CVT變速箱（Continuous   variable   transmission），也稱為無級變速器、無級變速器、無級變速器等，是一種可以實現(xiàn)傳動比連續(xù)變化的傳動。除了連續(xù)傳動比外，CVT變速器還具有動力傳遞平穩(wěn)的特點、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本較低、良好的燃油經(jīng)濟性等等，也成為了當今比較主流的自動變速器之一。

CVT根據(jù)動力傳動方式的不同主要分為機械式、流體式、電動式等類別；不管是什么樣的CVT，一般都是由無級變速傳動機構(gòu)組成、行星齒輪機構(gòu)、啟動機構(gòu)和控制系統(tǒng)等，并且都是通過滑輪和傳動帶實現(xiàn)傳動比的連續(xù)變化（或者變速）CVT主要用于汽車、農(nóng)業(yè)和工業(yè)設備領域未來將向高效率方向發(fā)展、輕量化、智能化、混合動力等方向。

15世紀（1490年），萊昂納多·達芬奇（Leonardo da Vinci）繪制了無限傳動比變速器的相關結(jié)構(gòu)示意圖；彌爾頓，1879年·里夫斯發(fā)明了一種用于鋸切和銑削的連續(xù)可變傳動裝置隨后，戴姆勒和梅賽德斯奔馳于1886年注冊了第一個用于車輛的摩擦帶無級變速器專利。美國在1935年注冊了無級變速器。CVT的大規(guī)模生產(chǎn)和大規(guī)模應用始于1958年當時，荷蘭DAF公司的Hub van Doorne博士成功地開發(fā)了一種名為Variomatic的雙V形橡膠帶式無級變速器，并將其安裝在DAF公司生產(chǎn)的水仙牌汽車上。然后，CVT經(jīng)歷了融合變矩器、傳動帶用金屬帶代替橡膠帶、扭矩容量增加等變化，最終成長為最主流的變速器之一。

CVT變速器可以實現(xiàn)無級變速比，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來實現(xiàn)無級變速比，從而實現(xiàn)無級變速。其中，當鋼帶或鏈條在主動錐輪上的接觸半徑較大，但在從動錐輪上的接觸半徑較小時，鋼帶或鏈條將處于高速狀態(tài)，主動輪將旋轉(zhuǎn)得更快，車速將相對較快，否則，車輛將處于低速狀態(tài)。而且，由于主動錐輪均為錐形，鋼帶與鏈條在錐面上的接觸半徑可以線性變化，因此傳動比也可以線性變化，從而實現(xiàn)車輛的無級變速。

CVT變速器一般由無級變速機構(gòu)組成、行星齒輪機構(gòu)、起動機構(gòu)和控制器等。其中無級變速機構(gòu)是CVT的核心機構(gòu)， 主要負責動力傳遞和速比無級變化；行星齒輪機構(gòu)用于切換前進檔和倒檔，并補償主變速器的速比；啟動機構(gòu)用于控制動力傳輸和平穩(wěn)啟動；控制器用于控制起動機構(gòu)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等。

無級變速機構(gòu)

無級變速傳動機構(gòu)是CVT中實現(xiàn)傳動比連續(xù)變化的重要機構(gòu)。機械無級變速傳動機構(gòu)通常由金屬傳動件制成、主動輪組、從動輪組和其他零件。機械無級變速機構(gòu)的原理是改變一個部件的位置或尺寸，無級地改變主動盤和被動盤的有效直徑，從而達到自動無級變速的目的。根據(jù)金屬傳動部件的不同，一般分為金屬帶式和鏈式。

