汽车变速器大合集之三——AT液力机械变速器篇

随着人们对汽车的舒适性要求越来越高,自动变速箱的使用越来越普遍,而且由于技术的不断进步,自动变速箱的性能越来越好,传动效率越来越高,部分装备了自动变速箱的车型的油耗甚至会低于手动挡车型。所以,自动变速箱是未来的发展趋势。今天老侯就来给大家说说自动变速箱。


自动变速器其实分成很多种,只要是能自动换挡的变速器都可以称为自动变速器。

今天我们讨论的是传统的液力机械式自动变速器,即AT变速器。



首先说说自动变速器有多复杂,它的精密程度远远超过了发动机,不信来看:

世界上能生产发动机的厂家不计其数,比较有名、规模较大的也要超过一百家,但是能生产自动变速器并且规模较大、技术比较可靠的厂家

只有三家!

只有三家!

只有三家!

重要的是要说三遍。是不是感到很惊讶!

不错,就是这个自动变速器,把德国大众折磨得死去活来,因为自己不能造自动变速器,没办法只能向日本爱信购买。但你知道爱信是谁家的吗?

是丰田的,

是丰田的,

没错,就是丰田的!

你是丰田,你会把最先进的变速器卖给自己最大的竞争对手吗?所以,德国大众被丰田卡住了脖子,没办法,搞出了一个顿挫无比的DSG(是不是中文“大傻瓜”缩写呢?)。然后号称最新科技,把那个中国人可骗惨了。



那么世界上能生产自动变速器的都是谁呢?

01

德国采埃孚(ZF)集团,简称ZF公司,是当今世界上最重要的传动系统产品专业制造厂家之一,该公司成立于1915年,总部位于德国,在目前是全球最大的传动技术公司,ZF所产生的自动变速箱在欧洲品牌车型上得到广泛应,奔驰、宝马、奥迪这些德国车大都装备ZF自动变速箱。

02

日本爱信公司(AW),Aisin-AW成立于1969年,它是爱信精机AisinSeiki)株式会社的子公司, 由于丰田公司拥有爱信精机22.2%的股份,因此,AisinAW实际属于丰田之下,不过,它的自动变速箱除了提供丰田之外,也被其它整车厂商广泛采购,比如马自达、大宇、欧宝、大众、菲亚特、雪铁龙,甚至保时捷、宝马和奥迪也在其中。

03

日本加特可(或捷特科)Jatco,它的前身就是日产的AT/CVT(自动变速箱/无级变速器)分部,1999年,该分部从日产独立出来,联合Jatco成立了Jatco变速箱技术公司,并在2004年正式更名为Jatco株式会社。Jatco的自动变速箱除了装备日产、三菱外,还先后给现代、捷豹、通用大宇、福特、戴克、雷诺供货。



好了,介绍完背景,接下来进入正题,说说自动变速器的构造与工作原理。

自动变速器的优点

1

使驾驶操作简便省力,提高了行车的安全性。

2

提高了发动机和传动系的寿命,因采用液力传动,发动机和传动系是弹性连接,能缓和冲击,有利于延长相关零件的寿命。

3

能自动适应行驶阻力的变化,在一定范围内实现自动换档,提高了汽车的动力性和经济性。

4

提高了乘车的舒适性。

5

可避免因外界负荷突增而造成过载和发动机熄火现象,并且可以降低排放污染。


自动变速器的组成

现在汽车上使用的自动变速器都是电控液动自动变速器 ,它由液力变矩器、(行星)齿轮变速器、自动换档控制系统(液压控制系统)、电子控制系统几部分组成。   

在齿轮变速器部分,绝大多数使用的是行星齿轮变速结构,只有本田使用的是平行轴结构(本田总是使用黑技)。以下只讨论行星齿轮结构。

液力变矩器

功用: 利用液压油的流动来传递扭矩,将曲轴输出的动力传给变速器。它既能传递转矩又能增大转矩。

它是自动变速器与手动变速器最大的不同,它使变速器与发动机的连接由刚性连接变为柔性连接,使动力的传递与反馈更加柔和,减缓了传动系统的冲击与振动。 

液力变矩器结构:如下图


液力变矩器的工作原理非常复杂,在此不做详细的讨论。给大家上个图,简单了解一下吧。

当发动机曲轴带动泵轮旋转时,泵轮带动自动变速器油一起旋转,在离心力的作用下,自动变速器油从叶片的内缘向外缘流动。

冲击涡轮的叶片,自动变速油沿着涡轮叶片由外向内流动,冲击到导轮叶片,然后沿着导轮叶片流动,回到泵轮进入下一个循环。

需要说明的是:导轮在其中起的作用极为重要,就是因为它的存在,使液力变矩器具有了增大扭矩的功能。如果导轮打滑,液力变矩器所能传递的扭矩大大减小,会发生加速无力的现象。

