主动变速箱结构与原理

主动变速箱简称AT，全称Auto Transmission，它是由液力变扭器、行星齿轮和液压操作体系组成，经过液力传递和齿轮组合的方法来到达变速变矩。

和手动挡比较，主动变速箱在结构和运用上有很大不同。手动挡首要经过调理不同齿轮组合来更换挡位，而主动变速箱是经过液力传递和齿轮组合的方法来到达变速的意图。其间液力变扭器是主动变速箱最具特色的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，泵轮和涡轮是一对作业组合，泵轮经过液体带动涡轮旋转，而泵轮和涡轮之间的导轮经过反效果力使泵轮和涡轮之间完结转速差并完结变速变矩功用，对驾驭者来说，您只需求以不同力度踩住踏板，变速箱就能够主动进行挡位升降。因为 液力变矩器主动变速变矩规模不行大，因此在涡轮后边再串联几排行星齿轮进步功率，液压操作体系会随发动机作业改动自行操作行星齿轮，然后完结主动变速变矩。为了满意行进过程中的多种需求(如泊车、倒车)等，主动变速箱还设有一些手动拨杆方位，像P挡(停靠)、R挡(后挡)、N挡(空挡)、D挡(行进)等。

从功用上说主动变速箱的挡位越多，车内行进过程中也就越平顺，加快性也越好，并且愈加省油。除了供给轻松惬意的驾驭感触，主动变速箱也有无法战胜的缺点。主动变速箱的动力呼应不行直接，这使它在“驾驭趣味”方面稍显缺乏。此外，因为选用液力传动，这使主动挡变速箱传递的动力有所丢失。

手自一体主动变速箱

手自一体变速箱的呈现其实就是为了进步主动变速箱的经济性和操控性而添加的设置，让本来电脑主动决议的换挡机遇从头回到驾驭员手中。一起，假如在城市内堵车情况下，仍是能够随时切换回主动挡。

手自一体主动变速箱实践上仍是主动变速箱的一种，最早呈现在保时捷911上，手自一体变速箱经过电控体系模仿出手动变速箱 的操作。它的呈现，在操作上给予驾驭者更大的自由度，能够经过挡把上的加减挡或许方向盘上的换挡拨片来挑选自己以为适宜的挡位和换挡机遇，然后大大进步了驾驭趣味。

上面仅仅简略介绍了主动变速箱的大体结构和作业原理，假如你想具体了解主动变速箱的具体结构请看下文。

主动变速箱的根本结构及其作业原理

主动变速器的核心部件为：液力变矩器、行星齿轮组、聚散器 /制动器及其操控组织（电磁阀、油路），外围设备即为变速器壳体、传动轴等。咱们就从动力流向为次序，先从液力变矩器开端说起。

液力变矩器

曾有一种说法，AT上的液力变矩器相当于MT上的聚散器，起到动力的联接和中止的效果。其实这种说法是过错的。AT与发动机曲轴 是直接联接的，不像MT有一个动力的开关：聚散器。所以从焚烧的瞬间开端，液力变矩器便开端滚动了，关于动力的联接和中止，仍由齿轮箱内部的聚散器来完结，液力变矩器仅有与MT聚散器类似的当地，也就是液力变矩器“软联接”的特性，与MT聚散器的“半联动”工况邻近。

液力变矩器的作业原理就像两个电扇相对，一个电扇作业，然后将另一个不作业的电扇吹动。这个比方能够很形象的解说液力变矩器 中泵轮和涡轮之间的作业关系。不过具体解说其作业原理，则有些杂乱。

动力输出之后，带动与变矩器壳体相连的泵轮，泵轮搅动变矩器中的主动变速箱油（以下简称ATF） ，带动涡轮滚动，ATF在壳体中是一个循环的动作，因为泵轮旋转时的离心力，ATF会在泵轮的效果下，甩向外侧，冲向前方的涡轮，再流向轴心方位，回到泵轮一侧，如此循环往复的循环，将动力传向与齿轮箱联接的涡轮。

