无级变速器·CVT是否能通过「两条钢带」提升可承受最大输入扭矩?
#老司机聊汽车知识#趣味问题:众所周知无级变速器是通过锥形轮与钢带组合传递动力,以摩擦为基础的传动无法承受过大的扭矩,那么能否通过增加钢带提高可承受输入扭矩呢?解析这个问题首先要了解这种变速器的传动原理,否则总也找不到准确答案。所谓“无级变速”概念指没有固定的速比,也就是固定齿轮比的前进挡概念;在设定的传动比范围内,这种机器可以有无数个前进挡。原因在于换挡的结构是依靠两组由液压力控制的锥形轮夹住一条钢带或钢链,通过液压缸控制锥轮夹角的同步变化而改变钢带的夹角。也许这种描述不是很好理解,那么咱们看一组动态模拟图吧。图1:传统齿轮结构的变速箱1挡齿轮比,状态是由发动机驱动小齿轮,带动齿轮大齿轮运转;小齿轮转很多圈大齿轮才能转一圈,而小齿轮没转一圈就等于输出一次扭矩,那么大齿轮转一圈等于输出了很多倍的扭矩,低速前进档是在放大“爆发力”。
假设两种概念
1:单组锥轮两组钢带。有些汽车爱好者认为用两条钢带就能提升承受输入扭矩,且不论这种想法是对还是错,如果要用这种模式的话,两条钢带在同一组锥轮中只能重叠布局,也就是外部的钢带“包裹”内部的钢带。这种双钢带设计带来的问题是两条钢带的传动比不同,或者理解为内部钢带放大扭矩的倍率,与外部钢带的标准存在差异;以此方式似乎是提升了输出的扭矩,但似乎不同的传动比会通过放大主动轮的转速,让从动锥轮实现不同的转速吧。就像是发动机同时驱动1/2挡的两组齿轮,两个从动齿轮的转速会相同吗?结果反而会是从动锥轮因为两条钢带输入的动力差值而出现打滑与磨损。提升承受扭矩的基础
使用双钢带锥轮可以提升扭矩,但最简单的提升的方式其实是「增大接触面的粗糙程度」。锥轮钢带是依靠滚动摩擦传动,摩擦是在两个物体都有一定形变能力的前提下,在发生有趋势的相对运动时,接触面会出现阻碍相对运动的力,也就是分子相互碰撞的摩擦力。想要提升摩擦力首先要提高压力,其次就是增加表面的粗糙性;越光滑的表面摩擦力越低,而无级变速器的锥轮钢带又必须足够平滑,否则磨损问题则无法控制。这就像抛光粗糙金属会磨掉很多金属屑,但抛光平整金属就会很少,钢带锥轮即使设计为粗糙也持续不了多久;那么想要提升摩擦力就只有提高压力,而随着压力的增加摩擦中的磨损问题仍旧会比较严重,这个是死循环。