[汽車(chē)之家 技術(shù)講堂] CVT（Continuously Variable Transmission），連續(xù)可變變速器，或稱無(wú)級(jí)變速器。我們對(duì)其應(yīng)該不陌生，目前很多車(chē)型都裝備了CVT變速器，平順的駕駛使其備受好評(píng)。但物有兩面，毫無(wú)激情的駕駛感覺(jué)和品質(zhì)的質(zhì)疑，也讓CVT備受指責(zé)。今天的文章里面，我們就來(lái)了解一下CVT的結(jié)構(gòu)，并分析它的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　CVT并不是什么先進(jìn)的設(shè)計(jì)。相傳最早是由大畫(huà)家達(dá)•芬奇發(fā)明的。這種變速機(jī)構(gòu)在紡織機(jī)、機(jī)床等工業(yè)機(jī)械上普遍使用，有很多種形式的設(shè)計(jì)。而且錐輪和皮帶組合的CVT形式，從幾十年前直至現(xiàn)在，一直出現(xiàn)在輕型摩托車(chē)上，并成了現(xiàn)代車(chē)用CVT變速器的主流形式。

　　不過(guò)用在汽車(chē)上的CVT要求零件穩(wěn)定耐用，可以承擔(dān)更大扭矩，廉價(jià)的摩托車(chē)配件肯定不行。于是諸如博世、采埃孚等汽車(chē)零件供應(yīng)商，以及各汽車(chē)廠商自身，都在努力研發(fā)用于汽車(chē)的CVT變速器。在確定錐輪和皮帶是目前最好的CVT形式之后，亟待解決的便是橡膠皮帶耐用性差，傳動(dòng)效率不高等問(wèn)題，于是金屬鏈帶誕生了。（博世公司對(duì)CVT的研發(fā)非常深刻，很多CVT方案都是博世設(shè)計(jì)的，不過(guò)博世公司并不批量出售變速器整體，只賣(mài)技術(shù)以及核心部件：金屬鏈帶，世界上大部分CVT變速器的鏈帶都是博世提供的。）

結(jié)構(gòu)分析

　　雖然CVT的錐輪和鏈帶的形式與MT、AMT、DCT的齒輪組，以及AT的行星齒輪組大相徑庭，但變速的原理是一樣的。MT、DCT每個(gè)擋位都有一對(duì)相應(yīng)的齒輪作用，其中低擋位為小直徑的主動(dòng)輪帶動(dòng)大直徑從動(dòng)輪，隨擋位提升，主動(dòng)輪變大，從動(dòng)輪變小（AT雖然沒(méi)有這種直觀的變化，但齒輪作用原理一樣如此），而CVT以兩對(duì)錐輪組代替MT、DCT上復(fù)雜的齒輪組，根據(jù)扭矩和輸出功率的變化，錐輪組也在按照預(yù)定的模式在電腦及其液壓油缸的控制下相對(duì)變化：負(fù)荷大，需要大減速比時(shí)，主動(dòng)錐輪組向兩邊分開(kāi)，形成較小的工作圓，從動(dòng)輪向中間擠壓，工作圓較大；而負(fù)荷變小時(shí)，則反之。并以其中的鏈帶作為動(dòng)力傳遞。這樣的運(yùn)動(dòng)形式，和其他變速器的變速原理完全一樣，殊途同歸而已。而根據(jù)動(dòng)力需求制造出任意齒比的“擋位”，在速比變化時(shí)，沒(méi)有了換擋的沖擊，這便是無(wú)級(jí)變速的原理和意義。

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　　一個(gè)常規(guī)CVT變速箱的結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜，但實(shí)際零部件數(shù)量，以及工藝水平并不比AT更高端�，F(xiàn)代車(chē)用鋼帶式CVT其結(jié)構(gòu)是這樣的：一個(gè)與AT結(jié)構(gòu)一樣的液力變矩器、用以調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)方向的單排行星齒輪（AT上則是多個(gè)多排行星齒輪組）及其離合器、以及“靈魂部件”CVT錐輪組和金屬鏈帶。這種設(shè)計(jì)讓CVT變速器在個(gè)體上可以更緊湊一些。

　　目前車(chē)用CVT的變速元件基本上都是錐輪和鋼帶的形式，但前端部件則因不同廠商的設(shè)計(jì)理念，有著不同形式。例如大多數(shù)CVT匹配的動(dòng)力緩沖部件都以帶鎖止離合器的液力變矩器為主，但奧迪的multitronic CVT則使用多片離合器代替變矩器。原因有二：1、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩足夠大，無(wú)需變矩器增矩，而且CVT不太注重扭矩的作用；2、多片離合器在效率上要高于液力變矩器。日產(chǎn)的最新的xtronic也有非同尋常一面，其行星齒輪增加一組離合器之后，可以實(shí)現(xiàn)2前進(jìn)擋+1后退擋的工作形式，這樣的話可以提高速比范圍，讓錐輪和鋼帶在稍微小一些的范圍內(nèi)，更高效的工作，而這樣看來(lái)整個(gè)變速箱就相當(dāng)于AT和CVT的組合。

動(dòng)態(tài)分析

　　在這種區(qū)別下，變速器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力需求也有了些許變化。通常有擋位的變速器，對(duì)扭矩這一數(shù)據(jù)的需求較多，在加速過(guò)程中，因?yàn)閾跷坏淖兓�，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也在波動(dòng)，并一次次向高轉(zhuǎn)速的高功率區(qū)域沖刺，而扭矩的作用，就是讓發(fā)動(dòng)機(jī)更有力地從低功率沖向高功率，扭矩越大（尤其是低速扭矩），這一過(guò)程越短，我們強(qiáng)調(diào)扭矩對(duì)加速的影響是針對(duì)有擋位的變速器而言，并且擋位越少，這一效應(yīng)越明顯。

