【正文】 自動(dòng)變速器換擋時(shí)，從換擋閥的主油路來(lái)的壓力油在進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓缸的同時(shí)也進(jìn)入蓄能器的減振活塞下部。 (1) 蓄能器 蓄能器由減振活塞和彈簧組成，如 圖 示。 5) 緩沖安全裝置 緩沖安全裝置用來(lái)改善換擋品質(zhì)。 在 AT中，換擋閥滑閥一端受離心調(diào)速器輸出油壓的作用，另一端受到節(jié)氣門(mén)閥輸出油壓和彈簧的共同作用，換擋閥的工作取決于節(jié)氣門(mén)閥和離心調(diào)速器的綜合作用。 若手柄位于前進(jìn)擋或其他位置時(shí)，滑閥沿閥體移動(dòng)到相應(yīng)位置，接通操縱油路，液壓系統(tǒng)按照駕駛員選擇的擋位完成相應(yīng)的工作。 如 圖 ，選擋操縱手柄通過(guò)連桿與手控制滑閥的一端相連。 在電控自動(dòng)變速器中，通過(guò)控制比例電磁閥，可以使主調(diào)壓閥的輸出油壓隨發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大小而變化，而且對(duì)換擋離合器和制動(dòng)器的接合壓力及液力變矩器的閉鎖離合器的接合壓力也可調(diào)制，使其更適應(yīng)提高換擋品質(zhì)的需要。 某些自動(dòng)變速器的主油路系統(tǒng)包括兩個(gè)調(diào)壓閥：一個(gè)是主油路調(diào)壓閥，另一個(gè)是第二調(diào)壓閥，也稱變矩器閥，用來(lái)控制變矩器的油壓。 若采用葉片泵，這部分壓力油會(huì)被送入葉輪殼內(nèi)，定子在油壓的作用下產(chǎn)生徑向移動(dòng)，使其和轉(zhuǎn)子之間的偏心距減小，油泵的泵油量得到控制，進(jìn)而從根本上限制了主油路壓力。 由此可見(jiàn)，主油路壓力是由調(diào)壓閥彈簧的預(yù)緊力控制的。 當(dāng)主油路壓力超過(guò)規(guī)定范圍后，活塞在液壓力的作用下克服彈簧預(yù)緊力下移，泄油口開(kāi)啟。 來(lái)自油泵的壓力油從進(jìn)油口進(jìn)入閥體并作用于活塞端面。 2) 主油路調(diào)壓閥 由于油泵供油的脈動(dòng)性，必須經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)使主油路的壓力實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。 三種油泵在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是：轉(zhuǎn)子與定子之間有一定的偏心距。 控制機(jī)構(gòu)由主油路調(diào)壓裝置、換擋閥和緩沖安全裝置及液力變矩器控制裝置組成。 控制機(jī)構(gòu)的作用是在汽車行駛過(guò)程中接收換擋信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使變速器得到不同擋位。 動(dòng)力源是被液力變矩器泵輪驅(qū)動(dòng)的油泵，它向控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)供應(yīng)壓力油以完成換擋，同時(shí)為液力變矩器提供傳動(dòng)介質(zhì)并進(jìn)行冷卻補(bǔ)償，向行星齒輪系統(tǒng)提供潤(rùn)滑油。 1. 液壓系統(tǒng)的組成 在電子控制自動(dòng)變速器中，采用的是電控式液壓系統(tǒng)。 同時(shí)，它還保證變速器各部分的潤(rùn)滑，使變速器得到可靠的散熱和冷卻。 更主要的是換擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器間進(jìn)行綜合控制，從而使其取代了單向離合器的功能，且各擋都具有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 神龍富康 AL4四擋自動(dòng)變速器是 1997年投產(chǎn)的 CRCR型，其結(jié)構(gòu)如 圖 。 3) CRCR結(jié)構(gòu) CRCR結(jié)構(gòu)是指將 2組單行星排的行星架C和齒圈 R分別組配的變速器，其特點(diǎn)是變速比大、效率高、元件軸轉(zhuǎn)速低。 