自动变速器工作原理

1：AT传动系统的工作原理 　　
AT传动系统的结构与手动档相比，在结构和使用上有很大的不同。手动档主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而AT传动系统是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中，液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，它直接输入发动机动力，并传递扭矩，同时具有离合作用。泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风扇吹出的风力会带动另一台风扇的叶片旋转，风力成了动能传递的媒介，如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮来提高效率，液压操纵系统会随发动机工作的变化而自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。辅助机构自动换档不能满足行驶上的多种需要，例如停泊、后退等，所以还设有干预装置(即手动拨杆)，标志P(停泊)、R(后位)、N(空位)、D(前进位)，另在前进位中还设有“2”和“1”的附加档位，用以起步或上斜坡之用。由于将其变速区域分成若干个变速比区段，只有在规定的变速区段内才是无级的，因此AT实际上是一种介于有级和无级之间的自动变速器。 　　液力自动变速器通常有两种类型：一种为前置后驱动液力自动变速器；另一种为前置前驱动液力自动变速器。液力自动变速器电子控制通过动力传动控制模块(Power-transmissionControlModule，PCM)接收来自汽车上各种传感器的电信号输入，根据汽车的使用工况对这些信息处理来决定液力自动变速器运行工况。按照这些工况，动力传动控制模块给执行机构发出指令，并实现下列功能：变速器的升档和降档；一般通过操纵一对电子换档电磁阀在通/断两种状态中转换；通过电子控制压力控制电磁阀(PressureControlSolenoid，PCS)来调整管路油压；变矩器离合器(TorqueConverterClutch，TCC)用以控制电磁阀的结合和分离时间。 　　自动变速器主要是根据车速传感器(VehicleSpeedSensor，VSS)、节气门位置传感器(17hrottlePositionSensor，TPS)以及驾驶员踩下加速踏板的程度进行升位和降位控制。 　　
2：AMT传动系统的工作原理 　　
AMT、传动系统是在传统的固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用微电子驾驶和控制理论，以电子控制单元(ECU)为核心，通过电动、液压或气动执行机构对选换档机构、离合器、节气门进行操纵，来实现起步和换档的自动操作。AMT传动系统的基本控制原理是：ECU根据驾驶员的操纵(节气门踏板、制动踏板、转向盘、选档器的操纵)和车辆的运行状态(车速、发动机转速、变速器输入轴转速)综合判断，确定驾驶员的意图以及路面情况，采用相应的控制规律，发出控制指令，借助于相应的执行机构，对车辆的动力传动系统进行联合操纵。 　　AMT、传动系统是对传统干式离合器和手动齿轮变速器进行电子控制实现自动换档，其控制过程基本是模拟驾驶员的操作。ECU的输入有：加速踏板信号、发动机转速、节气门开度、车速等。ECU根据换档规律、离合器控制规律、发动机节气门自适应调节规律产生的输出，对节气门开度、离合器、换档操纵三者进行综合控制。 　　离合器的控制是通过三个电磁阀实现的，通过油缸的活塞完成离合器的分离或接合。ECU根据离合器行程的信号判断离合器接合的程度，调节接合速度，保证接合平顺。 　　换档控制一般是在变速器上交叉地安装两个控制油缸。选档与换档由四个电磁阀根据ECU发出指令进行控制。 　　在正常行驶时，节气门开度的控制由驾驶员直接控制加速踏板，其行程通过传感器输入到：ECU，ECU再根据行程大小，通过对步进电动机控制来控制发动机节气门开度。在换档过程，踏板行程与节气门开度并非完全一致，按换档规律要求先减小节气门开度，进入空档，在挂上新的档位后，接合离合器，随着传递发动机扭矩增大的同时，节气门开度按一定的调节规律加到与加速踏板对应的开度。 　3：CVT传动系统的工作原理 　　
CVT采用传动带和可变槽宽的带轮进行动力传递，即当带轮变化槽宽时，相应地改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径而进行变速，传动带一般有橡胶带、金属带和金属链等。CVT是真正的无级变速，它的优点是重量轻、体积小、零件少。与AT比较，它具有较高的运行效率，油耗也较低。但CVT的缺点也很明显，就是传动带很容易损坏，不能承受过大的载荷，因此在自动变速器中占有率较低。 　　CVT与AMT和AT相比，最主要的优点是它的速比变化是无级的，在各种行驶工况下都能选择最佳的速比，其动力性、经济性和排放与AT相比都得到了很大的改善。但是CVT不能实现换空位，在倒位和起步时还得有一个自动离合器，有的采用液力变矩器，有的采用模拟液力变矩器起步特性的电控湿式离合器或电磁离合器。CVT采用的金属带无级变速器与AT一般所用的行星齿轮有级变速器比较，结构相对简单，在批量生产时成本可能低些。

