日产为何偏爱CVT?

  • 发表于: 2014/08/01 17:33:43 来源:车云网

日产之所以偏爱CVT无外乎几点原因,一来有靠谱的供应商资源,二来有雄厚的研发实力,三来CVT变速箱的固有特性也能满足品牌诉求。

自1908年福特在T型车上搭载了一台只有两个速比的自动变速箱以来,人们似乎就已经开始厌倦了左脚离合右脚油门的驾车模式。时至今日,当我们的生活开始逐渐朝着车轮上的社会转变时,对于汽车变速箱的选择上也不像以往那么单一,手动、自动、CVT、AMT、DSG等等各式各样的变速箱开始出现在汽车上。消费者有了更多选择的同时各大汽车企业也根据自身的发展需求形成了独立的变速箱体系。

近些年,CVT正在受到越来越多汽车企业的追捧,而日产汽车作为该项领域的积极倡导者,始终执着于相关技术的研发和推广。

JATCO:日产背后的CVT巨人

CVT变速箱的发展最早可以追溯到19世纪末期,不过真正实现量产装车则是在1975年。而日产汽车开始接触CVT变速箱,则是上世纪90年代。1992年日产推出了首台名为N-CVT的变速箱,搭载于小排量的车型上。

1999年,日产汽车的AT/CVT部门与日产汽车分拆,并于同年十月与日产汽车完全控股的变速箱生产企业JATCO合并。2002年,JATCO吸收了三菱汽车的AT/CVT部门后正式形成了今天的JATCO。经过这十余年的发展,JATCO目前已经成为了全世界最大的CVT变速箱供应商。作为JATCO完全控股方的日产汽车,自然没有理由再去选择其他企业生产的变速箱。

在JATCO强大技术实力下,伴随着技术的进步,日产旗下的CVT变速箱已经形成了一个完整的系列,涵盖各种排量和动力输出。而曾经困扰CVT变速箱的技术短板也随着JATCO的技术创新取得了全面的突破,这使CVT变速箱成为了日产汽车自动变速箱标准配置的原因之一。

无限档位:CVT变速箱的天然优势

除了实力强大的供应商之外,CVT变速箱自身的优势则是促使日产汽车大规模使用它的另一主因。

在动力总成中,变速箱的档位数就是发动机最大动力输出在其全转速范围内出现的次数。然而问题也是存在的,两个档位之间因为动力输出存在着较大的差异必然会导致换挡冲击。换挡冲击的大小直接决定了变速箱的换挡品质和整车的驾乘质感。

很显然,在全转速范围内增加档位数量,缩小档位间的转速差可以有效降低换挡冲击的发生并降低油耗。但问题又随之而来,增加一个档位就势必要增加一组齿轮机构,导致变速箱变得又大又沉,得不偿失。所以汽车用变速箱在发展了128年之后,量产乘用车变速箱的档位数量也就发展到9个而已。

那么变速箱如何在动力输出、换挡品质、尺寸重量这三者之间找到一个平衡呢,这个时候CVT变速箱的优势便凸显出来。相比于传统的齿轮结构变速箱,CVT变速箱通过可变直径的带轮来实现了传动比的变化。通俗点讲,CVT变速箱的结构大概就是一根钢带以内嵌式的方式套在一大一小两个带轮上实现动力传递,如果带轮的直径不变,那么传动比就是恒定的。CVT变速箱最精妙的设计就在于带轮的直径是可变的,带轮由两个部分组成,这两个部分的内壁是倾斜的,通过带轮两部分的相对运动使得带轮的宽度有所变化,而随着宽度的变化嵌套在带轮内的钢带就会在压力的作用下沿着带轮内壁的斜坡上升或下降,于是就实现了传动比的变化。

由于没有了多组齿轮啮合时的固定传动比,CVT变速箱可以在发动机的全转速范围内实现动力的无缝衔接,完全消除换挡冲击。而CVT变速箱的档位数在理论上是正无穷,这也就使得CVT变速箱可以最大限度的利用发动机的最大动力输出。很显然,平顺的变速箱特性非常符合日产汽车居家化、舒适化的品牌特质。

