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汽车变速器之手动变速器(MT),自动变速器(AT),手自一体变速器,无级变速器(CVT)

一、什么是CVT?CVT即无段变速传动,其英文全称Continuouslv VariableTransmission,简称CVT。

发明这种变速传动机构的是荷兰人,有其装置的变速器也称为无段变速箱或者无级变速器。

这种变速器和普通自动变速器的最大区别是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动,而只用了两组带轮进行变速传动。

通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速,其设计构思十分巧妙。

由于CVT可以实现传动比的连续改变,从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配,提高整车的燃油经济性和动力性,改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性,所以它是理想的汽车传动装置。

无段变速箱轿车一样有自己的档位,停车档P、倒车档R、空档N、前进档D等,只是汽车前进自动换档时十分平稳,没有突跳的感觉。

汽车行驶的速度是不断变化的,这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多,这就是无级变速(Continuously Variable Transmission简称"CVT") 。

尽管传统的齿轮变速箱并不理想,但其以结构简单、效率高、功率大三大显着优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。

在跨越了三个世纪的一百多年后的今天,汽车还没有使用上满意的无级变速箱。

这是汽车的无奈和缺憾。

但是,人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力,各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情,极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。

这是世界范围尚未根本解决的难题,也是汽车变速器的研究的终极目标。

围绕汽车变速箱五个研究方向,各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。

1.摩擦传动CVT金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求,装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆。

据报道:大排量6缸内燃机(2.8L)的奥迪A6轿车上装备的金属带式无级变速箱Multitronic CVT ,能传动142kw (193bhp)功率,280Nm扭矩。

这是真正意义的无级变速器。

另一种摩擦传动CVT(名为Extroid CVT)是滚轮转盘式。

日产把它装在概念车XVL 上首次于去年东京车展展示,新款公爵(Cedric)车也装用这种CVT。

可与3L以上排量的大马力内燃机(XVL的引擎输出为330Nm/194kw)搭配使用,可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。

从V形橡胶带CVT到V型金属带CVT再到滚轮转盘式CVT,摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪,尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平,也已经装备上汽车达到了实用的水平。

但齿轮变速箱依然占据着半壁河山,这至少说明了四个问题:(1)无级变速(CVT)是汽车变速箱始终追逐的目标。

(2)摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是极为困难的。

(3)摩擦传动CVT传动效率低是必然的。

(4)摩擦传动CVT的效率,功率无法与齿轮变速相比。

2.液力传动人们经常把液力自动变速器(AT)和无级变速器(CVT)两个概念混为一谈。

实际上这两种变速器工作原理完全不同。

液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作,使开车变得简单、省力。

但是, 液力自动变速器(AT)不是无级变速,是有级变速的自动控制,没有从根本上满足汽车对变速器的要求。

从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式CVT,百年大回转说明:无级变速箱是汽车变速箱的最终归属,液力自动变速器只不过是一种过渡产品。

3.电控机械式自动变速器电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称"AMT")和液力自动变速器(AT)一样,不是无级变速器,是有级变速器的自动换档控制。

其特点是机械传动部分沿用了传统的有级变速箱,但控制参量太多,实现自动控制相当困难。

4.齿轮无级变速器齿轮无级变速器(Gear Continuously Variable Transmission)这是一种全新的设计思想,是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。

据最新消息:一种"齿轮无级变速装置"(Gear Continuously Variable Transmission简称"G-CVT")已经试制成功,并已经进行了多次样机试验。

"齿轮无级变速装置"结构相当简单,只有不足20种非标零件,51个零件,生产成本甚至低于手动变速箱。

预计今年进行装车试验。

齿轮无级变速器的优势表现为:(1)传动功率大,200KW的传动功率是很容易达到的;(2)传动效率高,90%以上的传动效率是很容易达到的;(3)结构简单,大幅度降低生产成本,相当于自动变速箱的1/10;(4)对汽车而言,提高传动效率,节油20%;(5)发动机在理想状态下工作,燃料燃烧完全,排放干净,极大的减少了对环境的污染。

目前国内市场上能见到的、采用了CVT技术的有宝马、奔驰、奥迪、飞度、派力奥、旗云、长城等等车型。

二、 CVT的工作原理CVT的主要结构和工作原理如图1所示,该系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。

金属带由两束金属环和几百个金属片构成。

主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成,与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动,另一侧则固定。

可动盘与固定盘都是锥面结构,它们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带啮合。

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。

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。

在金属带式无级变速器的液压系统中,从动油缸的作用是控制金属带的张紧力,以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。

主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动,在主动轮组金属带沿V型槽移动,由于金属带的长度不变,在从动轮组上金属带沿V型槽向相反的方向变化。

