牛车网 精华 不会打滑的CVT你听说过么?详解活齿无级变速器

不会打滑的CVT你听说过么?详解活齿无级变速器

吴梦遥 发表于 牛车网 2018-11-14 17:29

昨天,小编受邀参加了由北京北京维艾迪汽车科技有限公司(简称VIT)主办的VIT1113技术路线发布会,暨中国自动变速器产业应对新能源发展趋势技术升级研讨会。大会为大家展示了VIT活齿无级变速器。简单说它是一个不会打滑的CVT,什么?你不相信?。那今天小编就跟大家聊一聊活齿无级变速器这点事。

对于传统的CVT无级变速箱我们并不陌生,其主要通过两个可变槽宽的主、从动棘轮和钢带或链条来实现无级变速。主、从动棘轮可通过滑动改变V型槽的宽度,使钢带在主、从动棘轮上的回转半径发生变化,而回转半径的比值就是我们所说的传动比,回转半径变了自然传动比也就变了,且由于变化是连续的,不存在断点,所以我们称之为无级变速。而一般采用齿轮传动的变速箱则不然,即便挡位再多也会在传动比上存在断点,所以无法达到无级变速的效果。

CVT的优点很明显,因为没有明确的“挡位”概念,可以实现“无级变速”。由于速比变化是连续不断的,所以汽车的加速或减速过程非常平缓,舒适感好。而且CVT可在相当宽的范围内实现无级变速,根据发动机的工作情况,自发选择最适当的传动比,从而达到节油目的。一般比MT省油5-8%,比AT省油10-15%。同时CVT变速器也有很大的局限性,因为其用钢带进行传动,在承受大扭矩时,钢带容易打滑,出现发动机转速飙升,但车子提速慢的情况。总体来说,配CVT变速器的车,加速能力通常都较为一般。而改变CVT变速器的这一现状就成了工程师们的头等大事。

这才有了我们今天的主角活齿无级变速,在介绍它之前,我们必须先要了解这种变速箱中的一个最为核心的概念—“活齿”。我们都知道传统的齿轮传动是靠两个齿轮的齿面啮合来实现动力传递的,而这种活齿CVT的传动方式则与我们平时齿轮传动有两点显著不同。首先它不是传统意义上的两个齿轮,而是由一条带齿的传动链条和一个被称为“活齿单元”的部件组成。每个活齿单元中,都排列着很多整齐的、极薄的滑片,这些滑片互相之间挨得非常近,且能保证各自独立上下活动。锥形盘在转动时,嵌槽内活齿单元的这些滑片,会在离心力的作用下,相对单元处于“凸出”位置。随着锥盘转动,活齿单元和钢带之间发生接触,钢带上面的齿形槽是“死”的,不变形的,因此会挤压这些因为离心力而凸出来的滑片,使滑片回归到原本的位置。这样一来,N多个滑片就被齿形槽“挤”出了一个齿的形状。这些嵌入到齿形槽的滑片们,扮演着齿轮的角色,与钢带形成齿轮啮合,带动钢带运转。

了解了什么是“活齿”,接下来的传动原理就非常简单了。活齿CVT的传动机乍一看与传统CVT十分相似,实现变速的部件也与我们平时所见的CVT相差不大,主要由主、从动棘轮、传动链条及活齿单元四部分组成。主、从动棘轮通过链条连接,表面开有沟槽用于安放活齿单元,活齿单元可沿沟槽自由滑动,其上的活齿部分与传动链条接触。在运转过程中,棘轮上的活齿单元跟随棘轮旋转,传动链条由于被活齿单元形成的齿槽死死咬住,也只能随之转动,由此实现力的传递。

1000牛米?

昨天的发布会上小编听到了一个重要信息,最大承载扭矩可达1000牛米。这引发了小编的质疑。记得几年前奔驰的9G-Tronic最大承载扭矩达到1000牛米,就已经属于行业翘楚了。而这款变速箱的齿轮仅仅是几个钢片是如何做到1000牛米的呢?关于这一点会中并没有详细说明,也没有说明这1000牛米的数字是如何得出来的。

多边形效应?

还有一个问题,就是多边形效应的攻克。因为小编注意到,从主办方提供的资料和现场提供的实物来看,每个轴上仅有四个活齿单元,那么严重的多边形效应不仅会让传动不平顺,而且产生的噪音也许会发动机的噪音还要大。然而解决这个的方法却是通过两个锥形面将钢链撑起来。咋看之下其实并没有什么问题与普通的CVT差不多,然而长期使用的话就会牵扯磨损问题,磨损之后会改变锥面和钢带的贴合度,贴合度降低了依然会产生多边形效应。

真的算无级变速吗?

会中还提到了一点,在同一组锥盘上布置的两组相邻的活齿单元体,其所属的任一滑片与其相互啮合的链齿的啮合点之间的节圆弧长,等效于当前半径处链齿节距的整数倍。满足这一条件时,两相邻单元体上均至少有任一滑片,能同时与其相对应啮合的链齿实现零齿隙啮合,才真正可以传动。简单来说就是因为链齿有间隙,活齿有厚度,必须满足差值条件,才能传动。那这还算是无级变速么?在一定范围内符合活齿单元体必须出现在符合条件的位置,虽然这样的位置很多。但是这也是有级的吧,不过是很多档位的变速箱而已啊。

又上一个问题又会引出一个问题,就是活齿单元上的滑片如果磨损了,那么根据零齿隙原则设定的档位就会出现齿隙,这时若无法做出调整,那么其他磨损不严重的活齿单元的受力就会增大,进一步降低了变速箱的可靠性和使用寿命。

写在最后

总的来说,通过齿轮传动的无级变速想法是好的,但是实际也仅是另一种形式的多档位变速器。其自身存在的一些技术难点使我们也不好预测这种变速箱究竟能否走近寻常百姓身边,还有如何转化为能工业化生产的产品,并保证产品一致性,更是发展道路上必须解决的问题。并且在这个汽油机即将寿终就寝的时代,有没有厂家愿意冒风险尝试这种没有经过市场检验的新型变速箱,也是一个很大的问题。如果这款变速箱是在50年前被发明的,也许还有足够的时间来实验和完善,但是现在,时间确实不多了。


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