汽車檢修實務報告

1. 汽車檢修實務報告 無段變速箱系統 班級:車輛三乙 姓名:陳功哲 學號:49615036

2. 前言 車子從低速到高速行駛的過程中須要不斷的換檔。自動變速箱從早期的二速逐漸進化至四速，近年來開始流行五速的自動變速箱；甚至專供大馬力車型使用的六速、七速自動變速箱也紛紛問世。其目的為藉由較密的齒輪比讓各檔位之間的動力能夠綿密的銜接；使引擎發揮最佳的效益。

3. CVT發展史 • 在過去，手排變速箱一直是車廠設計的主流，最主要原因在於電子科技無法突破，再加上用車習慣與環境所致，因而自排變速箱遲遲未問世；直到70年代， 為了增加開車的方便性與因應環境所需，自排變速箱便在日本車廠的努力下而發揚光大，從三速、四速一直到目前的五或六速甚至七速變速箱，甚至還有手自排換檔 功能，不過這樣還無法滿足消費者的需求，也因此強調簡單方便的CVT無段自動變速系統因應而生。其實最早採用CVT無段自動變速系統的 並非汽車，而是機動性相當高的摩托車，但是真正運用在汽車上的，則是由日本SUBARU首創。1984年，SUBARU為了讓自排變速箱更為完美，遂集合 旗下優秀的人員開發了全球獨一無二的ECVT電子式無段自動變速系統，並獲得世界專利，且於1987年順利裝置在小型房車Justy上，並獲得良好的口碑。 • 由 於ECVT的成功， 因而獲得其他車廠的注意，義大利FIAT與日產NISSAN相繼向SUBARU提出購買ECVT系統，在基於好東西要發揚光大的理念，這兩家車廠終於獲得 SUBARU的首肯，搭載名稱不同但技術層面完全一致的無段自動變速箱，國內的第一代March即採用此系統，並更名為CVT。在此之後，全球許多車廠便 紛紛也向SUBARU尋求技術援助，這也使得採用CVT變速箱的車輛大增，據統計，2003年全球配置CVT變速系統車輛的總銷售量，已超過200萬，由 此可見這種「既輕鬆又簡單」的科技發明，的確能讓消費者接受。

4. 何謂無段變速系統？ • 自排變速箱指的都一般自排箱內的結構，但目前市售車的變速箱種類中，還多了一款名為CVT無段變速的自動變速系統，此系統顧名思義是在變速過程中不會產生換檔頓挫落差感，使車上乘客能更舒適地乘坐車輛。 • 此變速箱與傳統自排箱最大的不同，就在於內部變速零件並非由傳統的齒輪、離合器片所組成，而是由驅動滑輪、被驅動滑輪與V型鋼帶３個部分所構成。 • ＊１驅動滑輪連接引擎動力，被動滑輪連接傳動軸，鋼帶則負責傳遞動力。 • ＊２而其變速比的變化，主要是透過油壓調整兩滑輪間V型鋼帶槽的距離，以改變V型鋼帶在兩組滑輪上的作用半徑， • ＊３再加上鋼帶長度不變的關係，所以驅動滑輪與被驅動滑輪上的作用半徑便會相互影響改變，於是兩者間的變速比也會改變，達到變速的功能。 • 簡單來說，一般汽車，無論是自排或是手排，都必須靠著變速箱裡的齒輪變換來換檔，但這種傳統變速箱在檔位更動時時，都會明顯感受到引擎轉速提昇或下降，換檔時的頓挫感就是由這裡產生。 • 而CVT由於是無段變速，換檔機構裡沒有固定的檔位，也就是說它可以依照設定產生出無限個檔位。CVT是自排，但能提供比傳統自排變速箱更順暢的動 力銜接；由於CVT 設計時並不需考慮到齒輪比的設定，因此也有利於引擎性能表現、油耗、廢氣排放。重點是，同樣一款車，搭載CVT的一定比搭載傳統變速箱的要更省油。

