自动变速器结构原理-无级变速器CVT

转动节
传动链的转动节采用双转动压块，在传动链转曲过程中， 转动压块之间形成滚动摩擦，动力损失和磨损降低至最小。
传动链的转动节采用不等长链整理节pp，t 可防止共振并降低转动噪音。
双联活塞
• CVT的速比变化依靠两组锥形轮不断改变
工作直径
• 即每组锥形轮均有一个可轴向移动的锥形
轮
• 其轴向移动由发动机驱动的液压泵提供。
当倒车离合器结合时，齿圈的摩擦片与 变速器壳体的钢片结合，齿圈被固定， 太阳轮将动力传递给行星架；
由于行星架的行星轮有另一中间行星轮， 当齿圈被固定时，迫使行星架反向旋 转将动力输出至辅整理助ppt 减速机构。
倒档扭矩传动路径
整理ppt
壳体 倒档离合器 输入轴
齿圈 行星齿轮 行星齿轮支架 行星齿轮 太阳轮
•在CVT中采用节能泵
•传动带使用金属带代替传统的橡胶带
•汽车新技术的进步克服了CVT原有的技术缺陷
•传递转矩容量更大、性能更优良的第二代CVT面世
•进入20世纪90年代，汽车界对CVT技术的研究开发日益 重视，再加上全球科技的迅猛发展，使得新的电子技术与 自动控制技术不断被采用到CVT中
到目前为止，世界著名的汽车公司都逐渐将CVT用
• 该传感器一旦检测到锥形轮打滑或牵引 阻力改变时即通知电控单元改变大截面 活塞油压，进行增压或减压
• 例如车轮在湿滑路面上打滑或在粗糙路 面上牵引阻力加大时，电控单元便会根 据牵引力传感器传来的信息改变大截面 活塞油压。
整理ppt
扭矩传感器----接触压力控制
（1）、结构和功能
链轮2
滑
轨
架
滑 轨
陷，因而没有被汽车行业普遍关注
• 然而提高传动带性能和CVT传递功率的研究一直
在进行。
整理ppt
橡胶带传动的CVT
◆功率有限 ◆离合器工作 不稳定 ◆液压泵、传 动带和夹紧机 构的能量损失 较大
整理ppt
•后来，汽车研究人员将：
•液力变矩器集成到CVT系统中
•主、从动轮的夹紧力由电子装置进行控制
CVT自动变速器除了标准档位外，换档操纵手柄也可以
移至另一个平行的档位，在“+”或“-”之间变换。 Tiptronic开关
换档杆护板
3个霍尔传感器
换档杆护板鱼鳞板
整理ppt
4个霍尔传感器用于换档杆位置
手动、自动和CVT无级自动变速器的功能比较
项目
换档控制 变速器档位 数
手动变速器 人工手动控制 有级
• 该系统的设计特点是：
• 单纯改变速比时用小截面活塞和低油压， 大截面活塞仅提供一定压力保持摩擦力。
• 当锥形轮轴向移动改变速比时，液压系统 可使用小功率液压油泵，减小液压系统损 耗和发动机功率损耗，功能分流可使速比 响应迅速，大截面活整理p塞pt 油压无需变化。
• 另外
• 在奥迪Multitronic系统中还设置了一个 扭矩力传感器
电控自动变速器结构与检修 ——CVT无级变速器
整理ppt
整理ppt
• CVT是英文Continuously Variable Transmission的缩写，意即无级变速器。
整理ppt
• 一般来讲，汽车上常用的自动变速器 有以下几种类型：
• 液力自动变速器 • 液压传动自动变速器 • 电力传动自动变速器 • 有级式机械自动变速器 • 无级式机械自动变速器等 • 其中最常见的是液力自动变速器 • 液力自动变速器不是真正的无级变速
离合器油压过高
离合器传递 扭矩负荷过高
安全切断
离合器温度 过载保护
•上坡时带挂车行驶 整理pp•t频繁起车和制动
01J行星齿轮系结构 行星齿轮架 行星齿轮1 行星齿轮2 齿圈
动力输出 动力输入
太阳轮 整理ppt
01J行星齿轮系工作状态说明
前进档 倒档
1、太阳轮主动旋转 2、行星齿轮支架架与太 阳轮同速度旋转
行星齿轮
行星齿轮支架
壳体
倒档离合器
行星齿轮
整理ppt
齿圈
输出轴
• 奥迪Multitronic系统的换档 杆设置有锁钮和4个档位，并 以程控方式设置6个档位；对 应在转向盘上设置手动升降顺 序档按钮，可根据情况自由设 置档位。
整理ppt
日产汽车公司的CVT
• 1997年上半年，日产汽车公司开发了在2.0 L 汽车上使用的CVT。
器（CVT）。 整理ppt
• 目前，在普通的轿车中，大多采用电
控液力自动变速器
•其主要是由液力变矩器和自动变速器两大 部分组成
•它能根据节气门的开度和车速的变化，自 动进行换档
