自动变速器的构造和工作原理

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泵轮与涡轮的转速差越大，扭矩增大也越快。 液力变矩器之所以能起变矩作用，就是由于结构上比 液力偶合器多了一个导轮。在自动变速器油ATF循环流动 的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡 轮输出的扭矩不同于泵轮输入扭矩。
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3.综合式液力变矩器 图２－6所示为一种 典型轿车用综合式液力变 矩器，它与液力变矩器的 区别在于导轮是用单向离 合器与固定的套管相连。
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当涡轮转速较低，由于涡轮与泵轮相对安装，油液按顺时 针方向从涡轮流出冲击导轮叶片的正面，力图使导轮按顺时针 方向（虚线箭头所指）转动。此时，滚柱被楔紧在滚道。
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当涡轮转速上升到一定值时， 液流冲击导轮的背面，使导轮相 对于内座圈按逆时针方向（实线 箭头所指）转动，滚柱被挤向滚 道宽的一端，单向离合器外座圈 松开，导轮成为自由轮，与涡轮 作同向旋转，液流不再有反作用 力矩。此时，液力变矩器相当于 只有泵轮和涡轮工作，如同液力 偶合器一样。 这种可以转入液力偶合器工 况工作的液力变矩器称为综合式 液力变矩器。
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（３） Ｒ位（倒车挡） 当操纵手柄位于该位臵时， 自动变速器中输入轴的转动 方向与输出轴的转动方向相 反，可以用于实现停车。
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（４） Ｄ位（前进挡） 轿车自动变速器的操纵 手柄位于该位臵时，可以实 现４个不同传动比的挡位， 即１挡、２挡、３挡和超速 挡，超速挡的传动比小于１。 操纵手柄位于该位臵时， 自动变速器的液力式或电液 式控制系统能根据车速、节 气门开度等因素的变化，按 照设定的换挡规律，自动变 换挡位。该挡位可用于在一 般道路上行驶或小坡道行驶
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液力变矩器效率 ηb与液力偶合器效率 ηa随传动比i变化的 规律如图２－8所示。
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变矩系数Ｋ随传动比变化的曲线
在传动比i<iＫ=1（变矩系数Ｋ＝１ 时的传动比）范围内，液力变矩器的效 率高于液力偶合器，
当i＞iＫ=1， ηb下降而ηa却继续增高。
综合式液力变矩器即在低速时按液 力变矩器特性工作，而当传动比达到iK 时，转为按液力偶合器特性工作，从而 扩大了 高效率的范围，如图2-8上实线 所示。
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驾驶员通过操纵手柄改变手动阀的位臵，控制系统根据 手动阀位臵、节气门开度、车速等因素，利用液压自动控制 和电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的 换挡执行机构的工作，实现自动换挡，它影响自动变速器的 功能和性能。
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五、手控连杆机构
这些连杆机构为操纵 手柄及其缆绳、加速踏板 和节气门缆绳。 １.操纵手柄 它通过一根缆绳和一 连杆机构与自动变速器连 接。驾驶员通过操纵手柄 可以选择行驶方式。
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一、液力偶合器
1.液力偶合器的结构
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发动机曲轴凸缘上装有外壳，泵轮与外壳连接（或焊接） 在一起，随曲轴一起转动，为液力偶合器的主动部分。与泵 轮相对安装的涡轮，与输出轴连接在一起，为液力变矩器的 从动部分。
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泵轮与涡轮里面有许多半圆形的径向叶片，两轮装合后 的相对端面之间有２～４mm的间隙，其轴线断面的内腔共同 构成圆形或椭圆形的环状空腔，此环状空腔称为循环圆。循 环圆内充满了液压油。两轮的每两个相邻叶片之间形成液流 通道。
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七、壳体
壳体是自动变速 器的安装基础件。自 动变动器的行星齿轮 机构、执行机构、阀 板总成、油泵等都是 安装在壳体上。同时 壳体上还加工有油道 以及测压孔。另外壳 体设有通风塞，以防 止壳体内压力过高。
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2.2 液力传动装置
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汽车上所采用的液力传 动装臵有液力偶合器和液力 变矩器，两者均是利用液体 在循环流动过程中液流动能 的变化来传递动力的，即动 液传动，俗称液力传动。 现代的汽车尤其是轿车 上广泛采用了液力变矩器。
