一、概述
    汽车自动变速器即自动操纵式变速器。它可根据发动机负荷和车速等工况的变化自动变换传动系统的传动比，以使汽车获得良好的动力性和燃油经济性；并且有效地减少发动机排放污染以及显著地提高车辆行驶的安全性、乘坐舒适性和操纵轻便性。
   （一）、自动变速器的类型
    （1）按传动比变化方式分类汽车自动变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。
    1）有级式自动变速器：它是指在机械式齿轮变速器的基础上实现自动控制的变速器，也称为电控机械自动变速器（简称AMT）
    电控机械式自动变速器（Automated Mechanical Transmission，简称AMT）得到迅速发展。其基本原理如图1所示。驾驶人通过加速踏板和变速杆选择换档范围、换档规律、巡航控制等，向电子控制单元（ECU）表达意图。车辆的运行状况信息由各种传感器接收并传递给ECU， ECU按存储在其中的程序（如最佳换档规律、离合器接合规律、节气门的自适应性调节规律等）对变速器、离合器和发动机节气门进行控制，令三者在时序上实现最佳匹配，使换档迅速、平稳，并提高了汽车的加速性能和发动机的功率利用率，使动力性和经济性得到改善。此外，也使远距离操纵更加容易。
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    2）无级式自动变速器：在汽车上获得成功应用的是金属带式无级自动变速器（CVT）
    3）综合式自动变速器：它是指实现自动控制的液力机械式自动变速器，即液力机械式自动变速器。

    （2）按齿轮变速系统的控制方式分类汽车自动变速器可分为液控液压式和电控液压式两种。
    1）液控液压（简称为液控式）自动变速器（见图2）：它是通过机械的手段，在手控制阀选定位置后，由反映节气门开度的节气门阀和反映车速的调速器阀把节气门开度和车速等参数转变为液压控制信号，按照设定的换档规律，这些液压控制信号在换档点，直接控制换档阀进行换档。

    2）电控液压（简称为电控式）动变速器（见图3）：它是在手控制阀选定位置后，通过节气门位置传感器和车速传感器把节气门开度和车速等参数转变为电信号，并输入电子控制单元（ECU）。电子控制单元（ECU）根据这些电信号，按照设定的换档规律控制液压阀和液压执行机构进行换档。由于电子技术的发展，目前越来越多的汽车采用这种电控式自动变速器，例如捷达王都市先锋、宝来及东风雪铁龙爱丽舍轿车等。

    （3）按汽车驱动方式分类可分为自动变速器（Automatic Transmission）和自动变速驱动桥（Automatic Transax-le ），如图4所示。这两种自动变速器在结构和布置上有很大的不同。

    后轮驱动自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上，发动机的动力经变矩器、自动变速器、传动轴、后驱动桥的主减速器、差速器和半轴传给左右两个后轮。
    前轮驱动自动变速器除了具有与后驱动自动变速器相同的组成部分外，在自动变速器的壳体内还装有差速器。前轮驱动汽车的发动机有纵置和横置两种。
    （4）按自动变速器前进档的档位数不同分类可分为四档、五档、六档等，目前比较常见的是四档和五档自动变速器，在某些高级轿车如丰田皇冠、宝马7系、奥迪A8等轿车采用六档或七档自动变速器。

    （二）、自动变速器的基本组成
    自动变速器的厂牌型号很多，外部形状和内部结构也有所不同，但它们的组成基本相同，都是由液力变矩器和齿轮式自动变速器组合起来的。常见的组成部分有液力变矩器、行星轮机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、管道、控制阀体、速度调压器等，按照这些部件的功能，可将它们分成液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统、自动换档控制系统和换档操纵机构等五大部分。

    1．液力变矩器
    液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与采用手动变速器的汽车中的离合器相似。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递给自动变速器的输入轴，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。
    2．变速齿轮机构
    自动变速器中的变速齿轮机构所采用的形式有普通齿轮式和行星轮式两种。采用普通齿轮式的变速器，由于尺寸较大，最大传动比较小，只有少数车型采用。目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星轮式。
    变速齿轮机构主要包括行星轮机构和换档执行机构两部分。
    （1）行星轮机构 行星轮机构是自动变速器的重要组成部分之一，主要由太阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星架和行星轮等元件组成。行星轮机构是实现变速的机构，传动比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在传动比改变的过程中，整个行星轮组还存在运动，动力传递没有中断，因而实现了动力换档。
    （2）换档执行机构 换档执行机构主要是用来改变行星轮中的主动元件或限制某个元件的运动，改变动力传递的方向和传动比，主要由多片式离合器、制动器和单向离合器等组成。离合器的作用是把动力传给行星轮机构的某个元件使之成为主动件。制动器的作用是将行星轮机构中的某个元件抱住，使之不动。单向离合器也是行星轮变速器的换档元件之一，其作用和多片式离合器及制动器基本相同，也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件，让行星轮变速器组成不同传动比的档位。
    3．供油系统
    自动变速器的供油系统主要由油泵、油箱、滤清器、调压阀及管道所组成。油泵是自动变速器最重要的总成之一，它通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。在发动机运转时，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换档执行机构、自动换档控制系统部分提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现。
    4．自动换档控制系统
    自动换档控制系统能根据发动机的负荷（节气门开度）和汽车的行驶速度，按照设定的换档规律，自动地接通或切断某些换档离合器和制动器的供油油路，使离合器结合或分开、制动器制动或释放，以改变齿轮变速器的传动化，从而实现自动换档。
    自动变速器的自动换档控制系统有液压控制和电液压（电子）控制两种。
    液压控制系统是由阀体和各种控制阀及油路所组成的，阀门和油路设置在一个板块内，称为阀体总成。不同型号的自动变速器阀体总成的安装位置有所不同，有的安装于上部，有的安装于侧面，纵置的自动变速器一般安装于下部。
    在液压控制系统中，增设控制某些液压油路的电磁阀，就成了电器控制的换档控制系统，若这些电磁阀是由电子计算机控制的，则成为电子控制的换档系统。
    5．换档操纵机构
    自动变速器的换档操纵机构包括手动选择阀的操纵机构和节气门阀的操纵机构等。驾驶人通过变速杆改变阀板内的手动阀位置，控制系统根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关的状态等因素，利用液压自动控制原理或电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的换档执行机构的工作，实现自动换档。
    典型的电控式四档自动变速器如图5所示。它也是由上述五部分组成，其中液压控制系统由电子控制系统代替。电子控制单元（ECU）根据各传感器传来的电信号，按设定的换档规律，向换档电磁阀和油压电磁阀等发出电子控制信号；换档电磁阀和油压电磁阀再将电控单元（ECU）的电子控制信号转变为液压控制信号，各个控制阀再根据这些液压控制信号，控制换档执行机构的动作，以实现自动换档。

