現(xiàn)代汽車自動變速器技術(shù)

現(xiàn)代汽車自動變速器技術(shù)第1頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一汽車傳動系統(tǒng)的組成第2頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一概述液力自動變速器（AT，automatictransmission）有級式機械自動變速器(AMT，automatedmechanicaltransmission)，電控?zé)o級變速器(CVT，continuouslyvariabletransmission)第3頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一電子控制與液壓控制相比，具有明顯的優(yōu)勢：

①電子控制可實現(xiàn)以前由液壓控制難以實現(xiàn)的更復(fù)雜多樣的控制功能，使變速器性能得到提高。②電子控制可簡化液壓控制結(jié)構(gòu)，減少生產(chǎn)投資等.③電子控制功能借助于軟硬件結(jié)合才能實現(xiàn)，由于軟件易于修改，可使產(chǎn)品具有適應(yīng)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的特性.

第4頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一自動變速器的組成

電控自動變速器主要有液力變矩器行星齒輪機構(gòu)液壓控制系統(tǒng)電控系統(tǒng)第5頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一液力耦合器

液力耦合器只傳遞轉(zhuǎn)矩，但不改變轉(zhuǎn)矩大小。循環(huán)圓，存有工作液。第6頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一第7頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一液力變矩器液力變矩器不僅能傳遞轉(zhuǎn)矩，而且能隨渦論轉(zhuǎn)速（汽車速度）不同改變轉(zhuǎn)矩。第8頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一第9頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一五、自動變速器的優(yōu)缺點(一)優(yōu)點

1．整車具有更好的駕駛性能2．良好的行駛性能3．高行車安全性4．降低廢氣排放(二)缺點

1．結(jié)構(gòu)較復(fù)雜2．傳動效率低第10頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)電控液力自動變速器的結(jié)構(gòu)與工作原理

電控液力自動變速器由以下組成液力變矩器、行星齒輪系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)電控系統(tǒng)第11頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一一、液力變矩器(一)液力變矩器的組成液力變矩器安裝在發(fā)動機和變速器之間，以液壓油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩變速及離合的作用。典型的液力變矩器是由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成。它們都是由鋁合金精密鑄造或用鋼板沖壓而成，在它們的環(huán)狀殼體中徑向排列著許多葉片。第12頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一第13頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

(二)液力變矩器的工作原理

變矩器工作時，殼體內(nèi)充滿液壓油，發(fā)動機帶動泵輪旋轉(zhuǎn)，泵輪葉片間的液壓油在離心力的作用下，從內(nèi)緣流向外緣。當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速大于渦輪轉(zhuǎn)速時，泵輪葉片外緣的液壓大于渦輪外緣的液壓，油液在繞著泵輪軸線作圓周運動的同時，在上述壓差的作用下由泵輪流向渦輪。泵輪順時針旋轉(zhuǎn)，油液帶動渦輪同樣按傾時針方向旋轉(zhuǎn)。如果渦輪靜止或渦輪的轉(zhuǎn)速比泵輪的轉(zhuǎn)速小得多，則由液體傳遞給渦輪的動能就很小，大部分能量在油液從渦輪返回泵輪的過程中損失了，油液在從渦輪葉片外緣流向內(nèi)緣的過程中，圓周速度和動能逐漸減小。當(dāng)油液回到泵輪后，泵輪對油液做功，使之在泵輪葉片內(nèi)線流向外緣的過程中動能和圓周速度逐次增大，再流向渦輪。第14頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(三)液力變矩器的工作特性1．轉(zhuǎn)矩放大特性第15頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

