汽车

一特约左题一＿＿｛自动变｛速器（七）｝变无级速器ＣＶＴ（上）

葛安林中圈分类号：Ｕ４６３．２１２ 吉林书学

文献标识码：Ａ文ｔ编１概述｝ ｝ 驾驶灵活、低油耗和低噪声要求变速器挡斌ｍ

多越好，这种思想的进一步延伸，就是无级变速。声甫命

咖瓤１瘾

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级变速传动（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｔｒａｎｓ称ＣＶＴ）指无级控制速比变化的变速器。它能汽车的动力性、燃料经济性、驾驶舒适性、行驶平顺性。电控的ＣＶＴ可实现动力传动系统的综合控充分发挥发动机特性。 无级变速器的种类很多（见表１）。液力式力变矩器，其优良品质已在“自动变速器（一）”述，它是迄今世界上占主导地位的无级变速器。 襄Ｉ“注胶带式金属带式链带式

巨叶匕 动 传 ２Ｊ 牵

机械式

尤级变速器圆环、曲面或圆锥环式

圆板式行星滚简式滚珠式其它

号：１０００一３７０３（２００１）１１一０００１一０４需两挡以上（与永磁同步电动机配合），而有的则要多挡（与直源串绕电动机匹配），以达到设计的性能。 纯电传动虽有零污染与低噪声的突出优点，但贮存于电池中可用能量行驶范围有限，除在高能镍、钠、铿基等电池及嫌料电池方面继续研究外；也有采用内燃机与电源的复合驱动方案，起步或加速时使用电动机作辅助动力，改善加速性能；在城市行驶时可多用电驱动，以克服内嫩机污染严重的问题；而在郊区以外，则多用内燃机与传统驱动方式配合行驶。这种复合驱动既利用了一种能源具有高功率的优势，又发挥了另一种能源有良好的贮能容量，在汽车减速和制动时可回收能量。 机械式因为是通过摩擦传递扭矩，故总有打滑的危险，进而在接触面产生高温而磨损。它经历百余年的改进、提高，目前也仅金属带或链带式及牵引环式有实用价值。

流体式王液力式放怅式 匕电动式 ａ．液压式它与液力传动同属流体传动，其

区别在于：它是依靠液体压能的变化来传动或变换能量，是用工作腔的容积变化进行工作的。液压元件主要是液压泵与液压马达，有液压车轮马达与玻压驱动轴两种。它的优、缺点除与液力式类同外，还有液压元件不适应汽车高转速、高负荷和转速变化频繁、振动大等不利的工作条件，故仅在推土机、装载机上有所应用，汽车上应用较少。 ｂ．电动式内燃机作为动力装置的优点很多，但在部分负荷时效率低并产生有害排放而导致了电传动的发展。为了适应与给定的电动机匹配，有的用单速变速器（与异步电动机共同工作），有的

２机械式无级变速器２．１带传动式（Ｂｅｌｔ　Ｄｒｉｖｅ） 用挠性的带或链与带轮的摩擦力传递动力。人们首先应用的是橡胶带式，它装用于ＤＡＦ公司的微型轿车及Ｖｏｌｖｏ３４０系列轿车上，但因传递功率容量低，而被橡胶与金属带、金属带及链带等形式所取代。其中又以ＶＤＴ　（Ｖａｎ　ｄｏｏｍｅ＇ｓ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）的金属带最为成功。除这类湿式带外，最近由树脂和铝合金等构成的干式带也问世，它用直流电机控制，其特点是：起步由定传动比的齿轮，即副传动路线来传递动力，保证起步性能；当达到规定车速时，再变换到由带传动确定的主传动路线（见“自动变速器（一）”中图２）０２．１．１组成与工作原理 ＶＤＴ是目前已投产的ＣＶＴ，其组成与工作原理如图１所示。发动机动力５经起步装置４传至ＣＶＴ

