在齿形部分横向加 人合成纤维 有助于提高刚度 凯特公司则在梯形金属外 壳接合凯布拉纤维 以形成合成纤 维与橡胶的模压构 造 金属外壳承受棘轮的压紧力 凯布拉纤维则承受拉伸 负荷 表面的橡胶则起到高摩擦系数的作用 这两家公司 公布了样车试验数据 但尚未实用化 在链传动无级变速器 中 德国的 公司及美国鲍格瓦纳 珍 饥 公司 的产品应用最广 这是在一般汽车传动系中使用的金属 链的基础上经过改进制成的 公司的链传动无级变 速器采用棘轮压紧连接链隔片的环销方式 依靠环销与 棘轮的摩擦力进行动力传递 鲍格瓦纳公 司的传动链 如 图 所示 采用了由梯形负荷壳板支承棘轮夹紧负荷的 构造 由于传动链隔片间距受到限制 棘轮的最小接触半 径大于胶带传动链的半径 此外 还存在环销磨损大 传 动链伸长及噪声等技术上的问题 荷兰的范道尔纳公司 开发了如图 所 示的金属传动带 传动带是由隔片和钢片单元构成 既能 保持动力传递的作用 又能保持动力传递的平滑性 而且 结构紧凑 能承受大的动力传递负荷 由于采用了隔片叠 合构造 传动带棘轮的最小接触半径约为 与链传 动相比具有质量轻 高 速运行和低噪声等优点 日本富士 重工公司 欧洲福特及意大利菲亚特等汽车公司获得范 图 鲍格瓦纳型式链传动 道尔纳公司的许可 研制开发了实用化的无级变速器 相 继投人市场 兰兰兰 图 范道尔纳型式的金属传动带 富士重工于 年 月推出装有范道尔纳专利的 的轿车 这种取名为斯巴罗 的无级变速器装 用在排量为 和 发动机两种微型轿车上 它 是由起步磁粉离合器和同手动变速器类似的前后档切换 用同步啮合器构成 外形紧凑 该无级变速器输人 输出 棘轮的传动比可连续变化 一 低速与高速 的传动比为 与手动变速器一样 设有第 和第 传动比 其控制系统是由电子式离合器控制和油压式无 级变速器控制两种方式组合的复合式控制系统 由于采 用了电磁离合器 在起步及停车时具有良好的离合器操 纵感 在稳定车速运转时 可在接近最佳燃油消耗的区域 中使用 除了在发动机上的安装部位不同外 福特和菲亚特 汽车与配件 一 圈发展动态 两车所用的无级变速器都相同 它们是由福特 菲亚特和 范道尔 纳公司共 同开发的 棘轮的传动比为 最大扭矩 为 适用于排 量 一 发动机 它是由起步离合器 前进档 和后退档两组 湿式多板离合器构成 该控制系统比 稍复杂 由 个基本控制阀构成 三 无级变速器的发展动向 现在 世界上许多汽车公司和变速器制造公司都在 致力于无级变速器的改进和实用化研究 无级变速器的 研究动向是 硬件方面 集中研究传动带 棘轮型式的无级 变速器 其中范道尔纳型式的金属传动带 占主流地位 也 是今后重要 的发展方向 软件方面 采用 电子控制以使变速工况多样化 由于改善过渡响应特性 进一步提高了车辆操纵性和行 驶性 驱动系统综合控制 车用无级变速器不仅要改善 本身的性能 而且应该考虑与发动机相匹配 从而实现动 力装置的综合控制 通过发动机与无级变速器的综合控 制 能够使车辆的动力性 燃油经济性和废气排放这些很 难兼顾的 甚至是相互对立的性能达到优化处理 从而显 著提高车辆综合性能 因此 驱动系统综合控制也是无级 变速器的研究方向 上接 页 片块结构的中心部位 强化除水 性 虹吸管密度 高振顿大 片块结构的周边部位 强化片块的刚性 控制虹吸竹的密度和振幅 图 双锯齿无刺轮胎的虹吸管 工艺进一步改良为连锁发泡工艺 连 锁发泡工艺是一种新的无刺轮胎生 产工艺 它将气孔产生的无数条微细 的水路进行汇合 尤其是设计配置了 回转方向 使气孔形成一条条水路 通过这些水路 气孔中的水便可以顺 着轮胎的旋转方向流出 不仅扩大了 轮胎与地面的接触面积 而且大多数 的气孔和水路呈 现在 轮胎花纹 的表 面 由于边缘效应的影响 轮胎便发 挥出在冰层上产生抓持力的作用 另 外 在片块结构的中央部位增加虹吸 管密度 藉以强化轮胎的除水效果 日本轮胎制造公司生产的双锯 齿形无刺 轮胎 的虹吸管如图 所 示 这种轮胎 特别在花纹表面上采 用了混合型的微细的直线状沟槽 这 充分体现 了连锁发泡橡胶产生的气 孔和水路的顺 畅 使轮胎在冰面上的 夹持性能得到了淋漓尽致的发挥 高技 术的无刺轮胎大大提高了 汽车在冰雪 路面上行 驶的安全可靠 性 如 轮胎表面有粗涩的凸块 加强 了轮胎对冰面的强吸附力 防止车辆 在冰面上滑动 汽车行驶过程 中粗涩 的凸块拔拉后产生的凹陷不仅发挥 了双重的边缘效应 而且使微细的水 流通过凹陷部位得以排除 提高了轮 胎在冰面上的抓持效果 此外 轮胎靠外侧的片块结构上 的纵向虹吸管以反人字状倾斜 使车 辆转弯时横向的边缘 效应也能得以 很好的发挥 日本轮胎制造公司最近通过采 用新开发的硅分散剂 将硅与橡