將變矩器三個工作輪假想地展開，得到泵輪、渦輪和導(dǎo)輪的環(huán)形平面圖，設(shè)發(fā)動機轉(zhuǎn)速及負(fù)荷不變，即變矩器泵輪的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩為常數(shù)。當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)面汽車還未起步時，渦輪轉(zhuǎn)速為零。變速器油在泵輪葉片的帶動下，以一定的絕對速度沿圖中箭頭1的方向沖向渦輪葉片，對渦輪有一作用力，產(chǎn)生繞渦輪軸的轉(zhuǎn)矩。因此時渦輪靜止不動，液流則沿著葉片流出渦輪并沖向?qū)л?，其方向見圖中箭頭2所示。該液流對導(dǎo)輪產(chǎn)生作用力矩。然后液流再從固定不動的導(dǎo)輪葉片沿箭頭3的方向流回到泵輪中。當(dāng)液流過葉片時，對葉片作用有沖擊力矩，液流此時也受到葉片的反作用力短，其大小與作用力矩相等，方向相反。第16頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一作用力矩與反作用力矩的方向及大小與液流進(jìn)出工作輪的方向有關(guān)。設(shè)泵輪、渦輪和導(dǎo)輪對液流的作用力矩分別為MB,MW和MD，方向見圖中箭頭所示。根據(jù)液流受力平衡條件，三者在數(shù)值上滿足關(guān)系式MW=MB+MD，即渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩與導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩之和。顯然，此時渦輪轉(zhuǎn)矩MW大于泵輪轉(zhuǎn)矩MB，即液力變矩器起了增大轉(zhuǎn)矩的作用。第17頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一2．偶合工作特性第18頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增大到泵輪轉(zhuǎn)速的90％時，由渦輪流出的液流正好沿導(dǎo)輪出口方向沖向?qū)л啠捎谝后w流經(jīng)導(dǎo)輪時方向不變，故導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩此為零，即渦輪轉(zhuǎn)矩與泵輪轉(zhuǎn)矩相等，MW=MB，處于偶合工作狀態(tài)。若渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，液流絕對速度方向繼續(xù)向左傾斜，沖擊導(dǎo)輪葉片的反面，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩方向與泵輪轉(zhuǎn)矩方向相反；若導(dǎo)輪仍然固定不動，則渦輪轉(zhuǎn)短MW=MB-MD，即變矩器輸出轉(zhuǎn)矩反而比輸入轉(zhuǎn)矩小。為此絕大多數(shù)液力變矩器在導(dǎo)輪機構(gòu)中增設(shè)了單向離合器，也稱自由輪機構(gòu)。第19頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一單向離合器在液力變矩器中起單向?qū)ǖ淖饔?，?dāng)渦輪與泵輪轉(zhuǎn)速差較大時，單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)輪不能轉(zhuǎn)動。渦輪轉(zhuǎn)速升高到一定程度后，單向離合器導(dǎo)通，即導(dǎo)輪空轉(zhuǎn)，變矩器不能改變輸出轉(zhuǎn)矩，液力變矩器進(jìn)入偶合工作區(qū)。第20頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

3．失速特性

液力變矩器失速狀態(tài)是指禍輪因負(fù)荷過大而停止轉(zhuǎn)動，但泵輪仍保持旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。此時液力變矩器只有動力輸入而沒有輸出，全部輸入能量都轉(zhuǎn)化成熱能，因此變矩器中的油濃溫度急劇上升、會對變矩器造成嚴(yán)重危害。失速點轉(zhuǎn)速是指渦輪停止轉(zhuǎn)動時的液力變矩器輸入轉(zhuǎn)速。該轉(zhuǎn)速大小取決于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、變矩器的尺寸和導(dǎo)輪、渦輪的葉片角防。第21頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(四)液力變矩器類型目前自動變速器應(yīng)用較多的有三元件液力變短器和四元件液力變矩器兩類。1．三元件液力變矩器三元件是指其工作輪的數(shù)目為三個，主要由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成。第22頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一2．四元件液力變矩器

為使液力變矩器工作效率在進(jìn)入偶合區(qū)之前不會顯著下降，可采用兩個導(dǎo)輪，分別裝在各自的單向離合器上，形成雙導(dǎo)輪，即四元件液力變矩器.第23頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(五)液力變矩器的鎖止機構(gòu)1．由鎖止離合器鎖止的液力變矩器第24頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

2．由離心式離合器鎖止的液力變矩器第25頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一3．由行星齒輪機構(gòu)鎖止的液力變矩器第26頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一以上3種帶有鎖止機構(gòu)的液力變矩器的共同特點是：當(dāng)汽車在良好路而上行駛時，變矩器的輸入軸和輸出軸剛性連接，此時變矩比為l，變矩器效率達(dá)到100％，提高了汽車的行駛速度和燃油經(jīng)濟性。若汽車在壞路而行駛或起步時，鎖止機構(gòu)解除鎖止，變矩器發(fā)揮變矩作用，自動適應(yīng)行駛阻力的變化，保證汽車正常行駛。因此，目前采用自動變速器的汽車越來越多的使用帶有鎖止機構(gòu)的液力變短器。第27頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(六)液力變矩器的冷卻補償系統(tǒng)液力變矩器工作時總存在些能量損失，這些損失的能量大都被變矩器內(nèi)的油液以內(nèi)部摩擦的形式轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?。如果熱量不能及時散出，變矩器內(nèi)的油液溫度就會急劇升高，使變矩器不能工作，所以必須對變短器內(nèi)的油液進(jìn)行強制冷卻。第28頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一二、行星齒輪系統(tǒng)(一)行星齒輪變速機構(gòu)1．單行星排第29頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

