第一節自動變速器的基本組成和工作過程
一、自動變速器的基本組成
自動變速器的廠牌型號很多，外部形狀和內部結構也有所不同，但它們的組成基本相同，都是由液力變矩器和齒輪式自動變速器組合起來的。常見的組成部分有液力變矩器、行星齒輪機構、離合器、制動器、油幫浦、濾清器、管道、控制閥體、速度調壓器等，按照這些部件的功能，可將它們分成液力變矩器、變速齒輪機構、供油系統、自動換擋控制系統和換擋操縱機構等五大部分。
1、液力變矩器
液力變矩器位於自動變速器的最前端，安裝在發動機的飛輪上，其作用與採用手動變速器的汽車中的離合器相似。它利用油液迴圈流動過程中動能的變化將發動機的動力傳遞自動變速器的輸入軸，並能根據汽車行駛阻力的變化，在一定範圍內自動地、無級地改變傳動比和扭矩比，具有一定的減速增扭功能。
2、變速齒輪機構
自動變速器中的變速齒輪機構所採用的型式有普通齒輪式和行星齒輪式兩種。採用普通齒輪式的變速器，由於尺寸較大，最大傳動比較小，只有少數車型採用。目前絕大多數轎車自動變速器中的齒輪變速器採用的是行星齒輪式。
變速齒輪機構主要包括行星齒輪機構和換檔執行機構兩部分。
行星齒輪機構，是自動變速器的重要組成部分之一，主要由於太陽輪（也稱中心輪）、內齒圈、行星架和行星齒輪等元件組成。行星齒輪機構是實現變速的機構，速比的改變是通過以不同的元件作主動件和限制不同元件的運動而實現的。在速比改變的過程中，整個行星齒輪組還存在運動，動力傳遞沒有中斷，因而實現了動力換擋。
換擋執行機構主要是用來改變行星齒輪中的主動元件或限制某個元件的運動，改變動力傳遞的方向和速比，主要由多片式離合器、制動器和單向超越離合器等組成。離合器的作用是把動力傳給行星齒輪機構的某個元件使之成為主動件。制動器的作用是將行星齒輪機構中的某個元件抱住，使之不動。
單向超越離合器也是行星齒輪變速器的換擋元件之一，其作用和多片式離合器及制動器基本相同，也是用於固定或連線幾個行星排中的某些太陽輪、行星架、齒圈等基本元件，讓行星齒輪變速器組成不同傳動比的擋位。
3、供油系統
自動變速器的供油系統主要由油幫浦、油箱、濾清器、調壓閥及管道所組成。油幫浦是自動變速器最重要的總成之一，它通常安裝在變矩器的後方，由變矩器殼後端的軸套驅動。在發動機運轉時，不論汽車是否行駛，油幫浦都在運轉，為自動變速器中的變矩器、換擋執行機構、自動換擋控制系統部分提供一定油壓的液壓油。
油壓的調節由調壓閥來實現。
4、自動換擋控制系統
自動換擋控制系統能根據發動機的負荷（節氣門開度）和汽車的行駛速度，按照設定的換擋規律，自動地接通或切斷某些換擋離合器和制動器的供油油路，使離合器結合或分開、制動器制動或釋放，以改變齒輪變速器的傳動化，從而實現自動換擋。
自動變速器的自動換擋控制系統有液壓控制和電液壓（電子）控制兩種。
液壓控制系統是由閥體和各種控制閥及油路所組成的，閥門和油路設定在乙個板塊內，稱為閥體總成。不同型號的自動變速器閥體總成的安裝位置有所不同，有的裝置於上部，有的裝置於側面，縱置的自動變速器一般裝置於下部。
在液壓控制系統中，增設控制某些液壓油路的電磁閥，就成了電器控制的換擋控制系統，若這些電磁閥是由電子計算機控制的，則成為電子控制的換擋系統。
5、換擋操縱機構
自動變速器的換擋操縱機構包括手動選擇閥的操縱機構和節氣門閥的操縱機構等。駕駛員通過自動變速器的操縱手柄改變閥板內的手動閥位置，控制系統根據手動閥的位置及節氣門開度、車速、控制開關的狀態等因素，利用液壓自動控制原理或電子自動控制原理，按照一定的規律控制齒輪變速器中的換擋執行機構的工作，實現自動換擋。
