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无级变速器的现状和发展动向

引言

近年来，无级变速器已广泛用于各类机械中。无级变速传动的研究越来越广，

其种类形式越来越多，新开发出的各种类型已实现系列化生产。但是以往传统的

机械式无级变速器主要是依靠摩擦传动来实现无级变速的，由于摩擦传动固有的

缺陷，很难实现大功率传动。鉴于此，寻求一种摩擦小和效率高的无级变速传动

已成为无级变速传动的主要研究方向。

装有无级变速器的轿车具有优异的燃料经济性和行驱性能，特别适宜与2L

以下的小排量轿车。目前，世界上各大汽车公司都在加紧研制开发无级变速器，

有关CVT的专利急速增加，无级变速器的发展潜力极大，是汽车技术的重要发

展领域之一。

1齿轮式无级变速传动的概念提出

现有的无级变速器，无论是基于摩擦、流体静力学、还是棘轮原理，均属于

比较传统的变速器，具有一定的局限性，限制了其发展。当前，仍有人对摩擦无

级变速器和棘轮无级变速器进行研究，但是这些努力都要通过昂贵的高技术材料

和精密制造才能实现。所以，概念性创新是目前解决问题的唯一方法，从而齿轮

式无级变速器走入人们的视野。齿轮式无级变速器是一种全新的设计思想，是利

用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。我们可对原有的饿无级变速器

进行创新设计，将其主传动部分的原有摩擦式改为齿轮啮合式，在减小摩擦损耗

的同时大大提高传动的效率，克服了摩擦式效率低、易打滑、寿命短、易磨损等

缺点。如果这想法能实现，将使无级变速器的各项性能更加完善，更大程度地满

足无级变速器的需要；尤其是对无级变速器应用最多的汽车行业，将有显著革新

效果；将为新型机械式无级变速器产品的进一步开发打下良好的基础。

在一般的车用变速器中，有手动和自动变速器，它们均是由齿数比不同的几

组齿轮副构成。在车辆行驶过程中，按照车速与负荷变化使用变速档，这时发动

机与车速关系是由齿轮副的齿轮比来决定的，但不一定能有效保证发动机功率输

出和最优燃油经济性。因此，通常增加变速档，但同时也受到齿轮箱构造、质量、

成本诸方面的限制。而无级变速器则能够使发动机与车速获得相应的连续变化，

从而确保最大限度利用发动机特性，使车辆的动力性与发动机的燃油经济性获得

最优匹配。这就是无级变速器的显著特点。

2无级变速器的类型及其应用现状

车用无级变速器已公布于世的有多种，从工作机构来分，则有牵引传动式和

链传动式两大类型。前者是利用传动部件的接触进行动力传递；后者是利用传动

带、传动链和可变槽宽的棘轮进行动力传递。

牵引驱动式无级变速器具有多种型式，而以TROYDAL型式的无级变速器

最引人注目。牵引驱动式无级变速器已有很长的历史，早在本世纪30年代，美

国通用汽车公司分别推出了称为托利克（Toric）、奥斯丁海狮（Austin-Hayes）的

牵引驱动式无级变速器。80年代后期，利兰技术公司研制开发了普布利型圆环

式无级变速器。这种无级变速器在与输出功率为60kw的发动机相匹配的驱动装

置的试验车辆上，以平均行驶工况测算，可以提高燃油经济性15%～20%。

80年代中期，日本精工公司在“东京国际汽车展”中展出了半Troydal型式

的无级变速器，这种类型的变速器具有优异的过渡响应性，可以连续进行正向运

转和反向运转，因此，可以取消起步离合器及前后档切换机构。但是，另一反面

却要求具有相当大的动力传递接触压力，要求高精度的转动接触面和刚性，又要

求使用专业机油，还有质量重等缺点，至今未投入批量生产。

传动带形式的无级变速器在轻型摩托车上有广泛应用，其基本原理是：v型

传动带与槽宽可变的棘轮相连接，槽宽要变化，则相应改变驱动侧与从动侧的传

动带的接触半径，以进行变速。传动带是一般采用v型橡胶带、金属链及金属带。

使用v型橡胶带的无级变速器实例有荷兰达夫（DAF）公司开发的Variomatic

无级变速器。Variomatic无级变速器在驱动系中要求特殊布置，控制方法简单，

但为了能使用橡胶传动带，尚须解决使用可靠性等问题。美国大依柯（Dayco）

和凯特（Gate）二分公司为改进v型橡胶带，提高其负荷容量和装置的可靠性，

作了多相研究。其中大依柯公司的v型带是有橡胶与合成纤维模压制成，可以提

高拉伸强度，并在v型带周围开设齿形，以保持传动带纵向弯曲性能和横向刚度；

同时，在齿形部分横向加入合成纤维，有助于提高刚度。凯特公司则在梯形金属

外壳接合凯布拉纤维，以形成合成纤维与橡胶的压模构造。金属外壳承受棘轮的