•与CVT相比，液力自动变速器最大的不同是 在结构上，即它是由液压控制的齿轮变速系 统构成的
•因此，液力自动变速器并不是真正的无级
前
太阳轮
进
档
离
合
行星齿轮支架
器 倒档离合器
整理ppt
• 可变压力油冷式离合器的电子液压 控制过程：
• 电控单元连续采集传感器的输入信 号（包括发动机转速、变速器的输 入转速、加速踏板的位置、发动机 的转矩、行驶阻力和变速器的油温 等）
• 经过比较、运算决定相应的油压值， 如果实际值与标定值的偏差太大， 变速器自动执行关断
辅助减速齿轮档
传动链变速器
行星齿轮系
整理ppt
前进档离合器
液压控制单元
变速箱控制单元
Mutitronic 01J变速箱的剖视图
变速箱控制 单元
液压控制 单元
机械传动
整理ppt
变速箱输入轴
01J行星齿轮系结构
齿圈
行星齿轮
太阳轮
前进档离合器 倒档离合器
整理ppt
行星齿轮支架
壳 倒档离
体
合器
前进档离合器
变速器，而是有档位的，仅是在两档之间的
无级变速。
整理ppt
CVT则是由两组变速轮盘和一条传动带组成的。
•CVT采用传动带和工作直径可变的主、从动轮 相配合传递动力
CVT可以自动改变传动速比，实现传动速比的 全程无级连续改变
没有传统变速器换档时那种“停顿”的感觉， 从而得到传动系统与发动机工况的最佳匹配 •提高车辆的燃油经济性和动力性 •改善驾驶者的操纵方便性及乘坐舒适性 •因此它是一种比较理整想理pp的t 汽车动力传动装置。
动力连接
•为消除发动机与变速器之间的摩擦损耗 •发动机与CVT之间以飞轮减振装置代替一般 液力自动变速器的液力变矩器 •以刚性连接代替柔性连接
整理ppt
2、飞轮减振装置
飞轮减 振装置
6缸
双质量 飞轮
整理ppt
4缸
6缸 （TDI）
飞轮减振装置
刚 性 连 接
发动机产生的振动 变速箱吸收的振动
注：在怠速区内发动机和整理变ppt 速器振动
链轮1
1
架
1
滑 扭矩传感 轨 器腔2 架 2
扭矩传 感器腔1
滑轨 架2
扭矩传感器活塞
整理ppt
（2）、接触压力控制因素
速 扭矩小 比 相 同
扭矩大
扭 速比小 矩 相 同
速比大
•压力低，传动链打滑
•压力高，效率降低整理ppt
扭矩
传感
器
接 触
传 递 扭
压矩
速比压 力
力调整
（3）、工作模式----扭矩
CVT在奥迪轿车上的装备种类
发动机
CVT变速箱--零件号
代码
备注
2.4L
01J 300 044 01J 300 047
FWK GHL
带S档位
2.8L
01J 300 043 B
整理ppt
01J 300 046 S
FRZ GHJ
带S档位
1、Mutitronic 01J变速箱的结构图
飞轮减振装置
倒档离合器
• 在此基础上，日产汽车公司1998年开发了一 种为中型轿车设计的包含一个手动换档模式 的CVT。
• 新型CVT采用最新研制的高强度宽钢带和高 液压控制系统，而且获得了较大的转矩传递 能力。
• 日产汽车公司研制开发了CVT电子控制技术， 传动速比实行全档电子控制，汽车在下坡时 可以根据车速控制发动机制动，而且在湿滑 路面上能够平顺地增整加理pp速t 比来防止打滑。
• CVT技术的发展已有100多年的历史
• 德国奔驰汽车公司早在1886年就将V形橡胶带式
CVT安装到该公司生产的汽油机汽车上
• 1958年，荷兰的DAF公司研制出Variomatic双V
形橡胶带式CVT，并装备于其制造的Daffodil轿
车上
• 但是由于橡胶带式CVT存在功率有限（转矩局限 于135 N•m以下），离合器工作不稳定，液压泵、 传动带和夹紧机构的能量损失较大等一系列的缺
轮可以轴
向移动
• 两组锥形
轮必须保
持协调相
同的调整，
以保证链
条始终处
于张紧状
态。
整理ppt
链条采用多片 式钢制链条
• 部分轿车的牵引转矩 可高达300 N•m。
在主动锥形轮相对被动锥 形轮工作直径较小时，主 动锥形轮可以传递给被动 锥形轮较大的牵引转矩，整理ppt
变速器锥面链轮 转动压块
链节
转动压块
性。
整理ppt
无级变速机构由两组锥形轮组成
包括一对主动锥形轮和一 对被动锥形轮
主动锥 形轮
发动机辅助减速机构
发动机的动力 通过链条传递 给被动锥形轮 直至终端驱动
钢制链条
主动锥形轮由
发动机的辅助
同时有一根链条运行在
减速机构驱动 被动锥形轮整理pp两t 对锥形轮V形沟槽中间
• 在每组锥
