20251110-驱动视界_北京_技术-AT变速箱原理_24页_2mb

自动变速箱（AT）原理分析与总结

一、自动变速箱组成

自动变速箱的核心由液力变矩器和行星齿轮组构成，用于实现平顺换挡和不同速比传动。

液力变矩器

1. 作用与特性：

• 非刚性连接传动装置，用于传递并放大发动机扭矩
• 具有防振、隔振、过载保护等柔性特性，但牺牲了部分传递效率
• 通过锁止离合器在稳定工况下实现刚性连接，接近手动变速箱效率

2. 结构组成：

• 泵轮：主动部件，与发动机飞轮连接
• 涡轮：从动部件，与变速箱输入轴连接
• 导轮：位于泵轮和涡轮之间，固定在壳体上，提供反作用力
• ATF油在泵轮和涡轮间形成“涡流”和“环流”，实现动力传递

行星齿轮组

行星排齿轮由太阳轮、行星架和齿圈组成，用于实现不同速比传动。

二、行星排演化结构

1. 单行星排：

• 基础结构，但无法实现合理的五速比
• 需配合离合器实现不同档位

2. 辛普森行星排：

• 两排行星排共用一个太阳轮，结构紧凑
• 用于早期三速自动变速箱，减少了零件数量和成本

3. 拉维娜（Ravigneaux）行星排：

• 两排行星排共用行星架和齿圈
• 包括大小太阳轮、长短行星轮，设计更为复杂
• 用于多速变速箱，可减少零件数量

4. 莱式（Leplletier）行星排：

• 1989年由Leplletier发明
• 组合拉维娜排与单行星排，实现6个前进挡
• 零件数量减少29%，尺寸减小12%（如ZF 6AT为例）

三、典型AT产品

1. 传统变速箱：

• 爱信横置4AT：拉维娜行星排
• 爱信横置6AT/纵置8AT/纵置6AT：莱式行星排的变体或进一步优化

2. 混合动力变速箱：

• 多采用ZF 8AT+P2、丰田Prius混动系统、通用双模系统等
• 结构基于行星排实现功率分流

四、行星排计算与应用

行星排计算方法包括单行星排计算、双行星排计算和拉维娜行星排计算，用于确定不同档位的速比和传动方式

总结： 自动变速箱通过液力变矩器的柔性连接与行星排的复杂组合，实现了动力的平顺传递和多种速比选择。随着技术发展，行星排结构不断优化，新材料和新结构的应用进一步提升了传动系统的效率和可靠性，适应了包括混合动力在内的多种应用场景。