自动变速器论文.doc

CVT的发展现状及未来趋势 ( 严伟 30612109104 车辆1093班 ) 摘要：目前在汽车上广泛使用的自动变速技术是将液力变矩器和行星齿轮系组合的自动变速器技术,在主要汽车制造商生产的城市用车中的平均装车率已经达到70%.但是液力变矩器和行星齿轮系的组合有着明显的缺点:传动比不连续,只能实现分段范围内的无级变速;液力传动的效率较低,影响了整车的动力性能与燃料经济性;增加变速器的档位数来扩大无级变速覆盖范围,就必须采用较多的执行元件来控制行星齿轮系的动力传递路线,导致自动变速器零部件数量过多,结构复杂,保养和维护不便.所以汽车行业早就开始研究其它新型变速技术,无级变速(CVT)技术就是其中最有前景的一种.关键字：无级变速、电力式、液力式、机械式1绪论 近几十年来，随着科技技术的不断进步，特别是计算机技术、通信技术、电子技术和全面智能控制技术等领域的发展，汽车电子控制技术日臻完善，驾驶与操作环境等亦更加符合人体工学原理，具有良好的平顺性作为汽车主要部件之一的变速器，也在不断的发展，不断的改进和完善，下面就介绍下CVT的发展现状和未来的趋势。2 CVT的发展概况21AT的历史 无级变速器(Continuously Variable Transmission，CVT)是指在输入轴转速不变的情况下，可以实现传动比的连续改变，从而其输出轴转速可以在一定的范围内连续变化的变速器。它能提高汽车的动力性、燃油经济性，驾驶舒适性，行驶平顺性。无级变速器技术的发展，已经有了一百年的历史。德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖，早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油机汽车上。1958年，荷兰的DAF公司的H.Van Doorne博士研制成功了名为Variomatic的双V形橡胶带式无级变速器，并装备于DAF公司制造的Daffodil轿车上，其销量超过了100万辆。但是由于橡胶带式CVT存在一系列的缺陷：功率有限（转矩局限于135N.M以下），离合器工作不稳定，液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大，因而没有被汽车行业普遍接受。 进入20世纪90年代，汽车界对无级变速器技术的研究开发日益重视，特别是在微型车中，无级变速器被认为是关键技术。全球科技的迅猛发展，使得新的电子技术与自动控制技术不断被应用到无级变速器中。 1997年上半年，日本日产公司开发了使用在2.0T汽车上的CVT。在此基础还是上，日产公司在1998年开发了一种为中型轿车设计的包含一个手动挡模式的CVT。新型CVT采用一个最新研制的高强度宽钢带和一个高液压控制系统，通过采用这些先进的技术来获得较大的转矩能力。日产公司研究开发的无级变速器电子控制技术，传动比的改变实行全档电子控制，汽车在下坡时可以一直根据车速控制发动机制动，而且在湿滑路面上能够平顺地增加速比来防止打滑。日产公司计划将无级变速器的应用范围从1.0L扩大到3.0L的轿车上。 日产富士重工同时拥有15年开发无级变速器的经验。1997年5月，富士重工将它的Vistro微型车装配了全计算机控制式E-CVT（含有六个档手动换挡模式的CVT）。驾驶员无须操作离合器就可以进行六档变速。富士重工在Pleo微型车上采用一种有锁止式变矩器的电控式CVT、通过小范围锁止可以使液力变矩器的滑动保持在最小值，行星齿轮用来切换前进挡和倒退档。传动比范围从1:505.5:1. 1999年上半年，美国的福特公司和德国ZF公司在合作为福特公司的轿车和轻型载货车生产CVT。ZF 公司设计的CVT是一种变矩器式变速器，使用为安装横向发动机前驱汽车生产的钢带。ZF公司也能为安装纵向发动机的前驱汽车和后驱汽车生产的CVT系列。福特公司正在设计一种与公司内部所有轻载货车匹配的牵引驱动CVT，包括后驱或全驱载货车。牵引驱动使用沿特殊滑液的可移动滑件代替传动带和传动轮。滑动部分的相对位置决定传动比，由一层部件间非常薄的液油来传递动力。 德国博世的电子式CVT控制系统是基于用传感器和执行器单元控制基础上的电子液力模块。博世公司已经将独立部件、执行器、传感器和变速器换挡ECU组成一个单独的模块，变速器制造商只需增加一个集成控制单元。22AT的结构CVT系统包括主动轮、从动轮、传动带和液压泵等基本部件。发动机输出轴输出的动力首先传递到CVT的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮，最后经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。CVT的主动轮和从动轮都由可动盘和固定盘组成，可动盘与固定盘都是锥面结构，可动盘与固定盘的锥面形成V型槽来与V型传动带啮合。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级变速，图1为日产公司的Hyper CVT结构图。 汽车开始起步时，主动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比，从而保证驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度。随着车速的增加，主动轮的工作半径逐渐减小，从动轮的工作半径相应增大，CVT的传动比下降，使得汽车能够以更高的速度行驶。 3AT的未来趋势 CVT技术未来的发展可以从以下四个方面进行分析。 一、CVT部件 推式传动带和传动链将在转矩传递容量和专用性上进一步加强。由于产品数量的迅速增加，伴随产品过程的进一步自动化，成本会大幅降低。 CVT专用的液压泵将被推广。用于自动跳合和紧急制动的小型电子驱动泵，和用于正常工况的发动机驱动的泵协同工作，将进一步改善整个变速器的效率。 滑轮优化设计将不仅减小系统的质量和降低成本，而且保证在主、从动轮和传动带之间的最大传递转矩。不同部件、微处理器和测试设备的电子控制差异，导致非常高的研究和制造成本，这将通过电液控制模块化设计和大规模生产而减小，从而将柔性的功能和低廉的成本有机组合。 因为越来越多的CVT进入市场，制造商已经开始了研究开发CVT专用变速器工作液，这将给CVT工作特性进一步优化。 二、CVT变速器 大量不同的布置有可能出现，不仅由于汽车驱动差异和要求(FWD、RWD、AWD)，而且也由于增加传动比覆盖范围的持续要求。 电子化将带来传动比、速度、压力和转矩的更快的、更精确的控制，保证发动机和变速器更好的调节，提供了不同的行驶模式，例如运动型、舒适型和巡航控制，从而使用户获得全方位的“行驶乐趣”。三、发动机与CVT集成控制 更精确、更快的CVT控制，将与发动机控制一起集成到整个传动系管理系统中，使得油耗和排放的进一步降低。带有集成发动机管理单元的第一个CVT传动系原型已经进行了行驶循环测试。 四、混合动力CVT传动系 CVT将承担带有飞轮储能装置的混合动力传动系设计中的重要角色。采用CVT传动系的混合动力汽车的油耗有可能减少30%，排放有可能降低50%。4结论在最近的十几年中，CVT技术已经向前迈进了一大步，使得CVT比有着超过100年历史的机械变速器(MT)和有着超过50年历史的自动变速器(AT)更有竞争力。CVT技术正处在寿命周期的开始，CVT的特性将进一步提高，图2显示出CVT的