2．雙行星排

雙行星排齒輪機構(gòu)見圖。設(shè)太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2和n3，齒數(shù)分別為Z1、Z2和Z3，齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為a，其運動規(guī)律為:

n1—an2十(a—1)n3＝0對雙行星排齒輪機構(gòu)的運動分析同單行星排。第30頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(二)自動變速器各檔傳動比總的分析方法目前采用行星齒輪變速機構(gòu)的自動變速器均是通過單、雙行星排的組合關(guān)系實現(xiàn)其傳動。分析各擋傳動比總的方法是：不論單、雙行星排如何組合，有幾個行星排，就相應(yīng)列出幾個運動方程；另外又通過單、雙行星排之間的連接關(guān)系，列出相應(yīng)運動件之間的關(guān)系式，共同形成一個方程組，求解各擋傳動比。第31頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(3)執(zhí)行機構(gòu)能對這些基本元件實施約束的機構(gòu)，就是行星齒輪變速器的換擋執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)主要由離合器、制動器和單向離合器三種執(zhí)行元件組成。離合器和制動器是以液壓方式控制行星齒輪機構(gòu)元件的旋轉(zhuǎn)，而單向離合器則是以機械方式對行星齒輪機構(gòu)的元件進(jìn)行鎖止。第32頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一1．多片離合器離合器的作用是將變速器的輸入軸和行星排的某個基本元件連接，或?qū)⑿行桥诺哪硟蓚€基本元件連接在一起，使之成為一個整體轉(zhuǎn)動。自動變速器中所用的離合器為濕式多片離合器，通常由離合器鼓、離合器活塞、回位彈簧、鋼片、摩擦片、花鍵轂等組成。其結(jié)構(gòu)見圖。第33頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一離合器鼓通過花鍵與主動元件相連或與其制成一體，鋼片通過外緣鍵齒與離合器鼓的內(nèi)花鍵槽配合，與主動元件同步旋轉(zhuǎn)。離合器花鍵轂與行星齒輪機構(gòu)主動元件制成一體，摩擦片通過內(nèi)緣鍵齒與花鍵轂相連，鋼片和摩擦片均可以軸向移動，壓盤固定于離合器鼓鍵槽中，用以限制鋼片、摩擦片的位移量。其外側(cè)安裝了限位卡環(huán)，活塞裝于離合器鼓內(nèi)，回位彈簧一端抵于活塞端面，另一端支撐在保持座上。回位彈簧有周置螺旋彈簧、中央布置螺旋彈簧和中央布置碟形彈簧3種不同形式。第34頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一2．制動器

制動器的作用是固定行星齒輪機構(gòu)中的基本元件，阻止其旋轉(zhuǎn)。在自動變速器中常用的制動器有片式制動器和帶式制動器兩種。(1)片式制動器片式制動器由制動器活塞、回位彈簧、鋼片、摩擦片及制動器轂等組成.第35頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(2)帶式制動器帶式制動器由制動帶及其伺服裝置(控制油缸)組成。制動器伺服裝置有直接作用式和間接作用式兩種類型。第36頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一間接作用式伺服裝置。它與上述結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于制動帶開口的一端支承于推桿的端部，活塞桿通過杠桿控制推桿的動作，由于采用扛桿結(jié)構(gòu)將活塞作用力放大，制動力矩進(jìn)一步增加。第37頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一制動解除后，制動帶與制動鼓之間應(yīng)存在一定間隙，否則會造成制動帶過度磨損和制動鼓的滑磨，影響行星齒輪系統(tǒng)的正常工作。調(diào)整該間隙的常見結(jié)構(gòu)有以下3種：①長度可調(diào)整的支承銷；②長度可調(diào)的活塞桿(或推桿)；③通過調(diào)整螺釘調(diào)整長度的扛桿。第38頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一3．單向離合器

