第二章 液力自动变速器结构

1、第二章 液力自动变速器的结构和工作原理&第一节 液力变矩器&第二节 行星齿轮变速器&第三节 液压控制系统的结构和原理&第四节 自动换挡规律&第五节 电液式控制系统的结构与工作章章 节节 导导 航航学习要求 本章主要学习AT型自动变速器： 变矩器工作原理； 档位分析； 油路控制及电控油路控制。 以上三个方面既是本章的重点也是本书的重点与难点，必须掌握。第二章 液力自动变速器的结构和工作原理液力自动变速器的组成：1）液力变矩器2）行星齿轮变速器3）液压操纵及控制系统4）冷却、润滑系统第一节 液力变矩器液力变矩器是自动变速器的核心组成部分之一，其作用是利用液体

2、循环流动过程中动能的变化传递动力。变矩器安装的位置识别 自动变速驱动桥 自动变速器一、液力偶合器作用：将发动机输出转矩传递给变速器。组成：泵轮、涡轮。泵轮与发动机相连，涡轮与变速器输入轴相连。u原理原理：相当于两个相对放置的风扇，当一个通电转动后，另一个未通电的电风扇在风能的作用下也随之转动。 泵轮与涡轮上都装有叶片，当工作轮（泵轮）转动时，在离心力的作用下，从泵轮叶片内缘向外缘流动；上溢出的自动变速器油以一定的角度射向涡轮作用到涡轮的外缘叶片上。 由于其半径相等，V泵轮V涡轮，故外缘端有压力差，油由泵轮流向涡轮。工作过程动力过程u如右图，泵轮接受发动机传来的机械能，在液体从泵轮叶片内缘向外流

3、动过程中，将动能传给油液，使其动能提高；然后通过高速的油液冲击涡轮叶片，将动能传递给涡轮。环流与旋转由于自动转动与离心力的作用，液力自动变速器的油存在两种运动：一种是从泵轮到涡轮的环流运动；一种是随曲轴飞轮的旋转运动。液力偶合器结构1、曲轴 2、涡轮3、泵轮 4、自动变速器油的圆周运动5、自动变速器油的涡流运动6、叶片7、自动变速器输入轴转矩传递的实现 泵轮中高速流动的油液冲击涡轮叶片，从而实现能量的传递。 起步时（一档），泵轮转，涡轮暂时不转随发动机转速的增大作用于涡轮的力逐渐增大，实现起步。液力偶合器传递动力的过程：泵轮接受发动机传来的机械能，在液体从泵轮叶片内缘向外缘流动的过程中，将能量

4、传给油液，使其动能提高；然后再通过高速流动的油液冲击涡轮叶片，将动能传给涡轮。液力偶合器实现传动的必要条件：油液在泵轮和涡轮之间有循环流动。液力偶合器在正常工作时，泵轮转速总是大于涡轮转速。如果二者转速相等，液力偶合器不起传动作用。速不等有压力差则传力速不等有压力差则传力速等无压力差则不传力速等无压力差则不传力 涡轮与泵轮转速差越大，两轮边缘处的能量差也越大，自动变速器油传递的动力也就越大。 液力偶合器只能起传递扭矩的作用，并不能改变转矩的大小。另外液力偶合器不能使发动机与传动系彻底分离。 由于液力偶合器的传动效率低，又没有增扭作用，所以在现代汽车上几乎完全被液力变矩器所取代。 液力偶合器的传

5、动效率由于液体在循环流动过程中，没有受到任何其他附加外力，故发动机作用于泵轮上的转矩与涡轮所获得并传给从动轴的转矩相等。即MB=MW。MwwBBnM n涡轮输出功率传动效率( )泵轮输出功率WB涡轮转速(n ）传动效率( )转速比(i)泵轮转速(n ）液力偶合器效率特性汽车起步时，涡轮转速为零，传动效率也为零；汽车起步后，涡轮转速逐渐增加，传动效率也随之提高；当涡轮转速等于泵轮转速时，环流不存在，液力偶合器失去传递动力作用。当速比在0.97时,传动效率最高。但永远无法达到100。二、液力变矩器1、液力变矩器的组成及作用：与液力偶合器的根本区别在于：多了一个导轮。导轮通过导轮固定套固定在变速器壳

