丰田K120 direct shift 齿轮直驱式CVT连续可变变速箱

爱信最新款第四代CVT变速箱，代号K120，又叫W-CVT（或D-CVT) .是一种全新的无级变速箱。称为齿轮直驱式CVT (Direct Shift-CVT)，主要与丰田2.0L发动机配套。

该变速箱不仅有传统CVT钢带轮固定的金属带传动结构，还额外的增加了一套齿轮传动结构，但是该变速箱并不是简单增加了一套齿轮，而是整体进行了优化提升，尽管增加了齿轮传动结构，但是尺寸反而缩小了，长度缩短23mm，减少10%，重量减轻了5kg，减少15%，但是承受扭矩达到了215N.m，速比达到7.5：1，齿轮用于起步加速和低速行驶，相比上一代S-CVT (K114）燃油经济性提高了6%，换挡速度加快，运动性得到加强，带来良好驾驶感受。

总之一句话，新款K120S-CVT变速箱具有节油、减重、运动、可靠等优点。

丰田专利的direct shift CVT的技术细节

↑丰田direct shift CVT变速箱剖视图

CVT变速箱的全称是Continuously Variable Transmission连续可变自动变速箱。CVT的传动方式不同于大多数自动变速箱所采用的齿轮传动，而是使用了钢带摩擦传动。其速比的控制由一组两个可变宽度的滑轮槽实现。低速模式“Low Gear”。输入滑轮槽宽，输出滑轮槽窄。导输入传输半径小而输出传输半径大。因此发动机输入轴转速高于输出轴。相应的超速模式“Overdrive Gear”。输入滑轮槽窄，输出滑轮槽宽。输入传输半径大而输出传输半径小。因此发动机输入轴转速低于输出轴。这就类似于变速山地自行车的调速原理。由于滑轮槽的宽度是连续电控可变的，因此相应的输出速比也是连续可变的。

↑丰田CVT变速箱的快速迭代

由于CVT变速箱在日本有很高的市占率，丰田集团一直持续投资CVT变速箱的研发。从2000年至今丰田CVT变速箱已经迭代至第四代。其中燃油经济性则是演进的重要指标，最新的丰田direct shift CVT较上一代CVT变速箱节油超过6%。那么是什么秘诀帮助丰田在不断更新CVT变速箱的过程中保持燃油经济性的优化呢？我们来看看其中的秘密。

↑丰田direct shift CVT变速箱的工作原理图

最新的丰田direct shift CVT变速箱代号K120。它创新的加入了一套一档直驱齿轮系统。当低速时通过离合器切换到齿轮驱动Gear Drive模式，动力由绿色路径所示由齿轮直接传递动力。当较高速度时通过离合器切换到带轮驱动Belt Drive模式，动力由红色路径所示由钢带和滑轮槽连续可变速比的传递动力。

↑丰田direct shift CVT变速箱的工作模式

由于上述的工作原理，CVT变速箱就有了它的几个鲜明特点。

优点：

1.更好的燃油经济性

2.更富驾驶乐趣。

3.更轻更紧凑的变速箱设计。

↑丰田direct shift CVT变速箱的直驱齿轮系统

丰田direct shift CVT变速箱引入直驱齿轮系统就是为了克服传统CVT的缺点。由于CVT变速箱采用的是钢带摩擦传动，因此对动力输出必须进行限制。否则可能超出静摩擦力而出现相对摩擦，从而磨损钢带。有了直驱齿轮的direct shift CVT变速箱不再需要低速时限制发动机的输出功率和扭矩。

↑日产XTronic变速箱与传统CVT变速箱比较

其实最早日产集团就引入了齿轮系统，不过并未分化出单独的两种驾驶模式。由于日产旗下的SUV车型车重非常重，又要与大马力的发动机配合。因此日产开发了XTronic变速箱方案，在传统CVT变速箱方案的液力变矩器和两组传输滑轮的基础上去除了离合器模块而换成了可传输更大动力的行星齿轮组。而丰田则更彻底的让齿轮系统完全负责低速齿轮驱动模式，并广泛适配TNGA平台的车型。

丰田direct shift CVT变速箱优势详解

A.更好的燃油经济性

↑丰田direct shift CVT变速箱变速范围比较

当今变速箱发展方向是更宽广的变速范围。既兼顾低速挡的加速性能，又兼顾高速档的油耗。这一直是CVT变速箱发展的难点。传统CVT受制于滑轮槽的体积速比一般在6.5左右。丰田direct shift CVT变速箱由于低速交由齿轮直驱，带轮部分连续可变速比设计更照顾中高速区间。因此整体速比达到了更优的7.5。发动机可以容易地保持在经济转速区间，从而获得了更好的燃油经济性。

B.更富驾驶乐趣

↑丰田direct shift CVT变速箱加速特性比较

由于低速挡由齿轮直驱，丰田direct shift CVT变速箱加速特性的黑色曲线相较传统CVT的灰色曲线有更好的加速响应和更高的加速度。一方面在齿轮驱动模式下可以直接爆发发动机的潜力。另一方面带轮驱动的设计做了性能优化，滑轮槽的夹角从11度减小至9度，获得了20%的响应速度提升。使得配备该CVT的TNGA平台车型更富驾驶乐趣。

C.更轻更紧凑的变速箱设计