Jan Naude：关于小型汽车低成本转子CVT解决方案

　　中国汽车工程学会联合中汽翰思管理咨询公司于2010年4月23日-24日、第十一届北京国际汽车工业展览会期间，在北京国家会议中心举办“2010国际汽车自动变速器技术及中国产业化研讨会”。搜狐汽车全程报道。

　　Varibox公司总经理Dr. Jan Naude博士：大家好，我是来自南非的，很多人不了解这个国家，再过几天南非的世界杯要开始了，很多人会去我们的国家。这里讲一下小型汽车低成本CVT的解决方案。看一下我们公司发展的新的技术，给大家介绍一下。

　　首先在介绍的部分，会给大家看一下我们的原型和生产的情况，给大家讲一下我们计算整个扭矩的输出情况，还有CVT的测试设立，还有我们的一个驱动总成的设计的概念，还有就是我们的一些混合动力的选择，以及市场还有一些联合信息等等。

　　基本上来讲呢，我们的这个转子CVT的解决方案呢，是通过不同的组件结合在一起的简单的方法。在我们的过程中，有两个主要的阶段，待会儿给大家具体讲一下是什么意思。是一个非常简单的紧凑的设计，有非常多的优势。首先组件的设计非常简单和灵活的，并不需要太多的扭矩方面的计算，另外呢，我们还有比较小的一个这种速比的变化，无限的小的速比变化。而且我们还不需要太，我们驱动非常低的，通常情况下，我们需要在二百瓦，使用在三十千瓦的CVT当中，我们有非常高的机械效率，我们有控制系统，有比较小的电动马达。另外要提供这种齿轮的中立，并且可以减少我们对于扭矩的转换器的需求。

　　那么首先我们可以看到，在CVT系统当中呢，在底部有一系列的不同的组件，右手边，我们可以看到一些其他的组件，这一部分是上下动的，这一部分也是一个角度，有角度的旋转。那么在这个设计过程中，在下一个幻灯片上，给大家讲一些具体的情况。在这个过程中，我们可以使用角度性的旋转，而且非常重要的一点是这个部分，是非常的持续的一个过程，可以是一种线性的转化。在这个部分是180度，和这个图上实际上不太一样，这个图可能有一些错误。如果我们把它进行一个结合的话，我们可以获得一个持续的输出，待会儿会给大家放一个视频，可以看出一个具体的运动的情况。然后这边是我们的转子CVT的基本的功能，可以看到有两个主要的旋转，两个主要的旋转臂，而且他们是在中部，有两个小的结合，他们是单项的离合，最后呢，我们可以在输出获得一个持续的转速。

　　其他的设计是这样的，为了将转臂能够进一步转动，我们需要有效的负载，在这里可以看到有两个转臂是耦合在一起的，这个弹簧齿轮能够输出单向离合器的反弹，我们如何确定速比呢，我们看到这里是有转速，所以我们看到，在它旋转的过程中，我们会看到这两个各自单向离合器能够提取最大速度，从而产生非常稳定的输出速度，而且也能够确保整个速比的稳定性。在这里呢，我们可以看到，这里还有一个振荡分量，这两个摇臂之间的耦合，可以通过弹簧加大增量。

　　像前面说过的那样，转子CVT的设计，是非常重要的设计，这个设计的重要理念在以下。可以看到第一点转子界面的周长接近于相等的，从转子的接近线和转子之间，同时出现的时候，能实现最微小的数字差。在17.5微米的架构之上，可以看到从动子的接触线速度差异的变化值，最大是8%，我们看到从转子的一端到另外一端，之间有一个线性的速度差。而且还有一点是非常重要的，那就是无论在转子处于什么样的位置，总是会在转子两端实现一个线性的关联的。

　　在这个3D的动画上，可以看到运行的机制。我们看到转子的，以及转子的两端之间总是在不断地接触，由于能够实现空档的离合。而且在这点我们可以看到，因为这种输出的速度非常稳定，所以这就能够实现整个输出的离合的稳定。如果从另外一个不同的角度看看，它的转动的话，我们看到从不同的角度来看，同样的运动的过程，我们能够看到这种离合器转动的过程中，所产生的力量能够非常平缓地通过转臂进行输出。