6、体上。变矩器壳涡轮导轮泵轮液力变矩器的解体图泵轮：将发动机的机械能转变为自动变速油的动能；涡轮：将自动变速器油的动能转变为涡轮轴上的机械能；导轮：改变自动变速器油的流动方向，进而达到变矩的作用。 作用：1 .自动分离与结合，传递并增大扭矩，2 .缓冲发动机与传动系之间的冲击，3. 起飞轮的作用，4. 驱动AT液压系统的油泵。液力变矩器安装位置1、驱动端盖2、曲轴3、单向离合器4、涡轮5、变矩器壳体6、泵轮7、导轮8、变速器输入轴9、变速器壳体液力变矩器简单工作原理工作原理演示导轮的变矩原理 导轮变矩的原理可以将变矩器的展开成平面图，并设发动机转速及负荷不变，即变矩器泵轮的转速与传矩不变。起步时

7、的变矩原理 起步时（涡轮nw=0)，液油的流向如右图； P（泵轮）流过来的液体首先击在涡轮的叶片上，后流向导轮击在导轮叶片的正面。液油再从固定不动的导轮击向泵轮的正面与原来的速度方向相同，泵轮获得导轮传来的力矩，即： MW=MB+MD注：能如此分析的前提是发动机的转速与负荷不变研究对象是液流液油在偶合器从泵轮传向涡轮的液油在偶合器从泵轮传向涡轮的油液在回到泵轮时，其作用方面与泵油液在回到泵轮时，其作用方面与泵轮转动的方向相反，有阻止泵轮正常轮转动的方向相反，有阻止泵轮正常运转的趋向也是液力偶合器无法增大运转的趋向也是液力偶合器无法增大转矩的原因。安装导轮之后其改变流转矩的原因。安装导轮之后其改

8、变流向而与泵轮流向相同，进而也就增大向而与泵轮流向相同，进而也就增大输出转矩。输出转矩。增速过程变矩原理 以上的油流方向都是在泵轮已经转动而涡轮还没有转动时（即汽车起动后），情况将有所改变。由于涡轮开始转动，使得从涡轮流入导轮的油液方向变化。涡轮转动产生的离心力作用下，油逐渐由直接射向导轮正面转变为跃过导轮，即此时变矩器变成偶合器了。原理如下图高速时变矩原理 涡轮速度继续增大，使得从涡轮进入导轮的油冲击到了导轮背面，进而使导轮开始与涡轮和泵轮相同方向转动，反回泵轮的力矩不泵转向不同，即为 MW=MB-MD 。（若有导轮在单向离合器的作用下可以自由旋转，逐渐回到偶合的状态。）1.涡轮转速为零时，

9、变矩器输出转矩最大，约为发动机输出转矩的2.1倍；2.当涡轮转速从零开始增大时，液力变矩器的输出转矩逐渐减少;3.当转速增加到一定的程度，涡轮出油不再冲向导轮，而是直接转向导轮出口处冲向泵轮，此时液力变矩器变为液力偶合器；4.当涡轮转速进一步增加涡轮出口油液开始冲击导轮叶片的背面，此时液力变矩器输出转矩小于输入的转矩；5.当涡轮的转速与泵轮相同时，由于此时液力变矩器已经没有了环流运动所以液力变矩器失去了传递动力的能力。当涡轮转速为零时，称为失速点液力变矩器的转矩变化规律归纳液力变矩器的外特性曲线 外特性曲线表征为： 1.涡轮的转矩随差转速的增大而连续减小，在失速点时为最大; 2.在发动机的转速

10、与负荷不变情况下，转速随阻力的增大而自动降低，达到无级变速； 3.其效率曲线的两头小中间大，最高达到90；这也是变矩器的缺点，高速时效率低。单向离合器由此需要而产生单向离合器由此需要而产生Mw.nw / MB.nB3.三元件综合式液力变矩器 这是一种典型的轿车液力变矩器。三元件是指泵轮、涡轮、导轮各一个。并将导轮安装在单向离合器的座圈上，通过单向离合器与变速器壳体相连。 单向离合器也称为超越离合器，其结构如右图。单向离合器的作用机理 以前所学导轮为固定不动，但这样在高速时，其效率很低，呈现为两头小中间大其原因是高速时从涡轮击过来的液油打在导轮的背面上，反击到泵轮的液油与泵轮运动的方向相反MW=