單向離合器的作用是使某元件只能按一定方向旋轉(zhuǎn)，在另一個方向上鎖止。在行星齒輪系統(tǒng)中有若干個單向離合器，其工作性能對變速器的換擋品質(zhì)有很大影響。執(zhí)行機構(gòu)的靈敏性直接影響換擋的平順性。單向離合器具有靈敏度高的優(yōu)點，可瞬間鎖止(或解除鎖止)，提高了換擋時機的準(zhǔn)確性。另外，單向離合器不需要附加液壓或機械操縱裝置，結(jié)構(gòu)簡單，不易發(fā)生故障。單向離合器有滾子式和楔塊式兩種類型。第39頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一（1）滾子式單向離合器滾子式單向離合器見圖。它由滾子、彈簧、彈簧保持座和內(nèi)、外座圈組成。外座圈的內(nèi)表面制有若干偏心的弧形該道。因此，由光滑的內(nèi)座圈和外座圈構(gòu)成的滾于該道的寬度不均勻，滾子被彈簧壓向小端。在外座圈固定的情況下，內(nèi)座圈可沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，帶動滾子壓縮彈簧，使其落入滾道大端。若內(nèi)座圈沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，滾子被帶向該道小端，內(nèi)座圈卡住不能轉(zhuǎn)動，單向離合器鎖止。第40頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一（2）楔塊式單向離合器內(nèi)、外座圈組成的該道的寬度是均勻的，采用不均勻形狀的楔塊，楔塊大端長度大于滾道寬度，在外座圈固定的情況下，內(nèi)座圈可沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，帶動楔塊順時針方向轉(zhuǎn)動。若楔塊沿順時針方向轉(zhuǎn)動，楔塊將被卡在內(nèi)、外座圈之間，單向離合器內(nèi)座圈鎖止。第41頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一四)組合式行星齒輪系統(tǒng)1．辛普森行星齒輪系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)特點是：前后兩個行星齒輪機構(gòu)共用一個太陽輪。第42頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一2．拉維娜行星齒輪系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)特點是：兩行星排共用行星架和齒圈，小太陽輪1、短行星輪4、長行星輪5、行星架3及齒輪6組成一個雙行星輪式行星排，大太陽輪2、長行星輪5、行星架3及齒圈6組成一個單行星輪式行星排。第43頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一3．帶有超速擋的行星齒輪系統(tǒng)

為進(jìn)一步提高汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性、安裝有自動變速器的汽車越來越多地采用可提供超速擋的行星齒輪系統(tǒng)。提供超速擋的行星齒輪系統(tǒng)有兩種典型結(jié)構(gòu)：一種是在辛普森(或拉維娜)行星齒輪系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個單排行星齒輪機構(gòu)——超速行星機構(gòu)；另一種是采用兩排簡單的行星齒輪機構(gòu)，通過執(zhí)行元件的工作得到超速擋第44頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一三、電控系統(tǒng)電控液力自動變速器(ECT——ElectronicControlledAutomaticTransmission)采用電液式控制系統(tǒng)，由電子控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)組成。電子控制系統(tǒng)由信號輸入裝置、電控單元(ECU)和執(zhí)行器組成。第45頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

(一)信號輸入裝置

信號輸入裝置包括傳感器和信號開關(guān)裝置。其中，常用的傳感器有節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器和油溫傳感器;常用的升關(guān)裝置有超速擋開關(guān)、模式選擇開關(guān)、多功能開關(guān)、空擋啟動開關(guān)等。(二)執(zhí)行器

電磁閥是電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件，按其作用可分為換擋電磁閥、鎖止電磁閥和調(diào)壓電磁閥。按其工作方式可分為開關(guān)式電磁閥和脈沖式電磁閥。第46頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

(三)電控單元(ECU)

電子控制自動變速器可與發(fā)動機電子燃油噴射系統(tǒng)共用1個ECU，也可使用獨立的ECU。ECU是電子控制系統(tǒng)的核心，由接收器、控制器和輸出裝置3部分組成。接收器接收備輸入裝置的輸出信號，并對其放大或調(diào)制；控制器將這些信號與內(nèi)存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果做出是否換擋等決定，再由輸出裝置將控制信號輸送給電磁閥。第47頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一ECU具有以下幾個功能:1．控制換檔時刻2．控制主油路油壓3．控制鎖止離合器4．控制換檔品質(zhì)5．自動模式選擇控制6．發(fā)動機制動作用控制7．使用輸入輸轉(zhuǎn)速傳感器的控制8.超速行駛控制9.自診斷與失效保護功能第48頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一四、液壓控制系統(tǒng)

自動變速器的自動控制是靠液壓控制系統(tǒng)來完成的。液壓控制系統(tǒng)由動力源、執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)三部分組成。

動力源是由液力變矩器系輪驅(qū)動的液壓泵。它除了向控制機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)供給壓力油以實現(xiàn)換擋外，還給液力變矩器提供冷卻補償油，向行星齒輪變速器供應(yīng)潤滑油。

執(zhí)行機構(gòu)包括各離合器、制動器的液壓缸。第49頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

