汽车无极变速器（CVT）它的原理是什么

什么是CVT变速箱？无级变速箱的正式名称应为CVT，英文全名为ContinuousVariable Transmission。无级变速箱和普通自动变速箱之间的最大区别在于，它消除了对复杂和重型齿轮组合式变速箱的需求。传动机构的核心部件是两组皮带轮，它们是通过改变驱动轮和从动轮之间的接触半径来实现的。变速。无级变速器的传动效率高且稳定，传动范围可达到5-6，传动效率可高达95％。

使用液压变矩器的自动变速器的传动效率仅为87％左右，因为无级变速器仅需要1组。与4速或5速变速箱不同，两个皮带轮和金属皮带（链条）可以改变传动比。需要4到5套齿轮的高速变速箱。当前常用的无级变速器的传动部件主要由皮带驱动。它有两种形式，即金属带V形和金属链带V形。金属带V轮类型使用非常坚固的金属带和金属带。宽度可调的V形皮带轮可沿轴向移动，通过改变皮带轮凹槽的宽度以改变金属皮带与皮带轮的接触直径，将金属皮带紧紧地压在V形皮带轮上，从而改变传动比。

结构特点。变速箱有4个平行轴：输入轴，主动皮带轮轴，从动皮带轮轴和主驱动轴。输入轴和驱动皮带轮轴与发动机曲轴成一直线。驱动带轮轴和从动带轮轴均由具有可移动和固定轮表面的带轮组成，两个带轮通过钢带连接。输入轴由太阳轮，行星齿轮和行星框架组成。从动皮带轮轴包括从动皮带轮，起动离合器和与驻车齿轮成一体的中间从动齿轮。主传动轴位于中间驱动齿轮和主减速从动皮带轮之间。 6主传动轴由主减速驱动齿轮和中间从动齿轮组成。当变速器的行星齿轮通过前进离合器和倒车制动器接合时，动力从主动轮轴传递到从动轮轴，从而提供L，S，D和R齿轮。

无级变速器使用液压离合器和制动器来接合和分离变速器齿轮。当离合器鼓和倒车制动器的活塞腔被液压致动时，离合器活塞和倒车制动器活塞移动，将摩擦板和钢盘压在一起并锁定以免打滑，因此动力通过接合后的离合器组件被传递到位于离合器轮毂上的齿轮，然后通过啮合齿圈传递到行星齿轮。相反，当离合器总成和倒车制动活塞腔释放液压时，活塞将使摩擦片和钢板松动，从而使它们相对于彼此自由滑动，并且齿轮将在轴上独立旋转不传输任何电力。

CVT无级变速箱省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，只用了两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速，由于CVT可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。它的内部并没有传统变速箱的齿轮传动结构，而是以两个可改变直径的传动轮，中间套上传动带来传动。基本原理是将传动带两端绕在一个锥形带轮上，带轮的外径大小靠油压大小进行无级的变化。起步时，主动带轮直径变为最小直径，而被动带轮变为最大，实现较高的传动比。随着车速的增加和各个传感器信号的变化，电脑控制系统来断定控制两个带轮的控制油压，最终改变带轮直径的连续变化，从而在整个变速过程中达到无级变速。

14代轩逸就是2020款轩逸。这款车的cvt变速箱和上一代是一样的，但是发动机是最新的第三代hr16发动机，动力和燃油经济性相比上一代有了一点提升。轩逸是日产旗下的一款紧凑型家用车。其轴距为2712 mm，长宽高分别为4641 mm、1815 mm和1450 mm。

轩逸采用了代号为hr16的1.6升自然吸气四缸发动机。这款发动机最大功率102kw，最大扭矩169 Nm。这台发动机的最大扭矩转速为4000转/分，最大功率转速为6300转/分。这款发动机搭载了e-cvt技术和多点喷射技术，采用铝合金气缸盖和缸体。

轩逸用过两款变速箱，一款是5速手动变速箱，一款是cvt自动变速箱。

Cvt变速箱是常见的自动变速箱，结构非常简单。

cvt内部只有两个锥形轮和一个钢片链。这种变速器的钢片链可以在锥轮上运动，使变速器可以变速和扭转。

Cvt在换挡的过程中几乎没有顿挫，这款变速箱的换挡平顺性非常好。

轩逸的前悬架采用麦弗逊式独立悬架，后悬架采用扭力梁式非独立悬架。

链条是一种常见的传动装置。链条的工作原理是通过双弯链减少链条与链轮之间的摩擦，减少动力传递过程中的能量损失，从而获得更高的传动效率。链条传动的应用主要集中在一些功率大、运行速度慢的场合，使链条传动具有更加明显的优势。

 链条传动采用各种链条及配套产品，包括传动齿轮链、CVT链条、长节距链条、短节距滚子链、双速传动链、传动套筒链、传动套筒链，包括齿轮链、CVT链条、长节距链条、短节距链条、短节距链条。t节距滚子链、双速输送链、传动套筒链。重型输送弯辊链条、双节辊链条、短节辊链条、板链等。1、不锈钢链条