行星齿轮传动机构

它由太阳轮或称为中心轮、行星齿轮、行星齿轮架,通常简称为行星架、齿圈等组成。

行星齿轮为轴转式齿轮系统,与定轴式齿轮系统一样,也可以变速、变矩。



方案  主动件  被动件  固定件  传动比  备注  1  太阳轮  行星架  齿圈  1+ α    减速  增扭  2  齿圈  行星架  太阳轮  (1+ α )/α  3  太阳轮  齿圈  行星架  - α  4  行星架  齿圈  太阳轮   α/ (1+ α)    增速  减扭  5  行星架  太阳轮  齿圈  1 / (1+ α)  6  齿圈  太阳轮  行星架  -1/ α  7  任意两个连成一体  1  直接档  8  无任意元件制动又无任二元件连成一体 三元件自由转 空档  

行星齿轮的最大特性即为,在组合出不同的输入输出轮之后,齿比和输入输出的相对方向都会有变化,这种特性用作汽车变速器可是再适合不过了。而为了增加档位,汽车上的行星齿轮升级成了齿轮组、齿轮排,再通过一系列执行器便可以完成换挡了。

液压控制系统(AT执行器)

上面我们了解到,一组行星齿轮有着怎样的变换形式,而负责变换,以及用来输入输出的元件,就是一系列的执行器:离合器、单向离合器、制动器。有了这些执行器,就可以将行星齿轮进行不同组合,从而配搭出不同的动力流,也有了不同的传动比。而控制这些操作的,就是与其配套的油泵、滑阀、液压活塞,以及复杂的液压线路。

图为老别克君威4T65E自动变速器,空挡时各个部件位置以及工作情况。在多个执行器与行星齿轮的不同组合下,形成了不同的档位。

电子控制系统

自动变速器电控系统一般由电子控制单元、速度传感器、节气门位置传感器、各种电磁阀、各种开关及指示装置等构成。

控制原理:变速器电子控制单元接收到各传感器发送的信号,进行综合计算分析,判断车主的驾驶意图,做出升档或降档的判断,然后发出控制指令给执行机构,执行机构通过接通或断开相关油路,做出升降档的动作。

当然,整个控制过程极为复杂,需要发动机与变速器协调动作,使换档过程平顺,快速,在此不做详细介绍。

自动变速器操纵手柄


操纵手柄只改变自动变速器的阀板总成中手动阀的位置,而自动变速器本身的档位则是由换档执行机构的动作决定的。它除了取决于手动阀的位置外,还取决于汽车的车速、节气门开度等因素。要正确操作自动变速器,首先应当了解自动变速器操纵手柄各个档位的含义。

1

 

停车档(P位) 

    停车档通常位于操纵手柄的最前方。当操纵手柄位于该位置时,自动变速器中的停车锁止机构将变速器输出轴锁止,使驱动轮不能转动,防止汽车移动;同时换档执行机构使自动变速器处于空档状态。当操纵手柄离开停车档位置时,停车锁止机构即被释放。

2

 空档(N位)  空档通常位于操纵手柄的中间位置,在倒车档和前进档之间。当操纵手柄位于空档位置时,换档执行机构的动作和停车档相同,也是使自动变速器处于空档状态,此时,发动机的动力虽经输入轴传入自动变速器,但只能使各齿轮空转,输出轴无动力输出。

3

 

前进档(D位) 

    前进档位于空档之后。大部分轿车自动变速器在操纵手柄位于前进档位置时可以实现4个不同传动比的档位,即1档、2档、3档和超速档.其中1挡传动比最大;2档次之;3档为直接档,传动比为1;超速档的传动比小于1。在汽车行驶过程中.如果操纵手柄位于前进档位置,则自动变速器的液压或电子控制系统能根据车速、节气门开度等因素的变化,按照设定的换档规律,自动变换档位,  

4

 

前进低档(S位和L位) 

    前进低档通常有2个位置,S位和L位。当操纵手柄位于这两个位置时,自动变速器的控制系统将限制前进档的变化范围。当操纵手柄位于S位时,自动变速器只能在1挡、2档、3档之间自动变换档位;当操纵手柄位于L位时,自动变速器固定在1档或只能在l档、2档之间自动变换档位。有些车则将S位标为2位、L位标为1位.其含义是相同的。 

        

5

倒挡(R位)倒挡位于停车挡与空档之间。当操纵手柄处于倒挡位置时,变速器的输出轴旋转方向与发动机旋转方向相反,让汽车实现倒退行驶。


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