第四節(jié)：自動變速器課件

1、汽車底盤構造與維修第四節(jié) 自動變速器學習目標：1.掌握自動變速器的功用、特點及組成。2.掌握液力變扭器的作用及三個工作輪。3.理解自動變速器各組成的作用。4.掌握自動變速器的常見故障。汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修一、概述1. 液力機械自動變速器：指能夠根據液體循環(huán)流動過程中動能的變化，自動的改變速度和扭矩的大小，實現(xiàn)動力傳遞的裝置。2.液力機械自動變速器作用：根據行駛阻力的變化，在一定范圍內自動的、無級的改變傳動比和扭矩比，而不再需要手動變速器離合器參與工作。 汽車底盤構造與維修 2. 液力機械自動變速器的特點 (1)汽車起步更加平穩(wěn)，能吸收和衰減振動與沖擊，從而提高了乘坐的舒適性。

2、(2)能以很低的車速穩(wěn)定行駛，以提高車輛在壞路面上的通過性。 (3)能自動適應行駛阻力的變化，在一定范圍內進行無級變速，有利于提高汽車的動力性和平均車速。 (4)液力傳動的工作介質是液體，能使傳動系統(tǒng)承受的動載荷大為減輕，因而提高了有關部件和零件的使用壽命。 (5)明顯地減少換擋操作，有利于提高汽車行駛的安全性。 (6)主要缺點是結構復雜，成本較高，低速區(qū)傳動效率低。 汽車底盤構造與維修 3. 液力機械變速器的種類 (1)按傳動比變化方式分 有級式自動變速器 無級式自動變速器 綜合式自動變速器 (2)按汽車的驅動方式分 后驅自動變速器 前驅自動變速器汽車底盤構造與維修 (3)按變速系統(tǒng)的控制方

3、式分 液控液力自動變速器（AT） 電控液力自動變速器（AMT）汽車底盤構造與維修二、液力機械自動變速器汽車底盤構造與維修 自動變速器通常由液力變扭器、機械式變速器、液力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及操縱系統(tǒng)組成。汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修 （一）液力變扭器 1.作用：液力變扭器位于自動變速器的最前端，通過螺栓與發(fā)動機相連，其作用與手動變速器中的離合器相似，利用液體傳動的原理，將發(fā)動機的動力傳遞給自動變速器的輸入軸，而且能在發(fā)動機轉速不變的前提下輸出不同的轉矩，以適應汽車行駛的需要。2.類型：根據結構的不同分為液力變扭器和帶鎖止離合器的液力變扭器兩種。汽車底盤構造與維修 1.液力變扭器 結構分析：

4、主要零件如圖所示，它有旋轉的泵輪和渦輪以及固定不動的導輪三個元件組成。各工作輪用鋁合金或鋼板沖壓焊接而成，泵輪和液力變矩器外殼連成一體，用螺栓固定在發(fā)動機曲軸后端的凸緣上，殼體做成兩半，裝配后焊成一體，渦輪通過輸出軸與傳動系的其他部件相連，導輪則固定在不動的套筒上，其內充滿工作液，泵輪、渦輪和導輪三者之間保持一定的間隙。 汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修 工作原理： 當發(fā)動機曲軸帶動變矩器工作時，工作輪中的液流由泵輪沿著葉片以一定的絕對速度沖向渦輪葉片，并沿著葉片流向渦輪沖向導輪，然后液流再從固定不動的導輪葉片流入泵輪中。當液體流過葉片時，由于液流受葉片的作用，其方向發(fā)生變化，使得液流對渦

5、輪的作用扭矩等于液流對導輪和泵輪作用扭矩之和，這樣，經渦輪輸出的扭矩變大了。汽車底盤構造與維修變矩系數(shù)：液力變矩器渦輪輸出扭矩與泵輪輸入扭矩之比稱為變矩系數(shù)，用K表示。一般三元件式變扭器的最大變矩系數(shù)為1.9-2.5，即當渦輪轉速為零時的變矩系數(shù)。汽車底盤構造與維修 2.帶鎖止離合器的液力變矩器 結構分析： 帶鎖止離合器的液力變矩器的結構如圖所示，其鎖止離合器由主動部分和從動部分構成。傳動盤和活塞（即壓盤）是主動部分，它們與泵輪一起旋轉。從動部分裝在渦輪輪轂花鍵的從動盤上。汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修 工作原理 ： 當汽車起步或在壞路面上行駛時，控制系統(tǒng)使操縱油缸活塞左腔無油壓，導致鎖

