自动变速器结构原理无年级变速器CVT省名师优质课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。谢谢,电控自动,变速器结构与检修,CVT无级变速器,第1页,第2页,CVT是英文Continuously Variable Transmission缩写，意即无级变速器。,第3页,普通来讲，汽车上惯用自动变速器有以下几个类型：,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,其中最常见是液力自动变速器,液力自动变速器不是真正无级变速器（CVT）。,第4页,当前，在普通轿车中，大多采取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,它能依据节气门开度和车速改变，自动进行换档,与CVT相比，液力自动变速器最大不一样是在结构上，即它是由液压控制齿轮变速系统组成,所以，液力自动变速器并不是真正无级变速器，而是有档位，仅是在两档之间无级变速。,第5页,CVT则是由两组变速轮盘和一条传动带组成。,CVT采取传动带和工作直径可变主、从动轮相配合传递动力,CVT能够自动改变传动速比，实现传动速比全程无级连续改变,没有传统变速器换档时那种“停顿”感觉，从而得到传动系统与发动机工况最正确匹配,提升车辆燃油经济性和动力性,改进驾驶者操纵方便性及乘坐舒适性,所以它是一个比较理想汽车动力传动装置,。,第6页,CVT技术发展已经有100多年历史,德国飞驰汽车企业早在1886年就将V形橡胶带式CVT安装到该企业生产汽油机汽车上,1958年，荷兰DAF企业研制出Variomatic双V形橡胶带式CVT，并装备于其制造Daffodil轿车上,不过因为橡胶带式CVT,存在功率有限（转矩局限于135 Nm以下），离合器工作不稳定，液压泵、传动带和夹紧机构能量损失较大,等一系列缺点，因而没有被汽车行业普遍关注,然而提升传动带性能和CVT传递功率研究一直在进行。,第7页,橡胶带传动CVT,功率有限,离合器工作不稳定,液压泵、传动带和夹紧机构能量损失较大,第8页,以后，汽车研究人员将：,液力变矩器集成到CVT系统中,主、从动轮夹紧力由电子装置进行控制,在CVT中采取节能泵,传动带使用金属带代替传统橡胶带,汽车新技术进步克服了CVT原有技术缺点,传递转矩容量更大、性能更优良第二代CVT面世,进入20世纪90年代，汽车界对CVT技术研究开发日益重视，再加上全球科技迅猛发展，使得新电子技术与自动控制技术不停被采取到CVT中,到当前为止，世界著名汽车企业都逐步将CVT用到自己新推出车型上，完成了自动变速器技术革命。,第9页,CVT结构特点,当前，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取CVT无级自动变速器,各种型号CVT主要差异集中在：,发动机动力传递到主动带轮过程以及带轮半径和夹紧力控制方法上。,第10页,当前，CVT控制普通都采取电子控制模式，即能够在自动状态下运行，也能够选择特定控制程序，增加驾驶便利性。,CVT自动变速器除了标准档位外，换档操纵手柄也能够移至另一个平行档位，在“+”或“-”之间变换。,Tiptronic开关,3个霍尔传感器,换档杆护板,换档杆护板鱼鳞板,4个霍尔传感器用于换档杆位置,第11页,手动、自动和CVT无级自动变速器功效比较,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,自动变速器,电脑自动控制,有级,CVT无级自动变速器,电脑自动控制,无级,第12页,下面以奥迪Multitronic系统为例介绍CVT结构特点。,CVT,（,C,ontinuously,V,ariable,T,ransmission),-无级变速,01J,无级,自动变速箱型号,DZN,无级自动变速箱代码,Multitronic R,代表Audi 企业无级自动变速器,CVT在奥迪轿车上装备种类,第13页,1、Mutitronic 01J变速箱结构图,飞轮减振装置,倒档离合器,辅助减速齿轮档,传动链变速器,行星齿轮系,液压控制单元,前进档离合器,变速箱控制单元,第14页,Mutitronic 01J,变速箱剖视图,变速箱控制单元,液压控制单元,机械传动,第15页,01J行星齿轮系结构,变速箱输入轴,齿圈,行星齿轮,行星齿轮支架,前进档离合器,太阳轮,倒档离合器,第16页,输入轴,太阳轮,行星齿轮,行星齿轮,行星齿轮支架,行星齿轮支架,行星齿轮,行星齿轮,齿圈,齿圈,输出轴,倒档离合器,前进档离合器,前进档离合器,倒档离合器,壳体,壳体,第17页,无级变速机构,CVT无级变速器关键部件,奥迪Multitronic系统为,无级变速机构,其作用是使变速器在起始转矩和终止转矩各种速比之间连续调整，最终自动选取最正确速比，使发动机一直处于最正确速比范围之内，无需再考虑工作性能和燃油经济性。