nb——泵轮转速； nw——涡轮转速； i——液力偶合器的传动比，即输出轴转速与输入
轴转速之比。
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说明 液力偶合器的传动效率等于其传动比，而传动比随两轮 的转速差变化。 汽车起步时，nw为零，η也就等于零，此时虽然涡轮轴 上获得的扭矩最大，但无功率输出。 在汽车起步加速过程中，nw逐渐升高，η也随之升高， 但传递的扭矩在减小，且η永远无法达到100％。
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不同车型的自动变速器在结构上往往有很大的差异。 但总体来说，主要包括： 液力变矩器、齿轮变速器、油泵、控制系统、手控连 杆机构、冷却系统、壳体等几个部分。
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一、液力变矩器
液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机 的飞轮上。它利用液力传动的原理，将发动机的动力传给 自动变速器的输入轴。 它具有以下作用： ①起到自动离合器的作用，传递或不传递发动机扭矩至 变速器。 ②减速增扭。
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缺点
由于液力偶合器不能改变扭矩的大小，它虽能使汽车 平稳起步、加速，减少传动系的冲击载荷，但结构复杂、 成本高、效率低，而且不能完全切断动力，必须装有离合 器才能平顺换挡，所以很少采用。
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二、液力变矩器
1.液力变矩器的结构 变矩器由泵轮、涡轮和导轮三个基本元件以及外壳组成。
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③实现无级变速。 ④缓和冲击。 ⑤驱动控制系统的油泵。 ⑥起到飞轮的作用，使发动机转动平稳。
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二、齿轮变速器
它是自动变速器的主要组成部分，包括齿轮变速 机构和换挡执行机构。 常用的齿轮变速器主要有行星齿轮式和普通齿轮式 两种。 其作用是进一步扩大液力变矩器传递过来的转速、 扭矩的变化范围，并使自动变速器具有空挡和倒挡，用 以中断动力传递和实现倒车。
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单向离合器也称单向超越 离合器或自由轮机构。常见的 单向离合器如图2-7所示。 它由外座圈、内座圈、滚柱 和不锈钢叠片弹簧组成。 外座圈与导轮以铆钉或花键 相连。 内座圈与固定套管以花键相 连，固定套管固定在自动变速 器壳体上，因此内座圈是固定 不动的。 外座圈的内表面有若干偏心 的圆弧面，叠片将滚柱压向内、 外座圈之间滚道比较狭窄的一 端，从而将内外两座圈楔紧。
2.液力变矩器的工作原理 液力变矩器的工作原理 可以用两台电风扇作形象描 述：一台电风扇接通电源就 像变矩器中的泵轮，另一台 电风扇不接电源就像变矩器 中的涡轮。将两台电风扇对 臵，当接通电源的电风扇旋 转时，产生的气流可以吹动 不接电源的风扇使其转动。 这样两个电风扇就组成了偶 合器，它能够传递扭矩，但 不能增大扭矩。
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在两轮中的液压油，除了随两轮沿其轴线转动外，还 在循环圆内沿叶片作循环运动，如图２－４a所示,这两 种运动的合成形成了一条首尾相接的环形螺旋线，如图 ２－４b所示。
(a)
(b)
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作环流运动的液压油不断地把能量从泵轮传给涡轮。 液压油将能量从泵轮传给涡轮的关键在于液压油作环流运 动，而产生环流运动的条件是泵轮与涡轮之间存在转速差。
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各工作轮用铝合金精密铸造，或用钢板冲压焊接而成。 泵轮与变矩器外壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴后端 的凸缘上。壳体做成两半，装配后焊成一体（有的用螺栓连 接）。涡轮通过从动轴与传动系的其他部件相连。导轮则固 定在不动的套管上。所有工作轮在装配后，形成断面为循环 圆的环状体。
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2.加速踏板 加速踏板通过加速缆绳和节气门连接。加速踏板踩下的 角度即节气门的开度被准确地传递到自动变速器。自动变速 器根据节气门的开度来进行换挡控制和主油路压力控制。
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六、冷却系统
液力变矩器在传递动力的过程中，因传动效率低，从而 使部分能量转换为液压油的热能，会使液压油的温度急剧升 高。油温是影响自动变速器使用寿命的主要因素。油温过高， 使油液变质，缩短使用寿命。 保持正常的油温，从液力变矩器出来的液压油需经冷却 后回油底壳或去润滑行星齿轮机构。油冷却器位于发动机前 端水冷却器的附近。