控制機構(gòu)包括主油路調(diào)壓閥、手動閥、換擋閥及鎖止離臺器控制閥等，集中安裝在自動變速器的閥體上。第50頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(一)液壓泵3種泵的共同特點是：內(nèi)部元件(轉(zhuǎn)子)由液力變矩器花鍵強或驅(qū)動軸驅(qū)動，外部元件與內(nèi)部元件之間有一定的偏心矩。第51頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(二)主油路調(diào)壓閥主油路調(diào)壓閥通常采用階梯型滑閥。第52頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

(三)手動閥其作用是根據(jù)選擋桿位置的不同依次將管路壓力導(dǎo)人相應(yīng)各擋油路。圖豐田自動變速器手動閥。第53頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一(四)換檔閥其控制方式有兩種:一種是加壓控制，另一種是泄壓控制第54頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一

(五)鎖止離合器控制閥

目前在一些新型的電控自動變速器上，鎖止電磁閥采用脈沖式電磁閥．ECU可利用脈沖電信號占空比大小來調(diào)節(jié)鎖止電磁閥的開度，以控制作用在鎖止離合器控制閥右端的油壓，由此調(diào)節(jié)鎖止離合器控制閥左移時排油孔的開度，從而控制鎖止離臺器活塞右側(cè)油壓的大小。第55頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一第56頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一電控機械無級自動變速器一概述為評價變速器速比對汽車油耗的影響，畫出了等比油耗曲線，也即發(fā)動機的萬有特性圖。它繪出了平均有效壓力(與發(fā)動機轉(zhuǎn)矩成正比)對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系。從圖中汽車在平坦路面上以前四個檔位等速行駛時的阻力曲線可以看到，汽車的運行工況點往往遠(yuǎn)離發(fā)動機最佳效率區(qū)域。

第57頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一CVT是英文ContinuouslyVariableTransmission的縮寫，意即無級變速器。第58頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一CVT則是由兩組變速輪盤和一條傳動帶組成的。CVT采用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合傳遞動力CVT可以自動改變傳動速比，實現(xiàn)傳動速比的全程無級連續(xù)改變沒有傳統(tǒng)變速器換檔時那種“停頓”的感覺，從而得到傳動系統(tǒng)與發(fā)動機工況的最佳匹配提高車輛的燃油經(jīng)濟性和動力性改善駕駛者的操縱方便性及乘坐舒適性因此它是一種比較理想的汽車動力傳動裝置。第59頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一CVT技術(shù)的發(fā)展已有100多年的歷史德國奔馳汽車公司早在1886年就將V形橡膠帶式CVT安裝到該公司生產(chǎn)的汽油機汽車上1958年，荷蘭的DAF公司研制出Variomatic雙V形橡膠帶式CVT，并裝備于其制造的Daffodil轎車上但是由于橡膠帶式CVT存在功率有限（轉(zhuǎn)矩局限于135N?m以下），離合器工作不穩(wěn)定，液壓泵、傳動帶和夾緊機構(gòu)的能量損失較大等一系列的缺陷，因而沒有被汽車行業(yè)普遍關(guān)注然而提高傳動帶性能和CVT傳遞功率的研究一直在進(jìn)行。第60頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一橡膠帶傳動的CVT◆功率有限◆離合器工作不穩(wěn)定◆液壓泵、傳動帶和夾緊機構(gòu)的能量損失較大第61頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一后來，汽車研究人員將：液力變矩器集成到CVT系統(tǒng)中主、從動輪的夾緊力由電子裝置進(jìn)行控制在CVT中采用節(jié)能泵傳動帶使用金屬帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡膠帶汽車新技術(shù)的進(jìn)步克服了CVT原有的技術(shù)缺陷傳遞轉(zhuǎn)矩容量更大、性能更優(yōu)良的第二代CVT面世進(jìn)入20世紀(jì)90年代，汽車界對CVT技術(shù)的研究開發(fā)日益重視，再加上全球科技的迅猛發(fā)展，使得新的電子技術(shù)與自動控制技術(shù)不斷被采用到CVT中到目前為止，世界著名的汽車公司都逐漸將CVT用到自己新推出的車型上，完成了自動變速器的技術(shù)革命。第62頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一CVT的結(jié)構(gòu)特點目前，奧迪A4、A6轎車，廣本飛度轎車，東南菱帥轎車，南京菲亞特轎車等已經(jīng)大量采用CVT無級自動變速器各種型號CVT的主要差別集中在：發(fā)動機動力傳遞到主動帶輪的過程以及帶輪半徑和夾緊力的控制方法上。第63頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一目前，CVT的控制一般都采用電子控制模式，即可以在自動狀態(tài)下運行，也可以選擇特定的控制程序，增加駕駛的便利性。CVT自動變速器除了標(biāo)準(zhǔn)檔位外，換檔操縱手柄也可以移至另一個平行的檔位，在“+”或“-”之間變換。Tiptronic開關(guān)3個霍爾傳感器換檔桿護板換檔桿護板魚鱗板4個霍爾傳感器用于換檔桿位置第64頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一以奧迪Multitronic系統(tǒng)為例介紹CVT結(jié)構(gòu)特點。CVT（ContinuouslyVariableTransmission)--------無級變速01J無級自動變速箱型號DZN無級自動變速箱代碼MultitronicR

