CVT(无级变速器)的组成及工作原理和特点 |
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CVT的全称是Continuously Variable Transmission,即无级变速器。CVT能够实现连续无级变化的传动比,可以发挥发动机的最佳性能,是一种理想的传动形式。
(无级变速器)剖面图
(1) 起步离合器: 起步离合器的主要作用是使汽车以足够大的牵引力平顺地起步,提高驾驶舒适性,必要时切断动力传输。目前用于汽车起步的装置主要有三种:湿式离合器、电磁离合器和液力变矩器。 https://www.QcwxJs.com/ 原创 (2) 行星齿轮机构:CVT的行星齿轮机构用以实现前进档和倒档之间的切换操作,采用双行星齿轮机构,行星架上固定有内、外行星齿轮,其中,外行星齿轮和齿圈啮合,内行星齿轮和太阳轮啮合。前进档时,太阳轮主动旋转,行星架随太阳轮同速旋转,即整体同步旋转;倒档时,太阳轮主动旋转而齿圈不动,此时行星架与太阳轮反向旋转。(3) 无级变速机构: 无级变速机构由金属传动带、主动轮组、从动轮组组成。其中,主动轮组和从动轮组都由可动锥盘和固定锥盘组成。
(4) 控制系统: 控制系统是用来实现CVT传动比无级自动变化的,多采用机—液控制系统或电—液控制系统。机—液控制系统主要由油泵、液压调节阀(用以调节传动比和传动带与轮之间压紧力)、传感器(油门和发动机转速)、主从动轮的液压缸及管道组成;而电—液控制系统则是在机—液控制系统的基础上加装了一些电子控制单元、电磁阀和传感器组成的,提高了对CVT控制的效率和精确度。 (5) 中间减速机构: 由于CVT可以提供的传动比变化范围为2.6-0.445左右,不能完全满足整车传动比变化范围的要求,因而设有中间减速机构。经过中间减速机构可以将CVT的传动比变化范围调整到0.8-5.0左右。 CVT的工作原理 金属带式CVT的工作原理。金属带式CVT主要是通过改变主、从动轮和金属带的接触半径(即工作半径)来实现传动比的连续变化的。前面已经讲过,主、从动轮组都由可动锥盘和固定锥盘组成,可动锥盘可以在主、从动轴上沿轴向移动。可动锥盘与固定锥盘之间形成的V型槽与V型金属带相啮合。主动轮组的油缸控制主动轮组的可动锥盘沿轴向移动时,主动轮组一侧的金属带随之沿V型槽移动,由于金属带的长度固定,因此从动轮组一侧的金属带则沿V型槽向相反的方向移动,从动轮组的油缸此时则控制从动轮组的可动锥盘沿轴向移动,以保持金属带的张紧力,保证来自发动机的动力得到高效可靠的传递。金属带沿V型槽方向移动时,其在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化,从而实现传动比的连续变化。
CVT变速示意图 无级变速器基本原理 VT2-VT3由很多组件组成,根据相应功能可将这些组件分为三组。 第1组-机械传动装置 此部件的功能是提供机械传动和扭矩传递。 第2组-控制系统 与控制系统相关的组件。根据载荷条件和驱动要求,控制系统保证变速器传递动力并在适当时刻改变传动比。 第3组-外部连接装置与变速器外部相连的一些组件。在这些组件中,有些位于变速箱内或与变速箱相连,还有一些组件是整个系统的组成部分,但它们分布在车辆的其它部位。 第1组-机械扭矩传递 行星机构 行星机构使得变速器能够提供前进、后退两个方向的驱动力矩。发动机提供的扭矩通常通过行星架上的输入轴传递给变速器。接合前进方向的多片离合器可使行星架直接连接到太阳轮上,此时通过啮合,行星架和太阳轮成为一个旋转整体,发动机转矩直接传递到主动轮上。行星齿轮并不传递任何扭矩,因此行星机构不存在机械损失,并且主动轮的旋转方向将与发动机的旋转方向一致。这就是前进模式。 倒车模式中,接合倒车多片离合器可以使行星机构中的齿圈保持静止,行星架驱动三对行星齿轮组使得太阳轮反向旋转,此时齿轮组传动比为1:1.1,将会出现微小的减速增扭以补偿行星机构的摩擦损失。
