齒輪也能實現無級變速你相信嗎？CVT也承受1000N.m的扭矩你相信嗎？恐怕很多人認為這種說法是天方夜譚。而一種被稱為活齒CVT無級變速箱（活齒CVT，后文簡稱）的新玩意兒，卻能實現這種看似不太靠譜的傳動方式，并已申請了美、德、英、法、日等十三個國家的發明專利。今天我們走進了坐落于亦莊的一家名為維艾迪的高新技術企業，帶您一起看看這個鮮為人知的“怪家伙”究竟是什么樣子。

　　“齒輪”能實現無級變速嗎？

　　對于傳統的CVT無級變速箱我們并不陌生，其主要通過兩個可變槽寬的主、從動棘輪和鋼帶或鏈條來實現無級變速。主、從動棘輪可通過滑動改變V型槽的寬度，使鋼帶或鏈條在主、從動棘輪上的回轉半徑發生變化，而回轉半徑的比值就是我們所說的傳動比，回轉半徑變了自然傳動比也就變了，且由于變化是連續的，不存在斷點，所以我們稱之為無級變速。而一般采用齒輪傳動的變速箱則不然，即便擋位再多也會在傳動比上存在斷點，所以無法達到無級變速的效果。可為何這種稱之為活齒CVT的新玩意兒卻能通過齒輪實現無級變速呢？我們繼續往下看。

　　在介紹其中奧秘之前，我們必須先要了解這種變速箱中的一個最為核心的概念—“活齒”。我們都知道傳統的齒輪傳動是靠兩個堅硬齒輪的齒面嚙合來實現動力傳遞的，而這種活齒CVT的傳動方式則與我們平時齒輪傳動有兩點顯著不同。

　　首先它不是傳統意義上的兩個齒輪，而是由一條帶齒的傳動鏈條和一個被稱為“活齒單元”的部件組成。其次，它的齒是“一死一活”，“死齒”指的就是傳動鏈條上的齒，其特點就如同我們一般齒輪上的齒一樣，堅硬有輪廓；而“活齒”則指的是“活齒單元”上的一個個非常薄的可移動滑片，在同“死齒”接觸時這些滑片會由于壓力發生移動，形成與“死齒”輪廓一樣的齒槽，將“死齒”吞入其中。

　　了解了什么是“活齒”，接下來的傳動原理就非常簡單了。活齒CVT的傳動機乍一看與傳統CVT十分相似，實現變速的部件也與我們平時所見的CVT相差不大，主要由主、從動棘輪、傳動鏈條及活齒單元四部分組成。主、從動棘輪通過鏈條連接，表面開有溝槽用于安放活齒單元，活齒單元可沿溝槽自由滑動，其上的活齒部分與傳動鏈條接觸。

　　在運轉過程中，棘輪上的活齒單元跟隨棘輪旋轉，傳動鏈條由于被活齒單元形成的齒槽死死咬住，也只能隨之轉動，由此實現力的傳遞。當活齒單元與鏈條脫離時，在離心力的作用下，滑片會被甩到壓縮前的位置，實現自動復位。行駛中需要速比發生改變時，活齒CVT也會同傳統CVT一樣通過棘輪運動改變V形槽的寬度，實現傳動比的連續變化。文章標簽：變速箱技術●

　　扭矩真的可以達到1000N.m嗎？

　　明白了傳動過程，大家肯定會問，這種傳動方式看起來和傳統CVT差不太多，到底骨子里有什么不一樣呢？我們都知道傳統CVT是靠主從動棘輪表面擠壓鋼帶或鏈條形成的摩擦力來實現動力傳遞的。這種傳遞方式由于材料和自身原理限制，產生的摩擦力并不是無限大，這就導致了傳統CVT所能實現的扭矩傳遞范圍比較有限，如果扭矩過大，鋼帶或鏈條會因摩擦力不足而發生打滑。

　　目前傳統CVT能實現的最大扭矩傳遞也不超過450N.m.而這種活齒CVT則不然，由于其基于齒輪傳動原理，避免了摩擦力對傳遞扭矩造成的限制，理論上說只要傳動鏈條和嚙合齒不因受力過大而損壞，都是可以有效傳動的。據我們了解目前制造出來的樣機可以傳遞超過1000N.m的扭矩，這是傳統CVT無法做到的。

