第二章电控液力自动变速器

4档动力传动路线:
输入轴→离合器C2→前后太阳轮组件 →前行星轮（制动器Ｂ3起作用，前行星 架固定）→前齿圈→输出轴
2）4档辛普森传动（2个行星排）
4挡自动变速器除前后行星排用一个辅助构件相连 外，其他行星排完全独立，形成具有5个独立元件的辛 普森机构。故可用增加一个执行机构的办法即实现4挡。
三、 拉维娜结构 特点：
第二章 电控液力自动变速器
2.1 电控液力自动变速器的优缺点 2.2 电控液力自动变速器的分类
2.3 电控液力自动变速器的基本组成
2.4 典型的电控液力自动变速器
2.1 电控液力自动变速器的优缺点
• 变速器应用的必要性 作用：变速、变转矩、变方向。
• 变速器的类型

手动变速器（MT）

变速器（T）自动变速器(AT)电电电控控 纯控机无 液液械级 力力式自 自自自动 动动动变 变变变速 速速速器 器器 （E器 AE（ （CA（ATV） MT） TT））
动力传递路线：
发动机曲轴—>液力变矩器—>涡轮输入轴—> 前进离合器C1—>大太阳轮—>长行星轮—>短 行星轮—>环形齿圈—>输出轴。
2）2档
汽车以1档行驶，当车速达到一定速度时，由于 1-2换档阀的作用，使2档制动器B2起作用，前进离 合器C1同时继续起作用，行星齿轮变速器处于二档 。此时输入轴仍经前进离合器C1和后齿圈连接，同 时前后太阳轮组件被二档制动器B2制动。
• 主油路调压阀 作用：由于油泵供油的脉动性，必须经过调节使主
油路的压力实现稳定。
实际的主调压阀一般能够随节气门开度和变速杆位 置的变化调节油压。
• 控制信号装置 （1）手动阀 作用：提供换挡操纵手柄位置信号，控制液压系统接 通不同的操纵油路，使自动变速器按照驾驶员的操纵 意图工作。 （2）节气门阀 作用：根据负荷大小，利用主油路油压产生节气门油 压。 （3）速控阀 作用：感受速度（变速器输出轴转速）以实现换档控 制。根据主油路油压产生速控油压。
（4）不固定任何元件，空档。 （5）连接三元件中的任意两个，直接档。
二、辛普森式行星齿轮变速器
特点：前后两排行星齿轮共用一个太阳论，形成前 后太阳轮组件；前行星架和后齿圈连成一体，并且和输出 轴相连；输入轴一般选择前齿圈或太阳轮组件。
1）3挡辛普森传动
辛普森式行星齿轮变速器原理
辛普森式3档行星齿轮变速器的工作规律
• 按汽车驱动方式分类：后驱动自动变速器、前 驱动自动变速器；
• 按自动变速器前进档的档位数不同分类：
• 按齿轮变速器的类型分类：普通齿轮式和行星 齿轮式；
• 按变矩器的类型分类：有锁止离合器和无锁止 离合器；
• 按控制方式分类：全液力控制自动变速器和电 子控制自动变速器；
2.3 电控液力自动变速器的基本组成
• 单向离合器F1：防止前行星架逆转。
1）1档 当将选档杆置于“D”位，此时车速较低而节
气门阀开度较大，也就是需要较大加速力时，前进 离合器C1和单向离合器F1起作用。
来自液力变扭器的发动机动力经输入轴、前进 离合器C1传给后齿圈，使后齿圈朝顺时针方向转动 。
在后行星排中，由于后行星架经输出轴和驱动 轮相连，在汽车起步之前其转速为0，汽车起步后 以1档行驶时，其转速也很低，因此后行星轮在后 齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向作公转，带动后 行星架朝顺时针方向转动，另一方面作顺时针方向 的自转，并带动前后太阳轮组件朝逆时针方向转动 。
2档的Байду номын сангаас力传递路线：
输入轴→前进离合器C1→后齿圈→后行星轮 →后行星架（B2使太阳轮固定不动）→输出轴
3）3档 当车速从2档继续上升到一定的车速时，由于
2-3档换档阀的作用，使高、倒档离合器C2接合 ，前进离合器C1同时继续接合，把输入轴与后齿 圈和前后太阳轮组件连接为一个整体，行星齿轮 变速器升入3档，由于此时后行星排中有两个基 本元件相互连接，从而使后行星排固定地连成一 体而旋转，输入轴的动力通过后行星排直接传给 输出轴，其传动比 i3=1，即为直接档传动。此 时前行星轮在前齿圈的驱动下带动前行星架朝顺 时针方向空转。
油液由泵轮流向涡轮，而后经导轮改变了
方向后再返回泵轮，泵轮和涡轮间形成油液循 环流动。
• 带单向离合器的液力变矩器 在导轮和其固定轴之间安装单向离合器，可以