不锈钢链条，顾名思义，是以不锈钢为主要铸造材料的链条。链条具有良好的耐腐蚀性，能适应高低温工作环境。不锈钢链的主要应用领域是食品制造、化工和制药行业。2。自润滑链条

2、自润滑链条的必要制造材料是一种浸有润滑油的特殊烧结金属。这种金属制成的链条具有耐磨性和耐腐蚀性，可以完全自润滑，不需要维护，使用更方便。它们的工作时间也更长。自润滑链条适用于高耐磨、维护困难的食品自动生产线等。

3、橡胶链

橡胶链的制造方法是在普通链的外链上加一个U形板，并在所附板的外侧粘贴各种橡胶。橡胶链条大多采用天然橡胶NR或Si，使链条具有较好的耐磨性，降低运行噪音，提高抗振性能。

4、高强度链条

高强度链条是一种特殊的滚子链，它在原有链条的基础上改进了链板的形状。链板、链板孔、销轴均经过特殊加工制造。高强度链条具有良好的拉伸强度，比普通链条高出15%-30%，具有良好的抗冲击和抗疲劳性能。

CVT的全称是Continuously Variable Transmission，即无

级变速器。CVT能够实现连续无级变化的传动比，可以发

挥发动机的最佳性能，是一种理想的传动形式。

CVT无级变速器的类型

无级变速器按结构和传动方式可分为电力式、液力式和机

械式三种。其中，电力式和液力式无级变速器因为成本

高、效率低、结构复杂等原因没有得到广泛的应用；而机

械式与前两种相比，具有结构简单紧凑、成本低、操纵方

便等优点而成为目前主流的选择。所以，我们下面所提到

的CVT都是指金属带传动的机械式无级变速器。

CVT（无级变速器）的组成

CVT主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基

本部件。

金属带式CVT的基本结构。它一般由起步离合器、行星齿

轮机构、无级变速机构、控制系统和中间减速机构组成。

（无级变速器）剖面图

1. 扭转减震器/飞轮 2. 油泵 3.后退离合器 4.行星机构 5.前

进离合器 6.钢带 7.主动锥轮 8.从动锥轮 9.中间轴 10.差速

器

（1） 起步离合器：

起步离合器的主要作用是使汽车以足够大的牵引力平顺地

起步，提高驾驶舒适性，必要时切断动力传输。目前用于

汽车起步的装置主要有三种：湿式离合器、电磁离合器和

液力变矩器。

（2） 行星齿轮机构：CVT的行星齿轮机构用以实现前进

档和倒档之间的切换操作，采用双行星齿轮机构，行星架

上固定有内、外行星齿轮，其中，外行星齿轮和齿圈啮

合，内行星齿轮和太阳轮啮合。前进档时，太阳轮主动旋

转，行星架随太阳轮同速旋转，即整体同步旋转；倒档

时，太阳轮主动旋转而齿圈不动，此时行星架与太阳轮反

向旋转。

（3） 无级变速机构：无级变速机构由金属传动带、主动轮组、从动轮组组成。

其中，主动轮组和从动轮组都由可动锥盘和固定锥盘组

成。

（4） 控制系统：

控制系统是用来实现CVT传动比无级自动变化的，多采用

机—液控制系统或电—液控制系统。机—液控制系统主要

由油泵、液压调节阀（用以调节传动比和传动带与轮之间

压紧力）、传感器（油门和发动机转速）、主从动轮的液

压缸及管道组成；而电—液控制系统则是在机—液控制系

统的基础上加装了一些电子控制单元、电磁阀和传感器组

成的，提高了对CVT控制的效率和精确度。

（5） 中间减速机构：

由于CVT可以提供的传动比变化范围为2.6-0.445左右，不

能完全满足整车传动比变化范围的要求，因而设有中间减

速机构。经过中间减速机构可以将CVT的传动比变化范围

调整到0.8-5.0左右。

CVT的工作原理

金属带式CVT的工作原理。

金属带式CVT主要是通过改变主、从动轮和金属带的接触

半径（即工作半径）来实现传动比的连续变化的。前面已

经讲过，主、从动轮组都由可动锥盘和固定锥盘组成，可

动锥盘可以在主、从动轴上沿轴向移动。可动锥盘与固定

锥盘之间形成的V型槽与V型金属带相啮合。主动轮组的油

缸控制主动轮组的可动锥盘沿轴向移动时，主动轮组一侧

