众所周知,变速器是汽车最重要的组成部件之一。如果说引擎是汽车的心脏,那么变速系统就像汽车的血管一样,帮助引擎在不同行驶环境下实现更高效的动力输出。
随着人们不断追求更高效、更平顺的变速器技术,变速器也在多年的发展中形成了手动变速箱MT、自动变速器AT、DCT双离合自动变速器、CVT无极变速器等多种技术流派。在人们日常用车中,我们更多了解的是前三种变速器技术,而对于CVT的认识却十分有限。
CVT变速箱零部件 |
但是不要误以为CVT技术是新鲜事物,它早已历经一百多年的发展并且逐步走向成熟。这类变速器最大的特点是,它的变速比不在是间断的点,而是一串连续的值,这必然给驾驶带来相对的平顺,并且保证了动力更高效地输出而且还可提高日常用车的燃油经济性。是怎样的内部构造和变速技术使CVT实现这些优点的呢?
无极变速CVT与我们熟悉的手动变速器MT、自动变速器AT和DCT双离合变速器等有级变速最大的区别在于:CVT的传动系统里已经找不到传动齿轮的影子了,它颠覆了其它三种变速器的基本技术原理。就像它的英文名字Continuously Variable Transmission所述,是连续可变传动。通俗的说就是CVT已经没有了明确的具体档位,在操作上理解就是没有了跳挡的过程。这必然会带来连续地、线性地动力传输。那么CVT是用什么样的技术取代了跳挡过程呢?
日产第七代CVT变速箱 |
打开CVT无级变速箱会发现取代传动齿轮的是一条钢带和一对滑轮组,这一对滑轮又是由主动轮组与从动轮组构成,它们分别由可动盘和固定盘组成,与液压油缸靠近的一侧是可以在轴上滑动的是可动盘,而另一侧是不可滑动的固定盘。每个滑轮都是锥形盘,它们锥角相对排列,共同构成了一个V型的剖面结构。
既然CVT不需要传动齿轮的啮合来传递动力,那么它是如何来传递动力的呢?关键就在这个V型槽。V型槽与V型钢带相啮合,发动机输出的动力通过输出轴首先传递给CVT的主动轮,然后通过V型槽带动钢带传递给从动轮上,经过输出轴来将动力传动给车轮驱动车辆。
CVT变速箱剖面图 |
还记得之前提到的可动盘吗?它可以在传动轴上轴向移动。在CVT变速箱正常运转的过程中,通过主动轮与从动轮的可动盘的轴向移动来改变主动轮与从动轮共同构成的V型锥面的半径大小。当可动盘在油压的推动下向外移动,远离固定盘时,V型槽的宽度变宽,所啮合的钢带向圆心方向靠拢;当可动盘被挤压下向固定盘移动,V型槽宽度变窄,所啮合的钢带被锥形盘挤压,因离心力作用向圆心以外的方向运动。这样,钢带所带动的圆盘直径就会发生缩小和增大,传动比也就发生了变化,从而达到变速的目的。
在实际驾驶过程中,汽车开始起步时,主动轮的工作半径较小,变速器可以获得较大的传动比,从而保证驱动桥能够有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度,完成顺利的起步。随着车速的增加,主动轮的工作半径逐渐增大,从动轮的工作半径相应减小,CVT变速箱的传动比下降使得汽车能够以更高的速度行驶。
零距离感受钢带的奥秘 |
正是因为钢带的长度是固定不变的,变速动作是由油缸控制可动盘发生轴向移动,使两个相对的锥形盘发生收紧和分离,挤压钢带在一个V型槽的曲面上进行内外移动,所以在整个变速过程中,速比并不是点到点的跳动,而是发生连续地线性地变化。
当速比连续变化体现到实际的驾驶过程中,车辆就没有了所谓的升降的挡的概念,也可以说车辆在瞬间完成了无数次升降挡的变化,这就是所谓的"无极"概念。这样不间断地线性地速比变化导致动力的输出非常顺畅,再也不会感受到换挡过程中的顿挫感。
解读每个零部件的功效 |
那么CVT为什么能带来更好的燃油经济性呢?其中的道理是一样的,由于有级变速器的速比是间断的点,无论早期的4挡变速还是现今主流的6挡变速都是在进行升降挡时完成点与点之间的跳跃,哪怕是进行8速变速器甚至更多的档位的变速器依然无法改变速比的间断跳跃,只不过挡位多的变速器速比更密。
这些有级变速器在操作过程中必然会带来发动机转速的波动,我们会看到在换挡过程中,转速表的指针会发生回落。在这一过程中发动机运转的区域自然会偏离燃油消耗最佳的运转区域。
而CVT变速器是没有跳挡的过程,它的速比是一连串的值,从理论上讲它具有无数多了速比,在这种情况下发动机的运转非常的稳定,持续运转在燃油消耗最佳的区域中,不用付出更多的燃油去弥补发动机转速下降带来的动力损失。
现场展示及解答CVT达到平顺与节油的原因 |
那么如此好的技术为什么没有得到最广泛的运用呢?最主要的原因是来源于那条独特的钢带。钢带是CVT变速器中一个重要的部件,它决定着是否能够输出更大的扭矩来推动车辆。但是由于材质和结构等问题,多年来钢带一直无法承受与大排量、大扭矩发动机配搭,这样的技术难题所产生的隐患让众多车企放弃了CVT变速箱。
当然,还是有一部分企业并不放弃,包括日产、奥迪、斯巴鲁在内的一些车企一直以来都在不断地改进完善CVT的扭矩转换器、油泵、钢带等各构成部分,并且执着地推动此技术的运用。
为了提升CVT变速器材的稳定与可靠,日产特意采用了独有专利材料加工而成的高强度钢带,从而确保CVT能充分承受高功率/高扭矩的输出。不但增强了CVT的使用稳定性,还使其配备在大排量汽车的设想成为可能。而在众多研发CVT的厂商中,尤其是日产的CVT变速箱更被誉为未来最优化的汽车变速箱。
我们得感谢这些企业,因为CVT变速箱的众多优点与国人逐渐增强的节能环保意识是统一的,它不但能给车主提供几近完美的驾乘舒适性,而且扎扎实实地在为车主的钱包考虑。搭载CVT变速箱的车辆也必将成为众多车主在选车上的一大考量,会赢得了一众环保车主的青睐。