代表Audi公司的無級自動變速器

CVT在奧迪轎車上的裝備種類第65頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一1、Mutitronic01J變速箱的結(jié)構(gòu)圖飛輪減振裝置倒檔離合器輔助減速齒輪檔傳動鏈變速器行星齒輪系液壓控制單元前進(jìn)檔離合器變速箱控制單元第66頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一Mutitronic01J變速箱的剖視圖變速箱控制單元液壓控制單元機械傳動第67頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一01J行星齒輪系結(jié)構(gòu)變速箱輸入軸齒圈行星齒輪行星齒輪支架前進(jìn)檔離合器太陽輪倒檔離合器第68頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一輸入軸太陽輪行星齒輪行星齒輪行星齒輪支架行星齒輪支架行星齒輪行星齒輪齒圈齒圈輸出軸倒檔離合器前進(jìn)檔離合器前進(jìn)檔離合器倒檔離合器殼體殼體第69頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一無級變速機構(gòu)CVT無級變速器的關(guān)鍵部件奧迪Multitronic系統(tǒng)為無級變速機構(gòu)其作用是使變速器在起始轉(zhuǎn)矩和終結(jié)轉(zhuǎn)矩多種速比之間連續(xù)調(diào)整，最終自動選用最佳速比，使發(fā)動機始終處于最佳速比范圍之內(nèi)，無需再考慮工作性能和燃油經(jīng)濟性。第70頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一主動錐形輪發(fā)動機輔助減速機構(gòu)鋼制鏈條被動錐形輪無級變速機構(gòu)由兩組錐形輪組成包括一對主動錐形輪和一對被動錐形輪同時有一根鏈條運行在兩對錐形輪V形溝槽中間主動錐形輪由發(fā)動機的輔助減速機構(gòu)驅(qū)動發(fā)動機的動力通過鏈條傳遞給被動錐形輪直至終端驅(qū)動第71頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一在每組錐形輪中有一個錐形輪可以軸向移動兩組錐形輪必須保持協(xié)調(diào)相同的調(diào)整，以保證鏈條始終處于張緊狀態(tài)。

第72頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一鏈條采用多片式鋼制鏈條在主動錐形輪相對被動錐形輪工作直徑較小時，主動錐形輪可以傳遞給被動錐形輪較大的牽引轉(zhuǎn)矩，部分轎車的牽引轉(zhuǎn)矩可高達(dá)300N?m。

第73頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一變速器錐面鏈輪轉(zhuǎn)動壓塊鏈節(jié)轉(zhuǎn)動壓塊轉(zhuǎn)動節(jié)傳動鏈的轉(zhuǎn)動節(jié)采用雙轉(zhuǎn)動壓塊，在傳動鏈轉(zhuǎn)曲過程中，轉(zhuǎn)動壓塊之間形成滾動摩擦，動力損失和磨損降低至最小。傳動鏈的轉(zhuǎn)動節(jié)采用不等長鏈節(jié)，可防止共振并降低轉(zhuǎn)動噪音。第74頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一雙聯(lián)活塞CVT的速比變化依靠兩組錐形輪不斷改變工作直徑即每組錐形輪均有一個可軸向移動的錐形輪其軸向移動由發(fā)動機驅(qū)動的液壓泵提供。為減少發(fā)動機功率消耗，根據(jù)“雙聯(lián)活塞”原理，奧迪Multitronic系統(tǒng)采用兩個液壓油泵獨立驅(qū)動的液壓系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)提供改變傳動速比的錐形輪軸間移動力和保持錐形輪與鏈條之間摩擦力的推力。