的金属带随之沿V型槽移动，由于金属带的长度固定，因

此从动轮组一侧的金属带则沿V型槽向相反的方向移动，

从动轮组的油缸此时则控制从动轮组的可动锥盘沿轴向移

动，以保持金属带的张紧力，保证来自发动机的动力得到

高效可靠的传递。金属带沿V型槽方向移动时，其在主动

轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，从而实现传动比

的连续变化。

无级变速器基本原理

VT2-VT3由很多组件组成，根据相应功能可将这些组件分

为三组。

第1组－机械传动装置

此部件的功能是提供机械传动和扭矩传递。

第2组－控制系统

与控制系统相关的组件。根据载荷条件和驱动要求，控制

系统保证变速器传递动力并在适当时刻改变传动比。

第3组－外部连接装置

与变速器外部相连的一些组件。在这些组件中，有些位于

变速箱内或与变速箱相连，还有一些组件是整个系统的组

成部分，但它们分布在车辆的其它部位。

第1组－机械扭矩传递

行星机构

行星机构使得变速器能够提供前进、后退两个方向的驱动

力矩。发动机提供的扭矩通常通过行星架上的输入轴传递

给变速器。接合前进方向的多片离合器可使行星架直接连

接到太阳轮上，此时通过啮合，行星架和太阳轮成为一个

旋转整体，发动机转矩直接传递到主动轮上。行星齿轮并

不传递任何扭矩，因此行星机构不存在机械损失，并且主

动轮的旋转方向将与发动机的旋转方向一致。这就是前进

模式。

倒车模式中，接合倒车多片离合器可以使行星机构中的齿

圈保持静止，行星架驱动三对行星齿轮组使得太阳轮反向

旋转，此时齿轮组传动比为1:1.1，将会出现微小的减速增

扭以补偿行星机构的摩擦损失。

多盘离合器

共有两组多片湿式离合器：一组用于前进，一组用于后

退。每组离合器有三个摩擦盘共有6个摩擦面。液压系统控

制离合器使车辆任何节气门开度时都能平稳向前运动，驱

动齿轮啮合时，控制离合器的接合量还可使车辆停车。冷

却油直接冷却离合器盘防止摩擦表面过热。

1. 前进离合器组2. 后退离合器组

图：行星机构中的离合器

锥轮和钢带

CVT的主要设计特征是一对“V”形锥轮由一条钢传动带连

接。主动轮和从动轮中心距为155mm。每个锥轮都分为两

半：一半固定，一半沿轴向滑动，两者的倾斜度都为11°。

24mm宽"Van Doorne"推式传动带用于在轮间传递扭矩

（如果要使用更大的扭矩值，可以使用30mm的传动

带）。用喷嘴通过喷油射流的方式润滑并冷却传动带。为

了缩小换档时传动带的角度误差，将两个移动的半轮置于

两者的对角线位置，再把每个移动的半轮连接到液压缸/活

塞上。液压由控制系统控制。球形花键防止移动半轮相对

它们的固定半轮转动。

因为太阳轮由花键联接在主动锥轮上，所以行星齿轮组传

送的扭矩可直接作用于主锥动轮。钢传动带将动力从主动

锥轮传送到从动锥轮，然后动力又从从动锥轮传送到中间

齿轮轴。

从动轮的扭矩和速率由传动带的位置决定。设计两个转轮

的尺寸，使其可以提供 2.416:1－0.443:1的传动比，最大

传动比是最小传动比的5.45倍。超速传动比时油耗最低。

传动钢带包括450片钢片和24根钢带固定到一起，每边12

根钢带。

1. 钢带2. 钢片

图：传动带

中间轴

中间轴（小齿轮轴）使从动锥轮和差速器间的两个啮合在

一起的螺旋状齿轮组减速，这样可以保证传动轴按照正确

方向旋转。从动锥轮和驱动轴之间的减速很大程度改进了

车辆性能。中间轴由位于离合器壳内和独立轴承座内的两

个圆锥轴承固定。

1. 主动锥轮轴传动齿轮2. 差速器冠状齿轮3. 传动小齿轮

4. 变速中间齿轮5. 从动锥轮轴齿轮

图： 齿圈和中间齿轮

差速器

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与手动变速器一样，冠状轮上扭矩通过差速器传送到车

轮，冠状轮由8个螺栓固定到差速器壳内，传动轴由传统的

球笼式万向节和密封垫固定到差速器内。圆锥轴承用来固

