CVT变速机构的问题所在（上）

甘新尧

　　可以无级变速的汽车很诱人，但是无级变速机构的传动功率不高，部件又容易损坏。为什么会有这些缺点？能不能克服？下面我试图分析一下，看能不能令大家满意。
& r  r8 l' w6 a+ O3 X这类无级变速机构的关键部分是主、从轮组都有一对相对安置的带轮（又称锥盘、锥形轮），两对带轮共同夹着一条横截面为V形的传送带。汽车变速时通过改变每对带轮两轮间的相对位置（此大彼小），来改变传送带与每对带轮的啮合半径（此小彼大），从而改变其输出的变速比。
1 |+ D' M8 y- Z　　本文要阐述的问题只和传送带与带轮的的啮合情形有关，据此，我画出了这类无级变速机构的示意图。为简单起见，我在阐述时只着眼于示意图的左边，反正右边的状况与左边的相对应，讲清了左边就等于讲清了右边。我们在传送带D上的左边选取两条传送周长，主动带轮A与之接触的两个圆周是A1、A2，从动带轮B与之接触的两个圆周是即B1、B2，从而推演相应的算式：

甘新尧

　　如该图所示，设主带轮A的转速为Na，其A1的长为La，A2的长为La-c（c为两处圆周长之差，下同）；设从带轮B的转速为Nb，其B1的长为Lb=，B2的长为Lb-c。
' B- K* ]5 e( Z" a; e7 G为使汽车变化着不同的行驶速度，带轮A、B上与传送带D的接触位置是变化着的，因而A1、B1、A2和B2的长也是变化着的（当然A1与A2、B1与B2的圆周长之差是恒定的），带轮A、B的转速同样是变化着的。带轮A、B的转速与A1和A2或B1和B2的关系如以下公式：
1 j$ \9 P/ K4 @5 b# J2 ^Na/Nb=Lb/La      Na/Nb=(Lb-c)/(La-c)
　　如果某一汽车速度使带轮A、B的转速相同，那么A1与B1、A2与B2的长也是相同的，即
6 R7 d) k( R7 ]  M& S  w3 UNa=Nb       Lb=La       (Lb-c)=(La-c)
Lb/La=Na/Nb=1     (Lb-c)/(La-c)=Na/Nb=1
所以Lb/La =(Lb-c)/(La-c)就是正常不过的了。此时无级变速机构的传动功率不会不高，也不会损坏部件。但是这样的情况很少有，大多数情况是带轮A、B的转速并不相同，A1与B1、A2与B2的长也就不相同，即
Na≠Nb       Lb≠La
6 E! s' Z% @% ]  h; f% C" j- ?因而此时Lb/La与(Lb-c)/(La-c)不可能是同比关系。然而从公式Na/Nb=Lb/La和Na/Nb=(Lb-c)/(La-c)却推导出Lb/La =(Lb-c)/(La-c)，这就很荒谬了。
　　上面的阐述可能还有人没弄明白，我们还可以探讨从传送带与每对带轮接触之处线速度状况。同样是上面一幅示意图，同样在传送带D上的左边选取两条传送周长D1、D2，同样是主动带轮A与之接触的两个圆周为A1、A2，从动带轮B与之接触的两个圆周为B1、B2，设带轮A的转速为Na，其A1的长为La，A2的长为La-c；设带轮B的转速为Nb，其B1的长为Lb= Na/Nb•La，B2的长为Lb-c=Na/Nb（La-c）。我们看一看上列各处线速度及其传递情况（为便于理解，先假定传送带D与带轮A、B的接触在传递线速度时为静止磨擦）：A1处线速度为Na•La，通过传送带D上的D1以同线速度传递至B1处，即B1处线速度为Nb•Lb =Na•La，在带轮B上以同转速传递至B2处，B2处线速度为Nb (Lb-c)=Nb (Na/Nb•La-c)= Na•La-Nb•c；A1处的线速度仍为Na•La，在带轮A上以同转速传递至A2处，A2处线速度为Na (La-c)= Na•La-Na•c，此线速度传递至传送带D上的D2处，即D2处线速度为Na•La-Na•c，而D2处又同时与带轮B上B2处接触，可B2处线速度却为Na•La-Nb•c，因为Na≠Nb，所以Na•La-Na•c≠Na•La-Nb•c，即接触着的D2与B2各以不同的线速度运动着，故处于滑动磨擦状态。当然，处于滑动磨擦状态的不可能只是D2与B2的接触处，大家可以举一反三。
　　实际上，CVT变速机构的传送带上只有两条几何意义上的线与左右两边的主、从带轮真正啮合（姑且称为“有效传送线”，具体位置视传送带和主、从带轮的材质、工艺等情况不同而不同），其它与带轮接触的部分都呈打滑状态。这种打滑不仅不能有效传输动力，还有可能阻碍动力的传输，并且极易损坏传送带和带轮。与“有效传送线”距离越大，打滑程度越重。因此，传送带越宽，动力传输就越糟，损坏越重。
　　也许我说的情况专业人员都知道，我孤陋寡闻了。