無級(jí)變速器是汽車?yán)硐氲膫鲃?dòng)系統(tǒng),自汽車誕生以來,它一直是人們追求的目標(biāo)。無級(jí)變速傳動(dòng)(Continuosusly Variable Transmission,簡稱CVT)具有普通有級(jí)變速傳動(dòng)無法相比的優(yōu)點(diǎn),它可以控制汽車發(fā)動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行在最佳目標(biāo)運(yùn)行區(qū),顯著提高汽車的經(jīng)濟(jì)性,改善汽車的動(dòng)力性,既可減少汽車的換擋沖擊,也可減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

無級(jí)變速器的組成

CVT采用V形承推鋼帶,由安裝在撓性馬氏體時(shí)效鋼圈上的多片楔形鋼片構(gòu)成。

CVT的主要結(jié)構(gòu)和工作原理如下圖所示。

動(dòng)力從主動(dòng)輪輸入,經(jīng)過V形鋼帶,由從動(dòng)輪輸出。

帶輪由可以相對(duì)滑動(dòng)的兩部分構(gòu)成,鋼帶位于這兩部分間的凹槽內(nèi)。

當(dāng)帶輪兩部分靠緊時(shí),凹槽較窄,金屬帶位于帶輪外緣,此時(shí)帶輪的工作直徑最大。

隨著這兩部分間的相對(duì)滑動(dòng),凹槽越來越寬,鋼帶逐漸靠近帶輪中心,即工作直徑最小的地方。

汽車剛剛起動(dòng)、車速較低時(shí),主動(dòng)輪工作直徑較小,變速器可得到較大的傳動(dòng)比,使汽車獲得足夠動(dòng)力克服行駛阻力。

隨著車速的升高,主動(dòng)輪工作直徑逐漸增大,從動(dòng)輪工作直徑越來越小,變速比也相應(yīng)減小。

CVT的突出特點(diǎn)是不使用液力變矩器,而采用傳動(dòng)帶和工作直徑可變的帶輪與普通齒輪式變速器配合傳遞動(dòng)力。

無級(jí)變速器的發(fā)展歷史

1958年.荷蘭達(dá)夫(OAF)公司開發(fā)出的橡膠帶式CVT,后經(jīng)多次改進(jìn),沃爾沃公司將該橡膠帶式CVT裝于1.4L發(fā)動(dòng)機(jī)排的沃爾沃343汽車上,但存在普橡膠帶的可靠性和壽命等問題魚待解決。直到1987年日本富士重工公司、歐洲福特公司、菲亞特公司使用荷蘭VDT(粕nDoornesTransmissie)公司金屬帶式CVT才突破了原來技術(shù)障礙而獲得飛速發(fā)展。第一代無級(jí)變速器(CVT)。采用液壓機(jī)械控制.CVT傳遞扭矩為,25Nm,金屬鋼帶寬度為24mmo

第二代無級(jí)變速器采用液力變矩器、電子控制,CVT傳遞扭矩提高到250Nm,金屬鋼帶寬度可為3Omm。大多數(shù)CVT都采用液力變矩器.在起動(dòng)時(shí),其傳遞扭矩放大能力和傳遞平順性可提供最佳的性能。為了改善其傳動(dòng)效率,當(dāng)車速達(dá)到一定值后.鎖止離合器使液力變矩器鎖止.鎖止離合器接合來降低損耗

目前最新型的無級(jí)變速器將傳遞扭矩提高到350Nm。改進(jìn)金屬鋼帶,增加其功率密度、優(yōu)化了起動(dòng)策略、增加扭矩過載保護(hù)裝皿、優(yōu)化了液壓系統(tǒng)、速比范圍增加、提高變速機(jī)械和液壓系統(tǒng)效率、降低鋼帶和帶輪夾緊力,從而提高了整個(gè)CVT的效率,減少了體積和成本。

下一代的無級(jí)變速器與現(xiàn)有CVT相比,采用了帶弧面的帶輪(原主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪兩側(cè)為錐面)可進(jìn)一步減少CVT變速器的尺寸,減小金屬鋼帶的扭曲t（Misalignment);運(yùn)用新的側(cè)滑控制和自優(yōu)化控制策略;液壓系統(tǒng)和泵進(jìn)一步優(yōu)化;縮小中心距;采用多片式離合器代替液力變矩器,使CVT變速器體積和成本進(jìn)一步降低。