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)組成。鋼帶的寬度和長度有多種規(guī)格。鋼帶需要由高強度特殊鋼制成。動力傳輸分為兩個階段：在初始階段，扭矩通過鋼圈內(nèi)側(cè)與推板接觸面之間的摩擦傳遞，然后通過鋼帶一側(cè)的張力傳遞。隨著扭矩的增大，鋼圈內(nèi)側(cè)隨著推片滑動，另一側(cè)的推片受到擠壓，通過推片之間的推力傳遞部分扭矩。在實際應用中，大部分扭矩的傳遞依賴于推件之間的擠壓，因此也稱為推力帶。CVT金屬鏈條不同于傳統(tǒng)鏈條，需要由高強度和剛性的鋼材制成它通過銷的側(cè)面和皮帶輪的錐形表面之間的摩擦傳遞動力一組銷由具有兩個弧形表面的銷組成，這樣當傳動鏈進入或退出滑輪時，銷和鏈節(jié)之間沒有相對滑動，兩個鏈節(jié)之間的彎曲是通過滾動銷的兩個配合面來完成的，這提高了鏈條的壽命并增加了傳動效率。CVT 傳動鏈每個鏈條的節(jié)距不同，使得工作中每個銷與錐盤接觸的頻率不同，從而有效降低振動和噪聲。

帶輪

主、從動輪組由一個活動錐體和一個固定錐體組成滑輪靠近加壓裝置的一側(cè)可以軸向移動，而另一側(cè)是固定的。動盤和定盤均為錐形結(jié)構(gòu)，其錐面形成 V3356型凹槽與 V3356型金屬傳動件嚙合，通過皮帶輪側(cè)面與金屬帶側(cè)面的摩擦傳遞動力。工作時，需要保證傳動帶與皮帶輪錐面之間始終有足夠的正壓力，以保證動力的可靠傳遞通過調(diào)節(jié)主從從動錐盤的壓力比，可以改變主從從動帶輪的活動錐盤的軸向位置，從而改變傳動比。可動盤的軸向移動由變速器的電子控制系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動器 的意圖、從動輪加壓機構(gòu)壓力。由于主動輪和從動輪的工作半徑可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因此實現(xiàn)了無級變速。滑輪通常由鑄鋼或鋼板焊接而成，對尺寸參數(shù)和表面粗糙度有相關要求。

行星齒輪機構(gòu)

CVT的行星齒輪機構(gòu)的作用是在換檔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、太陽齒輪與輸入軸和前進離合器的鋼板連接，兩排行星軸安裝在行星架上（行星齒輪1與太陽齒輪嚙合，行星齒輪2與齒圈嚙合，行星齒輪相互嚙合）行星齒輪架與前進摩擦膜連接，齒圈與后退制動摩擦片連接。當變速箱處于前進檔狀態(tài)時，前進檔離合器接合（也就是說，離合器鋼板與摩擦片接觸）因為前進檔離合器的鋼板與太陽輪連接，摩擦片與行星架連接，此時太陽輪（變速器輸人軸）與行星架（輸出部分）連接，行星齒輪機構(gòu)被鎖成一個整體，與發(fā)動機同向運轉(zhuǎn)。當變速箱處于倒檔時，倒檔制動器接合（也就是說，倒檔制動器的摩擦片接觸倒檔制動器的鋼板）因為倒檔制動器的摩擦片與齒圈連接，倒檔制動器的鋼板與變速器殼體連接，此時齒圈固定，太陽輪固定（輸人軸）旋轉(zhuǎn)驅(qū)動行星齒輪運轉(zhuǎn)由于齒圈固定不動，行星齒輪在旋轉(zhuǎn)的同時繞太陽齒輪公轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動行星架繞太陽齒輪運轉(zhuǎn)由于有兩排行星齒輪，太陽齒輪和行星架的旋轉(zhuǎn)方向相反，實現(xiàn)了動力的反向輸出。

起步機構(gòu)

