2008年10月23日 星期四

CVT無段變速系統

何謂CVT(Continuous Variable Transmission)無段變速系統?

上述提到的自排變速箱指的都一般自排箱內的結構,但目前市售車的變速箱種類中,還多了一款名為CVT無段變速的自動變速系統,此系統顧名思義是在變速過程中不會產生換檔頓挫落差感,使車上乘客能更舒適地乘坐車輛。

此變速箱與傳統自排箱最大的不同,就在於內部變速零件並非由傳統的齒輪、離合器片所組成,而是由驅動滑輪、被驅動滑輪與V型鋼帶3個部分所構成。

*1驅動滑輪連接引擎動力,被動滑輪連接傳動軸,鋼帶則負責傳遞動力。

*2而其變速比的變化,主要是透過油壓調整兩滑輪間V型鋼帶槽的距離,以改變V型鋼帶在兩組滑輪上的作用半徑,

*3再加上鋼帶長度不變的關係,所以驅動滑輪與被驅動滑輪上的作用半徑便會相互影響改變,於是兩者間的變速比也會改變,達到變速的功能。

簡單來說,一般汽車,無論是自排或是手排,都必須靠著變速箱裡的齒輪變換來換檔,但這種傳統變速箱在檔位更動時時,都會明顯感受到引擎轉速提昇或下降,換檔時的頓挫感就是由這裡產生。

而CVT由於是無段變速,換檔機構裡沒有固定的檔位,也就是說它可以依照設定產生出無限個檔位。CVT是自排,但能提供比傳統自排變速箱更順暢的動力銜接;由於CVT 設計時並不需考慮到齒輪比的設定,因此也有利於引擎性能表現、油耗、廢氣排放。重點是,同樣一款車,搭載CVT的一定比搭載傳統變速箱的要更省油。

***整個過程像變速腳踏車般,只要改變前後齒輪盤大小,所踩踏的力道也會跟著改變,而這就是CVT變速箱簡單變速原理。另外,由於鋼帶在滑輪間的V型鋼帶槽內的移動為連續不斷,所以不但可獲得綿密無震動的換檔反應,還可透過鋼帶與兩滑輪間的不同作用半徑,創造出無限多組的變速比變化,而這也是為何"三 菱 車 系"的CVT變速箱,可擁有多達6速的手自排系統,事實上只要有需要,設計出多達10速的檔位也沒有問題。

*當然變速箱體積小也是其優點之一,CVT變速箱無法成為市場上的主流,最主要原因在於動力傳輸帶的耐用度及壽命無法持久,因為鋼帶所能承受的拉力(壓力)有限,所以在當時技術有限的 情況下仍無法突破。不過德國AUDI A4所搭載的Multitronic手自排變速箱,可說是CVT變速系統在技術上的一大創新。
AUDI A4所使用的Multitronic 6速手自排變速系統即是最好的例子。其主要運作原理結構包括2個溝槽寬度可自由變化的齒輪組(主動齒輪與從動齒輪)及一條鋼板。鋼板隨著兩齒輪間溝槽內徑寬窄而改變,以達到改變變速比的目的,而溝槽寬窄度則是由齒輪盤背面的油壓機構控制,由油壓力道的變化決定變速比,因此在大扭力運轉的情況下,仍能將動力平穩地傳輸出來。原廠工程師為了讓變速箱的壽命更久,即使用上更具耐用度的,因此在攸關傳輸的鋼帶上下了許多功夫,首先將傳統的鏈帶改以更為細密的鏈板所取代,它的兩側可承受9公噸的力量,而上下拉動的力量則為2到3公噸左右,這較過去傳統皮帶或鏈條能承受更大的力量,因此在大扭力的情況下仍可輕鬆地將動力與檔位作一傳輸。也因為傳輸帶的革新,相信對日後CVT的研發與運用能有更進一步的作為。雖然傳統手排與自排變速箱並不會因此而消失,不過照這樣的情勢看來,CVT無段自動變速系統很可能成為未來車壇的新趨勢。不過CVT也不是沒有缺點,無法承受過大馬力、急加速時鋼帶易在滑輪上產生磨損溝槽,及維修不易等,都是目前尚在克服的問題。

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CVT與傳統自排變速箱的優缺點做一個比較:

1. CVT變速箱能讓引擎動力不流失,始終保持在最有效率的峰值區域,同時可以避免扭力喪失。CVT比起傳統4速自排變速箱,其省油效率更多出20%。

2. CVT可以減少變檔頓挫感(或是震動感),其運轉方式更為順暢,這一點從車輛起步時就可以察覺。

3. CVT可以讓引擎轉速保持在一定的區域,如果大腳油門時,車輛會有更棒的加速性,但CVT變速箱在加速時所產生的引擎聲浪,則是與傳統自排變速箱相同,這也時常會讓駕駛者誤以為是引擎動力不足。

4. CVT變速箱因結構簡單而便於維修。

5. CVT變速箱對於引擎扭力的處理,受到其皮帶或是鏈條強度的限制,所以禁不起太大的摩擦力。在2005年之前所生產的CVT變速箱幾乎是由皮帶或鏈條帶動,因此無法適用在大扭力的車輛上。

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CVT發展史

在過去,手排變速箱一直是車廠設計的主流,最主要原因在於電子科技無法突破,再加上用車習慣與環境所致,因而自排變速箱遲遲未問世;直到70年代,為了增加開車的方便性與因應環境所需,自排變速箱便在日本車廠的努力下而發揚光大,從三速、四速一直到目前的五或六速甚至七速變速箱,甚至還有手自排換檔功能,不過這樣還無法滿足消費者的需求,也因此強調簡單方便的CVT無段自動變速系統因應而生。

其實最早採用CVT無段自動變速系統的並非汽車,而是機動性相當高的摩托車,但是真正運用在汽車上的,則是由日本SUBARU首創。1984年,SUBARU為了讓自排變速箱更為完美,遂集合旗下優秀的人員開發了全球獨一無二的ECVT(Electronic Continuous Variable Transmission)電子式無段自動變速系統,並獲得世界專利,且於1987年順利裝置在小型房車Justy上,並獲得良好的口碑。

由 於ECVT的成功,因而獲得其他車廠的注意,義大利FIAT與日產NISSAN相繼向SUBARU提出購買ECVT系統,在基於好東西要發揚光大的理念,這兩家車廠終於獲得 SUBARU的首肯,搭載名稱不同但技術層面完全一致的無段自動變速箱,國內的第一代March即採用此系統,並更名為CVT。在此之後,全球許多車廠便紛紛也向SUBARU尋求技術援助,這也使得採用CVT變速箱的車輛大增,據統計,2003年全球配置CVT變速系統車輛的總銷售量,已超過200萬,由此可見這種「既輕鬆又簡單」的科技發明,的確能讓消費者接受。

以上資料取自八大資訊平台AND 汽車日報

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