6、止離合器分離，變矩器起作用，這樣可充分發(fā)揮液力傳動自動適應行駛阻力劇烈變化的優(yōu)點。當汽車在良好道路上行駛時，渦輪高速轉動，控制系統(tǒng)使活塞左腔與控制油路接通，壓力油經油道進入工作腔，推動活塞右移，鎖止離合器接合，使變矩器的輸入軸與輸出軸成為摩擦連接，變矩器不起作用，使傳動效率最高，同時提高了汽車的行駛速度和燃料經濟性。 汽車底盤構造與維修 (1)鎖止離合器 當車輛低速行駛時，油液流至鎖止離合器片的前端，鎖止離合器片與前蓋脫開，動力由發(fā)動機-前蓋-泵輪-渦輪-輸出軸。 汽車底盤構造與維修 當車輛以中速和高速行駛時，油液流至鎖止離合器片的后端，使離合器與前蓋一起轉動（此時泵輪自由轉動）。 動力由發(fā)動

7、機-前蓋-鎖止離合器片-渦輪-輸出軸。汽車底盤構造與維修 (2)單向離合器 滾柱式單向離合器 由外座圈、內座圈、滾柱及彈簧組成。汽車底盤構造與維修 當渦輪轉速較低，與泵輪轉速差較大時，從渦輪流出的液體沖向導輪葉片，力圖使導輪逆時針轉動，但由于滾柱楔緊在滾道的窄端，導輪同單向離合器外座圈卡緊在內座圈上，使變矩器的輸出扭矩增加；當渦輪的轉速升高到一定程度時，液流對導輪的沖擊力反向，導輪帶滾柱滾向楔槽的寬端，單向離合器的鎖止作用解除，導輪與渦輪同向轉動。汽車底盤構造與維修 楔塊式單向離合器 在低速區(qū)時，油液使外圈相對于內座圈逆時針轉，楔塊在摩擦力作用下也逆時針轉，因楔塊的長對角線棱邊距離大于內外座圈

8、的間距，致使外座圈被楔塊卡死不能轉動，導輪被鎖止，此為變矩器增大扭矩的工作狀態(tài)。 汽車底盤構造與維修 在高速區(qū)時，液流使外座圈相對于內座圈順時針轉動時，楔塊在摩擦力作用下也順時針轉，使楔塊短對角線的棱邊對著內外座圈的表面，因楔塊短對角線棱邊的距離小于內外座圈的間距，所以外座圈可以自由轉動，即導輪鎖止解除，變矩器起偶合作用。 汽車底盤構造與維修 （二） 機械式變速器 1.行星齒輪式變速器傳動的基本原理 n1+n2-（1+）n3=0 其中： n1中心輪轉速； n2齒圈轉速； n3行星架轉速； 齒圈與中心輪的齒數(shù)比。 汽車底盤構造與維修注意：1.行星齒輪式變速器三個工作元件為：太陽輪、行星齒輪架、齒

9、圈；并且這三個元件中任選兩個分別作為主動件和從動件，而使另一個固定不動或轉速為某一定值，整個輪系即以一定的傳動比傳遞動力。2.若三元件中有任意兩元件連成一體轉動，則第三元件的轉速必然與前兩者轉速相等，即為直接擋。3.當所有元件都不受約束，可自由轉動，則行星齒輪機構將完全失去從動作用，即為空擋。4.液力機械自動變速器的總傳動比為液力變扭器的變矩系數(shù)與機械變速器格擋傳動比的乘積。汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修2.定軸式變速器汽車底盤構造與維修3.金屬帶式變速器汽車底盤構造與維修 （三）液力系統(tǒng) 液力機械自動變速器的液力系統(tǒng)一般由供油部分、執(zhí)行機構和冷卻系統(tǒng)組成。 1.供油部分 供油部分由油泵

