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分享丨解析东风日产CVT变速箱

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发布:mengmianren 来源:
PostTime:23-8-2023 17:04
分享丨解析东风日产CVT变速箱

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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1886年,奔驰公司率先将一台采用橡胶带传送方式的CVT变速箱搭载在旗下的车辆上,不过受制于当时的技术条件,卡尔·奔驰对CVT高瞻远瞩式的期许并未如愿。一百多年后,CVT变速箱在先进的电控系统以及精密的制造工艺下变得愈发成熟。然而,放眼全球的汽车厂商,似乎只有日产公司对CVT情有独钟,它为旗下众多自动挡车型搭载了CVT变速箱。那么,究竟是什么原因让日产对这项技术恋恋不舍,并且进行着矢志不渝的投入呢?



 首先,我要提到一个公司,它是来自日本的世界第三大变速器生产厂商——Jatco(加特可),作为曾经从日产变速器部门拆分出来的独立公司,现今它与日产有着紧密的技术合作,而这种关系就像ZF(采埃孚)之于宝马,Aisin AW(爱信精机)之于丰田。



目前,东风日产车型所搭载的CVT变速箱全部来自Jatco,其中很大一部分又来自Jatco位于广州的独资工厂(还有一部分采用日本原装进口)。至于CVT的真正的内涵与魅力,我们还要先从它的结构以及工作原理说起。



在AMT、AT、DCT(双离合)、CVT这几种主流的自动变速器中,CVT的结构相对最为特殊,但是其工作原理却也是最容易理解的。CVT变速箱最大的特点就是其变速的过程是无级的,相当于在变速器的最低档和最高档之间拥有无数个档位,这也注定了CVT变速的过程是最为平顺的。

传统的AT或者齿轮啮合式变速器,由于各档位都有固定的传动比,那么在这些固定的传动比之间跳跃时,即所谓的换挡,必然会导致发动机转速的波动,这种波动必然会对车辆的燃油经济性产生影响,同时也不利于乘坐舒适性。虽然现今的AT或者DCT变速器已经将换挡冲击抑制得很好了,但是物理结构决定了相邻档位间永远存在着距离,这是无法改变的事实。



然而CVT变速箱没有明确的档位,换挡过程就是在最大变速比范围内线性的递增或递减。这样就可以使得发动机一直处在某一合理的转速点上,保持扭矩和功率的输出基本恒定,从而只通过CVT的动作,来提高车速。由于发动机的转速不会产生波动,就可以精确地控制发动机处在最佳的工况下。这种变速模式是有挡位的发动机无论如何也无法做到的,就算档位再多,也只能无限接近。况且档位的增加也意味着变速器成本以及体积、重量的增大。

作为内燃机用的变速器,日产很早就关注到CVT的无缝加速性能和优异的燃油经济性,自从1992年采用CVT以来,日产通过不断地完善CVT与发动机之间协调工作的控制,使CVT得以持续地进化。2009年,由日产主导研发的XTRONIC CVT问世,这台变速箱也是世界上首款加入副变速机构的CVT产品,那么,它究竟有何特别之处呢?

1. 副变速机构的加入使CVT实现了小体积、大变速比

这台代号为JF015e的CVT已经搭载在日产的新骐达和阳光上,相比传统的CVT,它在从动轮与输出轴之间加入了副变速机构,即一套行星齿轮组。而这套行星齿轮组可以实现两个档位,同时配合原有的CVT变速机构,可以进一步扩大变速箱的变速比范围。

CVT的变速是依靠主动轮和从动轮直径的此消彼长来实现的,而轮直径的大小又决定了它的变速比范围,变速比越大,在与发动机进行匹配时,也就更加游刃有余,这就与AT变速箱档位数的道理一样。不过CVT更大的变速比也就意味着主、从动轮的直径要做得更大,从而导致其体积也要变大,这显然会限制它的适用范围。那么通过加入行星齿轮组,就可以进一步放大变速比,同时还可以适当的降低主、从动轮的尺寸和重量,从而实现CVT大变速比却小型化的设计初衷。



主、从动轮直径的减小,也就意味着它们可以安置在CVT变速箱壳体更靠上的位置。布局的变化使工作轮和传动带可以在运转时免于接触并搅动变速箱机油,这类似于曲轴对发动机油的搅动,从而减小了系统运行时的阻力。

2.钢带夹紧力的调整

对于CVT来说,动力的传递就是依靠钢带与主、从动轮之间的静摩擦来实现的。由于钢带的长度是有限的,所以无论主、从动轮中的任意一个直径发生改变,另外一个轮也需要与之相适应的进行变化,否则就会发生钢带卡滞或者松弛的状况。通过电液系统对主、从动轮直径的调整,不仅关乎到传动比的变化,同时也影响到钢带的涨紧度。

通过精密的电子控制系统,可以单独对主动轮或者从动轮的直径进行微调,以保证钢带拥有合适的张紧度,这一点尤为重要。所以,在变速的过程中,控制系统不仅要使主、从动轮同步变化,同时还要保证钢带合适的张紧度,这的确对电液控制系统提出了很高的要求。

3.钢带采用“推动”的方式传递动力



目前,车用CVT变速箱主要采用链条和钢带作为动力的传递者,这二者最大的不同就是,链条采用的是拉动的受力方式,这与自行车链条的原理十分相似,而钢带则使用推动的方式。

日产采用的是钢带传动,这套钢带由日产和BOSCH合作开发,它也是CVT上最核心的一个部件。其主要由推片和钢带组成,根据所传递的扭矩不同,钢带的数量也会不同,这些钢带将几百个推片串在一起,从而构成钢带。由于采用这种结构设计,所以要使用推动的方式来传递动力。如果只从钢带的角度去看,推动比拉动能传递更大的动力。

4.为混合动力车型做技术储备

我们可以看到,以丰田、本田为首的日系厂商向市场推出的混合动力车型,匹配的都是CVT变速箱,而CVT的特点恰恰与混合动力系统形成了一种高度的契合。日产通过对CVT技术的不断研发和改进,也是为日后推出的混合动力车型做好技术铺垫。

全文总结:

从理论上来说,CVT变速器有着近乎完美的变速效果,凭借着体积小、变速范围大,特别是成本更低的优势,其可以广泛应用在普通家用车上,做到更出色的平顺性和燃油经济性。相信随着科技的不断进步,CVT所能承受的扭矩以及适用范围也会愈来愈广阔。

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