CVT變速箱是達芬奇設計的？我來講點你不知道的故事 | 析技

CVT變速箱對多數人來說既熟悉又陌生，說熟悉是因為它的應用非常廣泛，而且很貼近我們的生活；而陌生是因為，CVT變速箱的種類非常繁雜，並且常見的CVT依舊對它有很多誤解。

“Continuously Variable Transmission”是CVT的全稱，翻譯過來為連續可變變速器，廣義上只要符合字面意思都可以稱為CVT變速箱。所以除了我們熟知的兩個棘輪用鋼帶或鋼鏈連接之外，還有其他形式的CVT變速箱。

先說了一個我們相對熟知的E-CVT，本田iMMD和豐田THS混合動力系統就使用的是這一套變速箱。“E”代表電子的意思，用電機取代了機械結構為發動機變速變扭。這裡補充一點，即便是混合動力車型也是需要一套機構為引擎調速調扭。豐田、本田之外的混動車大多需要一套變速箱，是因為它們的電動機只能夠調節扭矩，並不能控制發動機的轉速。

滾珠/滾球CVT

說完熟知的，再來看看那些不耳熟的。首先是滾珠/滾球CVT，這種變速箱同樣沒有棘輪和傳動鋼帶，它的核心部件是多個球體。我們知道，一個球體表面距離轉動軸不同的點，線速度也是不同的。滾珠/滾球CVT變速箱就是利用了這一原理，通過改變轉動軸的角度，使得輸入端和輸出端的線速度發生變化，從而實現變速、變矩的功能。

語言描述可能有些抽象，我們現在來看兩張圖：

第一張是滾珠/滾球CVT的模型，第二張圖是動力傳導以及如何變速的示意圖。如果還不是特別清楚的話，可以把這個東西想象成我們腳下的地球。假如輸入端在北半球中國的三亞市，輸出端在南半球的麥哲倫海峽，自轉一周過後，在廣州的人轉動的距離一定是大於在麥哲倫海峽航行的人。也就是相當於，一個大齒輪連接了一個小齒輪，等同於AT變速箱的超比擋。

相反，如果需要放大扭矩進行起步或者爬坡時，就需要輸入端向北走，比如到黑龍江漠河，輸出端向赤道靠近，比如來到了秘魯首都利馬。這時就變成一個小齒輪連接大齒輪的情形，達到減速增扭的目的。

滾珠/滾球CVT最大的優勢在於結構簡單、體積小巧，可以做到手掌心那麼大。所以主要用於踏板摩托車，還有很多汽車、船舶模型也會用到它。當然也有很大的短板，比如變速範圍比較狹窄，扭矩承受極限較低等，所以只用於小型機械。

不過也有公司嘗試拓展滾珠/滾球CVT功能，記得前些年在車展上看到過行星式變速箱。其實就是把行星齒輪組中的行星輪換成了球體，原理和之前講的一樣，運行方式和行星齒輪一致。由於這套變速機構非常的小巧，所以適配性很強可以串接液力變矩器或者傳統變速箱，當時這個巧妙的設計讓我印象很深。

錐環式CVT

說罷了滾珠/滾球CVT變速箱，再來說個新鮮東西“摩擦錐變速器”，這也是一個很大的無級變速箱分支，其中有很多的演變產品。和汽車有關是錐環式變速箱“cone ringtransmission”。

介紹之前，先簡單複習一下傳統CVT變速箱的結構，因為和錐環式變速箱多少是有點聯繫的。

傳統CVT變速箱，主動、從動棘輪上都有一個V型槽，通過液壓系統來改變槽的寬度，從而實現不同的速比。錐環式變速箱可以看作是台簡化版的CVT變速箱，主動、從動棘輪被兩個錐輪代替，鋼帶被鋼環所取代。

這是一張俯視圖，主動、從動錐輪由中間的鋼環連接，並且鋼環可以在兩個錐輪之間移動，從而實現不同的速比。相比傳統CVT變速箱，這套變速機構更簡單輕巧，而且效率整體的效率也會更高。

說到效率，正好糾正一個關於CVT變速箱的誤區，很多人覺得CVT傳遞效率低下是由於棘輪和鋼帶之間打滑所導致的，這是個大大誤解。如果棘輪和鋼帶之間打滑，可不是動力響應慢，踩油門不走這麼簡單，而是變速箱啟動保護程序，或者車輛直接趴窩，是很嚴重的問題。

那為何要說CVT變速箱的效率不高呢，前面也說了改變速比是靠液壓系統完成的，而這套系統會消耗很多的能量，這部分能量當然也是來自於發動機的，所以會有動力損失，會降低效率。

錐環式變速箱不需要這套液壓系統所以效率會提升，並且還具備結構簡單、價格低廉、變速變扭平順等優點，至於缺點和滾珠/滾球CVT類似，所以微、小型車與錐環式變速箱是很搭。

如果你還是搞不清楚錐環式變速箱的工作原理，可以推薦一個視頻：https://www.bilibili.com/video/av65061553?p=1。簡單、直觀，非常好理解。

CVT可不是“軟妹子”

奇特的這類說完了，再回頭聊兩句傳統的CVT變速箱。我是挺着迷於CVT變速箱的，想想看“連續可變”是一個多麼完美的狀態。

首先這意味着變速過程中沒有動力中斷，還記得很早的時候看汽車雜誌，超跑有一項很重要的參數是換擋時間，只有CVT變速箱能把這項參數降到0。

其次“連續可變”將引擎輸出的動力由階梯變成了滑梯，這意味着引擎能始終工作在最為正確的區間。CVT之所以省油也是這個道理，它能夠讓引擎最大限度的工作在最高熱效率區間，與豐田、本田的混合動力是一個理念。此外，對於動力輸出也有很大的幫助，CVT變速箱可以將轉速鎖定在引擎的最大功率點進行變扭，這也是其它變速箱沒有的技能。

沒有動力中斷、可鎖定最大功率點輸出，這兩點都證明了CVT在運動性上同樣是把好手。1990年代威廉姆斯車隊就試過將CVT變速箱放在F1賽車上，當時的測試車手“庫克哈德”給予這種變速箱極高的評價，所以CVT才不是柔弱、無力軟妹子呢。

之所以現在的性能車和超跑沒有採用CVT，還是效率的問題，這也是CVT變速箱最大的軟肋，想解決這個問題還是要看材料學有沒有什麼重大突破。

關於CVT的故事還沒完，有人說CVT是意大利畫家達芬奇發明的，當個趣聞可以這麼講，但要較真就不是那麼回事兒了。達芬奇只是提出了一個無級可變傳動系統的構想，和現今的CVT變速箱還是有很大區別的，現代棘輪鋼帶式CVT變速箱，是Hub vanDoorne在1958年設計出來的。

舉個不恰當的例子，達芬奇只是講述了一個嫦娥和月亮的故事，與人類探月、登月完全不是一回事。

本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。