常見的變速器有哪些變速器帶式與鏈式傳動的差異

帶式與鏈式無級變速器是目前應用最廣泛的兩種形式。鋼帶和傳動鏈兩種傳動媒介，因其結構、邊界要求以及承載能力的不同，影響變速器的整體設計，需要在變速器開發的初期階段確定。本文論述了鋼帶和傳動鏈的結構特點與傳動特點，可應用于無級變速器帶輪系統的設計選型。

變速器是衡量汽車經濟性、動力性及油耗的重要指標之一，自主研發具備最佳性能的變速器是汽車行業的主要課題之一。目前常見的變速器有：手動變速器（MT）、自動變速器（AT）、雙離合變速器（DCT）和無級變速器（CVT）。其中，無級變速器與其他幾類有級變速器的明顯區別是可以連續改變傳動比，在整個變速過程中實現連續、無間斷的無級變速，使車速變化平穩，避免了有級變速的換檔頓挫與換檔響應延遲問題。

無級變速器的特點 ?

1.整車動力性

無級變速器最為顯著的特點是速比可以連續無級地變化，換檔舒適平順，較裝配MT、DCT和AT的車型，乘坐舒適性大大提高，相對于有級變速器具有明顯的優勢。如圖1所示為CVT和AT車速變化時發動機轉速的變化波動，由曲線波動范圍可以看出CVT車速改變時對于發動機轉速變化波動范圍較小，而AT隨著車速變化對于發動機轉速變化波動影響較大。

2.燃油經濟性

圖1 CVT和AT車速變化時發動機轉速的變化

CVT能夠在較寬的范圍內實現無級變速，實現傳動系與發動機特性的最佳匹配，使發動機始終工作在燃油經濟區域，提高了發動機燃油效率，從而提高整車的燃油經濟性。

3.結構經濟性

相對于有級變速器，CVT系統結構相對簡單,也更有利于輕量化、小型化設計。CVT不需要多組齒輪組傳動，既沒有MT的眾多齒輪副，也沒AT復雜的行星齒輪組，而是通過一組可變直徑的傳動輪和傳動帶來傳遞發動機轉矩，實現轉矩輸出。CVT傳動系統的零件數量相較于AT、MT和DCT更少，使變速器成本降低20%以上。

帶式無級變速器 ?

1.鋼帶的結構特點

如圖2所示，帶式無級變速器的鋼帶是由400多片鋼片和兩組鋼環組成，每片鋼片厚度約為1.5～1.8 mm，每組鋼環由9片或12片厚度為0.18 mm的薄環帶無縫疊合組成。鋼環的作用是約束鋼片，提供預緊力，并正確引導鋼片運動。鋼帶是一套非常精密的組件，鋼環的材料冶煉難度大，國內尚無該材料冶煉經驗，工藝精度要求極高。

帶式CVT的鋼帶承載能力取決于鋼環強度，可傳遞的轉矩有限，目前常用的轉矩范圍為150～280 N·m，超出280 N·m的應用較少。

2.帶式CVT帶輪系統結構

圖2 鋼帶

帶輪系統是無級變速器CVT的核心部分，由主、從動帶輪軸總成和鋼帶組成，如圖3所示。鋼帶兩端繞在一組主、從動帶輪上，通過油壓變化推動主、從動可動帶輪軸向移動。當動力傳到主動帶輪上，在液壓控制系統作用下，主動帶輪油缸內的油壓推動主動帶輪沿主動帶輪軸軸向移動，產生軸向夾緊力；軸向夾緊力作用在鋼帶的鋼片V形側邊，與帶輪產生摩擦力向前帶動鋼片，使后面的鋼片擠壓前面的鋼片，在二者之間產生擠推力；由于鋼帶的帶長一定，在鋼帶張力的作用下，鋼帶推動從動帶輪可動錐盤，產生軸向移動；當主、從動可動帶輪沿著帶輪軸做軸向移動時，鋼帶在主、從動帶輪上的回轉半徑發生變化，速比隨之發生改變。

鏈式無級變速器 ?

