CVT一直是变速箱领域的偏门，弱鸡的代表。在双离合变速箱没问世前，它是使用量仅次于AT的自动变速箱。它的优势是顺滑自然地变速，但因为扭矩承受力低，一般提及到它的时候“肉”和“无力”是最常见的形容词，存在感跟AT相比略低。现在CVT在技术上有了很大的突破，比如传动效率已超过普通AT，在特性上也集成了AT、MT和CVT多种变速箱的优势部分，下面就来细致的聊一下很少被提及的CVT技术变迁。

重点前面说都会聊到什么：

• CVT的基本原理

• CVT的发展史

• 最新款CVT技术升级在哪？

• 最新款CVT与AT和DCT的本质差异是什么？

• 新款CVT目前应用在哪些车？

• 同级别车型的CVT变速箱如何？

CVT的基本原理是什么？

目前市面上最常见的CVT变速箱多采用可变径锥轮型式。这种CVT主要机械结构是由两个锥形普利盘、传送带、前进后退切换用离合器和齿轮组、油路控制系统、换挡结构和扭矩变矩器组成。CVT的变速核心则在两个锤形普利盘和传送带上。

传送带和锥形普利盘

控制油路

组合状态：1传送带，2、3锥形普利盘，4前进后退切换用离合器和齿轮组

如何做到齿比连续可变？

来自动力系统的动力是从一个锥形普利盘进入，从另一个锥形普利盘出来传递至车轮，两者之间由传送带连接，靠两个锥形普利盘和传送带的摩擦进行动力传递。简化一下这就是两个对着摆放的圆锥被一个皮带连着，当皮带不动的时候两个圆锥左右移动就会形成不同的速比。比如你玩呼啦圈的时候，在脖子转和在腰上转，相同时间所转的圈数肯定是不一样的，圆锥的一头就相当于脖子，另一头则是腰。

当皮带固定在一个位置不停旋转时，圆锥从半径小的一端移动到半径大的一端，平滑过渡，输入端和输入端的圆锥因为变径连续变换，所有转速也在连续变化，于是速比就连续可变了。

打个比方原来自动变速箱的速比都是一个一个的点，中间都是断开的，就像锯齿。CVT的速比是连续变换的，就像一条线，所以变化起来会更平顺。

所有CVT都是这样的变速的吗？

当然也有些异类，不过基本原理都比较相似，都从半径连续变化的锥形普利盘上下功夫。比如日产的Extrodid CVT虽然也是两个锥形普利盘，但它们将中间的传送带由两个可上下移动的轴替代，同样可以通过连续平滑地改变两个锥形普利盘地半径来达到变速的目的。

CVT还有哪些结构特点？

传送带是整个结构关键的一环，不管速比是多少，动力都要由它传递。传送带一般是金属制，有金属带也有金属链的。它对灵活性和强度都有很高的要求，而且要和汽车本身拥有相同的使用寿命。目前主流的金属带都是用“马氏体时效”钢（Maraging）制成的一片片金属片组合而成，这种材质有高强度的韧性，同时还保持着钢的延展性。

金属传送带

另外一种是链条，当然也是金属制品。目前舍弗勒是全球唯一量产CVT用链条的公司，这种链条都有防止滑动的设计，基本上使摩擦和发热降低到最低程度。传统的滚子式链条因为发热和摩擦很难保证长久的寿命。

另外说明一下，钢带的扭矩的传递是靠推，而链条的扭矩传递是靠拖拽，这是有本质差别的。同时锥盘侧虽然不管是钢带还是链条，接触面都是抛光面，但链条式的CVT在镜面加工后，会进行额外处理以略微损坏表面。这是因为链条式接触点压力更高，这样做可以增加润滑油的油膜厚度。