不过只要该零部件和传动方法，只能称为液力耦合器，若想成为液力变矩器 ，必定要改动涡轮叶片的形状，这样一来，ATF在经过涡轮再循环回泵轮时，会与泵轮旋转方向相反，因此构成冲击，所以为了成为液力变矩器还需另一个部件：导轮。导轮是存在于泵轮和涡轮之间的一个部件，用于调理壳体中ATF液流方向，经过单向聚散器与箱体固定。

有了导轮，才有了“变矩”的魂灵地点，在泵轮与涡轮转速差较大时，动力输出的扭矩也变大了，此刻的变矩器想当一个无级变速器，经过转速差来进步扭矩，此刻导轮处于固定状况，用以调理ATF回流；而当转速差下降，涡轮泵轮耦合或锁止时，扭矩挨近对等，无需增矩，导轮随泵轮和涡轮同向滚动，防止本身搅动ATF，构成动力的损耗。

至此咱们了解到了液力变矩器 的最大特色——软联接，而这种动力的传输方法起到了两大功用：1、从停止到低速时的平稳起步；2、在加快过程中，较大动力输出时，起到增大扭矩的效果。假如与MT上的聚散器比较较，则需留意的是，榜首条起到了并优化了MT上聚散器的功用，但第二条则是聚散器无法完结的。

但液力变矩器 这先天“软联接”特色有一个缺点，动力不是直接输出的，在扭矩输出对等是，泵轮的转速要大于涡轮这样的话在传输动力时，ATF还在壳体中循环，浪费了动力，所以现在简直一切液力变矩器都有一个高效节能的部件：液力变矩器锁止器。锁止器的方法是一个多片聚散器 ，其效果就是当变矩器处于耦合状况，无需增矩时，将泵轮和涡轮锁止，这样的话动力传递即为“硬联接”，悉数的无损（或许说有微量的动力丢失）的将从曲轴传递到了下一站：变速箱。

简略解说一下上图：i轴为转速比，表明涡轮与泵轮转速之比，左端泵轮转速远大于涡轮，右边持平。起步或大脚油门时，转速比较小，泵轮比涡轮快许多，此刻泵轮输出的扭矩要比涡轮输入扭矩 大许多，比较有力，但传动功率较低；轻踩油门，转速比添加，变矩比下降，传动功率也相应进步，转速比为60%时，功率最高；当安稳油门，速度较为安稳是，转速比进一步上升，变矩比挨近1，但此刻传动功率下降；为防止动力丢失，变矩器用聚散器锁止，转速比骤增至1，功率也到达最高。

液力变矩器 并非AT的特征

液力变矩器不是AT特有，一些CVT变速器也运用了液力变矩器作为优化动力的组织；AT也不是肯定运用液力变矩器来完结软联接的，例如某些奔跑AMG车型上用的SpeeDShift MCT主动变速器，就用一副多片聚散器替代了液力变矩器。所以液力变矩器 并不是AT最大的特色，与多组聚散器/制动器协同作业的行星齿轮组，才是主动变速器的最大特色。

行星齿轮以及AT齿轮箱中的行星齿轮组

在MT上，每一个挡位都有一组两个常啮合齿轮副，更换挡位只需求将输出轴与该挡位输出齿轮的花键联接即可。而AT中，并不是这么多的齿轮在作业，而是用一种十分一起的方法来完结改换：行星齿轮组。咱们先来看下，一个最根底的三元行星齿轮有着怎样的特性：

『行星齿轮组模型』

而行星齿轮的最大特性即为，在组合出不同的输入输出轮之后，齿比和输入输出的相对方向都会有改动，这种特性用作轿车变速器但是再合适不过了。而为了添加挡位，轿车上的行星齿轮晋级成了齿轮组、齿轮排，再经过一系列履行器便能够完结换挡了。

AT履行器：聚散器、单向聚散器、制动器

上面咱们了解到，一组行星齿轮有着怎样的改换方法，而担任改换，以及用来输入输出的元件，就是一系列的履行器：聚散器、单向聚散器 、制动器。有了这些履行器，就能够将行星齿轮进行不同组合，然后配搭出不同的动力流，也有了不同的传动比。而操控这些操作的，就是与其配套的油泵、滑阀、液压活塞，以及杂乱的液压线路。

