汽車知識(shí)全接觸三 自動(dòng)變速箱工作原理

1、汽車知識(shí)全接觸三 自動(dòng)變速箱工作原理汽車之家類型：轉(zhuǎn)載日期：2005/9/1 車168 責(zé)任編輯：韓路 雖然現(xiàn)在市場上車型繁多，配備的自動(dòng)變速器種類也繁多，但其控制和使用方法都大同小異。早幾年，在國產(chǎn)車中最常見的是4前速自動(dòng)變速器，現(xiàn)在很多車型更新?lián)Q代，配備了5前速自動(dòng)變速，奧迪A4甚至還配備了6前速自動(dòng)變速。 自動(dòng)變速器看似復(fù)雜，事實(shí)上只要我們了解了其中一些簡單參數(shù)的奧秘，那么在選購汽車時(shí)，自動(dòng)變速器的好壞就可一目了然了。自動(dòng)變速器最重要的參數(shù)就是擋位的個(gè)數(shù)。這一點(diǎn)凡是開過車的人都能理解，誰都愿意開擋位多的車。如果擋位越多，變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的配合就會(huì)越緊密，能夠把發(fā)動(dòng)機(jī)的性能發(fā)揮得更好。但

2、光看擋位的個(gè)數(shù)是不夠的。事實(shí)上一臺(tái)自動(dòng)變速器的擋位多少并不是技術(shù)的核心，因?yàn)楹唵蔚脑黾有行驱X輪組就能增加擋位。象奔馳，沃爾沃的商用貨車，有的擋位甚至多達(dá)20多個(gè)。自動(dòng)變速器的技術(shù)核心在它的控制機(jī)構(gòu)。因?yàn)橐慌_(tái)好的自動(dòng)變速器，它的換擋品質(zhì)必須做到響應(yīng)速度快，換擋沖擊小等特點(diǎn)。而這一切都需要靠設(shè)計(jì)和改進(jìn)性能優(yōu)良的控制機(jī)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。 自動(dòng)變速器是通過各種液壓多片離合器和制動(dòng)閘限制或接通行星齒輪組中的某些齒輪得到不同的傳動(dòng)比的。所以換擋品質(zhì)的好壞與這些離合器和制動(dòng)器有直接關(guān)系。根據(jù)汽車擋次的不同，出于成本考慮，經(jīng)濟(jì)型車的自動(dòng)變速器的控制機(jī)構(gòu)通常被設(shè)計(jì)得很簡單。如圖： 上圖為自動(dòng)變速器中最常用的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3、它通過制動(dòng)帶來限制行星齒輪的運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)帶在杠桿的推動(dòng)下能迅速包緊被制動(dòng)的齒輪或軸，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的制動(dòng)力達(dá)到限制行星齒輪運(yùn)動(dòng)的目的。杠桿是直接被頂桿推動(dòng)的，頂桿的動(dòng)力又來自液壓。所以行星齒輪的制動(dòng)完全由液壓來決定。這種制動(dòng)帶式的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)非常簡單，成本也很低，常用于經(jīng)濟(jì)型車的自動(dòng)變速器當(dāng)中。但由于制動(dòng)帶制動(dòng)非常唐突，制動(dòng)力來得很猛，所以換擋震動(dòng)相對(duì)較大。在高擋車中很少用這種設(shè)計(jì)。高擋車中用得較多的是多片離合器式制動(dòng)設(shè)計(jì)。如下圖： 上圖是奧迪A4的自動(dòng)變速器。綠色圓筐中的部分就是多片離合器式的行星齒輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)。采用這種設(shè)計(jì)的自動(dòng)變速箱能獲得很好的換擋品質(zhì)，換擋時(shí)動(dòng)作非常柔和幾乎感覺不到震動(dòng)和換擋沖

4、擊，但制造維護(hù)成本很高。汽車知識(shí)全接觸三 自動(dòng)變速箱工作原理汽車之家類型：轉(zhuǎn)載日期：2005/9/1 車168 責(zé)任編輯：韓路 早期的自動(dòng)變速器通常都是機(jī)械控制的，最多只有少量電子系統(tǒng)作為輔助。機(jī)械式的自動(dòng)變速器液壓油路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，而且耐用性差，需要經(jīng)常維護(hù)，維修費(fèi)用也高得出奇?，F(xiàn)代自動(dòng)變速器基本上已經(jīng)采用了電液一體化的設(shè)計(jì)，其實(shí)不單變速器是這樣，現(xiàn)在很多自動(dòng)化設(shè)計(jì)都是采用的電液一體化設(shè)計(jì)。所謂電液一體化，就是指用電子方式控制液壓油路。這樣就省去了各種復(fù)雜的液壓控制閥和控制管路，直接用電磁閥取代液壓閥。電磁閥最大的好處就是布置方便，可靠性和響應(yīng)速度高。我們完全可以想象，是布置復(fù)雜的液壓回

