CVT（Continuously Variable Transmission），又稱連續(xù)可變傳動、無級變速器、無級變速箱等，是一種可實(shí)現(xiàn)變速比連續(xù)變化的變速器。而除了具有傳動比連續(xù)的特點(diǎn)之外，CVT變速器還具有傳遞動力平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本較低、燃油經(jīng)濟(jì)性較好等特點(diǎn)，并以此成為了當(dāng)今較為主流的自動變速器之一。
15世紀(jì)（1490年），列奧納多·達(dá)·芬奇（Leonardo da Vinci）繪制了具有無限種傳動比變速器的相關(guān)結(jié)構(gòu)草圖；1879年，米爾頓·里夫斯發(fā)明了一種無級變速裝置用于鋸銑，隨后，戴姆勒與奔馳于1886年就注冊了第一個車用摩擦帶式無級變速器專利。美國則于1935年注冊了環(huán)形無級變速器。而CVT的量產(chǎn)與規(guī)模應(yīng)用則是從1958年開始的，當(dāng)時，荷蘭DAF公司的Hub van Doorne博士研制成功了名為Variomatic的雙V形橡膠帶式CVT，并裝備于DAF公司制造的Daffodil轎車上。然后，CVT又經(jīng)歷了融合液力變矩器、傳動帶用金屬帶代替橡膠帶、轉(zhuǎn)矩容量增大等變革，并最終成長為了最主流的變速器之一。
CVT主要可根據(jù)動力傳遞方式的不同，被分為機(jī)械式、流體式、電動式等類別；而不管是哪類CVT，其一般都由無級變速機(jī)構(gòu)、行星齒輪機(jī)構(gòu)、起步機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)等組成，且均是通過帶輪和傳動帶來實(shí)現(xiàn)變速比的連續(xù)變化（或者變速）。CVT主要被應(yīng)用于汽車、農(nóng)業(yè)和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域，其傳動效率可以達(dá)到90%以上，未來將朝著高效率、輕量化、智能化、混合動力化等方向發(fā)展。
發(fā)展簡史
起源
在1490年，列奧納多·達(dá)·芬奇（Leonardo da Vinci）就有與改變轉(zhuǎn)動比類似的想法：如果從概念上看，理想的變速器可以使發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩處于最佳工作狀態(tài)，在換擋時不會有轉(zhuǎn)矩中斷，能提供最佳的轉(zhuǎn)動比。依照這個概念列奧納多·達(dá)·芬奇就畫出了草圖。
1879 年，米爾頓·里夫斯（Milton Reeves）發(fā)明了用于鋸木廠的 CVT（當(dāng)時稱為變速器）。1896 年， 里夫斯開始將這種變速器安裝到他的汽車上，有幾家制造商也使用了里夫斯所發(fā)明的CVT。德國的戴姆勒與奔馳于1886年就注冊了第一個車用摩擦帶式無級變速器專利，并將V型橡膠帶式CVT安裝在其公司的汽車上。1906 年卡特車上搭載了通過金屬盤摩擦力實(shí)現(xiàn)無級變速的 CVT。20世紀(jì) 30 年代，通用汽車研制出了環(huán)式 CVT ，Austin Sixteen車上則搭載了牽引式 CVT。
量產(chǎn)
1958年，DAF公司的H.Van Doorne博士研發(fā)了雙V型橡膠帶式CVT，名為Variomatic，并首次裝備于DAF公司制造的Daffodil轎車上，銷售量超過100萬輛。但由于存在諸多缺陷，如功率有限、離合器工作不穩(wěn)定、能量損失較大等，未被普遍接受。20世紀(jì)60年代末期HVanDoorne博士研制出傳逆功率容量大、效率高、結(jié)構(gòu)緊漆的實(shí)用型金屬帶式CVT。它具有零件少、體積小、重量輕、傳動效率高、油耗較低的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是傳動帶很容易損壞，不能承受較大的載荷。富士、菲亞特、福特都先后引進(jìn)CVT技術(shù)，加以改善，裝用在自已的汽車上。
改進(jìn)與變革
1987年，日本斯巴魯（速波）公司將金屬帶式無級變速器ECVT用于JUSTY轎車。為克服CVT采用橡膠帶傳動帶來的性能缺陷，研究人員對提高傳動帶性能和CVT傳遞功率極限進(jìn)行了研究，將液力變矩器集成到CVT系統(tǒng)中，主、從動輪的夾緊力實(shí)現(xiàn)了電子化控制，并在CVT中采用節(jié)能泵，以及代替?zhèn)鹘y(tǒng)橡膠帶的金屬帶。同時Fiat和福特汽車公司也將VDToCVT裝備在排量為1．1L到1．6L的汽車上。
1990年以后，開始推廣到日本的日產(chǎn)汽車公司、三菱集團(tuán)、美國的福特等汽車。
20 世紀(jì) 70 年代在美國Formula 500 開輪賽車自初就開始使用 CVT。1994 年，由于擔(dān)心研發(fā)成本不斷上升以及駕駛員對車輛的參與程度維持在特定水平，CVT（以及其他一些電子系統(tǒng)和駕駛輔助設(shè)備）被禁止出現(xiàn)在一級方程式賽車中。在當(dāng)時，許多小型車輛（例如雪地摩托車、高爾夫球車和小型摩托車）都使用 CVT（通常是滑輪樂隊類型）。這些車輛中的 CVT 通常使用具有非拉伸固定周長的橡膠帶，橡膠帶由各種高度耐用且柔韌的材料制成，因?yàn)槠錂C(jī)械簡單性和易用性超過了其相對低效率。一些小型摩托車也配有離心離合器，可在怠速或手動倒車時提供幫助。