![]() 共有两组多片湿式离合器:一组用于前进,一组用于后退。每组离合器有三个摩擦盘共有6个摩擦面。液压系统控制离合器使车辆任何节气门开度时都能平稳向前运动,驱动齿轮啮合时,控制离合器的接合量还可使车辆停车。冷却油直接冷却离合器盘防止摩擦表面过热。
1. 前进离合器组2. 后退离合器组 图:行星机构中的离合器 锥轮和钢带 CVT的主要设计特征是一对“V”形锥轮由一条钢传动带连接。主动轮和从动轮中心距为155mm。每个锥轮都分为两半:一半固定,一半沿轴向滑动,两者的倾斜度都为11°。24mm宽"Van Doorne"推式传动带用于在轮间传递扭矩(如果要使用更大的扭矩值,可以使用30mm的传动带)。用喷嘴通过喷油射流的方式润滑并冷却传动带。为了缩小换档时传动带的角度误差,将两个移动的半轮置于两者的对角线位置,再把每个移动的半轮连接到液压缸/活塞上。液压由控制系统控制。球形花键防止移动半轮相对它们的固定半轮转动。 因为太阳轮由花键联接在主动锥轮上,所以行星齿轮组传送的扭矩可直接作用于主锥动轮。钢传动带将动力从主动锥轮传送到从动锥轮,然后动力又从从动锥轮传送到中间齿轮轴。 从动轮的扭矩和速率由传动带的位置决定。设计两个转轮的尺寸,使其可以提供 2.416:1-0.443:1的传动比,最大传动比是最小传动比的5.45倍。超速传动比时油耗最低。传动钢带包括450片钢片和24根钢带固定到一起,每边12根钢带。
1. 钢带2. 钢片 图:传动带 中间轴中间轴(小齿轮轴)使从动锥轮和差速器间的两个啮合在一起的螺旋状齿轮组减速,这样可以保证传动轴按照正确方向旋转。从动锥轮和驱动轴之间的减速很大程度改进了车辆性能。中间轴由位于离合器壳内和独立轴承座内的两个圆锥轴承固定。
与手动变速器一样,冠状轮上扭矩通过差速器传送到车轮,冠状轮由8个螺栓固定到差速器壳内,传动轴由传统的球笼式万向节和密封垫固定到差速器内。圆锥轴承用来固定差速器。
车辆起步需要低传动比,为此,主动锥轮分开使传动带贴于其上,并使得传动带绕闭合的从动锥轮外周运动。车速提高时需要高传动比,为此,主动锥轮的移动半轮逐渐向相应固定半轮靠近,锥轮的轮周增大,同时,从动锥轮被迫分离,半径减小,于是产生较高的传动比。当主动锥轮完全闭合、从动锥轮完全分开时产生超速档的传动比。主动锥轮和从动锥轮约以1:2.5的传动比转动。
![]() ![]() 图:变速器扭矩传动机构 1. 输入轴2. 后退离合器3. 行星齿轮4. 前进离合器5. 主动轮6. 传动钢带7. 从动锥轮 选档杆处于倒车档 该状态下,后退离合器(2)接合,齿圈(9)锁定在变速器壳内。行星轮(3)使得太阳轮(10)、主动轮(5)和从动轮(7)的转动方向与变速器输入轴(1)相反。 现在倒车档已选定。 - 变速器输入轴(1)与发动机转速相同。 - 倒车离合器(2)接合。 - 前进离合器(4)分离。 - 齿圈(9)通过后退离合器(2)与变速器箱体连接- 变速器输入轴(1)直接传动的行星齿轮(3)使其环绕齿圈旋转,从而驱使太阳轮(10)、带轮(5)和从动锥轮(7)反向转动。
![]() 第2组-控制系统 控制系统功能如下: 1. 使钢传动带张力的夹紧力与发动机的扭矩相适应,防止带打滑。2. 驾驶时控制前进离合器和后退离合器。3. 为行车提供最佳传动比。4. 为变速箱提供必需的润滑油和冷却油。 1.3.2 油泵 变速器内的油泵为外啮合齿轮泵,发动机驱动油泵轴,油泵轴通过空心的主动锥轮轴到达油泵内部。泵轴用花键联接到行星齿轮架上,该泵轴一直以发动机转速运转,泵油量约为10 cm³/转。系统压力取决于输入扭矩,可达40-50bar.
油冷器的油从变速箱左边的口进入变速箱,所以变速箱左边的接口应该与油冷器的上面接口相连。
主连接器
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