【正文】 超過耦合點，傳動效率迅速下降，且此時的變矩比也急劇下降；有了導輪單向離合器，超過耦合點后，表現(xiàn)為液力耦合器的特性，變矩比 k=1，有很高的傳動效率。 （ 2）汽車起步后渦輪的轉(zhuǎn)速 nW逐漸增大，渦輪輸出轉(zhuǎn)矩逐漸減小，當渦輪的轉(zhuǎn)矩等于泵輪的轉(zhuǎn)矩（ MW=MB）時， k=1，此時稱為耦合點；隨著渦輪轉(zhuǎn)速的增大，如果導輪沒有單向離合器，渦輪的轉(zhuǎn)矩將小于泵輪的轉(zhuǎn)矩（ MWMB）， K1，為了防止出現(xiàn)這種情況，液力變矩器都裝有導輪單向離合器，從而保證在耦合點之后變矩比 K=1。 ②起步時，由于泵輪轉(zhuǎn)速升高，液流流速升高，渦輪上得到的轉(zhuǎn)矩 MW大于汽車起步時需要的阻力矩，渦輪開始轉(zhuǎn)動，汽車起步。例如： ①怠速時，由于泵輪轉(zhuǎn)速低，液流流速低。 η=NW/NB1 (4 3) 從變矩器特性曲線中可以看出： （ 1）變矩比 K隨著轉(zhuǎn)速比 i的增大而減小，即當行駛阻力大時，液力變矩器自動輸出大轉(zhuǎn)矩，而在行駛阻力小時，自動輸出小轉(zhuǎn)矩。 K稱為變矩比，它是渦輪輸出轉(zhuǎn)矩與泵輪輸入轉(zhuǎn)矩之比，其值一般為 2～ 4。當渦輪轉(zhuǎn)速為零（汽車起步）或者轉(zhuǎn)速較低時，從渦輪回流的液流速度方向是渦輪運動（牽連運動）速度方向與經(jīng)渦輪葉片反射液流相對于渦輪的相對速度方向的合成，此時合成速度方向?qū)蕦л喌娜~片正面（凹面）試圖使導輪旋轉(zhuǎn)，但因為導輪被單向離合器鎖止，不能轉(zhuǎn)動，因而回流液流射向?qū)л喨~片后改變了方向，使其與泵輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，此時的液力變矩器表現(xiàn)為變矩特性，渦輪轉(zhuǎn)矩大于泵輪，可以增扭；隨著渦輪轉(zhuǎn)速的升高，液流牽連運動速度增加，合成運動速度方向逐漸由正對導輪的葉片正面轉(zhuǎn)向與葉片平面平行，此時沒有液流作用力作用于導輪，這時的液力變矩器表現(xiàn)為液力耦合器的特性，不再增扭，只能等轉(zhuǎn)矩傳遞動力；當渦輪轉(zhuǎn)速進一步升高，液流合成運動速度方向轉(zhuǎn)向?qū)л喨~片的背面，此時導輪單向離合器釋放而自由轉(zhuǎn)動，防止改變液流方向，保證回流到泵輪的液流方向與泵輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，此時的液力變矩器也表現(xiàn)為液力耦合器等轉(zhuǎn)矩傳遞動力的特性。 由于有了導輪，作用在渦輪上的轉(zhuǎn)矩 MW，等于泵輪轉(zhuǎn)矩MB與導輪上的反作用力矩 MD之和，即 MW=MB+MD，這就是液力變矩器能夠變矩（增扭）的道理。 圖 46 ATF在液力變矩器中的循環(huán)流動 （ 4）導輪的作用 如果液力變矩器沒有導輪，則從渦輪回流的液流方向就與泵輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，會阻止泵輪的旋轉(zhuǎn)，造成能量損失。 （ 3）螺旋流的產(chǎn)生 液力變矩器工作時，環(huán)流和渦流同時存在， ATF流動的實際方向是兩種液流的合成，形成一個首尾相接的螺旋形傳力油流，即螺旋流。 3. 液力變矩器的工作原理 （ 1）環(huán)流的產(chǎn)生 當發(fā)動機帶動液力變矩器的泵輪旋轉(zhuǎn)時，液力變矩器內(nèi)的 ATF隨泵輪一起做圓周運動，形成環(huán)流。 （ 4）自動變速器液 （ Automatic Transmission Fluid，簡稱 ATF） 液力變矩器依靠液力傳遞動力，因此其內(nèi)部總是充滿了 ATF。 （ 3）導輪 導輪位于泵輪和渦輪之間，通過單向離合器安裝在與變速器殼體連接的固定軸上。渦輪中心有花鍵孔與變速器輸入軸相聯(lián)。 （ 2）渦輪 同泵輪一樣，渦輪也裝有許多扭曲葉片。變矩器殼體與曲軸后端的驅(qū)動盤相連接。 2. 液力變矩器的組成 汽車上使用的變矩器是由泵輪、渦輪和導輪組成的，稱三元件變矩器。 （ 3）起到飛輪的作用，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 液力變矩器 1. 液力變矩器的作用 （ 1）起到離合器的作用，傳遞或切斷發(fā)動機與自動變速器傳動機構(gòu)之間的動力傳遞。 液力自動變速器通常指含有液力變矩器的自動變速器；機械自動變速器是在普通手動機械變速器（ MT）的基礎(chǔ)上增加了一套自動換檔控制系統(tǒng)組成；無級自動變速器是其傳動比可以連續(xù)變化的變速器，它的種類很多，有機械式、流體式和電動式等，目前應(yīng)用最多的是金屬帶式無級變速器；雙離合器自動變速器采用圓柱齒輪變速器，通過兩個離合器交替工作實現(xiàn)自動換檔。 電控自動變速器是通過各種傳感器，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速、發(fā)動機冷卻液溫度、自動變速器油溫度等參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，按照設(shè)定的換檔規(guī)律，向換檔電磁閥、油壓電磁閥等發(fā)出電子控制信號，控制換檔執(zhí)行機構(gòu)的動作，實現(xiàn)自動換檔。 5. 按控制方式分類 可分為全液壓自動變速器和電子控制自動變速器兩種。普通齒輪式自動變速器體積大，最大傳動比小，應(yīng)用較少。 3. 按變矩器的類型分類 按液力變矩器的類型不同，自動變速器大致可分為普通液力變矩器式、綜合液力變矩器式和帶鎖止離合器的液力變矩器式自動變速器三種。這種設(shè)計雖然使自動變速器的構(gòu)造更加復雜，但由于設(shè)有超速檔，大大改善了汽車的燃油經(jīng)濟性。 2. 按自動變速器前進檔位數(shù)分類 自動變速器按前進檔的檔位數(shù)的不同，可分為 2檔自動變速器、 3檔自動變速器、 4檔自動變速器等。 1液力變矩器 2油泵 3輸入軸 4行星齒輪機構(gòu) 5閥體總成 6輸出軸 7油底殼 1液力變矩器 2油泵 3行星齒輪機構(gòu) 4輸入軸 5輸出軸 6差速器 前輪驅(qū)動汽車的發(fā)動機有縱置和橫置兩種。 5. 降低汽車有害物的排放 裝備自動變速器的汽車，發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，非穩(wěn)定工況較少，空燃比相對穩(wěn)定，汽車有害物排放下降。 3. 操作簡單，提高安全性 裝備自動變速器的汽車，駕駛員只需操縱加速踏板，即實現(xiàn)自動換檔，簡化了駕駛操作，減輕了勞動強度，有利于行車安全 。 概述 自動變速器的功用 1. 適時換檔 電控自動變速器的應(yīng)用，對駕駛員的駕駛技術(shù)要求較低，它能自動適時換檔，一定程度上提高汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性。 ? ? ? ? 汽車電子控制技術(shù) 汽車類專業(yè)應(yīng)用型本科示范教材 機械工業(yè)出版社出版 主編 于京諾 第 4章 汽車自動變速器 ? 學習目標 ? 了解自動變速器的類別與組成。掌握電控液力自動變速器的結(jié)構(gòu)組成與工作原理。掌握無級變速器的結(jié)構(gòu)組成與工作原理。掌握雙離合器自動變速器的結(jié)構(gòu)組成與工作原理。掌握電控機械式自動變速器的結(jié)構(gòu)組成與工作原理。 2. 