20世紀(jì)90年代，汽車界對CVT技術(shù)的研究開發(fā)日益重視，特別是在微型車中，CVT被認(rèn)為是關(guān)鍵技術(shù)。全球科技的迅猛發(fā)展，使得新的電子技術(shù)與自動控制技術(shù)不斷被采用到CVT中。1997年，日產(chǎn)（企業(yè)）公司開發(fā)了使用在2.0L汽車上的CVT。新型CVT采用高強(qiáng)度寬鋼帶和一個高液壓控制系統(tǒng)。通過采用這些先進(jìn)的技術(shù)來獲得較大的轉(zhuǎn)矩傳遞能力，傳動比的改變實(shí)行了電子控制，汽車在下坡時可以一直根據(jù)車速控制發(fā)動機(jī)制動，而且在濕滑路面上能夠平順地增加速比來防止打滑。
1999年，美國福特（福特汽車公司）公司和德國采埃孚股份公司（ZF）公司合作，為福特汽車公司的轎車和輕型載貨車生產(chǎn)CVT。德國采埃孚股份公司設(shè)計的CVT是一種變矩器式變速器，使用為安裝橫向發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動汽車生產(chǎn)的鋼帶。與四元件自動變速器相比，CVT系統(tǒng)能夠?qū)⒓铀傩阅芴岣?0%，燃油經(jīng)濟(jì)性能提高10%~15%。全世界各大汽車廠商為了提高產(chǎn)品的競爭力，大力進(jìn)行CVT的研發(fā)工作。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電子控制的V型金屬帶型無級變速器在德國、日本得到重視。德國、日本等國已經(jīng)開發(fā)了電子控制的無級變速器，并在總結(jié)早期CVT技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研發(fā)出了性能更優(yōu)越、轉(zhuǎn)矩容量更大的新型CVT。截至2012年TOYOTA、GM、福特汽車公司、日產(chǎn)汽車公司、AUDI等品牌中，都有裝備CVT變速器的轎車車型。裝備CVT的汽車市場，由最初的日本，歐洲，已經(jīng)滲透到北美市場。
工作原理
CVT變速器可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)無級變化的傳動比，其工作原理是通過改變傳動鋼帶或鏈條在主從動錐輪中的位置實(shí)現(xiàn)傳動比的連續(xù)變化，從而實(shí)現(xiàn)無級變速。其中，當(dāng)鋼帶或鏈條在主動錐輪上接觸半徑大，而在從動錐輪上的接觸半徑小時，鋼帶或鏈條會處于高速狀態(tài)，驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速較快，車輛速度相對較快，反之，車輛處于低速狀態(tài)。而且，由于主動錐輪都是錐形，鋼帶和鏈條在錐形面上的接觸半徑可以實(shí)現(xiàn)線性的變化，所以，也能得到線性變化的傳動比，實(shí)現(xiàn)車輛的無級變速。
基本結(jié)構(gòu)
CVT變速器一般是由無級變速機(jī)構(gòu)、行星齒輪機(jī)構(gòu)、起步機(jī)構(gòu)和控制器等組成。其中，無級變速機(jī)構(gòu)是CVT的核心機(jī)構(gòu)， 主要負(fù)責(zé)動力傳遞和轉(zhuǎn)速比的無級變化；行星齒輪機(jī)構(gòu)用于前進(jìn)擋和倒擋的切換，以及補(bǔ)償主變速器的變速比；起步機(jī)構(gòu)用于控制動力傳遞和起步平穩(wěn)；控制器用于控制起步機(jī)構(gòu)、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等。
無級變速機(jī)構(gòu)
無級變速機(jī)構(gòu)是CVT中實(shí)現(xiàn)傳動比連續(xù)變化的重要機(jī)構(gòu)。機(jī)械無級變速機(jī)構(gòu)通常由金屬傳動件、主動輪組、從動輪組等部分組成。機(jī)械無級變速機(jī)構(gòu)的原理是改變某一構(gòu)件的位置或尺寸，無級地改變主動傳動盤和被動傳動盤的有效直徑，達(dá)到自動無級變速的目的。依據(jù)金屬傳動件的不同，一般分為金屬帶式和鏈?zhǔn)健?/p>
金屬傳動件
金屬傳動件主要有金屬鏈條和金屬推力鋼帶。金屬推力鋼帶由數(shù)百個金屬推片和兩組金屬環(huán)構(gòu)成。鋼帶的寬度和長度有多種規(guī)格。鋼帶需要由高強(qiáng)度特制鋼材制造。動力傳遞分為兩個階段：初始階段，扭矩通過鋼環(huán)內(nèi)側(cè)與推片接觸面的摩擦力傳遞，隨后通過一側(cè)鋼帶的拉力傳遞扭矩。隨著扭矩的增加，鋼環(huán)內(nèi)側(cè)與推片間發(fā)生打滑，另一側(cè)推片受擠壓，部分扭矩通過推片間的推力傳遞。在實(shí)際應(yīng)用中，大部分扭矩傳遞依賴于推片間的擠壓，因此也叫推力帶。CVT金屬鏈條不同于傳統(tǒng)的鏈條，需要由高強(qiáng)度和剛性的鋼材制造，它是靠銷子側(cè)面和帶輪錐面摩擦來傳遞動力的，其中一組銷子是有兩個圓弧曲面的銷子組合到一起，這樣傳動鏈在進(jìn)入或出帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)時，銷子和鏈節(jié)之間沒有相對滑動，兩個鏈節(jié)之間的彎曲是通過銷子兩配合曲面的滾動來完成的，提高了鏈的壽命的同時增加了傳動效率。CVT 傳動鏈的各鏈節(jié)距不同，使得工作中每個銷子和錐盤接觸的頻率不同從而有效降低振動噪音。
帶輪