２００１年第１１期－１－

Ｓ一一一一．州

万方数据・特约专题・的主动工作带轮（２，　２ａ），再由关键部件—Ｖ型金属带９将动力传递到被动工作带轮（６，６ａ），最后动力经减速器７、主减速器与差速器８到达车轮。车辆行驶时，当主、被动工作带轮的可动部分通过控制高压油使其按需要作轴向移动时，改变了主、被动轮的工作半径比，从而实现了外界对汽车的变速要求。

行车的链条，它由３部分组成：内联接片、压板联接片和连接它们的浮动销，销相互滚动，使链条在弯曲时摩擦力小，且具柔性。销的表面被冲压成如图３ｂ所示，以使其与轮的接触随旋转半径的减小而从上移到下，使链表面保持磨损稳定。链轮表面的沿轮向凸起是防止链因摩擦因数下降而打滑。链可不必有固定周节，从而消除纯音色，有利于降低噪声。它比带简单价廉。

图１ ＶＤＴ一ＣＶＴ传动组成与工作简图 １．油泵２ａ．主动工作轮不动部分２．主动工作轮 可动部分３．主动轮液压控制缸４．离合器５．发 动机飞轮６．从动工作轮不动部分６．从动工作轮 可动部分７中间减速器８．主减速器与差速器 ９．金属传动带１０．从动轮液压控制缸２．　１．２关键部件 ａ．金属传动带 由几百片（现已达４００多片）Ｖ型金属推片（元件）和两组金属环组成高柔性的金属带（见图２），每个金属Ｖ型块厚度为１．　４　ｍｍ一２．２　ｍｍ，在两侧工作轮挤压力作用下，推挤前进来传递动力。两边的金属环由多层薄钢带、厚度为０．　１８　ｍｍ的带环叠合而成，在传动中正确引导金属元件的运动。较薄的厚度对减少运转噪声十分重要。较多的元件与带轮接触，降低接触面压力，还可允许其表面偶尔出现一两个损坏，亦有利耐久性提高。这种带的特点是使带轮可以以最小的卷绕半径工作，速比工作范围大，转矩传递容量高。

图３链式ＣＶＴ传动 （ａ）链传动（ｂ）链与轮之间接触的形状２．２牵引传动式（Ｔｒａｃｔｉｏｎ　Ｄｒｉｖｅ） 它是以刚性转动体接触的摩擦力传递动力，形式多样，其中以．ｒｏｒｏｉｄａｌ最优，简称牵引环式（见图４）。它具有良好的动态响应性能，且能从正转过渡到反转，因此它无需前进离合器和正反转运动的切换机构。但其接触刚体间接触压力大，要特殊的粘性很高的润滑油，利用油膜在金属表面之间形成高的牵引系数拼来传递动力。故提高接触疲劳寿命和弯曲寿命，以及开发出粘性高、牵引系数大的润滑油是其能否进人市场的关键问题。它的特点是可提高传递扭矩的容量。动力滚轮

图４牵引环式的几何关系３．１带传动基础设计 速比与速比变化范困＝ｍ，／叭＝ｒ，／　ｒ，式中，（１　ａｌ，为主、被动轮的转速；‘、。为主、轮的工作半径。

（１）ｇｍ

图２ Ｖ型金属带传动带 １．金属推片２．金属环 ｂ．链式ＣＶＴ 链式ＣＶＴ是带的另一种型式（见图３），类似自

一２一

最大速比‘二，考虑的速比为：即ＣＶＴ最低速比、，从动力性

Ｅｔｉ．＝‘。／伽．）ｋ，・蜘式中，！ｌ，为匹配同一车辆手动变速器的１ （２）

挡速比；

汽车技术

万方数据轮的移动距离可从图６获得。 ｘ＝Ｙ・ｔｇ月（１０）式中，Ｙ为带径向变化：，８为带轮槽角之半。

主动轮被动轮

图６带传动装置简图 对直母线带轮，０为常数，因Ｙｒ　＃　Ｙ，，故‘尹二。可见对定轴距强制运行的带传动，为保证各速比位置的牵引长度Ｌ不变．大多数情况下，主、被动轮轴的轴向移动量ｘ．与二：并不相同，需按下式调节：

