CVT的历史、结构和原理
[汽车之家 技术] 变速箱的未来会怎样发展?不同的厂家会给出不同的答案。当传统的行星齿轮结构变速箱将要到达技术上的瓶颈时,德国人开始热衷于搞双离合(DCT),而日本人更喜欢研究CVT(无级变速箱),国内的自主品牌在变速箱的选择上似乎仍处于“百花齐放”的状态,其中有很多厂家便选择了主打经济平顺的CVT,但由于市场、成本等综合原因所限,很少有机会跟像爱信(AISIN)、加特可(JATCO)这样的变速箱厂商合作。不过,有需要就会有商机,有商机就会有解决方案,我们今天要聊的就是目前国内自主品牌选择最多的CVT变速箱。
● CVT变速箱的简史
在话题开始之初,还是让我们先来回顾一下CVT的前世今生。要了解CVT的身世,还要追溯到几个世纪前的意大利,那时的世界大概还不知道汽车是什么。伟大的天才艺术家、同时也是发明家的莱昂纳多·达芬奇就提出了一种无级变速的概念。直到1886年,戴姆勒和本茨发明的世界上第一台汽车就搭载了一台无级变速箱。这台无级变速箱同时也拥有了欧洲第一个依靠皮带摩擦传动的CVT变速箱专利。1958年,荷兰DAF公司推出了装备了双V型橡胶带式CVT的轿车DAF600,并取得了不错的销量。
如今我们看到的大多数的CVT都使用了钢带作为传递动力的介质,而钢带的专利最早是由荷兰VDT公司掌握,并在1995年被零备件巨头德国博世(想了解产业巨人博世背后的故事?请点击这里)收购。如今,世界上大部分的CVT钢带依然由博世提供。当然,并非所有的CVT都会使用钢带,例如奥迪的Multitronic就是用了舍弗勒提供的钢质链条。
● CVT的原理和优势
相比于复杂的传统行星齿轮组AT变速箱,CVT的结构相对更加简单。以最常见的钢带式CVT为例,其最为核心的、实现可变传动比的部件就是两个锥轮和一条钢带。CVT的低挡位为小直径的主动轮带动大直径从动轮,随挡位提升,主动轮直径变大,从动轮变小。在实际工作状态下,根据扭矩和输出功率的变化,锥轮组按照预定的模式在电脑及其液压油缸的控制下相对变化:当车辆需要较大扭矩时(如车辆启动加速),需要大的减速比,主动锥轮组向两边分开,形成较小的工作圆,从动轮向中间挤压,工作圆较大;而在车辆需要扭矩降低时(如高速匀速行驶),则反之。并以其中的链带作为动力传递。这样的运动形式,和其他变速器的变速原理完全一样,只是殊途同归而已。而根据动力需求制造出任意齿比的“挡位”,在速比变化时,没有了换挡的冲击,这便是无级变速的原理和意义。
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除了没有挡位冲击带来的舒适性方面的优势以外,由于驾驶者在驾驶中可以通过控制油门踏板,令发动机转速保持在一个比较经济的范围内,只依靠CVT内部变速比的变化而提升车速,以达到经济行驶的目的,这也是CVT的最佳运行方式。
另外,CVT的变速箱油除了具有传统变速箱油润滑、控制的作用之外,还决定了CVT钢带的摩擦系数,因此所有的CVT变速箱油都是特制的。消费者在购买了使用CVT变速箱的车辆后,一定不能贪图便宜随意更换变速箱油,特别是不能换用AT变速箱油,否则会导致CVT钢带打滑或者损坏的严重后果。
自主品牌CVT从哪里来
● 自主品牌的选择
尽管有些自主品牌通过自身研发或收购已经具备了生产自动变速箱的能力,但仅就CVT而言,除奇瑞、北汽已经或即将具备生产能力,大多数自主品牌还需要采购成熟的产品。说到这里问题来了:自主品牌们通常会选择谁的产品呢?比利时邦奇,这是一个对大多数消费者都十分陌生的名字,但它却与国内目前主流的自主品牌如吉利、奇瑞、长安(新产品已经与爱信进行合作)、江淮、比亚迪、东风柳汽等都有着密切的合作关系。确切的说,这些品牌曾经或正在使用的CVT变速箱,都来自于邦奇。
