CVT的歷史沿革和基本原理

你能想到嗎？只有一條鋼帶把世界捆綁在一起，無(wú)級(jí)變速器的概念被世界使用了近四個(gè)世紀(jì)（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）?？吹浇裉炫鋫銫VT的汽車(chē)，我想15世紀(jì)（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）的意大利畫(huà)家達(dá)芬奇一定會(huì)開(kāi)心地笑，也許就像他畫(huà)筆下的蒙娜麗莎一樣。什么事？CVT也和達(dá)芬奇有關(guān)？在今天的文章中，我們將談?wù)凜VT的前世今生和技術(shù)特點(diǎn)。

CVT變速箱誕生:誰(shuí)是“孩子”？

最近達(dá)芬奇的所作所為引起了我們編輯部的一些討論。記得小學(xué)語(yǔ)文老師告訴我們，達(dá)芬奇是一位著名的畫(huà)家。但是，翻看維基百科上CVT無(wú)級(jí)變速器的歷史，意外發(fā)現(xiàn)了達(dá)芬奇的名字。達(dá)芬奇也和CVT有關(guān)？

要了解CVT無(wú)級(jí)變速器的人生經(jīng)歷，要追溯到15世紀(jì)末。達(dá)芬奇不僅是畫(huà)《蒙娜麗莎》的著名畫(huà)家，還提出了CVT無(wú)級(jí)變速器的概念。除了這些，達(dá)芬奇還是一位雕塑家、建筑師、音樂(lè)家、數(shù)學(xué)家、工程師、發(fā)明家、解剖學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家、植物學(xué)家和作家。但直到1958年，荷蘭Hub van Doorne才設(shè)計(jì)出現(xiàn)代意義上的CVT無(wú)級(jí)變速器。

雖然荷蘭人的發(fā)明很有創(chuàng)意，在歐洲并沒(méi)有引起多大的麻煩，但在日本卻逐漸變得很受歡迎。上世紀(jì)八九十年代，日本企業(yè)開(kāi)始研發(fā)CVT技術(shù)，如Jatco、愛(ài)信、本田等。

相比之下，德國(guó)汽車(chē)零部件巨頭博世則頗具遠(yuǎn)見(jiàn)。1995年獲得DAF公司CVT變速箱壓力鋼帶專(zhuān)利，專(zhuān)注于CVT變速箱這一核心零部件的研發(fā)和生產(chǎn)，成為全球大多數(shù)車(chē)企CVT變速箱鋼帶的供應(yīng)商。那為什么CVT變速箱這么讓車(chē)企著迷呢？請(qǐng)繼續(xù)往下看。

CVT怎么了？

◆為什么CVT變速箱叫無(wú)級(jí)變速箱？

眾所周知，手動(dòng)、雙離合或普通AT自動(dòng)變速器都是通過(guò)不同尺寸的齒輪實(shí)現(xiàn)不同的擋位。CVT無(wú)級(jí)變速器是如何實(shí)現(xiàn)無(wú)數(shù)擋位的？有沒(méi)有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)？

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◆一條鋼帶背后的秘密？

博世公司為什么有遠(yuǎn)見(jiàn)？為什么要獲得這個(gè)看似簡(jiǎn)單的壓力鋼帶專(zhuān)利？背后的“大干坤”是什么？讓我們把這條鋼帶拿出來(lái)單獨(dú)研究一下。

CVT的結(jié)構(gòu)和特征

就是這條壓力鋼帶在錐盤(pán)組之間傳遞動(dòng)力。它能有什么樣的結(jié)構(gòu)來(lái)保證受壓時(shí)不打滑？

◆除了博世，還有其他廠家能生產(chǎn)鋼帶嗎？

雖然我們前面提到博世持有CVT壓力鋼帶的專(zhuān)利，但總有一些廠商不愿意被博世約束。為了突破博世對(duì)CVT核心技術(shù)的封鎖，他們只能另辟蹊徑。比如奧迪和舍弗勒就想過(guò)用鏈條式鋼帶作為錐體之間的傳動(dòng)裝置。

◆為什么CVT車(chē)型燃油經(jīng)濟(jì)性好？

對(duì)于CVT變速箱，可以在其傳動(dòng)比范圍內(nèi)無(wú)級(jí)線性調(diào)節(jié)傳動(dòng)比。也就是說(shuō)，如果將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在最佳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，CVT控制單元可以將最合適的傳動(dòng)比值與輸出扭矩相匹配。這是手動(dòng)變速箱、at自動(dòng)變速箱、雙離合自動(dòng)變速箱等固定傳動(dòng)比值的變速箱所不具備的提高燃油經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)。