　　為了保證如此巨大扭矩不會對變速機構造成損傷，工程人員也是煞費苦心。首要問題便是傳動鏈條在大扭矩下怎樣能不被拉斷，而圍繞這個問題還經歷了一段反復修改的波折。

　　這種活齒CVT研發之初，其實并不是采用鏈條進行傳動，而是類似于傳統CVT上的鋼帶，樣子上也非常相似。通過金屬帶將大小不一的鋼片穿在一起形成“齒帶”，利用它來進行動力的傳遞。在大扭矩實驗中，這種金屬帶的命運可謂極其不幸，由于金屬帶自身強度有限，經受不了多長時間就會被干凈利落地扯斷，而交織其上的金屬片也被弄的七零八落，這使得在起步階段，研發一度陷入困境。經過反復嘗試，最終選擇了我們今天看到的鏈條傳動方式。

　　但是鏈條傳動方式也不是盡善盡美，騎過自行車的人都知道，鏈條最容易壞的就是每段之間的連接部分，這一部分非常脆弱，很可能由于某一段的連接點出現斷裂導致整個鏈條無法使用。目前CVT所使用的鏈條在連接點部分是一般是通過一根非常細的銷子進行連接，這種連接方式成本比較高，且在大扭矩情況下，并不是十分可靠。因此在又經歷了無數次失敗的洗禮后，工程人員最終通過將鏈條最外側鎖死整體連接固定的方式解決了這一問題。

　　鏈條的問題雖然解決了，但承受大扭矩的任務不僅僅是鏈條一方，我們之前提到的“活齒”滑片在這方面更加棘手。由于滑片很薄，一旦在運轉過程中恰巧只有一片薄片受力，那么可以肯定，這個薄片在劫難逃了。不過這方面的改進比起鏈條要順利且簡單的多，將最外一片薄片加厚即可。而這個薄片從理論上講，也是承受大扭矩的關鍵。

　　沒有液壓系統，傳動效率高

　　除了扭矩增大外，這種活齒CVT還有一大顯著特點，就是傳遞動力的效率要高出傳統CVT變速箱很多，而這方面的原因是由于這種CVT省去了傳統CVT使用的液壓控制系統。CVT的效率損失主要來自控制液力損失、潤滑攪動損失、機械傳動損失等方面，而控制液力損失在其中所占比重很大。比如傳統CVT傳動時為了防止鋼帶打滑而產生的壓緊力損失、內部控制油路發生改變時產生的損失都屬于這一范疇，這類耗能嚴重制約了CVT效率的提升。

　　這種活齒CVT由于采用齒輪原理傳動，不需要為了產生傳動所需的摩擦力而耗費很大力氣將棘輪壓緊，所以取消了傳統CVT中的液壓系統，只需用電機控制棘輪運動，改變V型槽的寬度即可。這一變化可使傳動效率大幅提高，參與研發的工程人員透露目前活齒CVT的傳動效率可以達到96%，接近手動變速箱的效率水平。

　　但有些人讀到這里可能會質疑，雖然這種活齒CVT不靠摩擦力傳動，但在運轉過程中鏈條會死死壓住活齒單元，進而使棘輪向外移動。而為了保持棘輪不亂跑，還是要費很大力氣壓住它。這種質疑絕對靠譜，理論上確實如此，但工程人員告訴我，這種擔心是多余的，因為他們通過一個簡單的設計就解決了這一問題。

　　我們可將主、從動棘輪分為四部分，每個棘輪以傳動鏈條為界分為兩半。這四部分可按對角線劃分成兩組，主動棘輪上半和從動棘輪下半為一組，剩下的為另一組。其中一組是與主、從動軸連為一體的固定輪，而另外一組則是套在主、從動軸上的活動輪，V型槽寬度的改變就是靠活動輪的移動實現的。

　　傳動中，鏈條擠壓棘輪，與軸連為一體的固定輪肯定是怎么擠都不會動的，所以只有活動輪存在被擠跑的風險。而工程人員用一塊金屬板將兩個活動輪連接到一起，變為一個整體，這樣一來呈對角線分布的活動輪在受到方向相反的擠壓力時，會通過金屬板相互抵消。這就好比一個人站在兩個小車中間，你雙手左右一推，兩個小車會同時向左右移動，但如果用鏈子將兩個小車連在一起，再從中間同時推左右兩個小車，車就不會動了。同時，連接在一起還有另外一個好處，就是只需要一臺控制電機便能控制主、從動棘輪的V形槽變化，一端寬度變大時，另一端必然會隨之變小。

