AT的秘密 解读液力自动变速器(结构篇)

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目前，配备液压自动变速器的车型比例越来越大。与手动变速器相比，它的便利性非常突出。在本文及后续文章中，编辑会带你详细讲解AT的各种知识。作为最初的基础文章，我们先来说说AT的基本结构和工作原理。

我们通常称之为自动变速器。其核心部件有:液力变矩器、行星齿轮组、离合器/制动器及其控制机构，外围设备有变速箱壳体、传动轴等。让我们按照功率流的顺序从变矩器开始。

●液压变矩器

一直有一种说法，at上的变矩器相当于MT上的离合器，起着动力连接和中断的作用。其实这种说法是错误的。AT与发动机曲轴直接相连，不像MT有动力开关:离合器。因此，从点火时刻开始，变矩器开始旋转。对于动力的连接和中断，变速箱内部的离合器仍然是完整的。唯一与MT离合器相似的地方，就是变矩器的“软连接”特性，类似于MT离合器的“半联动”工作状态。

液力变矩器的工作原理就像两个风扇面对面，一个风扇工作，然后另一个不工作的风扇吹。这个比喻可以形象地解释液力变矩器中泵轮与涡轮之间的工作关系。然而，详细解释其工作原理有些复杂。

动力输出后，带动连接在变矩器壳体上的泵轮，泵轮搅动变矩器内的自动变速箱油，带动涡轮转动。自动变速箱油是壳体中的一个循环动作。由于泵轮转动时的离心力，ATF会甩到外面，冲向前涡轮，然后流向轴向位置，回到泵轮侧面。这个循环将动力传递给齿轮箱。

但是，只有这种部件和传动方式才能称为液力耦合器。如果你想成为液力变矩器，你必须改变涡轮叶片的形状。因此，当自动变速箱油通过涡轮循环回泵轮时，它将与泵轮反向旋转，从而造成冲击。因此，为了成为液力变矩器，你需要另一个部件:导轮。导轮是泵叶轮和涡轮之间的部件，用于调节壳体内ATF的流动方向，并通过单向离合器与壳体固定。

有了导轮，就有了“扭矩变化”的灵魂。当泵轮与涡轮的转速差较大时，动力输出的扭矩也变大。此时，变矩器希望成为无级变速器，通过速度差可以提高扭矩。此时导轮处于固定状态，调节ATF回流。但是，当速度差减小，涡轮泵轮耦合或锁定时，扭矩接近相等，不需要增加扭矩。导向轮与泵轮和涡轮同向旋转，避免了ATF自身搅动造成动力损失。

到目前为止，我们已经了解了变矩器最大的特点——软连接，这种动力传递方式有两个功能:1。从静止到低速平稳启动；2.加速时，动力输出大，可以增加扭矩。如果和MT上的离合器相比，需要注意的是，第一个发挥和优化了MT上离合器的功能，而第二个是离合器无法实现的。

然而，变矩器固有的“软连接”特性有一个弱点。功率不直接输出。当扭矩输出相等时，泵轮转速高于涡轮转速。这样，ATF在传递动力时仍在壳体内循环，浪费了动力。所以目前几乎所有的变矩器都有一个高效节能的部件:变矩器锁。锁是多片离合器的形式。其功能是在变矩器处于耦合状态且不需要增加扭矩时锁定泵轮和涡轮。这样，动力传递就是“硬连接”，所有未损坏的都会从曲轴传递到下一站:变速箱。

简单解释一下上图:I轴是速比，表示涡轮和泵轮之间的速比。左泵轮比涡轮快得多，右泵轮相等。或者用大脚油门起步时，转速比较小，泵轮比涡轮快很多。此时泵轮的输出扭矩远大于涡轮的输入扭矩，动力更强，但传动效率较低。轻踩油门，速比增大，扭矩比减小，传动效率相应提高。当速比为60%时，效率最高。当节气门稳定且速度相对稳定时，速比进一步增加，扭矩比接近1，但此时传动效率降低。为了避免动力损失，变矩器用离合器锁住，速比突然增大到1，效率也是最高的。

●变矩器不是自动变速器的特性。

变矩器并不是AT独有的，一些CVT变速箱也使用变矩器作为优化动力的机构。AT并不是绝对使用变矩器实现软连接。例如，在一些奔驰AMG车型中使用的SpeeDShift MCT自动变速器使用了多盘离合器，而不是变矩器。因此，变矩器不是AT最大的特点，但与多个离合器/制动器配合工作的行星齿轮组是自动变速箱最大的特点。

●AT变速箱中的行星齿轮和行星齿轮组

在MT上，每个齿轮都有一组两个正常啮合的齿轮副，换挡只需要将输出轴与该齿轮输出齿轮的花键连接即可。在AT中，没有那么多齿轮在工作，而是有一种非常独特的方式来完成这种转变:行星齿轮组。让我们来看看一个基本的三元行星齿轮的特性:

“行星齿轮组模型”

行星齿轮最大的特点是不同的输入输出轮组合后，传动比和输入输出的相对方向会发生变化，非常适合汽车传动。为了增加挡位，汽车上的行星齿轮升级为齿轮组和齿轮排，然后通过一系列执行器实现换挡。

●自动变速器执行器:离合器、单向离合器和制动器

我们从上面了解到一组行星齿轮有什么样的变换形式，负责变换和输入输出的部件是一系列的执行机构:离合器、单向离合器和制动器。有了这些执行器，行星齿轮可以以不同的方式组合，以匹配不同的功率流和不同的传动比。控制这些操作的是配套的油泵、滑阀、液压活塞和复杂的液压回路。

“图为旧别克君威（查成交价|参配|优惠政策）4T65E自动变速器在空挡位时各部件的位置和工作状态。”

“不同的齿轮是在多个致动器和行星齿轮的不同组合下形成的”

在这一点上，来自发动机的动力已经被重组，一直变化的扭矩和速度被传递到车轮上。与MT相比，便利性有所提高，但内部结构和工作条件要复杂得多。在介绍了自动变速器的结构和原理后，在下一篇文章中，我们将重点介绍PRND齿轮在自动变速器上的使用。