定差速器。

1. 差速器轴承2. 差速器壳体3. 差速器十字轴4. 差速器行星

轮5. 差速器冠状齿轮

图：差速器总成

传动比变化

传统行星机构自动变速器的传动比级数有限，通常为四、

五或六级，但无级变速器却不同，正如其名所示，无级变

速器的传动比是连续变化的。低速档（低传动比）使静止

的车辆更容易起步，主动锥轮的直径相对比小，但从动锥

轮的直径相对比大。传动带用于传送动力和扭矩，如果通

过增加主动锥轮的直径、缩小从动锥轮的直径的方式来选

择高速比，就能产生加速度。通过控制变化程度确保最适

当的传动比。

无级变速器有主动锥轮和从动锥轮两个转轮，每个锥轮都

由两半组成，一半固定，一半通过液压控制可以移动。传

动带在转轮上的位置可以确定传动比。如果移动半轮靠近

相应的固定半轮，那么传动带将向其外周移动。两半锥轮

分离时，该轮周就会变小，主动锥轮和从动锥轮的移动半

轮处在各自的对角线位置，此时主动锥轮上的传动带半径

缩小，而从动锥轮上的传动带半径增加。

车辆起步需要低传动比，为此，主动锥轮分开使传动带贴

于其上，并使得传动带绕闭合的从动锥轮外周运动。车速

提高时需要高传动比，为此，主动锥轮的移动半轮逐渐向

相应固定半轮靠近，锥轮的轮周增大，同时，从动锥轮被

迫分离，半径减小，于是产生较高的传动比。当主动锥轮

完全闭合、从动锥轮完全分开时产生超速档的传动比。主

动锥轮和从动锥轮约以1:2.5的传动比转动。

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图： 低档时转轮位置

1 发动机输入

2 输出到车轮

3 最小直径传动轮（低速）

4 最大直径从动轮（低速）

图：高档时带轮位置（超速）

1 发动机输入

2 输出到车轮

3 最小直径传动轮（超速）

4 最大直径从动轮（超速）

选档杆处于空档或驻车档

该状态下，倒车离合器（2）和前进离合器（4）分离，不

能使车轮运动。

- 变速器输入轴（1）与发动机的转速相同。

- 后退离合器（2）分离。

- 前进离合器（4）分离。

- 行星轮（3）绕太阳轮空转。

- 太阳轮不动，主动轮（5）、从动轮（7）以及车辆也都

保持不动。

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图：变速器扭矩传动机构

1. 输入轴2. 后退离合器3. 行星齿轮4. 前进离合器5. 主动轮

6. 传动钢带7. 从动锥轮

选档杆处于倒车档

该状态下，后退离合器（2）接合，齿圈（9）锁定在变速

器壳内。行星轮（3）使得太阳轮（10）、主动轮（5）和

从动轮（7）的转动方向与变速器输入轴（1）相反。

现在倒车档已选定。

- 变速器输入轴（1）与发动机转速相同。

- 倒车离合器（2）接合。

- 前进离合器（4）分离。

- 齿圈(9)通过后退离合器(2)与变速器箱体连接

- 变速器输入轴（1）直接传动的行星齿轮（3）使其环绕

齿圈旋转，从而驱使太阳轮（10）、带轮（5）和从动锥

轮（7）反向转动。

图： 变速器扭矩传动机构

1. 输入轴2. 后退离合器3. 行星轮4. 前进离合器5. 主动锥轮

6. 驱动钢带7. 从动锥轮8. 从动锥轮9. 齿圈10. 太阳轮

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第2组－控制系统

控制系统功能如下：

1. 使钢传动带张力的夹紧力与发动机的扭矩相适应，防止

带打滑。2. 驾驶时控制前进离合器和后退离合器。3. 为行

车提供最佳传动比。4. 为变速箱提供必需的润滑油和冷却

油。

1.3.2

油泵

变速器内的油泵为外啮合齿轮泵，发动机驱动油泵轴，油

泵轴通过空心的主动锥轮轴到达油泵内部。泵轴用花键联

接到行星齿轮架上，该泵轴一直以发动机转速运转，泵油

量约为10 cm³/转。系统压力取决于输入扭矩，可达40-50b

ar.