在涡轮转速高时转入耦合工况。 随着涡轮转速的升高，变矩化呈线性下降。过
了临界点后，涡轮和泵轮转速相等，泵轮的油液除 了驱动涡轮旋转外，已没有残余能量，油液流动角 度也变到了最小点，涡轮返回的油液冲向了导轮的 背面。由于单向离合器只负责锁止左转，而不锁止 右转，所以当油液冲击固定在单向离合器上导轮的 背面时，导轮便开始旋转，导轮开始旋转的时刻叫 临界点。临界点之前为变矩工况，临界点之后为耦 合工况。
2.3.4 液压控制系统 作用：1）对齿轮变速机构进行换档控制。
2）对液力变矩器的工作情况进行控制。 3）对液力传动装置提供传动介质。 1. 液压控制系统的组成 2. 组成：主供油路装置、控制信号装置、换档控制 装置、执行元件、换档品质控制装置、锁止控制 装置、润滑冷却装置、安全限压装置。
• 油泵 类型：内啮合齿轮泵、摆线转子泵、叶片泵
在前行星排中，由于和输出轴连接的前齿圈
转速很低，当前行星轮在太阳轮的驱动下朝顺时 针方向作自转时，对前行星架产生一个逆时针方 向的力矩，而单向离合器F1对前行架在逆时针方 面有锁止作用，此时，相当于前行星架被固定， 使前齿圈在后行星轮的驱动下朝顺时针方向转动 。
因此，在前进1档时，输入轴的转矩，即通过 前行星排机构，又通过后行星排机构传到功率输 出轴。这样行星轮机构所承受的负载分为两部分 ，防止齿轮受力过大。
(2) 固定太阳轮，则n1=0，若齿圈输入，行星架输出， 则传动比i=n2/n3=(1+α ）/ α ＞1；若行星架输入，齿圈输 出，则传动比i=n3/n2=α / (1+α） ＜1。
（3）固定行星架，则n3=0，若太阳轮输入，齿圈输出， 则传动比i=n1/n2=—α（反向减速）；齿圈输入，太阳轮输 出，则传动比i = —1/α ＜1 （反向增速）
• 离合器C2：倒档时，离合器C2接合，C1分离， 此时输入轴与行星齿轮机构的前后太阳轮组件 接合，使前后太阳轮组件成为主动件。另外， 离合器C2在三档时也接合，因此离合器C2也称 高、倒档离合器。
• 制动器B2：制动器B2仅在二档时才工作，称为 二档制动器。
• 制动器B3：制动器B3 在一档和倒档时都工作 ，称为低、倒档制动器。
液力耦合器内部结构图
液力耦合器工作原理图
发动机带动输入轴旋转时，液体被离心式泵 轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋 转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液 体返回泵轮，形成周而复始的流动。液力耦合器 靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩 的变化来传递扭矩。它的输出扭矩等于输入扭矩 减去摩擦力矩，所以它的输出扭矩恒小于输入扭 矩。
n 1n2(1)n 30
三构件中必须加一个约束条件(用制动件使其一固定)或
用离合器连接二者以同一转速旋转，才能获得确定的传动比。 (1）固定齿圈，则 n2 0，若太阳轮输入，行星架输出，
则传动比i=n1/n3=(1+α）＞1；若行星架输入，太阳轮输出， 则传动比i=n3/n1=1 / (1+α） ＜1。
（1）由一个单行星齿轮式行星排和一个双行星齿轮式 行星排复合而成。
（2）共同一个齿圈，且连出输出轴。 （3）共用一组长行星轮和行星架。 拉维娜行星齿轮机构的执行元件有三个离合器和两个 制动器及一个单向离合器，如下图所示：
离合器C1：连接输入与行星架； 离合器C2：连接输入与后小太阳轮； 离合器C3：连接输入与前大太阳轮； 制动器B1：制动行星架； 制动器B2：制动前大太阳轮； 单向离合器F：锁止行星架，不允许逆转；
当行星齿轮变速器处于停车档和空档之外的 任何一个档位时，五个换档执行元件中都有两个 处于工作状态，即接合、制动或锁止状态，其余 三个不工作，即分离、释放或自由状态。
• 离合器C1：当变速器处于任一前进档时，离合器 C1都处于接合状态，此时输入轴与行星齿轮机构 的后齿圈接合，使后齿圈成为主动件，因此，离 合器C1也称前进离合器。
3档的传递路线为:
输入轴→前进离合器C1和高、倒档离合器 C2→前后行星排锁在一起→输出轴
4）倒档