『图为老别克君威4T65E主动变速器，空挡时各个部件方位以及作业情况』

『在多个履行器与行星齿轮的不同组合下，构成了不同的挡位』

至此，来自发动机的动力便完结了重组，将时刻改动的 扭矩和转速，传递给车轮。比较MT，快捷性进步，而内部结构和作业情况则杂乱得多。

Tiptronic

Tiptronic技能变速器由保时捷创造并在1990年榜首次呈现在964 Carrera 2车型上。其实早在1969年，911就运用了一台名为Sportomatic的4速“准手自一体变速器”。但因为其时电控技能落后，大部分车型又被替换为手动变速箱。现在，此项技能由保时捷授权给日本AW爱信、德国ZF采埃孚以及其他车厂出产。

Tiptronic是在传统的主动变速器根底上添加了一套手动换挡方法以及电子维护程序，结构并没有很大改动，都是经过 液力变矩器以及行星齿轮进行扭矩传动和挡位改换。手动方法经过一套能够进行升降挡操控通道及相应的电子程序予以完结。别的，电子发动机维护程序是其一大特色。现在，Tiptronic变速箱有4速至8速五个等级，方法也有横置式以及纵置式两种。在刚刚完毕的底特律车展上，ZF宣告将研制用于前驱车的9速手自一体变速箱。

●Tiptronic特色

1.有用的手动方法：首要，手动方法能够最大程度表现驾驭者的毅力，依照自己的需求挑选挡位。寻求剧烈驾驭时可强制运用较低挡位与较高转速；在需求经济驾驭时亦可坚持较低转速换挡。其次，在遇到较陡下坡时，可将挡位维持在一挡或二挡以运用发动机本身阻力来操控车速。

2.发动机 维护程序：在享用手动挡驾驭趣味的一起电子维护程序会一向监测驾驭者的换挡动作。Tiptronic原则上答应驾驭者在发动机红线转速以外区域进行各种操作，但当侦测到转速到达红线时变速箱会强制介入升挡以防焚毁。若转速低至刻度开始线邻近而挡位又较高时变速箱会采纳降挡方法防止熄火。因为各个车型扭矩 、车身分量等差异，Tiptronic程序也会略有不同，例如奥迪的Tiptronic就不答应用一挡高转速行进。

3.自学习功用：带有ECU操控单元的车辆都具有依据驾驭员习气来调整本身动力输出的功用，以贴合其偏好。相同，Tiptronic也会这么做。它经过“含糊逻辑”操控程序和从ECU 传回的信息来学习车主的驾驭习气调整换挡机遇，使车辆更为“听话”。

带有Tiptronic技能变速箱的车型

群众6速手速一体、美丽/雪铁龙的4速和6速手自一体、奥迪8速手自一体、丰田 5速手自一体等很多车型均运用的是Tiptronic技能变速器。

其间群众POLO、速腾、途观、斯柯达晶锐、明锐、福特蒙迪欧、宝马Mini等的6速手自一体车型悉数运用的是由群众、宝马和保时捷一起研制并托付日本爱信公司制作的TF60-SN（群众、奥迪编号为09G，零件代号AQ250）前驱横置式6速Tiptronic手自一体变速器。它具有S运动挡，其接受最大扭矩为310N·m。

美丽307、408、雪铁龙世嘉、凯旋运用的是PSA集团联合雷诺 与西门子协作研制的AL4横置前驱Tiptronic4速手自一体变速器，带有雪地以及运动方法，可传输最大扭矩为210N·m。雪地方法能够以二挡起步并快速升挡防止呈现车轮打滑现象。

奥迪Q5、Q7则运用一台德国ZF采埃孚8HP纵置式全时四驱 Tiptronic8速手自一体变速箱。其最大特色榜首是200毫秒的换挡速度可与双聚散变速器比美；第二是能够越过两至三个挡位直接换挡，极点状况下可从八挡跳至二挡。

7G-Tronic

7G-Tronic是梅赛德斯-奔跑在2003年秋季推出的一款纵置式7速手自一体变速器，其最大接受扭矩为735N·m，匹配V6及V8汽油以及共轨柴油发动机，适用于后驱或4MATIC四驱车型。因为最大扭矩不及上一代5G-Tronic的1079N·m，故S600以及S65AMG V12车型没用选用这台变速器。