主、從輪組由活動和固定錐盤兩部分組成，與加壓裝置靠近的一側(cè)帶輪可以軸向移動，另一側(cè)則固定?？蓜颖P與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成 V 型槽來與 V 型金屬傳動件嚙合，動力靠帶輪側(cè)面和金屬帶兩側(cè)面摩擦力來傳遞。工作時需確保傳動帶和帶輪錐面始終有足夠的正壓力，保證動力可靠的傳遞，通過調(diào)節(jié)主從動錐盤的壓力比值來改變主從動帶輪活動錐盤的軸向位置，從而改變傳動比?？蓜颖P的軸向移動是由通過變速器的電子控制系統(tǒng)按照駕駛者的意圖來調(diào)節(jié)主動輪、從動輪加壓機(jī)構(gòu)壓力來實(shí)現(xiàn)的。由于主動輪和從動輪的工作半徑可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了無級變速。帶輪通常由鑄鋼或鋼板焊接，對尺寸參數(shù)和表面粗糙度等都有相關(guān)的要求。
行星齒輪機(jī)構(gòu)
CVT的行星齒輪機(jī)構(gòu)的功能是倒擋時改變變速器輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向。通常由太陽輪、行星齒輪架、行星齒輪、齒圈組成，太陽輪與輸入軸和前進(jìn)擋離合器鋼片相連接，兩排行星輪軸安裝在行星架上（行星齒輪1與太陽輪咬合，行星齒輪2與齒圈咬合，行星齒輪互相咬合），行星齒輪架和前進(jìn)擋摩攝片相連接，齒圈和倒擋制動器摩擦片相連接。變速器處于前進(jìn)擋狀態(tài)時，前進(jìn)檔離合器結(jié)合（即離合器鋼片與摩擦片接觸），由于前進(jìn)檔離合器鋼片與太陽輪連接，摩擦片與行星架相連接，此時，太陽輪（變速器輸人軸）與行星架（輸出部分）連接，行星齒輪機(jī)構(gòu)被鎖死成為一體，并與發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向相同。變速器處于倒擋狀態(tài)時，倒檔制動器結(jié)合（即倒檔制動器摩擦片與倒檔制動器鋼片接觸），由于倒檔制動器摩擦片與齒圈相連接，倒檔制動器鋼片與變速器殼體相連連，此時，齒圈被固定，太陽輪（輸人軸）轉(zhuǎn)動，帶動行星輪運(yùn)轉(zhuǎn)，由于齒圈固定沒有運(yùn)動，導(dǎo)致行星齒輪自轉(zhuǎn)的同時繞著太陽輪公轉(zhuǎn)，從而帶動行星架繞著太陽輪運(yùn)轉(zhuǎn)，由于有兩排行星輪，太陽輪和行星架的旋轉(zhuǎn)方向相反，實(shí)現(xiàn)動力的反向輸出。
起步機(jī)構(gòu)
為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的起步，CVT 應(yīng)用的起步機(jī)構(gòu)主要有濕式離合器、可閉鎖式液力變矩器等。濕式起步離合器在起步過程中由發(fā)熱量大，難以避免沖擊頓挫等問題，只在少數(shù)幾款 CVT 產(chǎn)品有應(yīng)用，其他的 CVT 基本都使用液力變矩器作為起步機(jī)構(gòu)。液力變矩器一般包括：渦輪、導(dǎo)輪、泵輪、鎖死活塞，并將自動變速器的液壓油作為工作介質(zhì)。發(fā)動機(jī)曲軸直接帶動泵輪旋轉(zhuǎn)，由渦輪攪動液力變矩器內(nèi)的液壓油，使液壓油產(chǎn)生旋流。再由導(dǎo)輪調(diào)節(jié)將液壓油流向泵輪，泵輪則接收液壓油的流動能量，從而驅(qū)動變速器旋轉(zhuǎn)。鎖死活塞則根據(jù)負(fù)荷大小自動地鎖死液力變矩器，使曲軸直接驅(qū)動變速器的輸人軸，從而加大傳遞的扭矩。液壓油作為動力傳遞的介質(zhì)使變矩器對負(fù)載沖擊具有很好的緩沖吸收作用，并且具有減速增扭作用，可以很好的吸收起步過程中的沖擊載荷，而且還能增加扭矩輸出。但是由于液流傳動動力效率較低，在常用工況下會將變矩器泵輪和渦輪鎖止到一體，使得動力高
效傳遞。
控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)CVT系統(tǒng)傳動比無級自動變化的。在CVT系統(tǒng)中，采用機(jī)-液控制系統(tǒng)或電-液控制系統(tǒng)。 它主要由油泵（齒輪泵或葉片泵）、液壓調(diào)節(jié)閥（速比和帶與輪間壓緊力的調(diào)節(jié)）、傳感器（油門和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速）和主、從工作輪的液壓缸及管道組成，實(shí)現(xiàn)傳動無級變速的調(diào)節(jié)。 速比控制、夾緊力控制和起步離合器的控制是無級變速控制系統(tǒng)的關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)從傳感器獲取數(shù)據(jù)并通過ECU計算后，通過控制油泵和液壓調(diào)節(jié)閥，改變各液壓缸的壓力，從而控制主、從工作輪和離合器的狀態(tài)，完成CVT的工作目的。
油泵
油泵作為液壓控制系統(tǒng)的核心動力源，負(fù)責(zé)向自動變速器的關(guān)鍵組件提供必要的油壓，以實(shí)現(xiàn)潤滑和控制功能。它輸出的主油壓，亦稱線路油壓，經(jīng)過調(diào)節(jié)后產(chǎn)生多個分支油壓。油泵通常位于液力變矩器之后，由變矩器殼體驅(qū)動，轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)同步。CVT中常見的油泵類型包括內(nèi)嚙合齒輪油泵、葉片泵和擺線轉(zhuǎn)子泵，其中內(nèi)嚙合齒輪油泵應(yīng)用最為廣泛。內(nèi)嚙合齒輪油泵由主動齒輪（內(nèi)齒輪）、從動齒輪（外齒輪）、月牙形隔板、泵殼和泵蓋等部件構(gòu)成。月牙形隔板將齒輪間的空隙分隔為吸油腔和壓油腔，各自設(shè)有進(jìn)油口和出油口。在發(fā)動機(jī)運(yùn)行時，主動齒輪由變矩器殼體驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，帶動從動齒輪同步旋轉(zhuǎn)。在吸油腔中，由于齒輪的嚙合退出，形成局部真空，吸入液壓油；而在壓油腔中，齒輪的嚙合使空腔容積減小，油壓升高，液壓油從出油口排出。
