变速器是汽车的传动部件，它能在变速范围内改变速比，平衡发动机输出动力和行驶阻力。传统的机械式变速器通过阶跃变化的速比来达到此目的，不能完全平衡驱动力和行驶阻力。因此，汽车上需要有一种能够连续改变速比的变速装置。CVT 就是这样的一种装置，其形式多种多样，无论金属带式 CVT 应用最为广泛。

　　1 金属带式 CVT 的工作原理

　　CVT 的变速原理所示。变速部分由主动带轮、V 型金属带和从动带轮组成。每个带轮都由两个半锥轮组成，其中一个半锥轮固定，另一个半锥轮可以通过液压缸控制其轴向移动。半锥轮间轴向相对位移是根据驾驶员的操作意图和汽车的行驶工况，由 CVT 电子控制装置自动控制的。两个带轮的轴距是固定的，金属带的周长也是定值，则变速时速比公式为DR DN DR r n i =（1）式中iDCVT 的速比；DR n，DN nD主动轮与从动轮转速；DR r，DN rD主动轮与从动轮工作半径。

　　当主动轮工作半径DR r较小时（半轮间的距离较宽），从动轮工作半径DN r则较大（半轮间的距离较窄），此时的传动比较大，相当于汽车低挡行驶；反之，相当于高挡行驶。通过控制DR r和DN r的连续变化，就能实现汽车的无级变速，即通过控制主从动带轮可动锥轮的轴向移动，来改变金属带的回转半径，从而得到连续变化的速比。可动锥轮的轴向移动由与之相连的液压缸压力或者位移决定。因此，CVT 根据汽车所处工况的要求来实时改变速比的关键是对主从动缸进行液压控制。

　　2 CVT 的液压控制

　　CVT 的稳定工作是靠一套复杂、完整的液压系统来实现的。液压系统主要由主动缸液压控制、从动缸液压控制、液力变矩器控制、换向机构控制、润滑系统和冷却系统组成。其中，主动缸控制 CVT的速比变化，从动缸控制夹紧力。

　　2.1 主动缸的液压控制

　　CVT 的速比变化就是调节主从动轮的工作半径。

　　由于金属带的长度一定，所以主从动带轮工作半径的改变也必须协调。体现在液压控制方面就是控制主从动缸的液压协调关系。

　　速比是通过控制主动缸的压力来实现的。当从动轮的工作压力（轴向夹紧力）确定以后，通过主P可动锥轮+ =活塞控制油腔控制油压动压实际液压液压油缸动缸压力改变传动速比的过程为：从动轮的夹紧力通过金属带转化为主动缸的轴向负荷，在金属带为定长的约束条件下，只需改变主动缸的压力，即可实现协调主从动缸压力的目的，从而连续改变主从动轮节圆半径比，进而实现 CVT 的无级变速。

　　2.2 从动缸的液压控制

　　汽车发动机的扭矩要按照汽车行驶的要求，通过变速器传递到驱动轮上。金属带式 CVT 发动机的扭矩通过金属带和带轮的摩擦力传递。CVT 所传递的扭矩大小由从动轮缸的压力决定，从动带轮的轴向压力按照如下关系确定）2 /（cos DN e DN A R T P =μαβ（2）DN PD从动缸压力（金属带的夹紧力）；e TD发动机扭矩；βD扭矩储备系数，一般取β=1.21.3；αD带轮锥角，一般取α=11；μD带轮与金属带间的摩擦系数；DR RD主动带轮的工作半径；DN AD从动缸工作面积。

　　为了使 CVT 可靠的传递动力，从动缸压力应满足式（2）。从动缸液压控制的主要目标是保证金属带的夹紧力能让 CVT 可靠地传递发动机的扭矩。依据（2）式确定的从动缸压力，可以保证不至于因为夹紧力不足令金属带打滑，加重金属带的磨损，使其寿命缩短；也不至于由于夹紧力过大造成金属带传动效率明显下降。

　　CVT 速比和夹紧力控制分别由主从动缸的液压控制实现。由于各自的功用不同，所以主动缸和从动缸的半径也不同。另外，在 CVT 工作过程中，主从动缸高速旋转，其内部的液压油会由于离心力而产生动压。

　　3 轮缸动压的产生

　　当 CVT 工作时，主从动缸随发动机高速旋转，其内部的液压油在离心力作用下产生的动压力为30（2 1 2 1 2 d R n P=πρ（3）式中d PD离心力产生的动压；ρD液压油的密度；nD油缸的转速；2 RD油缸外径；I RD油缸内径。

　　某装备 CVT 的汽车各总成的参数是：发动机最高转速 n e_max =6000r/min，CVT 速比变化范围是2.4320.443.按这组数据计算，从动轮的转速n DN_max =13544r/min，从动缸外径 R 2 =0.055m，内径I R =0.0175m，ρ=860kg/m 3。由式（3）计算得从动缸的动压d P =2.067MPa，这相当于从动缸控制油压的变化范围。

　　对于主动缸，轮缸的最高转速为发动机最高转速 6000r/min，主动缸外径 R 2 =0.0785m，内径 R 1 = 0.0175m，由式（3）计算得主动缸的动压d P =0.994 MPa.

　　由上述分析可知，由于离心力的作用，CVT 的主从动油缸都在不同程度上产生动压，其大小是随转速变化的，这对液压控制是十分不利的，必须采取措施对动压进行补偿。

　　4 动压补偿方法

　　虽然主动缸缸径较大，但在 CVT 工作的整个过程中主动缸转速基本与发动机相同，故离心力在主动缸上产生的动压较小（通常不会高于 1MPa），对速比控制影响不是很大，可以在主动缸控制方案中加入补偿措施得到解决。

　　对于从动缸，其转速随发动机转速和 CVT 速比变化，因此从动缸的动压变化幅度较大，接近从动缸的压力变化范围，这对于夹紧力的精确控制影响很大，必须采取相应的措施消除动压带来的影响。

　　最有效的方法是在从动缸的活塞外侧加一个与从动缸底面积相等的动压补偿油缸。

　　控制油压产生动压的同时，补偿油压也产生动压，二者大小相等，方向相反，相互叠加后，仅存控制油压，这样就克服了动压对控制油压的影响。

　　依据这种方法设计的 CVT 从动轴结构所示。动压补偿油腔在从动缸活塞的外侧采用专门的补偿油道供油，补偿油腔的压力与系统的润滑和冷却压力相同。运用此方法建立的动压补偿油腔不仅可以有效地解决从动缸的动压平衡问题，而且在结构和功能方面并未影响 CVT 的其它性能。

　　动压+控制油压补偿油压控制油压控制油压 P补偿油压 P 0可动锥轮活塞动压补偿油腔控制油腔液压油缸可动锥轮控制油腔活塞动压补偿油腔从动油缸固定锥轮动压补偿油道控制油道5 结束语

　　分析了 CVT 的主从动缸动压产生的原因，并介绍了平衡动压的方法。这种方法在 CVT 上的成功应用，给其它类似液压机械的动压不平衡问题的解决提供了一个参考。