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自动变速箱是如何工作的

自动变速箱靠自己换挡,用的是油液而不是离合踏板。用下面的按钮看进它内部, 跟着扭矩从发动机出发,经过变矩器、油泵、阀体,一直到选定传动比的行星齿轮。

自动变速箱 · 剖面 发动机扭矩 → 液力变矩器 → 齿轮组 → 输出轴 → 车轮 发动机侧 车轮侧 ATF 油路 带压油液推动换挡 液力变矩器 用油液连接发动机 油泵 建立 ATF 压力 多片离合器 把齿轮锁到轴上 行星齿轮组 设定传动比 液压阀体 引导 ATF 完成换挡 换挡电磁阀 移动滑阀 输出轴 把扭矩传给车轮 变速箱壳体(剖面) 铸铝外壳
发生的顺序 发动机扭矩 → 液力变矩器 → 油泵压力 → 液压阀体 → 离合器接合 → 行星齿轮 → 输出轴
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详细说明

什么是自动变速箱?

自动变速箱替你选择传动比。它不用离合踏板和手动挡杆,而是用液力变矩器和一套液压控制系统:油液把发动机的扭矩送进变速箱,带压油液则决定此刻固定哪些齿轮。

它的核心是行星齿轮组。太阳轮、齿圈以及装在行星架上的行星轮,会因固定部件的不同而产生多个传动比。变速箱把这些齿轮组叠加起来,外面配上多片离合器和制动带,再让布满滑阀的阀体在恰当的时刻把油液送到恰当的位置。

为什么要看内部?

从外面看,自动变速箱只是带一个挡杆和油底壳的金属壳体。把它剖开,就能看到液力变矩器、油泵、阀体、电磁阀和行星齿轮组,也能看清一次换挡其实是一个小小的液压决策,而不是机械地把挡杆推过去。

有一个思路把它串在一起:发动机的扭矩始终没有中断。油液和离合器把它从一个挡位交到下一个挡位,这正是换挡感觉顺滑无缝的原因。

部件及其作用

1. 发动机扭矩进入液力变矩器

一切从变矩器开始。发动机带动泵轮,把变速箱油推向与变速箱相连的涡轮,于是扭矩以平顺的液力耦合方式传来,而不是生硬的机械衔接。这也是车辆挂挡后能静止而不熄火的原因。

2. 油泵建立压力

由变矩器驱动的油泵把变速箱油提升到工作压力。这份压力是每次换挡背后的力量:没有它,任何离合器都无法夹紧,任何制动带都无法咬住,所以只要发动机在转,油泵就一直在运行。

3. 阀体引导油液

带压油液进入阀体——一块由油道与弹簧滑阀组成的金属块。滑阀停在什么位置,油液就被引向某个离合器或制动带,同时从另一个排空,所以阀体其实就是变速箱的配电板。

4. 电磁阀移动滑阀

滑阀由换挡电磁阀推动,这是受变速箱电脑指令的小型电液阀。当电脑决定该换挡时,它给某个电磁阀通电,滑阀随之移动,油路瞬间改变。

5. 离合器与制动带固定齿轮部件

带压油液现在推动活塞,把多片离合器压紧;制动带也能以同样的方式抱住一个鼓。固定住行星齿轮组中的某个部件,齿轮才会以想要的传动比转动。

6. 行星齿轮组选定传动比

行星齿轮组有太阳轮、齿圈和装在行星架上的行星轮。比如固定太阳轮、驱动行星架,齿圈就以某个转速转动;固定另一个部件,传动比随之改变。通过不同组合固定不同部件,变速箱就能从同一套紧凑齿轮中得到所有前进挡和倒挡。

7. 输出轴把动力送往车轮

选定的传动比经输出轴送往主减速器与车轮。因为一个离合器在液压控制下接合的同时另一个松开,扭矩便不间断地流出,驾驶者只感到一次平顺的速度变化。

自动变速箱是怎样换挡的?

它用液压压力代替离合踏板。控制电脑指令电磁阀,电磁阀推动阀体内的滑阀,带压的变速箱油接合对应的多片离合器或制动带。这样就把行星齿轮组中的一个部件固定住、让另一个转动,于是选定下一个传动比。

液力变矩器起什么作用?

液力变矩器通过油液把发动机与变速箱连接起来。发动机带动泵轮,把变速箱油推向与变速箱相连的涡轮,所以车辆能缓慢蠕动、也能静止而不熄火。当发动机转速高于变速箱时它还能放大扭矩,帮助车辆起步。

行星齿轮组为什么这么有用?

一个行星齿轮组就能用同样的零件给出好几个传动比。它有太阳轮、齿圈和装在行星架上的行星轮;固定一个部件、驱动另一个,剩下的那个就会以不同转速旋转。自动变速箱把两组或三组这样的齿轮组叠加起来,就能得到所有前进挡和倒挡。

为什么自动挡换挡那么平顺?

因为离合器是靠带压油液逐渐压紧的,而不是猛地咬合。控制系统把压力平稳地升高,所以离合器在接合时会轻微打滑,传动比在没有顿挫的情况下完成切换。液力变矩器也有帮助,因为油液吸收了发动机与齿轮之间的冲击。

自动变速箱多久需要保养一次?

取决于厂商和油液类型,但很多变速箱希望在大约 6 万到 10 万英里(约 10 万到 16 万公里)时更换油液和滤芯。热量和杂质是主要敌人,拖车或频繁走走停停会缩短保养间隔。请以用户手册为准,而不是套用统一规则。

阀体是做什么用的?

阀体是液压控制中心。它是一块布满油道和弹簧滑阀的金属块,把带压油液送往离合器和制动带。电磁阀推动滑阀,所以阀体决定固定哪些部件,从而决定接合哪个挡位。

常见误区

自动变速箱里没有齿轮。 自动就意味着不用齿轮。
它有齿轮——行星齿轮组。 液压取代的是操作杆和离合踏板,而不是齿轮本身。
用更大的离合器取代离合踏板。 总得有个东西把发动机和变速箱夹在一起。
用液力变矩器取代离合器。 发动机通过油液与变速箱相连,所以车辆能蠕动、能静止而不熄火。
挡杆决定用哪个挡位。 你动了挡杆,那一定是在选挡。
挡杆只选择一个范围。 具体传动比由电磁阀和阀体在这个范围内决定。
自动变速箱油永远不用换。 密封的总成应该不用保养。
ATF 会老化,必须更换。 热量和杂质会让油液劣化,需按厂商周期保养。
免责声明:本图解为教学目的做了大幅简化,真实系统变量与复杂度远超此处。不可用于工程生产用途,也不构成金融、政治或专业建议。