主要分類
CVT變速箱主要可根據(jù)動力傳遞方式的不同分為機(jī)械式、流體式、電動式，這之中，應(yīng)用最廣泛的是機(jī)械式CVT。而機(jī)械式CVT主要可根據(jù)傳動元件的不同進(jìn)行分類，且主要有橡膠帶式CVT、鏈?zhǔn)紺VT、金屬帶式CVT三大類。
橡膠帶式CVT
橡膠帶式CVT結(jié)構(gòu)主要由主動輪、從動輪和橡膠V型傳動皮帶等部件組成。橡膠帶式CVT具有速比連續(xù)變化、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝和維修方便、操控簡單、駕駛平順舒適等特點(diǎn)，目前廣泛使用在全地形越野車（ATV）、園林運(yùn)輸車輛和運(yùn)動休閑車等特種車輛的傳動系統(tǒng)中。由于橡膠帶式CVT通過摩擦傳動，其傳遞效率在80％左右。橡膠帶式CVT結(jié)構(gòu)還需要解決整車傳動效率低、大負(fù)載工況下橡膠皮帶打滑、皮帶工作壽命短等問題，并對橡膠帶式 CVT進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化。
鏈?zhǔn)紺VT
鏈?zhǔn)紺VT結(jié)構(gòu)主要由滾銷鏈與主、從動錐盤等部件組成。滾銷鏈由鏈片和滾銷構(gòu)成的鏈節(jié)單元串聯(lián)而成，每個鏈節(jié)由多個片型相同的鏈片及兩個滾銷組成，滾銷的長度略大于鏈節(jié)中鏈片的厚度。在工作過程中，隨著鏈節(jié)嚙入錐盤，滾銷與錐盤間的接觸摩擦令鏈節(jié)中存在張力，張力在相鄰鏈節(jié)間傳遞，即傳動轉(zhuǎn)矩是通過拉力的形式在滾銷鏈中傳遞，因而滾銷鏈也被稱作拉力鏈。滾銷鏈?zhǔn)紺VT的扭矩承載能力較高，鏈條內(nèi)部的摩擦損耗較小，傳動效率較高。鏈?zhǔn)紺VT是目前使用最廣泛的無級變速器之一。CVT也可以應(yīng)用在混合動力汽車上，很多廠商也推出了適配于混合動力汽車的 CVT。鏈?zhǔn)?CVT 在傳動過程中受振動沖擊、打滑、部件的磨損和變形等現(xiàn)象的影響，鏈?zhǔn)紺VT的運(yùn)動狀態(tài)還受多邊形效應(yīng)的影響。為解決這些問題，無級變速器的發(fā)展方向有機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、動態(tài)特性解析、磨損機(jī)制探索和控制策略匹配等方面。
金屬帶式CVT
鋼帶式CVT的基本結(jié)構(gòu)主要由鋼帶與主、從動錐盤等部件組成。鋼帶是由兩組相同的金屬環(huán)和眾多的金屬推片組成。在傳動過程中金屬推片嚙入主動錐盤時，系統(tǒng)通過控制錐盤斜面作用于金屬推片側(cè)面的夾緊力和錐盤與推片間的相對運(yùn)動趨勢，引起金屬推片和金屬環(huán)間的輕微打滑，使得推力在金屬推片之間依次向前傳遞，從而將扭矩由主動軸傳遞至從動軸。因此，根據(jù)其傳動機(jī)理的特點(diǎn)，鋼帶式CVT又被稱為推力帶式CVT。鋼帶式CVT的磨損量較小小，傳動比控制比較穩(wěn)定；鋼帶式CVT在縱向上質(zhì)量分布較均勻，縱向尺寸較小，因此在傳動時鋼帶式CVT的多邊形效應(yīng)較小，NVH性能更好。鋼帶式CVT是目前使用最廣泛的無級變速器之一。CVT也可以應(yīng)用在混合動力汽車上，很多廠商也推出了適配于混合動力汽車的 CVT。鋼帶式CVT在傳動過程中受振動沖擊、打滑、部件的磨損和變形等現(xiàn)象的影響，鋼帶式 CVT 在速比變化時還存在軸線偏移的問題。由于其傳動原理及材料技術(shù)的限制，使得CVT 傳遞的扭矩容量受到了限制（截至2004年投放市場的金屬推力帶式 CVT 最大傳遞扭矩 350Nm）。為解決這些問題，無級變速器的發(fā)展方向有機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、動態(tài)特性解析、磨損機(jī)制探索和控制策略匹配等方面。
性能指標(biāo)
關(guān)鍵技術(shù)
影響CVT生產(chǎn)和發(fā)展的關(guān)鍵包括CVT電控技術(shù)，CVT材料技術(shù)、CVT零件加工技術(shù)以及潤滑油等。
CVT電控技術(shù)
CVT控制技術(shù)分為TC控制、D/R離合器控制、鋼帶控制、液壓控制以及診斷控制五個方面。CVT控制系統(tǒng)通過傳感器獲取CVT的運(yùn)行狀態(tài)，并通過控制液力變矩器鎖止離合器（TCC，Torque Converter Clutch），Ｄ／Ｒ離合器，主動輪，從動輪，液壓系統(tǒng)等調(diào)節(jié)CVT的運(yùn)行狀態(tài)。CVT控制系統(tǒng)配合發(fā)動機(jī)萬有特性曲線，可以達(dá)到最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。CVT控制系統(tǒng)同時也可以實(shí)現(xiàn)硬件特性偏差的自適應(yīng)控制，快速響應(yīng)駕駛員的動力需求，保護(hù)CVT硬件延長CVT零件壽命等目標(biāo)。
CVT材料技術(shù)