7G-Tronic与传统纵置式主动变速相同，运用液力变矩器以及串列行星齿轮进行扭矩传动和变速。有别于传统变箱聚散器 只能在高挡进行确定不同，7G-Tronic的锁止聚散器在一挡就可投入作业，防止打滑而丢失动力。除了规范的M手动及C主动方法外还供给了S运方法。

●7G-Tronic的特色

1.广泛变矩规模及严密尺比：7G-Tronic七个挡位尺比从4.377至0.782，比上一代5G-Tronic的3.59至0.83更为广泛，使得百公里加快时刻削减0.3秒，油耗百公里下降0.6升。三挡今后的挡位间尺比落差逐步减小，特别是终究三个挡位甚是绵密，换挡十分平顺。

2.可进行跳挡的手动方法：7G-Tronic能够不按次序顺次减挡，最大可越过四个挡位进行换挡操作。这使得急加快时挡位改换更为直接，能够最大程度发挥发动机的动力。手动方法在转速进入红线区间时相同会主动升挡以维护发动机和变速箱。

3.两速倒挡：该款变速箱异乎寻常地供给了两个倒车挡，传动比分别为3.416和2.231。第二个倒车挡尺比挨近行进第三挡，时速可达80km/h，在遇到紧急情况时或许才会表现出它的价值。

●配备7G-Tronic变速器的车型

Geartronic

Geartronic是沃尔沃旗下车型所配备Tiptronic 技能的手自一体变速器称号。6速手自一体变速器实践为日本爱信TF80-SC。最大可接受440N·m扭矩，传动比从4.148至0.686。

Geartronic的特色

1.与Tiptronic 相同的安全手动方法：因为此变速器相同带有Tiptronic技能，手动方法相同会遭到电脑监控以确保安全。

2.体积细巧：该款变速箱选用将五个小型行星齿轮组与复合辅佐齿轮组相结合的方法有用减小了变速箱的体积和分量。

3.寿数更长：有别于传统主动变速器的外置操控模块，Geartronic的TCM操控模块被置于变速箱内，使得变速箱油能够协助其冷却，一起较少的外部布线下降了受外力损坏的危险。

配备Geartronic变速器的车型

引入国内的沃尔沃C30、S60、S80L以及XC60、XC90等带有6速手自一体变速箱的车型均配备此款 Tiptronic技能TF80-SC变速器。

平行轴式AT

本田运用的主动变速器叫做“平行轴式主动变速器”，本田公司旗下的简直一切车型（本田的5AT，歌颂的6AT）都是在运用这种变速器，并且除本田之外，简直没有其他厂牌运用（因为这是本田 的专利）。那么接下来咱们就剖析一下，这个了解的品牌，但却生疏的机器。

准备常识

在介绍平行轴AT之前，咱们先来烦琐一下MT、AMT和AT的特色。MT变速箱的根本结构，就是两根平行轴（两轴为根底结构，还有三轴变速器，原理根本相同），以及平行轴上的多个常啮合齿轮，然后经过带有花键的套筒输出。挑选挡位的套筒，由换挡杆，带动变速箱内的拨叉来操控。AMT变速器与MT极为类似，仅仅添加了电控体系，用机械的方法替代手动操作。

AT变速器较为杂乱，其结构与MT截然不同，没有套筒和拨叉等元件，也没有平行轴上的啮合齿轮，其首要特色是运用行星齿轮组织来完结齿比的改换，并运用一系列的聚散器来操控挡位。

为什么文章迟迟不进入主题，而是先来描绘MT和AT等变速器呢？因为这两种变速器是不可或缺的准备常识，本田平行轴式AT从某种意义上讲，就是MT和AT的联婚的成果。

平行轴AT结构剖析

从结构图上能够看到，平行轴式AT显着没有行星齿轮组织，常啮合齿轮很像MT或是AMT，但多片聚散器的方法却与传统AT类似，并且在输入端有一个显着的液力变矩器，这种方法的变速器在惯例的眼光下显得有些匪夷所思，至于匪夷所思的东西咱们今后再去考虑，先来研究一下它是怎样作业的。

