《自动变速器工作原理剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动变速器工作原理剖析（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、如果您驾驶过配备自动变速器的汽车，则应该知道自动变速器和手动变速器之间有两个主要区别：自动变速器汽车上没有离合器踏板。自动变速器汽车上没有换挡机构。只要将变速器挂在前进挡，其他所有操作都会自动进行。自动变速器（与它的液力变矩器）和手动变速器（与它的离合器）完成一模一样的事情，但它们完成的方式完全不同。 自动变速器的工作方式十分的神奇！自动变速器位置在本文中，我们将详细讲述自动变速器的原理。 首先您将了解整套系统的关键部件： 行星齿轮组。 然后，我们将告诉您变速器的装配、控制装置的工作原理，并讨论在变速器的控制中涉及到的一些难点。与手动变速器一样，自动变速器的主要工作是让发动机在较窄的转速范围下
2、运行，并且提供较宽的输出速度范围。梅赛德斯-奔驰CLK自动变速器如果没有变速器，汽车将会只有一种传动比，而我们也只能选择让汽车以所需的最大速度行驶的那种传动比。 如果您想要的最大速度是130公里/小时，那么传动比应类似于大多数手动变速器中的三挡。您可能从来没尝试过仅用三挡来驾驶配备手动变速器的汽车。 如果体验一下，您很快会发现在起动时几乎没有加速感。高速行驶时，发动机会发出尖叫，转速表会接近红线。这样的汽车很快就会磨损，以至于几乎无法驾驶。因此，变速器使用齿轮，以便更有效地利用发动机的扭矩，从而保持发动机在合适的转速下运行。手动变速器和自动变速器之间的关键不同在于：前者将不同组的齿轮分别锁定到
3、输出轴，以得到各种传动比；而在自动变速器中，同一组齿轮就可得到所有不同的传动比，自动变速器则是通过行星齿轮组来实现这一功能的。下面让我们来了解行星齿轮组的工作原理。当我们分解自动变速器以了解其内部结构时，会发现其在相当小的空间内容纳了各种各样的部件。除了其他部件外，您还会看到：一套精致的行星齿轮组一组钢带，用于固定齿轮组的部件一组三个湿盘离合器，用于固定齿轮组的其他部件一套神奇的液压系统，用于控制离合器和钢带一个大型齿轮泵，用于运送变速器液力传动油我们关注的重点是行星齿轮组。 这个部件的大小与甜瓜相仿，它产生变速器所能生成的所有不同传动比。变速器内的其他所有部件都是为了帮助行星齿轮组完成此工作
4、。自动变速器包含两套完整的行星齿轮组，它们组合成一个部件。从左到右：齿圈、行星架、两个太阳轮所有行星齿轮组都有三个主要部件：太阳轮行星齿轮和行星齿轮的齿轮架齿圈每种部件可以作为输入、输出，也可以保持不动。当各种部件担任不同角色时，可相应得到齿轮组的某一传动比。下面让我们观察单个行星齿轮组。变速器中的一个行星齿轮组包括一个72齿的齿圈和一个30齿的太阳轮。通过该齿轮组，可以得到很多不同的传动比。输入输出不动计算传动比A太阳轮（S）行星架（C）齿圈（R）1+R/S3.4:1B行星架（C）齿圈 （R）太阳轮（S）1 /（1+S/R）0.71:1C太阳轮（S）齿圈 （R）行星架（C）-R/S-2.4:
5、1另外，将其中任何两个部件锁定在一起，都会将整个装置锁定在1:1齿轮减速比。 请注意，上面列出的第一个传动比是减速挡输出速度比输入速度慢。第二个是超速挡输出速度比输入速度快。最后一个又是减速挡，但输出方向相反。从这个行星齿轮组还能得到其他几种传动比，不过这几种传动比与我们的自动变速器相关。您可以从下面的动画中试验这几种传动比：pluginspage=http:/ ersion=ShockwaveFlash quality=highs rc=http:/ 与自动变速器相关的不同传动比的动画单击上表左边的按钮。因此，不需要啮合或脱离任何其他齿轮，这组齿轮就可以产生所有不同的传动比。两套这样的齿轮组