　　这里是空档的转动，所以这里的压力非常稳定。我们看到这是转子CVT的各种不同的组成部件，可以看到这里有摇臂，还有所有的这些接触的接口，这些接触接口之间能够将不同的组件联系起来，可以将球形的轴承联系起来，也可以将线性的，或者是针形的连接起来，是纯滚动，或者是曲线形的，在这里能够看到这个渐开线曲线能够确保径向和角位移位性的转换。有一点非常重要，就是上下以及滚动之间的接口是运动之间的接口是线性的，所以我们可以看到，这个地方的某一个角度的转动，就会联动，或者是造成另外相关联部位的某一个角度的转动，这种转换也是线性的。

　　另外我们在这里可以看到，所有各个不同的零部件之间，是能够实现相互关联的，在转动机械界，通过转动机械接口之间是可以实现互动的。在这里我们可以看到，在转子CVT，以及摩擦方面产生的效率。在这里呢，我们可以看到这是我们的25千瓦的转子CVT的原型，这是测试的样本，可以看到具体形成的各个不同的零部件，能够看到这里是机械性能，机械组织架构图，通过这样的机械架构能够实现稳定的速比，我们需要对二百瓦的压力，需要对压力进行调整，来形成稳定的输出速率。

　　如果我们来看看功率的损失，在转子CVT的效率方面，功率损失的情况。其实有些功率的损失是独立的，但是有一些功率的损失是与负荷相关的，因此我们能够看到，因为是一个转子CVT，所以我们会看到，在这个CVT中呢，离合器是在不断地开锁和解锁的，我们会看到在这个过程中，需要考虑到不同的负载，有效负载，因此有一些车辆，使用自动变速器技术，我们也会对于在这样的车辆中，我们会对一个单向的离合器，转轮的扭矩，单项扭矩进行测量，在这里测量的指标，具体的规格是2.2牛米和OWC是3牛米，看到这里对负荷的依赖度，我们针对不同的有效负载，对于功率损失进行了区分，另外我们也是研究了相应的扭矩的，我们研究了不同的扭矩，以及不同的扭杆的耦合机制，在这里是不同的转子的替代，转子的替代率，以及不同的扭矩，和转子速率之间效率的关联度。在这里不断地进行改善，要使用更多的方式，所以我们在不断地减少的宽度和周长，17.5厘米，以及47厘米，大家在这个图上可以看到，转子周长的减少，以及宽度的减少，能够对于转子替代率有影响，因此我们使用独立的，8.75厘米的宽度，减少功率的损失，功率损失的降低，可以降低到50%。在这里看到有不同的速度，无负荷情况下的功率损失的状态，在这里可以看到纵轴是功率损失瓦，横轴是转子的转速，这里必须要指出的是，在左侧的效率轴，看到是比较低的，大家应该记住这是一种空档的转子CVT，所以它其实就等于非常高的降低比率，而且在这里我们采用的效率的曲线呢，我们看到最，这里的输入的转速是从一千到三千IPM，而输出的负载是200到470牛米，输入功率的区间到1.5到25千瓦，我们可以看到功率的曲线是有一个日益上升之后，持平的走向的。另外还有一点非常重要，就是我们的离开值和空档值，应该限制输出的扭矩。由于不同的零部件存在硬度，所以为了确保对于啮合空档时的CVT的效率，在设定移动比和实际传动比之间，是存在一定的差异的。我们也在做这个设计的时候，我们的传动比是输入速度和输出速度，以及设定的输出扭矩之间的功能的对比。因此我们看到实际上我们能够使用这种计算方式计算扭矩，在现实中就像是我们将我们的CVT制订在某一个比率之上，之后测量传动载荷，移动传动比，就能计算出来输出扭矩。当这个尺荷处于空档的时候，你对速比的调整时间，以及要实现某一个特定的速率，所需要的扭矩的转速。另外得出输入速度扭矩，和输出速度，以及传动比的结果。

　　在这里看到测试的装置，测试的目标主要是证实我们的结论是不是正确，目前测试在开展过程之中，测试的结果在进一步验证之中，这里我们也看到我们相信，我们将能够进一步的在将我们的效率提升到，速率能够进一步提升90%以上。下面我们看到是我们25千瓦的转子CVT，主要是用于两厢和三厢的发动机的车辆，我们需要液压控制单元，还有我们要在其他的车辆上使用这种小排量的话，是不太合适的。但是在我们的实验过程中，我们知道我们有二十到三十五千瓦的转子CVT，前轮前驱的乘用车，我们在这里呢，列出了不同的性能的参数，它的速率空间，速率比以及它的啮合空档所达到的扭矩，另外执行功率在设计的过程中低于二百瓦。

