活齒嚙合：我國自主變速器彎道超車的機會

◆文/本刊記者 桂江一

最近幾年，在國內汽車市場自主品牌的占有率快速提升，自主品牌汽車發展迅猛，但發動機、變速器等關鍵部件的核心技術依舊牢牢地掌握在歐美及日本等老牌汽車企業手中。

2018年11月13日，潛心研究活齒嚙合無級自動變速技術12年的北京維艾迪汽車科技有限公司(VIT)對外公布了擁有完全自主知識產權，全球獨創的活齒嚙合無級自動變速技術，并同時發布了基于活齒嚙合無級變速器的V-HN、V-SK、V-CCT.P、V-CCT.T、HVT和EVT等6條技術應用路線，可應用于普通燃油乘用車、普通燃油商用車、混合動力汽車、純電動汽車、農業機械、船舶等各種動力傳動領域。

活齒嚙合無級變速的原理是：活齒單元工作表面由系列滑片(或滑針)疊合組成，通過滑片自由無級滑移可構成任意形狀嚙合齒形，此設計思想等效于對齒輪進行“微分再積分”，通過多個微元面的有機組合即可形成任意所需齒形，即構成“滑片無級嚙合活齒輪”。由于滑片的滑移方向與受力方向不同向，所以滑片可以隨著當前嚙合齒形自由變形，而傳遞功率時的受力方向與自由滑移方向垂直或其夾角在當量摩擦角之內具有自鎖性，所以滑片承載受力時不會改變齒廓形狀，具有“剛柔融合、活齒固化”效應，承載能力強，傳動效率高，是真正意義上的“活齒嚙合無級變速”。活齒嚙合傳動的特點為動態靜嚙合，在整個傳動包角區，活齒與鏈齒之間為靜態嚙合，且為齒根受力，可以形象類比為靜態平鍵受力狀態，所以其承載能力取決于活齒總成中承載滑片的厚度及軸向寬度，而滑片厚度及寬度參數設計幾乎沒有制約條件，可自由設計。正因如此其功率密度遠大于現有CVT，甚至可以大于齒輪傳動，理論上講只要空間尺寸允許，活齒嚙合無級自動變速器可以傳遞無限大扭矩。另外，還可以有效規避由于活齒滑片厚度導致的非零齒隙現象，可以從源頭上消除傳統變速器的扭矩脈動問，從而在不增加機構的前提下使活齒變速器性能進一步提升。

發布會現場

除了獨創的活齒嚙合無級變速技術外，VIT還開創性地提出了“無級換擋”概念。把CVT無級變速器的全程無級變速功能轉變為無級換擋，即無級變速器演變為“無級換擋模塊”，CVT只用來完成無動力中斷無級換擋，其他時間段變速器為2級齒輪傳動。“無級換擋模塊”可以成為所有類別變速器的通用模塊化換擋部件，諸如DCT、CVT、AT、AMT以及HEV、EV變速系統，均可以配置“無級換擋模塊”，將其各自固有的換擋變速特性升級為無級變速特性，從而兼具動力性、經濟性、舒適性，同時化解CVT錐盤體積無法壓縮的速比功率障礙矛盾，具有“緊湊性、輕量化、長壽命”等特點。在DCT變速器中加入“無級換擋模塊”將會從根本上解決換擋雙離合自動變速器的換擋品質。

自動變速器專家、北京航空航天大學教授徐向陽在發布會上表示：CVT無論是鏈式的還是帶式的，采用的都是摩擦傳動，具有效率低、扭矩容量低等缺點，VIT的活齒嚙合無級變速技術從根本上解決了傳統無級變速器的問題，用嚙合傳動替代摩擦傳動，傳動效率大幅提高，可以達到94%以上。同時，無級變速器的扭矩容量問題也迎刃而解，由現有的450Nm提高到1 500Nm以上，使得無級變速器技術的應用范圍更廣，不僅適用于乘用車，還可用在商用車、軍用車、農業機械、船舶等。

中國汽車工程學會名譽理事長付于武、中國工程院院士胡正寰、中國機械工程學會無級變速專業委員會主任董志峰、中國汽車自動變速器創新聯盟秘書長李盛其等汽車領域專家、學者對VIT公司獨創的活齒嚙合無級變速技術給予了很高的評價，并呼吁汽車及零部件相關企業、研究機構一起攜起手來，盡早讓活齒嚙合無級變速技術走出實驗室、走向市場，實現我國自主自動變速器技術的彎道超車。

活齒嚙合技術原理圖