七、金属带式无级自动变速器
    众所周知，装有活塞式内燃机的汽车，其理想的传动系统是无级的自动变速系统。本章前面阐述的采用液力变矩器和行星轮变速器组成的液力机械式无级变速器，虽然得到了广泛的应用。但是，由于其结构复杂，质量较大，成本高，在微型和普通级轿车上的应用受到一定限制。因此一种能连续换档的机械式无级传动（Continuously Variable Transmission），简称CVT，得到了发展。在20世纪70年代中后期，荷兰的VDT （Van Doorne' s Transmissionb. V ）公司，成功地研制了一种新型机械式无级变速传动系统一金属带式无级传动系统，简称VDT- CVT。于1987年日本斯巴鲁（ Subaru）汽车厂首先将电子控制的VDT- CVT装备在Justy汽车（排量为1～1. 2L）上，而后，在欧洲的福特（Ford）和菲亚特（Fiat）公司也将VDT- CVT装备于排量为1. 1～1. 6L的轿车上，并投放市场。到2005年VDT公司计划累计产量达1000万套。
    VDT- CVT经各国多个厂家（如德国ZF公司、欧洲Ford，美国Chrysler，日本富士重工等）在同类轿车上进行VDT- CVT与液力机械自动变速器（AT）的对比试验，结果表明VDT- CVT在燃油经济性、汽车动力性、排放和传动效率以及成本等方面均优于液力机械自动变速器（AT）。可见，VDT- CVT有着广阔的发展前景。
    目前我国广州生产的本田一飞度（1. 3L）和安徽奇瑞汽车有限公司生产的．旗云轿车（1. 6L）等都装备了这种金属带式无级传动系统（VDT- CVT）。

    （一）、金属带式无级变速器（VDT- CVT）组成和工作原理
    图137所示为金属带式无级变速器（VDT- CVT）的组成和工作原理示意图。VDT-CVT是由金属带、主从动工作轮、液压泵、起步离合器和控制系统等组成。其动力传递路线是：发动机发出的动力经飞轮1、离合器2、主动工作轮、金属带10、从动工作轮后，传给中间减速器8，再经主减速器与差速器9，最后传给驱动车轮。该变速传动系统中的主、从动工作轮是由固定部分4a、7a和可动部分4、7组成。工作轮的固定部分和可动部分之间形成V形槽。金属带在槽内与工作轮相啮合。当工作轮的可动部分做轴向移动时，即可改变金属带与主、从动工作轮的工作半径，从而改变金属带传动的传动比。主、从动工作轮的可动部分的轴向移动是根据汽车的行驶工况，通过液压控制系统进行连续地调节而实现无级变速传动的。
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    （二）、金属带式无级变速器（VDT- CVT）的主要部件
    1．金属带（见图138）

    金属传动带是由多个（280～400片）金属片和两组金属环组成。金属片是用厚为1.51. 7 mm的工具钢片制成。每组金属环是由数片（10～12片）厚度约为0. 18mm的钢带环叠合而成。它对金属片起导向作用。金属带是在两侧工作轮挤压力的作用下而实现动力传递的。
    2．工作轮
    工作轮的构造和工作原理，如图139所示。工作轮的工作表面一般为直母线锥面体。工作轮两锥面间形成的V形槽的夹角，一般为22°。工作轮的可动部分是在液压控制系的作用下，依靠钢球一滑道结构做轴向移动，使主、从动工作轮，可连续地改变传动带（金属带）的工作半径，以实现无级变速传动。

    3．液压泵（油泵）
    液压泵是液压控制系统的液压源，它和一般液压系统一样，其常用的结构形式有齿轮泵和叶片泵，但近年来流量可控、效率较高的径向柱塞泵应用最多。

    （三）、金属带式无级变速器（VDT- CVT的控制系统）
    VDT- CVT的控制系统一般是采用机械液压控制和电子液压控制一两种。
    1．机械液压控制系统
    图140所示为机械液压控制系统工作原理。当驾驶人踩下加速踏板，通过柔性钢索1带动换档凸轮2转动，控制速比控制阀3。由发动机驱动的液压泵8将压力油输送给主压力控制阀9。控制阀根据工作轮位置传感器4的液压信号，控制速比控制阀3中油液的压力，从而控制主、从动工作轮可动部分的液压缸中油液的压力一，以调节金属带与工作轮间的工作半径，实现无级自动变速。

    2．电子液压控制系统
    图141所示为VDT- CVT的电子液压控制系统的工作原理。

    电子控制单元（ECU）根据发动机的转速、车速、节气门开度和换档控制信号等，向液压控制单元发出指令，控制主、从动工作轮液压油缸中的油液压力，使主、从动工作轮的可动部分轴向移动，而改变金属带与工作轮间的工作半径，以实现无级自动变速传动。

    （四）、金属带式无级变速器（VDT-CVT）的结构实例
    1. VDT， CVT的基本结构实例
    本部分内容以奥迪Multitronic CVT为例进行介绍，该无级变速器的内部编号为01J。

    （1）奥迪01J CVT的基本组成奥迪01J CVT主要由飞轮减振装置、前进档离合器／倒档制动器及行星轮装置、速比变换器、液压控制单元和电控单元组成，如图142所示。
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    发动机输出转矩通过飞轮减振装置或双质量飞轮传递给变速器，前进档离合器和倒档制动器都是湿式摩擦元件，两者均为起动装置。倒档的旋转方向是通过行星轮机构改变的。发动机的转矩通过辅助减速齿轮传到速比变换器，并由此传到主减速器、差速器。液压控制系统和电子控制系统集成一体，位于变速器内部。

    2. CVT与液力藕合器组成的无级变速传动系统
    图143所示为CVT与液力耦合器组成的无级变速传动系统。其系统的动力传递路线是，动力由发动机经液力耦合器的泵轮、涡轮传给金属带无级变速器（CVT），再经行星轮变速机构和主减速器、差速器，最后经半轴传给驱动车轮。它采用的是电子液压控制系统，电子控制单元（ECU）根据车速传感器和节气门开度传感器的信号，控制工作轮液压缸中的液压，而使CVT实现无级自动变速。
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    由于系统中采用了液力藕合器，改善了汽车的起步性能，但是其他性能改善不大，且结构较复杂，故应用较少。
    3. CVT与液力变矩器组成的无级变速传动系统
    液力耦合器、电磁离合器等仅能解决汽车起步平稳问题，因其均不能改变传动转矩的大小，故并未扩大CVT的总传动比范围。CVT本身的最大传动比约为2.6，最小传动比约为0.44，则速比变化范围大约在5.9左右。该变速比范围虽然能满足汽车变速传动的要求，但由于其高速档的传动比太小（约0.44），如果为了保证汽车在良好道路上能获得正常行驶的驱动力，应将主减速器的传动比提高近一倍（与采用普通变速器的同类汽车相比较）。这样不仅增大了主减速器的尺寸，而且在汽车起步、爬坡和克服较大的行驶阻力时，会使发动机处于不利的工况下工作。因此，欲获得最佳的汽车动力性和燃油经济性，在汽车的传动系统中很少单独采用金属带无级变速传动装置，而是常采用CVT与液力机械式无级变速器相配合使用的综合式无级变速传动的结构形式。
    图144所示为德国ZF公司于1991年开发的适用于轿车的无级变速传动装置。它是由CVT与综合式液力变矩器（即带锁止离合器的液力变矩器）组成的组合式无级变速传动系统。
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