此外，與其他變速箱相比，配備CVT變速箱的車(chē)型在換擋時(shí)可以不間斷地連續(xù)輸出扭矩，因此從這個(gè)角度來(lái)看，CVT變速箱也更省油。

CVT變速箱如何實(shí)現(xiàn)更寬的傳動(dòng)比？

雖然傳動(dòng)比范圍越大，對(duì)提高燃油經(jīng)濟(jì)性越有利，但任何變速箱都不能因?yàn)轶w積和重量的限制而盲目拓寬傳動(dòng)比范圍。目前量產(chǎn)的CVT變速箱最大的傳動(dòng)比是舍弗勒和奧迪合作開(kāi)發(fā)的鏈?zhǔn)紺VT變速箱，最大傳動(dòng)比為7.7。

◆無(wú)級(jí)變速器中的變矩器

與普通AT自動(dòng)變速器一樣，裝有CVT的車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間沒(méi)有離合器機(jī)構(gòu)，但通常通過(guò)液力變矩器連接，液力變矩器不僅可以傳遞扭矩，還可以在發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器之間形成靈活的連接。此外，即使在必要時(shí)，內(nèi)部鎖止離合器也可用于剛性連接。

由于液力變矩器通過(guò)油傳遞扭矩，可以緩解發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的波動(dòng)，而液體傳遞的扭矩允許有一定的速度差，因此可以承擔(dān)類(lèi)似于手動(dòng)變速器中離合器半聯(lián)動(dòng)的工作。但其存在動(dòng)力延遲、傳動(dòng)效率低的缺點(diǎn)，因此通常在變矩器上加裝鎖止離合器。

當(dāng)然，鎖止離合器的組合時(shí)間也一定要合適，過(guò)早組合會(huì)引起振動(dòng)，影響乘坐舒適性。后期組合會(huì)影響傳動(dòng)效率，加速響應(yīng)慢。此外，鎖止離合器中還集成了扭轉(zhuǎn)減震器。當(dāng)離合器接合時(shí)，扭轉(zhuǎn)阻尼器可以吸收一部分振動(dòng)，以提高乘坐舒適性。

◆不喜歡太圓滑？

但是，過(guò)于平順有時(shí)候并不是人們想要的，所以一些廠家為了增加人們?cè)隈{駛CVT車(chē)型時(shí)的駕駛樂(lè)趣，就為CVT變速箱設(shè)置了模擬檔位來(lái)模擬一定的頓挫感。比如豐田卡羅拉（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）的CVT變速箱可以模擬8個(gè)檔位。其實(shí)理論上CVT可以模擬無(wú)數(shù)個(gè)檔位。

有了手動(dòng)換擋的功能，駕駛員可以自己控制換擋的速度，一方面提供了更好的駕駛樂(lè)趣，另一方面也讓駕駛更加方便。比如在下坡路段，手動(dòng)控制車(chē)輛在低檔位，利用發(fā)動(dòng)機(jī)本身來(lái)控制車(chē)速，從而降低制動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷，保持車(chē)輛以較低的安全速度行駛。另外，在手動(dòng)模式下，采用輸出扭矩較低的二擋起步，一定程度上避免了雪地行駛時(shí)打滑的現(xiàn)象。

CVT變速箱的應(yīng)用及發(fā)展

●哪些品牌能看到CVT變速箱？

目前，全球使用CVT變速箱的車(chē)企大致分為以下幾個(gè)派系:

[加特科派]

Jatco可以說(shuō)是目前全球最大的CVT變速箱企業(yè)。2021年，日產(chǎn)將自動(dòng)變速箱部門(mén)進(jìn)行了拆分，拆分后的部門(mén)收購(gòu)了一家1970年開(kāi)始制造自動(dòng)變速箱的Jatco公司。新公司還是叫JATCO公司。目前，GATT供應(yīng)的汽車(chē)廠商包括日產(chǎn)、三菱、馬自達(dá)、鈴木、雷諾、克萊斯勒、寶馬、大眾、福特、斯巴魯?shù)取?/p>

堅(jiān)持CVT變速箱的日產(chǎn)，無(wú)疑是加特科最大的客戶(hù)。起初，由于壓力鋼帶無(wú)法承受過(guò)大的扭矩，早期的CVT變速箱只用于日產(chǎn)的小排量汽車(chē)上。目前日產(chǎn)量3.5L的車(chē)型還可以配備CVT無(wú)級(jí)變速器。