金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化,实现速比的连续变化。

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。

三、CVT的技术特性1.经济性CVT可以在相当宽的范围内实现无级变速,从而获得传动系与发动机工况的最佳匹配,提高整车的燃油经济性。

2.动力性汽车的后备功率决了汽车的爬坡能力和加速能力。

汽车的后备功率愈大,汽车的动力性愈好。

由于CVT的无级变速特性,能够获得后备功率最大的传动比,所以CVT的动力性能明显优于机械变速器(MT)和自动变速器(AT)。

3.排放CVT的速比工作范围宽,能够使发动机以最佳工况工作,从而改善了燃烧过程,降低了废气的排放量。

ZF公司将自已生产的CVT装车进行测试,其废气排放量比安装4-AT的汽车减少了大约10%。

4.成本CVT系统结构简单,零部件数目比AT(约500个)少(约300个),一旦汽车制造商开始大规模生产,CVT的成本将会比AT小。

由于采用该系统可以节约燃油,随着大规模生产以及系统、材料的革新,CVT零部件(如传动带或传动链、主动轮、从动轮和液压泵)的生产成本,将降低20%-30%。

四、大量使用的有级自动变速器(AT)的优缺点大量使用的液力自动变速箱(AT)不用离合器换档,档位少变化大,连接平稳,因此操作容易,既给开车人带来方便,也给坐车人带来舒适。

但缺点也多,一是对速度变化反应较慢,没有手动波灵敏,因此许多玩车人士喜欢开手动波车;二是费油不经济,传动效率低变矩范围有限,近年引入电子控制技术改善了这方面的问题;三是机构复杂,修理困难。

在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温,所以要用指定的耐高温液压油。

另外,如果汽车因蓄电池缺电不能启动,不能用推车或拖车的方法启动。

如果拖运故障车,要注意使驱动轮脱离地面,以保护自动波齿轮不受损害。

五、 CVT无极变速与普通自动档的区别普通人经常把自动档变速器和无级变速器(CVT)两个概念混为一谈。

实际上这两种变速器结构及工作原理完全不同。

CVT结构比传统变速器简单,体积更小,它既没有手动变速器的众多齿轮副,也没有自动变速器复杂的行星齿轮组。

它主要靠两组变速轮盘,就能实现速比无级变化。

旧款的CVT多用橡胶皮带做传动元件,缺点是受力有限,容易打滑,而且传动效率低。

因此只能用在马力较小的摩托车和微型车上。

很多汽车公司十几年来一直都在致力于解决这一难题。

如今,奥迪公司率先在这项技术上做到了“引领时代”,它使用的是独特的多片式链带传动带、优异的电脑控制液压系统,从而能传递强大的扭矩。

CVT最大的特点是省油,CVT摒弃了传统自动变速器浪费能源的液力传动装置,而采用了新技术来提高燃料使用率。

CVT的燃料使用率将比手动变速器和自动变速器都高,能够比传统的自动档车省油5%到15%。

随着科技的不断进步,CVT技术的不断成熟,汽车变速箱最终会由CVT替代手动变速箱(MT)和有级自动变速箱(AT),无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。

Tiptronic技术的手自一体变速箱一、 Tiptronic历史和原理部分1、最早的手自一体在什么时候出现在汽车上?是谁先使用的?代表性的车子是不是保时捷?答:这个系统的全称叫保时捷Tiptronic顺序升降挡系统,它是以自动变速箱为基础的换挡操作系统,手动顺序选择挡位,可以一次升降1挡或数挡,而且是1、2、3、4挡或反之,这样就很大程度上避免了误操作。

这个系统是保时捷1990年在其拳头产品911系列上率先采用的。

2、什么叫做手自一体变速箱?他的工作原理是什么?他和自动变速箱以及手动变速箱有什么区别?手自一体变速箱出现解决了驾驶者在驾驶过程中出现的什么问题?答:手自一体变速箱实际上还是自动变速箱的一种,通过电控系统模拟出手动变速箱的操作。

保时捷Tiptronic顺序升降挡系统是变速箱管理系统,是软件而不是硬件。

它的出现,在操作上给予驾驶者更大的自由度,就是可以自由选择自己认为合适的挡位和换挡时机,大大提高了驾驶乐趣。

3、手自一体变速箱和自动变速箱以及手动变速箱三者之间的特点,以及优缺点。

答:自动变速箱能够大大减少手动换档对汽车传动系的冲击,从而延长汽车的使用寿命,提高乘坐舒适性。

它能够根据路面状况选择适当的档位,使发动机工作于最佳状况。

对于经常穿梭于复杂路况的轿车,它可以使司机不必踏离合器进行频繁换档,因此可以降低司机的劳动强度。

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