图：油泵全图

1. 油泵驱动轴2. 油泵总成

油压既用于变速器液压控制，也起到润滑作用。

图：油泵进口

1. 油泵进口2. 油泵油封

变速器控制装置

变速器控制装置使得传动带和转轮间的张紧力最小却不打

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滑，同时也根据驾驶策略给定的目标值提供传动比大小

（根据变速器的输入（主动）和输出（从动）转速计

算）。在使用寿命内，控制装置的性能衰退会保持在一定

范围内，而不会明显影响车辆舒适性和传动带张紧力。

张紧力控制装置

张紧力控制装置能够得到传动带不打滑时所需要的最小张

紧力，这样对变速器传动效率影响最小，从而油耗最低。

除正常驾驶外，张紧力控制装置也考虑到了变速器扭矩最

大输入、输出时的特殊情况，从而最大程度保护变速器。

控制装置考虑到防抱制动系统（ABS）制动、轮胎抱死

（无ABS时）以及其它驱动力控制系统（如ESP、防滑控

制装置等）。此外，该装置还考虑了特殊路面和情况，如

通过坑洼路面、路肩、高低附着系数转变、轮胎滑移（如

在低附着系数路面上）。

软件能比较变速器扭矩的传动性能和变

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变速箱中的油从右边的口流出，这个口应该与油冷器的下

面的接口相连 。

油冷器的油从变速箱左边的口进入变速箱，所以变速箱左

边的接口应该与油冷器的上面接口相连。

图 : 油冷却器管接头

选档杆

VT2-VT3变速器的换档位可能包括停车档（P）、倒车档

（R）、空档（N）、前进档（D）和运动模式（S）。

客户可自己定制选档杆的配置。为了安全起见，建议应用

换档锁定装置作为起动保护。

无级变速箱也可以实现手动模式，这就需要在TCU上要增

加新的针脚来接收信号，同时需要标定发动机的最大转速

在一定的范围之内。

主连接器

图：变速箱上的线束

主连接器位于变速器壳上，包括16个针脚。线束通过圆形

连接器连接。

扭转减震器

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多数传统自动变速器都使用液力变矩器连接发动机和输入

轴，但本变速器则使用了扭转减震器，但扭转减震器并非

变速器的组成部分。邦奇强烈推荐使用又称为双质量飞轮

的扭转减震器。

CVT的特点

由上述CVT的组成及工作原理，不难得出它具有以下特

点：

① CVT可以在相当宽的范围内实现无级变速，从而获得传

动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性。

② 汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力。汽

车的后备功率愈大，汽车的动力性愈好。由于CVT的无级

变速特性，能够获得后备功率最大的传动比，所以CVT的

动力性能明显优于其它变速器。

③ CVT的速比工作范围宽，能够使发动机以最佳工况工

作，从而改善了燃烧过程，降低了废气的排放量。

④ 由于CVT的速比变化是连续不断的，所以汽车的加速或

减速过程非常平缓，而且驾驶非常简单、安全。

⑤ CVT属于摩擦传动，所能传递的最大功率收摩擦力矩的

限制，由于是摩擦传动，其效率也不高，这些也是带式CV

T的技术难点。

由于受所能传递的最大功率的限制，目前CVT多用在排量

较小的车型上。

CVT变速器和传统自动变速器的区别

CVT变速器和传统自动变速器的最大区别是它省去了复杂

而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组锥轮进行变

速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行

变速，由于CVT可以实现传动比的连续改变，从而得到传

动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和

动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘坐舒适性，

所以它是理想的汽车传动装置。使用该种自动变速器有如

下优势：

- 在恒定车速情况下发动机转速较低；

- 改进排放控制/降低燃料消耗；

- NVH(噪音、振动、刺耳声)小；

- 加速平稳；

- 在山区道路上驾驶灵活

下图中给出了手动或常规自动变速器和无级变速器的传动

比变化对比图。常规自动变速器(传动装置)的传动比为一

系列固定数值。

当变速器换入高档时，第一张图所示的传动比将根据节气

门开度大小沿着粗实线或虚线变化。而使用无级变速器，

可以得到如第二张图所示传动比变化图，两个变速器的换

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档点都与驾驶员施加的节气门开度有关。

当节气门开度变大时，发动机转速升高，变速器换入高

档；如使用传统变速器发动机转速将明显下降，而使用无

级变速器发动机转速却不会下降。无级变速器可在发动机

转速不变的情况下通过移动锥轮换入高档。此外，我们还

可以选用其它换档策略，这将有助于无级变速器新用户更

快的接受它。

一.钢带式CVT的优点：钢片与锥盘（包括主、从动盘）接触面，钢片对锥盘的冲击较；

缺点：传导动力的其中一环靠钢带，钢带的强度没有链条，钢带不能承受的扭矩；

二.链条式CVT的优点：链条由很多片钢片纵向排列组成，强度，能承受更的扭矩；

缺点：传动链条与锥盘（也包含主、从动盘）的接触面相对较，多锥盘的冲击较（震动、噪音）。

日产cvt可以换链链链条吗？日产cvt可以换链链链条吗？ 日产cvt可以换钢链。CVT有两种传动方式:链条式和金属带式。链式CVT无级变速器的基本结构是通过改变两个滑轮的转动半径来改变速度，与目前主流的金属带相同，传动效率高。CVT的金属带由10根左右的薄钢带组成，上面镶嵌着许多金属块。在皮带轮旋转半径最小的低档位和换到高档位时，传动效率会降低。无级变速器的优点和缺点:优点:CVT变速箱的动力输出是线性的，在实际驾驶中非常平顺；档位设置自由，轻松实现传动比、速比、性能、油耗、尾气排放的平衡；机械效率和燃油经济性都优于普通自动变速器。缺点:维护成本高；CVT扭矩有限。 @2019

CVT工作原理

一、CVT的发展

无级变速其实是一个古老的概念,最早获得成功应用的是在1886年由德国Daimlar-Benz公司生产的汽油机汽车上，它是一种V型橡胶带式无级变速传动装置，但由于存在着传递转矩容量、可靠性和使用寿命的制约，应用有限。因此在汽车诞生的一百多年的时间里，最基本的传动形式一直是有级齿轮传动。

二十世纪七十年代中期，荷兰Van Doorne's Transmissie B.V公司（简称VDT公司）开发出一种金属带式无级自动变速器，称为VDT-CVT。这种无级自动变速器克服了以前其它传动形式的缺点，实现了真正意义上的无级变速传动。VDT-CVT自1987年商品化以来，到目前为止，世界上几乎所有的汽车生产厂家，都接受了这项技术，开发出自己的CVT。CVT的适用范围也从最初的0.6升，发展到目前的3.3升。

二、金属带式CVT的原理

CVT的主要结构主要由主动轮组、从动轮组和金属带构成。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。在主动轮组和从动轮组中，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。两个带轮的锥面相对构成V型槽，与金属片的侧面接触，在液压系统的作用下，实现动力传递和速比的变化。