二、自動變速器的工作過程
，自動換擋系統中各控制閥不同的工作狀態將控制變速齒輪機構中離合器的分離與結合和制動器的制動與釋放，並改變變速齒輪機構的動力傳遞路線，實現變速器擋位的變換。
傳統的液力自動變速器根據汽車的行駛速度和節氣門開度的變化，自動變速擋位。其換擋控制方式是通過機械方式將車速和節氣門開度訊號轉換成控制油壓，並將該油壓加到換擋閥的兩端，以控制換擋閥的位置，從而改變換擋執行元件（離合器和制動器）的油路。這樣，工作液壓油進入相應的執行元件，使離合器結合或分離，制動器制動或鬆開，控制行星齒輪變速器的公升擋或降擋，從而實現自動變速。
電控液力自動變速器是在液力自動變速器基礎上增設電子控制系統而形成的。它通過感測器和開關監測汽車和發動機的執行狀態，接受駕駛員的指令，並將所獲得的資訊轉換成電訊號輸入到電控單元。電控單元根據這些訊號，通過電磁閥控制液壓控制裝置的換擋閥，使其開啟或關閉通往換擋離合器和制動器的油路，從而控制換擋時刻和擋位的變換，以實現自動變速。
其工作過程如圖1-1所示。
圖1-1 電控液力自動變速器的工作過程示意圖
1-節氣門位置感測器 2-液力變矩器 3-行星齒輪變速器 4-車速感測器 5-液壓控制裝置 6-換擋閥 7-電磁閥
三、自動變速器的型別
不同車型所裝用的自動變速器在型式、結構上往往有很大的差異，常見的分類方法和型別如下：
1、按變速方式分類
汽車自動變速器按變速方式的不同，可分為有級變速器和無級變速器兩種。
有級變速器是具有有限幾個定值傳動比（一般有3~5個前進擋和乙個倒擋）的變速器。無級變速器是能使傳動比在一定範圍內連續變化的變速器，無級變速器目前在汽車上應用較少。
2、按汽車驅動方式分類
自動變速器按照汽車驅動方式的不同，可分為後驅動自動變速器和前驅動自動變速器兩種。這兩種自動變速器在結構和布置上有很大的不同。
後驅動自動變速器的變矩器和齒輪變速器的輸入軸及輸出軸在同一軸線上，發動機的動力經變矩器、自動變速器、傳動軸、後驅動橋的主減速器、差速器和半軸傳給左右兩個後輪。這種發動機前置，後輪驅動的布置型式，其發動機和自動變速器都是縱置的，因此軸向尺寸較大，在小型客車上布置比較困難。後驅動自動變速器的閥板總成一般布置在齒輪變速器下方的油底殼內。
前驅動自動變速器除了具有與後驅動自動變速器相同的組成部分外，在自動變速器的殼體內還裝有差速器。前驅動汽車的發動機有縱置和橫置兩種。縱置發動機的前驅動自動變速器的結構和布置與後驅動自動變速器基本相同，只是在後端增加了乙個差速器。
橫置發動機前驅動自動變速器由於汽車橫向尺寸的限制，要求有較小的軸向尺寸，因此通常將輸入軸和輸出軸設計成兩個軸線的方式；變矩器和齒輪變速器輸入軸布置在上方，輸出軸布置在下方。這樣的布置減少了變速器總體的軸向尺寸，但增加了變速器的高度，因此常將閥板總成布置在變速器的側面或上方，以保證汽車有足夠的最小離地間隙。
3、按自動變速器前進擋的擋位數不同分類
自動變速器按前進擋的檔位數不同，可分為2個前進擋、3個前進擋、4個前進擋三種。早期的自動變速器通常為2個前進擋或3個前進擋。這兩種自動變速器都沒有超速擋，其最高擋為直接擋。
新型轎車裝用的自動變速器基本上都是4個前進擋，即設有超速擋。這種設計雖然使自動變速器的構造更加複雜，但由於設有超速擋，大大改善了汽車的燃油經濟性。
4、按齒輪變速器的型別分類
自動變速器按齒輪變速器的型別不同，可分為普通齒輪式和行星齒輪式兩種。普通齒輪式自動變速器體積較大，最大傳動比較小，使用較少。行星齒輪式自動變速器結構緊湊，能獲得較大的傳動比，為絕大多數轎車採用。