為了實現(xiàn)平穩(wěn)起動，CVT 采用濕式離合器作為主要的起動機構(gòu)、可鎖定的液力變矩器等。濕式起動離合器由于在起動過程中發(fā)熱量大，難以避免沖擊和頓挫等問題僅在少數(shù) CVT 產(chǎn)品中使用，其他  CVT 3356基本采用液力變矩器作為起動機構(gòu)。液力變矩器通常包括：渦輪、導輪、泵輪、鎖定活塞，使用自動變速器的液壓油作為工作介質(zhì)。發(fā)動機的曲軸直接帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪攪動液力變矩器中的液壓油，使液壓油旋轉(zhuǎn)。然后液壓油通過導輪的調(diào)節(jié)流向泵輪，泵輪接受液壓油的流動能量，從而驅(qū)動變速器轉(zhuǎn)動。鎖止活塞根據(jù)負載自動鎖止液力變矩器，使曲軸直接驅(qū)動變速器的輸入軸，從而增加傳遞的扭矩。液壓油作為動力傳遞的介質(zhì)，使液力變矩器對負載沖擊有很好的緩沖吸收作用，具有減速增扭的功能，可以很好地吸收起步過程中的沖擊負載，增加扭矩輸出。但由于液動力效率低，一般工況下液力變矩器泵輪和渦輪會鎖死成一個整體，使得動力傳遞效率較高。

該控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)CVT系統(tǒng)傳動比的無級自動改變。在CVT系統(tǒng)中，使用機器-液控制系統(tǒng)或電-液控制系統(tǒng)。它主要由油泵組成（齒輪泵或葉片泵）液壓調(diào)節(jié)閥（調(diào)整皮帶和車輪之間的速度比和壓力）傳感器（節(jié)氣門和發(fā)動機轉(zhuǎn)速）和主、從工作輪的液壓缸和管路，實現(xiàn)無級變速調(diào)節(jié)。 速比控制、夾緊力和起步離合器的控制是CVT控制系統(tǒng)的關鍵。控制系統(tǒng)從傳感器獲得數(shù)據(jù)，經(jīng)ECU計算后，通過控制油泵和液壓調(diào)節(jié)閥來改變各個液壓缸的壓力，從而控制主副閥、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，負責向自動變速器的關鍵部件提供必要的油壓，實現(xiàn)潤滑和控制功能。它輸出的主油壓，也稱為管路油壓，調(diào)節(jié)后可產(chǎn)生多個分支油壓。機油泵通常位于變矩器后面，由變矩器殼體驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速與發(fā)動機同步。CVT中常見的油泵類型包括內(nèi)齒輪油泵、葉片泵和擺線轉(zhuǎn)子泵，其中內(nèi)齒輪油泵應用最廣泛。內(nèi)嚙合齒輪油泵由驅(qū)動齒輪組成（內(nèi)齒輪）從動齒輪（外齒輪）月牙形隔板、泵殼和泵蓋等。月牙形隔板將齒輪之間的間隙分隔成吸油腔和油壓腔，分別設有進油口和出油口。當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，主動齒輪由變矩器殼體驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動從動齒輪同步旋轉(zhuǎn)。在吸油腔中，由于齒輪的嚙合和退出，形成局部真空以吸入液壓油；在油壓腔中，齒輪的嚙合使腔容積減小，油壓增加，液壓油從出油口排出。

CVT變速箱根據(jù)動力傳遞方式的不同，主要可以分為機械式、流體式、電動式，其中機械式CVT應用最為廣泛。機械式無級變速器主要根據(jù)不同的傳動部件進行分類，主要有橡膠帶式無級變速器、鏈式CVT、三類金屬帶式無級變速器。

橡膠帶式CVT：橡膠帶式無級變速器結(jié)構(gòu)主要由驅(qū)動輪組成、一個從動輪和一條橡膠V形傳動帶。橡膠帶CVT具有連續(xù)變化的速比、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、安裝和維修方便、操控簡單、由于其平穩(wěn)舒適的駕駛性能，被廣泛應用于全地形越野車中（ATV）在園林運輸車和運動休閑車等特種車輛的傳動系統(tǒng)中。由于橡膠帶CVT是通過摩擦驅(qū)動的，其傳動效率為80％左右。橡膠帶CVT結(jié)構(gòu)還需要解決整車傳動效率低的問題、重載條件下膠帶打滑、皮帶工作壽命短，簡化了 CVT的橡膠皮帶結(jié)構(gòu)。

