无级变速(CVT)系统设计

随着全球范围内二氧化碳排放的规定日益严格，OEM厂商在不断寻找每个能够帮助其车辆提高效率的机会。传动系统是其中一个重点关注的目标，在传统的多档自动变速箱领域，我们已经看到轻量化的趋势以及档位数量的增加。OEM厂商也推出了新的硬件，包括双离合变速箱（DCT）和无级变速箱（CVT）。迄今为止，对这些不同类型变速箱的选择因地而异。在影响变速箱选择的众多因素当中，变速箱系统的广泛使用程度通常反应了各个地区的驾驶偏好。

无级变速箱具有诸多优点，可随着驾驶条件的变化，连续不断地为发动机无缝选择最佳变比，而没有多级齿轮变速箱的固定传动比限制。这种可变传动比带来的灵活性（在无级变速箱设计的最小和最大限值以内）允许发动机以峰值效率运行，对驱动轮的转矩传递不会受到中断。

正是这种优化发动机运行的能力使得无级变速箱与其他变速箱设计相比，在车辆的整体燃油效率方面更具优势。

无级变速箱将继续在日本和韩国广泛使用，我们预期无级变速箱的使用会在中国和北美市场强劲增长，这两大市场的技术进步使得无级变速箱能够用于更大型的车辆。

无级变速箱的使用

自动变速箱在全球越来越多地被使用，甚至包括那些手动变速箱主宰的地区。然而，尽管传统的行星齿轮变速箱已经取得进展，我们仍预计这类变速箱的使用将进入稳定阶段。在我们看来，未来的很多增长将来自于于非传统的无级变速箱和双离合器变速箱设计的采用。

尽管包括大众、奥迪和现代在内的OEM厂商正引领着双离合器变速箱系统的使用，无级变速箱目前正在被大批汽车公司（包括日产、本田、斯巴鲁和丰田）更广泛地使用。这些OEM厂商很有可能在各个区域采用无级变速箱。但是，预计中国和南亚市场会引领无级变速箱的增长，因为这些地区使用的发动机转矩较低，为无级变速箱技术的使用提供了广阔的市场。随着这些地区从手动变速箱向无级变速箱这一先进技术的转变，我们能够预见10%以上的复合年增长率（CAGR）。

无级变速箱与OEM厂商的行动

专业的变速箱生产商日本捷特科公司（Jatco）预计仍将继续保持其全球最大的无级变速箱制造商的地位，并且该公司已宣布其无级变速箱的全球生产总量在2016年3月底已达3千万台。该公司针对排量高达3.5升的大中型车辆推出了CVT8变速箱，并宣称该产品可提供更优异的环保性能和更强劲、更动感的驾驶体验。与传统的Jatco无级变速箱相比，CVT8变速箱可使燃油经济性改善高达10%。该公司还发布了针对大中型前轮驱动车辆的‘单马达-双离合’CVT8 Hybrid变速箱。Jatco称通过使用内置马达和离合器来连接或者断开变矩器壳体中的发动机，CVT8 Hybrid变速箱可以极大地降低摩擦，提高传动变比范围。

本田近期在北美扩大了无级变速箱应用，未来有望主要在中国和南亚地区实现增长。该公司为其紧凑型和中型车辆提供无级变速箱选择，并宣称无级变速箱可以使燃油经济性提高5%。

丰田近期在北美推出无级变速箱。其‘7-速’CVTi-S无级变速箱经过专门设计，运行时感觉更像传统的自动变速箱，离散的多档位换挡点被编程至汽车的加减速曲线中。CVTi-S通过创造一种积极的换挡体验来模仿大众熟悉的齿轮传动车辆的特征。丰田希望其未来的主要增长点来自北美和中国市场。

报告表明，斯巴鲁/富士重工的业务重点仍将是北美地区，其Lineartronic 链条式无级变速箱已经取代了其90%以上车辆中装备的自动变速箱 - 包括混合电动车辆内使用的自动变速箱。据该公司称，与传统的自动变速箱系统相比，该系统允许发动机在更低的速度下运行更长的时间，提供更佳的燃油经济性以及更平稳的驾驶，且发动机噪声更低。

最后，现代汽车正在将无级变速箱的使用范围从韩国本土市场扩展到中国市场。Kappa无级变速箱由现代汽车开发，并通过一款专门用于Kappa发动机的超薄液力变矩器得到优化，以提供最大效率。该公司还开发出一款生态环保的混合电动车用无级变速箱。

展望未来六年，我们能够预见OEM厂商对无级变速箱的使用会大相径庭。

无级变速箱依赖传动液

比其他任何类型的变速箱相比，无级变速箱都更加依赖于传动液的性能来实现成功的运行。

随着新型无级变速箱的设计提上议程，由于具有独特的润滑要求，传动液也已变成整个设计不可或缺的一部分。

要理解为何传统的自动变速箱油（ATF）不适用于无级变速箱，了解无级变速箱的运行是非常重要的。无级变速箱的核心是一个带有两个滑轮的变速箱，每个滑轮由两个圆锥形可调节带轮构成，带轮周围有一根推力钢带或钢链环绕。转矩通过滑轮和钢带或钢链之间产生的钢-钢摩擦进行传递。在钢-钢摩擦高时，也有必要最大程度降低这些组件之间的磨损。无级变速箱油（CVTF）具有很高的钢-钢摩檫，使得无级变速箱能够在最高转矩的情况下使用。

传统的自动变速箱油提供的钢-钢摩擦较低，可导致传动带打滑、磨损、并对滑轮和钢带或钢链造成严重损害。

相比传统的自动变速箱油，剪切稳定性对无级变速箱油更为重要，因为无级变速箱应用中使用的高压泵。除这些特定要求之外，无级变速箱油也必须提供卓越的抗磨损防护，尤其是要控制组件疲劳和滑动磨损。

然而，对无级变速箱油的要求并非仅仅如此。无级变速箱油还必须具有更长的抗抖耐久性以确保特别打滑的离合运行，在一些设计中得到使用以实现燃油经济性，并且不会降低钢-钢摩擦。此外，无级变速箱油还必须提供良好的抗氧化稳定性、放气能力和纸-铁摩擦。

对传动液配方开发人员来说，实现所有这些关键特性的恰当平衡是一项具有回报的挑战。在我们看来，无级变速箱硬件技术的进步为开发超高级传动液提供了肥沃的土壤。这意味着配方开发的专业性将会越来越重要，如此才能对配方技术进行定制，以便在钢带和钢链式无级变速箱应用中实现最佳的硬件性能表现。