第75頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一機構(gòu)中大截面活塞負(fù)責(zé)向錐形輪和鏈條提供推力保持摩擦力小截面活塞負(fù)責(zé)向錐形輪軸向移動提供推力改變速比。該系統(tǒng)的設(shè)計特點是：單純改變速比時用小截面活塞和低油壓，大截面活塞僅提供一定壓力保持摩擦力。當(dāng)錐形輪軸向移動改變速比時，液壓系統(tǒng)可使用小功率液壓油泵，減小液壓系統(tǒng)損耗和發(fā)動機功率損耗，功能分流可使速比響應(yīng)迅速，大截面活塞油壓無需變化。第76頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一另外在奧迪Multitronic系統(tǒng)中還設(shè)置了一個扭矩力傳感器該傳感器一旦檢測到錐形輪打滑或牽引阻力改變時即通知電控單元改變大截面活塞油壓，進(jìn)行增壓或減壓例如車輪在濕滑路面上打滑或在粗糙路面上牽引阻力加大時，電控單元便會根據(jù)牽引力傳感器傳來的信息改變大截面活塞油壓。

第77頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一扭矩傳感器腔2扭矩傳感器----接觸壓力控制滑軌架1滑軌架2鏈輪1鏈輪2滑軌架1滑軌架2扭矩傳感器腔1扭矩傳感器活塞（1）、結(jié)構(gòu)和功能第78頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一傳遞扭矩壓力低，傳動鏈打滑壓力高，效率降低扭矩傳感器速比壓力調(diào)整扭矩大扭矩小速比相同扭矩相同速比大速比小接觸壓力（2）、接觸壓力控制因素第79頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一壓力缸扭力傳感器1排油孔控制凸緣扭矩提高狀態(tài)小扭矩狀態(tài)（3）、工作模式----扭矩第80頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一大扭矩狀態(tài)第81頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一工作模式---速比低檔變速比1:1扭矩傳感器腔2十字孔變速器鏈輪橫向孔關(guān)閉，扭矩傳感器腔2不工作，接觸壓力大高檔橫向孔打開，扭矩傳感器腔2工作，接觸壓力小扭矩傳感器腔2孔孔扭矩傳感器活塞第82頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一動力連接為消除發(fā)動機與變速器之間的摩擦損耗發(fā)動機與CVT之間以飛輪減振裝置代替一般液力自動變速器的液力變矩器以剛性連接代替柔性連接第83頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一2、飛輪減振裝置飛輪減振裝置雙質(zhì)量飛輪6缸4缸6缸（TDI）第84頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一注：在怠速區(qū)內(nèi)發(fā)動機和變速器振動剛性連接飛輪減振裝置第85頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一注：在怠速區(qū)內(nèi)發(fā)動機和變速器振動減振連接飛輪減振裝置第86頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一變速箱輸入軸齒圈行星齒輪行星齒輪支架前進(jìn)檔離合器太陽輪倒檔離合器其動力輸出采用行星齒輪系統(tǒng)及兩組濕式可變壓力油冷式離合器壓力可隨發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩大小而改變。可變壓力油冷式離合器具有軟連接的功能，能滿足車輛起步、停車和換檔的需要。第87頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一可變壓力油冷式離合器的電子液壓控制過程：電控單元連續(xù)采集傳感器的輸入信號（包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速、變速器的輸入轉(zhuǎn)速、加速踏板的位置、發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩、行駛阻力和變速器的油溫等）經(jīng)過比較、運算決定相應(yīng)的油壓值，如果實際值與標(biāo)定值的偏差太大，變速器自動執(zhí)行關(guān)斷第88頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一離合器液壓控制ATF卸壓輸導(dǎo)控制壓力控制壓力油底殼離合器壓力供油壓力5bar常壓SIV:安全閥KSV:離合器控制閥VSTV:輸導(dǎo)壓力閥HS:手動換檔閥N215:離合器壓力調(diào)節(jié)閥第89頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一離合器電子控制壓力調(diào)節(jié)閥N215離合器控制閥KSV前進(jìn)檔離合器倒檔離合器離合器壓力傳感器變速箱控制單元計算離合器額定壓力控制電流離合器控制參數(shù)發(fā)動機扭矩制動力變速箱油溫發(fā)動機轉(zhuǎn)速變速箱輸入轉(zhuǎn)速加速踏板位置第90頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一離合器的過載保護過程與其相似，當(dāng)電控單元檢測到油壓過高時（離合器過載）會及時發(fā)出控制信號使發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩降低，離合器冷卻后，在很短的時間內(nèi)發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩即恢復(fù)到原有轉(zhuǎn)矩值。