花30億補上了一個短板,寶駿CVT變速箱解析

2019款的寶駿530已經在最近正式上市,新車的最大亮點在于搭載了上汽與博世共同開發的國產CVT變速箱,為整車的動力平順性和燃油經濟性作出了不少改善。今天,我們將去到上汽集團在柳州新建的變速箱工廠,直接用一臺拆解后的變速箱進行解析,并且同時還會到生產線上一探其制造工藝。

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為什么選擇CVT變速箱作為未來的發展方向?

一直以來,變速箱都是寶駿汽車一個不小的短板,從最早的寶駿730全系手動擋,到AMT半自動變速箱,寶駿因為缺少自動變速箱而損失了不少銷量,直到今年陸續開始有車型搭載外購的雙離合變速箱才逐漸好轉。不得不說,寶駿的車型在底盤、發動機方面一直是得到消費者認可的,唯獨在變速箱這一塊,不僅廠商著急,消費者也替其經常感到可惜。

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早期僅提供手動擋配置的寶駿730

因此,寶駿非常清楚明白只有發展自己的變速箱技術,才可以讓這個品牌走得更遠,那么寶駿為什么會選擇CVT變速箱作為發展方向呢?

據開發人員介紹,AT變速箱目前在國內的資源仍然比較少,大量的專利技術還是掌握在國外廠商手上,而國外廠商的產能又不能很好滿足到寶駿的需要,如果合作,就相當于把自己的命脈掌握在別人手上。一個簡單的例子,當初某自主品牌的熱門車型新上市時,就曾因為變速箱的供應不及時,而導致到處一車難求。這顯然不是一個最優的選擇。

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CVT變速箱則擁有著結構簡單,技術成熟的優點,開發起來相對簡單,而且它能在日益嚴格的油耗標準下,實現較為優異的燃油經濟性表現,未來針對新能源車型也能作相對方便的過渡,而且CVT變速箱本身簡單、成熟、平順的特點,正好與寶駿一直以來的造車理念不謀而合。

與博世開展深入合作 實現變速箱的本地化生產

世界上最早大規模生產的CVT變速箱源自荷蘭DAF公司,于1958年推出,但當時并沒有得到太多的重視,直到八、九十年代才開始受到日本車企的關注,而高瞻遠矚的博世則早在1995年將大量CVT變速箱的專利從DAF公司手上收購過來,其中就包括了核心部件——傳動鋼帶的制造專利。

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由此可見,寶駿背后的上汽集團選擇與博世進行合作建廠,單從技術儲備上就省卻了不少麻煩。

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2015年3月,柳州上汽汽車變速器有限公司柳東分公司正式成立,占地面積675畝,一期項目總投資30億元人民幣,是上汽集團在廣西最大的零部件投資項目,并且和博世荷蘭分公司開展了深入的技術合作,旨在推動上汽通用五菱的可持續發展。在今年的9月份,工廠正式開始投入生產,目前產能為每年20萬臺,明年能達到40萬臺,整個項目的目標產能為年產100萬臺。

CVT變速箱解析

目前柳州廠內開發的CVT變速箱為CTF25和CTF35兩種,CTF25目前已經推出市場,搭載于新款寶駿530上,未來還會搭載在RS-5等新車型上。

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另一款CTF35變速箱則可以對應350Nm以內的發動機輸出,目前仍在開發當中,傳動比范圍為6.5,整體的重量僅僅提升至95kg。據廠方人員介紹,未來還會開發針對后驅車型的CTR25變速箱,以及專門針對新能源車型的CVT變速箱。

在開始介紹寶駿這臺CVT變速箱前,我們先對CVT變速箱的構造原理來一個簡單的介紹,好讓大家有一個更好的理解。

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CVT變速箱換擋原理

CVT變速箱的構造相比AT和雙離合變速箱要簡單不少,主體基本上由主動錐輪、從動錐輪以及傳動鋼帶構成,由于兩個輪都是一個錐形的結構,因此當兩個錐輪水平移動時,鋼帶的滾動半徑隨之也能發生變化,從而使傳動比得到改變。

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CVT變速箱的原理和自行車變速有點異曲同工,基本上騎一次就能明白傳動比是如何變化的,只不過在CVT變速箱上是通過鋼帶摩擦來傳遞動力,而在自行車上是通過鏈條與齒輪咬合來傳遞動力。

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上圖拆解的是由上汽集團和博世合作開發完成的CTF25型號CVT變速箱,在整個合作過程中,博世負責變速箱的主體設計,上汽方面則會根據從博世收到的技術要求及關鍵參數,進行工藝和制造方面的設計。

