农机上的工程师智慧（五）

CVT(无级变速)拖拉机

如果说六十年代是动力换档拖拉机的发韧期，那七八十年代则可称为动力换档的稳步发展期，我国农垦农场在1980和1990年代从美、欧等国引进的大马力拖拉机基本上装备了动力换挡拖拉机，如1984和1985年引进的453台约翰迪尔4450拖拉机配置了全动力换挡变速器，1997年引进的363台纽荷兰M160拖拉机装备了电子区域动力换挡变速箱。

CVT （Continuously Variable Transmission）无级变速拖拉机最早发布是在1995年，当年德国拖拉机制造家族企业-芬特公司（Xaver Fendt & Co.）推出了926Vario (260马力) 无级变速拖拉机。

1995年芬特发布的926Vario无级变速拖拉机

Vario 无级变速器最早由芬特公司的工程师汉斯•马歇尔（Hans Marschall）研发，并在1973 年注册了专利“农业与建筑车辆的静液压机械驱动”。经试验和改进后，该变速器取名为三体驱动器（TriStat），表示变速器由行星分流机械传动机构、变量静液压系统和两档机械变速机构三位一体组成。汉斯•马歇尔在1981-1982年间，完成了最初的机型，发动机经行星传动机构实现液压和机械双功率分流，液压流主体是一个变量泵和两个变量马达，机械流有高低档换挡，可以实现0-40km/h的无级变速。

该变速器安装在拖拉机上，其牵引力突出，高低档效率稳定在86-87%。不幸的是这项新技术被认为不切实际，其未被纳入芬特公司的变速器开发计划。无级变速器技术随之被束之高阁，一搁就是 5年。

1987年年底，汉斯•马歇尔等人通过对这项创新技术情有独钟的芬特家族成员、战略专利分析专家海因里希·芬特(Heinrich Fendt)，设法说服了芬特公司创始人之一的赫尔曼•芬特博士（Dr. Hermann Fendt）。在赫尔曼•芬特的力主下，芬特公司在1990年代初将开发重心转向功率分流无级变速器，终于开发出了Vario 变速器（用于70-250马力拖拉机），其时汉斯•马歇尔已在1989年撒手人寰（年仅53岁），为纪念他对Vario变速器的贡献，将这种变速器型号的前缀用马歇尔（Marschall）的缩写ML来命名。

应用于926 Vario 拖拉机上 ML200变速器

1995年， ML200变速器应用于芬特926 Vario拖拉机上，这是世界上第一台无级变速拖拉机（Continuously variable drive），发动机额定功率为260马力，具备快速换挡的高效和无级变速的优势。大约从1999年，芬特推出全系列装备Vario变速器的86-270马力拖拉机，至2016年，第25万台芬特Vario无级变速器下线。

2016年的VarioDrive变速器

至1999年Vario 拖拉机形成了3个系列，从86-270马力，包括 86-120马力的400 Vario、115-160马力的700Vario以及170-270马力的900Vario。 

2006年Vario拖拉机进一步拓展到5个系列，形成79-360马力完整的全系列产品。

2010年新推出葡萄园/果园拖拉机，发动机功率段继续向下延伸至69-99马力。 

Vario拖拉机发展史上另一个重磅事件是2015年推出的1000Vario系列拖拉机，突破了当时非折腰转向轮式拖拉机发动机功率的极限380马力，达500马力。

2015年推出的1000Vario系列拖拉机

在Vario无级变速拖拉机的技术发展过程中，有三个引人关注的里程碑事件：

一是在拖拉机电子化还处于萌芽状态的1990年代，将传统变速杆改进为操作方便的多功能手柄（multifunction joystick）。

最新的Vario拖拉机多功能手柄

二是改善舒适性，早期的液压泵噪音很大，改进后通过柔性安装来隔离油泵的噪音。

三是VarioDrive系统，这是2015年在1000Vario拖拉机上推出的最新技术，全球首个全时四轮无级变速技术(Permanently variable all-wheel function)，拖拉机的前桥和后桥由独立的液压马达驱动，整个驱动系统是全自动的，无需驾驶员干预。加上可变胎压的轮胎管理系统，据称VarioDrive拖拉机能够增加10%的牵引力，加大8%的轮胎接地面积，同时降低8%的油耗。

VarioDrive系统示意图

与芬特几乎同时研发无级变速器的奥地利斯太尔、德国采埃夫（ZF）等公司也成功开发了液压机械式功率分流无级变速器（采用与Vario输出耦合功率分流技术不同的输入耦合分流技术），行业将这一拖拉机变速器技术统称为CVT（ContinuouslyVariableTransmission）或HMCVT(Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission)。

1999年斯太尔品牌推出首台CVT170拖拉机

斯太尔S-Control CVT变速器

芬特被爱科公司收购后，Vario无级变速器也被爱科其他品牌（如MF，维美德）拖拉机所采用；斯太尔农机1996年被凯斯兼并，其后凯斯和纽荷兰品牌拖拉机使用的CVT变速器设计就来自斯太尔；而采埃夫（ZF）作为拖拉机变速器供应商，为多家拖拉机制造商提供CVT变速器。

进入21世纪，各大拖拉机公司制造商竞相进军CVT拖拉机，作为对动力换挡拖拉机的补充和升级。目前在欧美市场上，动力换挡拖拉机已占到70%以上，在西欧市场100马力以上拖拉机CVT变速器配置率占到约1/3，CVT拖拉机凭借其应用适应性广、操控性佳和作业效率高等优势，正加速向前发展。