第10章 机械式无级自动变速器

第十章机械式无级自动变速器（CVT）,学习目标,了解CVT的发展历程掌握CVT的结构及其工作原理掌握CVT的工作原理了解CVT的控制原理,10.1概述,10.1.1CVT的特点速比：连续速比传动方式：带传动/链传动结构更简单、体积更小、性能更稳定传动效率高、变速范围大响应特性、舒适性更好可使传动系与发动机工况匹配更好,思考:使用连续速比变速器的汽车与使用间断速比变速器的汽车性能上有哪些不同?,1、换档冲击与加速性能,有级式变速器换档过程,2、动力性、经济性、排放性,有级式变速器换档过程,发动机的速度特性:发动机的功率、扭矩、燃油消耗率与发动机转速之间的关系,Pemax,Pe,Ttqmax,Ttq,nmax,np,ntq,nmin,be/(g/(kw.h)Pe/kw,Ttq/(nm),bemin,ua,pe,ua,ua,ua,ua,Pemax,Pe,Ttqmax,Ttq,nmax,np,ntq,nmin,be/(g/(kw.h)Pe/kw,Ttq/(nm),bemin,ua,10.1.2CVT技术的发展历程1、第一代CVT橡胶带传动2、第二代CVTV形金属带传动/干式电磁粉离合器3、第三代CVT智能与手动/自动一体化,日产汽车的“赛瑞纳（Serena）”与“轩逸（Sylphy）”，三菱汽车的“RVR”与“德利卡（Delica）”，铃木的“Kizashi”及雷诺的“KOLEOS”等目前都采用这种皮带式CVT,日产MuranoCrossover3.5L最大功率195kW最大扭矩336N.M,三菱LANCER2.0L最大功率110kW最大扭矩197N.M,2010Legacy2.5L,奥迪A6L2.7TDI最大功率140kW最大扭矩380N.M,10.1.3典型CVT类型1、典型CVT结构分类按控制方式分：机械式和电控式按传动带形式分：V形橡胶带、V形或扇形承推钢带式、多片金属链带式按传动构件驱动形式分：V形或扇形金属带V轮式、多片金属链带V轮式,按动力接续方式分：干式电磁粉离合器、液力变矩器式、湿式摩擦离合器按选档/换挡操作方式分：一般电控式、智能电子管理式、手/自一体式,2、特殊类型CVTIVT无限变速机械无级变速器(环形CVT)由日本光洋精工和英国Torotrak公司共同开发,应用于日产skyline车型,220kW传输功率400Nm传输扭矩,流体静力传动CVT,10.1.4CVT使用特性1、经济性2、动力性3、环保性4、制造成本5、驾驶平顺性,10.2CVT结构,10.2.1CVT基本结构1、CVT基本结构动力接续装置、无级变速传动系统、电子控制系统、液压控制系统、方向转换系统、换挡控制系统,2、干式电磁粉离合器加金属带CVT组合型,2010-subaru-legacy-sedan,3、液力变矩器加金属带CVT组合型,4、湿式摩擦片离合器加金属链CVT组合型,10.2.2动力接续装置1、干式电磁粉离合器,2、液力变矩器利用液力变矩器低速增矩特性，与CVT无级变速特性配合运用，提高了一般CVT所不擅长的上坡起步、大负荷倒车等性能，微动性能也更好（亦称蠕动或爬行）；油耗也因之而得到减少，并能使车辆强有力地起步、加速和阻隔发动机转矩不均匀所引起的振动和冲击，使车辆抵抗负荷变化能力大大提高，车辆行驶时的平稳性和通过性也随之提高。,3、湿式摩擦离合器CVT中的湿式摩擦离合器（图10-9）与其他湿式多片离合器在作用、结构、工作原理上一样，只是利用了油液（ATF）易于散热与挠动的特性，更充分利用了湿式多片离合器体积小、片数多、总啮合面积大和传输扭力高的优势，与CVT配合运用，完全可替代电磁粉离合器与液力变矩器的传动作用，来消除输入轴与输出轴间的转速差、吸收冲击功率、平抑振动，实现动力稳定传输。,10.2.3无级变速传动系统1、金属传动带结构与工作原理扇形推块式钢带,钢片传动过程,传动带轮的组成,动力传动路线发动机输出的动力首先传递到CVT输入轴与主动带轮；主动带轮通过金属传动带传递到从动轮与输出轴；最后经主减速器和差速器传递给驱动车轮。,2、金属传动链与V带轮,10.2.4液压控制系统1、CVT液压控制系统典型结构,图10-15三菱F1C1型CVT液压控制系统,图10-16大众01J型CVT液压控制系统,2、CVT液压控制系统主要元件ATF油泵特点：小型化、高精度、大流量、单独传动驱动：输入轴驱动作用：润滑、冷却,液压控制主阀体组成：压力控制阀、稳压阀、手动阀、电磁阀、相关油路,手动阀体以机械方式开启或封闭相应的油路控制通道，以满足不同档位控制要求,控制电磁阀按控制方式：开关式；脉动线性式按功能分：主油路压力控制阀、前进档离合器压力控制电磁阀、倒档制动器压力控制电磁阀、锁止压力控制电磁阀、无级变速带轮压力控制阀,执行元件控制油缸主动带轮压力控制油缸、从动带轮压力控制油缸、前进档离合器压力控制油缸、倒档制动器压力控制油缸,3、油液过滤与冷却系统,图10-17大众01J型CVT过滤与冷却系统组成,1）选用高密度无纺织物材料制作滤清器2）在润滑油吸入口附近增设了磁性物和高质量过滤网，利用磁性物来吸附ATF中的金属微粒，以减小意外磨损的可能性；3）采用两级或多级过滤方式，以进一步提高对ATF中不纯物质的过滤率4）免维护型过滤器与ATF冷却器组成一体，要求定期或定时更换。,10.2.5方向转换系统1、CVT方向转换系统基本结构,2、双行星齿轮组结构特点,10.2.6电子控制系统,图10-20大众01J型CVT系统的集成式电液控制单元,10.2.7换挡控制系统,图10-21CVT换挡控制系统示意图,10.3CVT工作原理,10.3.1CVT传动特点CVT无级变速器不仅可以自动控制换挡，也能实现手动换挡。在手动换挡时，CVT无级变速器设有六个挡位，甚至更多的前进挡位可供选择；在达到升降挡条件时，即使不使用手动换挡，在发动机转速很高时，CVT也自行会升挡