[愛(ài)新派]

成立于1969年的日本愛(ài)信精機(jī)股份有限公司是一家專(zhuān)門(mén)從事變速箱生產(chǎn)的公司，豐田是愛(ài)信背后的大股東。所以豐田車(chē)型的CVT變速箱都是來(lái)自愛(ài)信，經(jīng)歷了三代CVT技術(shù)的革新。目前，可以模擬8速的最新S-CVT變速箱已經(jīng)安裝在Ralink、卡羅拉等車(chē)型上。

[本田派]

與其他廠商不同，本田一直執(zhí)著于自主研發(fā)CVT技術(shù)。80年代開(kāi)始研究CVT技術(shù)。1995年，自主研發(fā)的CVT變速箱首次用于第六代本田思域（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）。

[邦奇派]

在中國(guó)品牌的CVT車(chē)型中，比利時(shí)邦奇是其背后CVT無(wú)級(jí)變速技術(shù)的供應(yīng)商。早期，邦奇只是荷蘭DAF集團(tuán)的一個(gè)工廠。后來(lái)，傳動(dòng)巨頭ZF易手，收購(gòu)了DAF的CVT業(yè)務(wù)，開(kāi)始獨(dú)立生產(chǎn)CVT變速箱。吉利、長(zhǎng)城、江淮、比亞迪、東風(fēng)劉琦等CVT車(chē)型均來(lái)自南京邦奇自動(dòng)變速器有限公司

[奇瑞派]

此外，奇瑞早期的CVT變速箱也采用了邦奇的產(chǎn)品，但后來(lái)奇瑞自主研發(fā)了CVT技術(shù)，成功擺脫了對(duì)邦奇的依賴(lài)。

●奧迪新車(chē)不再配備CVT

值得一提的是，在最新的奧迪車(chē)型中，我們看不到Multitronic CVT變速箱的配置。比如新一代奧迪A4取消了CVT，改用7速S-tronic雙離合變速箱。但這并不是說(shuō)CVT變速箱不好，而是對(duì)于奧迪來(lái)說(shuō)，從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，無(wú)論CVT變速箱技術(shù)如何優(yōu)秀，都不符合其對(duì)跑步追求的取向，消費(fèi)者對(duì)奧迪也有更多的運(yùn)動(dòng)要求。此外，奧迪無(wú)法將CVT與其引以為傲的quattro四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相匹配。從企業(yè)運(yùn)營(yíng)的角度來(lái)看，雖然CVT變速箱的成本較低，但與其他零部件大規(guī)模通用化的變速箱相比，成本并不占優(yōu)勢(shì)，減少采購(gòu)變速箱的品種可以降低其整體成本。所以只能說(shuō)現(xiàn)階段CVT不適合奧迪車(chē)型。相反，更注重經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的日本品牌更喜歡這樣。

●總結(jié)

未來(lái)，CVT變速箱技術(shù)仍將改進(jìn)空，如壓力鋼帶和鏈條的優(yōu)化設(shè)計(jì)。一方面可以減少動(dòng)力的摩擦損失；另一方面，在鋼帶和鏈條小型化后，可以實(shí)現(xiàn)更寬的傳動(dòng)比。利用扭矩傳感器，進(jìn)一步優(yōu)化錐盤(pán)壓緊機(jī)構(gòu)的液壓控制系統(tǒng)等。

目前，日本品牌是全球車(chē)企使用最多的CVT無(wú)級(jí)變速器，日本品牌CVT變速器的壓力鋼帶幾乎都來(lái)自德國(guó)博世。因此，可以說(shuō)博世是世界上CVT變速器背后最大的玩家。此外，雖然舍弗勒與奧迪聯(lián)合開(kāi)發(fā)的鏈條式CVT變速箱也有一定的市場(chǎng)份額，但現(xiàn)在就連奧迪在國(guó)內(nèi)也已經(jīng)放棄了CVT變速箱，舍弗勒的CVT業(yè)務(wù)將何去何從也不得而知。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)品牌從比利時(shí)邦奇公司引進(jìn)了CVT技術(shù)，CVT車(chē)型也出現(xiàn)了。然而，國(guó)家對(duì)DCT雙離合變速箱發(fā)展的支持壓倒了企業(yè)對(duì)其他自動(dòng)變速箱的關(guān)注?；蛟S，更注重實(shí)用性和平順性的日本才是CVT的最終歸宿。

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