AT的秘密 解讀液力自動變速器(結(jié)構(gòu)篇)

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目前，配備液壓自動變速器的車型比例越來越大。與手動變速器相比，它的便利性非常突出。在本文及后續(xù)文章中，編輯會帶你詳細(xì)講解AT的各種知識。作為最初的基礎(chǔ)文章，我們先來說說AT的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。

我們通常稱之為自動變速器。其核心部件有:液力變矩器、行星齒輪組、離合器/制動器及其控制機(jī)構(gòu)，外圍設(shè)備有變速箱殼體、傳動軸等。讓我們按照功率流的順序從變矩器開始。

●液壓變矩器

一直有一種說法，at上的變矩器相當(dāng)于MT上的離合器，起著動力連接和中斷的作用。其實(shí)這種說法是錯誤的。AT與發(fā)動機(jī)曲軸直接相連，不像MT有動力開關(guān):離合器。因此，從點(diǎn)火時(shí)刻開始，變矩器開始旋轉(zhuǎn)。對于動力的連接和中斷，變速箱內(nèi)部的離合器仍然是完整的。唯一與MT離合器相似的地方，就是變矩器的“軟連接”特性，類似于MT離合器的“半聯(lián)動”工作狀態(tài)。

液力變矩器的工作原理就像兩個風(fēng)扇面對面，一個風(fēng)扇工作，然后另一個不工作的風(fēng)扇吹。這個比喻可以形象地解釋液力變矩器中泵輪與渦輪之間的工作關(guān)系。然而，詳細(xì)解釋其工作原理有些復(fù)雜。

動力輸出后，帶動連接在變矩器殼體上的泵輪，泵輪攪動變矩器內(nèi)的自動變速箱油，帶動渦輪轉(zhuǎn)動。自動變速箱油是殼體中的一個循環(huán)動作。由于泵輪轉(zhuǎn)動時(shí)的離心力，ATF會甩到外面，沖向前渦輪，然后流向軸向位置，回到泵輪側(cè)面。這個循環(huán)將動力傳遞給齒輪箱。

但是，只有這種部件和傳動方式才能稱為液力耦合器。如果你想成為液力變矩器，你必須改變渦輪葉片的形狀。因此，當(dāng)自動變速箱油通過渦輪循環(huán)回泵輪時(shí)，它將與泵輪反向旋轉(zhuǎn)，從而造成沖擊。因此，為了成為液力變矩器，你需要另一個部件:導(dǎo)輪。導(dǎo)輪是泵葉輪和渦輪之間的部件，用于調(diào)節(jié)殼體內(nèi)ATF的流動方向，并通過單向離合器與殼體固定。

有了導(dǎo)輪，就有了“扭矩變化”的靈魂。當(dāng)泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差較大時(shí)，動力輸出的扭矩也變大。此時(shí)，變矩器希望成為無級變速器，通過速度差可以提高扭矩。此時(shí)導(dǎo)輪處于固定狀態(tài)，調(diào)節(jié)ATF回流。但是，當(dāng)速度差減小，渦輪泵輪耦合或鎖定時(shí)，扭矩接近相等，不需要增加扭矩。導(dǎo)向輪與泵輪和渦輪同向旋轉(zhuǎn)，避免了ATF自身攪動造成動力損失。

到目前為止，我們已經(jīng)了解了變矩器最大的特點(diǎn)——軟連接，這種動力傳遞方式有兩個功能:1。從靜止到低速平穩(wěn)啟動；2.加速時(shí)，動力輸出大，可以增加扭矩。如果和MT上的離合器相比，需要注意的是，第一個發(fā)揮和優(yōu)化了MT上離合器的功能，而第二個是離合器無法實(shí)現(xiàn)的。