　　此外，這種活齒CVT還可以不使用液力變扭器，我們手動變速箱搭配的壓片式離合器即可保證傳動系統需求，這樣一來液力變扭器所產生的液力損失部分也可以被消除。不過工程人員告訴我，在今后的設想中，他們還是可以根據不同車型的需要來決定是否采用液力變扭器，這點對于變速箱來說并不是件很困難的事。文章標簽：變速箱技術●

　　成本會令人難以接受嗎？

　　沒有了液壓系統的活齒CVT比起傳統CVT零件少了很多。據工程人員介紹，這款CVT只有百余個零件，比傳統CVT要少將近一半，而且由于不再依靠摩擦傳動，棘輪表面的加工精度也有所降低。這樣一來，成本上自然就會省去不少。據了解這種活齒CVT由于能傳遞的扭矩比較大，其定位以中、重型車輛為主。而這些車輛由于用途及市場定位，對成本的控制方面，比家用轎車要嚴格的多，成本過高的話，可能會曲高和寡，無人問津。

　　高轉速傳動仍是難點

　　雖然這種活齒CVT在扭矩、效率、成本上具有自身獨特優勢，但工程人員直言不諱地講，其在研發當中仍存在一些尚未完全解決的難點。其中如何保證在高轉速下仍能有效工作就是一個有待進一步研究的課題。

　　這種活齒CVT目前可以達到的最大轉速大約在5000rpm左右，而目前傳統家用轎車的發動機轉速普遍高于這一數值，這也使得目前這種活齒CVT在較高轉速發動機領域上仍待改進。究其原因，主要是由于這種變速箱的活齒在脫離鏈條時，是依靠離心力的作用自動復位，這種運動會在高轉速下，對扭矩傳遞造成影響，使其出現脈動，從而造成動力傳遞不平穩的現象，不過研究人員已經開展針對此項問題的細化設計。

　　實際測試，傳動較為平順

　　究竟是好是壞，還要親自體驗一下才知道。工程人員早就準備好了一輛實驗樣車，這點倒是不出乎我的意料，畢竟這種從沒見過的東西到底靠不靠譜，沒人敢肯定，但是看到車以后還是令我感到驚訝，竟然是一輛東風猛士，這可是軍車呀！經過說明才知道，之所以選擇這輛車，主要因為這輛車搭載的是6.5L柴油機，扭矩可達到550N.m，這一數值是目前傳統CVT無法觸及的，比較具有代表性，既然如此那就上吧。

　　不過測試過程中，我并沒有開車，只是試乘體驗，這多少有點遺憾，不過這事兒確實事出有因。由于資金方面問題，暫時無法負擔電控系統高昂的開發費用，所以裝在這輛實驗車上的變速箱并沒有這方面配備，只能憑借手動操作對變速箱進行控制。對于從未接觸過的我來說，恐怕都不知道怎么能叫它走起來。

　　車輛剛起步的時候有些抖動，工程人員告訴我這主要是由于離合器也只能手動調節，隨即給我指了下控制離合器的按鈕。果然開起來之后，車輛平順了很多，在提速過程當中并未感受到傳動比改變而產生的不適，變速箱監測顯示屏幕上也清晰地標示出了速比變化的全過程，由于沒有電控系統的輔助，測試車只是通過簡單程序模擬了10個擋位，使我們對擋位變化有更加直觀的了解。

　　在這種手動控制的條件下，全程最高車速達到了50km/h，而目前這款實驗用的變速箱最高可以達到80km/h的行駛速度。整個測試共開行了大約2km距離，乘坐感覺上與傳統CVT變速箱區別并不大。

　　在溝通過程中，我們還了解到，目前工程人員還在研發一種采用杠桿原理的無級變速箱。大體上是通過改變杠桿中心點來實現速比變化。不過由于這種變速箱結構較為復雜，且尚未成熟，所以沒有公布更多設計細節。

　　總體來說，這種被稱為活齒CVT的無級變速箱，從理論上實現了齒輪無級變速的設想，其自身具有的大扭矩、高效率等特點也值得我們認可，但其自身存在的一些技術難點仍使我們不好預測這種CVT究竟能否走近尋常百姓身邊，且如何轉化為能工業化生產的產品，并保證產品一致性，更是發展道路上必須解決的問題。這些問題將會隨著時間的流逝、研究的深入而逐步被揭曉。究竟其能否獲得成功，會不會被消費者接受，我們也只能拭目以待。