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圖解汽車的液力自動變速器

液力自動變速器主要由液力變矩器、齒輪變速機構、液壓控制裝置、換檔執行機構等組成,電控液力自動變速器在液力自動變速器的基礎上增設電子控制單元,如圖 3-4-1 所示。液力變矩

液力自動變速器主要由液力變矩器、齒輪變速機構、液壓控制裝置、換檔執行機構等組成,電控液力自動變速器在液力自動變速器的基礎上增設電子控制單元,如圖 3-4-1 所示。

液力變矩器

液力變矩器主要由泵輪、渦輪、導輪、單向離合器、變矩器殼體等組成,如圖 3-4-2 所示。它是一種將動力從發動機曲軸傳遞給變速器輸入軸的液力傳動裝置,它能夠在發動機和變速器之間提供平穩傳遞轉矩的液力連接。

(1)泵輪

泵輪(圖 3-4-3)是液力變矩器的輸入元件,它與變矩器殼體剛性連接構成一個整體。變矩器殼體通過螺栓緊固到發動機撓性盤上,與發動機曲軸轉速相同。

(2)渦輪

渦輪(圖 3-4-4)是液力變矩器的輸出元件,它通過花鍵連接到變速器輸入軸。泵輪使變速器油旋轉,變速器油對渦輪葉片產生撞擊力,從而使渦輪旋轉,渦輪再帶動變速器輸入軸旋轉。

(3)導輪

導輪(圖 3-4-5)位於泵輪和渦輪之間,帶有單向離合器,導輪通過單向離合器單方向固定在導輪軸或導輪套管上,單向離合器使得導輪隻能沿與泵輪相同的方向旋轉,而不能反向旋轉。

(4)液力變矩器工作原理

液力變矩器工作原理如圖 3-4-6 所示。變矩器工作時,發動機產生的轉矩帶動泵輪旋轉,泵輪葉片帶動液流沖向渦輪,從而驅動渦輪轉動。剛起步時轉矩最大,設此時渦輪所受到的沖擊力為 F1。沖到渦輪的液流驅動渦輪後,由於葉片形狀,沖向導輪,而導輪不動,沖擊導輪的液流受到阻礙,因此使渦輪受到反作用力 F2,由於 F1、F2 都作用於渦輪,且對渦輪都起增矩作用,所以使渦輪所受轉矩倍增。渦輪轉速升高後,液流變向沖擊導輪葉片背,而失去增矩作用,並對渦輪產生阻力。因此現在基本上使用帶有單向離合器的導輪,當液流沖擊葉片背時,導輪會轉過一個角度,使其繼續增矩。

(5)帶鎖止離合器的液力變矩器

液力變矩器是用液力來傳遞汽車動力的,但變速器油的內部摩擦會造成一定的能量損失,因此傳動效率較低。現代轎車多采用一種帶鎖止離合器的綜合式液力變矩器,用機械的方式直接連接導輪和泵輪,如圖 3-4-7 所示。

當汽車在不穩定的工況下行駛時(如起步、經常加減速),壓縮液體(變矩器壓力)流到鎖止離合器前面,鎖止離合器的前面和後面壓力相等,鎖止離合器分離,相當於普通液力變矩器,如圖 3-4-8 所示。

當汽車在穩定工況下行駛時,壓縮液體留置在離合器後面,鎖止離合器與變矩器外殼直接連接,動力不經液力傳動,直接通過機械傳動,變矩器效率為 100%。動力傳動路線:發動機→變矩器殼體→鎖止離合器壓盤→減振器→從動盤→齒輪變速機構輸入軸。

齒輪變速機構

(1)行星齒輪組

簡單的行星齒輪組由齒圈、太陽輪、行星輪和行星架組成,如圖 3-4-9 所示。它的結構緊湊,可以簡單、高效地實現變速器各個檔位動力的傳遞。

① 齒圈位於齒輪組最外面,內側有齒且與行星架上的行星輪嚙合。

② 太陽輪位於齒輪組中心,外側有齒且與行星架上的行星輪嚙合。

③ 行星輪介於太陽輪與齒圈之間。

④ 行星架是支承行星輪的金屬架,其上的行星輪與太陽輪和齒圈嚙合。

在簡單行星齒輪組中,以單排單級為例,太陽輪、齒圈、行星架 3 個元件中的任意一個固定,另外兩個中的任意一個作為輸入或輸出元件,可以實現不同的傳動方式,而如果將 3 個元件中的任意兩個剛性連接,鎖定在一起作為輸入,另一個作為輸出,則可以實現直接傳動。行星齒輪組的減速、加速和倒檔(反向)時的傳動路線分別如圖 3-4-10 ~ 圖 3-4-12所示。

(2)復合式行星齒輪機構

在自動變速器上應用較多的復合式行星齒輪機構有辛普森式和拉維娜式。

辛普森式行星齒輪機構是由兩排行星齒輪機構共用一個太陽輪組成的復合式行星齒輪機構。拉維娜式行星齒輪機構如圖 3-4-13 所示,由一個前單行星輪排和一個後雙行星輪排組合而成。大太陽輪、長行星輪、行星架和齒圈共同組成一個單行星輪式行星排;小太陽輪、短行星輪、長行星輪、行星架和齒圈共同組成一個雙行星輪式行星排。

換檔執行機構

(1)離合器

自動變速器中使用的離合器為多片離合器,多片離合器由摩擦片、鋼片、離合器活塞、離合器轂、卡環等組成,如圖 3-4-14 所示。多片離合器能承受較大的轉矩。活塞通過回位彈簧回位,回位彈簧由卡環定位。多片離合器中的鋼片和摩擦片交替安裝,摩擦片的兩面有摩擦材料,而鋼片兩面光滑,沒有摩擦材料。也有部分變速器的多片離合器采用單面帶摩擦材料的摩擦片,即它一面帶有摩擦材料,另一面則是光滑的鋼片。

(2)單向離合器

單向離合器的作用是使某元件隻能按一定的方向轉動,在另一個方向上鎖止。單向離合器除用於變矩器的導輪外,還用於齒輪機構中。齒輪機構中的單向離合器又稱作“超越離合器”,用來實現轉矩的單向傳遞。單向離合器具有較高的靈敏度,可瞬間鎖止(或解除鎖止),提高瞭換檔時機的準確性。單向離合器的結構如圖 3-4-15 所示。

(3)制動器

制動器的作用是將行星齒輪機構中的某一元件與變速器殼體相連,使該元件受約束而固定。在自動變速器中常用的制動器有片式制動器和帶式制動器兩種。改良後的辛普森行星齒輪機構用片式制動器代替瞭帶式制動器。片式制動器結構如圖 3-4-16 所示,與濕式多片離合器結構基本相同,其工作平順性較好,還能通過增減摩擦片的數量來滿足不同排量發動機的要求。帶式制動器由制動帶及其伺服裝置(控制液壓缸)組成,如圖 3-4-17 所示。

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