6、排成一行，就可以得到变速器需要的四个前进挡和一个倒挡。这个自动变速器使用一组齿轮，这组齿轮称为组合行星齿轮组。看似单个行星齿轮组，但实际上其运行方式像两个行星齿轮组组合在一起。该齿轮组具有一个始终作为变速器输出的齿圈、两个太阳轮和两组行星齿轮。下面我们来看看其中的一些部件：变速器中的齿轮如何组合在一起从左到右：齿圈、行星架、两个太阳轮下图显示了行星架中的行星齿轮。请注意，右边的行星齿轮比左边的行星齿轮位置低，并且它不与齿圈啮合，而是与其他行星齿轮啮合。只有左边的行星齿轮与齿圈啮合。行星架：请注意两组行星齿轮。接下来，您可以看到行星架的内部。较短的行星齿轮只与较小的太阳轮啮合，较长的行星齿轮既与
7、较大的太阳轮啮合，也与较小的太阳轮啮合。行星架内部：请注意两组行星齿轮。下面的动画显示了所有部件在变速器中是如何啮合传动的。src=http:/ uality=highp luginspage=http:/ ersion=ShockwaveFlash type=application/x-shockwave-flash 移动换挡杆，观察动力是如何通过变速器传递的。一挡在一挡中，较小的太阳轮由液力变矩器中的涡轮顺时针驱动。行星架要逆时针旋转，但被单向离合器（只允许顺时针方向旋转）固定，齿圈成为输出。小齿轮有30齿，齿圈有72齿，因此，根据下方的图表，传动比为：传动比=-R/S=-72/30=-2
8、.4:1因此，旋转传动比是负的2.4:1，这意味着输出方向与输入方向相反。但输出方向与输入方向实际上相同这就是两组行星齿轮的奥秘。第一组行星齿轮与第二组啮合，第二组行星齿轮带动齿圈，这种组合引起反向。可以看到，这还使较大的太阳轮旋转。但由于离合器已松开，因此较大的太阳轮能以与涡轮相反的方向（逆时针）自由旋转。二挡为了获得二挡所需的传动比，变速器的操作十分巧妙。它的运作就像两个行星齿轮组通过一个公共的行星架相互连接。行星架的第一级实际上使用较大的太阳轮作为齿圈。 因此，第一级包括太阳轮（较小的太阳轮）、行星架和齿圈（较大的太阳轮）。输入是较小的太阳轮、齿圈（较大的太阳轮）由制动带固定，输出是行星
9、架。对于这一级，由于太阳轮作为输入，行星架作为输出，齿圈固定，因此公式为：1+R/S=1+36/30=2.2:1较小的太阳轮每转动一圈，行星架就转动2.2圈。 在第二级，行星架作为第二个行星齿轮组的输入，较大的太阳轮（不动）作为太阳轮，齿圈作为输出，因此传动比为：1/(1+S/R)=1/(1+36/72)=0.67:1为得到二挡的整体减速比，我们将第一级乘以第二级：2.2x0.67，得到1.47:1减速比。这听起来有点古怪，但的确有效。三挡多数自动变速器三挡的传动比为1:1。您会记得在上一节中提到我们要得到1:1的输出，所需做的只是将行星齿轮三个部件中的任意两个锁定在一起。对于本齿轮组的排列，
10、甚至更简单所需做的只是啮合离合器，将每个太阳轮锁定到涡轮。如果两个太阳轮同向转动，行星齿轮会锁住，因为它们只能反向旋转。这便将齿圈锁定到行星齿轮，使得所有部件作为一个整体旋转，从而产生1:1的传动比。超速挡按照定义，超速挡的输出速度比输入速度快。它的速度会提高，正好与减速挡相反。在本变速器中，啮合超速挡会一次完成两件事情。如果您阅读过液力变矩器工作原理，可能已经了解了锁定液力变矩器。为了提高效率，某些汽车有一个锁定液力变矩器的机构，以便发动机的输出直接传递到变速器。在本变速器中，啮合超速挡后，连接到液力变矩器外壳的轴（通过螺栓固定到发动机的飞轮）会通过离合器连接到行星架。较小的太阳轮空转，较大
