無級變速器

CVT(Continuously Variable Transmission)技術即無級變速技術，它採用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合來傳遞動力，可以實現傳動比的連續改變，從而得到傳動系與發動機工況的最佳匹配。

基本介紹

• 中文名：無級變速器
• 外文名：Continuously Variable Transmission
• 工具：傳動帶等
• 特點：傳動系與發動機工況

概念

CVT(CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION)技術即無級變速技術，它採用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合來傳遞動力，可以實現傳動比的連續改變，從而得到傳動系與發動機工況的最佳匹配。常見的無級變速器有液力機械式無級變速器和金屬帶式無級變速器（VDT-CVT），目前國內市場上採用CVT的車型已經越來越多。

發展歷史

1987年，日本Subaru把裝備CVT變速器的汽車投放市場，獲得成功。歐洲的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後，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畫，以跟蹤世界技術的發展和開發適合我國國情的汽車。

傳動分類

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，它是在異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。實際套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。

工作原理

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，像腳踏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，因此在自動變速器占有率約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。

缺點

大量使用的液力自動變速箱（AT）不用離合器換檔，檔位少變化大，連線平穩，因此操作容易，既給開車人帶來方便，也給坐車人帶來舒適。但缺點也多，一是對速度變化反應較慢，沒有手動檔靈敏，因此許多玩車人士喜歡開手動檔車；二是費油不經濟，傳動效率低變矩範圍有限，近年引入電子控制技術改善了這方面的問題；三是機構複雜，修理困難。在液力變扭器內高速循環流動的液壓油會產生高溫，所以要用指定的耐高溫液壓油。另外，如果汽車因蓄電池缺電不能啟動，不能用推車或拖車的方法啟動。如果拖運故障車，要注意使驅動輪脫離地面，以保護自動檔齒輪不受損害。

特點

CVT技術真正套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套用在小排量、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。