CVT傳遞扭矩的大小受材料強(qiáng)度限制。CVT材料的質(zhì)量也直接影響變速器的耐用性。CVT的材料必須具有高強(qiáng)度、高硬度和高耐疲勞性能，同時還要具有良好的耐腐蝕性能和穩(wěn)定的機(jī)械性能。相比其他部件的用鋼強(qiáng)度，無級變速機(jī)構(gòu)用鋼的要求是最高的，制造難度和成本也是最高的。目前市占率最高的CVT使用的材料都是性能優(yōu)異的高強(qiáng)度鋼，其中以專利技術(shù)T702高強(qiáng)度鋼為主，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到2000MPa 以上。隨著材料技術(shù)的提升CVT變速器的耐用性和傳遞扭矩會得到進(jìn)一步的提升。
CVT零件加工技術(shù)
CVT的無級變速機(jī)構(gòu)需要進(jìn)行精密加工，特別是表面處理非常重要，以提高傳動效率和減少磨損。例如可以進(jìn)行激光處理，通過對零件進(jìn)行激光邊緣熔化來圓整切割邊緣，消除微小劃痕和邊緣的磨損，使零件的精度和質(zhì)量可以得到明顯提升。錐輪也需要進(jìn)行表面處理。例如先將錐輪進(jìn)行鏡面加工，后期再在光滑的錐形表面增加一些紋路。經(jīng)過這樣處理的錐輪，不但硬度增加，而且由于紋路內(nèi)留存的潤滑油具有表面張力，能有效增加錐輪和鋼帶或鏈條之間的靜摩擦力，避免打滑，提高汽車 CVT 變速器的耐用性。
潤滑油
無級變速器油中所含的添加劑通過摩擦在零件和工作輪之間的接觸面上形成邊界潤滑膜。這種邊界潤滑膜的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能極大地影響了零件和工作輪之間的摩擦和磨損特性。為了防止元件和皮帶輪相互滑動并減少磨損，需要適當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)值來提高功率效率。無級變速器油應(yīng)具有良好的耐磨性能、抗氧化性能及抗化學(xué)降解性能，能在高溫和高負(fù)荷下保持穩(wěn)定性，有效防止高溫中油膜過度變薄、低溫下油膜增厚而對變速器造成損害。不合適的無級變速器油將會直接造成零件和錐輪之間的異常磨損和損壞。
主要特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
整車動力性：無級變速器由于沒有了一般自動變速器變速器的傳動齒輪，也就沒有了自動擋變速箱的換擋過程，由此帶來的換檔頓挫感也隨之消失，相比MT、DCT和AT等有級變速器車型，乘坐舒適性大大提高。
燃油經(jīng)濟(jì)性：CVT能夠在較寬的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級變速，實(shí)現(xiàn)傳動系與發(fā)動機(jī)特性的最佳匹配，在車速改變時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化波動范圍較小，使發(fā)動機(jī)始終工作在燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)域，提高了發(fā)動機(jī)燃油效率，從而提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性。相較于AT等有級變速器的燃油經(jīng)濟(jì)性會更好。具體而言，CVT的傳動比范圍可達(dá)2.400—0.395，相較傳統(tǒng)自動變速器（AT）可降低綜合油耗10%以上。
結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性：相對于有級變速器，CVT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，也更有利于輕量化、小型化設(shè)計。CVT不需要多組齒輪組傳動，既沒有MT的眾多齒輪副，也沒AT復(fù)雜的行星齒輪組，而是通過一組可變直徑的傳動輪和傳動帶來傳遞發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩輸出。CVT傳動系統(tǒng)的零件數(shù)量相較于AT、MT和DCT更少，使變速器成本降低20%以上。與同等扭矩能力的AT自動變速器相比，CVT的傳動系統(tǒng)理論上擋位可以無限多，擋位設(shè)定更為自由，傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)中的齒輪比、速比以及性能、耗油、廢氣排放的平衡，都更容易達(dá)到。
降低駕駛難度
自動變速器是為配備大排量發(fā)動機(jī)的舒適家用車設(shè)計的，其主要目標(biāo)是使駕駛?cè)嗽谄饎雍蛽Q檔過程中不必費(fèi)力操作離合器踏板，不像手動變速器需要確定合適的換檔時機(jī)及協(xié)調(diào)操作，使上坡起步發(fā)動機(jī)熄火的概率大大減小，使駕駛變得更容易。如果在比較復(fù)雜的路況行駛時，需要頻繁的變換速度，自動變速器受加速腳踏板的控制隨意改變速度，降低了駕駛難度。
缺點(diǎn)
CVT自動變速器由于結(jié)構(gòu)限制，由于鋼帶或鏈條通過與帶輪摩擦傳遞扭矩，其最大承載扭矩受鋼帶或鏈條規(guī)格以及帶輪夾緊力等條件的限制，因此在匹配大扭矩發(fā)動機(jī)時，其可靠性會明顯下降。此外，為確保帶輪有足夠的夾緊力，CVT自動變速器需要一個大流量的油泵持續(xù)工作，導(dǎo)致其綜合效率相對較低。機(jī)械無級變速傳動靠摩擦傳遞動力，傳動件壓力大，易于磨損和發(fā)熱，壽命較低，承受過載及沖壓的能力差，無級變速器無法處理高扭矩，無法進(jìn)行激烈駕駛。因有滑動，不宜滿足嚴(yán)格的傳動比要求。金屬帶在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生扭曲會使噪聲變大，傳動不平穩(wěn)，無級變速器的壽命下降，在起步和低速行駛時會有滯澀不滑的感覺，在緊急停車后再起步時，偶爾會發(fā)生低速無法起步的情況。