接下来就是平行轴部分了，一根输入轴，一根输出轴，各齿比的组合方法与MT没有太大差异。而接下来就是这个变速器的要点：电液操控的多片聚散器，替代了MT上的拨叉和套筒。

这就是平行轴AT的特色，多片聚散器 替代拨叉套筒的方法，在原始阶段就将结合方法变得软化一些。因为MT变速器中，挡位是经过挡杆操控拨叉来挑选套筒及套筒方位，与相应挡位的常啮合齿轮结合，然后生成某个挡位，每个挡位下，都有一个相应的套筒（拨叉）方位。这样的话，动力的联接是忽然一下没有缓冲（套筒上的齿一下就结合，缓冲全凭聚散器 半联动，更极点的比如就是赛车上序列变速器以及摩托车变速器上的“狗牙”，“哐”的一下便完结换挡）。而本田平行轴AT上尽管常啮合齿轮与MT相同，但多片聚散器的操控方法，显着要比套筒（拨叉）操控敏捷，并且也愈加平顺。并且更重要的是，前端液力变矩器的参加，更让本田平行轴AT的换挡节奏愈加平顺，与惯例AT简直没有差异。

平行轴AT与AMT的比照

实践上这个比照有些降低平行轴AT。因为有了惯例AT的液力变矩器和多片聚散器，实质上有了惯例AT的性情。平行轴AT和AMT无论是结构方面仍是实践驾驭感触方面都有着显着差异。尽管都是平行轴结构，但AMT究竟是MT的电控版，究竟无法和AT比较。两者处于不同的层面，平行轴AT能够装配在百万级的车型上（歌颂 ），而AMT则是微车和重卡的经济型配备。但是问题来了，本田平行轴AT和传统AT能够分出凹凸吗？

平行轴AT与AT的比照

实践上这个问题很好答复，看一下凯美瑞和雅阁的销量比照就好。并且，或许能够经过这个数据得出，本田 平行轴AT和传统AT已然相差无几了。并且从履行组织上面看，平行轴AT换挡的操作要比惯例AT简略。前文说过，MT上面的拨叉和套筒，在平行轴AT上面用一个多片聚散器便可完结。也就是说，一个挡位对应着一个多片聚散器，十分直接，十分简略。而惯例AT上面的多片聚散器，则比较费事，因为要操控行星齿轮组，一个挡位需求多个聚散器 协同作业才干构成，并且有的聚散器要对应着多个挡位。这显着不如平行轴AT专注，换而言之，平行轴AT比惯例AT单纯许多。

平行轴AT的弱势

有利便有弊，平行轴AT天然也有一些缺点。

榜首，多轴（稍高端一点的就是三轴）的结构设计让其在体积上无法紧缩，而惯例AT一般都是一轴，稍粗一些便可包容其内部的行星齿轮组和聚散器；

第二，平行轴AT因为体积的原因，无法完结更多的挡位，而惯例AT现在现已发展到8挡的数量级，这在体面上显着不行。

但这并非丧命缺点，所以在必定时刻内，依然无法阻挠平行轴AT的脚步。而关于顾客来讲，本田的5AT或许歌颂 的6AT在运用方面和惯例AT并没有太大的差异。

讲到终究，咱们天然要剖析一下，本田为何要坚持自己的平行轴AT？

原因一：在初期，AT技能很好把握，但出产工艺要求和本钱上，行星齿轮的方法要高于平行轴。所以本田一歪脑子就想出方法，用MT的手法完结了AT的功用，。

原因二：平行轴AT比较传统AT在履行方面更简略。液力操控组织（油路、电磁阀）也相对简略，本钱也得以操控。

原因三：干流车型配备的AT，简直都由爱信、ZF等几个厂家出产。本田很有思想，就用自己家的，不受人操控也跟诸位无关。

所以，作为本田的专利产品，本田有理由坚持着自己的平行轴，并深信平行轴AT是十分合理的传动方法。

three reasons: the mainstream models equipped AT, almost by Aisin ZF and several other manufacturers. Honda has a lot of thinking, use their own home, not to be controlled without you.

so, as Honda's patented products, Honda has reason to stick to its parallel axis, and firmly believe that the parallel axis AT is a very reasonable transmission.