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據現場工作人員介紹,目前廠內精加工制造的錐盤表面粗糙度要求是達到0.2(數值越小,表面越光滑),這對于設備和工藝人員的要求都是非常高的。從上圖我們也可以看出,經過精加工后的錐盤表面呈現出了近乎光面的質感。主動軸另一面的錐盤和從動軸上的錐盤采用的也是相同工藝,保證了鋼帶在接觸時的摩擦力一致。

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為什么不直接把這兩個東西焊死,或者用過盈配合的方式組裝起來呢?前文我們曾提到過,CVT變速箱傳動比的改變,依賴于主動軸和從動軸上兩個錐輪的水平移動,如果錐輪不能水平移動,相當于鋼帶的滾動半徑無法改變,只能維持固定的傳動比不變。

因此,這個類似小圓柱的滾子不單是能起到花鍵的作用固定錐輪和軸,同時還能讓錐輪可以水平移動,這就要求了這個滾子在安裝時必須和錐輪以及軸是處于一個剛剛配合好的狀態,太緊了意味著錐輪很難水平移動,太松了意味著變速箱工作時會產生抖動。為了裝配好這個小零件,上汽集團花了2億去配備一臺機器進行自動裝配。

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通過機械加工出來的東西,通常針對其尺寸會有著一個公差,例如加工一個直徑為6mm的滾子,它不可能加工出來就剛好在6mm,會有一定的偏差,工程人員通常會為其加上一個公差要求,只要在該公差范圍內,就是合格的產品。所以對于每個錐輪和軸上的凹槽來說,每一套的尺寸都是不一樣的,因此為了提高配合精度,需要匹配合適的滾子。

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廠內CVT區域清潔度為30萬等級,等同于醫用顆粒包裝車間清潔度;閥體分裝區清潔度10萬等級,意味著每立方米空氣中直徑大于等于0.5微米的灰塵數量少于10萬個,等同于一般手術室的清潔度。車間內部全年保持恒溫恒濕,同時還會實時監控車間的溫度、濕度、清潔度狀態,保證產品質量。

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閥體上共有4個電磁閥對油路進行控制,據工作人員介紹,該閥體并非由博世設計,而是由國內上汽的工程師團隊獨立進行開發,是整臺變速箱內開發耗時最長的部件。

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鋼帶的結構同樣十分簡單,一般由無數個推力單元和鋼環組成。鋼帶上的推力單元通過與錐盤進行摩擦來實現動力的傳遞,中間的過程不少人可能將其想象成皮帶那樣拉動,但實際上鋼帶的工作原理是推動。主動錐盤通過摩擦從后往前地帶動推力單元,再同時帶動鋼環以實現動力的傳遞,所以CVT變速箱的鋼帶一般又被稱為推力鋼帶。

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經常說在停車等紅綠燈時不要將變速箱掛到“P”擋,因為一旦被后車追尾,很容易對變速箱內部造成損傷。從拆解后的內部結構來看,當從動錐輪受到外力影響時,確實比較容易對鎖止結構造成損壞,而且即使碰撞后整體結構保持完好,外力摩擦所產生的金屬碎屑也會一定程度上影響變速箱的工作。

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實驗室內的臺架分為單電機、雙電機、三電機、動力總成整體測試四種。開發初期,實驗人員會使用單電機的臺架,與變速箱輸入端進行連接,模擬運轉,試驗變速箱的油路和各種機械結構等是否正常工作。中期在輸入端或輸出兩端都連接電機,對運轉效率或坡道模擬等各方面進行模擬測試。后期則直接與發動機組合,開始與發動機的通訊以及換擋標定工作。

同時,在實驗室內還有各種場景模擬的臺架,例如高溫、嚴寒、坡道等,變速箱必須每項都經過長時間的耐久測試,才允許正式推出市場。最嚴苛的耐久測試甚至長達400多個小時,需耗費將近一個月去進行測試。

總結:上汽集團這臺全新CVT變速箱的投產,補上了寶駿汽車一直以來變速箱方面的短板,同時還代表著國內CVT變速箱開發技術的進步,畢竟目前國內具備生產設計CVT變速器能力的企業并不多。在這個鼓吹新能源“彎道超車”的年代,上汽仍然能堅持從零開始投身變速箱產業,實在令人驚喜,希望上汽今后能做大做強,打破目前CVT變速箱由國外企業主導的壟斷市場。

來源:易車,作者:吳斌

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