锥盘内侧的倾斜角度一般是11度。这个角度越垂直锥盘就可以做的越窄，体积和重量都可以得到优化，同时钢带的相对移动距离也能缩短。

CVT的发展史

在CVT诞生初期，传动效率奇低，几乎是所有变速箱中传动效率最低的一种。所以虽然CVT的历史很长，但却没有另外几款变速箱应用广泛。

无级变速理念诞生的非常早，传闻在1490年达芬奇就绘制过类似的概念图，但是可信度不高。

上世纪初期，摩托车率先使用了CVT变速箱，后来各种轿车陆续搭载过CVT，但并没有大品牌大批量地使用过。目前可追溯的大品牌率先批量使用CVT变速箱的并非日本品牌，而是上世纪七、八十年代的沃尔沃。直到上世纪末，由于日系企业追求平顺性和经济性，才逐渐将CVT推广开，并不断地投入新技术。

1926搭载CVT的Constantinesco汽车广告

经过近一个世纪的演变，CVT的传动效率终于有了质的飞跃，从早期的70%一路提升到90%以上。同时齿比的变化范围也有很大的提升，效果仅次于手动挡，可以和AT、DCT（AT和湿式DCT传动效率为85%以上，干式DCT则在90%以上）相提并论。而由爱信开发的次时代（Near Future）CVT甚至有吊打AT的能力。

爱信近些年刚发布的Direct Shift CVT代表了CVT领域的最高技术。用机械齿轮来解决原本CVT传动效率不高，起步时低速齿比无力等问题。通过扩大锥盘半径使变速范围增大，低速挡传动效率低下的问题则直接用齿轮来传递动力，高效率转速区域采用高速齿轮来应对，这样就能提升整体的效率。

这套爱信与丰田共同开发的AW系列变速箱，从结构上包含了AT变速箱中的行星齿轮组和扭矩变矩器，MT变速箱中的直连齿轮，以及CVT的锥盘齿带结构，如同CVT、AT和MT合体后的结果。

新款CVT和AT有什么本质不同？有哪些相同？

前面CVT所使用锥盘钢带结构就不再赘述，而AT变速箱是采用行星齿轮结构，纯粹的齿轮硬连接，与发动机之间采用液力变矩器传递动力。两者是完全不同的。

行星齿轮组的基本结构简化图

多组行星齿轮组合后的AT变速箱剖面图

而两者的使用效果也有本质的不同，AT变速箱变速过程就如同上楼梯，是一阶一阶的，6速AT就像6阶楼梯，7速就如同7阶楼梯，挡位越多台阶越多，台阶间的差距越小，但只能无限接近于线性。而CVT的变速过程就像上坡一样，一直都是一条线，很平顺，没有停顿。

而爱信这次革命性的创新，将AT上的行星齿轮与变矩器也运用到了CVT当中。爱信的工程师们从动力的输入开始研究，寻找CVT的短板，决定扬长辟短用其他类型变速箱的优势来替代劣势。比如变矩器，这是动力输入的地方，AT也是类似的设计，它肩负着动力的中断与连接，之前是非硬连接所以动力损失很大。而解决方案就是一旦动力连接完毕就使用锁止功能进行硬连接，减少动力损耗。

左侧的动力传递为齿轮传递，右侧为钢带传递

接着下一步的动力将传至行星齿轮，这部分也和AT很像，但在CVT中它肩负着如何选择动力传输的功能——即是用齿轮还是用锥盘钢带。原本锥盘钢带不适用的工作范围，现在全部由直连齿轮来替代，比如起步时的低速挡位。

由于机械齿轮将CVT不擅长的速比范围都覆盖了，钢带锥盘就可以更好地负责常用部分的速比，于是常规CVT部分的机件体积缩小，重量也缩小，整体都向轻量化、低惯性的方向发展。这也Direct Shift CVT从AT上学习到的优势。

新款CVT和DCT有什么本质不同？有哪些相同？

DCT相当于带有电子离合器的手动变速箱，而CVT则没有挡位概念，整个换挡都是模拟出来的，齿比都是无段差的连续变换，有着本质的不同。从DCT的结构也能看出，它更像一个MT变速箱，然后拥有两个同轴不同半径的离合器分别控制着1、3、5、7和2、4、6挡。这使得CVT和DCT完全是两种东西，尤其是传统的CVT变速箱几乎和DCT没有相似的地方。不过Direct Shift CVT为了配合手动模式和提供运动感的操控，也可以模拟出10个速比的挡位来。并且在结构上的一些地方也借鉴了MT与DCT的设计。