5、按變矩器的型別分類
轎車自動變速器基本上都是採用結構簡單的單級三元件綜合式液力變矩器。這種變矩器又分為有鎖止離合器和無鎖止離合器兩種。早期的變矩器中沒有鎖止離合器，在任何工況下都是以液力的方式傳遞發動機動力，因此傳動效率較低。
新型轎車自動變速器大都採用帶鎖止離合器的變矩器，這樣當汽車達到一定車速時，控制系統使鎖止離合器結合，液力變矩器輸入部分和輸出部分連成一體，發動機動力以機械傳遞的方式直接傳入齒輪變速器，從而提高了傳動效率，降低了汽車的燃油消耗量。
6、按控制方式分類
自動變速器按控制方式不同，可分為液力控制自動變速器和電子控制自動變速器兩種。液力控制自動變速器是通過機械的手段，將汽車行駛時的車速及節氣門開度兩個引數轉變為液壓控制訊號；閥板中的各個控制閥根據這些液壓控制訊號的大小，按照設定的換擋規律，通過控制換擋執行機構動作，實現自動換擋，現在使用較少。電子控制自動變速器是通過各種感測器，將發動機轉速、節氣門開度、車速、發動機水溫、自動變速器液壓油溫度等引數轉變為電訊號，並輸入電腦；電腦根據這些電訊號，按照設定的換擋規律，向換擋電磁閥、油壓電磁閥等發出電子控制訊號；換擋電磁閥和油壓電磁閥再將電腦的電子控制訊號轉變為液壓控制訊號，閥板中的各個控制閥根據這些液壓控制訊號，控制換擋執行機構的動作，從而實現自動換擋。
四、自動變速器的優缺點
機械齒輪變速器具有效率高，工作可靠，結構比較簡單等優點。故被廣泛地應用在各種汽車上。但是對於諸如高階小客車、超重型自卸汽車，要求高通過性的軍用越野汽車以及城市的大型公共汽車等車型，由於特殊的使用條件和要求，單純採用機械變速器，雖能適應汽車的一些需要，但還存在不足之處。
為適應汽車行駛條件的變化，必須經常換擋。換擋時，被嚙合的主動齒輪與被動齒輪轉速不一樣，使齒輪受到衝擊，甚至有時掛不上擋。於是換擋前需要對轉速加以調整。
例如從高擋換至低擋，先要鬆油門和離合器，摘掉高擋、結合主離合器、加大油門，再分離主離合器、掛上低擋，使換擋時將要相互嚙合的齒輪轉速相接近，便於掛擋。這樣換擋過程過於複雜，要求司機能夠掌握時機，有一定的熟練操作技術。同時，駕駛員踩主離合器踏板時，要消耗很大的體力，容易疲勞。
由於換擋時的衝擊現象，傳動系要受到很大的附加作用力。若汽車在行駛過程中，突然碰到大右塊，阻力突增，車速下降。此時發動機工況並未改變，傳動系就要「別勁」，使零部件容易損壞或縮短使用壽命。
機械變速器由若干組齒輪構成。齒輪的不同組合可得到不同的擋位。由於齒輪組數目有限，所能得到的擋位也就有限，故普通機械變速器是有級式變速器。
機械變速器的擋位愈多，愈能更充分地利用發動機功率，以提高汽車的動力效能。例如結構相同的兩輛汽車採用不同的變速器：一輛是兩擋變速器，另一輛是四擋變速器。
兩種變速器的頭擋和直接擋速比相同。此兩輛汽車在良好路面上以直接擋行駛時，最大車速和克服道路阻力的能力相同。頭擋的起步能力和最大爬坡度也相同。
但在阻力稍大。不能用直接擋行駛時，情況就不同了。前者只能用頭擋，並需關小節氣門，最大行駛速度低；後者則可用3擋或2擋行駛，允許節氣門開得較大，故發動機功率利用得充分，動力性好，平均車速高，經濟性也好。
事實上，機械變速器的擋位不可能增加得很多，否則將會導致結構複雜笨重。擋位增多，換擋次數也就增多，更增加了換擋操縱的困難。因此，載重量在25t以上的重型礦用汽車一般都不單獨使用機械變速器。
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