博世公周開發(fā)的P07OCVT

博世公司CVT無級(jí)變速器業(yè)務(wù)部(VOT)隸屬于汽油機(jī)系統(tǒng)。博世公司VOT部主要進(jìn)行CVT研發(fā)—全新概念開發(fā)、整機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)合開發(fā)、給客戶CVT技術(shù)和專利的授權(quán)、軟件和匹配標(biāo)定。博世主要生產(chǎn)金屬鋼帶。從1985年起開始生產(chǎn)金屬鋼帶;200,年金屬鋼帶年產(chǎn)超過100萬根;到2007年金屬鋼帶累計(jì)產(chǎn)達(dá)到,1000萬根(到2007年5月).年產(chǎn)超過200萬根;2008年啟動(dòng)第二個(gè)生產(chǎn)基地;到2011年市場(chǎng)上金屬鋼帶累計(jì)數(shù)達(dá)2000萬根,2015年總的年產(chǎn)達(dá)到500萬根。2007年博世金屬鋼帶年銷量達(dá)到250萬根,占全球金屬鋼帶年銷t5o%。

博世公司金屬鋼帶產(chǎn)地在荷蘭蒂爾堡,2008年第二個(gè)生產(chǎn)基地放在越南胡志明市。

博世公司2007年開發(fā)的PO70無級(jí)變速器,采用了側(cè)滑和自優(yōu)化控制策略,改良了鋼帶和主、從動(dòng)帶輪錐盤接觸面-采用曲面帶輪,提高了CVT輸出扭矩到140Nm,縮小了中心距,減少了起動(dòng)功率(最優(yōu)化的油泵和液壓系統(tǒng)),采用多片離合器式代替液力變矩器,降低了系統(tǒng)成本,提高了耐久性和功率密度(更高的扭矩),進(jìn)一步減小了變速器重和長度,進(jìn)一步降低油耗。博世公周策七代金月鑰帶

博世公司第七代金屬鋼帶有24mm金屬推片寬度,柔性環(huán)9層可傳遞功率可達(dá)110kw;30mm金屬推片寬度和9層柔性環(huán)可傳遞功率180kw;30mm金屬推片寬度和12層柔性環(huán)可傳遞功率達(dá)200kw。

第七代金屬鋼帶提高了動(dòng)力性能(更高傳遞功率和扭矩)、降低成本(柔性層減少和鋼帶進(jìn)一步縮小)、降低燃油消耗(更大速比范圍和更好的鋼帶效率)、縮小中心距減少變速器尺寸、可完全與前幾代鋼帶兼容、進(jìn)一步提高了耐久性和可靠性。同樣的柔性帶的應(yīng)力,第七代金屬鋼帶耐久性提高不少。在同樣耐久性情況下,第7代金屬鋼帶應(yīng)力提高不少。

CVT第7代金屬鋼帶,其傳遞功率在相同金屬推片寬度情況下,傳遞相同扭矩而柔性環(huán)數(shù)可由12層減為9層。同樣的傳遞扭矩(350Nm)、同樣的金屬推片寬度,采用第7代金屬鋼帶其柔性環(huán)層數(shù)由第6代金屬鋼帶12層減為第7代10層。

我國一貫重視無級(jí)變速器的開發(fā),2004年中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)和中國齒輪協(xié)會(huì)就國內(nèi)自動(dòng)變速器的研發(fā)方向達(dá)成了共識(shí):優(yōu)先發(fā)展AMT和CVT,適時(shí)發(fā)展OCT,適當(dāng)生產(chǎn)AT。

2007年9月,國家發(fā)改委、財(cái)政部、商務(wù)部發(fā)布(鼓勵(lì)進(jìn)口技術(shù)和產(chǎn)品目錄》中,自動(dòng)變速器被列為鼓勵(lì)發(fā)展的重點(diǎn)行業(yè),享受進(jìn)口貼息優(yōu)惠政策,解決進(jìn)口中企業(yè)融資難的問題。

2007年12月.國家發(fā)改委在《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2007年文本)》征求意見稿中將無級(jí)變速器等幾種自動(dòng)變速器類列為汽車零部件關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)制造。

