自動(dòng)變速器工作原理

雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上車(chē)型繁多，配備的自動(dòng)變速器種類(lèi)也繁多，但其控制和使用方法都大同小異。早幾年，在國(guó)產(chǎn)車(chē)中最常見(jiàn)的是4前速自動(dòng)變速器，現(xiàn)在很多車(chē)型更新?lián)Q代，配備了5前速自動(dòng)變速，奧迪A4甚至還配備了6前速自動(dòng)變速。

    自動(dòng)變速器看似復(fù)雜，事實(shí)上只要我們了解了其中一些簡(jiǎn)單參數(shù)的奧秘，那么在選購(gòu)汽車(chē)時(shí)，自動(dòng)變速器的好壞就可一目了然了。自動(dòng)變速器最重要的參數(shù)就是擋位的個(gè)數(shù)。這一點(diǎn)凡是開(kāi)過(guò)車(chē)的人都能理解，誰(shuí)都愿意開(kāi)擋位多的車(chē)。如果擋位越多，變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的配合就會(huì)越緊密，能夠把發(fā)動(dòng)機(jī)的性能發(fā)揮得更好。但光看擋位的個(gè)數(shù)是不夠的。事實(shí)上一臺(tái)自動(dòng)變速器的擋位多少并不是技術(shù)的核心，因?yàn)楹?jiǎn)單的增加行星齒輪組就能增加擋位。象奔馳，沃爾沃的商用貨車(chē)，有的擋位甚至多達(dá)20多個(gè)。自動(dòng)變速器的技術(shù)核心在它的控制機(jī)構(gòu)。因?yàn)橐慌_(tái)好的自動(dòng)變速器，它的換擋品質(zhì)必須做到響應(yīng)速度快，換擋沖擊小等特點(diǎn)。而這一切都需要靠設(shè)計(jì)和改進(jìn)性能優(yōu)良的控制機(jī)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。

    自動(dòng)變速器是通過(guò)各種液壓多片離合器和制動(dòng)閘限制或接通行星齒輪組中的某些齒輪得到不同的傳動(dòng)比的。所以換擋品質(zhì)的好壞與這些離合器和制動(dòng)器有直接關(guān)系。根據(jù)汽車(chē)擋次的不同，出于成本考慮，經(jīng)濟(jì)型車(chē)的自動(dòng)變速器的控制機(jī)構(gòu)通常被設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單。如圖：

    上圖為自動(dòng)變速器中最常用的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。它通過(guò)制動(dòng)帶來(lái)限制行星齒輪的運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)帶在杠桿的推動(dòng)下能迅速包緊被制動(dòng)的齒輪或軸，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的制動(dòng)力達(dá)到限制行星齒輪運(yùn)動(dòng)的目的。杠桿是直接被頂桿推動(dòng)的，頂桿的動(dòng)力又來(lái)自液壓。所以行星齒輪的制動(dòng)完全由液壓來(lái)決定。這種制動(dòng)帶式的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，成本也很低，常用于經(jīng)濟(jì)型車(chē)的自動(dòng)變速器當(dāng)中。但由于制動(dòng)帶制動(dòng)非常唐突，制動(dòng)力來(lái)得很猛，所以換擋震動(dòng)相對(duì)較大。在高擋車(chē)中很少用這種設(shè)計(jì)。高擋車(chē)中用得較多的是多片離合器式制動(dòng)設(shè)計(jì)。如下圖：

    上圖是奧迪A4的自動(dòng)變速器。綠色圓筐中的部分就是多片離合器式的行星齒輪制動(dòng)機(jī)構(gòu)。采用這種設(shè)計(jì)的自動(dòng)變速箱能獲得很好的換擋品質(zhì)，換擋時(shí)動(dòng)作非常柔和幾乎感覺(jué)不到震動(dòng)和換擋沖擊，但制造維護(hù)成本很高。