5. CVT與傳統變速箱優缺點比較 • 1. CVT變速箱能讓引擎動力不流失，始終保持在最有效率的峰值區域，同時可以避免扭力喪失。CVT比起傳統4速自排變速箱，其省油效率更多出20％。 • 2. CVT可以減少變檔頓挫感（或是震動感），其運轉方式更為順暢，這一點從車輛起步時就可以察覺。 • 3. CVT可以讓引擎轉速保持在一定的區域，如果大腳油門時，車輛會有更棒的加速性，但CVT變速箱在加速時所產生的引擎聲浪，則是與傳統自排變速箱相同，這也時常會讓駕駛者誤以為是引擎動力不足。 • 4. CVT變速箱因結構簡單而便於維修。 • 5. CVT變速箱對於引擎扭力的處理，受到其皮帶或是鏈條強度的限制，所以禁不起太大的摩擦力。在2005年之前所生產的CVT變速箱幾乎是由皮帶或鏈條帶動，因此無法適用在大扭力的車輛上。

6. CVT 作動原理 CVT自動變速箱是由扭力轉換器、切換前進或倒退之前進/倒檔切換機構、配合行駛狀態控制適當齒比之換檔機構以及最終傳動機構等元件構成。 前進/到檔切換機構 變速機構 扭力轉換器 最終傳動

7. 外側行星小齒輪 倒檔制動器：未作動 內側行星小齒輪 主皮帶盤 前進離合器承座 前進離合器輪轂 輸出 輸入 輸入軸 前進離合器：作動 行星架 太陽輪 環齒輪 前進當車輛要向前行駛，使前進離合器接合時，離合器會將前進離合器承座及前進離合器輪轂接合在一起，使得行星齒輪組整個一起旋轉。驅動力量直接由輸入軸傳遞至主皮帶盤。 正轉

8. 外側行星小齒輪 倒檔制動器：作動 內側行星小齒輪 主皮帶盤 前進離合器承座 前進離合器輪轂 輸出 輸入 輸入軸 前進離合器：未作動 行星架 太陽輪 環齒輪 倒檔 當要倒車時，倒檔制動器會將環齒輪固定，從太陽輪(輸入軸)傳來之力量被傳送至內行星小齒輪及外行星小齒輪，由於環齒輪被倒檔制動器固定住，所以行星架(主皮帶盤)便往輸入軸相反之方向旋轉。 反轉

9. 換檔機構 由鋼帶及兩個軸向帶槽寬度可改變之皮帶盤(主皮帶盤及副皮帶盤)所組成。皮帶盤之帶槽寬度可依據操作情形連續地進行變化，以獲得低速與超速傳動速度間最佳之齒比。主皮帶盤及副皮帶盤皆包含了軸(固定式圓錐面)、滑輪(可於軸向滑動之可動式圓錐面)及油壓缸等元件。每一皮帶盤帶槽之寬度皆與施加在油壓缸內之油壓成一反比之關係。主皮帶盤與副皮帶盤間鋼帶纏繞半徑之比率即為齒比。 寬 窄 油壓缸 主皮帶盤 主皮帶盤 鋼帶 油壓缸 副皮帶盤 副皮帶盤 窄 寬 超速傳動 低速

10. 排檔桿的功能 P (Park)—選擇該檔位則變速器的輸出軸被鎖住，汽車無法移動。此時應同時將手剎拉緊，唯此才能鎖住輪胎，可延長變速器和駐車裝置的壽命。為防止變速器受損，應等汽車徹底停穩之後，再掛入該檔。P位是可以起動的僅有的兩個檔位之一。 R (Reverse)—選擇該檔位則變速器倒檔齒輪被結合，驅動汽車後行。應等汽車徹底停穩之後，再掛入該檔。 N (Neutral)—選擇該檔位則變速器進入空檔，也可在起動時使用。 D (Drive)—D位是最常用的行駛位置，汽車在該檔位下能在一定檔位範圍內自動換擋，不同的自動變速器的檔位數會有所不同，其中以4個檔位最為常見。 2 or S(Secon) —屬前進低檔，在該檔位下，變速器只能在1檔和2檔這兩個低擋位間自動換擋。當汽車在不良路面（如冰雪覆蓋路面等路面附著條件差的路面）上行駛或行駛緩升坡及緩降坡的時候可選擇該檔位。 1 or L (Low) —亦屬前進低檔，在該檔位下，汽車只能以1檔行使。該檔位同2速檔一樣適用於不良路面，另外也可在拖車時使用。