11、MB-MD，使得效率降低。若让导轮实现与涡轮泵轮在同一方向上旋转则既可实现低速时输出高转矩，高速时则按照导轮自转液油跃过导轮实现偶合器的功能。单向离合器的工作原理 1) 单向离合器的组成：由外座圈，内座圈、保持架、楔块等组成。 2) 工作原理：当内座圈固定时，外座圈逆时针方向转动楔块不锁止，外座圈可自由转动；当外座圈顺时针转动时，楔块锁止，外座圈不能转动。保持架的作用是使楔块总是朝着锁止外座圈的方向略微倾斜，以加强楔块的锁止功能。单向离合器锁止演示单向离合器低速锁住导轮 正是由于导轮安装有单向离合器，使得导轮受到来自涡轮油液冲击时，能保持不动，这样才能使导轮改变了经过它油流动方向，进而达到增扭

12、的作用。高速时导轮不起作用 如右图，在高速时导轮的的同向转动使其不起作用，液油直接击在涡轮上，故此时变矩器实质为偶合器。 分为两个阶段： 进入偶合及导轮打滑变成偶合n进入偶合导轮打滑变成偶合导轮开始转动导轮的单向性单向离合器下的变矩器特性K为输出转矩与输入转矩的比值， i in nw w/n/nB B由图可知：由图可知：1.1.在中低速在中低速K K皆大于皆大于1 1，增扭；增扭；2.2.当当K K1 1时，时，为偶合器为偶合器工作点工作点（单向离合器（单向离合器开始起作用），此后开始起作用），此后按偶合器特性来工作，按偶合器特性来工作，即输入的转矩与输出即输入的转矩与输出转矩相等；转矩相等；

13、3.3.在在i i i i k k1 1后，后，MW=MB且且b b偶合器曲线偶合器曲线直线增加直线增加( (偶合），原变矩偶合），原变矩器是迅速下降的。器是迅速下降的。效率变化曲线 问题有： 装有单向离合器的变矩器虽然能等矩输出及较高的效率输出，但其存在液力损失，与机械传动相比其效率较低，最高只能实现0.850.90，故而油耗高、经济性差。 无法解决其速差的问题。无法解决其速差的问题。 右图为不带锁止离合器的变矩器的效率曲线。联想MT 不带锁止式液力变矩器效率变化曲线4、锁止离合器1、泵轮2、导轮3、单向离合器4、输入轴5、导轮轴6、活塞7、外壳8、多片式锁止离合器轴9、多片式锁止离合器片1

14、0、多片离合器盘11、涡轮锁止离合器与外壳相连，也就是与泵轮相连。而锁止离合器片与涡轮相接，带锁止离合器的液力变矩器的活塞在油压的作用下，可以将多片式锁止离合器的盘与片压紧成为一体，这就就使涡轮与泵轮连接成一体，提高传动效率到100。锁止离合器的组成：减振盘：它与涡轮连接在一起，减振盘上装有减振弹簧，在离合器接合时，防止产生扭转振动。锁止离合器：通过凸起卡在减振盘上，可在油压的作用下轴向移动。离合器壳（前盖）：它与泵轮连接在一起，前盖上粘有一层摩擦材料，以增加离合器接合时的摩擦力。锁止离合器摩擦片、减震弹簧工作原理 对于锁止离合器有一专门的油路来控制其工作，当锁止阀接通变矩器压力油路时，压盘左

15、右两侧压力相等，锁止离合器处于开锁状态。变矩器工作；如图A 当锁止控制阀变矩器回油路时，压盘械侧的油压降低，而压盘右侧油液力较高，压差的作用下，压盘通过摩擦片压紧而实现刚性连接。实现接近100的传动效率。如图B 变矩器中锁止离 合器识别，锁止离合器接合时的情况 变矩器中锁止离 合器识别，锁止离合器分开时的情况 TCC锁止、不锁止时油的流向锁止离合器的工作原理 锁止条件：温度：ATF温度正常，达60度以上，速度：约68-70km/h，档位：3档或4档，(有些车1、2、3、4档)制动：无行车制动。5.液力变矩器的冷却补偿系统u变矩器中所损失的能量转化为热能，故而要对油液进行强制冷却，否则在高速相容易出现“气蚀气蚀”。u气蚀是指在某处压力下降到低于自身产生蒸气压力而形成气泡，而到高压区时破裂而形成局部真空。这一现象会引起质点相互碰撞，产生噪音，所产生很高的局部压力使叶片受损，并加速油质变质。故变矩器内必须保持足够的补偿压力。u同时，在泄漏油液下也须要补充。u故须要一套油液的补偿系