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自动变速箱

翁德沃彭:

  • 一般信息
  • 选档杆/山地齿轮
  • 单行星齿轮系统
  • 组合行星齿轮系统(辛普森系统)
  • 拉维诺系统
  • 齿轮油
  • 油泵
  • 雷格伦海德
  • 控制阀

一般信息:
自动变速器的优点是增加了操作的简便性、舒适性和安全性。 更换变速箱尽可能平稳地完成,不会出现抖动。 当您轻轻加速时,自动变速箱会比将油门踏板踩到底时更快地升到更高的档位。 如果后者完成,则切换只会在转速限制器之前发生。 当车辆停下来时,它会自动换至一档。
液力偶合器或液力变矩器安装在发动机和自动变速箱之间。 请参阅单独的章节了解这一点 变矩器.

带有 Ravigneaux 系统的镂空自动变速箱

选档杆/山地齿轮:
配备自动变速箱的汽车有一个选档杆。 首先操作制动踏板即可操作选档杆。 下面总结一下它的功能:

  • P:停车位置(输出轴受阻,汽车不再溜走,发动机可以转速)
  • R:反向
  • N:空档(汽车处于空档,输出轴不被阻挡,因此松开制动踏板即可溜走
  • D:驱动(前进档,加速时汽车会自动升档和降档
  • *S:运动(汽车升档较少,因此当您突然加速时会产生更多加速度)
  • *M:手动(这允许您通过向前或向后移动选档杆至 + 或 - 来指示何时升档或降档。

* 通常是一个选项,但并非在每台机器上都可用。

其他汽车品牌使用位置 L、2 和 3 让驾驶员选择汽车应保持在哪个档位。 这些模式也称为“山地齿轮”。
当其中一种模式被激活时,自动变速箱将置于特定档位并保持在那里。 这在山区驾驶时非常有用。 正常下坡时,自动变速箱将在“D”位置升至更高档位。 结果,传动比变得更小,导致汽车下降得越来越快。 通过挂入 3、2 档(1 或 L),自动变速器将以较低档位行驶(例如从第 5 档到第 4 档)。 然后发动机将以更高的速度运行,导致汽车减速。 现在不需要越来越多地制动,因为发动机上有更多的制动。 当使用拖车行驶时,在陡峭的下坡时这是必要的,否则制动器会因持续制动而过热。

单行星齿轮系统:
行星齿轮系统用于多种系统,即自动变速箱、起动电机、超速传动装置和轮毂减速装置。 行星齿轮系统由以下部分组成:

  • 环形齿轮
  • 3 卫星轮
  • 德尔格
  • 太阳轮

为了用单个行星齿轮系统传递扭矩,必须固定环形齿轮、行星架或太阳齿轮。 该部分然后用作响应元素。 卫星轮仅用于弥合太阳齿轮和齿圈之间的距离。

示例: 太阳轮与电机连接并以相同的速度旋转。 托架连接至输出轴。 环形齿轮固定至变速箱壳体。 这会导致明显的延迟。 这意味着:太阳轮是驱动元件,齿圈是反作用元件,托架是从动元件。
太阳齿轮(浅蓝色,位于中间)逆时针转动。 这驱动(红色)顺时针旋转的卫星轮。 它们将在环形轮中旋转,并带动(蓝色)载体。
因此,托架的旋转速度将低于太阳轮的旋转速度。 这意味着运动速度减慢。

该表显示了 6 种不同的传输选项。 并非所有变速箱选项都可以用于汽车技术。 通常只剩下 3 个选项。
制动带或多板联轴器用于连接和固定各种元件。 通过这种方式,我们可以连接不同的元素并创建减速、加速和旋转方向的变化。 

Z = 太阳轮,D = 行星架,R = 齿圈

在最新的系统中,计算机确保将油压发送到多片离合器,从而固定零件。 本页将进一步讨论制动带和多片离合器的理论。

该图显示了自动变速器中四组行星齿轮系统的示意图。 共有三种前进档系统和一种倒档系统。 红线表示通过自动变速器的力的方向; 从左侧(带变矩器的发动机侧)穿过带有行星系统的完整部件(黑线)到传动轴的联轴器。 变速箱中使用了四个系统,每个系统都有 Z、D 和 R(太阳轮、行星架和齿圈)。

在页面上 计算行星齿轮系统的减速 包含有关打开和关闭行星系统以及将各种系统连接在一起的更多信息。

行星齿轮系统在中心线上方和下方对称。 没有其他办法,因为行驶时内部会旋转。
为了深入了解齿轮啮合时发生的情况,图像行星系统中的从动部件也以红色突出显示。

图中,齿轮 1 已啮合。 要接合 1 档,必须接合离合器。 该链接显示为蓝色。 对于闭式联轴器和行星系统的一侧从动侧,一个部件也必须旋转。 在这种情况下,零件的尺寸决定了传动比(想象一下小输入齿轮和大输出齿轮;大齿轮将旋转得更慢。如果大齿轮的齿数是小齿轮的两倍,那么比例为 1:2)。 

原则上,这也适用于自动变速器; 四个系统中的环形齿轮、太阳齿轮和卫星齿轮的尺寸都不同。 现在您可能可以想象,当另一个离合器通电时(例如左侧的系统),输出轴的速度发生了变化。 单击此处了解有关计算行星齿轮减速的更多信息。