鋼帶式和鋼鏈式CVT其主要區別是使用的傳遞媒介不同，傳遞轉矩的原理略有差異。鋼帶式CVT是通過鋼片側面與帶輪錐面間的摩擦力傳遞轉矩，整齊排列在鋼環上的鋼片推動鋼帶傳動；而鏈式CVT則是通過鏈銷側面帶輪錐面間的摩擦力傳遞轉矩，通過鏈銷連接的鏈片之間的拉力拉動傳動鏈傳動。

但無論是鋼帶還是鋼鏈式無級變速，控制變速系統傳動比的原理是一致的，都是通過油壓推動帶輪執行缸，改變鋼帶或傳動傳動鏈的工作半徑，實現速比的連續變化。

1.傳動鏈的結構特點

鏈式無級變速器是用金屬傳動鏈作為傳遞媒介，傳動鏈由鏈片和鏈銷組成，鏈片分為長鏈節鏈片和短鏈節鏈片，按照特定的排列組合順序疊加，利用一對鏈銷將組合的鏈片串聯在一起，共同構成鏈式變速系統。

由于鏈片的節距與鋼片差距很大，極易產生多邊形效應，產生共振及噪聲。采用不同節距的鏈片組合，能夠有效避免相同節距時發生共振的情形，減小多邊形效應，降低傳動噪聲，提高CVT的整體性能。為改善噪聲問題，鏈式CVT通常需要加裝導鏈板，減小傳動鏈振動帶來的噪聲問題。

2.鏈式CVT帶輪系統結構

鏈式無級變速器的變速原理與鋼帶式CVT相同，是利用傳動鏈在帶輪上直徑的變化來進行無級變速。與帶式CVT帶輪系統不同的是傳動鏈的鏈節之間是通過鏈銷柔性連接的，該特點使其可以獲得更小的工作半徑，更有助于整機的小型化和輕量化。但同時這種柔性連接使傳動鏈傳遞的穩定性下降，產生振動及噪聲，需加裝導鏈板進行導向固定。

鏈式 CVT結構緊湊，承載能力較鋼帶大，適用于大轉矩CVT。上汽通用汽車的CVT變速器是國內首款采用傳動鏈結構的無級變速器。

圖3 鋼帶——帶輪系統

帶式與鏈式傳動的差異 ?

1.帶式與鏈式無級變速器的速比帶寬對比

最大速比（LOW）和最小速比（OD）是影響汽車動力性和燃油經濟性的重要參數。最小速比與汽車的最高車速有關，一定程度上，較小的速比有利于汽車百公里油耗的降低；而最大速比與車輛的加速性能、爬坡性能和最小穩定車速有關。在一定程度上，增大最大速比有利于汽車動力性的改善。

如圖4所示，鋼帶的運轉半徑范圍是由鋼片尺寸決定的，鋼片肩部以下1 mm位置是鋼帶的節線位置，即鋼帶的運轉半徑。傳動鏈的運轉半徑范圍是由鏈銷尺寸決定的，鏈銷的近似中心位置為傳動鏈的節線位置，即傳動鏈的運轉半徑。傳動鏈節線上部的尺寸較鋼帶小，從而可獲得更大運轉半徑。此外，鋼帶受限于鋼環本身的彎曲應力，其最小運轉半徑受到一定限制，而傳動鏈的柔性連接則不需要考慮最小半徑的限制，因此，傳動鏈能獲得更寬的速比范圍。

以某款CVT180變速器為例，對帶式與鏈式的速比帶寬進行比較。對于轉矩180 N·m左右的CVT變速器，通常選用節線寬度為24 mm的鋼帶與傳動鏈，即兩種形式的帶輪傳動系統，鋼帶和傳動鏈設計選型所選用的軸向尺寸是一致的，但因鋼帶和傳動鏈本身結構不同，在帶輪中心距一致的情況下，兩者的最大和最小轉動半徑會有差異，從而導致速比帶寬不同。

同轉矩、中心距條件下，帶式與鏈式帶輪系統所能達到的速比帶寬見表所示，鏈式較帶式速比范圍增大約6.3%。

2.帶式與鏈式無級變速器的效率對比

帶式無級變速器，當鋼帶運轉半徑縮小時，鋼環內側與外側的半徑差相對擴大，鋼環之間發生相對滑動，導致摩擦損耗增加；而在速比為1時，兩帶輪運轉半徑一致，鋼環間相對靜止，滑動摩擦較小，摩擦損失較小。因此，在小轉動半徑的低速檔和高速檔，帶式CVT傳動效率較低；隨著轉動半徑的增大，在1速比位置時，傳動效率達到最高。

鏈式無級變速器，傳動鏈在小工作半徑運轉時，其內應力相比鋼帶的彎曲應力小，功率損失較小。鏈銷之間為圓弧接觸，能夠產生相對轉動的運動趨勢，形成相對滾動摩擦，減小傳動鏈系統的內磨擦損耗，可以提高傳動鏈系統傳遞效率。

表帶式與鏈式速比帶寬