曹正

摘 要：變速箱，作為汽車的重要部件，人們一直不懈的研究，其技術(shù)性能也不斷提高，但時至今日各種變速箱的性能并不理想，有級變速試圖縮小換擋間隔使之趨于無級的完美，但未能如愿，而無級變速CVT卻只能承受較小扭矩。本文中介紹的無級變速器，就是針對上述各種變速器的缺點(diǎn)而研發(fā)。

關(guān)鍵詞：汽車;無級變速;大扭矩

汽車，已經(jīng)從上個世紀(jì)的奢侈品變成了今天的日用品，并跨行業(yè)擠掉了自行車市場。汽車三大件之一的變速箱，與發(fā)動機(jī)匹配共同盡可能的使車輛發(fā)揮出優(yōu)越的性能，隨著科技的進(jìn)步變速箱也不斷改進(jìn)，但現(xiàn)實(shí)中的各種變速箱依然存在著各自的不足?？偟膩碚f，變速箱可分為兩大類：無級變速和有級變速。最傳統(tǒng)的MT，簡單可靠性能一般，AT動力損耗明顯，DCT低速頓挫且離合片磨損嚴(yán)重，以上皆屬于有級變速，雖已具備優(yōu)良的性能，各檔切換間的動力連接迅速，較多的檔位數(shù)量也縮小了各檔之間的速比差，但提速過程中的速比變化仍不夠線性。無級變速CVT，克服了以上缺點(diǎn)，提速比較平順，降低油耗，操作簡單，但承載功率有限，這使得許多大功率車輛不能采用。為了解決現(xiàn)實(shí)中的不足，很多從業(yè)者及愛好者一直沒有放棄努力，不斷嘗試新的方法，各種新技術(shù)方案層出不窮，僅無級變速器就有百余種問世，除CVT外，其它的只有個別方案投入使用且效果并不理想，其它大多數(shù)更是只停留在理論狀態(tài)。提速平順，連接迅速，動力充足，操作簡單，仍然是人們的研究方向，也是廣大車友一直的期待。

今天這種變速器，也是屬于無級變速，它同樣具有CVT無級的優(yōu)點(diǎn)，同時克服了CVT承載功率有限的缺點(diǎn)。其技術(shù)方案為： 采用兩組齒輪組，每組齒輪組類似于齒輪液壓泵的結(jié)構(gòu)，第一齒輪組（主動齒輪，以下簡稱一齒組）相當(dāng)于液壓泵，轉(zhuǎn)動產(chǎn)生油壓，第二齒輪組（被動齒輪，以下簡稱二齒組）則相當(dāng)于液壓缸，一齒組產(chǎn)生的油壓推動二齒組轉(zhuǎn)動，這就形成了動力傳遞，在齒輪組截面上裝有滑板沿齒輪軸向往復(fù)移動，用于控制輸油量以調(diào)節(jié)齒輪轉(zhuǎn)速，另設(shè)置有油管連接于二齒組下方和一齒組上方之間，液壓油推動二齒組后經(jīng)油管進(jìn)入一齒組上方形成往復(fù)循環(huán)，在兩齒組之間的液壓腔設(shè)置有兩條油管與一齒組上方連接并在其油管上分別設(shè)有單向閥和普通閥門。在動力傳遞的過程中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無級變化的關(guān)健，也就是此裝置的關(guān)健結(jié)構(gòu)，采用了齒輪兩端的滑動擋板，另設(shè)置有電動或液壓的外力裝置推動擋板，使擋板沿齒輪軸向滑動，滑動擋板帶有滑動軸承，滑動軸承內(nèi)圈設(shè)有內(nèi)齒，其內(nèi)齒與齒輪配合連接。在這個裝置中，是靠液壓油傳遞動力的，一齒組連接動力源帶動齒輪轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生油壓，壓向二齒組，二齒組在油壓的作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，也就是一齒組產(chǎn)生的液壓油推動二齒組轉(zhuǎn)動，一齒組連接發(fā)動機(jī)，二齒組連接車輪，這就形成了動力傳遞。在這個裝置中使用了移動滑板是使裝置產(chǎn)生變速作用的關(guān)健，在兩組齒輪之間的腔，以上下滑板的中間為界分為上齒輪腔（上腔）和下齒輪腔（下腔），滑板的滑動改變了兩個腔空間的大小，也就是改變了兩個齒組工作空間的大小，改變了兩個腔壓入和壓出的油量，當(dāng)上下滑板都處于中間位置時，上腔與下腔空間相等，也就是同一時間內(nèi)一齒組壓出的油量與壓入二齒組的油量相等，所以一、二齒組的轉(zhuǎn)速相等，當(dāng)上腔滑板向內(nèi)滑動且同時下腔滑板向外滑動時，上腔空間變小，在同一時間內(nèi)一齒組壓出油量變少，而下腔空間卻變大，在同一時間內(nèi)推動二齒組轉(zhuǎn)動需要的油量增加，在一齒組轉(zhuǎn)速不變的情況下二齒組轉(zhuǎn)速降低，換種說法，打個比方一齒組工作空間縮小至二齒組的1/2，也就是二齒組工作空間擴(kuò)大至一齒組的2倍，此時一齒組轉(zhuǎn)一圈壓出的油量只能推動二齒組轉(zhuǎn)半圈，一齒組轉(zhuǎn)兩圈壓出的油量才能滿足推動二齒組轉(zhuǎn)一圈，即一齒組轉(zhuǎn)兩圈二齒組轉(zhuǎn)一圈，這就是由原來的上下兩腔相等轉(zhuǎn)速相等變化至上下兩腔不等轉(zhuǎn)速不等，如果上下兩腔滑板移動方向相反，則兩齒組變速比相反，滑板任意移動就能產(chǎn)生任意變速比，這就實(shí)現(xiàn)了無級變速。當(dāng)上部上腔變小下部下腔變大時，速比變小，油壓升高，動力充足，反之上部上腔變大下部下腔變小時，油壓降低，動力下降，速比增大。擋板上的一個特殊結(jié)構(gòu)，即滑動擋板得以滑動，要借助于特殊形狀的滑動軸承，軸承內(nèi)圈形狀帶有內(nèi)齒狀，內(nèi)齒與齒輪外齒較為緊密相配合，形成密封，同時軸承轉(zhuǎn)動部分同樣實(shí)施密封，防止液壓油泄露。這種特殊形狀的軸承，同時實(shí)現(xiàn)了齒輪的密封、轉(zhuǎn)動和滑動起到了齒輪轉(zhuǎn)動的同時滑板任意滑動的作用，是工作過程中較為重要的部件。在兩齒組之間與一齒組上方連接的兩條油管，其中，裝有單向閥的作用是當(dāng)二齒組受慣性作用轉(zhuǎn)速比一齒組快的情況下，直接由一齒組上方向腔內(nèi)補(bǔ)充油量，單向閥的作用則是油只能由一齒組上方向腔內(nèi)單向流動，另外一條，裝有普通閥門的作用相當(dāng)于離合器，當(dāng)閥門打開時，液壓油由一齒組壓出直接回到一齒組上方并往復(fù)循環(huán)，液壓油不經(jīng)過二齒組，也就沒有了動力傳遞，此時相當(dāng)于離合器分離切斷動力，當(dāng)閥門關(guān)閉時，則恢復(fù)了動力傳遞，相當(dāng)于離合器連接。