在金属带式无级变速器的液压系统中，从动油缸的作用是控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动，在主动轮组金属带沿V型槽移动，由于金属带的长度不变，在从动轮上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，实现速比的连续变化。

三、CVT的优点

无级变速传动具有常规变速传动无法比拟的优点。由于无级变速传动CVT与有级传动有着原则性的差别，由计算机控制速比连续的变化，不会出现MT的换档时速比的跳跃，因此乘客感到的只是汽车的平稳加速，而不会感到换档冲击。同时使汽车的操纵性大大简化，降低了驾驶员的劳动强度，非常适合非专业驾驶员。另外，由于传动机理不同，无级变速传动也表现出较高的传动效率和优良的使用特性。对于典型的5档AT，不同档位的传动效率有很大的差异，平均传动效率为60%。一般的MT的传动效率为97%。尽管金属带式无级变速器为摩擦传动，但它的传动效率，经试验测定达到90-97%之间，与MT的传动效率差不多。由于无级变速传动使发动机的工作点与车速无关，根据不同的需要可以控制发动机的工作点在最经济工作点或最佳动力工作点工作，因此无级变速传动比其它传动方式表现出更高的经济性和动力性。

四、CVT研究现状

迄今为止，CVT变速器仅有不到十年的销售历史。目前，全世界年产CVT汽车一百多万辆，其中90%在日本生产，另外的10%在欧洲和美洲生产。

简单了解CVT技术及其应用。

目前市场上汽车的变速箱主要有手动变速箱(MT)、自动变速箱(AT)和无级变速箱(CVT)。

1、机器翻译:

MT:手动变速器(MT)采用齿轮组。因为每个齿轮组中的齿数是固定的，所以每个齿轮的传动比是固定值(所谓的“步长”)。比如一档的传动比是3.455，二档是2.056，然后五档是0.85。这些数字乘以主减速比，就是总传动比，总共只有5个值(即5级)，所以是有级变速器。

手动变速器是最常见的变速器。它的基本结构可以用一句话概括，即两轴一中心轴，即输入轴、输出轴和中间轴，它们构成了变速器的主体，当然还有一个倒档轴。手动变速器又称手动齿轮变速器，包含可轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮的啮合达到变速、变扭矩的目的。

2、AT:

自动变速器(AT:Automatic Transmission)是基于车速和负荷(油门踏板的行程)的双参数控制，档位根据以上两个参数自动升降。at和MT的相似之处在于都是有级变速箱，但AT可以根据车速自动增减档位，可以消除手扶车“顿挫”的换挡感觉。

(1)结构1)AT:

与手动波浪相比，液压自动波浪在结构和使用上有很大的不同。手动波主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速和扭矩。AT由液力变矩器、行星齿轮和液压控制系统组成，通过液压传动和齿轮组合实现变速、变扭矩。其中，液力变矩器是AT最具特色的部件，由泵轮、涡轮和导轮组成，直接输入发动机动力传递扭矩和离合器。

(2)2)AT的优缺点:

AT不需要离合器换挡，档位变化少且大，连接稳定，操作容易，给驾驶员带来方便，给乘客带来舒适。

但是，也有很多缺点。一是对速度变化反应慢，不如手动波灵敏。所以很多骑手都喜欢开手动挡的波峰车。二是油耗不经济，传动效率低，扭矩范围有限。近年来，电子控制技术的引入改善了这一问题；第三，组织复杂，难以修复。液力变矩器内高速循环的液压油会产生高温，应使用指定的耐高温液压油。此外，如果汽车因电池电量不足而无法启动，则不能通过大车或拖车启动。如果故障车辆被牵引，注意保持驱动轮离开地面，以保护自动波形齿轮不受损坏。

(3)金额

AMT是在原有机械式变速器(手动变速器)的基础上进行改装，主要改变了手动换挡控制部分。即在整体传动结构不变的情况下，增加微机控制的自动控制系统，实现换挡的自动化。因此，AMT实际上是一个机器人系统，完成离合器操作和档位选择两个动作。由于AMT在目前生产中可以在手工波的基础上进行修改，生产继承性好，投入责任低，所以很容易被厂家接受。AMT的核心技术是微机控制，电子技术和质量将直接决定AMT的性能和运行质量。

3、无级变速器:

连续变量传输

CVT(无级变速器-任务)和有级变速器的区别在于，它的传动比不是一个不连续的点，而是一系列连续的值，例如，它可以从3.455变化到0.85。无级变速器比传统变速器结构更简单，尺寸更小。它既没有很多手动变速器的齿轮副，也没有复杂的自动变速器的行星齿轮组。主要依靠主动轮、从动轮和金属带实现无级变速。

它的原理是几组不同大小的齿轮，像普通变速箱一样，在控制下通断，形成不同的速比。就像自行车的踏板一样，车轮通过大大小小的轮盘和链条被驱动以不同的速度旋转。由于每组齿轮上的推力不同，变速箱的输出速度也相应变化，从而实现各档的慢转。