我國湖南江麓容大車輛傳動(dòng)有限公司年產(chǎn)2萬臺(tái)國產(chǎn)CVT總裝生產(chǎn)線已建成,正式投產(chǎn),這是國內(nèi)自主開發(fā)的CVT,已攻克CVT主要技術(shù)難關(guān),具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。目前處于試生產(chǎn)階段,年底將有批量產(chǎn)品下線,主要用于力帆、眾泰等自主品牌經(jīng)濟(jì)型轎車。該公司定位于8萬元人民幣以下經(jīng)濟(jì)型轎車市場(chǎng),生產(chǎn)適合中低端市場(chǎng)的高性價(jià)比產(chǎn)品。

洛陽聯(lián)合變速器有限責(zé)任公司成立于2007年5月。該公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán).開發(fā)生產(chǎn)乘用車用金屬鋼帶式無級(jí)變速器。2002年1月我國第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CVT樣機(jī)試車成功,2003年9月和2004年3月,通過國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(襄樊)20萬km路試和臺(tái)架試驗(yàn)。2加3年10月,該公司CVT通過河南省科技廳組織鑒定。

該公司產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程獲得國家發(fā)改委、省、市的高度重視和支持,國家資助300萬元人民幣,洛陽市準(zhǔn)備資持3000萬元人民幣入股。該公司CVT項(xiàng)目分兩個(gè)階段,第一階段年產(chǎn)5萬臺(tái)CVT工程已于2007年7月19日開工建設(shè),該工程總投資2.3億元人民幣,預(yù)計(jì)2008年年底投產(chǎn);第二階段年產(chǎn)30萬臺(tái),總投資15億元,預(yù)計(jì)2010年建成投產(chǎn)。該公司已經(jīng)形成013、018、023三個(gè)系列5個(gè)品種產(chǎn)品,主導(dǎo)產(chǎn)品018型CVT最大輸入扭矩18ONm,適用于1.5L~2.OL轎車車型,采用博世金屬鋼帶,已完成哈飛賽豹、奇瑞風(fēng)云、力帆520等多項(xiàng)自主品牌車型匹配工作,得到多家整車廠認(rèn)可,2005年11月匹配完成哈飛賽豹,在海南汽車試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行717000km可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)。2006年9月與哈飛簽訂了供貨合同。該公司擁有國家發(fā)明專利6項(xiàng),實(shí)用新型專利17項(xiàng)。

在國內(nèi)兩家CVT準(zhǔn)備投產(chǎn)的同時(shí),日本捷特科(Jatco)于2加7年投資46億日元(約合4.2億元人民幣)在廣州建立CVT生產(chǎn)企業(yè),年產(chǎn),4萬臺(tái)CVT,預(yù)計(jì)2009年初投產(chǎn),計(jì)劃實(shí)現(xiàn)70%本土化率,主要向東風(fēng)日產(chǎn)軒逸、新天籟、奇駿等車型提供CVT。

比利時(shí)邦奇(Puneh)在南京建立CVT生產(chǎn)企業(yè),計(jì)劃年產(chǎn)10萬臺(tái),預(yù)計(jì)2008年年底或2009年初投產(chǎn),它的客戶主要是國內(nèi)應(yīng)用CVT的汽車制造企業(yè)。

目前國內(nèi)安裝金屬鋼帶式CVT的汽車見下表。

隨著采用CVT的配套車型不斷擴(kuò)大,國內(nèi)自主品牌采用CVT車型的不斷增加,跨國汽車制造企業(yè)引入我國的采用CVT的車型不斷增加,我國CVT的配套率占整個(gè)變速器的市場(chǎng)比例將會(huì)不斷提高。

