液力自动变速器的组成和工作原理（图解）

发布于 05-12 16:40:55

液力自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、液压控制装置、换档执行机构等组成，电控液力自动变速器在液力自动变速器的基础上增设电子控制单元，如图所示。

电控液力自动变速器组成图解

液力变矩器的组成构造

液力变矩器主要由泵轮、涡轮、导轮、单向离合器、变矩器壳体等组成，如图 3-4-2 所示。它是一种将动力从发动机曲轴传递给变速器输入轴的液力传动装置，它能够在发动机和变速器之间提供平稳传递转矩的液力连接。

液力变矩器组成图解

（1）泵轮

泵轮（图 3-4-3）是液力变矩器的输入元件，它与变矩器壳体刚性连接构成一个整体。变矩器壳体通过螺栓紧固到发动机挠性盘上，与发动机曲轴转速相同。

（2）涡轮

涡轮（图 3-4-4）是液力变矩器的输出元件，它通过花键连接到变速器输入轴。泵轮使变速器油旋转，变速器油对涡轮叶片产生撞击力，从而使涡轮旋转，涡轮再带动变速器输入轴旋转。

（3）导轮

导轮（图 3-4-5）位于泵轮和涡轮之间，带有单向离合器，导轮通过单向离合器单方向固定在导轮轴或导轮套管上，单向离合器使得导轮只能沿与泵轮相同的方向旋转，而不能反向旋转。

液力变矩器工作原理

液力变矩器工作原理如下图所示。变矩器工作时，发动机产生的转矩带动泵轮旋转，泵轮叶片带动液流冲向涡轮，从而驱动涡轮转动。刚起步时转矩最大，设此时涡轮所受到的冲击力为 F1。冲到涡轮的液流驱动涡轮后，由于叶片形状，冲向导轮，而导轮不动，冲击导轮的液流受到阻碍，因此使涡轮受到反作用力 F2，由于 F1、F2 都作用于涡轮，且对涡轮都起增矩作用，所以使涡轮所受转矩倍增。涡轮转速升高后，液流变向冲击导轮叶片背，而失去增矩作用，并对涡轮产生阻力。因此现在基本上使用带有单向离合器的导轮，当液流冲击叶片背时，导轮会转过一个角度，使其继续增矩。

液力变矩器工作原理图解

（5）带锁止离合器的液力变矩器

液力变矩器是用液力来传递汽车动力的，但变速器油的内部摩擦会造成一定的能量损失，因此传动效率较低。现代轿车多采用一种带锁止离合器的综合式液力变矩器，用机械的方式直接连接导轮和泵轮，如图 3-4-7 所示。

当汽车在不稳定的工况下行驶时（如起步、经常加减速），压缩液体（变矩器压力）流到锁止离合器前面，锁止离合器的前面和后面压力相等，锁止离合器分离，相当于普通液力变矩器，如图 3-4-8 所示。

当汽车在稳定工况下行驶时，压缩液体留置在离合器后面，锁止离合器与变矩器外壳直接连接，动力不经液力传动，直接通过机械传动，变矩器效率为 100%。动力传动路线：发动机→变矩器壳体→锁止离合器压盘→减振器→从动盘→齿轮变速机构输入轴。

齿轮变速机构

（1）行星齿轮组

简单的行星齿轮组由齿圈、太阳轮、行星轮和行星架组成，如图 3-4-9 所示。它的结构紧凑，可以简单、高效地实现变速器各个档位动力的传递。

① 齿圈位于齿轮组最外面，内侧有齿且与行星架上的行星轮啮合。

② 太阳轮位于齿轮组中心，外侧有齿且与行星架上的行星轮啮合。

③ 行星轮介于太阳轮与齿圈之间。

④ 行星架是支承行星轮的金属架，其上的行星轮与太阳轮和齿圈啮合。

在简单行星齿轮组中，以单排单级为例，太阳轮、齿圈、行星架 3 个元件中的任意一个固定，另外两个中的任意一个作为输入或输出元件，可以实现不同的传动方式，而如果将 3 个元件中的任意两个刚性连接，锁定在一起作为输入，另一个作为输出，则可以实现直接传动。行星齿轮组的减速、加速和倒档（反向）时的传动路线分别如图 3-4-10 ~ 图 3-4-12所示。

（2）复合式行星齿轮机构

在自动变速器上应用较多的复合式行星齿轮机构有辛普森式和拉维娜式。

辛普森式行星齿轮机构是由两排行星齿轮机构共用一个太阳轮组成的复合式行星齿轮机构。拉维娜式行星齿轮机构如图 3-4-13 所示，由一个前单行星轮排和一个后双行星轮排组合而成。大太阳轮、长行星轮、行星架和齿圈共同组成一个单行星轮式行星排；小太阳轮、短行星轮、长行星轮、行星架和齿圈共同组成一个双行星轮式行星排。

换档执行机构

（1）离合器

自动变速器中使用的离合器为多片离合器，多片离合器由摩擦片、钢片、离合器活塞、离合器毂、卡环等组成，如图 3-4-14 所示。多片离合器能承受较大的转矩。活塞通过回位弹簧回位，回位弹簧由卡环定位。多片离合器中的钢片和摩擦片交替安装，摩擦片的两面有摩擦材料，而钢片两面光滑，没有摩擦材料。也有部分变速器的多片离合器采用单面带摩擦材料的摩擦片，即它一面带有摩擦材料，另一面则是光滑的钢片。

（2）单向离合器

单向离合器的作用是使某元件只能按一定的方向转动，在另一个方向上锁止。单向离合器除用于变矩器的导轮外，还用于齿轮机构中。齿轮机构中的单向离合器又称作“超越离合器”，用来实现转矩的单向传递。单向离合器具有较高的灵敏度，可瞬间锁止（或解除锁止），提高了换档时机的准确性。单向离合器的结构如图 3-4-15 所示。

（3）制动器

制动器的作用是将行星齿轮机构中的某一元件与变速器壳体相连，使该元件受约束而固定。在自动变速器中常用的制动器有片式制动器和带式制动器两种。改良后的辛普森行星齿轮机构用片式制动器代替了带式制动器。片式制动器结构如图 3-4-16 所示，与湿式多片离合器结构基本相同，其工作平顺性较好，还能通过增减摩擦片的数量来满足不同排量发动机的要求。带式制动器由制动带及其伺服装置（控制液压缸）组成，如图 3-4-17 所示。