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农机齿轮:无级变速器的构成和工作原理

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前进档离合器/倒档制动器及行星齿轮机构

1) 前进档离合器和倒档制动器

奥迪01J CVT的起动装置是前进档离合器和倒档制动器,并与行星齿轮机构一起实现前进档和倒档。它们只做起动装置,并不改变传动比,这与在自动变速器中的离合器和制动器的功用是不同的。

奥迪01J CVT的前进档离合器和倒档制动器均是采用湿式多片式结构,这与前述的自动变速器中的离合器和制动器的结构是相同的,这里不过多叙述。

2) 行星齿轮机构

行星齿轮机构的结构如图4-92所示,由齿圈、两个行星轮、行星架、太阳轮组成。当太阳轮顺时针主动时,驱动行星轮1逆时针转动,再驱动行星轮2顺时针转动,最后驱动齿圈也顺时针转动。

做为输入元件的太阳轮与输入轴和前进档离合器钢片相连接,做为输出元件的行星架与辅助减速齿轮的主动齿轮和前进档离合器的摩擦片相连接,齿圈和倒档制动器摩擦片相连接,倒档制动器钢片和变速器壳体相连接。行星齿轮机构的简图4-93如图所示。a.P/N档的动力传动路线

选档杆处于P或N位时,前进档离合器和倒档制动器都不工作。发动机的转矩通过输入轴相连接的太阳轮传到行星齿轮机构并驱动行星轮1,行星轮1再驱动行星轮2,行星轮2与齿圈相啮合。车辆尚未行驶时,做为辅助减速齿轮输入部分的行星架(行星齿轮机构的输出部分)的阻力很大,处于静止状态,齿圈以发动机转速一半的速度怠速运转,旋转方向与发动机相同。

b.前进档的动力传动路线

选档杆处于D位时,前进档离合器工作。由于前进档离合器钢片与太阳轮连接,摩擦片与行星架相连接,此时,太阳轮(变速器输入轴)与行星架(输出部分)连接,行星齿轮机构被锁死成为一体,并与发动机运转方向相同,传动比为1:1。

c.倒档的动力传动路线

选档杆处于R位时,倒档制动器工作。由于倒档制动器摩擦片与齿圈相连接,钢片与变速器壳体相连接此时,齿圈被固定,太阳轮(输入轴)主动,转矩传递到行星架,由于是双行星齿轮(其中一个为惰轮),所以行星架就会以与发动机旋转方向相反的方向运转,车辆向后行驶。

由行星架输出的动力辅助减速齿轮传递到速比变换器。

速比变换器是CVT最重要的装置,其功用是实现无级变速传动。

速比变换器由2组滑动锥面链轮和专用链条组成。主动链轮由发动机通过辅助减速齿轮驱动,发动机转矩由传动链传递到从动链轮装置,并由此传给主减速器。每组链轮装置中的其中一个链轮可沿轴向移动,来调整传动链的跨度尺寸,从而连续地改变传动比。2组链轮装置必须同步进行,这样才能保证传动链始终处于张紧状态,并且具有足够的传动链和链轮之间的接触压力。速比变换器的组成如图4-96所示。该速比变换器的工作模式是基于双活塞工作原理。其特点是利用少量的压力油就可以很快地进行换挡,这可以保证在相对低压时,锥面链轮与传动链之间有足够的接触压力。在链轮装置1和链轮装置2上各有一个保证传动链轮和传动链之间正常接触压力的压力缸和用于调整变速比的分离缸。为了有效地传递发动机转矩,锥面链轮和传动链之间需要很高的接触压力,接触压力通过调节压力缸内的油压产生。压力缸表面积很大,能够在低压时提供所需的接触压力。液压系统泄压时,主动链轮膜片弹簧和从动链轮的螺旋弹簧产生一个额定的传动链条基础张紧力(接触压力)。在卸压状态下,速比变换器起动传动比由从动链轮的螺旋弹簧弹力调整。1) 换档控制

a.电子控制部分

奥迪01J CVT的电子控制单元有一动态控制程序(DRP),用于计算额定的变速器输入转速。为了在每个驾驶状态下获得最佳传动比,驾驶员输入信息和车辆实际工作状态要被计算在内。根据边界条件动态控制程序(DRP)计算出变速器额定输入转速。变速器输入转速传感器G182监测主动链轮1处的实际转速。电子控制单元会根据实际值与设定值进行比较,并计算出压力调节电磁阀N216的控制电流,这样N216就会产生液压换挡阀的控制压力,该压力与控制电流几乎是成正比的。控制单元通过检查来自变速器输入转速传感器G182和变速器输出转速传感器G195及发动机转速信号来实现对换挡的监控。

b.液力换挡控制(增速与降速)

液压控制单元中的输导控制阀(VSTV)向换挡压力调节电磁阀N216提供一个约0.5MPa的常压。N216根据电子控制单元计算的控制电流产生控制压力,该压力的大小会影响减压阀UV的位置。
根据控制压力,减压阀UV将调节出来的压力传递到主动链轮和从动链轮的分离缸。当调节压力在0.18~0.2MPa之间时,减压阀UV处于关闭状态。当控制压力低于0.18MPa时,调节压力通过减压阀UV传递到主动链轮1的分离缸,同时从动链轮的分离缸与油底壳接通,速比变换器朝增速的方向进行变速。

2) 接触压力控制

压力缸中合适的油压最终产生锥面链轮与链条之间的接触压力,若接触压力过高会降低传动效率;相反,若接触压力过低,传动链会打滑,这将损坏传动链和链轮。转矩传感器的目的就是根据要求建立起尽可能精确、安全的接触压力。

转矩传感器集成于主动链轮1内,静态和动态高精确度地监控传递到压力缸的实际转矩,并建立压力缸的正确油压。转矩传感器主要部件为2个滑轨架,每个支架有7个滑轨,滑轨中装有7个滚子。

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