组合行星齿轮系统(辛普森系统)
在自动变速箱中,经常使用组合行星齿轮系统,其中多个卫星轮或托架安装在一个恒星齿轮上。 其中,所谓的辛普森系统就是这种情况。 
辛普森系统有一个宽太阳轮和 2 个齿圈。 这些环形齿轮通常是从动的,因此齿载荷比从动太阳齿轮低得多。 因此,系统通常可以做得更小。 如今,辛普森系统已不常用。 Ravigneaux 系统更受开发人员欢迎,因为它节省了更多空间。
该图将行星齿轮系统显示为一个致密的整体。 可以看到环形齿轮(左侧带齿的宽环)和托架(银色部分)。

环形齿轮已滑落。 现在可以看到卫星轮和载体了。 3 个卫星轮与内侧的太阳齿轮和外侧的齿圈(现已滑落)啮合。 这些齿轮始终相互连接。

此处,载体(包含卫星轮)已从太阳齿轮上滑落。 太阳轮是位于右侧的齿轮。

在这里您可以看到双太阳轮。 左侧部分驱动上图中所示的行星齿轮系统。 正确的齿轮是它旁边的系统。 这就是“组合”齿轮系统的名称,或者换句话说,辛普森系统。 如果太阳轮是单个的(仅左侧部分)并且只有 1 个行星齿轮系统,则称为单个或拉维尼奥系统。 Ravigneaux 系统有 6 个卫星轮,而不是本系统中的 3 个,但这将在稍后解释。

这是组合系统的另一部分。 左边是黑色的环形齿轮,中间是带有卫星轮的托架,右边是太阳轮(在那里)。

拉维尼奥体系:
法国工程师 Paul Ravigneaux 在 20 年代末开发了一种紧凑的行星齿轮系统,可以轻松创建多种实用的传动比。 这称为拉维尼奥系统。 该系统目前在许多自动变速箱上使用。
该系统非常紧凑,因为 2 个行星齿轮系统仅组合成 1 个系统。 它由2个太阳轮、3个大、3个小卫星轮和1个齿圈组成。 下面是侧视图。

在下图中,您可以看到卫星轮啮合在一起。 大卫星轮与太阳轮 1 连接。小卫星轮与太阳轮 2 连接。
从表中我们可以看到,当接合一档时,离合器 1 (K1) 和制动带 1 (B1) 接合。 这意味着太阳轮 2 和带有卫星轮的托架是固定的(它们是从动的)。 然后环形齿轮浮动。
这会导致最大的延迟。 大的减速度还意味着扭矩的增加以及车轮的低速。 1 档是从静止状态加速的最佳档位。
当变速箱换至 2 档时,制动带 B1 释放,离合器 B2 接合。 现在太阳齿轮 2 和环形齿轮被固定并因此被驱动。 在这种情况下,佩戴者受到驱动。 这种链接部件的组合产生的减速度比第一档更小,并为第二档提供了正确的传动比。

多片离合器和制动带:
旧变速箱上使用制动带来固定各个部件(例如太阳轮、托架和齿圈)。 制动带由铁制成并经过润滑,以尽可能防止和冷却金属与金属的接触。 下图显示了制动带(左)和环形齿轮周围的制动带(右)。
通过用液压柱塞(延伸)挤压制动带来固定环形齿轮。 因此,当拧紧时,行星齿轮系统中的某个部分会浮动并被驱动,从而导致齿轮啮合。

对于较新的变速箱,通常不再使用制动带,而是使用多片离合器。 多片离合器由多个独立的离合器片组成,一个在另一个之后,利用油压将这些离合器片相互压紧。 这“接合”联轴器并固定齿圈。 下图显示了拆卸状态下的多板联轴器。 这些部件被推在一起。 铁壳的齿互锁。

变速箱油:
自动变速箱的齿轮油通常为 ATF(自动变速箱油)类型,但有时制造商会提供不同类型和不同规格的油。 这里必须始终小心,因为变速箱中的油错误可能会导致额外的磨损和过早故障。 自动变速箱的油位也应定期检查。 如果太低,油可能会过热,导致其老化速度更快,从而导致变速箱磨损加剧。 有时使用量油尺可以非常轻松地检查油位,就像检查发动机油一样,但容器通常没有量油尺。 然后,必须在发动机运转的情况下拧开加油塞并加油直至油刚好耗尽来检查油位。 根据制造商的不同,必须首先检查温度。 有时必须使用尽可能冷的油,有时需要使用 30 至 50 摄氏度之间的油。

油泵:
传动装置中经常使用齿轮泵或镰刀泵。 图中的泵是镰刀泵。 该泵由发动机直接驱动。 当发动机运转时,即在选档杆的所有位置,机油始终循环。

控制单元:
控制单元确保泵压力不断调节至基本压力。 此外,控制单元确保控制阀在正确的时间打开和关闭。

控制阀:
控制阀通过选档杆的位置进行操作。 在 P 和 N 位置,通道关闭,油从所有管道中流出。 所有联轴器和制动带因此失去油压并被弹簧力压回。 当控制单元发出信号(例如锁定一档齿圈)时,信号会发送到电磁阀(也称为电磁阀)。 当阀以及滑块壳体的滑块打开时,油在高压下流至柱塞,柱塞向多片离合器或制动带供应油。 压力选择器是一种调节阀,可根据油门踏板调节流体压力。 该油压可固定自动变速箱中的某个部件,从而实现换档。