CVT通过锁定速比实现手动档位模拟

另一方面,CVT变速箱无固定档位的结构也让CVT变速箱拥有了更多的可塑空间。通过对方向盘、油门踏板等位置的传感器传来的信息解读驾驶员的驾驶意图实时调整变速箱速比。在日产最新的系列CVT变速箱中,CVT8在ASC智能控制系统的作用下就为驾驶者提供了多达1400种的变速模式。

至于近年来出现的带档位的CVT变速箱,则是通过锁定CVT变速箱的主从动轮速比来实现,也就是说,现在的六速CVT完全可以通过对TCU的升级来实现八速、九速直至N速的档位,而这一切都不需要对CVT变速箱进行任何结构上的改变,只需要以软件升级为依托。此外,CVT变速箱还能够实现与全车传感器的关联,比如采集氧传感器信息用于监控整车排放状态,并适应性的调整CVT变速箱的速比降低有害物质的排放。

CVT的短板

这么看来CVT变速箱好像无懈可击,不过唯物主义的观点告诉我们,有利就有弊。

虽然CVT变速箱换挡平顺、动力表现优异,但是通过带轮压紧钢带的方式来传递动力显然有些单薄,一旦发动机输出扭矩过大或者变速箱的传动比过大,钢带和带轮之间就容易出现打滑和断裂。这就是为什么CVT变速箱在过去的十余年中只能与小排量发动机匹配的最主要原因。

技术总是在进步的,自2002年之后,日产CVT变速箱进入了快速发展的阶段。通过推力式高强度钢带的运用,这个时期内日产的CVT2和CVT3系列变速箱可以承受较大的扭矩,CVT2变速箱被广泛运用于日产旗下2.0L-2.5L排量的车型上,而CVT3则在楼兰上实现了与3.5L V6发动机的匹配。

所谓推力式钢带,就是由数百块“壬”字型的钢片迭合构成,钢片之间没有任何的焊接措施,而是通过两条平行多层的复合钢带将所有的小铁片串联而成。作动方式并非是传统意义上的拉拽带动的方式,而是通过带轮挤压钢带后夹紧产生的作用力,因此可以承受较大的扭矩,基本不用担心钢带会断裂。

从创新的角度上来看,日产随后推出的CVT7以及CVT8则在改良钢带的基础上进行了更为全面的创新。CVT7在现有的CVT变速箱上增加了一套由行星齿轮传动的副变速器,完美的实现了7.3:1的超宽变速比,实现扭矩的二次放大和缩小。变速箱的整体尺寸也进一步减小。更重要的一点在于,由于副变速器的存在,CVT7的钢带和带轮所需要承担的速比差变小,这就进一步降低了CVT变速箱出现过载打滑的风险。CVT8虽然没采用副变速箱的设计,但是却重新对推力式钢带进行了设计,增加了钢片数量,使得单位面积内的单片钢片数量所承受的扭矩变小,也就避免了打滑现象的发生。

另一个困扰CVT变速箱的问题是过热和过冷保护,由于CVT变速箱是通过摩擦力来传递动力,所以在高转速大扭矩的工况下很容易出现热保护现象,其实热保护本身并非是设计缺陷,只不过是对CVT变速箱的一种保护罢了。但如果变速箱经常进入热保护状态,那么用户体验也将相当糟糕。

为了避免过热,日产全新的CVT系列变速箱通过缩小钢片的厚度减小了钢片与带轮的接触面积,最终达到减小摩擦热损失的目的。至于过冷保护,CVT7和CVT8变速箱都把带轮设计在了变速箱油液的上方,避免带轮与油液接触,减小了带轮的转动阻力,同时粘度更低的润滑油也进一步将摩擦减少了40%。过冷保护的问题自然也就迎刃而解。

车云小结:

CVT变速箱的固有特性,解决了可能出现的打滑、断裂以及过热过冷保护等问题,有了大扭矩和大速比的保证,CVT变速箱在日产系列中的适用车型范围便得到了极大的拓展,在SUV车型上,甚至还可以通过锁定主从动带轮实现类似于加力箱的扭矩放大效果。

全系列的CVT化带来的另外一个优势还在于降低了企业的研发成本,且系列化的产品也有益于质量的管控。总的来说,日产之所以偏爱CVT无外乎有几点原因,一来有靠谱的供应商资源,二来有雄厚的研发实力,三来CVT变速箱的固有特性也能够满足品牌发展的诉求,何乐而不为呢?

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