10、、調壓閥、安全閥和濾清器等組成。汽車底盤構造與維修 （1）油泵 向變矩器提供工作油液；向控制機構、執(zhí)行機構供應壓力油以實現(xiàn)換擋；向行星齒輪變速器供應潤滑油。汽車底盤構造與維修 內齒嚙合式油泵 內齒嚙合式油泵通常安裝在變矩器與前閥體之間，由變矩器的泵輪來軀動，它除了向控制系統(tǒng)和執(zhí)行機構供應壓力油實現(xiàn)換擋外，還向液力變矩器供應工作油液，向行星齒輪變速器供應潤滑油，油泵的排量取決于變矩器尺寸及執(zhí)行機構工作缸尺寸、數(shù)目及油路的繁簡，通常轎車油泵的排量為1020L1000r。汽車底盤構造與維修擺線轉子泵汽車底盤構造與維修葉片泵汽車底盤構造與維修 徑向柱塞式液壓泵 由于其流量可控、工作效率較高，已逐漸應用

11、在小型乘用車的自動變速器上。 （2）調壓機構油泵 是由發(fā)動機經液力變矩器直接帶動的，當發(fā)動機高速運轉時，油泵的泵油量會大大超過自動變速器的需要油量，導致油壓過高，發(fā)動機負荷增加。為此在油道中安裝了主調壓閥和二次調壓閥。汽車底盤構造與維修 1.主調壓閥的作用：將多余的液壓油返回油底殼，使油泵的泵有壓力穩(wěn)定在一定壓力范圍內。2.二次調壓閥的作用：將主油路壓力油減壓后送人液力變扭器和潤滑行星齒輪變速器，其壓力隨發(fā)動機功率、汽車行駛速度變化而變化。 (3)安全閥限制油泵最高輸出壓力，保證操作系統(tǒng)安全，并聯(lián)于油道上，當油泵出油道壓力超過限定值時，打開閥門卸荷。 (4)濾清器 對油液進行過濾。汽車底盤構造

12、與維修 2.執(zhí)行機構 由離合器、制動器、單向離合器三種裝置組成，它們在實際工作中，根據汽車行駛條件不同，通過一定的規(guī)律對行星齒輪機構的某些元件進行連接、鎖止或固定，使行星齒輪機構得到不同的傳動比，從而實現(xiàn)各擋位的變化。 (1)離合器 作用 用來連接軸與軸（輸入軸、中間軸、輸出軸）或連接行星齒輪機構中的任意兩個元件，完成直接擋傳動，實現(xiàn)等扭矩的傳遞（因此也稱為直接擋離合器）。 汽車底盤構造與維修工作原理汽車底盤構造與維修 (2)制動器 作用 固定行星齒輪機構三個元件中的任一元件，以改變行星齒輪傳動的組合，實現(xiàn)換擋；固定單向離合器的某一座圈，使與該座圈相連的旋轉元件只能向一個方向轉動。其形式通常有

13、摩擦片式和帶式兩種。汽車底盤構造與維修摩擦片式制動器汽車底盤構造與維修帶式制動器汽車底盤構造與維修工作原理汽車底盤構造與維修(3)單向離合器與離合器，制動器一樣，用來連接或制動行星齒輪機構中的某一元件，已完成不同的傳動控制。汽車底盤構造與維修3.冷卻系統(tǒng)：冷卻液壓油。汽車底盤構造與維修(四)控制系統(tǒng)1.液力控制系統(tǒng)：按照來自駕駛員和各種傳感器發(fā)出的控制信號，對油泵輸出的壓力加以精確調節(jié)，并輸入換擋閥系統(tǒng)控制執(zhí)行機構工作，完成換擋。此外，還能保證換擋過程的正常進行并改善換擋過程的平順性。汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修 圖195所示為紅旗CA7560型乘用車自動變速器的控制系統(tǒng)，由換擋信號系

14、統(tǒng)(節(jié)氣門閥和離心調速器閥)、換擋閥(手控制閥、換擋閥)系統(tǒng)、緩沖安全系統(tǒng)(緩沖閥、低擋限流閥)和濾清冷卻系統(tǒng)組成。其作用是按照來自駕駛員和各傳感器發(fā)出的控制信號，將油泵輸出的壓力加以精確調節(jié)，并輸入換擋閥系統(tǒng)控制執(zhí)行機構工作，完成換擋。此外，還能保證換擋過程的正常進行并改善換擋過程的平順性。汽車底盤構造與維修 控制過程： 選擋手柄置于“空”位置 如圖1-95所示，直接擋離合器油缸及低擋制動器油缸的各工作腔均與泄油相通，而通往倒擋制動器油缸的通道又被切斷，故變速器處于空擋。但主油路調壓閥和變矩器閥仍正常工作，以保證向液力變矩器和行星齒輪變速器供油。汽車底盤構造與維修 選擋手柄置于“前”位置 如