,第18页,主动锥形轮,发动机辅助减速机构,钢制链条,被动锥形轮,无级变速机构由两组锥形轮组成,包含一对主动锥形轮和一对被动锥形轮,同时有一根链条运行在两对锥形轮V形沟槽中间,主动锥形轮由发动机辅助减速机构驱动,发动机动力经过链条传递给被动锥形轮直至终端驱动,第19页,在每组锥形轮中有一个锥形轮能够轴向移动,两组锥形轮必须保持协调相同调整，以确保链条一直处于张紧,状态,。,第20页,链条采取多片式钢制链条,在主动锥形轮相对被动锥形轮工作直径较小时，主动锥形轮能够传递给被动锥形轮较大牵引转矩，,部分轿车牵引转矩可高达300 Nm。,第21页,变速器锥面链轮,转动压块,链节,转动压块,转动节,传动链转动节采取双转动压块，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。,传动链转动节采取不等长链节可预防共振并降低转动噪音。,第22页,双联活塞,CVT速比改变依靠两组锥形轮不停改变工作直径,即每组锥形轮都有一个可轴向移动锥形轮,其轴向移动由发动机驱动液压泵提供,。,为降低发动机功率消耗，依据“双联活塞”原理，奥迪Multitronic系统采取两个液压油泵独立驱动液压系统,分别负责提供改变传动速比锥形轮轴间移动力和保持锥形轮与链条之间摩擦力推力。,第23页,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。,该系统设计特点是：,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，功效分流可使速比响应快速，大截面活塞油压无需改变。,第24页,另外,在奥迪Multitronic系统中还设置了一个,扭矩力传感器,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,比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，电控单元便会依据牵引力传感器传来信息改变大截面活塞油压。,第25页,扭矩传感器腔2,扭矩传感器-接触压力控制,滑轨架1,滑轨架2,链轮1,链轮2,滑轨架1,滑轨架2,扭矩传感器腔1,扭矩传感器活塞,（1）、结构和功效,第26页,传递扭矩,压力低，传动链打滑,压力高效率降低,扭矩传感器,速比压力调整,扭矩大,扭矩小,速比相同,扭矩相同,速比大,速比小,接触压力,（2）、接触压力控制原因,第27页,压力缸,扭力传感器1,排油孔,控制凸缘,扭矩提升状态,小扭矩状态,（3）、工作模式-扭矩,第28页,大扭矩状态,第29页,工作模式-速比,低级,变速比1:1,扭矩传感器腔2,十字孔,变速器链轮,横向孔关闭，扭矩传感器腔2不工作，接触压力大,高档,横向孔打开，扭矩传感器腔2工作，接触压力小,扭矩传感器腔2,孔,孔,扭矩传感器活塞,第30页,动力连接,为消除发动机与变速器之间摩擦损耗,发动机与CVT之间以飞轮减振装置代替普通液力自动变速器液力变矩器,以刚性连接代替柔性连接,第31页,2、飞轮减振装置,飞轮减振装置,双质量飞轮,6缸,4缸,6缸,（TDI）,第32页,注：在怠速区内发动机和变速器振动,刚性连接,飞轮减振装置,第33页,注：在怠速区内发动机和变速器振动,减振连接,飞轮减振装置,第34页,变速箱输入轴,齿圈,行星齿轮,行星齿轮支架,前进档离合器,太阳轮,倒档离合器,其动力输出采取行星齿轮系统及两组湿式可变压力油冷式离合器,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含有软连接功效，能满足车辆起步、停车和换档需要。,第35页,可变压力油冷式离合器电子液压控制过程：,电控单元连续采集传感器输入信号（包含发动机转速、变速器输入转速、加速踏板位置、发动机转矩、行驶阻力和变速器油温等）,经过比较、运算决定对应油压值，假如实际值与标定值偏差太大，变速器自动执行关断,第36页,离合器液压控制,ATF卸压,输导控制压力,控制压力,油底壳,离合器压力,供油压力,5,bar常压,SIV:安全阀,KSV:离合器控制阀,VSTV:输导压力阀,HS:手动换档阀,N215:离合器压力调整阀,第37页,离合器电子控制,压力调整阀N215,离合器控制阀KSV,前进档离合器,倒档离合器,离合器压力传感器,变速箱控制单元计算离合器额定压力,控制电流,离合器控制参数,发动机扭矩,制动力,变速箱油温,发动机转速,变速箱输入转速,加速踏板位置,第38页,离合器过载保护过程与其相同，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转矩降低，离合器冷却后，在很短时间内发动机转矩即恢复到原有转矩值。,安全切断,过载保护,离合器系统保护,离合器油压过高,离合器传递,扭矩负荷过高,上坡时带挂车行驶,频繁起车和制动,离合器温度,第39页,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,太阳轮,动力输出,动力输入,第40页,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,整体同时旋转,1、太阳轮主动旋转,2、齿圈固定,行星齿轮支架反向旋转,01J行星齿轮系工作状态说明,第41页,变速原理,第42页,第43页,前进档扭矩传动路径,输入轴,太阳轮,行星齿轮,行星齿轮,行星齿轮支架,行星齿轮支架,输出轴,前进档离合器,前进档离合器,第44页,当前进离合器结合时，行星齿轮系统太阳轮钢片与行星架摩擦片结合成一体，与发动机同时，由行星架将动力输出至辅助减速机构；,当倒车离合器结合时，齿圈摩擦片与变速器壳体钢片结合，齿圈被固定，太阳轮将动力传递给行星架；,因为行星架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助减速机构。