世界上首个全新的无级变速器技术：R-CVT

sys8sys

世界上首个全新的无级变速器技术：R-CVT
目前，中国汽车变速器市场正处于高速发展期。2007年中国汽车销售879.15万辆，2008年汽车产销量将突破900万，2010年汽车销售规模将达到1263万辆。在汽车行业市场规模高速增长的情况下，中国变速器行业面临着重大机遇。2006年我国汽车变速器市场规模达300亿元人民币，并且以每年超过20%的速度增长，预计2010年有望达到600亿元，到2020年，我国汽车总保有量将达到1亿5千多万辆。考虑到汽车变速器的产业链很长，对上下游产业带动比例高达1∶4。其产业链派生的效益将更大。
从技术方面来看，AT、AMT（手自一体变速箱）、CVT和DCT是当前主流的自动变速箱，CVT和DCT比起AT和AMT来，性能上略胜一筹，但又各有所长。简单来说，AT和AMT的问题在于：第一是对速度变化反应较慢；第二是费油，传动效率低而且变矩范围有限；第三是机构复杂，修理困难；第四是制造成本高，价格昂贵；另外如果汽车因蓄电池缺电不能启动，不能用推车或拖车的方法启动。在节油方面最好到最差的顺序是：无级变速器(CVT)、手动变速器(MT)、手动／自动一体变速器(AMT)、自动变速器(AT)。
    对于中国的汽车企业来说，既然在变速器领域已经是一穷二白，在这方面以前没有较大的投资，也就没有老产品转型的负担，倒不如选择一种高起点的产品作为起步，这样也许会实现在变速器领域里的跨越式发展。目前炙手可热的两大变速器是CVT和DCT，那么究竟选择哪一种来发展呢，下面我们来对此做进行一些分析：
一、关于金属带式CVT
CVT与目前普遍应用的MT（手动变速器）、AT（自动换档变速器）不同，CVT具有技术先进、性能优良、成本降低（比AT成本低20%左右）、节约能源、减少污染、驾乘安全性高等优点。环保（排放降低10%以上）、节能（节约燃油15-20%）是CVT技术最大的优点。CVT在电脑的控制下，就像傻瓜相机一样，使每个驾驶员都能感受到其优异的性能表现及良好的燃油经济性。
从理论上讲，CVT肯定是最好的机械匹配器（即变速器），因为只有CVT才可以做到：无论负载如何变化，CVT总能找到使原动机（发动机）与之完全匹配的速度点，这是由CVT的传动原理决定的，这种原理决定了CVT的速度变化一定是连续的，这是其它变速器无法实现的一种极其优良的特性，这也是大家努力发展CVT的原因。但是，我们目前的CVT（金属带式CVT）是否能够完全具备上述的优良性能呢？这一点是勿用质疑的，因为这是由它的结构原理自然产生的性能，仅仅从变速这个问题来看，目前的CVT其实是完全可以达到理论上的变速要求的，也就是说，仅仅用来变速是没有问题的。但是，是不是就没有问题了呢？实际上还是有问题的，否则的话，就不会有目前大家对于是优先发展CVT还是优先发展DCT的争论了。问题出在哪里呢？问题就出在CVT本身。作为一种机械装置，一般来说它的主要功能是传递动力，即：不仅要传递速度，还要传递力量，也就是我们常说的传递一定的功率。功率等于传递的速度与扭矩的乘积，或者说是速度快慢和力量大小的乘积；衡量一台机械装置传递动力的好坏，最通常的指标是机械效率，机械效率就是输入的功率与输出的功率的比值，当然希望两者的大小越接近越好，二者的差值就是被这台机械装置在运转时，由于各种原因自身消耗掉的功率，很明显，机械装置在传递动力的过程中自身消耗的功率越小越好。金属带式CVT的问题就产生在它的机械效率上，事实上：CVT的内部消耗功率太大，在很大程度上抵消了它在原理上可以找到任何速度点而节能所产生的优势。CVT的内部功率消耗主要产生在两个方面：
1、        CVT是根据摩擦原理进行动力传递的，在CVT的具体结