應(yīng)用領(lǐng)域
汽車
無級變速器的變速過程平穩(wěn)連續(xù)、操縱方便，可以實(shí)現(xiàn)恒功率傳動，可以使發(fā)動機(jī)始終在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域運(yùn)行，大大改善燃油經(jīng)濟(jì)性，無級變速器的動力性和經(jīng)濟(jì)性分別比液力自動變速器提高約10%和15%。裝備無級變速器的車加速時無須切斷動力、乘坐舒適、超車加速性好，而且無級變速器的成本低于液力自動變速器。目前，無級變速器的應(yīng)用主要集中在中小排量的轎車上。對無級變速器進(jìn)行精確的微機(jī)控制，可以使帶輪的油液流量和油壓與發(fā)動機(jī)工況匹配，減少無級變速器的油泵功率損失，優(yōu)化發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況，顯著降低燃油消耗。CVT也可以應(yīng)用在混合動力汽車上，很多廠商也推出了適配于混合動力汽車的 CVT。
農(nóng)業(yè)設(shè)備
CVT 還用于農(nóng)業(yè)設(shè)備，這些機(jī)器中的發(fā)動機(jī)通常以恒定功率輸出運(yùn)行（以提供液壓動力或?yàn)闄C(jī)械提供動力），機(jī)械效率的損失可以通過提高運(yùn)行效率來抵消。1995 年芬特（Fendt）的Fendt Vario 926是第一臺配備 CVT 變速箱的重型拖拉機(jī)。CVT拖拉機(jī)的核心技術(shù)特點(diǎn)是車速的無級連續(xù)可調(diào)，這一特點(diǎn)有助于拖拉機(jī)的田間機(jī)具配套應(yīng)用，與液壓翻轉(zhuǎn)犁、高性能播種機(jī)、動力驅(qū)動耙、大型打捆機(jī)、深松聯(lián)合整地機(jī)等大型作業(yè)農(nóng)機(jī)具形成較好的匹配，產(chǎn)品應(yīng)用場景廣泛，產(chǎn)品適應(yīng)性好，為糧食產(chǎn)量提升提供智能農(nóng)機(jī)基礎(chǔ)。2016年Vario系列拖拉機(jī)已經(jīng)生產(chǎn)了超250萬臺，至2018年其在歐洲拖拉機(jī)市場的份額最大，在德國的市場份額高達(dá)24.2%。
工業(yè)設(shè)備
一些工業(yè)設(shè)備包含一個簡單的皮帶傳動 CVT 系統(tǒng)來控制傳輸?shù)乃俣?，例如烤爐的傳動裝置是由電動機(jī)通過皮帶傳動減速器，然后把動力輸送到驅(qū)動滾筒，通常需采用調(diào)速電動機(jī)或無級變速器。無級變速器由于可以調(diào)整轉(zhuǎn)速，多單元同步運(yùn)行，啟動平穩(wěn)，節(jié)約能源等特點(diǎn)，在紡織、發(fā)電、水泵、化纖、造紙等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。紡織業(yè)的清花、并粗、漿紗、精紡細(xì)紗機(jī)等設(shè)備都廣泛的采用了無級變速器。
發(fā)展趨勢
效率提升
CVT傳動效率提升，有助于整車油耗的降低，需要CVT控制技術(shù)本身與發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)（EMS）協(xié)同控制。對于CVT而言，與整車油耗關(guān)系有著很強(qiáng)的相關(guān)性。通過CVT控制系統(tǒng)的實(shí)時計算實(shí)時調(diào)節(jié)并采用合理策略，可以有效提升CVT效率。將CVT控制、環(huán)境監(jiān)控和發(fā)動機(jī)控制結(jié)合，發(fā)展出一種動力總成協(xié)同控制方法，通過換擋控制，速比控制可以有效的降低油耗，降低CVT磨損并滿足動力需求。
混合動力
將發(fā)動機(jī)和電機(jī)結(jié)合起來，形成混合動力汽車（HEV），這是當(dāng)前動力源的一種技術(shù)路線。不少公司和機(jī)構(gòu)在研究搭載CVT的混合動力車型：這樣可以最大限度地利用現(xiàn)有技術(shù)積累和產(chǎn)線資源不用做太大的技術(shù)更改和投資，就可以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。ＨＥＶ對ＣＶＴ控制，提出了更高的要求。以鋼帶控制為例，由于電機(jī)扭矩響應(yīng)快速，那么需要更快的速度將夾緊力提升至安全程度，這對夾緊力和電磁閥控制要求都更高。
輕量化
通過合理地設(shè)計變速器箱體厚度和部件軸向以及徑向的尺寸和結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到減輕質(zhì)量的目的選擇滿定要求的輕質(zhì)量、高度的合金材料，如將鎂合金材料應(yīng)用于變速器殼體可減輕重量、降低汽車的能耗量，有效實(shí)現(xiàn)傳動系統(tǒng)的輕量化。改變汽車部件的設(shè)計，合理布置搭配部件，不但可以提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的緊湊性、減小結(jié)構(gòu)體積，還能夠減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，使得變速器在增加轉(zhuǎn)矩傳遞能的同時，提高了系統(tǒng)的質(zhì)量比。相比十傳統(tǒng)汽車，電動汽車對十輕量化的要求加拍切，電動汽車企業(yè)都將汽車輕量化作為研究的重點(diǎn)之一，實(shí)現(xiàn)輕量化降低整車能耗，提高動力性能也能解決電動汽車?yán)m(xù)航里程短的問題。
