液力机械式自动变速器工作原理解析

图11-46所示为红旗CA7560型高级轿车的液力机械式自动变速器传动简图,其行星齿轮变速器由前、后两排行星齿轮传动机构组成。前排内齿圈4和后排太阳齿轮11制成一体,并用花键与第一轴14连接,其为变速器主动部分。后排内齿圈8和第二轴10花键连接,其为变速器从动部分。前、后排行星齿轮架12和7均采用花键与倒挡制动器5的制动鼓固接,且必要时可通过制动带将其制动。前、后排行星齿轮架上各压装三根活套着行星齿轮6和9的轴。前排太阳齿轮13活套在第一轴上,并以其前端凸缘盘外圈上的花键与低速挡制动器3的制动鼓连接,且必要时可通过制动带将其制动。直接挡离合器2的主动部分与第一轴连接,从动部分与前排太阳齿轮连接,则离合器结合时,两排行星齿轮机构连成一体。

图11-46　红旗CA7560型轿车液力机械变速器传动简图

1—液力变矩器;2—直接挡离合器;3—低速挡离合器;4—前排内齿圈;5—倒挡制动器;6—前排行星齿轮;7—后排行星齿轮架;8—后排内齿圈;9—后排行星齿轮;10—变速器第二轴;11—后排太阳齿轮;12—前排行星齿轮架;13—前排太阳齿轮;14—变速器第一轴

图11-47所示为该轿车变速器的各挡传动路线:

(1)空挡(N)。直接挡离合器14处于分离状态,低速挡制动带6和倒挡制动带7均处于非制动状态。此时两排行星齿轮传动机构的各基本构件均可以自由转动,故行星齿轮变速器不能传递动力而处于空挡位置。

(2)低速挡(L)。离合器14处于分离状态,倒挡制动带7放松,低速挡制动带将制动鼓制动,使前排太阳齿轮13固定不动。液力变矩器输出的动力,一部分从前排内齿圈12经行星齿轮架传给后排行星齿轮,另一部分直接经后排太阳齿轮11传到后排行星齿轮,两部分动力合二为一后,由后排内齿圈9传递给变速器第二轴10。该低速挡传动比计算如下:

设行星齿轮传动机构前排内齿圈与太阳齿轮齿数比为α1;后排内齿圈与太阳齿轮齿数比为α2。按图中序号分别设两行星齿轮传动机构各基本构件的转速为n13、n12、n8和n11、n9,则前排行星齿轮传动机构的运动特性方程式为

因制动带6箍紧,太阳齿轮13被固定,故行星齿轮架8的转速为

图11-47　红旗CA7560型轿车液力机械变速器各挡传动路线示意图

1—发动机曲轴;2—第一导轮;3—涡轮;4—泵轮;5—第二导轮;6—低速挡制动带;7—倒挡制动带;8—行星齿轮架;9—后排内齿圈;10—变速器第二轴;11—后排太阳齿轮;12—前排内齿圈;13—前排太阳齿轮;14—直接挡离合器;15—离合装置;16—变速器第一轴(www.xing528.com)

后排行星齿轮传动机构的运动特性方程为

将式(11-5)代入式(11-6)得

又因后排太阳齿轮与前排齿圈制成一体,则式(11-7)可以写成

故该变速器低速挡传动比:

已知红旗CA7560型轿车变速器中α1=α2=2.39,故其传动比i=1.72。

(3)高速挡(D)。因制动带6和7均处于放松状态,离合器处于结合状态,前排太阳齿轮与前排内齿圈和第一轴联成一体,故n13=n12=n8。又因行星齿轮8为两行星齿轮传动机构所共有,故n9=n11=n8。还因第二轴与后排内齿圈花键连接,则第一轴与第二轴融为一体,故其传动比为1。

(4)倒挡。因倒挡制动带处于制动状态,行星齿轮架即被固定,且低速挡制动带放松,离合器分离。可见,前排太阳齿轮可以自由转动。动力由第一轴直接传给后排太阳齿轮后,经后排内齿圈输出,且旋转方向与后排太阳齿轮相反,即实现倒挡运行。故后排内齿圈齿数与后排太阳齿轮齿数之比,即为倒挡传动比2.39。

可见,该液力机械式变速器总传动比为行星齿轮变速器第二轴输出转矩与液力变矩器泵轮转矩之比。亦即液力变矩器变矩系数k与行星齿轮变速器传动比i的乘积。

因红旗CA7560型轿车液力变矩器变矩系数k为1～2.45,根据上述行星齿轮变速器低挡、高挡和倒挡传动比i,故该液力机械变速器总传动比分别为1.72～4.21、1～2.45和2.39～5.86。即在此三个总传动比范围内,分别可以实现无级变速。