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VIT1113变速器发布 分享活齿无级啮合变速箱技术

  2018年11月13日,维艾迪(VIT)技术路线发布会在北京亦庄开发区举行。在本次发布会上,维艾迪公司董事长王国斌向与会的汽车领域专家学者分享了公司团队历时十二载研发的活齿无级啮合变速箱技术。

  王总当天的演讲来看,这明显是一位不善言辞、但是对于技术有着异常执着的“匠人”,甚至在演讲中数度激动到不能自已。通过多位到场嘉宾的讲述,也逐渐为我们还原了王总的创业经历。他从一位热衷于发明创造的“北漂”开始,10余年来也曾困顿迷茫,但始终没有放弃,也幸得多位业内前辈相助,最终坚持到今日也算是取得了事业的初步成功。对于一家研发型企业来说,10年投入2000万元的研发资金其实并算不上充沛,但这已经是王总的全部身家,其决心可见一斑。当面对跨国汽车巨头抛来的橄榄枝时,王总因为不想让国人自己的研发专利权落入他人之手,思索再三最终婉拒了对方的合作邀请。而为了能将活齿啮合这条技术路线走通,王总选择公开所有技术资料,寻求国内有识之士及企业的合作,共同推动这一技术路线的落地。如此种种,让帮主不由得想到了一个词——“情怀”。

  相信这种情怀也感染了很多人,其中也包括很多业内重量级大咖和政府相关部门代表,包括中国汽车工程学会名誉理事长付于武先生、中国工程院胡正寰院士、北京经济技术开发区科技局孙鹏副局长、中国汽车工程学会齿轮分会徐向阳常务副秘书长、中国机械工程学会无级变速专业委员会董志峰主任、中国汽车自动变速器创新联盟李盛其秘书长、原中国汽车技术中心副主任陈一龙等,均到场并发表了致辞。

  活齿无级啮合原理——活齿单元工作表面由系列滑片(或滑针)叠合组成,通过滑片自由无级滑移可构成任意形状啮合齿形,此设计思想等效于对齿轮进行“微分再积分”,通过多个微元面的有机组合即可形成任意所需齿形,即构成 “滑片无级啮合活齿轮”。由于滑片的滑移方向与受力方向不同向,所以滑片可以自由随当前啮合齿形变形,而传递功率时的受力方向与自由滑移方向垂直或其夹角在当量摩擦角之内具有自锁性,所以滑片承载受力时不会改变齿廓形状,具有“刚柔融合、活齿固化”效应,承载能力强,传动效率高,是真正意义上的“活齿啮合无级变速”。HNCVT大扭矩传动机理分析。滑片组包括承载滑片、调隙滑片;承载滑片+调隙滑片=齿厚可以无级变化的齿轮;HNCVT 活齿传动特点为动态静啮合,在整个传动包角区,活齿与链齿之间为静态啮合,且为齿根受力,可以形象类比为静态平键受力状态,所以 HNCVT 承载能力取决于活齿总成中承载滑片的厚度及轴向宽度,而滑片厚度及宽度参数设计几乎没有制约条件,可自由设计。正因如此其功率密度远大于现有 CVT,甚至可以大于齿轮传动,理论上讲只要空间尺寸允许,HNCVT 可以传递无限大扭矩。

  采用此“标径控制策略”,可以合理有效规避由于活齿滑片厚度导致的非零齿隙现象,其扭矩脉动问题可以从源头消除,从而在不增加 SK 机构的前提下使活齿变速器性能进一步提升。

  其主要特征是把 CVT 无级变速器的全程无级变速功能转变为无级换挡,即无级变速器演变为“无级换挡模块”,CVT 只用来完成无动力中断无级换挡,其他时间段变速器为 2 级齿轮传动,功率大,效率高,平均效率 96%。此“无级换挡模块”可以成为所有类别变速器的通用模块化换挡部件,诸如 DCT、CVT、AT、AMT 以及下文提及的 HEV,EV变速系统,均可以配置此“CVT模块”,将其各自固有的换挡变速特性均升级为无级变速特性。兼具动力性、经济性、舒适性。同时化解 CVT 锥盘体积无法压缩的速比功率障碍矛盾,具有“紧凑性、轻量化、长寿命”等特点。

  其意义在于:可以让现有 DCT 产业链进行完整的转型升级,最大程度的继承 DCT 产业链,其齿轮轴系的继承度几乎达到 100%,也就是说 CCT 同心轴系列就是针对现有 DCT 结构基础做的技术升级。回顾十年前的中联发计划,其主旨思想认为“中国走 DCT 路线可以很好的整合利用我国手动变速器产业基础,符合中国国情……”,但 DCT 核心技术是双离合器模块,双离合器性能好坏直接影响变速器换挡品质,也是 DCT 产业链中国内企业最难消化的关键环节,成为 DCT 实现本土化的最大难点与痛点,尤其是干式 DCT 其工作机理很难胜任中国复杂道路环境。所以,VIT 针对此现状推出 CCT 同心轴系列产品。

  EVT 纯电动系列的设计思想,用前文的HVT原理来推演解说更为简单,也就是,把HVT混合动力系列中的发动机用电机替代,即为EVT产品。不同的是,EVT的双动力源都是电机,都具有良好的高效调速特性,所以,双电机在工作地位上是平等互换关系,双电机的设计参数可以完全一致,也可以是互补关系。其实施方案为:用双电机与两档或多档齿轮副组合成纯电动双动力系统,可以实现交替接力无动力中断无级换挡,依靠多档位齿轮组切换,使得电机可以在很窄的高效区转速段调速,即可获得大速比无级变速输出,动力性、经济性、舒适性均得以改善。双电机模式可以是一个电机调速或两个均可以调速的电机来完成变速换挡工作,以满足不同消费者对车辆动力性或经济性的个性化需求。同时,可根据对输出功率需求大小来采用单动力源工作或双动力源同时工作。

  EVT 特点:如果需要大功率,随时可以让两电机工作,转速同步就让双动力耦合器结合,通过同一同步器对应的齿轮副输出功率。如果两电机转速不同步,也可以通过断开双动力耦合器,调节双电机不同转速 来获得通过各自同步器对应不同档位齿轮副并流输出同一转速功率。即呈现一档、二档动力源差速、输出端同步的双动力流输出功率状态,在输出轴并流输出大功率。此方案除了在同步器结合或分离时,以及电机进行转速同步时,其余工况下均可以双电机参与工作;如果电机转速控制精度很高,甚至可以实现加载状态进行同步器离合。同理,也可以在任何环境下使用单电机工作,同时兼具最佳动力性及经济性。CVT 可以视为是把换挡品质推向极致的一种状态,而 EVT 动力系统换挡原理是基于CCT 无级换挡模型,几乎具有与直驱完全一样的传动品质,从而让直驱与多档的定义界限基本消除。 加之多档速比的贡献可以使得电动车在保证动力性的前提下大比例减小电机装机容量,而双电机的分离式功率设置将使其能量利用率更高。所以,EVT 系统将有望从客观上化解多年来新能源汽车变速器面临直驱与多档问题的争议。另外,能量回收是新能源汽车的另一优势,如果有多选项大级差传动比适时对应,可以大大提升电机在低车速时的能量回收密度,甚至达到在紧急刹车时也无需辅助机械制动!保证安全性的前提下做到最大比例能量回收。所以,EVT 有望是性比价极佳的纯电动动力系统解决方案。

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