　　1.液力变矩器工作原理
　　液力变矩器(Torque Converter，简称TC)位于液力自动变速箱最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与汽车中的离合器相似，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和转矩比，具有一定的减速增矩功能。目前广泛采用由泵轮、涡轮和导轮组成的三元件闭锁式综合液力变矩器，泵轮与变矩器外壳连为一体，是主动元件;涡轮通过花键与输出轴相连，是从动元件;导轮置于泵轮和涡轮之间，通过单向离合器及导轮轴套固定在变速器外壳上。
　　发动机启动后，曲轴通过飞轮带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出;这部分工作液既具有随泵轮一起转动的园周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。
　　从涡轮流出工作液的速度可以看为工作液相对于涡轮叶片表面流出的切向速度与随涡轮一起转动的圆周速度的合成。当涡轮转速比较小时，从涡轮流出的工作液是向后的，工作液冲击导轮叶片的前面。因为导轮被单向离合器限定不能向后转动，所以导轮叶片将向后流动的工作液导向向前推动泵轮叶片，促进泵轮旋转，从而使作用于涡轮的转矩增大。
　　随着涡轮转速的增加，圆周速度变大，当切向速度与圆周速度的合速度开始指向导轮叶片的背面时，变矩器到达临界点。当涡轮转速进一步增加时，工作液将冲击导轮叶片的背面。因为单向离合器允许导轮与泵轮一同向前旋转，所以在工作液的带动下，导轮沿泵轮转动方向自由旋转，工作液顺利地回流到泵轮。当从涡轮流出的工作液正好与导轮叶片出口方向一致时，变矩器不产生增扭作用(这时液力变矩器的工况称为液力偶合工况)。
　　液力变矩器靠工作液传递转矩，比机械变速器的传动效率低。在液力变矩器中设置锁止离合器，可以在高速工况下将泵轮与涡轮锁在一起，实现动力直接传递，提高变矩器的传动效率。
　　2.行星齿轮变速器工作原理
　　液力变矩器虽能传递和增大发动机转矩，但变矩比不大，变速范围不宽，远不能满足汽车使用工况的需要。为进一步增大扭矩，扩大其变速范围，提高汽车的适应能力，在液力变矩器后面装有辅助变速器，多采用行星齿轮机构。
　　行星齿轮变速器是由行星齿轮机构及离合器、制动器和单向离合器等执行元件组成。行星齿轮机构通常由多个行星排组成.行星排的多少与档数的多少有关。
　　行星齿轮变速器的换档执行元件包括换挡离合器、换挡制动器和单向离器。
　　换挡离合器为湿式多片离合器，当液压使活塞把主动片和从动片压紧时，离合器接合;当工作液从活塞缸排出时，回位弹簧使活塞后退，使离合器分离。
　　换挡制动器通常有两种形式:一种是湿式多片制动器，其结构与湿式多片离合器基本相同，不同之处是制动器用于连接转动件和变速器壳体，使转动件不能转动。换挡制动器的另一形式是外束式带式制动器。
　　行星齿轮变速器的单向离合器与液力变矩器中的单向离合器结构相同。
　　3.液力机械自动变速箱的自动控制
　　液力机械自动变速箱的自动控制系统通常由供油、手动选挡、参数调节、换挡时刻控制、换档品质控制等部分组成。
　　供油部分根据节气门开度和选挡杆位置的变化，将油泵输出油压调节至规定值，形成稳定的工作液压。
　　在液控液动自动变速器中，参数调节部分主要有节气门压力调节阀(简称节气门阀)和速控调压阀(又称调速器)。节气门压力调节阀使输出液压的大小能够反映节气门开度;速控调压阀使输出液压的大小能够反映车速的大小。
　　换挡时刻控制部分用于转换通向各换挡执行机构(离合器和制动器)的油路，从而实现换挡控制。
　　锁定信号阀受电磁阀的控制，使液力变矩器内的锁止离合器适时地接合与分离。
　　换挡品质控制部分的作用是使换挡过程更加平稳柔和。