    装备1 GR- FE发动机的霸道4000（普拉多4000）汽车采用A340F自动变速器。A340F自动变速器参数见表1。

    （三）、自动变速器的工作过程
    自动变速器之所以能够实现自动换档是因为工作中驾驶人踏下加速踏板的位置或发动机进气歧管的真空度和汽车的行驶速度能指挥自动换档系统工作，自动换档系统中各控制阀不同的工作状态将控制变速齿轮机构中离合器的分离与接合和制动器的制动与释放，并改变变速齿轮机构的动力传递路线，实现变速器档位的变换，如图4-3所示。
    传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变换档位。其换档控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号转换成控制油压，并将该油压加到换档阀的两端，以控制换档阀的位置，从而改变换档执行元件（离合器和制动器）的油路。这样，工作液压油进人相应的执行元件，使离合器接合或分离，制动器制动或松开，控制行星轮变速器的升档或降档，从而实现自动变速。
    电控液力自动变速器是在液力自动变速器基础上增设电子控制系统而形成的。它通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶人的指令，并将所获得的信息转换成电信号输入到电控单元。电控单元根据这些信号，通过电磁阀控制液压控制装置的换档阀，使其打开或关闭通往换档离合器和制动器的油路，从而控制换档时刻和档位的变换，以实现自动变速。

    （四）、自动变速器的优缺点
    1．大大提高发动机和传动系统的使用寿命
    采取液力自动变速器的汽车与采用机械变速器的汽车对比试验表明：前者发动机的寿命可提高85%，变速器的寿命提高12倍，传动轴和驱动半轴的寿命可提高75％～100%。
    液力传动汽车的发动机与传动系统，由液体工作介质“软”性连接。液力传动起一定的吸收、衰减振动和缓冲的作用，大大减少冲击和动载荷。例如，当负荷突然增大时，可防止发动机过载和突然熄火。汽车在起步、换档或制动时，能减少发动机和传动系统所承受的冲击及动载荷，因而提高了有关零部件的使用寿命。
    2．提高汽车通过性
    采用液力自动变速器的汽车，在起步时，驱动轮上的驱动转矩是逐渐增加的，防止很大的振动，减少车轮的打滑，使起步容易，且更加平稳。它的稳定车速可以降低。
    3．具有良好的自适应性
    目前，液力传动的汽车都采用液力变矩器，它能自动适应汽车驱动轮负荷的变化。当行驶阻力增大时，汽车自动降低速度，使驱动轮的力矩增加；当行驶阻力减小时，减小驱动力矩，增加车速。这说明，变矩器能在一定范围内实现无级变速器，大大减少行驶过程中的换档次数，有利于提高汽车的动力性和平均车速。
    4．操纵轻便
    装备液力自动变速器的汽车，采用液压操纵或电子控制，使换档实现自动化。在变换变速杆位置时，只需操纵液压控制的滑阀，这比普通机械变速器用拨叉拨动滑动齿轮实现换档要简单轻松得多。而且，它的换档齿轮组一般都采用行星轮组，是常啮合齿轮组，这就降低或消除了换档时的齿轮冲击，大大减轻了驾驶人的劳动强度。
    综上所述，液力自动变速器不仅能与汽车行驶要求相适应，而且具有单纯机械变速器所不具备的一些显著优点，这是液力自动变速器的主要方面，也是汽车采用液力自动变速器的理由。不过，与单纯机械变速器相比，它也存在某些缺点，如结构复杂，制造成本较高，传动效率较低等。由于自动变速器的结构复杂，相应的维修技术也较复杂，要求有专门的维修人员，具有较高的修理水平和故障检查分析的能力。但这些缺点是相对的，由于大大延长了发动机和传动系统的使用寿命，提高了出车率和生产率，减少了维修费用，自动的无级变速提高了发动机功率的平均利用率，提高平均车速，虽然燃油经济性有所降低，却提高了汽车整体使用经济性。此外，目前还采用一种带锁止离合器的液力变矩器，在一定行驶条件下，通过采用与发动机的最佳匹配，遵循最佳换档规律，采用变矩器的锁止，可使用传动效率大为提高。当锁止离合器分离时，仍与一般液力变矩器相同；当锁止离合器结合时，使液力变矩器失去作用，输入轴与输出轴是直接传动的，传动效率接近百分之百。

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