這種無級變速器與現(xiàn)實(shí)中唯一應(yīng)用的無級變速器CVT相比，最大的不同就是能夠大幅度提高承載功率，這也是克服了CVT最大的缺點(diǎn)，CVT采用了傳動帶和帶輪，依靠兩者接觸面的摩擦力來傳遞動力，然而摩擦力非常有限，從而限制了車輛的功率。另外，同樣因為傳動帶的摩擦力有限，高速行使?fàn)顟B(tài)下急剎車會對傳動帶造成意外磨損甚至損壞，這也對車輛的駕駛方式提出了一定要求，而此變速器的液壓傳遞不存在以上缺點(diǎn)。此后，大功率車輛與無級變速將不再矛盾，喜歡無級變速的朋友也將不再受到CVT的制約，而在享受提速平順的同時可隨心隨意的釋放劇烈駕駛的激情。

不難發(fā)現(xiàn)，這種變速器的動力傳遞過程有點(diǎn)與AT相似，都是采用了液壓油，AT是靠渦輪轉(zhuǎn)動加壓液壓油，然后利用液壓油的壓力推動另一個渦輪轉(zhuǎn)動，此變速器則是靠一組齒輪來加壓液壓油，再利用液壓油的壓力推動另一組齒輪轉(zhuǎn)動。同樣是利用油壓傳遞動力，不同的是，當(dāng)AT的被動渦輪靜止不轉(zhuǎn)的時候并不能完全阻礙液壓油的流動，就是當(dāng)負(fù)載過大時，主動渦輪轉(zhuǎn)動而被動渦輪可能不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速低于主動渦輪，這就出現(xiàn)了動力損耗和動力傳遞遲滯，而此款變速器，由于齒輪靜止不轉(zhuǎn)時形成密閉空間，阻礙了液壓油的流動，主動齒輪產(chǎn)生的壓力能夠完全傳遞給被動齒輪，這就避免了動力的損耗和傳遞遲滯，使動力連接更迅速，另外采用了巧妙的滑動軸承等機(jī)構(gòu)使其實(shí)現(xiàn)無級變速，而這是AT所沒有的。

此變速器的另一特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)較為簡單，零部件數(shù)量少。目前現(xiàn)實(shí)中的變速箱，零件數(shù)目繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)中要投入較高的成本，而且零部件越多故障率越高，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)給維護(hù)維修增添了不便，而此款變速器結(jié)構(gòu)簡單到了甚至只有屈指可數(shù)的幾個零部件，降低制造成本和維護(hù)方便是顯而易見的，簡單的結(jié)構(gòu)當(dāng)然也降低了故障率。

在目前汽車使用的所有變速器中，此變速器的性能與之相比，不夸張的說幾乎是有過之而無不及，幾乎綜合了之前所有變速器的變速平順、連接迅速、承載力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。從初期的手動變速箱，到后來的無級變速箱、自動變速箱，每一次新生事物的出現(xiàn)都是一次升級，都會煥發(fā)新的氣息，此變速器的出現(xiàn)也算是一個轉(zhuǎn)折，它的性能應(yīng)該更符合實(shí)際需要，特別是符合一些高性能車的需要，使其性能再度提高，同時滿足車友們的期望，更加激發(fā)車友們的駕駛樂趣。