当位于倒档时，高、倒档离合器Ｃ2起作用，使 输入轴和前后太阳轮组件连接，同时制动器Ｂ3产生 制动，将前行星架固定，此时发动机动力经输入轴 传给前后太阳轮组件，使前后太阳轮顺时针方向转 动。由于前行星架固定不动，因此在前行星排中， 前行星轮在前后太阳轮组件的驱动下朝逆时针自转 ，并带动前齿圈朝逆时针方向转动，输出轴即朝逆 时针方向转动，从而改变了动力的传动方向，实现 了倒档。此时，后行星排中由于后齿圈可以自由转 动，因此后行星排处于自由状态，后齿圈在后行星 轮的带动下朝逆时针方向自由转动。
特点：能消除冲击和振动；
输出转速低于输入转速，两轴的转速差 随载荷的增大而增加；
过载保护性能和起动性能好，载荷过大 而停转时输入轴仍可转动，不致造成动力机的损 坏；当载荷减小时，输出轴转速增加直到接近于 输入轴的转速。
• 传动效率：
PW MWnW
PB MBnB
液力耦合器的传动效率等于输出轴转速乘以输出扭矩 （输出功率）与输入轴转速乘以输入扭矩（输入功率）之 比。一般液力耦合器正常工况的转速比在0.95以上时可获 得较高的效率。
基本组成： • 液力传动装置 • 齿轮变速机构 • 换挡执行机构 • 液压操控系统 • 电子控制系统
2.3.1 液力传动装置
液力传动是通过液体的循环流动，利用液 体动能的变化来传递动力。 一、液力耦合器
结构：壳体、泵轮、涡轮 工作原理：
液力耦 合器的泵轮 和涡轮组成 一个可使液 体循环流动 的密闭工作 腔，泵轮装 在输入轴上 ，涡轮装在 输出轴上。
2.3.3 换挡执行元件
1)离合器
2)作用：起连接作用。
组成：离合器鼓、活塞、回位弹簧、钢片与摩 擦片组、离合器毂及密封圈。 2) 制动器 作用：是使所控制元件固定不转。 型式：带式与片式两种。 3) 单向离合器 作用：可以起到离合器与制动器的作用，所不 同的是以单向锁止原理来实现固定或连接作用。 1)类型：滚柱斜槽式和楔块式。
2.1 电控液力自动变速器的优缺点
• 自动变速器的优点： （1）大大提高发动机和传动系的使用寿命； （2）提高了汽车的通过性； （3）具有良好的自适应性； （4）操纵轻便； （5）降低排放污染。
• 自动变速器的缺点：结构复杂，制造成本高， 传动效率低。
2.2 自动变速器的分类
• 按变速方式分类：有级变速、无级变速；
二、液力变矩器 • 液力变矩器的结构
由泵轮、涡轮和导轮组成 •原理 •特性参数：
转速比 i n W
nB
转矩比 K M W
MB
传动效率 PW MWnW Ki
PB MBnB
1—涡轮 2—导轮 3—泵轮
液力变矩器内油液的循环流动
液力变矩器中泵轮快速运动时，涡轮受到
载荷和行驶阻力限制转速较慢，泵轮和涡轮间 产生了转速差。这个转速差就形成了残余能量 。泵轮和涡轮的转速差越大，残余能量就越大 ，油液流动的速度就越快，流动的角度就越大 。在转数差较大时，涡轮的油液就冲向导轮的 正面。导轮固定不动，这样流经导轮的油液就 改变了流动的方向，直接作用于泵轮叶片的后 部，于是油液的残余能量就增大了泵轮的转矩 。残余能量越大，增矩效果就越好。
13挡辛普森传动换档执行元件功能前进离合器c1连接输入轴与后齿圈高倒档离合器c2连接输入轴与前后太阳轮组件2档制动器b2制动前后太阳轮组件低倒档制动器b3制动前行星架单向离合器f1防止前行星架逆转辛普森式行星齿轮变速器原理辛普森式3档行星齿轮变速器的工作规律当行星齿轮变速器处于停车档和空档之外的任何一个档位时五个换档执行元件中都有两个处于工作状态即接合制动或锁止状态其余三个不工作即分离释放或自由状态
• 带锁止离合器的液力变矩器
带锁止离合器的液力变矩器，可以使变速器 输入轴和输出轴刚性连接，增大传动效率。
2.3.2 齿轮变速机构
一、单排行星齿轮机构 单排行星齿轮机构由太阳轮、行星齿轮、行
星架和齿圈组成。 设齿圈的齿数为 Z 2 ，太阳轮的齿数为 Z 1 ，令
Z2 Z1 。并设太阳轮的转速为 n1 ，齿圈的转 速为 n 2 ，行星架的转速为 n 3 ，则单排行星齿 轮变速机构的运动方程为：
发动机动力经液力变扭器和行星齿轮变速器输入 轴传给后齿圈，使之顺时针方向转动，由于后太阳 轮转速为0，因此后行星轮在后齿圈的驱动下一方 面朝顺时针方向自转，另一方面朝顺时针方向公转 ，同时带动后行星架及输出轴顺转。此时前行星排 处于自由状态，前行星轮在前齿圈的驱动下朝顺时 针方向一边自转一边公转，带动前行星架朝顺时针 方向空转。