【扫盲贴】浅析CVT（无级变速）技术

现把CVT的技术原理再总结归纳一下，以飨各位爱车的朋友——

CVT是Continuously Variable Transmission的缩写，翻译为无段变速传动，或简称无级变速，属于自动变速的一种类型

目前在汽车上广泛使用的自动变速技术是将液力变矩器和行星齿轮系组合的自动变速器技术。但这种方案的传动比并不连续，只能实现分段范围内的无级变速；液力传动的效率较低，影响了整车的动力性能与燃料经济性；增加变速器的档位数来扩大无级变速覆盖范围，就必须采用较多的执行元件来控制行星齿轮系的动力传递路线，导致自动变速器零部件数量过多，结构复杂，保养和维护不便。所以对其它新型变速技术的研究很早就开始了，CVT技术就是其中最有代表性的一种。CVT采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力，很简单地实现了传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性。

CVT的发明者是荷兰人Van Doornes。当初传送带用了V型橡胶带，材料较差传递力矩小，没有什么实用价值。1979年荷兰DAF的工程师改用金属带，完善并开发出实用型的CVT系统。它具
有零件少，体积小，重量轻，与普通自动变速器比较具有较高的传动效率，油耗较低的优点。但缺点也是明显的，就是传动带很容易损坏，不能承受较大的载荷。

后来的CVT技术逐步得以改进，时至今日，CVT实现机制大致有四种：

1. 钢带V轮式CVT
这是最早的一种形式，Van Doorne最初所做的CVT并不是钢带而是橡胶带的，后来为了应付更大的扭矩，他才改用了钢带。随着技术的发展，他又发现受拉的钢带仍然不能满足要求，于是承受推力的推力钢带成为主角，也成就了今天的钢带V轮CVT。它利用一条钢带连接两个滑轮(滑轮分别连接发动机和车轮)实现传动。滑轮由两片对置的锥形盘组成，其中一片可轴向移动使两盘之间的V形槽宽度得以改变，卡在V槽内的钢带因此也可以随之升降。这样，实际受力轮的直径得以改变，以达到变速的目的。这种CVT在摩托车上的应用已非常成熟，我们平常接触的踏板车就是装用这种CVT。但是因为这种CVT是利用钢带与V槽之间的静摩擦力实现动力传递，所以只要发动机动力稍大超过了摩擦极限，便会由静磨擦变为动摩擦力，CVT便打滑而无法实现动力传递。因此钢带V轮CVT加速反应迟缓、效率低、不能应付动力较大的引擎输出。

2. 钢链V轮式CVT
这种CVT最典型的代表就是保时捷的CVTip(CVT+Tiptronic)和奥迪的Multitronic系统。这种CVT与钢带V轮式的原理相仿，同样是改变V槽宽度实现变速，只不过推力钢带已被承受拉力的钢链所取代。钢带式CVT的动力传递是依靠锥形盘压紧钢带产生的摩擦力来实现，为免打滑烧毁，锥形盘的压紧力非常大，无形中导致不小的能量损耗。奥迪的Multitronic与钢带CVT不同，它横向钢片叠加的钢带不复存在，而纵向连接钢片做成的钢链成了传力的媒体，Multitronic则通过电脑自动控制锥形盘的压力，根据发动机扭矩状况进行增减调整，既能保证不打滑的动力传递也尽量减少能量损失。同时因为这个改进变速器前的液力变扭器也可以用湿式多片离合器取代，更进一步减少了损耗。Multitronic的经济性已超过了传统的变速箱——装用Multitronic的A6百公里油耗比AT版的少0.9升，比5速手动版少0.2升。Multitronic的传动能力也相当不俗，在能应付2.8L引擎、280Nm/142kw的动力输出之余，其装用车的0-100km/h比使用AT的A6快了1.3秒，即使与5速手动版相比，它也有1/10秒的优势。

3. 滚轮转盘式CVT
典型代表是日产装配在新款Cedric上的Extroid CVT，它可与3L以上排量的大马力发动机(330Nm/194kw)搭配使用。马自达也有一套类似的CV，名为Toroidal CVT，同样是为3L车设计的抗高扭矩的CVT。 滚轮转盘式CVT能有这么强的抗扭矩能力，是因为它利用两个对置的内凹锥形转盘和一对滚轮组合而成，两转盘分别连接发动机和车轮，中间的滚轮则通过摩擦联系两者实现动力传递。这种CVT通过改变滚轮的倾斜角度，从而改变两转盘的实际受力“轮”的直径，这样可实现不同的传动比，变速的目的便可达到。如果光靠金属之间的摩擦，滚轮和转盘是不可能实现动力传递的，更不用说应付超过300Nm的大扭矩了。实际上，它们之间真正参与动力传递的是一种特殊研制的油，这种被称为牵引油的粘性物质充满整个CVT变速箱。它具有特殊契形的分子外形，在承受极高的表面压力下分子会排列成行，从而产生巨大的抗剪切能力。滚轮和转盘就是利用两者间所形成油膜的这种性质实现高扭矩的动力传递，而绝非金属磨金属。滚轮转盘式CVT除了能在大马力车上实现无级变速外，比起钢带V轮CVT它还有一个重大的改进，就是它的工作效率。日产宣称Extroid CVT比传统的自动变速器省油10%以上，这对钢带V轮CVT而言是望尘莫及的。

4. 线毂式的CVT，仍处于试验阶段

至于奥迪quattro上为什么不采用CVT，大概可以归结为两个原因：
1. 结构原因
在前驱车型上布置CVT并不困难，将CVT布置在输出轴前端就行了。但针对quattro四驱系统，光在输出轴前端布置CVT是不行的，还要考虑到后轴的齿轮比与前轴相一致。如果很牵强的在输出轴后端也布置一个CVT，那CVT变速器就有两个，变速比相当复杂，一但前后的变速比不一致，后果会不堪设想，传动系统中强度最小的环节会受到严重损伤。

2. 强度原因
前面说的，multitronic是钢链V轮式CVT，制约它的瓶颈也就基本上归结为一点——金属带的承受能力。而这一点已然跟设计、工艺无关了，完全取决于材料技术的发展。好像multitronic的设计承受极限是299Nm。而对于A6 3.2 FSI Quattro（188Kw/330Nm）和A6 4.2 FSI Quattro（257Kw/440Nm），显然钢带不如齿轮来得实在和保险。