汽车无级变速CVT技术详解

汽车无级变速CVT技术详解

在传统的CVT变速器箱体内，不再依靠复杂的齿轮组传动，所以在性能上与MT、AT 相比有着很大不同，它的特点是：理论上挡位可以无限多，换挡加速基本上没有顿挫感；燃油经济性好于液力式自动变速器；多见于前轮驱动和混合动力汽车。

CVT变速器的传动钢带

在内部没有齿轮后，CVT通过两个可以改变直径的传动轮和传动带来传递发动的力量，实现扭矩输出。之所以挡位可以无限多，与主动带轮和被动带轮有效半径不同有关，因而钢

带或链条传动带能传递不同扭矩。当传动带有效半径变大，钢带或链条就会自动向上；当有效半径变小，则向下，所以扭矩大小也会发生变化。

传统CVT变速器

传统AT变速器

早期的CVT对变速的控制是机械式的，现在已发展为电脑控制速比。并且，多数CVT 都设有手动模式，也就是具有手自一体的功能。虽然理论上具备无限挡位，但是在实际应用中，CVT变速器多数用电脑程序将整个传动范围划分为几段，作用等同于几个挡位，然后再按照预设分段去转换传动比，所以，在新车参数中看到6挡CVT、8挡CVT，也是合情合理。

新一代CVT变速器

然而在AT变速器已经发展到8挡甚至9挡的今天，限于传统CVT的工作原理，CVT 变速器若想实现大速比，就只能通过不断加大压盘也就是带轮的直径，这样一来不仅带来变速器体积的几何级增长，更会带来机械效率的下降。

新型CVT/传统CVT/传统AT变速器速比范围对比

新型CVT与传统CVT速比范围对比

因此新一代CVT就通过结构的创新实现了CVT的技术突破，通过巧妙的引入行星齿轮以及离合器，不仅将带轮直径减小，同时还将变速器速比扩大到7.3:1，在笔者看来这是相当聪明的一种创新。

这究竟是怎样一种巧妙的结构呢？那就是在变速器输出轴之前增加一组带离合器的副变速机构，这种一体式行星齿轮结构在AT变速器内很常见，具有1.0和1.821两种速比。而传统的CVT部分同时进行了体积削减，通过将带轮直径减小，将速比范围缩小到4:1，最终实现了变速器总体积的小型化。

两代CVT结构对比

新一代CVT动力传递路线

在工作状态下，在带轮部分提供4.0~1.0范围内速比的同时，副变速机构也能从1.821按需求切换到1.0，这样两组变速机构速比相乘，就形成了7.3:1的世界最大速比范围的CVT 变速器。

副变速机构挡位随转速及车速的变化对照

在低速起步时，副变速器处于1挡，速比1.821，发动机动力通过液力变矩器传递给CVT变速器，车速均匀上升。液力变矩器转速逐渐与发动机转速同步，并最终锁止行程等速传动。

低速起步工况，副变速器处于1挡

匀速加速工况，副变速机构处于1挡

车辆行驶速度逐渐增加，CVT带轮从低速位逐渐变为高速位，此时变速器可提供7.3~1.0的总速比范围；当车速需要继续提升时，副变速器机构进入2挡，副变速器速比从1.821降至1.0，通过离合器进行柔性切换，理论上这一过程类似AT变速器的升挡过程，但是由于速比跨度过大，换挡冲击在所难免，这也是AT变速器无法完全消除冲击的原因所在。而在新一代CVT结构中，得益于CVT速比任意调整的优势，副变速器机构的换挡过程中，CVT带轮部分也会随之调整，使这一调整过程中的总速比输出不变。

CVT结构达到最小速比，副变速机构即将升挡

副变速机构挡位切换工况

副变速机构完成挡位切换继续加速

这样一来，在发动机转速不变的前提下，车速也不会受到影响，这一个复杂的过程就能够在悄无声息中完成。这种结构成功地达到了1+1>2的效果，通过两组传统变速机构的组合应用，速比相乘，实现了7.3:1的超大范围速比，更重要的是这还是在总体积缩小的前提下做到的。

这种新CVT变速器有什么优势？

更紧凑、更轻量化的结构：副变速机构的行星齿轮有效减少了带轮的体积，与同级别CVT变速器相比，减重13%、缩短变速器壳体长度10%。

减少30%内阻：得益于带轮直径的显著减小，变速器润滑油的油面距离带轮边缘更远，在车辆制动以及侧倾是，油面位置变化不会给带轮机构产生额外的阻力。

这种新CVT变速器有什么劣势？

动力凶悍的美式肌肉车对CVT不屑一顾

因为带轮+钢带式传动的核心结构没有变化，所以传统CVT具有的劣势它仍然会继承，那就是在传输扭矩以及机械效率间无法兼得，若要实现大扭矩传递，那么对于带轮压盘的压力就要非常大，这样一来机械效率就会严重下降；若要实现高效率，那么传递扭矩又会低得可怜，所以目前CVT变速器依旧无法适合大功率、大扭矩车型，所以加特可推出的这款新一代CVT变速器只能配备1.5升至1.8升排量的车型。

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