汽车的变速箱工作原理是利用不同的齿轮组合从而产生变速变距以致达到调整速度的作用。

汽车的变速箱分为自动变速箱以及手动变速箱两种，手动变速箱的工作原理如上所述，是通过不一样的齿轮组合产生变速变距，发动接的动力输入轴是由一根中间轴来完成的，与动力输出轴是间接连接的。而自动变速箱则是通过液力变扭器、行星齿轮以及液压操控系统三者组合，经过液力传递和齿轮组合来做到变速变距，可以根据油门踏板的多少以及车速的变速，自动的做到变速，我们只用操控加速踏板来改变车子的速度就可以了。

自动变速器的工作原理

CVT工作原理
一、CVT的发展
无级变速其实是一个古老的概念,最早获得成功应用的是在1886年由德国Daimlar-Benz公司生产的汽油机汽车上，它是一种V型橡胶带式无级变速传动装置，但由于存在着传递转矩容量、可靠性和使用寿命的制约，应用有限。因此在汽车诞生的一百多年的时间里，最基本的传动形式一直是有级齿轮传动。
二十世纪七十年代中期，荷兰Van Doorne's Transmissie B.V公司（简称VDT公司）开发出一种金属带式无级自动变速器，称为VDT-CVT。这种无级自动变速器克服了以前其它传动形式的缺点，实现了真正意义上的无级变速传动。VDT-CVT自1987年商品化以来，到目前为止，世界上几乎所有的汽车生产厂家，都接受了这项技术，开发出自己的CVT。CVT的适用范围也从最初的0.6升，发展到目前的3.3升。

二、金属带式CVT的原理
CVT的主要结构主要由主动轮组、从动轮组和金属带构成。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。在主动轮组和从动轮组中，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。两个带轮的锥面相对构成V型槽，与金属片的侧面接触，在液压系统的作用下，实现动力传递和速比的变化。
在金属带式无级变速器的液压系统中，从动油缸的作用是控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥轮的位置沿轴向移动，在主动轮组金属带沿V型槽移动，由于金属带的长度不变，在从动轮上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，实现速比的连续变化。
三、CVT的优点
无级变速传动具有常规变速传动无法比拟的优点。由于无级变速传动CVT与有级传动有着原则性的差别，由计算机控制速比连续的变化，不会出现MT的换档时速比的跳跃，因此乘客感到的只是汽车的平稳加速，而不会感到换档冲击。同时使汽车的操纵性大大简化，降低了驾驶员的劳动强度，非常适合非专业驾驶员。另外，由于传动机理不同，无级变速传动也表现出较高的传动效率和优良的使用特性。对于典型的5档AT，不同档位的传动效率有很大的差异，平均传动效率为60%。一般的MT的传动效率为97%。尽管金属带式无级变速器为摩擦传动，但它的传动效率，经试验测定达到90-97%之间，与MT的传动效率差不多。由于无级变速传动使发动机的工作点与车速无关，根据不同的需要可以控制发动机的工作点在最经济工作点或最佳动力工作点工作，因此无级变速传动比其它传动方式表现出更高的经济性和动力性。
四、CVT研究现状
迄今为止，CVT变速器仅有不到十年的销售历史。目前，全世界年产CVT汽车一百多万辆，其中90%在日本生产，另外的10%在欧洲和美洲生产。