随着消费者对于驾乘舒适性与低油耗要求的日益强烈,作为无级变速器的代表,CVT无级变速器越来越多地出现在主流家轿的产品线当中,尤其是小排量车型,CVT的使用将令其燃油经济性优势进一步突出。现今大家所熟悉的CVT无级变速器多为钢带(链)式变速机构(图1),而在2010中国汽车变速器大会上,一个叫做GIF(吉孚)的德国企业带来了自己的另一种CVT无级变速器,他们称之为KRG-锥环式无级变速器(Cone-Ring Transmission,图2)。KRG锥环式无级变速器对于大多数人而言可能是个陌生的名词,不过,这种变速器可能会成为未来国内小排量车型上的主流变速器,其低成本、高效率、简单的结构,以及在功能和平顺性上的多重优势值得大家关注。KRG锥环式无级变速器是一种无级变速的靠摩擦传动的变速器,从工作原理上属于CVT变速器的分支,KRG的设计理念是避免采用任何方式的液压泵,仅用简单和耐用的部件实现纯机械控制。与传统CVT无级变速器相比,KRG的这种设计理念使它在制造成本和效率方面拥有巨大的优势。为实现良好的驾驶感,任何自动变速器必须将体现驾驶人加减速要求的加速踏板信号尽快转化为变速器的速比变化,并且要使转矩变化平顺。对KRG来说,快速的速比变化要求较高的摩擦传递转矩及相关动力系统的延迟尽量减小。超出基本机械式变速系统所需的任何控制功能,比如,液压控制和传统CVT执行机构速比变化时所需的大功率,都会在换挡过程中导致不必要的延迟。所以,在KRG开发早期已经确定以避免液压系统和采用低换挡力的执行机构方式来实现良好的驾驶感觉。
1传统CVT无级变速器
众所周知,传统的CVT无级变速器(图1)的核心----速比调节机构是由可变槽宽的主、从动带(链)轮和钢带(链)组成的(图3),如图4所示,通过主、从动带(链)轮V形槽槽宽的改变来改变钢带(链)的在2个(链)轮上转动的周长,进而实现速比的连续变化。
2 KRG锥环式无级变速器
早在文艺复兴时期,意大利著名画家达芬奇就已经绘制了CVT变速器的雏形,1902年工程师泰勒第一次做出了KRG锥环式无级变速器结构,也是KRG锥环式无级变速器的原型。KRG锥环式无级变速器无级变速的基础就是源于1902年的结构+创新控制机构,用滚锥+锥环代替钢带(链)和锥面带(链)轮。GIF则将其成功地运用到了汽车变速器上,并已具备了量产水平,这套机构同样适合在混合动力车型和电动车上作为变速机构。
2.1 KRG锥环式无级变速器的整体结构
KRG锥环式无级变速器的结构如图5所示,主要由速比调节机构、速比调节单元、胀紧机构、倒车机构等组成。KRG锥环式无级变速器一些主要元件,如包括滚锥、传动锥环、胀紧机构和速比调节执行机构都是纯机械控制的。KRG锥环式无级变速器整体的结构并不复杂,目前的KRG锥环式无级变速器主要是针对横置发动机设计的,动力从发动机输出后直接连接离合器(KRG可以配置液力变矩器和干式离合器),输入轴与行星齿轮相连,然后便是输入滚锥升传动锥环升输出滚锥,然后动力就输出至差速器、半轴。