二、液力式行星齿轮自动变速器的结构原理
    1．基本结构
    液力式行星齿轮自动变速器主要由液力变矩器、机械变速器、液压控制系统、冷却滤油装置等组成。电控液力自动变速器除上述四部分外，还有电子控制系统。
    1）液力变矩器。液力变矩器是一个通过自动变速器油（ATF）传递动力的装置，其主要功用如下：在一定范围内自动、连续地改变转矩比，以适应不同行驶阻力的要求；具有自动离合器的功用，在发动机不熄火、自动变速器位于动力档（D位或R位）的情况下，汽车可以处于停车状态。驾驶人可通过控制节气门开度控制液力变矩器的输出转矩，逐步加大输出转矩，实现动力的柔和传递。
    2）机械变速器。通常由2～3排行星齿轮机构组成，不同的运动状态组合可得到2～5种速比，其主要功用：在液力变矩器的基础上再将转矩增大2～4倍，以提高汽车的行驶适应能力；实现倒档传动。
    3）液压控制系统。该系统由油泵、各种控制阀及与之相连通的液压换档执行元件（如离合器、制动器液压缸等）构成液压控制回路。该系统根据驾驶要求和行驶条件控制离合器和制动器的工作状况，实现机械变速器的自动换档。
    4）电子控制系统。该系统将自动变速器的各种控制信号输入电子控制单元（ECU）。经过处理后，ECU发出控制指令，激活液压系统中的各种电磁阀，实现自动换档并改善换档性能。
    5）冷却滤油装置。自动变速器油（ATF）在自动变速器工作过程中会因冲击、摩擦产生热量，还要吸收齿轮传动过程中所产生的热量，油温将会升高。油温升高将导致ATF粘度下降，传动效率降低。因此，必须对ATF进行冷却，保持油温在正常范围内。ATF是通过油冷却器与冷却液或空气进行热量交换的。
    自动变速器工作中各部件磨损产生的机械杂质，由滤油器从油中过滤分离出去，以减小机械磨损、堵塞液压油路和控制阀卡滞。

    2.基本工作原理
    （1）液控行星齿轮自动变速器
    液控行星齿轮自动变速器通过机械传动方式将汽车行驶时的车速和节气门开度这两个主控制参数转变为液压控制信号。液压控制系统的阀板总成中的各控制阀根据这些液压控制信号的变化，按照设定的换档规律，操纵换档执行元件，实现自动换档。液控行星齿轮自动变速器基本原理见图8。

    （2）电控行星齿轮自动变速器
    电控行星齿轮自动变速器利用各种传感器将发动机的转速、节气门开度、车速、发动机冷却液温度、自动变速器油温度等参数信号输入ECU，ECU根据这些信号按照设定的换档规律向换档电磁阀、油压电磁阀等发出控制信号，换档电磁阀和油压电磁阀再将ECU的动作控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各控制阀根据这些液压控制信号控制换档执行元件的动作，从而实现自动换档过程。电控行星齿轮自动变速器基本原理见图9。

    3．液力变矩器
    （1）功用
    发动机和手动变速器之间有离合器总成。而在发动机和自动变速器之间是没有离合器总成的，液力变矩器正好处于离合器总成的位置，以自动变速器油为工作介质，主要完成以下功用：
    1）传递转矩。发动机的转矩通过液力变矩器的主动元件，再通过ATF传给液力变矩器的从动元件，最后传给变速器。由于采用ATF传递动力，液力变矩器的动力传递柔和，且能防止传动系统过载。
    2）无级变速。根据工况的不同，液力变矩器可以在一定范围内实现转速和转矩的无级变化。
    3）自动离合。液力变矩器由于采用ATF传递动力，当踩下制动踏板时，发动机也不会熄火，此时相当于离合器分离；当抬起制动踏板时，汽车可以起步，此时相当于离合器接合。
    4）驱动油泵。ATF在工作的时候需要油泵提供一定的压力，而油泵一般是由液力变矩器壳体驱动的。

    （2）部件组成
    液力变矩器通常由泵轮、涡轮和导轮三个元件组成，称为三元件液力变矩器。也有的采用两个导轮，则称为四元件液力变矩器。液力变矩器总成封在一个钢制壳体（变矩器壳体）中，内部充满ATF。液力变矩器壳体通过螺栓与发动机曲轴后端的飞轮连接，与发动机曲轴一起旋转。泵轮位于液力变矩器的后部，与变矩器壳体连在一起。涡轮位于泵轮前，通过带花键的从动轴向后面的机械变速器输出动力。导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器支承在固定套管上，使得导轮只能单向旋转（顺时针旋转）。泵轮、涡轮和导轮上都带有叶片，液力变矩器装配好后形成环形内腔，其间充满ATF。
    典型的液力变矩器由泵轮、涡轮、带单向离合器的导轮、变矩器壳体、涡轮轴、锁止离合器等组成，见图10。