其特點(diǎn)是構(gòu)成元件少、轉(zhuǎn)速低、結(jié)構(gòu)緊湊、軸向尺寸短、尺寸小、傳動(dòng)比變化范圍大、靈活多變、適合 FR式布置。 2) 拉維娜結(jié)構(gòu) 拉維娜行星齒輪機(jī)構(gòu)是由一個(gè)單行星排與一個(gè)雙星行星排組合而成的復(fù)合式行星機(jī)構(gòu)。 圖 A340E自動(dòng)變速器的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所加的行星排可前置或后置，以實(shí)現(xiàn)超速或減速傳動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)具有尺寸小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。 故可用增加一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的辦法 (離合器或制動(dòng)器 )即實(shí)現(xiàn) 4擋，如 圖 。 為進(jìn)一步提高燃料經(jīng)濟(jì)性和降低噪聲，車輛向多擋化發(fā)展， 4擋自動(dòng)變速器已成為轎車的標(biāo)準(zhǔn)裝備。 為此，在 B1與太陽(yáng)輪元件之間又串聯(lián)了一個(gè)單向離合器 F2，可使換擋平順。 為了提高換擋品質(zhì)，如 圖 2擋換 3擋時(shí)，釋放制動(dòng)器 B1與接合離合器 C1的交換應(yīng)及時(shí)。 故從 40多年前發(fā)明迄今，一直廣泛為世界各國(guó)所采用。 優(yōu)點(diǎn)是齒輪種類少、加工量少、工藝性好、成本低； 以齒圈輸入、輸出，強(qiáng)度高，傳遞功率大； 無(wú)功率循環(huán)，效率高； 組成的元件轉(zhuǎn)速低，換擋平穩(wěn)。 3. 幾種典型的行星齒輪變速器 目前自動(dòng)變速器中的行星齒輪變速器大多為三自由度結(jié)構(gòu)，主要有三類：即辛普森 (Simpson)式、拉維娜 (Ravigneaux)式及 CR—CR式。 隨著電控自動(dòng)變速器的發(fā)展，采用電控軟件技術(shù)同樣可以達(dá)到換擋平順的目的。 單向離合器常用的是滾柱斜槽式 [如 圖 (a)]和楔塊式 [圖 (b)]所示。 3) 單向離合器 單向離合器可以起到離合器與制動(dòng)器的作用，所不同的是以單向鎖止原理來(lái)實(shí)現(xiàn)固定或連接作用。 濕式多片制動(dòng)器在工作原理上，它與濕式多片離合器結(jié)構(gòu)類似，僅鋼片為固定不動(dòng)，如圖 。高擋制動(dòng)帶一般使用有機(jī)耐磨材料防止制動(dòng)鼓過(guò)度磨損。 用于不同擋位的同類型制動(dòng)帶內(nèi)表面鍍層的材料不盡相同。 按結(jié)構(gòu)區(qū)分，制動(dòng)帶有單邊式和雙邊式兩種類型。 剛性制動(dòng)帶比撓性制動(dòng)帶厚，具有較大的強(qiáng)度和熱容性，其缺點(diǎn)是不能產(chǎn)生與制動(dòng)鼓相適應(yīng)的變形。 制動(dòng)帶開(kāi)口的一端支承在與變速器殼體固連的支座上，另一端與伺服裝置相連。 帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如 圖 ，由制動(dòng)帶及其伺服裝置 (控制液壓缸 )組成。 富康轎車自動(dòng)變速器中已采用了這種最新的結(jié)構(gòu)。 但是，利用單向閥釋放離心油壓，其效果不太理想。 當(dāng)壓力油經(jīng)油道進(jìn)入活塞油腔時(shí)，單向閥的鋼球在油壓作用下封閉活塞上的排油孔，使 工作油液不能從活塞缸內(nèi)排出，這時(shí)油壓推動(dòng)活塞克服彈簧張力，使離合器接合。 離合器液壓缸內(nèi)的離心油壓，在接合時(shí)影響壓緊力和儲(chǔ)備系數(shù)，分離時(shí)影響徹底分離。 離合器接合： 當(dāng)壓力油經(jīng)過(guò)油道進(jìn)入活塞缸時(shí)，油壓克服彈簧張力推動(dòng)活塞右移，將所有主、從動(dòng)件依次壓緊，即鋼片與摩擦片在摩擦力的作用下 一同旋轉(zhuǎn)，離合器接合，動(dòng)力從輸入軸經(jīng)離合器傳到輸出軸。 這種材料特點(diǎn)是多孔，網(wǎng)狀，具有彈性，摩擦系數(shù)高，高壓、高溫、高圓周速度時(shí)的穩(wěn)定性好。 