采用CVT传动带和槽宽可变的棘轮进行动力传递，即当棘轮改变槽宽弯头时，主动轮与从动轮上传动带的接触半径也相应改变进行变速。传动带一般采用橡胶带、金属带和金属链。CVT是真正的无级变速器。它的优点是重量轻，体积小，零件少。与自动变速器相比，无级变速器具有更高的运行效率和更低的油耗。但CVT的缺点很明显，就是传动带容易损坏，不能承受大负荷，只能用于排量在1升左右的低功率低扭矩车辆，所以自动变速器所占比例不到4%左右。近年来，通过各大汽车公司的大力研究，情况有所改善。CVT将是自动变速器的发展方向。

目前国内有三款CVT产品，分别是奥迪、飞度、锡耶纳，第四款上市的CVT是云起。这四款产品中，只有奥迪和云起皮带的巡航控制。

无级变速器的发展历史

无级变速器技术的发展已经有一百多年的历史。德国奔驰公司是汽车采用无级变速器技术的鼻祖。早在1886年，该公司生产的汽油发动机上就安装了V型橡胶带CVT。1958年，荷兰DAF公司的H.Van Doorne博士成功研制出名为Variomatic的双V型橡胶带CVT，搭载在DAF公司生产的水仙花轿车上，销量突破百万辆。但由于橡胶带CVT动力有限(扭矩限制在135Nm以下)、离合器工作不稳定、液压泵、传动带和夹紧机构能量损失大等一系列缺陷，并未被汽车行业普遍接受。

然而，关于提高无级变速器传动带性能和传动功率极限的研究一直在进行。液力变矩器集成在CVT系统中，主动轮和从动轮的夹紧力由电子控制，CVT中使用了节能泵，传动带中用金属带代替了传统的橡胶带。新的技术进步克服了CVT系统原有的技术缺陷，导致了扭矩传递能力更大、性能更好的第二代CVT的出现。

20世纪90年代，汽车行业越来越重视CVT技术的研发，尤其是在微型汽车中，CVT被认为是关键技术。随着全球科学技术的飞速发展，新的电子技术和自动控制技术不断在CVT中被采用。

1997年上半年，日本日产公司为2.0L轿车开发了CVT。在此基础上，日产于1998年开发了一款专为中型轿车设计的手动换挡模式的CVT。新型无级变速器采用了新开发的高强度宽钢带和高液压控制系统。通过采用这些先进技术来获得更大的扭矩容量，日产公司研发了CVT的电子控制技术，通过全范围电子控制来控制传动比的变化。汽车下坡时，总能根据车速控制发动机制动，在湿滑的路面上能平稳增加传动比，防止打滑。日产计划将其CVT的应用范围从1.0 L扩大到3.0L汽车。日本三菱公司选择CVT将直喷发动机的动力平稳无能量损失的传递给汽车驱动。v带/驱动轮机构可确保发动机动力在所有速度下的平稳和不间断传输。CVT消除了传统自动变速器换挡时的卡齿现象，从而获得更满意的响应和控制。三菱打算将直喷发动机(1.5L或更低)与CVT结合使用。

日本富士重工也有15年开发CVT的经验。1997年5月，富士重工将其Vistro微型车装配上全电脑控制的E-CVT(带六速手动换挡模式的CVT)。驾驶员可以在不操作离合器的情况下在六档换档。富士重工在普乐微型车上使用了带有锁定变矩器的电控无级变速器。通过小范围锁止，可以将变矩器的滑动保持在最小，并使用行星齿轮来切换前进档/倒档。传动比范围从1: 10到5.5: 1。

1999年上半年，美国福特公司和德国ZF公司合作，为福特汽车和轻型卡车生产无级变速器。巴塔维亚和俄亥俄州的新合资企业将生产2001年开始为福特设计的具有电子管理功能的CFT23 CVT。ZF公司设计的无级变速器是一种变矩器变速器，它使用为配备横向发动机的前轮驱动车辆生产的钢带。ZF还可以生产用于纵向发动机的前轮驱动汽车和后轮驱动汽车的CVT系列。ZF表示:与四速自动变速器相比，CVT系统可将加速性能提升10%，燃油经济性提升10%-15%。与锁止式变矩器相比，无级变速器系统具有更高的效率，且无漏油现象。福特正在设计一款牵引驱动的CVT，匹配公司所有轻型卡车，包括后轮驱动和全轮驱动卡车。牵引力使用可沿特殊润滑剂移动的滑块，而不是传动带和传动轮。滑动部件的相对位置决定了传动比，动力通过部件之间非常薄的一层液体油传递。

德国ZF公司从1999年中期开始为罗孚216轿车提供钢带驱动的VT1 CVT。这种无级变速器包括螺旋齿轮或变速器、合适的液压系统和湿式离合器。集成在系统中的电子控制单元可以允许机械、液压和电子系统的进一步组合，从而更好地利用各种系统的独特优势。

德国博世的电子无级变速器控制系统基于传感器和执行器单元控制的电子/液压模块。博世公司已经将独立部件、执行器、传感器和变速箱换挡ECU组成单一模块，变速箱制造商只需增加一个集成控制单元。