15、圖所示，當汽車起步時，節(jié)氣門閥壓力油進入低擋制動器油缸，活塞被推向下移，使低擋制動器箍緊，掛上了低速擋。隨車速的提高調速器油壓不斷升高，換擋閥打開通往直接擋離合器和低擋制動器油缸的通道，使直接擋離合器接合，低擋制動器松開，由低速擋自動掛入直接擋。汽車底盤構造與維修 選擋手柄置于 “低”位置 與上述低速擋情況相比，手控制閥中增加了一支輸出油路，使換擋閥受調速器閥油壓作用和主油路油壓共同作用，而無法右移，即不可能跳回直接擋，故汽車將保持低速擋行駛。汽車底盤構造與維修 選擋手柄置于“倒”位置 此時手控制閥滑閥在最右端位置，主油路壓力油只能通往液力變矩器和低擋制動器油缸，使倒擋制動帶箍緊，從而掛上倒擋

16、。汽車底盤構造與維修 2.電液式控制系統(tǒng) 主要由傳感器、控制開關、電控單元和執(zhí)行機構組成。汽車底盤構造與維修 （1）傳感器部分 節(jié)氣門位置傳感器 將節(jié)氣門的位置和油門踏板踏下的速度信息傳給自動變速器控制單元，用于計算按載荷變化的換擋時刻，調整油壓。 車速傳感器 位于行星齒輪變速器的殼上，用來檢測輸出軸的轉速。此信號傳給控制單元，用來判斷行星齒輪變速器所應換入的擋位及控制液力變矩器鎖止離合器的工作。 冷卻水溫傳感器 用來檢測發(fā)動機工況。 變速器油溫傳感器 位于自動變速器內滑閥箱上的輸油管上，用于感知變速器機油的溫度，當油溫超過某一溫度時，鎖止離合器接合，變矩器卸荷，若油溫仍不下降，ECU便會使變

17、速器自動降一擋。 發(fā)動機轉速傳感器 輸出發(fā)動機轉速的信號。此信號用于將發(fā)動機的轉速與車速相比較，識別出鎖止離合器打滑的情況。汽車底盤構造與維修 （2）控制開關 包括擋位開關、制動燈開關和模式選擇開關。 （3）電控單元（ECU）控制功能： 能實現(xiàn)換擋時刻的控制、主油路壓力控制、自動模式控制、鎖止離合器控制、發(fā)動機制動控制、改善換擋質量控制、故障自診斷和失效保護控制。 （4）執(zhí)行元件 由電磁閥、離合器、制動器和單向離合器等組成。汽車底盤構造與維修 （五）操縱機構 由選擋手柄、換擋閥及聯(lián)動件組成。汽車底盤構造與維修三、典型自動變速器（一）辛普森式自動變速器汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修汽車底盤

18、構造與維修汽車底盤構造與維修（二）拉威挪式自動變速器汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修行星齒輪變速機構 如圖所示，該行星齒輪機構為拉威那式結構，采用一大一小2個中心輪，3個長行星齒輪，3個短行星齒輪組成。所有行星齒輪共用1個行星齒輪架和1個齒圈，長行星齒輪分兩段，可使三、四擋轉換更平順，小中心輪1與短行星齒輪嚙合，短行星齒輪充當惰輪驅動長行星齒輪，長行星齒輪與大中心輪和齒圈，3個多片離合器分別控制中心輪、1和行星齒輪架，并以齒圈為動力輸出端。汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修控制系統(tǒng)汽車底盤構造與維修各擋動力傳動路線汽車底盤構造與維修（三）金屬帶式自動變速器汽車底盤構造與維修 由帶鎖止離合

19、器的液力變矩器、雙行星輪行星齒輪機構、金屬帶無級變速器、液壓系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成。汽車底盤構造與維修 1.結構分析 (1)金屬帶 由多個金屬片和兩組金屬環(huán)組成。金屬帶在兩側工作輪擠壓力的作用下實現(xiàn)動力傳遞。汽車底盤構造與維修 (2)工作輪 由固定部分和可移動部分組成，可移動部分在液壓控制系統(tǒng)的作用下可作軸向移動，能連續(xù)改變金屬帶的工作半徑，從而實現(xiàn)無級變速傳動。汽車底盤構造與維修 （3）液壓系統(tǒng) 由液壓泵，液壓控制單元，主、從動工作輪液壓油缸，前進擋離合器和倒擋離合器等組成。該變速器采用徑向柱塞式液壓泵。 （4）電子控制系統(tǒng) 電控單元根據發(fā)動機轉速、車速、制動信號、節(jié)氣門開度和選擋手柄位置信