11. 富士重工 Subaru 世界獨一無二的ECVT 以航空科技開創汽車新世紀的速霸陸，曾以多項獨特汽車科技，在汽車科技史上迭創佳績，特別值得一提的，是ECVT電磁式無段自動變速系統、按鈕式簡易切換的恆定式四輪傳動系統及獨樹一格的水平對臥引擎。速霸陸是世界上第一個將特別的鋼帶輪組成無段自動變速器ECVT安裝在量產車的公司。一九八四年，速霸陸為了讓自動變速更完美，乃集合了速霸陸優秀的技術人員，開發了ECVT，並獲得了世界專利，順利的裝配於小型轎車上。而裝配ECVT的商用車一樣大受歡迎。由於ECVT傑出的表現，它已被推崇為最先進的自動排檔系統。因此，義大利的飛雅特(FIAT)車廠，及日本的日產(NISSAN)車廠，相繼向富士重工提出購買ECVT電磁式無段自動變速系統，裝配在其所生產的小型車上的要求。儘管ECVT已獲得世界專利，但速霸陸基於好的產品應該與世人共享的理念，因此同意替上述兩家車廠生產ECVT。儘管兩家汽車廠對ECVT這項高科技產品的稱呼不同，但源自速霸陸對汽車高科技、高品質的堅持卻完全相同。根據統計，截至一九九三年五月底止，全球已銷售了五十萬台ECVT車款，可見ECVT已受到市場肯定。而這五十萬位消費者也已親身體驗了「開車其實很簡單又很輕鬆」的感覺。

12. 速霸陸ECVT具有其獨一無二的特性 1.加速非常平順，可讓駕駛人輕便且敏銳的行駛－只要將排檔桿置於「Ｄ檔位」就可以從發動到高速，連續且直接的享受其駕駛感。簡單的說，從山門到回家，只要一次就OK的全能定檔區位。 2.比傳統自動變速器更省油，特別是駕駛輕便和一般的A/T不同，因為不藉由扭力變換器的驅動方式，所以沒有滑差損失。 3.而且具有寬廣的變速領域，因此較傳統的A/T在低速約百分之十五，在中、高速約百分之二十的省油成績，盡情地享受輕便駕駛。4.可使一般駕駛者也能像高手一般操控自如，ECVT無段變速，完全沒有換檔時的衝動感，尤其通常以引擎較低迴轉速的區域換檔，因此可以享受意想不到的順暢及肅靜性的乘坐感。5.完全消除傳統變速器的晃動現象，只要操作油門，就有如手排一般的動力性能。ECVT所謂的完全鎖定(Full Lock Up)，可將廣泛的變速領域活用出來，只要踏下油門，即可得到敏捷的行走性。加速性能更是超越M/T及A/T。

13. 全新開發的Lineartronic CVT無段變速系統，是SUBARU新世代的變速科技，也是量產四輪驅動車首度採用自家研發的縱置無段變速箱，其優點是可承受大扭力傳輸，且體積小，又能讓油耗表現大幅提昇。

14. NISSAN 日產無段變速箱(X-CVT) 簡介： 汽車變速箱新科技，無段連續自動變速箱（CVT），連續自動傳動裝置是荷蘭的 VANDOORME TRANSMISSEIE 製造，特點是沒有變速齒輪，是由鋼帶傳動。這種裝置不論是對燃料的節省，結構的緊密或是造價的降低，都是一項科技的突破。傳統的自動變速是通過將一個或更多行星齒輪組的某部分逐漸鎖定而進行換檔的，扭力變換器使變檔得以平順進行，扭力變換器是一種液體偶合器，它使傳動系統的震動得以減弱並讓引擎在車子停止時繼續運轉，同時消耗些小馬力，構造複雜而且笨重。人們對 CVT 深感興趣的主要原因在它的功效。燃料消耗及行駛里程可改善 20-30 ％，通過選擇最佳的傳動比能讓引擎保持在低轉速範圍，從而最有效的利用所輸出的功率。此外 CVT 比傳統的自動變速箱輕，結構更簡單而緊湊，對於前輪傳之小型車是重要的特徵。

