AT的秘密 解讀液力自動變速器(結構篇)

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目前，配備液壓自動變速器的車型比例越來越大。與手動變速器相比，它的便利性非常突出。在本文及后續文章中，編輯會帶你詳細講解AT的各種知識。作為最初的基礎文章，我們先來說說AT的基本結構和工作原理。

我們通常稱之為自動變速器。其核心部件有:液力變矩器、行星齒輪組、離合器/制動器及其控制機構，外圍設備有變速箱殼體、傳動軸等。讓我們按照功率流的順序從變矩器開始。

●液壓變矩器

一直有一種說法，at上的變矩器相當于MT上的離合器，起著動力連接和中斷的作用。其實這種說法是錯誤的。AT與發動機曲軸直接相連，不像MT有動力開關:離合器。因此，從點火時刻開始，變矩器開始旋轉。對于動力的連接和中斷，變速箱內部的離合器仍然是完整的。唯一與MT離合器相似的地方，就是變矩器的“軟連接”特性，類似于MT離合器的“半聯動”工作狀態。

液力變矩器的工作原理就像兩個風扇面對面，一個風扇工作，然后另一個不工作的風扇吹。這個比喻可以形象地解釋液力變矩器中泵輪與渦輪之間的工作關系。然而，詳細解釋其工作原理有些復雜。

動力輸出后，帶動連接在變矩器殼體上的泵輪，泵輪攪動變矩器內的自動變速箱油，帶動渦輪轉動。自動變速箱油是殼體中的一個循環動作。由于泵輪轉動時的離心力，ATF會甩到外面，沖向前渦輪，然后流向軸向位置，回到泵輪側面。這個循環將動力傳遞給齒輪箱。

但是，只有這種部件和傳動方式才能稱為液力耦合器。如果你想成為液力變矩器，你必須改變渦輪葉片的形狀。因此，當自動變速箱油通過渦輪循環回泵輪時，它將與泵輪反向旋轉，從而造成沖擊。因此，為了成為液力變矩器，你需要另一個部件:導輪。導輪是泵葉輪和渦輪之間的部件，用于調節殼體內ATF的流動方向，并通過單向離合器與殼體固定。

有了導輪，就有了“扭矩變化”的靈魂。當泵輪與渦輪的轉速差較大時，動力輸出的扭矩也變大。此時，變矩器希望成為無級變速器，通過速度差可以提高扭矩。此時導輪處于固定狀態，調節ATF回流。但是，當速度差減小，渦輪泵輪耦合或鎖定時，扭矩接近相等，不需要增加扭矩。導向輪與泵輪和渦輪同向旋轉，避免了ATF自身攪動造成動力損失。

到目前為止，我們已經了解了變矩器最大的特點——軟連接，這種動力傳遞方式有兩個功能:1。從靜止到低速平穩啟動；2.加速時，動力輸出大，可以增加扭矩。如果和MT上的離合器相比，需要注意的是，第一個發揮和優化了MT上離合器的功能，而第二個是離合器無法實現的。

然而，變矩器固有的“軟連接”特性有一個弱點。功率不直接輸出。當扭矩輸出相等時，泵輪轉速高于渦輪轉速。這樣，ATF在傳遞動力時仍在殼體內循環，浪費了動力。所以目前幾乎所有的變矩器都有一個高效節能的部件:變矩器鎖。鎖是多片離合器的形式。其功能是在變矩器處于耦合狀態且不需要增加扭矩時鎖定泵輪和渦輪。這樣，動力傳遞就是“硬連接”，所有未損壞的都會從曲軸傳遞到下一站:變速箱。

簡單解釋一下上圖:I軸是速比，表示渦輪和泵輪之間的速比。左泵輪比渦輪快得多，右泵輪相等。或者用大腳油門起步時，轉速比較小，泵輪比渦輪快很多。此時泵輪的輸出扭矩遠大于渦輪的輸入扭矩，動力更強，但傳動效率較低。輕踩油門，速比增大，扭矩比減小，傳動效率相應提高。當速比為60%時，效率最高。當節氣門穩定且速度相對穩定時，速比進一步增加，扭矩比接近1，但此時傳動效率降低。為了避免動力損失，變矩器用離合器鎖住，速比突然增大到1，效率也是最高的。

●變矩器不是自動變速器的特性。

變矩器并不是AT獨有的，一些CVT變速箱也使用變矩器作為優化動力的機構。AT并不是絕對使用變矩器實現軟連接。例如，在一些奔馳AMG車型中使用的SpeeDShift MCT自動變速器使用了多盤離合器，而不是變矩器。因此，變矩器不是AT最大的特點，但與多個離合器/制動器配合工作的行星齒輪組是自動變速箱最大的特點。

●AT變速箱中的行星齒輪和行星齒輪組

在MT上，每個齒輪都有一組兩個正常嚙合的齒輪副，換擋只需要將輸出軸與該齒輪輸出齒輪的花鍵連接即可。在AT中，沒有那么多齒輪在工作，而是有一種非常獨特的方式來完成這種轉變:行星齒輪組。讓我們來看看一個基本的三元行星齒輪的特性:

“行星齒輪組模型”

行星齒輪最大的特點是不同的輸入輸出輪組合后，傳動比和輸入輸出的相對方向會發生變化，非常適合汽車傳動。為了增加擋位，汽車上的行星齒輪升級為齒輪組和齒輪排，然后通過一系列執行器實現換擋。

●自動變速器執行器:離合器、單向離合器和制動器

我們從上面了解到一組行星齒輪有什么樣的變換形式，負責變換和輸入輸出的部件是一系列的執行機構:離合器、單向離合器和制動器。有了這些執行器，行星齒輪可以以不同的方式組合，以匹配不同的功率流和不同的傳動比。控制這些操作的是配套的油泵、滑閥、液壓活塞和復雜的液壓回路。

“圖為舊別克君威（查成交價|參配|優惠政策）4T65E自動變速器在空擋位時各部件的位置和工作狀態。”

“不同的齒輪是在多個致動器和行星齒輪的不同組合下形成的”

在這一點上，來自發動機的動力已經被重組，一直變化的扭矩和速度被傳遞到車輪上。與MT相比，便利性有所提高，但內部結構和工作條件要復雜得多。在介紹了自動變速器的結構和原理后，在下一篇文章中，我們將重點介紹PRND齒輪在自動變速器上的使用。