　　而CVT在加速的過(guò)程中對(duì)扭矩的要求則不是那么明顯，駕駛者完全可以通過(guò)控制油門(mén)踏板的位置，讓發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到某一轉(zhuǎn)速（或最大功率轉(zhuǎn)速），此時(shí)扭矩和功率的輸出基本恒定，變化的只是錐輪組的變速比，以及車(chē)速。由于不需要發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)，我們就可以精確的控制發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)濟(jì)工況、既定加速工況、最大輸出功率工況下工作，發(fā)動(dòng)機(jī)也就會(huì)理想狀態(tài)下全心全意地工作。這種模式是有擋位變速箱無(wú)論如何也無(wú)法做到的，就算檔位再多，也只能逐漸接近這種工況。所以，CVT從理論上講是傳遞動(dòng)力的最好方式，前提是CVT能夠消除其致命弱點(diǎn)：“打滑”。

『鏈條傳遞方式在錐輪呈小圓時(shí)，傳遞效率要好于鋼帶，但接觸面積較小』

　　“打滑”是CVT無(wú)法回避的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象又歸罪于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其他形式的變速器在動(dòng)力傳遞上，是以離合器和齒輪連接，雖然離合器之間是以摩擦力結(jié)合，但結(jié)合之牢固，可以將其視為剛性連接，就算是液力變矩器會(huì)有相對(duì)轉(zhuǎn)速差，但其間仍有離合器可以相連，況且就算是因轉(zhuǎn)速差而引起的“滑動(dòng)”，這種“滑動(dòng)”也可以產(chǎn)生“增矩”的作用，而非失速。而CVT變速器中，變速機(jī)構(gòu)——錐輪和鏈帶的鏈接的接觸面積比較小，又是時(shí)刻變化的，與剛性連接相差甚遠(yuǎn)。雖然可以通過(guò)錐輪壓緊來(lái)提升張力，增加摩擦力，但這仍然無(wú)法治本。

『鋼帶傳遞效率更高，不易打滑，但不能過(guò)度彎曲，不太適應(yīng)半徑大幅度變化』

　　當(dāng)然，這一現(xiàn)狀可以通過(guò)一系列技術(shù)來(lái)改善，例如博世的新式鏈帶以“推動(dòng)”的方式替代了傳統(tǒng)鏈帶“拉動(dòng)”的動(dòng)力傳遞效果，日產(chǎn)的兩級(jí)變速結(jié)構(gòu)使錐輪和鋼帶能在較為穩(wěn)定和高效的范圍工作，匹配了CVT的新騏達(dá)1.6T在加速方面也超過(guò)了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，甚至開(kāi)發(fā)了可以適配3.5L發(fā)動(dòng)機(jī)的CVT。所以隨著研發(fā)的進(jìn)程，CVT天生的缺陷在逐漸改觀。

效率分析

　　針對(duì)前文對(duì)CVT的特點(diǎn)分析得出，CVT的動(dòng)力傳遞會(huì)因“打滑”而降低效率，單從此處而言，CVT在油耗方面不會(huì)有什么好作為。但從發(fā)動(dòng)機(jī)角度來(lái)看，因?yàn)镃VT連續(xù)變速的特點(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于一種“舒服”的狀態(tài)工作，這樣看來(lái)，CVT還算是一個(gè)很理想的機(jī)械。綜合起來(lái)就是，CVT的傳動(dòng)效率較低，但可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速下連續(xù)工作，達(dá)到節(jié)油的目的，前提是你不要過(guò)分要求它的性能，也就是說(shuō)，盡量避免激烈駕駛和高速行駛。

　　仍以騏達(dá)舉例，我們?cè)?a class="ShuKeyWordLink" target="_blank">輪上功率的環(huán)節(jié)中測(cè)出，裝備CVT的騏達(dá)在效率上要落后裝備AT的英朗不少，但性能相差不大，而且油耗方面騏達(dá)以微弱優(yōu)勢(shì)勝出，事實(shí)也證明了上面的理論。相關(guān)文章：《專治各種不服Ⅳ騏達(dá)1.6T挑戰(zhàn)英朗XT》

綜合分析

　　在本世紀(jì)初期，CVT還是個(gè)稀罕物的時(shí)候，這玩意確實(shí)不便宜，但在目前階段，很多技術(shù)問(wèn)題都逐漸解決，產(chǎn)能相對(duì)擴(kuò)大，成本也大幅降低，一些用于小排量車(chē)型的CVT變速器的造價(jià)甚至低于人民幣5000元，這樣的價(jià)格足以對(duì)抗技術(shù)落后但成熟的4AT，所以很多國(guó)產(chǎn)車(chē)型都將CVT裝車(chē)，并將其作為賣(mài)點(diǎn)，畢竟舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性要高出4AT一截。

　　但目前CVT的發(fā)展似乎到了一個(gè)“坎”，從結(jié)構(gòu)上看，AT似乎是仍然是最合理的自動(dòng)變速方式，而8速甚至更多擋位的設(shè)計(jì)，讓其平順性和經(jīng)濟(jì)性都趨于CVT。當(dāng)然CVT仍有一大批擁躉者，例如日產(chǎn)，豐田反而在最近幾年開(kāi)始努力推廣。所以在目前看來(lái)并不能過(guò)多的評(píng)論CVT的趨勢(shì)，或者在不久的將來(lái)，兩者會(huì)有“聯(lián)姻”的可能。（文/汽車(chē)之家 任飛）

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