5、路容易一些還是布置電線容易一些？答案當(dāng)然是后者。電液一體化變速控制，除了上述優(yōu)點(diǎn)以外，還有一個(gè)很大的好處就是控制方法更加智能化。因?yàn)殡姶砰y是直接與行車電腦相連的，電腦可以很容易的根據(jù)汽車的各種狀態(tài)調(diào)整控制方式。不象純液壓控制那樣，控制模式是固定不變的。所以在很多配備了電液一體化式的自動(dòng)變速器的車上，有經(jīng)濟(jì)模式，運(yùn)動(dòng)模式，雪地模式可供選擇。在經(jīng)濟(jì)模式下，電腦控制變速器在低轉(zhuǎn)速換擋達(dá)到省油的目的；在運(yùn)動(dòng)模式下電腦控制變速器在高轉(zhuǎn)速換擋發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能；在雪地模式下，電腦控制自動(dòng)變速器直接用2擋起步，避免因輪胎打滑而失控。所以，這種電液控制的自動(dòng)變速器給人的感覺就是非常智能化，非常聽話。而這所有

6、的控制模式只需要修改電腦程序就能實(shí)現(xiàn)，硬件方面不需要做任何改動(dòng)，所以成本比傳統(tǒng)自動(dòng)變速器更低，性能卻更高。 當(dāng)然，在使用自動(dòng)變速器時(shí)也有很多有別與手動(dòng)變速器的地方。首先，自動(dòng)變速器和手動(dòng)變速器都有空擋（也就是N擋）。但自動(dòng)變速器的N擋與手動(dòng)變速器的N擋是完全不一樣的。手動(dòng)變速器掛入N擋以后，同步器將齒輪與軸的動(dòng)力分開，完全切斷的動(dòng)力傳輸；自動(dòng)變速器掛N擋以后，動(dòng)力并沒有分開，而是解除了所有離合器和制動(dòng)器對(duì)行星齒輪的約束，行星齒輪全部轉(zhuǎn)動(dòng)，但不傳輸動(dòng)力（這是行星齒輪的特性）。因此，自動(dòng)變速器掛N擋以后，并不代表發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力被切斷，而僅僅只是行星齒輪的動(dòng)力傳輸不出去而已。如果在高速行駛時(shí)把自動(dòng)變速

7、器掛入N擋溜車，則會(huì)造成潤滑油壓降低，潤滑跟不上而行星齒輪又在相對(duì)高速旋轉(zhuǎn)，所以很容易把齒輪燒壞。還有一點(diǎn)就是在短暫停車時(shí)不要經(jīng)常把變速桿從D擋切入N擋，因?yàn)樽詣?dòng)變速器是通過液壓推動(dòng)各個(gè)離合器的分離結(jié)合以及制動(dòng)器的束縛來實(shí)現(xiàn)換擋的，空擋亦如此。所以頻繁的切如N擋會(huì)使各個(gè)離合器和制動(dòng)器的工作強(qiáng)度和磨損增大，減少自動(dòng)變速器的使用壽命。其實(shí)大可放心，在設(shè)計(jì)自動(dòng)變速器的時(shí)候工程師們就考慮到了停車問題，其實(shí)在D擋上短時(shí)間停車是完全不會(huì)對(duì)變速器有壞影響的，雖然車已停住發(fā)動(dòng)機(jī)仍在轉(zhuǎn)動(dòng)，但帶速時(shí)的微弱能量完全能被液力變矩器吸收，從而達(dá)到平衡。除非是長時(shí)間在高溫環(huán)境下停車，才會(huì)使液力變矩器的油溫升高。上自動(dòng)變速

8、器能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車速等情況自動(dòng)變換傳動(dòng)比，使汽車獲得良好的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性，并減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染。自動(dòng)變速器操縱容易，在車輛擁擠時(shí)，可大大提高車輛行駛的安全性及可靠性。電子控制自動(dòng)變速器通常由液力變矩器、行星齒輪變速系統(tǒng)、換擋執(zhí)行器、液壓操縱系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)五部分組成。液力變矩器的工作原理目前轎車上廣泛采用由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成的單級(jí)雙相三元件閉鎖式綜合液力變矩器。泵輪和渦輪均為盆狀的。泵輪與變矩器外殼連為一體，是主動(dòng)元件；渦輪懸浮在變矩器內(nèi)，通過花鍵與輸出軸相連，是從動(dòng)元件；導(dǎo)輪懸浮在泵輪和渦輪之間，通過單向離合器及導(dǎo)輪軸套固定在變速器外殼上。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，曲軸帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)，因旋轉(zhuǎn)