形轮中有
一个锥形
飞轮减振装置
减 振 连 接
发动机产生的振动 变速箱吸收的振动
注：在怠速区内发动机和整理变ppt 速器振动
变•其速动箱力输输入出轴采用行星行齿星轮齿系轮统及两组湿式可 变压力油冷式齿离圈合器 •压力可随发动机输出转矩大小而改变。
•可变压力油冷式离合器具有软连接的功能， 能满足车辆起步、停车和换档的需要。
到自己新推出的车型上，完成了自动变速器的技术
革命。
整理ppt
目前，奥迪A4、A6轿车，广本飞度轿车，东 南菱帅轿车，南京菲亚特轿车等已经大量采 用CVT无级自动变速器
CVT的结构特点
各种型号CVT的主要差别集中在：
发动机动力传递到主动带轮的过 程以及带轮半径和夹紧力的控制 方法上。
整理ppt
目前，CVT的控制一般都采用电子控制模式，即可以在 自动状态下运行，也可以选择特定的控制程序，增加 驾驶的便利性。
控制 扭力传 凸缘 感器1 压力缸
排油孔 小扭矩状态 整理ppt
扭矩提高状态
大扭整理p矩pt 状态
工作模式---速比
扭矩传感器腔2
扭矩传感器腔2 十字孔 孔
孔
变速器链轮 扭矩传感器活塞 低档 变速比1:1 高档
•横向孔关闭，扭矩传感器
•横向孔打开，扭矩传感
腔2不工作，接触压力大 整理ppt 器腔2工作，接触压力小
输入轴
齿圈 行星齿轮 行星齿轮支架 行星齿轮 太阳轮 行星齿轮
输出轴
前进档离合器
行星齿轮支架
壳体
倒档离合器
整理ppt
行星齿轮 齿圈
CVT无级变速器的关键部件
• 奥迪Multitronic系统为无级变速
无 机构 级 • 其作用是使变速器在起始转矩和 变 终结转矩多种速比之间连续调整， 速 最终自动选用最佳速比，使发动 机 机始终处于最佳速比范围之内， 构 无需再考虑工作性能和燃油经济Leabharlann Baidu
自动变速器 电脑自动控制 有级
CVT无级自 电脑自动控制
动变速器
整理ppt
无级
下面以奥迪Multitronic系统为例介绍CVT结构特点。
CVT（Continuously Variable Transmission) --------无级变速
Multitronic R 代表Audi 公司的无级自动变速器 01J 无级自动变速箱型号 DZN 无级自动变速箱代码
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离合器液压控制
SIV:安全阀 KSV:离合器控制阀 VSTV:输导压力阀 HS:手动换档阀 N215:离合器压力 调节阀
ATF卸压 离合器压力
供油压力
5bar常压
输导控制压力
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油底壳
控制压力
离合器电子控制
离合器控制参数 •发动机扭矩 •发动机转速
•制动力
•变速箱输入转速
•变速箱油温 •加速踏板位置
• 为减少发动机功率消耗，根据“双联活塞”
原理，奥迪Multitronic系统采用两个液压
油泵独立驱动的液压系统
• 分别负责提供改变传动速比的锥形轮轴间
移动力和保持锥形轮与链条之间摩擦力的
推力。
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• 机构中大截面活塞负责向锥形轮和链条提 供推力保持摩擦力
• 小截面活塞负责向锥形轮轴向移动提供推 力改变速比。
1、太阳轮主动旋转 2、齿圈固定
整体同步旋转
行星齿轮支架 反向旋转
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变速原理
整理ppt
整理ppt
前进档扭矩传动路径
前进档 行星齿 离合器 轮支架
行星齿轮
输
输入轴 太阳轮 出 轴
行星齿轮
前进档 行星齿 整理ppt 离合器 轮支架
当前进离合器结合时，行星齿轮系统太 阳轮的钢片与行星架的摩擦片结合成 一体，与发动机同步，由行星架将动 力输出至辅助减速机构；
变速箱控制单元计 算离合器额定压力
控制电流
压力调节阀N215
离合器 压力传
感器
离合器控制阀KSV
前进档整离理pp合t 器 倒档离合器
离合器系统保护
离合器的过载保护过程与其相似，当电控单元检 测到油压过高时（离合器过载）会及时发出控制 信号使发动机的转矩降低，离合器冷却后，在很 短的时间内发动机的转矩即恢复到原有转矩值。