防止過載 發(fā)動機和自動變速器機械傳動系統(tǒng)之間是靠液力變矩器傳遞動力的，這種液力傳遞能吸收震動和沖擊，防止發(fā)動機和傳動系過載，提高了零件的使用壽命。 4. 提高汽車的通過性能 自動變速器在換檔過程中不需中斷動力傳遞，行駛比較平穩(wěn)，電控式自動變速器又有駕駛模式選擇功能，所以能在如雪地、松軟等壞路上較順利地通過，使汽車具有良好的通過性。 自動變速器的分類及特點 1. 按汽車驅(qū)動方式分類 自動變速器按照汽車驅(qū)動方式的不同，可分為后輪驅(qū)動自動變速器和前輪驅(qū)動自動變速器兩種?？v置發(fā)動機的前輪驅(qū)動自動變速器的結(jié)構(gòu)和布置與后輪驅(qū)動汽車自動變速器基本相同?，F(xiàn)代轎車裝用的自動變速器基本上都是 4個前進檔，即設(shè)有超速檔。在商用車上，大多采用 5檔和 6檔自動變速器，一些新型轎車上也開始采用5檔和 6檔自動變速器。 4. 按齒輪傳動機構(gòu)的類型分類 自動變速器按其齒輪傳動機構(gòu)的不同，可分為普通齒輪式和行星齒輪式兩種。行星齒輪式自動變速器結(jié)構(gòu)緊湊，能獲得較大的傳動比，為絕大多數(shù)轎車采用。全液壓自動變速器是通過機械的手段，將汽車行駛的車速及節(jié)氣門開度這兩個參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?；閥體中的各個控制閥根據(jù)這些液壓控制信號的大小，按照設(shè)定的換檔規(guī)律，通過控制換檔執(zhí)行機構(gòu)的動作，實現(xiàn)自動換檔。 6. 按工作原理分類 按工作原理不同，自動變速器分為液力自動變速器（ AT）、機械自動變速器（ Automatic Mechanical Transmission， AMT）、無級自動變速器（ Continuously Variable Transmission， CVT）和雙離合器自動變速器（ Double Clutch Transmission， DCT）四種。 電控液力自動變速器 概述 電控液力自動變速器（ Electroniccontrolled Automatic Transmission， EAT），由液力變矩器、輔助變速器與電液換檔控制系統(tǒng)三大部分組成。 （ 2）在一定范圍內(nèi)無級變速、變矩，可將發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩增大 2～ 4倍輸出。 （ 4）將發(fā)動機轉(zhuǎn)矩傳遞給液壓控制系統(tǒng)的油泵，帶動油泵運轉(zhuǎn)。 a) 液力變矩器 b) 液力變矩器示意圖 1輸入軸 2輸出軸 3導輪軸 4變矩器殼 B泵輪 W渦輪 D導輪 （ 1）泵輪 泵輪與變矩器殼體連成一體，其內(nèi)部徑向裝有許多扭曲的葉片，葉片內(nèi)緣則裝有讓變速器油液平滑流過的導環(huán)。有的汽車發(fā)動機后端無飛輪，起動齒圈直接裝在變矩器上。但渦輪葉片的扭曲方向與泵輪葉片扭曲的方向相反。泵輪葉片和渦輪葉片相對安裝，中間有 3~4mm的間隙。導輪上也有許多扭曲葉片。為了防止溫度過高，液力變矩器工作時 ATF總是與外部不斷循環(huán)。 （ 2）渦流的產(chǎn)生 ATF作環(huán)流運動時會產(chǎn)生離心力，在離心力的作用下 ATF將從液力變矩器的內(nèi)側(cè)流向外側(cè)，由于液力變矩器在傳遞動力時泵輪轉(zhuǎn)速總是高于渦輪轉(zhuǎn)速度，因此泵輪內(nèi) ATF產(chǎn)生的離心力大于渦輪內(nèi) ATF的離心力，所以泵輪內(nèi)油液在離心力的作用下將進入渦輪，形成繞循環(huán)圓流動的渦流。螺旋流由泵輪進入渦輪時，作用于渦輪葉片，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，然后經(jīng)導輪，又回到泵輪（見圖 46），如此不斷循環(huán)，這就是液力變矩器傳遞動力的原理。