鏈式CVT：鏈式CVT結(jié)構(gòu)主要由滾針鏈和主、從動錐盤和其他零件。搟面杖鏈由鏈片和搟面杖組成的鏈節(jié)單元串聯(lián)而成，每個鏈節(jié)由多個相同類型的鏈片和兩個搟面杖組成，搟面杖的長度略大于鏈片中鏈片的厚度。在工作過程中，由于鏈節(jié)嚙合成錐盤，搟面杖與錐盤的接觸摩擦使鏈節(jié)中存在張力，張力在相鄰的鏈節(jié)之間傳遞，即傳遞扭矩以張力的形式在搟面杖鏈中傳遞，所以搟面杖鏈也叫張力鏈。搟面杖鏈CVT具有更高的扭矩承受能力，鏈內(nèi)摩擦損失更小，傳動效率更高。鏈式CVT是應用最廣泛的無級變速器之一。CVT也可以用于混合動力汽車，許多制造商也推出了適用于混合動力汽車的 CVT。鏈條 CVT 在傳輸過程中受到振動的沖擊、打滑、由于元件的磨損和變形，鏈式無級變速器的運動狀態(tài)也受到多邊形效應的影響。為了解決這些問題，CVT的發(fā)展方向是機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、動態(tài)特性解析、磨損機理探索和控制策略匹配等。

金屬帶式CVT：鋼帶無級變速器的基本結(jié)構(gòu)主要由鋼帶和主、從動錐盤和其他零件。鋼帶由兩組相同的金屬環(huán)和許多金屬推片組成。在傳動過程中，當金屬推動器與主動錐盤嚙合時，系統(tǒng)控制作用在金屬推動器側(cè)面的錐盤斜面的夾緊力以及錐盤與推動器之間的相對運動趨勢，這導致金屬推動器與金屬環(huán)之間的輕微滑動，從而使推力依次在金屬推動器之間向前傳遞，從而將扭矩從主動軸傳遞到從動軸。因此，根據(jù)其傳動機構(gòu)的特點，鋼帶式無級變速器也稱為止推帶式無級變速器。鋼帶式CVT磨損小，傳動比控制穩(wěn)定；鋼帶CVT的質(zhì)量分布在縱向上比較均勻，縱向尺寸較小，因此鋼帶CVT的多邊形效應較小，行駛時NVH性能較好。鋼帶式CVT是目前應用最廣泛的無級變速器之一。CVT也可以用于混合動力汽車，許多制造商也推出了適用于混合動力汽車的 CVT。鋼帶無級變速器在傳動過程中受到振動的沖擊、打滑、由于零件的磨損和變形，鋼帶式CVT  在速比變化時仍存在軸線偏移的問題。由于其傳動原理和材料技術(shù)的限制，CVT 傳遞的扭矩能力有限（截至2004年， CVT 型金屬推力帶的最大傳動扭矩為 350Nm）為了解決這些問題，CVT的發(fā)展方向是機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、動態(tài)特性解析、磨損機理探索和控制策略匹配等。

影響CVT生產(chǎn)和發(fā)展的關鍵因素包括CVT電控技術(shù)和CVT材料技術(shù)、CVT零件加工技術(shù)和潤滑油等。

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、液壓控制和診斷控制的五個方面。CVT控制系統(tǒng)通過傳感器獲取CVT的運行狀態(tài)，并通過控制液力變矩器來鎖定離合器（Torque converter clutch, torque   torque converter   clutch），Ｄ／r離合器驅(qū)動輪從動輪和液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)CVT的運行狀態(tài)。CVT控制系統(tǒng)通過與發(fā)動機的通用特性曲線相匹配，可以達到最佳燃油經(jīng)濟性的目的。同時，CVT控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)硬件特性偏差的自適應控制，快速響應駕駛員 功率需求，保護CVT硬件和延長CVT零件的壽命。