　　此外还有车辆的最高时速，可以达到128公里，而在这个车辆的实验中，我们看到它的变速器的质量是32公斤，重量是32公斤，这是一个非常有吸引力的数字，我们也是计划在今年明年的时候，能够进一步地改善，变速器的重量指标。在这里呢，我们可以看到，是一个整套传动系统的详细说明，这里有重量的分布，包括不同的活动部件，还有主助动器，以及外壳的重量。另外有扭杆耦合和传动比率1：1等等，大家可以看一看浅色的颜色，可以看到活动的部件的重量低达17公斤。对于高传动比低传动比而言呢，另外整套传动系统的总重只有12公斤。

　　下面我们来看一看基本的一些指数，关于尺寸的方面的指数，这是我们在设计的过程中，专门设计的这样的小的CVT，用于小型车辆的运用。在这里可以看到外壳的不同的组成，一个分割的剖面图。非常重要的是，因为所有的汽车都要向混合动力转型，所以我们也是加入了电动发动机的这样的一种概念，来实现变速器的功能。在车辆禁止时，我们可以通过引擎对转子的CVT进行充电，而且可以实行再生制动，这个过程中，能够利用引擎对电子的CVT进行充电，这个时候齿轮处于空档的状态，因此我们再次对电池进行充电，从而对发动机进行供电，而且通过这样的混合动力电动发动机的使用，我们能够进一步提高引擎的性能，而且能够提高电机的性能，除此之外，我们也可以采用充电的电池，车辆在行驶过程中，如果有额外的引擎容量的话，可以对电池进行持续的充电。

　　我们展望市场对于小型转子的市场，市场存在空白区域的，那就是CVT低于七十千瓦的CVT，在这个市场中还是存在空白的。所以正是由于存在这种空白，我们需要提供高效率，价格合理的低重量的CVT的解决方案，用于小型乘用车市场，我们认为在这个目前的目标市场应该是一些微小型车辆，还有农用车辆，高尔夫用车，小型拖拉机等等，所以总的来说，转子CVT是一个非常高效的解决方案，由于对于小型车辆而言，CVT拥有其他的CVT只有液压控制，还有更高的机械效率方面，有更大的优点。我们相信基于目前的组件的复杂度，小型转子CVT，应该比现有的CVT成本更低

　　最后我想跟大家演示一个视频。我们可以看到，我前面跟大家第一张幻灯片上介绍的功能，这里有转子，还有追随单元上下移动。不停地转动，这里的转动力也会转移到这个角度，这个转子的角度，之后我们会看到，摇臂上的follower也能够进一步调整自己的角度，实现最高的转动效率，我的PPT有中英文版本，大家其中一些技术细节不是很清楚的话，会议之后可以找我，我给大家详细解答，谢谢大家。

　　管欣：大家有没有什么问题？

　　提问者：你的概念非常有趣，而且我希望你的概念尽快付诸实施，我有一个问题，目前有非常多的CVT技术，其中有一些技术是非常成熟的，所以您觉得您的小型低成本转子的CVT，在市场上的前景怎么样，因为是一种创新性的技术。

　　Roland Serway：如果我理解你的问题正确的话，你是问我们产品的竞争优势怎么样，是的，我们是一家小公司，我们进入市场面临很多障碍，我们会选择相应的，我们会对于市场的现有环境进行测量，我们会了解准备进入市场的现在普遍的技术是什么，因为我们投入了大量的资金，研发资金，我们的制造商投入了很多钱，我们这个潜力很大的，因为我们所生产的产品的市场是空白的，所以我们认为，我们会致力于寻找那些我们最可能进入的市场，来取得突破。还有另外一个问题，在今天早上也有人问过，对于你的系统而言，在你的系统的样本中，能够实现怎么样的瓦特的效率，我们是能够实现九十瓦的转速的效率，如果你感兴趣的话，可以到我们的展台看一看具体的样本，谢谢。