电控液力自动变速器的结构与工作原理

合器片前端与后
端的压力相同，
使锁止离合器分
离。
2 ）锁止离合器接合状态
当车速以
中速至高速行 驶时，油液流 至锁止离合器 的后端。这样， 锁止离合器处 于接合状态， 使锁止离合器 片与前盖一起 转动。
带锁止离合器的液力变矩器既利
用了液力变矩器在涡轮转速较低时具 有的增扭特性，又利用了液力偶合器 在涡轮转速较高时所具有的高传动效 率的特性。
5）行星架固定，太阳轮主动，齿圈被动
行星架固定，行星 齿轮只能自转，太阳轮 经行星齿轮带动齿圈旋 转输出动力。齿圈的旋 转方向与太阳轮相反。 传动比为： i12=z2/z1=- α 为倒挡减速挡。
6）行星架固定，齿圈主动，太阳轮被动
行星架固定，行星 齿轮只能自转，齿圈 经行星齿轮带动太阳 轮旋转输出动力。太 阳轮的旋转方向与齿 圈相反，传动比为：
控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离合器则是 以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。
1.多片离合器
(1)作用
自动变速器中的湿式
多片离合器是用来连接输
入轴或输出轴和某个基本
元件，或将行星齿轮机构
中某两个基本元件连接在
一起实现转矩的传递。
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离合器片
离合器




(2)构造：一般为多片摩擦式，是液压控制的执行元件。 基本组成:离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、离合器片（钢 片、摩擦片）、花键毂 摩擦片与旋转的花键毂的齿键连接，可轴向移动，为输入端， 片上有钢基粉末冶金层或合成纤维层。 从动钢片与转动鼓的内花键连接也可轴向移动，可输出扭矩。 活塞为环状，另外活塞上有密封圈、回位弹簧。
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:
n1+αn2-(1+α)n3=0
其中：α=Z2/Z1＞1
单排行星齿轮机构的传动原理
行星齿轮机构工作时将太阳轮、齿 圈和行星架这三者中的任一元件作为主 动件，使它与输入轴联结，将另一元件
传动比为 ：
i31=1/(1 +α)
为前进超速挡， 增速相对较大。
3 ）太阳轮固定，齿圈主动，行星架被动
传动比为：
i23=1+z2/z1
=1+1/α 为前进降速挡，
减速相对较小。
4）太阳轮固定，行星架主动，齿圈被动
传动比为：
i32=z2/(z1+z2)
= α/(1+
α)
为前进超速挡， 增速相对较小。
在泵轮与涡轮上，均径向焊接带有一定弯度的
叶片，用来传递动力。 泵轮与涡轮叶片内缘有导流环，装合后构成循 环圆，可促进油液循环。
液力偶合器工作原理：
（1）“涡流”的产生
当泵轮随飞轮转动时，由于离心力的作用， 液体沿泵轮叶片间的通道向外缘流动，外缘油 压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡轮外 缘，又从涡轮内缘流入泵轮内缘，可见在轴向 断面（循环圆）内，液体流动形成循环流，称
2）涡轮
涡轮同样也是有许多曲面叶片的 圆盘，其叶片的曲线方向不同于泵轮 的叶片。涡轮通过花键与变速器的输
入轴相啮合，涡轮的叶片与泵轮的叶
片相对而设，相互间保持非常小的间
隙。
3）导轮
导轮是有叶片的小圆盘，位于泵轮
和涡轮之间。它安装于导轮轴上，通过
单向离合器固定于变速器壳体上。 导轮上的单向离合器可以锁住导轮 以防止反向转动。这样，导轮根据工作 液冲击叶片的方向进行旋转或锁住。
泵轮与壳连成一体为 主动元件； 壳体做成两半，用螺
壳 涡轮 泵轮
栓连接，壳外有起动齿圈
起动 涡轮悬浮在变矩器内 齿圈
与从动轴相连；
导轮悬浮在泵轮与涡
轮之间，通过单向离合器 及导轮固定套固定在变速
导轮 壳
器外壳上，单向离合器使
导轮可以顺时针方向转动 而不能逆时针方向转动。
液力变矩器的实物图
液力变矩器结构示意图
7
8
没有
没有
任意两个
不定
第三元件
不定
同向同速
不转动
行星齿轮机构与外啮合齿轮机构相比具有 以下优点： 1）所有行星齿轮均参与工作，都承受载荷 ，行星齿轮工作更安静，强度更大。 2）行星齿轮工作时，齿轮间产生的作用力 由齿轮系统内部承受，不传递到变速器壳体，变 速器可以设计得更薄、更轻。 3）行星齿轮机构采用内啮合与外啮合相结 合的方式，与单一的外啮合相比，减小了变速器 尺寸。 4）行星齿轮系统的齿轮处于常啮合状态， 不存在挂挡时的齿轮冲击，工作平稳，寿命长。
二、齿轮变速机构
１.平行轴式齿轮变速机构 （１）基本变速机构的组成：
输入轴 输出轴 倒挡轴 轴承 变速齿轮
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２）变速原理
主动轮1
i12=n1/n2= z2/z1= M2/M1 z1 ，n1 ， M1为主动齿轮 的参数。 z2 ，n2 ， M2为
从动齿轮的参数。
从动轮2
i=
从动齿轮齿数 主动齿轮齿数
1）泵轮
泵轮在变矩器壳体内，许多曲面叶片 径向安装在内。在叶片的内缘上安装有导 环，提供一通道使ATF流动畅通。变矩器通
过驱动端盖与曲轴连接。当发动机运转时，
将带动泵轮一同旋转，泵轮内的ATF依靠离 心力向外冲出。发动机转速升高时泵轮产 生的离心力亦随着升高，由泵轮向外喷射 的ATF的速度也随着升高。
需加装单向离合器和锁止离合器，以提
高传动效率，降低燃料消耗。
变矩器的性能参数
变矩器的性能参数
4.液力变矩器的种类
（1）三元件液力变矩器
其工作轮数目为三个：
泵轮、涡轮、导轮
（2）四元件液力变矩器
其工作轮数目为四个：
泵轮、涡轮、双导轮
５.液力变矩器的锁止机构
锁止离合器锁止的液力变矩器
变矩器的锁止离合器与外壳相连，也就是与泵 轮相接，而锁止离合器片与涡轮相接，带锁止离合 器的液力变矩器的活塞在油压的作用下，可以将多
作为被动件与输出轴联结，再将第三个
元件加以约束制动。这样整个行星齿轮
机构即以一定的传动比传递动力。
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1）齿圈固定，太阳轮主动，行星架被动
太阳轮带动行 星齿轮沿静止的齿 圈旋转，从而带动 行星架以较慢的速 度与太阳轮同向旋 转，传动比为： i13=1 +α 为前进降速挡， 减速相对较大。
2）齿圈固定，行星架主动，太阳轮被动
液力变矩器的的工作原理 减矩过程：MT=MP-MS （导轮不转） MT=MP(加装单向离合器后 ，导轮转动)
３.液力变矩器的工作特性
定义：当发动机的转速和转矩一定，泵轮 的转速和转矩也一定时，涡轮与泵轮之间 的转矩比、转速比、和传动效率三者的变 化规律。 转矩比=涡轮输出转矩/泵轮输出转矩 转速比=涡轮转速/泵轮转速
的扭矩(Mb)的关系式为： Mw ≤ Mb 液力耦合器的传动效率
η=Nw/Nв=Mwnw/Mвnв
η=nw/nв=i(Mв=Mw) 当 i=1时η=100%, 但最高效 率只可达97%左右。
液力偶合器的缺点：
液力偶合器不能使输出扭矩增大，只起
液力联轴离合器的作用。因此，汽车上很少 采用。 它不能使发动机与传动系彻底分离，为 解决换挡问题，在液力偶合器和机械变速器
主动盘
壳体 活塞 弹簧 卡环 压盘 从动盘
输入轴
花键毂
(3)工作情况：

