第4章自动变速器(8)

3）换档操纵机构
换挡操纵手柄位置
2）档位说明
4.2
液力变矩器
4 ． 2 ． 1 变矩器的功 用与组成 功用： 1. 平稳地将发动机转 矩传递给变速器； 2. 在一定范围内实现 无级变速增矩； 3. 在飞轮作用下，使 发动机运转平稳； 4. 驱动液压控制系统 的油泵。
油泵
2. 泵轮、涡轮和导 轮
1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮
（4）齿圈固定：行星架主 动，太阳轮从动
• 行星架为主动件，太阳轮 为从动件，齿圈固定（ n2 ＝0 ）。 • 此时《n1+αn2=
（1+α)n3 》，则传动
比i31为： • i31＝n3/n1＝1/(1＋α)<1
• 由于传动比小于1，说明为
增速传动，可以作为超速
n1 n2 (1 )n3 0
其中：

z2 1 z1
1）行星齿轮机构的动力传动方式
1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架
4-行星轮
（1）太阳轮固定：齿圈主 动，行星架从动
• 齿圈为主动件，行星架为
从动件，太阳轮固定（ n1
＝0 ）。
• 此时《 n1+αn2= （1+α)n3 》，则传动比 i23为： • i23＝n2/n3＝1＋1/α>1 • 由于传动比大于1，说明为
4.3
变速齿轮机构
4．3．1行星齿轮式变 速齿轮机构
• 多数自动变速器是采用行 星齿轮机构提供不同的传 动比。由驾驶员手动选择； • 再由由电控系统或液压控 制系统通过接合和释放换 档离合器和制动器实现换 挡
太阳轮（中心轮）－齿数z1 齿 圈 －齿数z2 行星轮和行星架－当量齿数 zc＝z1＋ z2
B-泵轮；W-涡轮；D-导轮； ATF的整个流动过程
•
液力变矩器可以在 一定范围内自动无 级地改变转矩和传 动比，以适应行驶 阻力的变化，但变 矩比小，不能完全 满足汽车使用的要 求； • 必须与齿轮变速器 组合使用，才能满 足汽车行驶的要求。 • 自动变速器的齿轮 变速系统主要由行 星齿轮机构和定轴 齿轮机构。
4T65E 行星齿轮结构简图
1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮
减速传动，可以作为降速 档。
（2）齿圈固定：太 阳轮主动，行星架从 动
• 太阳轮为主动件，行星架 为从动件，齿圈固定（n2 ＝0 ）。（c）所示
《n1+αn2=（1+α)n3 》。
此时，则传动比i13为： • i13＝n1/n3＝1＋α>1
• 由于传动比大于1，说明为
（1）复合行星齿轮结构
1）辛普森式齿轮机构 • 组成：前后齿圈组件、前后太阳轮组 件、前后行星架组件 • 特征：双排行星齿轮机构，它由两个 内啮合式单排行星齿轮机构组合而成， 能提供三个前进挡和一个倒挡。
2）辛普森式3挡 行星齿轮变速器
上图结构组成 下图换挡执行元件的布置形式
C1一倒挡及直接挡离合器、 C2一前进离合器、 B1一2挡制动器、 B2一低挡及倒挡制动器，F1 低挡单向超越离合器 （2）D位1挡 前进离合器C2结合，前排齿圈 成为输入元件， 单向离合器F1使后行星架无法 逆时针旋转。 动力传递路线是第一轴、前排 齿圈、太阳轮、后排齿圈、第 二轴。
手控阀
控制信号
二次调压阀
主油路调压阀
主油路
运 动 部 件 变矩器 冷油器
油泵 油底壳
1、简单行星齿轮机构
•简单行星齿轮机构由太阳轮、齿圈和装有行星齿轮的行星架 三元件组成 。 •设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿数分 别为zl、z2和z3，齿圈与太阳轮的齿数比为α 。根据能量守恒 定律，可得单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式:
动，传动比i＝1。这种传动方式用于变速器的直接档传动。 • 如果太阳轮、齿圈和行星架三个元件没有任何约束，则各元件的运动 是不确定的，此时为空档。（记住1＋2=3；各档清晰可见） • （齿轮不移动如何换挡！解决）
（7）传动规律小节
方案 1 主动件 齿圈 被动件 行星架 固定件 太阳轮 传动比 （1+ α） / α 备注 减速Ⅱ
6．电控液力自动变速器的挡域与挡位
各档位功能如下:
P位：停车位 R位：倒挡位 N位：空挡位 D(D4)位：前进位 3(D3)位：高速发动机制动挡 2(S)位：中速发动机制动挡 L位(也称1位)：低速发动机制动挡
丰田花冠自动变速器
福特蒙迪欧(Mondeo)自动变速器
马自达6变速器
7 手 动、 脚 踩 控 制 系 统
1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮
档。
（5）行星架固定：太 阳轮主动，齿圈从动
• 太阳轮为主动件，齿 圈为从动件，行星架 固定（ n3＝0 ）。 • 此时《n1+αn2= （1+α)n3》 ，则传动 比i12为：i12＝n1/n2＝ －α
• 由于传动比为负值， 说明主从动件的旋转 方向相反；又由于 |i12|>1，说明为减速 传动，可以作为倒档。
减速传动，可以作为降速 档。 • 对比：由于i13 > i23，虽 然都为降速档，但i13是降
1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮
速档中的低档，而i23为降
速档中的高档。
（3）太阳轮固定：行星架 主动，齿圈从动
• 行星架为主动件，齿 圈为从动件，太阳轮 固定（ n1＝ 0）。
• 此时《n1+αn2= （1+α)n3 》，，则 传动比i32为： • i32＝n3/n2＝α/(1＋ α)<1 • 由于传动比小于1，说 明为增速传动，可以 作为超速档。
（2）各档传动
D位3挡 前进离合器C2和直接挡离合 器C1工作； 此时，前排太阳轮和齿圈均与 第一轴相连，因此，行星架也 与它们同速转动，形成直接挡； 将第一轴的动力直接传给第二 轴。 R位 直接挡离合器C1结合，前排太 阳轮成为输入元件，低、倒挡制 动器B2固定后排行星架。动力 经第一轴、太阳轮、后排行星齿 轮和后排齿圈传至第二轴。由于 行星架是固定元件，使第二轴的 旋转方向与第一轴相反，变速器 得到倒挡。
1-太阳轮 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮
（6）其它档位
• 如果n1=n2，则可以得到n3=n1=n2。同样，n1=n3或n2=n3时，均可以得到
n1= n2 = n3的结论。因此，若使太阳轮、齿圈和行星架三个元件中的
任何二个元件连为一体转动，则另一个元件的转速必然与前二者等速
同向转动。即行星齿轮机构中所有元件(包含行星轮)之间均无相对运
其中：