11、的太阳轮被超速挡制动带固定。没有任何部件连接到涡轮，仅有的输入来自变矩器外壳。我们回到图表，这次以行星架作为输入、太阳轮固定、齿圈作为输出。传动比=1/(1+S/R)=1/(1+36/72)=0.67:1因此，发动机每转动三分之二圈，输出装置就旋转一圈。如果发动机转速为2000 转/分（RPM），则输出速度为3000RPM。这使得在保持发动机转速缓慢的同时，汽车可以以高速行驶。倒挡倒挡和一挡极为类似，但由液力变矩器涡轮驱动的不是较小而是较大的太阳轮，较小的太阳轮反向空转，行星架被倒挡制动带固定到外壳上。 因此，根据上一页的公式，传动比为：传动比=-R/S=72/36=2.0:1这样，本变速器中
12、，倒挡的传动比略小于一挡的传动比。传动比本变速器有四个前进挡和一个倒挡。下面让我们来总结一下传动比、输入和输出：挡位输入输出固定传动比一挡30齿太阳轮72齿齿圈行星架2.4:1二挡30齿太阳轮行星架36齿齿圈2.2:1行星架72齿齿圈36齿太阳轮0.67:1二挡总计1.47:1三挡30齿和36齿太阳轮72齿齿圈1.0:1超速挡行星架72齿齿圈36齿太阳轮0.67:1倒挡36齿太阳轮72齿齿圈行星架-2.0:1阅读了上述内容后，您大概想知道不同的输入装置是如何连接和断开的，其实这些装置是通过变速器内部的一系列离合器和制动带完成的。接下来，我们将了解这些离合器和制动带如何工作。离合器和制动带在本变
13、速器中，啮合超速挡后，连接到液力变矩器外壳的轴（通过螺栓固定到发动机的飞轮）会通过离合器连接到行星架。较小的太阳轮空转，较大的太阳轮被超速挡制动带固定。没有任何部件连接到涡轮，仅有的输入来自变矩器外壳。为了将变速器转到超速挡，必须通过离合器和制动带连接和断开许多部件。行星架通过离合器连接到液力变矩器外壳。较小的太阳轮通过离合器从涡轮断开，使其能够空转。较大的太阳轮通过制动带固定到外壳，使其无法旋转。每次换挡都触发一系列类似的操作，只不过啮合与脱离的离合器和制动带不同。下面让我们观察一下制动带。在本变速器中，有两副制动带。变速器中的制动带实际上是钢带，缠绕在齿轮系的截面上，连接到外壳，它们通过变
14、速器壳内的液压缸驱动。其中一个副制动带在上图中，您可以在变速器的外壳中看到其中一条制动带。齿轮系已移除，金属杆连接到活塞，而活塞驱动制动带。此处可以看到驱动制动带的活塞。在上图中，您可以看到驱动钢带的两个活塞。通过一组气门传送到气缸的液压使活塞推动钢带，将这个齿轮传动系的部件固定在外壳中。变速器中的离合器有一点复杂。在本变速器中有四个离合器，每个离合器都是由增压过的液压油驱动，这些液压油进入到离合器内的活塞中。当弹簧确保当压力下降时，离合器松开。下面您可以看到活塞和离合器鼓。请注意活塞上的橡胶密封圈当保养变速器时，它是要更换的部件之一。变速器中的一个离合器下图显示的是离合器摩擦材料和钢片的交互层。摩擦材料在内部用花键连接，从这里锁定到其中一个齿轮；钢片在外部用花键连接，从这里锁定到离合器壳。在大修变速器时，也要更换这些离合器片。离合器片通过轴上的通道为离合器提供压力，可以在任何时刻用液压系统来激发那些离合器和制动带。如果汽车挂驻车挡锁住变速器不让它旋转似乎很简单，但