20、號，向液壓控制單元發(fā)出指令，控制主、從動輪液壓油缸中的油液壓力，使其可移動部分軸向移動，改變工作半徑，實現(xiàn)無級自動變速。汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修 2.動力傳動路線 發(fā)動機的動力經液力變矩器（或鎖止離合器）行星齒輪機構金屬帶無級變速器主減速器差速器半軸驅動車輪。汽車的前進與倒向行駛是通過控制前進離合器與倒擋離合器的接合、分離來實現(xiàn)的。汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修汽車底盤構造與維修 1. 汽車不能行駛 （1）故障現(xiàn)象 無論換擋操縱手柄位于倒擋、前進擋或低速擋，汽車都不能行駛；或汽車起動后能行駛一小段路程，但車一熱，就不能行駛。 （2）故障原因 自動變速器的底殼破裂，變矩器內無油

21、。 換擋操縱手柄及手動滑閥搖臂之間的連桿或拉索松脫，手動滑閥仍保持在空擋或駐車擋位置。 油泵損壞或濾網堵塞。 主油路嚴重泄漏。四、自動變速器常見故障與排除汽車底盤構造與維修 （3）故障的判斷與排除 檢查自動變速器油面高度，若過低則說明有嚴重漏油處，應對其修復后并加注新油至標準液面位置。 檢查自動變速器換擋操縱手柄與手動滑閥搖臂之間的連桿或拉索是否松脫，必要時應予修復并重新調整。 起動發(fā)動機，將換擋操縱手柄撥至前進擋或倒擋位置，通過測壓孔檢測主油路中油壓，必要時應更換油泵或濾網。若油壓正常應檢查行星齒輪變速器。 若冷年起動主油路中壓力正常，但熱車后壓力明顯下降，則說明油泵磨損過甚。汽車底盤構造與

22、維修 2. 自動變速器打滑 （1）故障現(xiàn)象 汽車起步或行駛中踩下加速踏板，發(fā)動機轉速很快升高，而車速升高緩慢；汽車在平路行駛基本正常，但上坡無力，且發(fā)動機轉速較高。 （2）故障原因 自動變速器油面太低。 離合器或制動器摩擦片、制動帶磨損過甚或燒焦。 油泵磨損過甚或主油路漏油。 單向離合器打滑。汽車底盤構造與維修 （3）故障的判斷與排除 打滑是自動變速器的最常見故障之一。 首先檢查油面高度及油的品質，將油液高度調至正常，若油液呈棕黑色并伴有焦味，說明離合器或制動器的摩擦片、制動帶燒焦，應拆解變速器并更換。 檢查主油路壓力，若液面高度正常，但油壓低，應對油泵及閥板進行檢修，并更換密封圈。 進行路試

23、，以確定打滑的擋位和打滑程度，對損壞機件進行維修。汽車底盤構造與維修 3. 自動變速器不能升擋或升擋過遲 （1）故障現(xiàn)象 汽車在行駛中，自動變速器始終保持在一個擋位而不能升擋。 升擋車速明顯高于標準值，必須采用加速踏板提升擋的操作方法，才能使其升入高擋或超速擋。 （2）故障原因 節(jié)氣門拉索或節(jié)氣門位置傳感器調整不當。 換擋閥卡滯。 主油路中油壓過高。 強制降擋開關短路。 各擋制動器或直接擋離合器故障。汽車底盤構造與維修 （3）故障的判斷與排除 對于電子控制的自動變速器，應先進行故障自診斷操作，并按故障碼查找故障原因。 按標準重新調節(jié)氣門拉索或節(jié)氣門位置傳感器。 檢查主油路中油壓并進行凋整。 若控制系統(tǒng)無故障，則應分解自動變速器并檢查各執(zhí)行元件。汽車底盤構造與維修 4. 自動變速器不能強制降擋 （1）故障現(xiàn)象 汽車以三擋或超速擋行駛時，突然，將加速踏板踩到底，自動變速器不能立即降低一個擋位，而使汽車加速無力。 （2）故障原因 節(jié)氣門拉索或節(jié)氣門位置傳感器調整不當。 強制降擋開關損壞