,第45页,倒档扭矩传动路径,第46页,输入轴,太阳轮,行星齿轮,行星齿轮,行星齿轮支架,行星齿轮支架,行星齿轮,行星齿轮,齿圈,齿圈,输出轴,倒档离合器,倒档离合器,壳体,壳体,第47页,奥迪Multitronic系统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次序档按钮，可依据情况自由设置档位。,第48页,日产汽车企业CVT,1997年上六个月，日产汽车企业开发了在2.0 L汽车上使用CVT。,在此基础上，日产汽车企业1998年开发了一个为中型轿车设计包含一个手动换档模式CVT。,新型CVT采取最新研制高强度宽钢带和高液压控制系统，而且取得了较大转矩传递能力。,日产汽车企业研制开发了CVT电子控制技术，传动速比实施全档电子控制，汽车在下坡时能够依据车速控制发动机制动，而且在湿滑路面上能够平顺地增加速比来预防打滑第49页,日产汽车企业年2月上市新款TEANA车中采取了该企业最新开发面向大型车XTRONIC CVT。,该企业在全世界首次使可用于排气量3.5 L级发动机金属传动带式CVT到达了实用水平。,这种CVT最引人注目标是，尽管增大了转矩，但金属传动带被控制在了宽30 mm，满足了转矩增大要求。,第50页,三菱汽车企业CVT,日本三菱汽车企业已选择了CVT无能量损失传递直喷式发动机（GDI）动力来驱动汽车。,V形带/传动轮机构能够确保在全部速率下发动机动力平顺无间断地传递。,其CVT根除了传统自动变速器经过齿轮换档时打齿现象，从而取得更满意响应特征和控制特征。,我国福建东南汽车企业生产东南菱帅（LIONCEL）轿车便采取了三菱汽车企业CVT。,第51页,日本富士重工CVT,日本富士重工拥有15年开发CVT经验。,1997年日本富士重工为其Vistro微型车装配了全计算机控制E-CVT（含有6档手动换档模式CVT）,。,驾驶员无须操作离合器就能够进行6档变速。,日本富士重工在Pleo微型车上采取一个有锁止装置液力变矩器电控式CVT,经过小范围锁止能够使液力变矩器滑动保持在最小值，行星齿轮用来切换前进档/倒档,传动速比范围为1105.51。,第52页,日本富士重工CVT电子控制系统由电磁离合器系统、电控单元（ECU）、传感元件和电磁阀等组成。,传感元件包含换档操纵手柄位置传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、车速传感器和制动踏板位置传感器,它们为ECU提供汽车行驶信号，ECU依据传感器信号作出判断，并将控制信号送至电磁阀，控制电磁阀与液压系统工作。,第53页,美国福特汽车企业CVT,1999年，美国福特汽车企业和德国ZF企业合作为美国福特汽车企业轿车和轻型载货车生产CVT，在巴达维亚和俄亥俄州新建合资企业从年开始生产为福特汽车企业设计、带有电子管理功效CFT23型CVT。,德国ZF企业设计CVT是一个液力变矩器式CVT,德国ZF企业称：与4档自动变速器相比，CVT系统能够将加速性能提升10%，燃油经济性提升10%15%；,与锁止式液力变矩器相比，CVT系统在不漏油前提下效率更高。,美国福特汽车企业正在设计一个与企业内全部轻型载货车匹配牵引驱动式CVT，包含后轮驱动和全轮驱动载货车，牵引驱动使用可移动滑件代替传动带和传动轮，滑动部分相对位置决定传动比，由部件间非常薄一层油来传递动力。,第54页,德国ZF企业CVT,德国ZF企业从1999年开始为Rover 216型汽车提供钢带驱动VT1型CVT,这种CVT包含螺旋齿轮变速器、液压系统及湿式离合器,在系统中集成电控单元（ECU）能够允许机械、液力和电子系统深入组合，从而更加好地利用了各种系统独特特点。,第55页,日本本田企业CVT,无级自动变速器(CVT)是一个采取主动与从动带轮以及钢带电控自动变速器，它含有没有级前进档变速和二级倒档变速功效，装置总成与发动机直列布置。,无级自动变速器(CVT)是一个采取主动与从动带轮以及钢带电控自动变速器，它含有没有级前进档变速和二级倒档变速功效，装置总成与发动机直列布置。,第56页,此型号无级变速器在D和S档位下含有7档模式，7档模式又分为2种：,7档自动模式和7档手动模式。,7档自动模式下，,变速器能够自动在7种带轮速比范围内上下变换,此时，转向换档开关随时能够被激活，而此开关被激活后，7档自动模式即被取消，且进入7档手动换档模式.,在7档手动模式下，,驾驶员能够经过转向换档开关，以手动方式在7档速比范围内加减换档，这与手动变速器情形相同。,第57页,第58页,第59页,第60页,