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非行星齿轮自动变速器
虽然采用行星齿轮系统的自动变速器在世界范围内得到了广泛应用,但它仍存在零件数量多、重量大、不能百分之百发挥效率等缺点。有人预测,不采用行星齿轮系统的连续换档变速器(CVT)将会逐步取代传统的行星齿轮自动变速器。
CVT(Continuously Variable Transmission)的突出特点是不使用液力变矩器,采用传动带和工作直径可变的带轮与普通齿轮式变速器配合传递动力。由于它一般不采用行星齿轮系统,因此也称非行星齿轮式自动变速器。这种变速传动机构早在1908年就已应用于摩托车。1955年,荷兰DAF公司首先在汽车上试装采用V型橡胶带的CVT,由于结构设计和选材等方面的问题,该传动机构体积过大、传动比过小,无法满足汽车行驶的要求,这些缺点限制了它的应用。直到1979年,通过结构的改进和特殊钢带的使用,CVT的传动比明显提高,具备了在车辆上广泛应用的前提条件。从那时起,FORD、FIAT、NISSAN等车型都曾采用过这种变速传动机构。
新型CVT采用扇型承推钢带,它由安装在挠性马氏体时效钢圈上的多片楔形钢片构成。这种CVT的主要结构和工作原理如下图所示。动力从主动轮输入,经过扇形钢带,由从动轮输出。带轮由可以相对滑动的两部分构成,钢带位于这种两部分间的凹槽内。当带轮两部分靠紧时,凹槽较窄,钢带位于带轮外缘,此时带轮的工作直径最大。随着这两部分间的相对滑动,凹槽越来越宽,钢带逐渐靠近带轮中心——其工作直径最小的地方。
图1 CVT工作原理
(a)低速转动;(b)高速传动
1-从动轮;2-扇形钢带;3-主动轮
当汽车刚刚起步、车速较低时,主动轮工作直径较小,变速器可得到较大的传动比,使汽车获得足够动力克服行驶阻力。随着车速的升高,主动轮工作直径逐渐增大,从动轮工作直径越来越小,变速器传动比也相应减小。由于带轮工作直径可连续变化,因此这种变速器的传动比也是无级、连续变化的,传递动力更平稳,其动力性和燃油经济性远远高于行星齿轮式自动变速器。
CVT采用液压控制方式控制带轮两部分之间的相对滑移,滑移量的大小(即传动比的数值)取决于节气门开度和变速器输出轴转速的综合作用。
1987年,日本富士重工与DAF公司合作研制了应用于微型车上的电子控制CVT(ECVT),它在传统CVT的基础上增加了电子控制系统,其工作原理如下图。
图2 SUBARU ECVT工作原理
1-电磁控制离合器;2-主动轮;3、7-油腔;4-油泵;5-从动轮;6-扇形钢带
ECVT电子控制系统由电磁控制离合器、电子控制单元、传感元件、电磁阀组成。传感元件包括选档操纵手柄位置传感器、节