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AT(液力机械自动变速器)的组成和工作原理

AT即Automatic Transmission(液力机械自动变速器)的英文缩写,这是目前应用最广泛、技术最成熟的一种自动变速器,我们通常所说的自动变速器就是指AT

AT液力机械自动变速器组成

AT主要由液力传动部分、机械传动部分以及电子液压控制单元组成,如图2.4所示:

AT(液力机械自动变速器)的组成和工作原理
图 2.4 AT的组成

液力传动部分主要是液力变矩器,主要由壳体、涡轮、导轮、泵轮组成,其结构简图如图2.5所示:

AT(液力机械自动变速器)的组成和工作原理

图 2.5 液力变矩器的结构简图

 

AT(液力机械自动变速器)基本工作原理

液力变矩器位于自动变速器的最前端,,主要缺点是效率低,因此为了提高液力变矩器的效率,在液力变矩器里增加了闭锁离合器,通过闭锁离合器可将泵轮和涡轮连接为一体,从而提高液力变矩器的效率。
机械传动部分主要分为定轴齿轮传动和行星齿轮传动两类,但共同的特点是采用离合器换档,所谓离合器换档指的是通过离合器实现档位更换。采用离合器换档的最大好处是可以实现动力换档,所谓动力换档就是在换档期间没有动力损失或动力损失小。如图2.6所示,为某AT变速器中的定轴齿轮传动部分,其换档过程采用换档离合器,通过离合器的分离和结合可以得到不同的速比。

AT(液力机械自动变速器)的组成和工作原理
图 2.6 离合器换档的定轴变速器

目前绝大多数自动变速器采用的是行星齿轮传动机构,换档也通过离合器或制动器来完成,当离合器中的两个传递元件中有一个元件是固定不动时,离合器就变成了制动器。图2.7为某采用行星变速齿轮的AT变速器,图中WK为闭锁离合器,1、2、3分别为泵轮、涡轮和导轮,C为离合器,B为制动器

AT(液力机械自动变速器)的组成和工作原理

图 2.7 离合器(制动器)换档的行星变速器

电液控制单元的负责实现对换档规律和换档过程的自动控制。

二、AT的控制及其发展
AT的换挡过程控制是通过液压操纵换挡离合器或制动器来进行的,包括换挡规律控制和换挡品质控制两个方面。
AT换挡规律控制除了要控制自动换档时刻外,还有一个重要内容就是对闭锁离合器的闭锁控制。
换挡品质指的是对离合器(包括闭锁离合器)或制动器的充放油控制。换挡过程控制是通过对结合元件在换挡过程中的搭接时序、油压变化规律等进行控制的,这里的结合元件主要是指离合器。离合器的结合、分离靠充放油进行控制,如果结合或分离的时机不当会造成换挡冲击,影响换挡品质。另外,在车辆行驶过程中,液力变矩器中闭锁离合器的闭锁、解锁是很频繁的,其结合品质的好坏直接影响到动力传动系统工作的平稳性和可靠性以及换挡品质的优劣。闭锁离合器的结合品质取决于其控制油路的充放油特性。因此对AT换挡品质的控制主要就是对离合器(包括闭锁离合器)的充放油进行控制。

AT的换挡控制先后经历了三个发展阶段:

①通过纯机械或液压方式实现自动换档和换挡品质控制,也就是说在AT变速器中没有电子控制系统

② 通过电磁阀实现换档规律的控制,而换档过程仍由机械液压系统实现;

③ 通过电磁阀实现自动换档和换档品质控制。由此可见AT的控制在向着电控化的方向发展,电控系统在AT变速器中的作用越来越大。

AT的特点
AT的优点包括:采用离合器(或制动器)换档,可实现不中断动力换挡,换挡平顺;采用了液力变矩器,可以缓冲发动机的冲击振动,乘坐舒适性好由于采用了液力变矩器,车辆具有良好的低速行驶能力;适用车型广。
但也有一些缺点:由于液力变矩器的传动效率低,造成油耗较高;结构复杂,成本较高。

AT(液力机械自动变速器)的组成和工作原理

AT的技术难点和发展
AT的结构复杂,换挡品质的控制也不是那么简单,使得在其发展过程中存在一些技术难点,主要集中在以下几个方面:
① 液力变矩器及液力减速器技术;
② 行星传动技术;
③ 系列化、通用化的智能数字化电液操纵技术;
④ 液压操纵系统设计技术,变速箱精密液压系统的设计及加工技术;
⑤ 复杂箱体、阀体内置油泵的精密铸造技术。
尽管AT在技术上存在诸多难点,但是经过70多年的发展,其技术已经十分成熟,目前占据着自动变速系统的主导地位,在美国和日本有较高的市场占有率,国产的自动变速车采样的也基本都是AT。随着技术的不断进步,AT正向着多档化的趋势发展,这是因为挡位越多,变速器对发动机输出特性的改造越理想,也就越能满足车辆的实际需要。

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