离合器接合：当压力油经油道进入活塞左面的 液压缸时，液压力克服弹簧力使活塞右移，将 所有离合器片压紧。 离合器分离：当控制阀将作用在离合器液压缸 的油压力撤除后，离合器活塞在回位弹簧的作 用下回复原位，并将缸内的变速器油从进油孔 排出。
液力传动的特性
变扭比（K）=MW/Mb，一般为2~4倍。
转速比（i）=nw/nb≤1
传动效率（η）=输出功率/输入功率 =Nw/Nb＜1
（1）怠速时，MＷ很小，汽车不能行使。 （2）起步时， MＷ最大。 （3）逐渐加速时， MＷ减小。 （4）偶合点时，k=1,
MＷ= Mb
为提高变矩器在偶合区工作的性能，
传动比=输入轴转速/输出轴转速
液力变矩器的工作特性分析

分析：变矩器工作时，作用在涡轮上的扭 矩（ Mw ）不仅有泵轮施加给涡轮的扭矩(Mb)， 还有导轮的反作用力矩(Md)，即：Mw＝Mb+Md。 a.当nw﹤0.85 nb时，此时nb＞nw，油液速 度Vc流向导轮的正面， Md >0， Mw＝Mb+Md ， 可见Mw> Mb ，起变扭作用。 b．当nw=0.85 nb 时，油液速度Vc 与导轮 叶片相切， Md =0，Mw= Mb ，为偶合器(液力 联轴器)。此转速称为“偶合工作点”。
为“涡流”。
（2）环流的产生
因涡流的产生，液体冲向涡轮使两轮
间产生牵连运动，涡轮产生绕轴旋转的扭
矩。可见，循环圆内的液体绕轴旋转形成
“环流”。
上述两种油流的合成，形成一条首尾
相接的螺旋流。只有当涡轮的扭矩大于汽 车的行驶阻力矩时，汽车才能行驶。
液力偶合器涡流、环流的产生
液力偶合器工作特性： 涡轮的扭矩(Mw)和泵轮
液力变矩器中三个元件的功用：
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。
液力变矩器涡流与环流
液力变矩器的工作原理
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液力变矩器的工作原理
增矩过程：MW=MB+MD
液力变矩器的工作原理 偶合点：MW=MB
i21=-z1/z2
=-1/ α
为倒挡超速挡。