了解了什么是“活齿”，那么HN-CVT的传动原理就非常简单了。活齿CVT的传动机构乍一看与传统CVT十分相似，实现变速的部件也与传统CVT相差不大，主要由主动棘轮、从动棘轮、传动链条及活齿单元四部分组成（图7）。主、从动棘轮通过链条连接，表面开有沟槽用于安放活齿单元（图8），活齿单元可沿沟槽自由滑动，其上的活齿部分与传动链条接触。在运转过程中，棘轮上的活齿单元跟随棘轮旋转，传动链条由于被活齿单元形成的齿槽死死咬住，也只能随之转动，由此实现力的传递。当活齿单元与链条脱离时，在离心力的作用下，滑片会被甩到压缩前的位置，实现自动复位。行驶中需要速比发生改变时，活齿CVT也会同传统CVT一样通过棘轮运动改变V形槽的宽度，实现传动比的连续变化。



    众所周知，传统CVT是靠主从动棘轮表面挤压钢带或链条形成的摩擦力来实现动力传递的。这种传递方式由于材料和自身原理限制，产生的摩擦力并不是无限大，这就导致了传统CVT所能实现的转矩传递范围比较有限，如果转矩过大，钢带或链条会因摩擦力不足而发生打滑。目前传统CVT能实现的最大转矩传递也不超过450 N· m，而活齿CVT则不然，由于其基于齿轮传动原理，避免了摩擦力对传递转矩造成的限制，理论上说，只要传动链条和啮合齿不因受力过大而损坏，都是可以有效传动的。据了解，目前制造出来的样机可以传递超过1 000 N ·m的转矩，这是传统CVT无法做到的。为了保证如此巨大转矩不会对变速机构造成损伤，工程技术人员也是煞费苦心，首要问题便是要保证传动链条在大转矩下不被拉断。
    活齿CVT研发之初，并不是采用链条进行传动，而是类似于传统CVT上的钢带，样子上也非常相似。通过金属带将大小不一的钢片穿在一起形成“齿带”，利用它来进行动力的传递。但在大转矩实验中，由于金属带自身强度有限，没有多长时间便被扯断，经过反复尝试，最终选择了链条传动方式。
    但链条传动方式也不是尽善尽美，因为链条最容易坏的就是每段之间的连接部分，很可能由于某一段的连接点出现断裂而导致整个链条无法使用。传统CVT所使用的链条在连接点部分一般是通过一根非常细的销子连接的，这种连接方式不但成本比较高，而且在大转矩情况下，并不十分可靠。因此HN-CVT最终通过将链条最外侧锁死整体连接固定的方式（图9）解决了这一问题。

    链条问题虽然解决了，但承受大转矩的任务不仅仅是链条一方，“活齿”滑片的问题更加棘手。由于滑片很薄，一旦在运转过程中恰巧只有一片滑片受力，则该滑片便会断裂。最终采用将最外一片滑片加厚的方法（图10）解决了这一问题，而该滑片从理论上讲，也是承受大转矩的关键。

    除了传递转矩增大外，HN-CVT还有一大显著特点，就是传递动力的效率要高出传统CVT变速器很多，这主要是由于HN-CVT省去了传统CVT使用的液压控制系统。传统CVT的效率损失主要来自控制液力损失、润滑搅动损失、机械传动损失等方面，而控制液力损失在其中所占比重很大，例如传统CVT传动时为了防止钢带打滑而产生的压紧力损失、内部控制油路发生改变时产生的损失都属于这一范畴，这类耗能严重制约了CVT效率的提升。
    HN-CVT由于采用齿轮原理传动，不需要为产生传动所需的摩擦力而耗费很大力气将棘轮压紧，因此取消了传统CVT中的液压系统，只需用电动机控制棘轮运动，改变V形槽的宽度即可。这一变化使其传动效率大幅提高，据悉，目前HN-CVT的传动效率可达96%，接近手动变速器的效率水平。
    虽然这种HN-CVT不靠摩擦力传动，但在运转过程中链条会死死压住活齿单元，进而使棘轮向外移动，而为了保持棘轮不乱跑，还是要费很大力气压住它。工程技术人员通过一个简单的设计便解决了这一问题。如图11所示，可将主、从动棘轮分为4部分，每个棘轮以传动链条为界分为两半，这4部分可按对角线划分成2组，主动棘轮上半和从动棘轮下半为一组，剩下的为另一组，其中一组是与主、从动轴连为一体的固定轮，而另外一组则是套在主、从动轴上的活动轮，V形槽宽度的改变就是靠活动轮的移动实现的。传动中，链条挤压棘轮，与轴连为一体的固定轮固定，只有活动轮存在被挤跑的可能，工程技术人员用一块金属板将2个活动轮连接到一起，变为一个整体，从而呈对角线分布的活动轮在受到方向相反的挤压力时，会通过金属板相互抵消，这就好比一个人站在2个小车中间，双手左右一推，2个小车会同时向左右移动，但如果用链子将2个小车连在一起，再从中间同时推左右2个小车，小车便不动了。同时，连接在一起还有另外一个好处，就是只需要一台控制电动机便能控制主、从动棘轮的V形槽变化，一端宽度变大时，另一端必然会随之变小。

    HN-CVT目前可以达到的最大转速约为5 000 r/min，而目前传统家用轿车的发动机转速普遍高于这一数值，这也使得HN-CVT在较高转速发动机领域上应用仍待改进。究其原因，主要是由于这种变速器的活齿在脱离链条时，是依靠离心力的作用自动复位，这种运动会在高转速下，对转矩传递造成影响，使其出现脉动，从而造成动力传递不平稳的现象。

上一页  [1] [2]