15. NISSAN所研發出來的「X-CVT」 X-CVT的特點： 1.圓滑且無換檔震動的連續變速特性：利用動力滾輪來傳遞變換行駛驅動扭力，在加速時能夠瞬間反應出加速扭力且與鋼帶式無段變速機構一樣不會產生變速震動的連續換檔。 2.能夠承受大扭力的輸出：NISSAN X-CVT的動力輸入與輸出，是採用新開發成功的兩組雙面動力滾輪來產生變速比，此種變速箱能夠配備在3000CC引擎扭力39.5KG-M甚至加上TURBO CHARGER的引擎車輛上使用。 3.節省燃油消耗量：NISSAN X-CVT於變速換檔時動力的損失極小甚至沒有損失，可使引擎得到良好的運轉條件，且變速箱LOCK-UP的範圍大，此種大扭力的無段變速箱與一般的傳統變速箱相比可節省10%的耗油量。

16. 1.採用大型鋼帶的設計 → 強度足以承受3.5L引擎 2.粗大型鋼帶 3.高強度鋼帶

17. 作用原理：如圖所示，這項技術是利用動力滾輪（動力輸入碟與動力輸出碟）在轉動時，內側與外側所產生的速度差來作為變速比作用原理：如圖所示，這項技術是利用動力滾輪（動力輸入碟與動力輸出碟）在轉動時，內側與外側所產生的速度差來作為變速比

18. 系統結構介紹： 1.電磁粉離合器（含 ECU 控制電路）電磁粉離合器系依據物理基本原則運作－即電學與磁性。當鐵粉受到磁化時，其顆粒即連結成鍊狀，簡而言之即鐵粉 ” 固體化 ” 。若驅動與被動構建間的細微裂充滿了鐵粉並通以電流，則驅動與被動兩構件即相互連結，因而產生傳動扭力。傳動扭力與新施電量的大小成比例。電流由裝於被動構件上的線圈供給。電流一切斷，傳動扭立即告消失。 2.離合器的控制電流係由電刷與裝於離合器殼的滑環相互接觸而供應至離合器的。離合器的接合和釋放，是藉著控制流入線圈內之電流來控制。 NCVT 微電腦接收輸入信號並予處理，用以控制離合器，（與引擎用之為電腦不同）。控制電路屬於自我診斷型。所有故障或缺點都可用日產掌上型車用電腦檢測儀或車內儀表警示燈探測出來。（圖1）   

19. 圖一 A.輸入信號　B.引勤旋轉信號　C.油門信號　D.煞車訊號E.節汽門位置信號　F.排檔桿位置信號　G.車速　H.水溫信號I.空調信號　J.ABS信號　K.N.CVT微電腦　L.離合器氣流M.被動構件　N.線圈　O.鐵粉　P.驅動構件

20. 2.鋼帶與滑輪機構為驅動力通過鋼帶與滑輪的配置。此一機構由一鋼帶和一輸入（主）滑輪及一輸出（副）滑輪新組織。滑輪槽的寬度可做軸向變化，以提供由低速（比率 2.57037 ）至超速（比率 0.49977 ）間連續（無段）速度的變換。 （圖2） 圖2 1.低速‧速度比r2 / r1 = 2.50372.超速‧速度比r2 / r1 = 0.4977A.副滑輪（輸出軸）　B.主滑輪（輪入軸）

21. •  鋼帶鋼質驅動帶，是由 280 片的鋼片所組成。在液體壓力施之於輸出（副）滑輪時，鋼片被迫上升，使鋼帶產生張力。動力即藉著鋼片的壓縮而傳送，疊層鋼帶則保持必要的磨擦力。 橫斷面原位：鋼帶鋼片（約 280 片）（圖3） •滑輪輸入（主）及輸出（副）滑輪，兩者各有一固定槽輪和滑動槽輪。槽輪的斜度為 11 度。滑動槽輪的末端有一液壓室。槽輪移動於鋼珠栓槽軸上。 3.減速齒輪系統這一系統有減速齒輪及最後驅動齒輪各一。齒輪都為螺旋狀，里程計的驅動齒輪位於差速箱上。 圖3

