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昨天,小編受邀參加了由北京北京維艾迪汽車科技有限公司(簡稱VIT)主辦的VIT1113技術路線發布會,暨中國自動變速器産業應對新能源發展趨勢技術升級研讨會。大會為大家展示了VIT活齒無級變速器。簡單說它是一個不會打滑的CVT,什麼?你不相信?。那今天小編就跟大家聊一聊活齒無級變速器這點事。
對于傳統的CVT無級變速箱我們并不陌生,其主要通過兩個可變槽寬的主、從動棘輪和鋼帶或鍊條來實現無級變速。主、從動棘輪可通過滑動改變V型槽的寬度,使鋼帶在主、從動棘輪上的回轉半徑發生變化,而回轉半徑的比值就是我們所說的傳動比,回轉半徑變了自然傳動比也就變了,且由于變化是連續的,不存在斷點,所以我們稱之為無級變速。而一般采用齒輪傳動的變速箱則不然,即便擋位再多也會在傳動比上存在斷點,所以無法達到無級變速的效果。
CVT的優點很明顯,因為沒有明确的“擋位”概念,可以實現“無級變速”。由于速比變化是連續不斷的,所以汽車的加速或減速過程非常平緩,舒适感好。而且CVT可在相當寬的範圍内實現無級變速,根據發動機的工作情況,自發選擇最适當的傳動比,從而達到節油目的。一般比MT省油5-8%,比AT省油10-15%。同時CVT變速器也有很大的局限性,因為其用鋼帶進行傳動,在承受大扭矩時,鋼帶容易打滑,出現發動機轉速飙升,但車子提速慢的情況。總體來說,配CVT變速器的車,加速能力通常都較為一般。而改變CVT變速器的這一現狀就成了工程師們的頭等大事。
這才有了我們今天的主角活齒無級變速,在介紹它之前,我們必須先要了解這種變速箱中的一個最為核心的概念—“活齒”。我們都知道傳統的齒輪傳動是靠兩個齒輪的齒面齧合來實現動力傳遞的,而這種活齒CVT的傳動方式則與我們平時齒輪傳動有兩點顯著不同。首先它不是傳統意義上的兩個齒輪,而是由一條帶齒的傳動鍊條和一個被稱為“活齒單元”的部件組成。每個活齒單元中,都排列着很多整齊的、極薄的滑片,這些滑片互相之間挨得非常近,且能保證各自獨立上下活動。錐形盤在轉動時,嵌槽内活齒單元的這些滑片,會在離心力的作用下,相對單元處于“凸出”位置。随着錐盤轉動,活齒單元和鋼帶之間發生接觸,鋼帶上面的齒形槽是“死”的,不變形的,因此會擠壓這些因為離心力而凸出來的滑片,使滑片回歸到原本的位置。這樣一來,N多個滑片就被齒形槽“擠”出了一個齒的形狀。這些嵌入到齒形槽的滑片們,扮演着齒輪的角色,與鋼帶形成齒輪齧合,帶動鋼帶運轉。
了解了什麼是“活齒”,接下來的傳動原理就非常簡單了。活齒CVT的傳動機乍一看與傳統CVT十分相似,實現變速的部件也與我們平時所見的CVT相差不大,主要由主、從動棘輪、傳動鍊條及活齒單元四部分組成。主、從動棘輪通過鍊條連接,表面開有溝槽用于安放活齒單元,活齒單元可沿溝槽自由滑動,其上的活齒部分與傳動鍊條接觸。在運轉過程中,棘輪上的活齒單元跟随棘輪旋轉,傳動鍊條由于被活齒單元形成的齒槽死死咬住,也隻能随之轉動,由此實現力的傳遞。
1000牛米?
昨天的發布會上小編聽到了一個重要信息,最大承載扭矩可達1000牛米。這引發了小編的質疑。記得幾年前奔馳的9G-Tronic最大承載扭矩達到1000牛米,就已經屬于行業翹楚了。而這款變速箱的齒輪僅僅是幾個鋼片是如何做到1000牛米的呢?關于這一點會中并沒有詳細說明,也沒有說明這1000牛米的數字是如何得出來的。
多邊形效應?
還有一個問題,就是多邊形效應的攻克。因為小編注意到,從主辦方提供的資料和現場提供的實物來看,每個軸上僅有四個活齒單元,那麼嚴重的多邊形效應不僅會讓傳動不平順,而且産生的噪音也許會發動機的噪音還要大。然而解決這個的方法卻是通過兩個錐形面将鋼鍊撐起來。咋看之下其實并沒有什麼問題與普通的CVT差不多,然而長期使用的話就會牽扯磨損問題,磨損之後會改變錐面和鋼帶的貼合度,貼合度降低了依然會産生多邊形效應。
真的算無級變速嗎?
會中還提到了一點,在同一組錐盤上布置的兩組相鄰的活齒單元體,其所屬的任一滑片與其相互齧合的鍊齒的齧合點之間的節圓弧長,等效于當前半徑處鍊齒節距的整數倍。滿足這一條件時,兩相鄰單元體上均至少有任一滑片,能同時與其相對應齧合的鍊齒實現零齒隙齧合,才真正可以傳動。簡單來說就是因為鍊齒有間隙,活齒有厚度,必須滿足差值條件,才能傳動。那這還算是無級變速麼?在一定範圍内符合活齒單元體必須出現在符合條件的位置,雖然這樣的位置很多。但是這也是有級的吧,不過是很多檔位的變速箱而已啊。
又上一個問題又會引出一個問題,就是活齒單元上的滑片如果磨損了,那麼根據零齒隙原則設定的檔位就會出現齒隙,這時若無法做出調整,那麼其他磨損不嚴重的活齒單元的受力就會增大,進一步降低了變速箱的可靠性和使用壽命。
寫在最後
總的來說,通過齒輪傳動的無級變速想法是好的,但是實際也僅是另一種形式的多檔位變速器。其自身存在的一些技術難點使我們也不好預測這種變速箱究竟能否走近尋常百姓身邊,還有如何轉化為能工業化生産的産品,并保證産品一緻性,更是發展道路上必須解決的問題。并且在這個汽油機即将壽終就寝的時代,有沒有廠家願意冒風險嘗試這種沒有經過市場檢驗的新型變速箱,也是一個很大的問題。如果這款變速箱是在50年前被發明的,也許還有足夠的時間來實驗和完善,但是現在,時間确實不多了。
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