金属带设计
金属带不会滑动而且高度耐用,使CVT可以承受更大的发动机扭矩。此外,它们也比橡胶皮带驱动的CVT噪音更低。
环形CVT
另外一种CVT——环形CVT系统,用盘片和动力滚子代替了皮带和皮带轮。
日产汽车公司供图 日产Extroid环形CVT
虽然这种系统看起来有很大的不同,但其所有的部件都与皮带和皮带轮系统类似,所以它们是相同的装置,即无级变速器。下面是它的工作原理:
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一个盘片连接到发动机上。这相当于驱动皮带轮。 另一个盘片连接到驱动轴上。这相当于从动皮带轮。
滚子或车轮位于作用类似于皮带的盘片之间,将动力从一个盘片传送到另一个盘片。
轮子可以沿两个轴旋转。它们围绕水平轴旋转并沿垂直轴内侧或外侧倾斜,这样车轮就可以接触盘片的不同区域。当车轮接触驱动盘片的中心处附近时,它们必须接触从动盘片的轮缘附近,从而降低速度并增加扭矩(即低挡)。而当车轮接触驱动盘片的轮缘附近时,它们必须接触从动盘片的中心附近,从而增加速度并减小扭矩(即超速挡)。车轮的微小倾斜将逐渐增加传动比,从而产生平稳的、几乎是瞬时的比率变化。
液压CVT
皮带轮和V型皮带CVT以及环形CVT都是摩擦式CVT,它们都是通过改变两个旋转体之间接触点的半径来起作用。还有另一种类型的CVT,称为液压CVT,它使用变排量泵来改变流入液压电机的液体量。在这类的变速器中,发动机的旋转运动可在驱动侧的液压泵上进行。该泵将旋转运动转化为液体流。然后,使用从动侧的液压电机,将液体流转换回旋转运动。
通常,液压变速器与行星齿轮组和离合器组合形成混合型系统,称为液压机械变速器。液压机械变速器可以用三种不同的模式将动力从发动机传输到车轮上。在低速时,动力通过液压传输;在高速时,动力通过机械传输。介于这两种极端情况时,变速器则采用液压和机械两种方式传输动力。液压机械变速器是重型应用的理想选择,这就是为什么它在农用拖拉机和适合各种地形的车辆中使用很普遍的原因。
无级变速器的优点使它的应用越来越普遍。它的诸多优点使它们越来越多地受到驾驶员和环保主义者的青睐。下表描述了CVT的一些重要功能和优点。
CVT的优点 功能 从完全停止到巡航速度的恒定、无级加速 无论汽车的行驶速度有多快,都可以使汽车保持最佳的动力范围 灵活地响应条件变化,如节气门和速度变化 CVT的动力损失比普通自动变速器更低 更好地控制汽油机的速度范围 可以结合自动机械离合器 优点 消除了“换档冲击”,使驾驶更平稳 提高了燃油利用效率 消除了在汽车降速(尤其是爬坡时)时的齿轮抖动 更平稳地加速 更好地控制排放 代替低效的液力变矩器 在欧洲,带有CVT的汽车已经普及多年了。但这项技术却花了一段时间才在美国站稳脚跟。美国生产的第一辆CVT汽车是斯巴鲁Justy。
斯巴鲁(法国)供图
斯巴鲁Justy
从1989年到1993年之间,在销售上贾斯蒂一直受到美国驾驶员的冷落。那么,基于CVT的新型汽车(例如土星Vue、奥迪A4和A6、日产美伦奴和本田 Insight)有什么不同之处呢?回答该问题的最好方式是“试驾”其中的一辆车。下面的动画为比较带有CVT的汽车与不带有CVT的汽车的加速提供了一个直观的试驾体验。
当踩下带有无级变速器汽车的加速踏板时,您就会立即感觉到差异。发动机的转动能直接上升到它产生最大功率的转速,并保持该速度。但汽车不会立即响应。过一会儿,变速器开始工作,对汽车进行缓慢、稳定的加速,而无需任何换档。 理论上,带有CVT的汽车达到100公里/小时比具有相同发动机和手动变速器的相同汽车快25%。这是因为CVT将发动机运转曲线上的每一点都转化成了它本身运转曲线上的相应点。
如果看一下不带CVT汽车的功率输出曲线,您就会发现的确如此。请注意:这种情况下的转速表显示了在每个齿轮变化时发动机的转速变化,这在功率输出曲线中记录为峰值(也就是驾驶员感觉到的颠簸)。
CVT在爬山时同样高效。由于CVT无级地循环下降至适合于驾驶条件的传动比,因此不存在“齿轮抖动”。而传统的自动变速器要来回换档,以尝试找出合适的档位,这样就非常低效了。
除了所有这些优点,CVT也存在一些缺点。在美国,他们正在试图克服形象问题。例如,斯巴鲁Justy被认为是不重要的微型汽车。习惯上,皮带驱动的CVT的扭矩量限制在它们可以处理的范围,它比自动和手动的变速器更大、更重。虽然CVT凭借技术优势加入了竞争(日产美伦奴的CVT可以处理3.5升、245马力V6发动机),但第一印象仍很难改变。