最早應(yīng)用于汽車的無級(jí)變速傳動(dòng)是V形橡膠帶式無級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng),它出現(xiàn)在1886年由德國Daimlar-Benz公司生產(chǎn)的汽油機(jī)汽車上。之后,荷蘭DAF公司H.Vandoorne博士于1958年研制成功雙V形橡膠帶式無級(jí)自動(dòng)變速器,并裝備于DAF公司的小型轎車上。CVT取得里程碑式的成績是在20世紀(jì)60年代中期,VDT公司的研究人員在荷蘭研制出能傳遞功率容量大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的無級(jí)自動(dòng)變速器CVT,使金屬帶式無級(jí)變速器取得突破性進(jìn)展。1987年,VDT公司的金屬帶式無級(jí)變速器進(jìn)入商品化階段,這年福特汽車公司首次在市場(chǎng)上推出裝有這種金屬帶的CVT。日本富士重工也于同年研制成功裝備于Juste車上(排量1~1.2 L)的電子控制CVT。之后,菲亞特、福特、日產(chǎn)等汽車公司都在其生產(chǎn)的一些1.2~1.6 L排量轎車上裝備這種變速器。90年代,在總結(jié)80年代產(chǎn)品和使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,VDT公司研制成功傳動(dòng)力矩大、性能更佳的第二代CVT變速器。到1995年,裝有CVT的汽車產(chǎn)量達(dá)100多萬輛。目前主要CVT生產(chǎn)廠商有FHI Subaru Justy、Ford、Fiat、Nissan等。其中歐洲Ford公司CVT產(chǎn)量為15萬臺(tái)/年,FHI CVT產(chǎn)量為20萬臺(tái)/年。特別指出的是,美國福特公司在1997年取得歷史性的突破,生產(chǎn)出可以用于大扭矩、排量高達(dá)3.8 L(扭矩為365N#m)V6發(fā)動(dòng)機(jī)的CVT,并成功安裝于Win starminivan汽車上,從而結(jié)束了CVT只能應(yīng)用于中型汽車上的歷史,為將CVT大規(guī)模應(yīng)用于汽車開辟了道路。而且,無級(jí)變速器已與當(dāng)今先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來,構(gòu)成高性能的無級(jí)自動(dòng)變速器,性能更加完善。世界上的主要汽車生產(chǎn)國都在積極開發(fā)CVT系統(tǒng),已經(jīng)出現(xiàn)了很好的實(shí)用化發(fā)展趨勢(shì)。有專家預(yù)言,CVT將會(huì)占據(jù)50%的自動(dòng)變速器市場(chǎng)份額。

從理論上說,CVT可使發(fā)動(dòng)機(jī)始終在經(jīng)濟(jì)工況區(qū)運(yùn)行,從而大幅度節(jié)約燃油。但由于CVT是摩擦傳動(dòng),效率低。因此,CVT并沒有達(dá)到理論上所能達(dá)到的燃油經(jīng)濟(jì)性水平。這是CVT有待進(jìn)一步提高之處。

國內(nèi)機(jī)械無級(jí)變速器于20世紀(jì)60年代前后起步,到80年代中期,隨著國外先進(jìn)設(shè)備的大量引進(jìn),工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化及自動(dòng)流水線的迅速發(fā)展,對(duì)各種類型機(jī)械無級(jí)變速器的需求大幅度增加,專業(yè)廠開始建立并進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn),一些高等院校也開展了該領(lǐng)域的研究工作。經(jīng)過十幾年的發(fā)展,現(xiàn)在,國內(nèi)機(jī)械無級(jí)變速器行業(yè)從研制、生產(chǎn)到情報(bào)信息各方面都已組成一個(gè)較完整的體系,發(fā)展為機(jī)械領(lǐng)域中一個(gè)新興行業(yè)。

目前,國內(nèi)生產(chǎn)的機(jī)械無級(jí)變速器大都是仿制國外產(chǎn)品,主要系列產(chǎn)品類型有:、

1)摩擦式無級(jí)變速器,包括行星錐盤式(DIS-CO型)、行星環(huán)錐式(RX型)、錐盤環(huán)盤式(干式、濕式)和多盤式(Beier型)等。

2)齒鏈?zhǔn)綗o級(jí)變速器,包括滑片鏈?zhǔn)?、滾柱鏈?zhǔn)?、鏈?zhǔn)骄砝@式。 3)帶式無級(jí)變速器,包括普通V帶式和寬V帶式。

4)脈動(dòng)式無級(jí)變速器,包括三相并列連桿式(GUSA型)與四相并開連桿式(Zero-Max型)。其中行星錐盤式無級(jí)變速器通用性較強(qiáng),結(jié)構(gòu)和工藝較簡單,工作可靠,綜合性能優(yōu)良,尤其是能適應(yīng)各種生產(chǎn)流水線需要,故應(yīng)用最廣,產(chǎn)量最大,其年產(chǎn)量占機(jī)械無級(jí)變速器總產(chǎn)量的50%以上。大部分無級(jí)變速器產(chǎn)品的輸入功率為0.18~7.5kW,少數(shù)類型可以達(dá)到22~30 kW。

文章來源：北京時(shí)間

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