保时捷的7速PDK DCT变速箱

DCT变速箱的控制和MT类似也是用拔叉、同步器来进行的，而新的Direct Shift CVT也用了类似的结构，在1挡起步时，由油压控制系统操作拔叉推动同步器结合一挡齿轮。这样设计是为了减少摩擦损耗，提升整体的传动效率。

DCT一向是以换挡速度快著称的，因为它的换挡都是随时准备好的，只需要结合和断开1、2号离合器就等于完成了换挡。Direct Shift CVT通过优化部件细节达到了可以与之比肩做甚至更快的换挡速度。抛开机械齿轮部分，CVT的变速是通过改变锥盘的半径来进行变速的，而改变半径通过移动锥盘的位置即可，如果将锥盘做短点，减小锥盘的倾斜度，移动时间变短，变速时间就能缩短，进而加快了换挡时间。

锥盘的倾斜度从11度变成了9度

放大了看也能直观地看清Direct Shift CVT的锥盘缩短很多

因为目前搭载Direct Shift CVT的车型可以配备方向盘换挡拨片，因此变速箱的反应时间也成为衡量运动性好坏的一个考量指标。尽管挡位是模拟出来的齿比，在手动切换时（正常行驶下挡位无极变化没有换挡时间这个概念）反应也要做到非常快。目前市面上家用轿车有多种DCT型式的变速箱，Direct Shift CVT基本能超过大部分DCT的换挡时间。相比原来的CVT，Direct Shift CVT换挡反应会加快20%。

绿色部分是换挡的时间，蓝色部分是响应时间

这款CVT用在哪？

前面说过了，这台代号AW的Direct Shift CVT是与丰田合作开发的，所以目前只搭载于丰田旗下的车型，比如C-HR，还有刚刚推出的19款凯美瑞（两车搭载的是扭矩对应型式不同的AW系列CVT）。

C-HR

凯美瑞

CVT诞生的初衷是为了更平顺和经济，但在初期被动力损失和传动效率低下困扰了很久。现在由于技术升级，它能够兼顾动力性和经济性，还能将传动效率提升能与MT媲美，成为家用轿车中除AT和DCT外的新选择。

Direct Shift CVT在开发上有哪些难点吗？

在丰田与爱信的一些工程师采访中，他们提到过，虽然理论上将行星齿轮、机械齿轮和锥盘锥盘钢带都组合起来不难，但难点在于控制它们协调工作。整个Direct Shift CVT都是用油压控制的，包括里面的制动带、多片离合器以及同步器、拔叉。

这些部件都是靠油液升压后来推动的，切换挡位或速比时的步骤可简化为释放一个地方的油压，再提升一个地方的油压，两个地方的油压要协调工作，无缝衔接。如果一边油压没释放完，另一边油压升起来就造成卡顿，曾经斯柯达的老AT变速箱1挡升2挡或2挡降1挡的顿挫打齿，就是因为油轨设计缺陷导致的油压升降不平衡。

锥盘钢带和行星齿轮运转时都有很大的扭矩，控制它们的多片离合器、制动带都是非常困难的，必须抑制好振动，对设计油路以及精准控制的要求非常高。关于油压的控制甚至能单开一篇文章来聊聊了，可以作为下次的话题。

同级别车型还有哪些车用CVT？

其实进入21世纪后，德系车也在着手研究CVT的可行性，奔驰和奥迪也都开始将这类变速箱投入到旗下车型当中，例如之前的奔驰A级、B级，奥迪的A4、A6都曾用过CVT。就目前市面上的现款车型来看，都可以找到一些使用CVT的车型，比如奥迪A4、日产天籁，甚至本田全系都在用CVT。

上面蓝色部分的是爱信旗下产品，灰色部分前两个是Jatco旗下产品，其它大多是本田的产品。爱信不用说多是丰田系的车型在使用。Jatco则为日产和雷诺的相关车型在使用，而德系车主要用来自欧洲供应商开发的产品，如奥迪使用的与舍佛勒开发的CVT，它们的关系就如同丰田与爱信。