z2 1 z1
1）行星轮系（自动变速器）
自动变速器
自动变速器的机械部分是由多排行星齿轮组成的， 换挡方式由离合器、制动器、单向离合器组成的执行 机构实施。
7 手 动、 脚 踩 控 制 系 统
太阳轮、齿圈、行星架
齿轮变速机构 执行元件 换档控制
执行元件（B、C） 换档阀
控制油压
电磁阀
2
3 4 5 6 7 8
太阳轮
行星架 行星架 太阳 齿圈
行星架
齿圈 太阳轮 齿圈 太阳轮 任意两个连成一体 三元件自由转
齿圈
太阳轮 齿圈 行星架 行星架
1+ α
α/ （1+ α ） 1 / （1+ α ） －α －1/ α 1 0
减速Ⅰ
增速Ⅰ 增速Ⅱ 倒档Ⅰ 倒档Ⅱ 直接档 空档
2、复合式行星齿轮机构
2）定轴轮系（手动变速器）
8．自动变速器的分类
• 1）按驱动方式分类 • 后驱自动变速器、前驱自动变速器（自动驱动桥） • 2）按前进挡的挡位数分类
• 3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡等。
• 3）按齿轮变速器的类型分类
• 行星齿轮式自动变速器、定轴式自动变速器
• 4）按控制方式分类 • 全液压控制自动变速器和电子控制液压自动变速器
油底壳
• 三个元件的功用如下： • 泵轮：将发动机 的机械能转变为自动 变速器油的动能； • 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， 从而达到增矩的作用。
4．2．2 液力变矩器的工作原理
• 自动变速器油的流动 方向是变化的。自动 变速器油先从泵轮流 向涡轮，再从涡轮流 入导轮； • 当流出导轮后方向会 改变；油液从导轮流 回到泵轮时，其流动 方向变得与泵轮运动 方向相同，这就加强 了泵轮的转动力矩， 进而也就增大了输出 扭矩； • 这就是液力变矩器可 以增大扭矩的原理。
• 由于单排行星齿轮机构不能满足汽车行 驶中变速变矩的需要。为了增加传动比 的数目， 可以通过增加行星齿轮机构 来实现。 • 在自动变速器中，两排或多排行星齿轮 机构组合在一起， 用以满足汽车行驶 需要的多种传动比。 • 目前，常见的复合式行星齿轮机构有： 辛普森式齿轮机构、拉维娜式行星齿轮 机构和CR-CR式行星齿轮机构等。
D位2挡
前进离合器C2结合，使前排齿圈成 为输入元件； 二挡制动器B1将太阳轮固定； 动力经第一轴、前排齿圈和行星架 输出给第二轴。
3）辛普森式4挡行星齿轮变速器
• 辛普森式4挡行星齿轮变速器，它的最高挡4挡是传动比 小于1的超速挡。 • 这种自动变速器燃油经济性好，发动机可以经常处于较 低转速范围运转，因而运转噪声小，可以延长发动机的 使用寿命。 • 因此带超速挡的这种自动变速器被许多品牌高挡轿车所 采用。 • 辛普森式行星齿轮变速器从20世纪70年代开始被通用、 福特、克莱斯勒、丰田、日产等多家公司用于汽车自动 变速器上。一直广泛为世界各国所采用；我国的CA774、 通用公司的THM 25C、日产3N71B等均是这种结构。
太阳轮、齿圈、行星架
齿轮变速机构 执行元件 换档控制
执行元件（B、C） 换档阀