构当中（见图1），是由金属带和带轮来实现这一原理的，在CVT运行过程中，通过改变一对带轮的张合来改变与金属带的摩擦直径来实现变速，在每组锥形轮中有一个锥形轮可以轴向移动，两组锥形轮必须保持协调相同的调整，以保证链条始终处于张紧状态。 也就是说：CVT的速比变化依靠两组锥形轮不断改变工作直径，每组锥形轮均有一个可轴向移动的锥形轮，其轴向移动的动力由发动机驱动的液压泵提供，以保证改变传动速比的锥形轮的轴间移动力和保持锥形轮与链条之间摩擦力的推力液压泵和夹紧机构的能量损失形成了CVT内耗的第一部分。
2、CVT依靠金属带与带轮之间的摩擦来传递动力，由普通物理学知道，凡是摩擦必然产生热量，根据能量守恒原理，这部分热量正是由原动机的能量转化而来，即：金属带与带轮之间的摩擦消耗了一定的动力，这些消耗形成了CVT内耗的第二部分。
   实际上，CVT自身的问题还远不止这些，还有一个由于其摩擦传动原理造成的几乎无法逾越的障碍是：CVT传递的功率有限，不适用于传递大功率的场合，这也严重地限制了CVT的应用范围。另外在制造材料方面还有一个很大的问题：就目前我国的钢铁工业水平来看，似乎还不能生产满足金属带要求的金属材料，据了解，全世界可能只有德国波许公司设在荷兰的一家工厂才能生产这种材料，如此一来，各CVT厂家的产品受制于德国波许公司是在所难免的了。其实，即便是此家工厂生产的材料制造的金属带的使用寿命，也并不十分理想，有待进一步提高。
    鉴于以上各种因素的制约，严重影响了CVT的发展速度，其发展前景不容乐观。
二、关于DCT
DCT有别于一般的自动变速器系统，它基于手动变速器而又不是自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。 那么，DCT技术到底如何呢？其实DCT的技术概念并不复杂，其机理存在已有几十年了，只是一直没有企业去真正产业化，等到集成电子技术高度成熟，DCT的产业化才水到渠成。由此看来，虽然DCT技术的原理并不复杂，但是，实现这个原理的结构却很复杂，一般技术水平的国家很难实现DCT的成品制造。形象地说我们可以把它看成两个并联的AT，到目前为止，我们连一个AT还没有搞定，要搞两个AT谈何容易。由于其结构的复杂性，决定了其价格的高昂，这个问题对于DCT的推广使用来说是个很大的制约。还有一个至关重要的问题是：这项技术的知识产权不属于我们，即便我们可以合作生产，也是在为别人打工。而且，与整车不同的是，双离合器模块目前仅有美国和德国的两家公司掌握核心技术，根本没有选择性。如果让这样的局面形成，中国人在汽车技术上，在可以预见的三十年以内没有翻身的机会。我们在发动机技术上已经没有什么希望了，眼下唯一的希望是在变速器领域和其它国家一搏，或许还有取胜领先的可能，这不仅是脸面上的问题，更重要的是在一定程度上关系到一个国家的民族工业发展的问题，关系到国力增强的问题。如果国内大多数汽车生产企业都使用同一家外国公司的技术，那么这家公司一旦发生变化，那将给中国汽车产业带来一系列的影响。
与CVT相比，DCT有一个先天的不足，那就是：不管怎样，DCT仍然还是一个有级变速器，其传动理论与CVT不在一个水平上。
三、到底哪种变速器更有优势？
其实，几大自动变速器技术在中国市场多元化的需求拉动下都有成功的希望。只是打铁还需自身硬。如果国内供应商确实有能力做出值得主机厂信任的过硬产品，没理由担忧其生存发展前景。从全球范围看，这几种自动变速器都有一定市场，这说明它们都有存在的道理。AT的市场占有率最高；现有的CVT在经济型小排量轿车上的优势比较明显；AMT比较适合重型汽车；DCT技术比较先进，但是双离合器工艺复杂，技术很难突破。