其摩擦材料以紙基摩擦材料為主，以石棉、碳、纖維素等纖維或棉、本材、合成纖維作為母體材料，添加無(wú)機(jī)、有機(jī)的高摩擦性材料，攪拌后，浸漬酚醛類樹(shù)脂硬化而成。 離合器摩擦片通?？?jī)?nèi)齒與離合器轂連接。 其特點(diǎn)是徑向尺寸小，接合柔和，能獲得較大的摩擦面積，所以能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，改變離合器片數(shù)的多少，即可改變所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。 通常由離合器鼓、活塞、回位彈簧、鋼片與摩擦片組、離合器轂及密封圈組成。 通常有離合器、制動(dòng)器和單向離合器 3種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有連接、固定或鎖止功能，使變速器獲得不同傳動(dòng)比，從而達(dá)到換擋的目的。 其 α可應(yīng)用范圍比單行星排擴(kuò)大了，且能以較少的齒輪組成變速器排擋，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難加工，裝配精度要求更高。 故實(shí)際行星齒輪變速器中是多個(gè)行星排的組合輪系，這時(shí)傳動(dòng)比可以通過(guò)解各個(gè)單行星排的運(yùn)動(dòng)方程及結(jié)構(gòu)的約束方程所組成的聯(lián)立方程組來(lái)得到。 但實(shí)際使用中，轎車目前均多為 4前 1倒或 5前 1倒， 6前 1倒的自動(dòng)變速器也即將投放市場(chǎng)。 同時(shí)，還可以看出方程的 3個(gè)系數(shù)之和為 0，這說(shuō)明單行星排具有用離合器把其中任意兩個(gè)元件閉鎖，使行星排整體轉(zhuǎn)動(dòng)的特性。 式 ()是三元一次齊次方程，清楚地反映了單個(gè)行星排是二自由度機(jī)構(gòu)，這正是其與一自由度定軸式不同之處。 1. 單排行星齒輪傳動(dòng)原理 行星傳動(dòng)類型很多，最簡(jiǎn)單的是由太陽(yáng)輪S、齒圈 R、行星架 C和行星架上的行星齒輪組成，如 圖 。 雖然，人們熟悉的定軸式機(jī)械變速器工藝性好、成本低，但由于行星齒輪傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕，特別是其具有與液力變矩器可實(shí)現(xiàn)功率分流的長(zhǎng)處，故目前 AT中多為此型。 行星齒輪變速器 液力變矩器的無(wú)級(jí)變速性能雖然很好，但從經(jīng)濟(jì)性考慮它不能完全滿足車輛改變速度和變化動(dòng)力兩方面的要求，故需與齒輪傳動(dòng)串聯(lián)或并聯(lián)，以擴(kuò)大其傳動(dòng)比與高效率工作范圍。 所謂滑差控制是指閉鎖離合器處于打滑的半接合狀態(tài)。 2) 滑差控制 完全閉鎖對(duì)提高燃油經(jīng)濟(jì)性直接有效，故其閉鎖范圍在不斷擴(kuò)大；但它妨礙吸收振動(dòng)和沖擊，特別是低速時(shí)，即使二段式的減振器也很難將其衰減。 從理論上講，閉鎖點(diǎn)定在轉(zhuǎn)入偶合器工況點(diǎn)為好，該點(diǎn)變矩器系數(shù) K＝ 1，既保證充分利用變矩器的自適應(yīng)長(zhǎng)處，又減少了因閉鎖而造成的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的突變； 但也有為了擴(kuò)大高效率范圍在變矩器最高效率對(duì)應(yīng)的速比處閉鎖； 還有將閉鎖點(diǎn)設(shè)在最高效率與偶合器工況點(diǎn)之間的； 另外，也有少數(shù)將閉鎖點(diǎn)定在大于偶合器工況點(diǎn)的，以縮小閉鎖時(shí)的轉(zhuǎn)速差。 離合器分離時(shí)，油從油道進(jìn)入離合器 3的右邊，而其左邊的油液經(jīng)油道泄油 [圖 (b)]。 兩邊的壓力差使裝于渦輪軸花鍵上活塞右移，直至變矩器前蓋 4與閉鎖離合器之間的油被排出，使渦輪與泵輪穩(wěn)定地鎖在一起，如 圖(a)。 1978年克萊斯勒公司在轎車上首次成功使用了閉鎖離合器，可節(jié)油 4%到 6%，現(xiàn)在各種轎車上的液力變矩器均已推廣應(yīng)用，不僅閉鎖 范圍擴(kuò)大，有滑差控制的離合器也在興起。 