    早期的自動(dòng)變速器通常都是機(jī)械控制的，最多只有少量電子系統(tǒng)作為輔助。機(jī)械式的自動(dòng)變速器液壓油路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，而且耐用性差，需要經(jīng)常維護(hù)，維修費(fèi)用也高得出奇?，F(xiàn)代自動(dòng)變速器基本上已經(jīng)采用了電液一體化的設(shè)計(jì)，其實(shí)不單變速器是這樣，現(xiàn)在很多自動(dòng)化設(shè)計(jì)都是采用的電液一體化設(shè)計(jì)。所謂電液一體化，就是指用電子方式控制液壓油路。這樣就省去了各種復(fù)雜的液壓控制閥和控制管路，直接用電磁閥取代液壓閥。電磁閥最大的好處就是布置方便，可靠性和響應(yīng)速度高。我們完全可以想象，是布置復(fù)雜的液壓回路容易一些還是布置電線容易一些？答案當(dāng)然是后者。電液一體化變速控制，除了上述優(yōu)點(diǎn)以外，還有一個(gè)很大的好處就是控制方法更加智能化。因?yàn)殡姶砰y是直接與行車(chē)電腦相連的，電腦可以很容易的根據(jù)汽車(chē)的各種狀態(tài)調(diào)整控制方式。不象純液壓控制那樣，控制模式是固定不變的。所以在很多配備了電液一體化式的自動(dòng)變速器的車(chē)上，有經(jīng)濟(jì)模式，運(yùn)動(dòng)模式，雪地模式可供選擇。在經(jīng)濟(jì)模式下，電腦控制變速器在低轉(zhuǎn)速換擋達(dá)到省油的目的；在運(yùn)動(dòng)模式下電腦控制變速器在高轉(zhuǎn)速換擋發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能；在雪地模式下，電腦控制自動(dòng)變速器直接用2擋起步，避免因輪胎打滑而失控。所以，這種電液控制的自動(dòng)變速器給人的感覺(jué)就是非常智能化，非常聽(tīng)話。而這所有的控制模式只需要修改電腦程序就能實(shí)現(xiàn)，硬件方面不需要做任何改動(dòng)，所以成本比傳統(tǒng)自動(dòng)變速器更低，性能卻更高。

    當(dāng)然，在使用自動(dòng)變速器時(shí)也有很多有別與手動(dòng)變速器的地方。首先，自動(dòng)變速器和手動(dòng)變速器都有空擋（也就是N擋）。但自動(dòng)變速器的N擋與手動(dòng)變速器的N擋是完全不一樣的。手動(dòng)變速器掛入N擋以后，同步器將齒輪與軸的動(dòng)力分開(kāi)，完全切斷的動(dòng)力傳輸；自動(dòng)變速器掛N擋以后，動(dòng)力并沒(méi)有分開(kāi)，而是解除了所有離合器和制動(dòng)器對(duì)行星齒輪的約束，行星齒輪全部轉(zhuǎn)動(dòng)，但不傳輸動(dòng)力（這是行星齒輪的特性）。因此，自動(dòng)變速器掛N擋以后，并不代表發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力被切斷，而僅僅只是行星齒輪的動(dòng)力傳輸不出去而已。如果在高速行駛時(shí)把自動(dòng)變速器掛入N擋溜車(chē)，則會(huì)造成潤(rùn)滑油壓降低，潤(rùn)滑跟不上而行星齒輪又在相對(duì)高速旋轉(zhuǎn)，所以很容易把齒輪燒壞。還有一點(diǎn)就是在短暫停車(chē)時(shí)不要經(jīng)常把變速桿從D擋切入N擋，因?yàn)樽詣?dòng)變速器是通過(guò)液壓推動(dòng)各個(gè)離合器的分離結(jié)合以及制動(dòng)器的束縛來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋的，空擋亦如此。所以頻繁的切如N擋會(huì)使各個(gè)離合器和制動(dòng)器的工作強(qiáng)度和磨損增大，減少自動(dòng)變速器的使用壽命。其實(shí)大可放心，在設(shè)計(jì)自動(dòng)變速器的時(shí)候工程師們就考慮到了停車(chē)問(wèn)題，其實(shí)在D擋上短時(shí)間停車(chē)是完全不會(huì)對(duì)變速器有壞影響的，雖然車(chē)已停住發(fā)動(dòng)機(jī)仍在轉(zhuǎn)動(dòng)，但帶速時(shí)的微弱能量完全能被液力變矩器吸收，從而達(dá)到平衡。除非是長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境下停車(chē)，才會(huì)使液力變矩器的油溫升高。