国内对DCT持反对意见的专家，无论其出发点如何（比如有些确实是有自己的远见卓识，为民族企业和自主创新呐喊，不愿意看到中国人总是跟在别人后面学步，希望我们中国人在这个领域有朝一日超越其他国家，领先世界，不可否认，有些持反对意见的专家是因为自己或本单位的利益已经与开发CVT的民族工业紧密地联系在了一起，可以说已经到了共存亡的地步，因此才挺身为民族的CVT呐喊），我认为他们提出的理由都显得有些苍白，因为，无论如何，有一点是大家都承认的：CVT本身还不过硬，客气一点的看法是把CVT与DCT等技术同等看待，不客气的则认为目前的CVT技术还不如DCT技术，我想，其原因大约也就是前面分析的那样吧。总之，仅从其目前的状态来看，CVT还不足与DCT全面抗衡。
四、CVT路在何方？
那么，CVT技术是不是已经日薄西山了呢？回答包括两个方面：实际上，从变速性能上来说，变速器的最高境界仍然是CVT，这是其变速特性决定的。如果以现在的CVT技术与其它变速器抗衡，那的确是已经走入穷途末路；另一方面，如果有一种CVT，既具备其理论上可以连续变化速度的优良特性，又没有内耗较大等先天缺陷等问题，那么这种CVT在性能上就比其它几种有了高出一个层次的优势，或者说领先于其它变速器，那么，业界优先发展的选择也就非CVT莫属了，实际上，因为传动原理上的不同，只有CVT才能够实现人们梦寐以求的那种连续的速度变化，也只有CVT才有可能最终淘汰其它类型的变速器，担当一统天下的重任。
综上所述，国内厂家之所以不热中CVT，是因为已有CVT的性能不能令人满意而采取的无奈之举。可以预言，如果我们能找到一种性能好（连续变速且可以传递大功率）、内耗少（机械效率高）、造价低（结构简单制造容易）的CVT，那么汽车变速器全部安装CVT的日子将指日可待！其实，这也是变速器业界一直以来梦寐以求的追求，也许正是多年追求不到这种CVT的结果，才导致了业界内的主流意识退而求次趋向了DCT。
五、我们的R-CVT
那么，那种“性能好（连续变速且可以传递大功率）、内耗少（机械效率高）、造价低（结构简单制造容易）的CVT”是否存在呢？或者说：除了目前的摩擦原理，是否还存在着更先进的传动原理可以实现效率更高的无级变速呢？一百多年来，从事机械研究的人们一直在寻找可以实现无级变速的方法，可是除了摩擦原理以外，没有找到其它可以实现无级变速的原理。算起来，这种摩擦原理的CVT已经有１2０多年的历史了，早在1886年德国奔驰公司就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽油车上。直到1979年荷兰DAF的工程师改用金属带，才完善并开发出现在的CVT系统。是不是只有摩擦原理这种“软啮合”的方式才能实现无级变速？有齿的“硬啮合”（如齿轮、链轮链条传动）是否也可以实现无级变速呢？答案在2006年出现了：经过将近二十年的不屑努力，终于在这一年，我们发明成功了一种新的可以实现无级变速的机械结构，这个机构完全抛弃了传统的摩擦原理，以一种全新的原理实现了无级变速，这个原理可以使用齿轮和链条来实现无级变速，实现了以“硬啮合”的方式传递动力的无级变速器。我把它称之为“R-CVT”(R-rigid刚性的)。这项技术的重要意义在于：在以“硬啮合”的方式实现了无级变速以后，“无级变速器”这个概念，已经完全超越了汽车领域，而成为整个机械领域里的一个极其重要的基础传动部件，它可以使一些受制于变速器的技术的性能得到极大的提高，使这些技术的应用得到突破性的拓展，其中最典型的例子就是风力发电机的应用（对于这个问题，将另文论述）。
下面我把“R-CVT”的研究过程介绍一下：
二十年前，我们开始了这个项目的研究，到了2006年，我们的项目终于有了实质性的突破，我们设计出了世界上第一台拥有自主知识产权的全刚性传动的无级变速器。在此之前，所有的无级变速器上都是靠摩擦传动的，这个装置首次在CVT变速器设计上突破了传统的模式，创建了一种全新的“可变刚性体柔性传递”的动力传递模式，其特点是：突破了传递功率对CVT的限制，改写了现有CVT传动功率较小，只能用在小型车辆和小功率传动场合的历史，所传输的功率在理论上是没有限制的，可以根据所传递的功率进行结构设计。另外，其内耗的动力很小，机械效率很高，基本上接近MT的传动效率。可以说，我们的传动方案是一种全新的传动模式，不同于现有的任何传动，是一种基础传动的创新。同年，我们申报了国家发明专利。