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泵轮内缘液压油的压力就低于涡轮内缘液压油的压 力。由于泵轮和涡轮封闭在同一壳体内，于是被甩到泵轮 外缘的液压油在压力差的作用下，冲入涡轮外缘，沿着涡 轮叶片向内缘流动，再回到泵轮的内缘，而后又被泵轮再 次甩到外缘并冲击涡轮的叶片。
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液压油就靠泵轮内产生的离心力而冲向涡轮，并在泵轮 与涡轮之间作循环流动，于是就将在泵轮内获得的圆周运 动的能量传给涡轮，驱动涡轮旋转而输出。
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4.带锁止离合器的液力变矩器 因液力变矩器的涡轮和泵轮之间存在转速差和液力 损失，液力变矩器的传动效率不如机械传动效率高，
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如果添加一个管道，空气就会从后面通过管道，从没有 电源的电风扇回流到有电源的电风扇。这样会增加有电源电 风扇吹出的气流。在液力变矩器中，导轮起到了这种管道的 作用。
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变矩器起动时，从泵轮喷射出的自动变速器油ATF流入 静止的涡轮中形成环流。当泵轮转速增高时，环流作用使 涡轮的扭矩增大，涡轮开始缓慢地旋转，并逐渐加快，缩 小了泵轮的转速差而提高了传动效率。此时是没有导轮的 情况，相当于液力偶合器。当在泵轮和涡轮中安装了导轮 后，当涡轮转动时，从涡轮流出的自动变速器油ATF有残留 的动能，通过导轮加在泵轮上从而增大扭矩。
第2章 自动变速器的 构造与工作原理
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自动变速器具有
自动变速、连续变扭矩、换挡时不中断动力传递；操作轻 便、换挡平稳、过载保护； 可以减轻驾驶员的劳动强度，提高汽车行驶的机动性、 安全性和越野性。
因此，现在越来越多的轿车甚至货车都装有自动变速器。
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2.1 自动变速器的总体构造
时采用。
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（５）Ｓ位（前进低挡）
操纵手柄位于该位臵时， 自动变速器的控制系统将限制 前进挡的变化范围。
自动变速器只能在１挡、２ 挡之间自动换挡（有的自动变 速器Ｓ位臵锁定在２挡）。
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（６）Ｌ位（前进低挡） 当操纵手柄位于该位臵时， 自动变速器的控制系统将限制 前进挡的变化范围。自动变速 器只能在１挡、２挡之间自动 换挡或只能保持在１挡。该位 适用于陡坡或路况较差的道路 上行驶时采用。
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转速差越大，液压油传递的扭矩越大。若两者转速相同， 离心力相同，压力差等于零，循环圆的流动停止，此时液 力偶合器不能起传递力矩的作用。
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液力偶合器的传动效率为涡轮轴上的输出功率Pw 与泵 轮上的输入功率Pb之比用η表示。
η＝Pw/Pb＝Ｍw·w /（Ｍb·b） n n
因：Ｍb＝Ｍw 式中 故：η＝nw / nb=i
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（１）Ｐ位（停车挡） 当操纵手柄位于该位臵时，
自动变速器将机械地锁止输出轴， 使驱动轮不能转动，防止汽车移动， 如图２－２所示，同时换挡执行机 构使自动变速器处于空挡状态。该 位臵可以起动发动机。当操纵手柄 移开该位臵时，停车锁止机构即被 释放。
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（２） Ｎ位（空挡位） 当操纵手柄位于该位臵时， 换挡执行机构的动作和停车挡 几乎相同，也是使自动变速器 处于空挡状态。此位臵可以起 动发动机，此时发动机的动力 虽经输入自动变速器，但只能 使之空转，输出轴无动力输出。
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三、油泵
油泵通常安装在液力变矩器之后，由飞轮通过液力变 矩器壳直接驱动，为液力变矩器、控制系统及换挡执行机 构的工作提供一定压力的液压油。
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四、控制系统
自动变速器的控制系统有液力式和电液式两种。 液力式控制系统包括由许多控制阀组成的阀板总成以 及液压管路。 电液式控制系统除了阀板总成及液压管路之外，还包 括电子控制单元、传感器、执行器及控制电路等。阀板 总成通常安装在齿轮变速器下方的油底壳内。
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2.液力偶合器的工作原理 发动机曲轴驱动泵轮时，泵轮内部的液压油也被叶片 带动一起旋转，使工作油液获得了绕轴线作圆周运动的能 量，同时又产生了离心力。液压油沿泵轮叶片间的通道向 外缘流动。此时，泵轮外缘液压油的压力高于内缘液压油 的压力。如果此时充满液压油的涡轮处于静止状态，或者 其转速低于泵轮的转速，则泵轮外缘液压油的压力就高于 涡轮外缘液压油压力,