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分析配备起动齿轮机构的宽速比无级变速器

类别:行业新闻   发布时间:2021-07-29 01:50  

  无级变速器(CVT)正正在慢慢成为改良带头机燃油经济性的1项紧要时间,同时也可有用低浸汽车的CO2排放。先容了丰田汽车公司与日本爱信精机株式会社结合拓荒的新款CVT及闭系时间。

  该款CVT采用古板的钢带布局,且增设了怪异的起动齿轮机构,并环绕低浸燃油耗、进步驾驶功能、实行轻量化等对象,引进了诸众新时间,从而使新款CVT具有换档平顺,速比周围宽大的特征。由此,带头机可正在任何车速下均以最高作用运转,同时也使车辆的起步、加快及驾驶功能获得改良。

  近年来,天下各邦针对环保周围提出了进一步央求。正在汽车工业周围,低浸CO2排放已成为紧要课题。丰田汽车公司提出到2050年,应使上市新车的CO2排放量裁汰90%,并已先河极力于该项课题的酌量使命。

  丰田方面订定的谋划是到2030年,使新车贩卖量的10%以上为纯电动汽车(EV)及燃料电池汽车(FCV)。

  遵循目前近况,到2030 年,仍将有90%的汽车以内燃机为动力安装,于是酌量职员须要通过对带头机及变速器时间举行要点拓荒,以低浸CO2排放。正在该靠山条目下,丰田汽车公司与日本爱信精机株式会社于2012年起结合发展了针对新型无级变速器(CVT)的拓荒使命。

  此次推出的新型CVT 可与1.5 L及2.0 L带头机举行完婚行使。同时,为了实行执行普及,酌量职员针对带头机排量为2.0 L以下的车型设定了如下拓荒对象:

  (1)通过伸张变速比周围并实行高效化,改良燃油经济性;(2)通过分身CVT换档平顺性及加快感,进步驾驶功能;(3)通过使CVT部件实行小型化及轻量化,低浸整车质地,并进步其完婚功能。

  为知足各种车型的功能需求,酌量职员针对1.5 L与2.0 L带头机拓荒了新型部件。酌量职员正在拓荒分别的部件时,应使变速器换档阀阀体实行通用化,并使CVT根基布局及节制体例实行团结化。

  由此不只能进步拓荒作用,况且通过对机型系列的整合,胜利裁汰了零部件品种。另一方面,酌量职员为使转轴及齿轮等动力传动零件与自己扭矩需求相完婚,举行了最优化策画。

  为实行拓荒对象,酌量职员不只采用了与古板CVT相通的钢带举行径力传动,况且为其装备了全新的齿轮传动机构,可使车辆正在起步及加快时具有较高的动力功能。

  齿轮机构与皮带的动力传动道途款湿式聚散器的接合与离别而实行的,酌量职员为此引进了源于主动变速器(AT)的高速反映节制形式。正在驾驶职员轻踩加快踏板时,可实行与古板CVT同样的平顺加快经过。正在驾驶职员使劲踩下加快踏板时,可使整车具有更迅捷的加快体验。

  新型CVT比拟古板CVT,扭矩失掉低浸了34%。由此使体例作用进步了5%,整车燃油经济性晋升了6%(正在北美行驶工况及欧洲协同体行驶工况下)。本节要点先容低浸CVT能量失掉的闭系时间。

  与古板布局肖似,正在伸张变速器速比周围的同时,皮带传举措用将会有所低浸。因而,酌量职员应逐渐伸张古板型CVT的速比周围,并分身驾驶功能与燃油经济性。为治理上述题目,酌量职员为新款CVT的低速档侧填补了齿轮传动机构。

  正在车辆刚起步时,因为变速器利东西有较高传举措用的齿轮机构举行驱动,为此具有强劲的动力功能,并能实行急速反映。

  因为驾驶职员会将皮带传动机构的速比向高速档侧转换,因而车辆可能正在皮带传举措用较高的区域实行高速、高效的行驶经过,并具有宽大的速比周围。跟着带轮的高刚度化,皮带正在通报动力时展现的径向下浸量减小了,有用改良了皮带传举措用。

  机油泵采用了双排油口叶轮式油泵。遵从行驶条目,酌量职员将2个排油口区分设为高压排油口与低压排油口,以此低浸了驱动油泵的能量。

  况且,因为采用了容积作用较高的叶轮式油泵,从而大幅进步了油泵使命作用。其余,因为酌量职员正在带头机的附加轴上配装了油泵,除了能使油泵实行高效运转除外,也为CVT本体的小型化及轻量化作出了功劳。

  为拓宽速比周围并进步传举措用,酌量职员为体例增设了起动齿轮机构(图8)。酌量职员思量到车辆正在高速行驶时,因为行进及倒车的摩擦部件及行星齿轮的高速差动会导致能量失掉,因而为用于起动的齿轮传动体例装备了同步机构。

  由此,除了皮带传动机构的变速结果外,正在中等车速以上的工况区域,酌量职员应借助于换档拨叉等机构,以避免传举措用低浸。

  为了分身驾驶功能与燃油经济性,酌量职员遵循加快踏板开度,将工况分为以下3个区域:车速节制区域、加快感触区域及动力功能区域,以此拓荒出最佳的节制格式。本节将先容分别工况区域所央求的拓荒对象。