    （3）工作原理
    1）动力的传递。液力变矩器工作时，壳体内充满ATF，发动机带动壳体旋转，壳体带动泵轮旋转，泵轮的叶片将ATF带动起来，并冲击到涡轮的叶片；如果作用在涡轮叶片上的冲击力大于作用在涡轮上的阻力，涡轮将开始转动，并使机械变速器的输入轴一起转动。由涡轮叶片流出的ATF经过导轮后再流回到泵轮，见图11。
ATF在液力变矩器中的循环流动" src="/article/UploadPic/2013-9/2013922954379425.jpg" border="0" onload="return imgresize(this);" style="cursor:pointer;" onclick="javascript:window.open(this.src);"/>

    液力变矩器要想能够传递转矩，必须要有ATF冲击到涡轮的叶片，即泵轮与涡轮之间一定要有转速差（泵轮转速大于涡轮转速）。
    2）转矩的放大。在泵轮与涡轮的转速差较大的情况下，由涡轮甩出的ATF以逆时针方向冲击导轮叶片。此时导轮是固定不动的，因为导轮上装有单向离合器，它可以防止导轮逆时针转动。导轮的叶片形状使得ATF的流向改变为顺时针方向流回泵轮，即与泵轮的旋转方向相同。泵轮将来自发动机和从涡轮回流的能量一起传递给涡轮，使涡轮输出转矩增大。液力变矩器的转矩放大倍数一般为2.2左右。液力变矩器的转矩放大原理见图12。

    液力变矩器的变矩特性只有在泵轮与涡轮转速相差较大的情况下才成立，随着涡轮转速的不断提高，从涡轮回流的ATF会按顺时针方向冲击导轮。若导轮仍然固定不动，ATF将会产生涡流，阻碍其自身的运动。为此，绝大多数液力变矩器在导轮机构中增设了单向离合器，也称自由轮机构。当涡轮与泵轮转速相差较大时，单向离合器处于锁止状态，导轮不能转动。当涡轮转速达到泵轮转速的85％～90％时，单向离合器导通，导轮空转，不起导流的作用，液力变矩器的输出转矩不能增加，只能等于泵轮的转矩，此时称为藕合状态。

    3）无级变速。随着涡轮转速的逐渐提高，涡轮输出的转矩要逐渐下降，而且这种变化是连续的。同样，如果涡轮上的负荷增加了，涡轮的转速要下降，而涡轮输出的转矩增加正好适应负荷的增加。
    总之，可以把液力变矩器的工作过程概括为两个工况，一是变矩，另一个是祸合。当泵轮与涡轮转速相差较大或者在低速区运转时，液力变矩器实现变矩（增矩）；当涡轮转速达到泵轮转速的85％～90％或者在高速区运转时，液力变矩器实现藕合传动，即输出（涡轮）转矩等于输入（泵轮）转矩。

    （4）单向离合器
    单向离合器又称为自由轮机构、超越离合器，其功用是实现导轮的单向锁止，即导轮只能顺时针转动而不能逆时针转动，使得液力变矩器在高速区实现藕合传动。常见的单向离合器有楔块式和滚柱式两种结构形式。
    1）楔块式单向离合器。它由内座圈、外座圈、楔块、保持架等组成。导轮与外座圈连为一体，内座圈与固定套管刚性连接，不能转动。当导轮带动外座圈逆时针转动时，外座圈带动楔块逆时针转动，楔块的长径与内、外座圈接触，由于长径长度大于内、外座圈之间的距离，所以外座圈被卡住而不能转动。当导轮带动外座圈顺时针转动时，外座圈带动楔块顺时针转动，楔块的短径与内、外座圈接触，由于短径长度小于内、外座圈之间的距离，所以外座圈可以自由转动。液力变矩器的楔块式单向离合器见图13。

    2）滚柱式单向离合器。它由内座圈、外座圈、滚柱、叠片弹簧等组成。当导轮带动外座圈顺时针转动时，滚柱进入楔形槽的宽处，内、外座圈不能被滚柱楔紧，外座圈和导轮可以顺时针自由转动。当导轮带动外座圈逆时针转动时，滚柱进入楔形槽的窄处，内、外座圈被滚柱楔紧，外座圈和导轮固定不动。液力变矩器的滚柱式单向离合器见图14。

    （5）变矩器锁止离合器
    变矩器锁止离合器简称TCC，是英文Torque Converter Clutch的缩写。该离合器可以将泵轮和涡轮直接连接起来，即将发动机与机械变速器直接连接起来，这样减少液力变矩器在高速比时的能量损耗，提高了传动效率，提高汽车在正常行驶时的燃油经济性，并防止ATF过热。变矩器锁止离合器的工作原理见图15。

    当变矩器锁止离合器接合时，进入液力变矩器中的ATF使锁止活塞向前移动，压紧在液力变矩器壳体上，通过摩擦力矩使二者一起转动。此时发动机的动力经液力变矩器壳体、锁止活塞、扭转减振器、涡轮轮毅传给后面的机械变速器，相当于将泵轮和涡轮刚性连在一起，传动效率为100%。

当车辆起步、低速或在坏路面上行驶时，应将锁止离合器分离，使液力变矩器具有变矩作用。此时ATF将锁止活塞与液力变矩器壳体分离，解除液力变矩器壳体与涡轮的直接连接。

   

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