尽管在国内不那么有名,但邦奇也绝对算得上大有来头,如果要追溯它的历史,恐怕要回到1972年的荷兰。那时候,首创双V型橡胶带式CVT的DAF公司已经拥有了自己的CVT变速箱工厂,而这间工厂在1999年被著名的德国ZF(采埃孚)收购,专门生产CVT变速箱。这一时期的MINI、沃尔沃和MG等车型的CVT都来自ZF。2006年,比利时邦奇(Punch)集团将ZF公司的CVT事业部收购,成立了邦奇传动系统公司(Punch Powertrain),从此开始了独立研发CVT变速箱的历史。
目前,邦奇CVT的研发工作依然交给位于比利时圣特雷登的总部研发机构进行,而在中国江苏南京,邦奇也成立了工厂和研发部门,在这里,邦奇主要生产VT2、VT3两款成熟产品供给国内的自主品牌车企,同时也可以进行一些本地研发、标定和售后服务。
除了邦奇以外,国内还有一些独立CVT生产厂家,比如位于湖南的江麓容大车辆传动股份有限公司和重庆青山工业有限责任公司。其中江麓容大通过与博世技术合作,将于2015年推出全新的变速箱产品RDC16,一些自主品牌如众泰、力帆和昌河铃木等或将匹配该公司的CVT产品。
● 自主品牌选用最多的CVT变速箱
目前,邦奇南京工厂生产的VT2及其改进型号CVT变速箱可以说是国内自主品牌选用最多的CVT变速箱。它的特点是燃油经济性较好、传动效率较高,同时成本控制较为出色。因为最大输入扭矩的关系,因此VT2更适合于搭载了1.6L及以下的紧凑型车或小型车。
VT2的特点之一就是使用湿式多片离合器代替了传统的液力变矩器。这样做的好处是可以降低重量、控制成本,同时多片离合器的响应也更加直接。不过,这样的结构也会带来一些不足:由于没有了液力变矩器液力缓冲,而采用了多片离合器的硬性连接,因此理论上在选择倒挡、空挡、前进挡时会产生少许的冲击感,舒适性稍有欠缺。
此外,针对扭矩更高的自主品牌小排量涡轮增压发动机,邦奇也与厂家一起推出了VT2的改进版本,通过对一些结构上的加强以及夹紧力的调整,CVT就可以承受更大的扭矩。
● CVT变速箱的标定
一台变速箱从无到有,按照产品开发体系从最初的市场调研、信息收集直到最后的量产上市需要经历多个阶段,而变速箱的标定和耐久性测试则贯穿于整个开发体系的后期阶段。对于CVT变速箱来说,锥轮对钢带的夹紧力、变速箱的换挡策略都是需要标定的内容。
变速箱的标定是非常重要的,优秀的标定才能真正发挥出变速箱和发动机各自的优势。同时,标定是一个复杂而重复性的工作,期间需要对每一个设定进行不断的修正,才能最终获得最佳的方案。
首次揭秘CVT生产过程
● CVT变速箱是如何生产的?
我们已经介绍过很多生产整车的工厂和生产线,而CVT变速箱的生产过程却从来没有被披露过。为此我们来到邦奇南京工厂的车间内,带您一起简单了解一下CVT变速箱是如何生产出来的。
总结:
谈到CVT变速箱,很多人都会认为它“简单、原始、无聊和缺乏激情”,但经过对CVT变速箱的历史、原理以及标定和生产的了解,我们会发现CVT其实并不像它结构上看起来那么简单。相比起现在被追捧的双离合(DCT)以及8AT、9AT甚至是10AT变速箱,CVT尽管确实在行驶感官刺激方面有一定差距,但它在保持了优秀经济性的特点之外,成本更低,也更容易实现优秀的行驶品质,因此众多自主品牌将其作为旗下产品的首选变速箱是有道理的。
此外,CVT和DCT一起,成为了国际汽车巨头们对自动变速箱未来预判的两大分支,以日本品牌为代表的“CVT派系”厂家正在不断探索开发着CVT的潜能,CVT也将在未来实现更为多样化的驾驶感受。CVT能否依靠自身的优势在未来大显身手呢?以上是我们收集的来自编辑部内部的一些观点,也欢迎您在留言区表达出自己的想法和见解!(文/图 汽车之家 张戈)
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