安全切斷過載保護離合器系統(tǒng)保護離合器油壓過高離合器傳遞扭矩負(fù)荷過高上坡時帶掛車行駛頻繁起車和制動離合器溫度第91頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一01J行星齒輪系結(jié)構(gòu)行星齒輪架行星齒輪1行星齒輪2齒圈太陽輪動力輸出動力輸入第92頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一前進(jìn)檔倒檔1、太陽輪主動旋轉(zhuǎn)2、行星齒輪支架架與太陽輪同速度旋轉(zhuǎn)整體同步旋轉(zhuǎn)1、太陽輪主動旋轉(zhuǎn)2、齒圈固定行星齒輪支架反向旋轉(zhuǎn)01J行星齒輪系工作狀態(tài)說明第93頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一變速原理第94頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一第95頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一前進(jìn)檔扭矩傳動路徑輸入軸太陽輪行星齒輪行星齒輪行星齒輪支架行星齒輪支架輸出軸前進(jìn)檔離合器前進(jìn)檔離合器第96頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一當(dāng)前進(jìn)離合器結(jié)合時，行星齒輪系統(tǒng)太陽輪的鋼片與行星架的摩擦片結(jié)合成一體，與發(fā)動機同步，由行星架將動力輸出至輔助減速機構(gòu)；當(dāng)?shù)管囯x合器結(jié)合時，齒圈的摩擦片與變速器殼體的鋼片結(jié)合，齒圈被固定，太陽輪將動力傳遞給行星架；由于行星架的行星輪有另一中間行星輪，當(dāng)齒圈被固定時，迫使行星架反向旋轉(zhuǎn)將動力輸出至輔助減速機構(gòu)。第97頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一倒檔扭矩傳動路徑第98頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一輸入軸太陽輪行星齒輪行星齒輪行星齒輪支架行星齒輪支架行星齒輪行星齒輪齒圈齒圈輸出軸倒檔離合器倒檔離合器殼體殼體第99頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一奧迪Multitronic系統(tǒng)的換檔桿設(shè)置有鎖鈕和4個檔位，并以程控方式設(shè)置6個檔位；對應(yīng)在轉(zhuǎn)向盤上設(shè)置手動升降順序檔按鈕，可根據(jù)情況自由設(shè)置檔位。第100頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一日產(chǎn)汽車公司的CVT1997年上半年，日產(chǎn)汽車公司開發(fā)了在2.0L汽車上使用的CVT。在此基礎(chǔ)上，日產(chǎn)汽車公司1998年開發(fā)了一種為中型轎車設(shè)計的包含一個手動換檔模式的CVT。新型CVT采用最新研制的高強度寬鋼帶和高液壓控制系統(tǒng)，而且獲得了較大的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。日產(chǎn)汽車公司研制開發(fā)了CVT電子控制技術(shù)，傳動速比實行全檔電子控制，汽車在下坡時可以根據(jù)車速控制發(fā)動機制動，而且在濕滑路面上能夠平順地增加速比來防止打滑。第101頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一日產(chǎn)汽車公司2003年2月上市的新款TEANA車中采用了該公司最新開發(fā)的面向大型車的XTRONICCVT。該公司在全世界首次使可用于排氣量3.5L級發(fā)動機的金屬傳動帶式CVT達(dá)到了實用水平。這種CVT最引人注目的是，盡管增大了轉(zhuǎn)矩，但金屬傳動帶被控制在了寬30mm，滿足了轉(zhuǎn)矩增大的要求。第102頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一三菱汽車公司的CVT日本三菱汽車公司已選擇了CVT無能量損失傳遞直噴式發(fā)動機（GDI）動力來驅(qū)動汽車。V形帶/傳動輪機構(gòu)可以保證在所有速率下發(fā)動機動力平順無間斷地傳遞。其CVT根除了傳統(tǒng)的自動變速器通過齒輪換檔時的打齒現(xiàn)象，從而獲得更滿意的響應(yīng)特性和控制特性。我國福建東南汽車公司生產(chǎn)的東南菱帥（LIONCEL）轎車便采用了三菱汽車公司的CVT。

第103頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一日本富士重工的CVT日本富士重工擁有15年開發(fā)CVT的經(jīng)驗。1997年日本富士重工為其Vistro微型車裝配了全計算機控制的E-CVT（含有6檔手動換檔模式的CVT）。駕駛員無須操作離合器就可以進(jìn)行6檔變速。日本富士重工在Pleo微型車上采用一種有鎖止裝置液力變矩器的電控式CVT通過小范圍鎖止可以使液力變矩器的滑動保持在最小值，行星齒輪用來切換前進(jìn)檔/倒檔傳動速比范圍為1∶10~5.5∶1。第104頁，共111頁，2023年，2月20日，星期一日本富士重工CVT的電子控制系統(tǒng)由電磁離合器系統(tǒng)、電控單元（E