無級變速器

無級變速器和自動變速器的淵源

自動變速器是為了簡便操作、降低駕駛疲勞而生的，按齒輪變速系統的控制方式，它可以分為液控液壓自動變速器和電控液壓自動變速器；按傳動比的變化方式又可分為有級式自動變速器和無級式自動變速器。因此，無級變速器實際上是自動變速器的一種，但它比常見的自動變速器要複雜得多，技術上也更為先進。

無級變速器與常見的液壓自動變速器最大的不同是在結構上，後者是由液壓控制的齒輪變速系統構成，還是有擋位的，它所能實現的是在兩擋之間的無級變速，而無級變速器則是兩組變速輪盤和一條傳動帶組成的，比傳統自動變速器結構簡單，體積更小。另外，它可以自由改變傳動比，從而實現全程無級變速，使車速變化更為平穩，沒有傳統變速器換擋時那種“頓”的感覺。

1987年，日本Subaru把裝備CVT變速器的汽車投放市場，獲得成功。Ford和Fiat也將VDT-CVT裝備於排量為1.1L到1.6L的轎車上。隨著技術的發展，能源危機引發全球性的節約能源和環境保護意識的提高，在總結第一代的CVT的經驗基礎上，開發出了性能更佳，轉矩容量更大的CVT。當前，全世界各大汽車廠商為了提高產品的競爭力，都大力進行CVT的研發工作。現在NISSAN、TOYOTA、FORD、GM、AUDI等著名汽車品牌中，都有配備CVT變速器的轎車銷售，全世界CVT轎車的年產量已達到近50萬輛。有一點值得注意的是，裝備有CVT的汽車市場，由最初的日本，歐洲，已經滲透到北美市場，因此無級變速汽車是當今汽車發展的主要趨勢。

我們國家有巨大的汽車銷售市場，汽車工業是我國的民族工業之一。然而我國汽車業所需的自動變速器（AT）全部依賴進口，這使得國產汽車配備AT后，成本增加很大，而裝備自行開發生產CVT變速器，其成本提高不大，說明CVT的市場前景令人樂觀。

目前我國正在考慮發展轎車自動變速器的問題。自“九·五”期間轎車金屬帶式無級自動變速器的開發和研製已經被列入國家的重大科技攻關計劃，以跟蹤世界技術的發展和開發適合我國國情的汽車。

為實現無級變速，按傳動方式可採用液體傳動、電力傳動和機械傳動三種方式。

液體傳動

液體傳動分為兩類：一類是液壓式，主要是由泵和馬達組成或者由閥和泵組成的變速傳動裝置，適用於中小功率傳動。另一類為液力式，採用液力耦合器或液力矩進行變速傳動，適用於大功率（幾百至幾千千瓦）。液體傳動的主要特點是：調速範圍大，可吸收衝擊和防止過載，傳動效率較高，壽命長，易於實現自動化：製造精度要求高，價格較貴，輸出特性為恆轉矩，滑動率較大，運轉時容易發生漏油。

電力傳動

電力傳動基本上分為三類：

一類是電磁滑動式，它是在非同步電動機中安裝一電磁滑差離合器，通過改變其勵磁電流來調速，這屬於一種較為落後的調速方式。其特點結構簡單，成本低，操作維護方便：滑動最大，效率低，發熱嚴重，不適合長期負載運轉，故一般只用於小功率傳動。

二類是直流電動機式，通過改變磁通或改變電樞電壓實現調速。其特點是調速範圍大，精度也較高，但設備複雜，成本高，維護困難，一般用於中等功率範圍（幾十至幾百千瓦），現已逐步被交流電動機式替代。三類是交流電動機式，通過變極、調壓和變頻進行調速。實際應用最多者為變頻調速，即採用一變幅器獲得變幅電源，然後驅動電動機變速。其特點是調速性能好、範圍大、效率較高，可自動控制，體積小，適用功率範圍寬：機械特性在降速段位恆轉矩，低速時效率低且運轉不夠平穩，價格較高，維修需專業人員。近年來，變頻器徠作為一種先進、優良的變速裝置迅速發展，對機械無級變速器產生了一定的衝擊。

機械傳動

機械傳動的特點主要是：轉速穩定，滑動率小，工作可靠，具有恆功率機械特性，傳動效率較高，而且結構簡單，維修方便，價格相對便宜；但零部件加工及潤滑要求較高，承載能力較低，抗過載及耐衝擊性較差，故一般適合於中、小功率傳動。

沒有明確具體的檔位，操作上類似自動變速箱，但是速比的變化卻不同於自動變速箱的跳擋過程，而是連續的，因此動力傳輸持續而順暢。

有V型橡膠帶式、金屬帶式、多盤式、鋼球式、滾輪轉盤式等多種構造，大都利用金屬帶和可變半徑的滾輪傳輸動力。透過主動滾輪與被動滾輪半徑的變化，達到齒輪比的變化。理論上這種傳動方式的效率很高，不過必須建立在能負荷所傳遞的動力的情況下。由於是利用鋼帶與滾輪之間的摩擦力傳遞動力，所以鋼帶及滾輪的工作情況十分苛刻。為了有效傳遞動力，鋼帶與滾輪之間不允許打滑，而且原本產生的熱能已經很多，如果再打滑恐怕將會造內部機件的燒毀或嚴重耗損。而為了增加靜摩擦力，最直接的方式就是增加鋼帶與滾輪之間的壓力。但摩擦力增加了，動力傳輸的耗損也會增加，無形中還是增加了油耗。並且鋼帶的強度也是一大重點。所以CVT變速箱縱然有舒適、效率高及節能等等優點。缺點就是目前一般的CVT變速箱不能承受較大的扭力。不然就是要用較高的油耗作補償。