  该区域紧要为车辆正在市区道途及高速公途上恒速行驶时的工况区(图9)。酌量职员力图分身车辆的燃油经济性与车速节制功能。因为正在车辆起步时,驾驶职员平凡会将CVT传动格式由齿轮传动调节为皮带传动,该经过能与古板CVT充满实行完婚,并可使带头机正在高效区域运作。

  酌量职员可通过调节聚散器的变速节制格式、CVT 变速节制格式、锁止式节制格式及带头机扭矩节制格式,使驾驶职员感受不到昭着的齿轮运作经过,充满分身了平顺的变速经过与优秀的燃油经济性。

  其余,酌量职员为进步车辆正在恒速行驶区的行驶功能,将各车速下的驱动力节制性情设定为线性,以此进步了车速节制功能。当车辆处于制动工况时,酌量职员通过设定,可使变速器由皮带传动向齿轮传动切换。

  此时,酌量职员可遵循减速率而正确地节制聚散器液压体例,使聚散器处于半离别状况,力图缓解因为传动格式切换而导致的车辆重心垂向位移征象。结果标明,通过上述格式,可使整车制动感触更为平顺。

  该区域是车辆正在起动及超车加快时所行使的工况区(图10)。为了优化驾驶职员的驾驶体验,并使整车具有线性的加快感,酌量职员充满使用了新型CVT的高效齿轮传动性情及新型带头机的生色扭矩性情。

  为加疾C1、C2聚散器的接合及转换速率,并使变速经过更为顺畅、腻滑,酌量职员应充满珍贵加快时的带头机转速与车辆重心地位的相闭。酌量职员应遵循车辆加快率,以调节CVT变速节制格式及带头机扭矩节制格式,从而使带头机转速的上升率处于最佳状况。

  纵使CVT处于变速经过中,也能使原来行线性的急速升档经过。同时,上述性情应适当市区道途高速行驶经过中的加减速及恒速行驶等工况。

  该区域是驾驶职员踩下加快踏板时所处于的工况区(图11)。为知足驾驶员的加快需求,应使其具有较高的反映性及强劲的加快功能。最先,正在加快经过中,变速器会从皮带传动急速地向齿轮传动举行切换。

  酌量职员遵循CVT的速比,设定了离别侧C2聚散器的液压参数,遵从任何1个速比举行调节,均会使离别侧C2聚散器的油压斜率有所低浸。其余,正在变速经过结果前,酌量职员可通过改良聚散器离别侧的液压结果,以缓解变速结果时爆发的打击,力图分身反映性与平顺性。

  当车辆正在以中等负荷工况行驶时,变速器皮带传动机构内会展现速比大幅改观的降档经过。因为采用了窄角皮带并实行了带轮的小型化及轻量化,加快反映性得以明显进步。因为可动带轮的轴向行程有所减小,为此进步了传动带变速的幅度。其余,因为能低浸变速经过中的惯性力矩,一方面压抑了加快滞后征象,一方面也能进步变速速率。

  除了进步车辆正在上述主动变速形式下的驾驶功能除外,为了进一步晋升整车功能,酌量职员将手动换档形式设定为10档,晋升了换档操作经过的平顺性。比拟古板变速器,该款CVT进一步晋升了变速器的换档速率,也进一步改良了驾驶职员的驾驶趣味,其可通过调节传动带变速节制与带头机扭矩节制而实行。

  其余,酌量职员对衡量仪外举行了时间革新,使其正在节制经过中并未展现昭着滞后的征象,同时使驾驶职员具有优秀的驾驶感触。正在硬件、软件两方面的时间拓荒经过中,酌量职员通过执行兼容性拓荒,从而打制出具有较高贸易代价的新款车型。

  酌量职员遵循新型CVT的时间特征,为其填补了齿轮传动机构等全新的时间部件,并通落后间调节使其合用于1.5 L、2.0 L等分别机型,下文将要点先容CVT小型轻量化时间。

  因为酌量职员将传动带的倾斜角度由向来的11 °缩小到9 °,压缩了可动带轮的轴向行程量。因而,不只缩短了CVT部件的全长,并胜利地实行了轻量化,同时使变速速率进步了20%,为进步驾驶功能作出了紧要功劳。

  其余,正在起步及加快等对带头机扭矩央求较高的工况区域,因为变速器通过起动齿轮机构通报扭矩,以此能减轻体例向传动带及带轮施加的负荷。酌量结果标明,2.0 L带头机所采用的CVT,能使皮带传动部件的宽度从30 mm裁汰到24 mm。

  酌量职员通过有限元法(FEM)说明得出了CVT的体式,从而对增强筋安置举行了最优化惩罚,与2.0 L带头机相完婚的CVT壳体的最薄部位由3.2 mm减至2.2 mm;与1.5 L带头机相完婚的CVT壳体的最薄部位由3.0 mm减至1.8 mm,胜利地实行了CVT部件的轻量化。

  其余,酌量职员将以往安置于CVT下方的换档阀阀门调节到CVT的前哨。由此,可将现有的钢制防护罩改为树脂材质,况且因为部件的低摆设化,也有利于实行车辆的低重心化。

  该款新型CVT已配装正在于2018年7月正式上市贩卖的Coralla舱背式乘用车上,并已投放至北美墟市。近期。该款CVT已接连配装正在IZOA/C-HR车型及RAV4车型上,有用分身了强劲的动力功能与杰出的燃油经济性,以此取得了用户的好评。

  往后,该款CVT将会被执行至环球墟市,以此改良环保功能,并实行动力体例的小型化与轻量化,同时进一步低浸整车燃油耗。