2006年以前我们的工作主要是建立原理性的基础，这个基础在2006年全部完成。从2006到2008年，我们在这个基础上完成了整个构筑。在将近两年的时间里，我们又组织相关专业的部分教授和博士，对机构进行了修改和优化，基本上解决一些可能影响使用效果的问题，比如，原来的基本结构是“两路六级”，经过优化，现在达到了“一路三级”，效率大幅提高。直到2008年8月份，新的无级变速器机构设计完成。现在，R-CVT的核心部分已经用UG做过计算机仿真，计算机仿真模拟实验的结果与理论设计的结果完全一致，很理想。
R-CVT比目前的MT和AT提高能量转换率分别为10%和20%，减少了废气排放，是一种较为理想的高科技节能和环保装置，必将成为目前各种变速器的替代产品。另外，由于R-CVT克服了现有CVT传递功率小、耗能高的缺点，特别适合于现有无级变速器无法应用的一些领域，如：重型载重汽车、船舶、内燃机车矿山机械等，尤其是对于风力发电机，配套R-CVT会使其性能和使用范围带来革命性的突破。适用于轿车的R-CVT的生产成本一般在2000-3000元（人民币）左右，基本接近目前轿车上使用的MT，但远远低于当前轿车上使用的AT的成本。
设计完成，仅仅是R-CVT在从图纸到产品的万里长征中的第一步，但这一步的意义重大，在于它奠定了万里长征的方向，要完成这个长征，还有漫长的路要走，比如小试和中试的资金问题，工业化生产的投资问题等等。
如果说寻找R-CVT的传动原理是在茫茫原始森林中寻找出路的话，那么我们现在已经走出了原始森林，路已经在脚下，只要有一定的资金支持，现在可以加速奔跑了。关于R-CVT的研制，我们制订了一个样机小试阶段的开发计划，下一步的重点工作有两个：一是样机机械部分的修改和完善，二是自动控制系统的配套开发。对于自动控制系统，我们认为，对现有CVT的自动控制系统稍加改动，就可以移植到R-CVT上来，毕竟二者的工作特性是基本相同的。以上这两点都体现在在开发计划当中。关于我们的发明的更详细的技术细节，发表在国家知识产权局发明公告内，申请号是:200610106825.7。这里说明一下：说明书附图中的图只是一个表明设计原理的示意图，经过优化修改的R - CVT已经和说明书附图中的结构有了很大的差别，正在准备提请修改，或者另申请专利。
六、R-CVT的开发策略
鉴于目前整个国家对于CVT的政策，我想不必去走轿车变速器的独木桥，可以首先在更能体现R-CVT优势的先在大车（尤其是大客车、载重汽车）上发展R-CVT，实行“以大车包围小车”的策略，即以先大车后小车的战略来发展R-CVT，甚至还可以先跳出汽车领域，先在风力发电、内燃机车等领域推广R-CVT，反过来去影响汽车工业。当然，如果和日本或美国（如博格华纳等）的企业进行合作，对于R-CVT的开发来说可能更有利一些，但是，我们还是希望这项中国人发明的具有自主知识产权的技术能在中国生根、开花、结果。无论如何，R-CVT技术一定会迅速引起整个汽车领域更多的关注，可以肯定：今后，在无级变速器领域，得R-CVT者得天下。
七、R-CVT的市场前景
关于R-CVT的市场前景其实也只是大约地泛泛而谈，并没有太多的经济学依据，因为我们在这个方面一点也不专业。实际上，在R-CVT没有进入市场之前，这个话题本身就是一个仁者见仁，智者见智的事情，不想过多地讨论。
我有一个梦想----那就是有朝一日能够和有志于独立自主发展民族变速器工业的企业合作，无论以什么形式。期待着中国人拥有自主知识产权的R-CVT早日诞生，让我们一起来创造无级变速器的新的历史！
                     