（１１）（ｉ．

主与

・特约专题・ｋ，＝Ｔ－／　Ｔ是ＣＶＴ与发动机匹配时，发动机的转矩利用系数，Ｔｏ为汽车起步时发动机的转矩，ｋ．　＝卜０５￣ｌ．　ｔｏ 最小速比ｉｍ，．，即超速工况速比ｉ－，主要从燃料经济性考虑由下式决定： ｉ－　＝　ｉＡ／　ｋ３（３）式中，ＬＡ为该车手动变速器最高挡的速比；ｋ：为超速工况速比ｉＯＤ下与发动机匹配时，接近于最大转矩而远离于手动变速器匹配的最大功率区的匹配系数，ｋ：二１．１一１．　２｝ 速比变化范围凡为：

凡二￣／ｗ－　＝　ｉ－　ｌｉ｝　＝　ｒ－．全二－－　ｋ｝ｋ｝Ｒｃｍ　（４） ｒ，，． ｒ－式中，Ｒｃ‘为相应车辆的手动变速范围。 对于结构紧凑的对称带轮：ｃ二ｘ、一Ｘ，　｝

二二Ｉ创’＝！ｒ－ｊ．

ｉ－　＝沉 ｌｉｓ；二一￣弋二二 Ｊ尺

（５）式中，ｒｏ为ｉ二１时， ｉ＝１时，Ｃ二０，则ｉ＂、被动轮的工作半径。如以ｉｓ。时为Ｃ．－　Ｉ　Ｃ越大，带的（６）

因ｋ，　ｋａ＞　１，故ＣＶＴ的Ｒ．大于３．２带轮半径ｒ，运行角Ｂ与包角 带传动几何关系见图５０

Ｒ、的ｋ，　ｋ２倍。

扭曲越严重，对带的动寿命与传动效率影响大。现多取在常用工况（ｉ二０．４一０．６）使带轴的偏差Ｃ为Ｃｍ，．． 当然，从式（１０）也可知，如制造曲母线的带轮，使其槽角尽在不同速比‘位置时是不同的，且以保证ｘ，二二：为变化准则。图７为圆弧曲面带轮在任意速比位置时，其Ａ为：

Ｐ．　＝ｆｌＴ（．＂Ｒｌｎｙ＂ Ｙ０（１２）

图５带传动几何关系 带长Ｌ二吓伟＋ｒ，ａ，＋Ａｃｏｓ０ （７）式中，Ａ为二轮中心矩，Ａ二２ｘ（、＋ｈ）十Ｃ，、为Ｉ、时最大节圆半径，ｈ为带轮节圆半径和带轮外圆半径最小差；Ｃ为两带轮间最小间隙；Ｃ｝ｌ、二为主、被动轮包角；０为斜向运行角。 ｒ．一ｒ，＝Ａｓｉｎ　０ （８）则最大运行角０￣为：

０－＝式中，Ａ＝ ｒ￣一了．”

ａｒｃｓ．． Ａ

Ａ／ｒ￣。

＿＿、豆二１一改ｎｓＵ「再不 人Ｊ凡（９）

说明口￣随着变速范围凡增大而增大，随Ａ增大而减小。而最小包角ａｍ；。对应于最小运行半径‘．，故不可能过小，一般。．ｊｎ二二一２　８．．．　ｏ３．３带轮可动部分的轴向位移Ｘ与偏移Ｃ 对于对称的直母线的带轮，在任意速比ｉ时，带

２００１年第．１期

图，带轮圆弧曲线上的尽变化 因曲面带轮制造困难，精度高，生产率低，价格高；且可靠性等问题也尚待研究解决，故现仍多为直母线带轮。３．４带传动机理 金属带的转矩传递是由元件（推片）之间的推挤压力和环的张力共同作用的结果，且不同工况下作用效果不同。 一３一

万方数据