無級變速器(CVT：Continuously VariableTransmission)與有級式的區別在於，它的變速比不是間斷的點，而是一系列連續的值，譬如可以從3.455一直變化到0.85。CVT結構比傳統變速器簡單，體積更小，它既沒有手動變速器的眾多齒輪副，也沒有自動變速器複雜的行星齒輪組，它主要靠主、從動輪和金屬帶來實現速比的無級變化。

其原理是與普通的變速箱一樣大小不一的幾組齒輪在操控下有分有合，形成不同的速比，像自行車的踏板經大小輪盤與鏈條帶動車輪以不同的速度旋轉。由於不同的力度對各組齒輪產生的推力大小不一，致使變速箱輸出的轉速也隨之變化，從而實現不分檔次的徐緩轉動。

CVT採用傳動帶和可變槽寬的棘輪進行動力傳遞，即當棘輪變化槽寬時，相應改變驅動輪與從動輪上傳動帶的接觸半徑進行變速，傳動帶一般用橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。CVT是真正無級化了，它的優點是重量輕，體積小，零件少，與AT比較具有較高的運行效率，油耗較低。但CVT的缺點也是明顯的，就是傳動帶很容易損壞，不能承受較大的載荷，只能限用於在1升排量左右的低功率和低扭矩汽車，因此在自動變速器佔有率約4%以下。近年來經過各大汽車公司的大力研究，情況有所改善。CVT將是自動變速箱的發展方向。

奧迪Multitronic無級/手動一體變速器

奧迪的MULTITRONIC變速器是在原有無級變速器的基礎上安裝了一種稱為多片式鏈帶的傳動組件，這種組件大大拓展了無級變速器的使用範圍，能夠傳遞和控制峰值高達280 N·m的動力輸出，其傳動比超過了以前各種自動變速器的極限值。該變速器的明顯優勢是耗能少，反應更快，從車輛的整體性能來看，裝有Multitronic變速器的奧迪A6 2.8轎車的0～100 km/h加速時間比同級普通自動變速器車型快了1.3 s，百公里油耗降低了0.9 L。

Multitronic 還採用了全新的電子控制系統，以克服原有無級變速器的不足。比如在上下坡時，系統能自動探測坡度，並通過調整速比增加動力輸出或加大發動機的制動扭矩來協助車輛行駛。

相對於傳統的自動變速器，Multitronic有更高的靈活性，在增加或刪除變速模式的時候，只需要更改電腦程序即可改變齒輪的比數和半徑，因此可以和多台不同類型、不同輸出特性的發動機配合使用。

旗雲CVT

旗雲CVT採用了德國ZF公司生產的VT1F無級變速器，和它出色的發動機一起，這一整套動力和傳動系統都來自於寶馬MINI COOPER。該無級變速器有無級變速、自動巡航、運動模式和６擋手動4種駕駛模式，與電子油門配合以後更接近智能化控制，採用了CVT變速器的旗雲百公里油耗僅比原來增加了0.3 L（廠家數字）。

派力奧(西耶那、周末風)Speedgear

派力奧Speedgear是一種手/自一體式電控無級變速器（ECVT），南京菲亞特率先把它應用在小型車上。它提供兩種換擋模式：電控無級自動變速模式和6擋順序手動變速模式，駕駛者可以根據喜好選擇不同的換擋方法。Speedgear由液力扭矩轉換器、兩個可變直徑鋼帶輪和一根傳動金屬帶（一定數量的鋼片和兩根9層鋼帶）組成，具有更寬的傳動比，同時具有無級變速器結構簡單、體積緊湊的特點。

飛度CVT

飛度的CVT無級變速器是專門為小型車設計的，屬於新一代鋼帶無級自動變速器，可允許兩個帶輪之間進行高扭矩傳遞，運轉平穩、傳動效率高，是小型車裡較好的。飛度的CVT變速器還帶有S擋(運動模式)，既追求流暢感、低油耗，又不乏駕駛樂趣。

致命弱點：“打滑”而CVT變速器中，變速機構 錐輪和鏈帶的鏈接的接觸面積比較小，又是時刻變化的，與剛性連接相差甚遠。雖然可以通過錐輪壓緊來提升張力，增加摩擦力，但這仍然無法治本。

CVT技術真正應用在汽車上不過十幾年的時間，但它比傳統的手動和自動變速器的優勢卻是顯而易見的：

1. 結構簡單，體積小，零件少，大批量生產後的成本肯定要低於當前普通自動變速器的成本；

2. 它的工作速比範圍寬，容易與發動機形成理想的匹配，從而改善燃燒過程，進而降低油耗和排放；

3. 具有較高的傳送效率，功率損失少，經濟性高。

當然，CVT技術也有它的弱點，比如傳動帶容易損壞，無法承受較大的載荷等等，這些技術上的難關使得它一直以來多應用在小排量、低功率的汽車上。

目前CVT技術發展得相當迅速，各大汽車廠家都在加強這一領域的研發。尤其是在混合動力汽車具有廣泛前景的將來，CVT的地位和作用更是無可替代，它將會是未來變速器發展的大趨勢。