為此，需要安裝導輪，改變液流方向，使回流的液流方向與泵輪的旋轉(zhuǎn)方向相同。 （ 5）導輪單向離合器的作用 液力變矩器工作時，來自泵輪的液流射入渦輪，沖擊渦輪旋轉(zhuǎn)做功。 4. 液力變矩器的特性 液力變矩器在泵輪轉(zhuǎn)速 nB和轉(zhuǎn)矩 MB不變的條件下，變矩比 K、傳動效率 η 隨渦輪轉(zhuǎn)速 nW的變化，稱為液力變矩器的特性，參見圖 47。其表達式為： K=MW/MB (41) i稱為轉(zhuǎn)速比，它是渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比，其值一般為 ~，其表達式為： i=nW/nB≤1 (4 2) η 稱為傳動效率，它是渦輪輸出功率 NW與泵輪輸入功率 NB之比。這一特性對行駛阻力變化較大的汽車來說是非常適合的，此即所謂的適應(yīng)性好。渦輪上得到的轉(zhuǎn)矩 MW小于汽車起步對應(yīng)的阻力矩，渦輪不轉(zhuǎn)，汽車不能行駛。從圖中可以看出，在起步時， i=0，即此時nW=0，變矩比 K最大，此時液力變矩器能產(chǎn)生最大輸出轉(zhuǎn)矩，以利于克服汽車慣性力而起步，此時的變矩比也稱為起步變矩比或失速變矩比。 （ 3）變矩器的傳動效率開始隨轉(zhuǎn)速比的增大而增大，在低速區(qū)雖然傳動效率低，但是變矩比大，液力變矩器輸出大轉(zhuǎn)矩，有利于汽車行駛；在轉(zhuǎn)速比為 最高，但是此時的傳動效率也僅為 85%左右，因此，使用液力變矩器的汽車較使用具有干摩擦式離合器的汽車油耗要高。因此，綜合式液力變矩器既具有在低速時增扭的優(yōu)點，又具有在高速時傳動效率高的優(yōu)點。 滾柱式單向離合器結(jié)構(gòu)如圖 48所示，它由外座圈、內(nèi)座圈、滾柱和疊形彈簧等組成。 6. 鎖止離合器 液力變矩器由于采用液力傳動，其傳動效率比干摩擦式離合器要低得多，這會影響汽車的燃油經(jīng)濟性，因此現(xiàn)代汽車的液力變矩器上通常都加裝鎖止離合器。 提示： 自動變速器的機械變速機構(gòu)一般采用內(nèi)嚙合的行星齒輪機構(gòu)。此外，變速過程中動力不間斷，加速性好，工作可靠。多排行星齒輪機構(gòu)一般由幾個單排行星齒輪機構(gòu)組成。太陽輪位于機構(gòu)的中心，行星輪與之外嚙合，同時，行星輪又與齒圈嚙合。 圖 411 單排行星齒輪機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) 1太陽輪 2行星輪與行星架 3齒圈 單排行星齒輪機構(gòu)是個二自由度的機構(gòu)，其傳動比只與齒圈齒數(shù) Zq、太陽輪齒數(shù) Zt有關(guān)，而與行星輪齒數(shù) Zx無關(guān)。 由于一個方程有三個變量，如果將太陽輪、齒圈和行星架某個元件作為主動（輸入）部分，讓另一個元件作為從動（輸出）部分，則由于第三個元件不受任何約束和限制，所以從動部分的運動是不確定的。為了便于計算行星齒輪機構(gòu)的傳動比，假設(shè)行星架有齒數(shù) Zj，則根據(jù)轉(zhuǎn)速特性方程，太陽輪、齒圈和行星架三者的齒數(shù)關(guān)系式為： Zj=Zt+Zq=Zt+KZt (45) 可見， ZjZqZt。計算傳動比時，元件固定者去掉該圓，剩下的按定軸輪系計算傳動比。 圖 412 行星齒輪機構(gòu)三元件間的傳動關(guān)系 通過將不同的元件進行約束和限制，就可以得到不同的傳動方式，見表 41。因此自動變速器常用兩排或更多排的行星齒輪機構(gòu)組成變速機構(gòu)。 ① 結(jié)構(gòu)。 當一定壓力的 ATF經(jīng)控制油道進入活塞左面的液壓缸時，液壓作用力便克服彈簧力