CVT變速箱

CVT材料技術(shù)：CVT傳遞的扭矩受到材料強度的限制。CVT材質(zhì)的好壞也直接影響變速器的耐久性。CVT的材料必須具有高強度、高硬度和抗疲勞性，以及良好的耐腐蝕性和穩(wěn)定的機械性能。與其他零件相比，無級變速器機構(gòu)用鋼的要求最高，制造難度和成本也最高。目前市場占有率最高的CVT采用性能優(yōu)異的高強度鋼，其中以T702高強度鋼為主，抗拉強度達到2000MPa 以上。隨著材料工藝的提高，CVT變速器的耐久性和傳遞扭矩將進一步提高。

無級變速器零件加工技術(shù)：CVT無級變速傳動機構(gòu)需要精密加工，尤其是表面處理對提高傳動效率和減少磨損至關重要。例如，可以進行激光加工，通過零件的激光熔邊使切削刃變圓，從而消除微小劃痕和邊緣磨損，并明顯提高零件的精度和質(zhì)量。斜齒輪也需要表面處理。例如，首先對錐形輪進行鏡面加工，然后后期在光滑的錐形表面上添加一些線條。經(jīng)過這種處理后，不僅增加了斜齒輪的硬度，而且由于留在顆粒中的潤滑油的表面張力，可以有效地增加斜齒輪與鋼帶或鏈條之間的靜摩擦，從而避免打滑，提高汽車 CVT 變速器的耐用性。

潤滑油：CVT油中所含的添加劑通過摩擦在零件與工作輪的接觸面上形成邊界潤滑膜。這種邊界潤滑膜的結(jié)構(gòu)和機械性能極大地影響了零件和工作輪之間的摩擦磨損特性。為了防止部件和滑輪滑動，減少磨損，需要合適的摩擦系數(shù)值來提高動力效率。CVT油要有良好的耐磨性、抗氧化和抗化學降解，能在高溫高負荷下保持穩(wěn)定性，有效防止高溫下油膜過度變薄、低溫時油膜變厚，造成變速器損壞。不合適的CVT油會直接造成零件和錐齒輪之間的異常磨損和損壞。

優(yōu)點

整車動力性：由于CVT沒有一般自動變速器的變速擋位，所以沒有自動變速器的換擋過程，由此帶來的換擋頓挫感也就消失了與MT相比，、DCT和AT等CVT車型的平順性大大提高。

燃油經(jīng)濟性：CVT可以實現(xiàn)大范圍無級變速，實現(xiàn)傳動系統(tǒng)與發(fā)動機特性的最佳匹配車速變化時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動范圍小，使發(fā)動機始終工作在燃油經(jīng)濟區(qū)，提高了發(fā)動機的燃油效率，從而提高了整車的燃油經(jīng)濟性。相比AT和其他有級變速器，燃油經(jīng)濟性會更好。

結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性：與有級變速器相比，CVT系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對簡單， 也更有利于輕量化、小型化設計。CVT沒有t需要多個齒輪組進行傳動，既沒有MT眾多的齒輪副，也沒有AT復雜的行星齒輪組，而是通過一組可變直徑的傳動輪和皮帶傳遞發(fā)動機扭矩，實現(xiàn)扭矩輸出。CVT傳動系統(tǒng)的零件數(shù)量與AT進行了比較、MT和DCT較少，傳輸成本降低了20%以上。與相同扭矩能力的AT自動變速箱相比，CVT變速箱系統(tǒng)理論上可以擁有無限多個檔位，檔位設置更加自由傳統(tǒng)傳動系統(tǒng)中的傳動比為、速比以及性能、耗油、廢氣排放的平衡更容易實現(xiàn)。

