QDSJ186 AT变速箱工作原理

NO.186AT 变速箱原理中国一汽研发总院动力总成所一、AT的组成自动变速箱器（Automatic Transmission）的典型结构就是液力变矩器（Torque convertor ）+行星排（planetary units）。经过多年的技术进步，行星齿轮组的设计演化出来许多经典结构，下面给大家作一个梳理。 二、关于液力变矩器——概述动力总成里有这样一位亦刚亦柔、刚柔相济的太极宗师 - 液力变矩器。刚之部件—锁止离合器柔之部件—泵轮、导轮、涡轮➢何为柔？液力变矩器是一种非刚性连接的传动装置，将机械能转换为液能，再将液能转换为机械能。液力变矩器可以传递发动机的万钧之力，并自动适应性放大发动机扭矩，此乃柔之一也。液压传动有着良好的防振、隔振性能，以及过载保护，此为柔之二也， 当然，这也是以牺牲传递效率为代价的。➢何为刚？液力传动是以牺牲传递效率为代价的，通过带有减振器的锁止离合器，稳定工况下，液力变矩器结合锁止离合器，发动机的扭矩刚性传递到变速箱，实现媲美手动变速箱的传递效率。基本结构➢ 泵轮为主动件，同TC壳体焊接，与发动机飞轮相连。➢ 涡轮为从动件，通过花键与变速器输入轴连接。➢ 导轮位于泵轮与涡轮之间，固定在变速器壳体上，是变矩器的反作用力零件，与泵轮和涡轮之间没有机械连接。➢ 当A转动后，可以想象B也会慢慢转动，假如没有能量损失的话，B的转速最终等于A的转速。这不就实现了传动了么？➢ 如果把空气换成ATF油，把风扇A换成泵轮，风扇B换成涡轮，就是液力变矩器的雏形—液力偶合器。涡流和环流当泵轮随飞轮转动时，由于离心力的作用，液体沿泵轮叶片向外缘流动，造成外缘油压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡轮叶片外缘，又从涡轮叶片内缘流入泵轮内缘。在轴向断面内，液体流动形成了循环流，称为“涡流”。涡流就像泵轮和涡轮叶片面对面之间的微循环，而环流则是泵轮和涡轮沿着发动机曲轴旋转的主循环液流。 液力变矩器ATF油的运动实际上是涡流和环流的合成，就像一个首尾相接的螺旋流，从而将发动机的扭矩传递到自动变速箱。扭矩放大把泵轮和涡轮的叶片平铺开，当油从泵轮叶片甩出来的时候，液流会冲击涡轮，给涡轮叶片一个力，这个力产生的扭矩就是涡轮传给自动变速箱的扭矩。不同转速差的泵轮叶片会将液流按照不同入射角度甩向涡轮，涡轮的扭矩分力是不同的。 如果把导轮装在泵轮和涡轮之间，并且导轮的叶片只和泵轮/涡轮叶片的下半部分互通液流。通常，导轮是无法转动的。经过导轮变向之后的液流会重新流向泵轮叶片的内径部分。油从泵轮叶片甩出来的时候，液流会从泵轮外径冲击涡轮外径给涡轮叶片一个力Fp，然后再从涡轮的内径被甩出来冲击导轮叶片，导轮叶片也会给涡轮叶片一个力Fs，涡轮上的力就增加了，不但有泵轮的反作用力，还有导轮的反作用力。三、关于行星排——行星齿轮变速器发展历程从前有三个好朋友—太阳轮、行星架和齿圈，一起组成最简单的单排行星齿轮。他们之间有8种排列组合，可以实现倒挡、增速、减速和空挡。理论上，单行星排可以实现两增、两减、一直接挡的5速比组合，但单行星排无法实现合理的5个速比。另外，固定某个件以及动力输入、输出需要离合器来配合，限于物理局限、尺寸限制，这也是无法实现的。因此, 我们需要更巧妙的设计，于是……辛普森(Simpson)行星排辛普森是介绍自动变速器无法回避的名字，由一个共用的太阳轮串联两个相同的行星轮组成三速自动变速器。共用的太阳轮以及相同的行星齿轮组意味着更少了零部件数量，降低了生产成本并节省了变速箱空间。该机构两组行星排共用1个太阳轮，其输出轴从太阳轮的内孔中自由穿过。因其前行星架已成为输出元件，其动力输入元件只限于齿圈和太阳轮，只能有2个驱动自由度。它共计使用了2个离合器、2个制动器、1个单向离合器来实现三个速比。拉维娜(Ravigneaux)行星排辛普森行星排是两行星排共用一个太阳轮，拉维挪先生另辟蹊径，两行星排共用1个行星架和1个齿圈。包括1个大太阳轮、1个小太阳轮、3个短行星轮、3个长行星轮和1个输入轴。大小太阳轮前后排列，同轴传动；长行星齿轮分别与大太阳轮和齿圈啮合；短行星齿轮则分别与小太阳轮和长行星齿轮啮合。它的精妙之处在于共用了齿圈和行星架，减少了零件个数，齿圈像鸟笼一样把所有其它部件都囊括进去，结构紧凑。另外，小行星齿轮是通过长行星齿轮再和齿圈配合的，也是神来之笔。莱式(Leplletier)行星排自动变速箱就这样被单行星排、辛普森行星排以及拉维娜行星排统治着，随着液压、电子技术的进步，如果需要更多速比的时候，就用上面三种形式排列组合。直到1989年莱佩莱捷用5个离合器，把一个拉维娜排和一个单行星排组合在一起，实现6个前进挡。6速莱式行星排没有直接挡、也没有单向离合器， 简化了零部件数量。以ZF为例， 与上一代5AT相比，采用莱式行星排的6AT零件数量从666减少到470，减少了29％，长度从697mm减少到653mm，减少了12％。现在市场上新一代AT都受到莱式结构的影响。四、行星排的计算——单行星排双行星排拉维娜行星排五、典型传统AT产品爱信横置4AT：拉维娜行星排爱信横置4AT：拉维娜行星排爱信横置6AT：莱式行星排爱信纵置8AT：改进莱式行星排爱信纵置6AT：串联三行星排六、典型混动AT产品AT混动化拓展ZF 8AT+P2PUNCH 6AT+P2基于行星排的功率分流丰田Prius通用双模式基于行星排的功率分流蔡隆文多模式AVL 7模式Prius第1、2代Prius匹配1.5L发动机一代发动机：102Nm，42kw电动机：305Nm，29kw二代发动机：115Nm，56kw电动机：400Nm，50kw第3代Prius第4代Prius匹配1.8L发动机发动机：142Nm，72kw电动机：207Nm，60kw匹配1.8L发动机发动机：142Nm，71kw电动机：163Nm，53kwAVL 7模式