智能化
未來運(yùn)算速度和運(yùn)算量已不再是問題。因此可以嘗試將更多的先進(jìn)控制理論，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，融入進(jìn)CVT控制中，使自動變速器能具有人類般的智慧。全智能模式發(fā)展，自主地根據(jù)駕駛員意愿和駕駛環(huán)境進(jìn)行智能換擋會是重要的研究方向。換擋智能化的發(fā)展會使自動變速器具有更高品質(zhì)的性能，例如自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和容錯處理等。以駕駛員意圖識別為例，根據(jù)駕駛員輸入信號（油門開度、制動踏板、方向盤轉(zhuǎn)角、換擋手柄等），結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，建立模糊規(guī)則庫，構(gòu)建模糊控制器，這樣可以建立輸入信號與意圖識別的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)而節(jié)約很多人為標(biāo)定和驗(yàn)證時間。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，進(jìn)行自學(xué)習(xí)，不斷調(diào)整模糊推理知識庫，以期獲取更為合理的關(guān)聯(lián)關(guān)系。還可以提?。茫郑攒囕v運(yùn)行的特征數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)挖掘，可以對ＣＶＴ零部件的壽命進(jìn)行預(yù)測，以便對其進(jìn)行更有效的控制。
面臨的挑戰(zhàn)
承載能力限制
CVT由于結(jié)構(gòu)限制，于鋼帶或鏈條通過與帶輪摩擦傳遞扭矩，其最大承載扭矩受鋼帶或鏈條規(guī)格以及帶輪夾緊力等條件的限制，因此在匹配大扭矩發(fā)動機(jī)時，其可靠性會明顯下降。機(jī)械無級變速傳動件壓力大，易于磨損和發(fā)熱，壽命較低，承受過載及沖壓的能力差，無級變速器無法處理高扭矩，無法進(jìn)行激烈駕駛。
耐用性限制
CVT材料的強(qiáng)度、硬度和耐疲勞性能直接決定變速器的使用壽命。CVT在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱量，因此需要進(jìn)行潤滑和冷卻，以保證其正常工作和延長使用壽命。因此散熱性能和潤滑油的防磨性能、抗氧化性能、高溫穩(wěn)定性能、清潔性能、防腐蝕性能也是機(jī)件磨損的重要影響因素。CVT 變速器內(nèi)部的鋼帶和鏈條在傳動過程中會產(chǎn)生振動和沖擊，給變速器帶來的影響除了產(chǎn)生噪聲以外，還會造成鋼帶、鏈條及錐輪的疲勞損壞，從而縮短其使用壽命。
市場
應(yīng)用情況
截至2020年前CVT的市場占比為2%。
部分制造商
奇瑞（Chery）
奇瑞汽車股份有限公司（以下簡稱“奇瑞汽車”）創(chuàng)業(yè)始于1997年。其自研的CVT產(chǎn)品填補(bǔ)了中國國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白，并裝載在瑞麒G3、奇瑞A3等車型上。
愛信（Aisin）
愛信公司成立于1940年，產(chǎn)品包括汽車零部件、能源和生活方式相關(guān)產(chǎn)品的制造和銷售。大眾所用的CVT部分來自于日本愛信，馬自達(dá)、菲亞特和雪鐵龍也有部分車型使用愛信的CVT變速器。它具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和平順性，但是能夠承載的轉(zhuǎn)矩較低，常用于中小排量的汽車上。
加特可（JATCO）
加特可集團(tuán)是一家專注于自動變速器研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)的公司，是全球知名自動變速箱供應(yīng)商之一。其CVT變速箱具有高效、平順、省油等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種車型中。該公司自研出“雙腔環(huán)形CVT”“汽車用半環(huán)形無級變速器（CVT）”。該公司的產(chǎn)品CVT7 和 CVT8 兩個系列搭載在日產(chǎn)汽車公司和東風(fēng)的部分車型上。CVT8 是使用最廣泛的無級變速器之一。
LuK
LuK專注于汽車行業(yè)。該公司由舍弗勒兄弟于 1965 年在德國布爾共同創(chuàng)立。LuK工程師與奧迪TT合作開發(fā)了無級變速器（CVT）。多鏈節(jié)鏈和變速器是這項(xiàng)新技術(shù)的核心部件。它們允許高達(dá) 400 Nm 的力傳遞達(dá)到新的維度。1999 年，該技術(shù)在奧迪 A6 上以“Multitronic”的名義首次亮相。LuK的產(chǎn)品適用于高性能汽油和柴油發(fā)動機(jī)。
邦奇（Punch）