早在 1953年就有了液力變矩器閉鎖專利，由于當(dāng)時(shí)油價(jià)便宜而忽視了它，到 1967年能源危機(jī)以后，對(duì)其才日趨重視。 3. 液力變矩器的閉鎖與滑差控制 液力變矩器的性能優(yōu)越，但最大的缺陷是效率低。 dC/di =0，變矩器為非透過(guò)性，即外部負(fù)荷 TT及速度 nT變化不會(huì)影響到泵輪與發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，發(fā)動(dòng)機(jī)僅受油門(mén)開(kāi)度的控制，顯然，這可充分保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)； 轎車上多用正透過(guò)性，即 dC/di 0 ，起步時(shí)， TT0工作在發(fā)動(dòng)機(jī)大轉(zhuǎn)矩處，隨 nT增加， nP 向發(fā)動(dòng)機(jī)大功率工況移動(dòng)，從而可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 λP越大，則 C越大，即傳遞相同功率時(shí)，變矩器的尺寸越小，負(fù)荷能力強(qiáng)。 3) 透過(guò)性 透過(guò)性是指變矩器渦輪軸上轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化時(shí)，是否影響泵輪軸上轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也相應(yīng)變化的能力。 由于汽車經(jīng)常在大速比工況下工作，為了克服這一缺陷，故將導(dǎo)輪通過(guò)單向離合器后再與殼體相連。 2) 效率 效率性能是指變矩器在傳遞能量過(guò)程中損失的變化，用 來(lái)表示： ()fi? ?TTPPTn kiTn? ?? () 它是具有極大值的拋物線，如圖 ： 在失速點(diǎn)時(shí)，泵輪雖有功率輸入，但因 nT = 0而使 η = 0 ； 隨 nT 增大，流量逐漸下降，與其平方成正比的通流 (摩擦 )損失而隨之不斷下降，從而效 率不斷提高，在計(jì)算工況點(diǎn) i*(附近 )各葉輪液流均無(wú)沖擊地進(jìn)入入口，從而使效率 η值達(dá)到最高； 速比再增加時(shí)，雖然通流損失仍在下降，但沖擊損失又繼續(xù)增加，使 η值下降。 為了具有可比性，一般用渦輪轉(zhuǎn)速 nT與泵輪轉(zhuǎn)速 nP之比 i(稱為速比， )來(lái)代替描述 K的變化。 對(duì)汽車上常用的向心渦輪式 (即指進(jìn)口半徑大于出口半徑的渦輪 )變矩器，變矩系數(shù)隨速比的變化如 圖 。 顯然，當(dāng)渦輪不動(dòng) (nT＝ 0)時(shí)，循環(huán)流量達(dá)到最大，渦輪上轉(zhuǎn)矩也增至最大。 2. 液力變矩器性能 1) 變矩系數(shù) 液力變矩器輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩 (即泵輪轉(zhuǎn)矩 TP)之比稱為變矩系數(shù)，用 K表示。 此時(shí)，導(dǎo)輪上受到的轉(zhuǎn)矩為零，液力變矩器轉(zhuǎn)化為液力偶合器，這種不同的工作狀態(tài)稱為相，故今為二相； 而置于泵輪與導(dǎo)輪或?qū)л喤c導(dǎo)輪之間的渦輪數(shù)稱為級(jí)，工作葉輪又稱為元件。 當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速升高，渦輪出口油液的速度方向與導(dǎo)輪弧形葉片相切時(shí)，導(dǎo)輪上受到的轉(zhuǎn)矩為零。 液體回流至泵輪后，推動(dòng)其葉片的后表面，促使泵輪旋轉(zhuǎn)，故在來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上，再加上從導(dǎo)輪回流的轉(zhuǎn)矩，將合成的轉(zhuǎn)矩傳遞至渦輪，即 T P DT T T??() 式中， TP、 TT、 TD 分別為泵輪、渦輪及導(dǎo)輪上的作用轉(zhuǎn)矩。 為了提升渦輪上的轉(zhuǎn)矩，一般葉片是空間曲面，使液體離開(kāi)渦輪時(shí)，方向與流入渦輪時(shí)的方向相反，以產(chǎn)生盡可能大的動(dòng)量矩，從而提供最有效的轉(zhuǎn)矩傳遞。 液力變矩器如 圖