发明人联系电话：13780985876
         0535-6683649
EMAIL：sys9sys@yahoo.com.cn

navyblue125

CVT充其量是个靠摩擦传动的变速器，跟DCT是无法相比的！
另外，那根带子是它致命的弱点，荷兰人发明了它，BOSCH公司买了它的专利，后又转手卖给了日本人(JATCO)，经过近20年的挣扎，到目前为止CVT在世界汽车市场的占有率不会差过5%!

sys8sys

请注意:R-CVT与传统的CVT完全不同的一点是,R-CVT不是靠摩擦传递动力的,这一点非常重要.

额的天！

是这个吗？

tian007

图呢？

除了技术以外，相比DCT，CVT更难被人们接受，尤其是在欧洲。由于采用摩擦传动，理论上总是存在打滑的。数年之前，各大汽车厂商的标定能力还没有发展到现在的水平，CVT汽车在起步时的迟滞比较明显。当驾驶员踩下油门以后，变速器由于迟滞车辆加速和驾驶员油门不成“正比”，一般人的反应都是再加一脚油门，但是这样一来，待迟滞消除后，车速并不是驾驶员所预期的了，也有可能车速过快导致追尾，对变道超车也存在一定的影响。

虽然现在的标定技术逐步提高基本上能消除迟滞对于驾驶员的影响，但是CVT汽车还有一大特点，尤其是在经济模式下，为了达到油耗最低的工况，汽车在加速时，发动机转速并不提高。这使得驾驶员在踩下油门后，车速虽然不断的提高，但是发动机转速表仍然停滞在标定的转速上。这对于驾驶员来说是一种驾驶文化，能不能接受仁者见仁，智者见智了。也正是这个特点，为什么CVT能在日本流行，而当它登录欧洲以后并不被欧洲人接受。

[ 本帖最后由 tian007 于 21-12-2008 12:43 编辑 ]

gjj8171

全球所有的变速器公司与整车公司都希望能在变速器方面取得突破，特别是换挡舒适性、经济性都要求很高。
VDT-CVT出现，虽然在舒适性方面有了突破，但经济性依然无法取得突破，原因就是那根带以及它的传动方式。摩擦需要压紧力，而压紧力几乎消耗6~12%的功率，带在传动中需要消耗5%的功率，因此经济性比较差。
到了中国，很多略懂机械的人就随便组成一个团队或者一个人开始仿造，并且号称效率和成本都优于国外的。不过事实并非如此，先是洛阳三明面对辆产困难，接着奇瑞的耐久试验失败，吉利与重庆工学院联合开发，虽然上路试验，但依然未开始辆产。
DCT虽然是目前最有前景的变速器，但中国一样没有技术基础。
DCT看上去是两套AMT的合并，但其离合器的控制与AT相比几乎更难。中国没有AT技术，因此在离合器控制上止步，当时信誓旦旦的中国变速器工程师都退缩了。当然，我也是其中一个，07年开始DCT研发，到现在，我依然拿不出任何可以见人的产品。
CVT，楼主虽然做了很多研究，但是依然属于门外汉。刚性CVT，顾名思义，靠刚性传递的无级变速器。楼主虽然做到了刚性传递，但无级变速恐怕还是有点困难吧。不然，各个公司早已经开始样件试制、试验了吧。
我参与CVT项目也有6、7个年头了，虽未取得任何成果，但有了少许经验。在刚性传动的无级变速器方面有了点成果，但与两产还有很大的距离。专利里面有详细的方案介绍，大家可以到专利网查询。也可以找论文，《利用刚性传递的无级变速器》。
如果有机会，我会将自己设计的刚性传动的无级变速器上传上来。

gjj8171

6楼给的是北京搞的HN-CVT吧，叫活齿CVT。
记得以前听我们一个教授说的，现在大家都在CVT的门外转，都无法进入这个领域。
我也没能力进入，但仅仅是不甘心而已。所有的努力，仅仅是为了更好的改变车的舒适性和经济性

adong9468

你们都在往"刚"的方向发展,我却是往"柔"的方向发展,我认为无级变速的真谛还是在"气动"上. 很简单的一个公式(在系统内不考虑热量的变化情况下): P1V1=P2V2

皓首仙翁

发动机的运动是有冲击的，有一点儿的柔性能减少震动。

t_winner

CVT技术虽然有它自身的优点，但适合中国的自动变速器技术可能还是DCT技术。这可不是我自己的观点，发改委，以及最新的十二五规划，863计划等都会把DCT及AMT列入其中，而CVT据说基本已排除在外。

zhangxiang_no1

下次我发一下我设计的无级变速器结构给大家看看，

forwin

受教了，我是刚刚进入汽车世界的新手，谢谢

向左看齐

CVT技术虽然有它自身的优点，但适合中国的自动变速器技术可能还是DCT技术。这可不是我自己的观点，发改委， ...
t_winner 发表于 11-5-2010 08:59

小米加步枪的时候没有被打倒，反而是现在被彻底买办了。

英雄如龙

很有深度，好好研究研究

543057634

你看看我设计的低功耗双离合变速箱（遂道式）重发
  在变速箱 结构原理 能找到，是重发的 11年1月24日的，给于指教，我想知道我设计的缺点.谢谢了