无级变速器的应用

1987年，日本斯巴鲁将搭载CVT变速箱的汽车投放市场并取得成功。欧洲的福特和菲亚特也在排量为1.1L至1.6L的汽车上配备VDT-CVT，随着技术的发展，全球节能环保意识因能源危机而提升。基于第一代无级变速器的经验，开发了一种性能更好、扭矩容量更大的无级变速器。目前，为了提高产品的竞争力，世界各大汽车厂商都在大力研发CVT。目前，搭载CVT变速箱的汽车在日产、丰田、福特、通用、奥迪等知名汽车品牌均有销售，全球CVT汽车年产量已达到近50万辆。值得注意的是，最初搭载CVT的汽车市场已经从日本和欧洲渗透到北美市场，因此无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。

我国拥有庞大的汽车销售市场，汽车产业是我国的民族产业之一。但中国汽车工业所需的自动变速器(AT)全部依赖进口，这使得国产车配备AT后成本大幅增加，而自行研发生产CVT变速器的成本并没有增加多少，可见CVT的市场前景乐观。

目前，中国正在考虑发展汽车自动变速器。“九五”以来，为紧跟世界技术发展，开发适合中国国情的汽车，汽车用金属V带CVT的研发被列入国家重大科技攻关计划。

近十年来，CVT技术向前迈进了一大步，使得CVT比有100多年历史的MT和有50多年历史的AT更具竞争力。CVT技术正处于生命周期的初期，CVT的特性还会进一步提升。

什么是CVT？

无级变速器的主要结构和工作原理如图1所示。该系统主要包括主动轮组、从动轮组、金属带、液压泵等基本部件。

无级变速器电控系统结构示意图

金属带由两束金属环和数百张金属片组成。主动轮组和从动轮组均由活动盘和固定盘组成。滑轮靠近油缸的一侧可以在轴上滑动，另一侧是固定的。活动盘和固定盘都是锥面，它们的锥面形成V形槽与V形金属传动带啮合。发动机输出轴输出的动力先传递给CVT的主动轮，再通过V带传递给从动轮，最后通过减速器和 差速器 传递给车轮驱动汽车。工作时，主动轮和从动轮可以轴向移动，改变主动轮和从动轮与V型传动带啮合的锥面的工作半径，从而改变传动比。动盘的轴向运动是由驾驶员根据需要通过控制系统调节主动轮和从动轮的液压缸压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以连续调节，因此可以实现无级变速。

在金属带式无级变速器的液压系统中，从动缸的作用是控制金属带的张力，保证发动机动力的高效可靠传递。驱动气缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动，主动轮组中的金属带沿V形槽移动。由于金属带的长度不变，从动轮组中的金属带沿V形槽反方向变化。主动轮组和从动轮组上金属带的转弯半径变化，实现速比的连续变化。

汽车起步时，驱动轮的工作半径较小，变速器可以获得较大的传动比，从而保证驱动桥可以有足够的扭矩来保证汽车有较高的加速度。随着车速的提高，主动轮的工作半径逐渐减小，从动轮的工作半径相应增大，CVT的传动比减小，使汽车能够以更高的速度行驶。

无级变速器的特点

1.经济

CVT可以实现大范围的无级变速，从而获得 传动系统 与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性。德国大众公司在其高尔夫VR6车上安装了4-AT和CVT，分别进行ECE城市循环试验和ECE郊区循环试验，证明CVT能有效节油(见表1)。

大众高尔夫VR6与4at和CVT油耗对比

测试油耗4-自动变速箱

欧洲经委会城市循环，L/100km14.413.2

欧洲经委会郊区/偏远循环，L/100k 10 . 89 . 8

匀速90公里/小时，升/100公里8.37.0

120公里/小时，100公里/小时10.39.2

2.力学

汽车的储备动力决定了汽车的爬坡能力和加速能力。汽车的后备动力越大，汽车的动力越好。由于CVT的无级变速特性，可以获得最大储备功率的传动比，因此其动态性能明显优于机械传动(MT)和自动传动(at)。

3.发行

CVT具有较宽的速比工作范围，可以使发动机工作在最佳工况，从而改善燃烧过程，降低废气排放。ZF公司测试了自己的CVT汽车，与搭载4-AT的汽车相比，其尾气排放减少了10%左右。

4.费用

CVT系统结构简单，部件数量少于AT(约500个)(约300个)。一旦汽车制造商开始大规模生产，无级变速器的成本将低于自动变速器。采用这种系统可以节省燃料。随着规模化生产和系统材料的革新，CVT零部件(如传动带或链条、主动轮、从动轮、液压泵)的生产成本将降低20%-30%。

毫无疑问，CVT变速器的技术含量和制造难度都高于MT变速器，与AT变速器相似。由于金属带式无级变速器结构简单，其包含的零部件数量比at变速器少40%左右，因此整车质量也有所下降。

5.驾驶舒适性

由于CVT的速比不断变化，汽车的加速或减速过程非常平缓，驾驶非常简单安全。从而让用户获得全方位的“驾驶乐趣”。