邦奇成立于1972年，自1991年開始生產(chǎn)CVT產(chǎn)品，是全球知名的CVT制造商。2019年，中國本土品牌的CVT裝機(jī)量中，超過50%由邦奇供應(yīng)。截至2020年5月已經(jīng)交付了300萬臺CVT。其產(chǎn)品能適應(yīng)極端溫度（-40°C至+45°C）、高海拔（超過4.700m）、高濕度（79%）和陡峭的山坡（30%）。
芬特（Fendt）
芬特是一家德國農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商，于1930年在德國創(chuàng)立。芬特生產(chǎn)260馬力的Vario 926是世界上第一臺配備cvt的量產(chǎn)拖拉機(jī)。其生產(chǎn)的VarioDrive CVT無級變速器從時速 65 英尺到 33 英里/小時可實(shí)現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)換。2016年Vario系列拖拉機(jī)已經(jīng)生產(chǎn)了超250萬臺，至2018年其在歐洲拖拉機(jī)市場的份額最大，在德國的市場份額高達(dá)24.2%。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
常見故障
參考資料 >
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無級還是不無極 主流CVT技術(shù)解讀.新浪汽車.2025-08-18
Banned! Continuously Variable Transmission (CVT).RACEFANS.2023-11-11
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無級變速拖拉機(jī)的概念和應(yīng)用優(yōu)勢.魯網(wǎng)濰坊.2024-01-01
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中國首款自主CVT搭載 奇瑞A3/G3 上市.太平洋汽車網(wǎng).2024-01-02
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世界第三大!帶你去了解Proton CVT變速箱供應(yīng)商Punch!.automachi.2024-01-02
Punch Powertrain慶祝300萬臺CVT里程碑.punchpowertrain.2024-01-02
Farm machinery giants: The Fendt success story.fwi.2024-01-02
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行星錐盤無級變速器.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息服務(wù)平臺.2024-01-11
無級變速器（CVT）性能要求及試驗(yàn)方法.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息服務(wù)平臺.2024-01-11
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摩托車和輕便摩托車自動離合無級變速器性能臺架試驗(yàn)方法.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信息服務(wù)平臺.2024-01-11
變速箱總成：用于卡車、貨物、6X6 M561 W/E 和卡車、救護(hù)車，1 1/4 噸，6X6，M792 W/E（無 S/S 文件）（取代 MIL-T-62046B）.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2024-01-11
變速器總成（取代MIL-PRF-62461D）.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2024-01-11
SAE設(shè)計指南：金屬皮帶傳動無級變速比（CVT）自動變速器（穩(wěn)定：2011年9月）.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2024-01-11
自動變速器 - 原理圖.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2024-01-11
具有靈活通信功能的通用CVT.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2024-01-11
產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)體系。變速箱、減速電機(jī)、CVT.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2024-01-11
用于傳動和輸送機(jī)的雙節(jié)距精密滾子鏈、附件和相關(guān)鏈輪 .中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2024-01-11
V型皮帶和皮帶輪。汽車變速器。尺寸。.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2024-01-11
道路車輛 -- 變速器篩分位置.中國標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng).2024-01-11