然而，變矩器固有的“軟連接”特性有一個弱點(diǎn)。功率不直接輸出。當(dāng)扭矩輸出相等時(shí)，泵輪轉(zhuǎn)速高于渦輪轉(zhuǎn)速。這樣，ATF在傳遞動力時(shí)仍在殼體內(nèi)循環(huán)，浪費(fèi)了動力。所以目前幾乎所有的變矩器都有一個高效節(jié)能的部件:變矩器鎖。鎖是多片離合器的形式。其功能是在變矩器處于耦合狀態(tài)且不需要增加扭矩時(shí)鎖定泵輪和渦輪。這樣，動力傳遞就是“硬連接”，所有未損壞的都會從曲軸傳遞到下一站:變速箱。

簡單解釋一下上圖:I軸是速比，表示渦輪和泵輪之間的速比。左泵輪比渦輪快得多，右泵輪相等?；蛘哂么竽_油門起步時(shí)，轉(zhuǎn)速比較小，泵輪比渦輪快很多。此時(shí)泵輪的輸出扭矩遠(yuǎn)大于渦輪的輸入扭矩，動力更強(qiáng)，但傳動效率較低。輕踩油門，速比增大，扭矩比減小，傳動效率相應(yīng)提高。當(dāng)速比為60%時(shí)，效率最高。當(dāng)節(jié)氣門穩(wěn)定且速度相對穩(wěn)定時(shí)，速比進(jìn)一步增加，扭矩比接近1，但此時(shí)傳動效率降低。為了避免動力損失，變矩器用離合器鎖住，速比突然增大到1，效率也是最高的。

●變矩器不是自動變速器的特性。

變矩器并不是AT獨(dú)有的，一些CVT變速箱也使用變矩器作為優(yōu)化動力的機(jī)構(gòu)。AT并不是絕對使用變矩器實(shí)現(xiàn)軟連接。例如，在一些奔馳AMG車型中使用的SpeeDShift MCT自動變速器使用了多盤離合器，而不是變矩器。因此，變矩器不是AT最大的特點(diǎn)，但與多個離合器/制動器配合工作的行星齒輪組是自動變速箱最大的特點(diǎn)。

●AT變速箱中的行星齒輪和行星齒輪組

在MT上，每個齒輪都有一組兩個正常嚙合的齒輪副，換擋只需要將輸出軸與該齒輪輸出齒輪的花鍵連接即可。在AT中，沒有那么多齒輪在工作，而是有一種非常獨(dú)特的方式來完成這種轉(zhuǎn)變:行星齒輪組。讓我們來看看一個基本的三元行星齒輪的特性:

“行星齒輪組模型”

行星齒輪最大的特點(diǎn)是不同的輸入輸出輪組合后，傳動比和輸入輸出的相對方向會發(fā)生變化，非常適合汽車傳動。為了增加擋位，汽車上的行星齒輪升級為齒輪組和齒輪排，然后通過一系列執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)換擋。

●自動變速器執(zhí)行器:離合器、單向離合器和制動器

我們從上面了解到一組行星齒輪有什么樣的變換形式，負(fù)責(zé)變換和輸入輸出的部件是一系列的執(zhí)行機(jī)構(gòu):離合器、單向離合器和制動器。有了這些執(zhí)行器，行星齒輪可以以不同的方式組合，以匹配不同的功率流和不同的傳動比?？刂七@些操作的是配套的油泵、滑閥、液壓活塞和復(fù)雜的液壓回路。

“圖為舊別克君威（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）4T65E自動變速器在空擋位時(shí)各部件的位置和工作狀態(tài)?！?/p>

“不同的齒輪是在多個致動器和行星齒輪的不同組合下形成的”

在這一點(diǎn)上，來自發(fā)動機(jī)的動力已經(jīng)被重組，一直變化的扭矩和速度被傳遞到車輪上。與MT相比，便利性有所提高，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作條件要復(fù)雜得多。在介紹了自動變速器的結(jié)構(gòu)和原理后，在下一篇文章中，我們將重點(diǎn)介紹PRND齒輪在自動變速器上的使用。