机械式无级变速器的结构与工作原理-现代汽车新技术

1.机械式无级变速器的结构

如图4－19所示，无级变速器由金属带、液压控制系统、传动装置、速比调节装置、安全缓冲装置和电控系统组成。

图4－19　金属带式无级变速器结构

1—差速器半轴驱动前轮；2—中间轴；3—横置发动机前轴；4—前进挡、倒挡离合器及其换向机构；5—锥盘金属带变速器；6—从动锥盘；7—主减速器；8—差速器；9—差速器半轴驱动前轮。

1)起步离合器

起步离合器可以使汽车平稳起步，使乘坐舒适性得以提高。此外，在必要情况下起步离合器还可以切断发动机的动力。

2)行星齿轮机构

无级变速器采用双行星齿轮的行星齿轮结构，由内外行星齿轮和右支架三部分组成，这三部分固定在行星架上。其中内外行星齿轮分别与太阳轮和齿圈啮合，右支架则通过螺栓与行星架固定。

3)无级变速机构

无级变速机构主要由三部分组成，分别为金属传动带、主动轮和从动轮。金属片的作用主要是传递动力，而金属环则起着固定金属片的作用，并在工作过程中使金属片沿着金属环的方向运动。另外，金属环也有传递转矩的功能。主从动轮均由一个可以轴向移动的锥型轮和一个固定的锥型轮组成。

4)控制系统

无级变速器通过控制系统来改变传动比，使其可以连续变化。控制系统通常有两种，即机械液压控制系统和电子液压控制系统。

机械液压控制系统主要由油泵、主阀体、控制阀、离合器和制动器等组成。有的乘用车无级变速器还装有液力变矩器。其工作原理如图4－20所示，当驾驶员踩下加速踏板10时，通过柔性钢索1带动换挡凸轮2转动，控制速比控制阀3。由发动机驱动的液压泵8将压力油输送给主压力控制阀9。主压力控制阀9根据工作轮位置传感器4的液压信号，控制速比控制阀3中的压力，从而控制主、从动工作轮可动部分的液压缸中油液的压力，以调节金属带与工作轮的工作半径，实现无级自动变速。(www.xing528.com)

图4－20　无级变速器的机械液压控制系统的工作原理

1—柔性钢索；2—换挡凸轮；3—速比控制阀；4—工作轮位置传感器；5—主动工作轮液压缸；6—从动工作轮液压缸；7—金属带；8—液压泵；9—主压力控制阀；10—加速踏板；11—节气门。

无级变速器的电子液压控制系统的工作原理如图4－21所示。电子控制单元(ECU)根据发动机的转速、车速、节气门开度和换挡控制信号等，向液压控制单元发出指令，控制主、从动工作轮液压油缸中的油液压力，使主、从动工作轮的可动部分轴向移动，从而改变金属带与工作轮间的工作半径，以实现无级自动变速传动。

图4－21　无级变速器的电子液压控制系统的工作原理

1—液压泵；2—液压控制单元；3—电磁离合器；4—主动工作轮；5—输入轴；6—输出轴；7—金属带；8—从动工作轮。

5)中间减速机构

一般情况下无级变速机构的传动比的变化范围为0.445～2.6，由于该范围不能满足汽车的传动比范围，通常设置中间减速机构来扩大传动比变化范围。

通过在无级变速器后设立主减速器、差速器和半轴齿轮等零件，使整车的传动比满足正常的行驶要求。在汽车工作过程中，液压调节阀根据传感器油压做出相应变化，改变工作轮油缸液压，使工作轮相应地轴向移动，再通过主减速器进一步改变传动比，使其与当前工况最佳匹配。

2.机械式无级变速器的工作原理

金属带式无级变速器传动器由主、被动工作轮的固定和可动两部分形成V形槽，并与金属传送带啮合。当主、被动工作轮可动部分做轴向移动时，改变了传送带的回转半径，从而改变传动比。可动轮的轴向移动是根据汽车的使用要求，通过液压控制系统进行连续调节，实现无级变速传动。

CVT通过V形主动工作轮、金属带、V带的从动轮来实现动力传递。主动轮安装于输入轴之上，获得动力后带动金属带开始转动，而金属带的另一端会连接于从动轮，而从动轮与输出轴相连接，于是动力得以传递到输出轴，之后通过尾牙等部件传递至车轮。V带(主动以及从动工作带)配有液压控制装置，其作用使工作轮的一边做轴向移动，而金属带随着工作轮单边的轴向移动发生上下移动，从而改变工作半径，实现了改变传动比、线性变化传动比的目的。由于传动比可以发生线性变化，所以在机械结构中，并没有严格的挡位的概念。无级变速使得发动机的转速保持在最佳的输出范围内。