降低駕駛難度：自動變速器是為配備大排量發(fā)動機的舒適家用車而設計的它的主要目標是使駕駛員在起步和換擋時不必用力踩離合器踏板，而不像手動變速器那樣需要確定合適的換擋時機并協(xié)調(diào)操作，這樣就大大降低了上坡起步時發(fā)動機熄火的概率，使駕駛變得更加輕松。如果在復雜路況下行駛時需要頻繁變速，自動變速箱通過油門踏板控制隨意變速，降低了駕駛難度。

缺點

由于CVT自動變速器的結(jié)構(gòu)限制，鋼帶或鏈條的最大承載扭矩受到鋼帶或鏈條規(guī)格和皮帶輪夾緊力的限制，因此與大扭矩發(fā)動機匹配時其可靠性會明顯降低。另外，為了保證皮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連續(xù)工作，導致其綜合效率相對較低。機械式無級變速器依靠摩擦傳遞動力，傳動部件承受壓力大，易磨損發(fā)熱，使用壽命短，承受過載和沖壓的能力差無級變速器不能處理高扭矩，也不能激烈駕駛。由于滑動，不適合滿足嚴格的傳動比要求。當金屬帶在運行過程中扭曲時，噪音將增加，變速器將不穩(wěn)定，并且CVT的壽命將減少起步和低速行駛時，會有一種停滯和不打滑的感覺緊急停止后再次啟動時，偶爾會出現(xiàn)CVT無法低速啟動的情況。

汽車：無級變速器的換擋過程平穩(wěn)連續(xù)、操作方便，可實現(xiàn)恒功率傳輸，使發(fā)動機始終運行在經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)，大大提高了燃油經(jīng)濟性與液壓自動變速器相比，無級變速器的動力性和經(jīng)濟性分別提高了10左右%和15%配備無級變速器的車輛在加速時不需要切斷電源、乘坐舒適、超車加速性好，無級變速器的成本比液力自動變速器低。目前無級變速器的應用主要集中在中小排量汽車上。對CVT進行精確的微機控制，可以使皮帶輪的油流和油壓與發(fā)動機工況相匹配，減少CVT油泵的功率損失，優(yōu)化發(fā)動機工況，顯著降低油耗。CVT也可以用于混合動力汽車，許多制造商也推出了適用于混合動力汽車的 CVT。

農(nóng)業(yè)設備：CVT 還用于農(nóng)業(yè)設備，這些機器中的發(fā)動機通常以恒定的功率輸出運行（為機器提供液壓動力或動力）機械效率的損失可以通過提高運行效率來彌補。19953356分（Fendt）Fendt Vario 926是第一款配備 CVT 變速箱的重型拖拉機。CVT拖拉機的核心技術(shù)特點是車速的無級連續(xù)調(diào)節(jié)，有助于拖拉機在田間與液壓傾翻犁的匹配應用、高性能播種機、動力驅(qū)動耙、大型打捆機、深松聯(lián)合整地機等大型農(nóng)業(yè)機械與工具形成良好匹配，產(chǎn)品應用場景廣泛，適應性好，為提高糧食產(chǎn)量提供了智能化農(nóng)業(yè)機械基礎。2016年，Vario系列拖拉機的產(chǎn)量已經(jīng)超過250萬臺，到2018年，它在歐洲拖拉機市場的份額最大，在德國的市場份額高達24.2%

工業(yè)設備：一些工業(yè)設備包括一個簡單的皮帶傳動系統(tǒng)來控制傳輸速度例如，烤箱的傳動裝置由電機通過皮帶驅(qū)動減速器，然后將動力傳遞給驅(qū)動滾筒，通常使用調(diào)速電機或無級變速器。無級變速器具有速度可調(diào)多單元同步運行啟動平穩(wěn)和節(jié)能等特點、發(fā)電、水泵、化纖、廣泛應用于造紙等領域。紡織業(yè)的清花、并粗、漿紗、無級變速器廣泛應用于細紗機等設備中。