9、產(chǎn)生的離心力使泵輪葉片間的工作液沿葉片從內(nèi)緣向外緣甩出；這部分工作液既具有隨泵輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)的園周向的分速度，又有沖向渦輪的軸向分速度。這些工作液沖擊渦輪葉片，推動(dòng)渦輪與泵輪同方向轉(zhuǎn)動(dòng)。從渦輪流出工作液的速度v可以看為工作液相對(duì)于渦輪葉片表面流出的分速度與隨渦輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)分速度u的合成。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速比較小時(shí)，從渦輪流出的工作液是向后的，工作液沖擊導(dǎo)輪葉片的前面。因?yàn)閷?dǎo)輪被單向離合器限定不能向后轉(zhuǎn)動(dòng)，所以導(dǎo)輪葉片將向后流動(dòng)的工作液導(dǎo)向向前推動(dòng)泵輪葉片，促進(jìn)泵輪旋轉(zhuǎn)，從而使作用于渦輪的轉(zhuǎn)矩增大。隨著渦輪轉(zhuǎn)速的增加，分速度u也變大，當(dāng)與u的合速度v開始指向?qū)л喨~片的背面時(shí)，變矩器到達(dá)臨界點(diǎn)。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速進(jìn)一步

10、增加時(shí)，工作液將沖擊導(dǎo)輪葉片的背面。因?yàn)閱蜗螂x合器允許導(dǎo)輪與泵輪一同向前旋轉(zhuǎn)，所以在工作液的帶動(dòng)下，導(dǎo)輪沿泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向自由旋轉(zhuǎn)，工作液順利地回流到泵輪。當(dāng)從渦輪流出的工作液正好與導(dǎo)輪葉片出口方向一致時(shí)，變矩器不產(chǎn)生增扭作用（這時(shí)液力變矩器的工況稱為液力偶合工況）。液力變矩器靠工作液傳遞轉(zhuǎn)矩，比機(jī)械變速器的傳動(dòng)效率低。在液力變矩器中設(shè)置鎖止離合器，可以在高速工況下將泵輪與渦輪鎖在一起，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力直接傳遞，提高變矩器的傳動(dòng)效率。行星齒輪變速器的工作原理液力變矩器雖能傳遞和增大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，但變矩比不大，變速范圍不寬，遠(yuǎn)不能滿足汽車使用工況的需要。為進(jìn)一步增大扭矩，擴(kuò)大其變速范圍，提高汽車的適應(yīng)能力，在

11、液力變矩器后面又裝一個(gè)輔助變速器有級(jí)式齒輪變速器。該齒輪變速器多數(shù)是用行星齒輪變速的。行星齒輪變速器是由行星齒輪機(jī)構(gòu)及離合器、制動(dòng)器和單向離合器等執(zhí)行元件組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)通常由多個(gè)行星排組成行星排的多少與檔數(shù)的多少有關(guān)。星齒輪變速器的換檔執(zhí)行元件包括換擋離合器、換擋制動(dòng)器和單向離器。換擋離合器為濕式多片離合器，當(dāng)液壓使活塞把主動(dòng)片和從動(dòng)片壓緊時(shí)，離合器接合；當(dāng)工作液從活塞缸排出時(shí)，回位彈簧使活塞后退，使離合器分離。換擋制動(dòng)器通常有兩種形式：一種是濕式多片制動(dòng)器，其結(jié)構(gòu)與濕式多片離合器基本相同，不同之處是制動(dòng)器用于連接轉(zhuǎn)動(dòng)件和變速器殼體，使轉(zhuǎn)動(dòng)件不能轉(zhuǎn)動(dòng)。換擋制動(dòng)器的另一形式是外束式帶式制動(dòng)器。行星齒輪變速器的單向離合器與液力變矩器中的單向離合器結(jié)構(gòu)相同。液力機(jī)械傳動(dòng)式自動(dòng)變速器的控制液壓自動(dòng)操縱系統(tǒng)通常由供油、手動(dòng)選擋、參數(shù)調(diào)節(jié)、換擋時(shí)刻控制、換檔品質(zhì)控制等部分組成。供油部分根據(jù)節(jié)氣門開度和選擋桿位置的變化，將油泵輸出油壓調(diào)節(jié)至規(guī)定值，形成穩(wěn)定的工作液壓。在液控液動(dòng)自動(dòng)變速器中，參數(shù)調(diào)節(jié)部分主要有