22. 性能和特性：  一般傳統式自動變速箱在打入D或R檔時，會產生震動及車輛滑行的現象，而NCVT之車輛在打入D或R檔時，由於電磁離合器仍處於分開狀態，因此不會產生上述情形，只有在油門踏板踩下後電子離合器連結時，車輛才會移動。•速度變換的特性速度變換特性不是直線的（與手動變速車輛者相同）。速度變換出現在引擎轉速 1600400 轉 / 每分之間，依加速的緩急而定。當達到巡駛速度，如放鬆油門踏板，滑輪比位於最大處，此時車速下降，巡駛中若踏板被壓下一加速滑輪比乃移向最小處，車速立即上升。圖中 MAX 線表示引擎轉速與最大車速間的關係； MIN 線表示緩慢加速時引擎轉速與最大的車速間的關係（圖4） 實線: ntvc 虛線: 手動變速 圖4

23. MITSUBISHI三菱無段變速箱(INVECES III CVT) • 概要：INVECS為Intelligent & Innovative Vehicle Electronic Control System之縮寫，乃Mitsubishi針對自動變速系統車輛，依駕駛者需求所設計之控制程式。藉由配合駕駛者習性，控制自排變速箱換檔時機，使車輛表現更貼近駕駛者之需求。依使用之不同變速箱區分為下列二種控制系統： • (1)INVECS II：傳統自動變速系統，如GRUNDER、SAVRIN等。 • (2)INVECS III：CVT無段變速系統，如LANCER、COLT PLUS等。

24. 特色：藉由ECU運算及記憶功能，並配合引擎及變速箱之輸出及制動，可依地形(山路)、駕駛者之駕駛習性，由ECU學習運算後進行換檔，以達到兼具安全、省油及省去不必要之反覆煞車踏板操作。主要特色如下： • (1)引擎制動輔助(INVECS II & III)：依駕駛操作方式，對於常踩煞車之駕駛，會由ECU判斷後，以變速箱檔位降檔方式輔助煞車，提升安全性。 • (2)換檔時機運算(INVECS II & III)：依駕駛者常用之駕駛習性及地形需求(如爬坡)，由ECU進行換檔學習，避免自排變速箱於走行階段經常換檔所造成之缺點，如(1)換檔Shock，造成不舒適感；(2)引擎轉速Hunting，造成AT油溫過高，減短AT油耐久壽命。 • (3)INVECS II與INVECS III之差異：INVECS III具備INVECS II之所有功能，且因配合新式的CVT變速系統，於換檔操作時能更順暢無Shock，更能突顯INVECS之優點(示意如圖Ⅰ)。

26. 結論 為了使汽車操作更為簡單並降低油耗，各汽車品牌莫不戮力投入變速系統的發展。1940年，工程師們開發出全球第一具自排變速系統，從此，汽車操作步入新的紀元。時下的自排系統，主要元件有液體扭力轉換器、自動變速箱、電子控制系統三個部份，在電子控制系統裡面加入手動換檔的控制程式，就成了具有手動操作功能的手自排變速系統。由於變速系統不斷演化，至今，七速變速早已不是夢想，但由於消費者對油耗經濟性及駕馭舒適性之需求日殷，反而促成CVT無段變速系統的誕生。 CVT在機構上與傳統自排的差別在於，CVT系統運轉是透過動力輸入軸與輸出軸上的錐盤帶動皮帶作動，不像傳統變速系統採用複雜的齒輪構造。CVT比傳統自排系統少了40%的零件，體積小、重量輕，不但能夠降低油耗，而且不易損壞，減輕車主維修保養的負擔。同時，CVT在動力傳輸上沒有傳統自排的齒比落差，因此動力傳輸過程直接無損耗，也沒有換檔的頓挫感。正因為CVT具有這些優點，目前已逐漸成為汽車市場主流，包括M-Benz A-class、B-class、Audi A4及A6等高級品牌車款，都搭載了CVT系統。

27. 文獻參考 http://tjc0307.pixnet.net/blog/post/22199190 http://www.nissan.com.tw/service/maintain/noun/noun03.asp日產 http://www.subaru-sot.com.tw/速霸陸 http://www.5230.com.tw/三菱 http://tw.myblog.yahoo.com/jw!vQ7QkK2UBRj8Gu6YQftm/article?mid=10 http://www.coolsun.idv.tw/modules/xhnewbb/viewtopic.php?topic_id=471&post_id=5333

28. 謝謝大家的聆聽THE END