第十六章汽車自動(dòng)變速器

1、1第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述AT (Automatic Transmission) 自動(dòng)變速器的類型: 按傳動(dòng)比變化劃分： 1）有級(jí)式； 2）無級(jí)式； 3）綜合式。按變速系統(tǒng)控制方式劃分： 1）液控液壓式； 2）電控液壓式； 3）電控電動(dòng)式。 AT自動(dòng)變速器的組成: 液力傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械式齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓操縱系統(tǒng)和液壓（電子）控制系統(tǒng)4部分組成。2第二節(jié)第二節(jié) 液力偶合器與液力變矩器液力偶合器與液力變矩器一、液力耦合器(Hydraulic Coupling) 主要元件及結(jié)構(gòu)： 泵輪、渦輪。 工作原理：泵輪接受發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的機(jī)械能，傳給工作液使其動(dòng)能提高，然后再由工作液將動(dòng)能傳給渦輪，重新轉(zhuǎn)化為機(jī)械

2、能。特點(diǎn)： 泵輪與渦輪之間允許有很大的轉(zhuǎn)速差。起步和加速平穩(wěn)，能衰減振動(dòng)，防止過載； 只傳遞轉(zhuǎn)矩，不改變大??； 不能徹底分離。用普通齒輪式變速器換檔時(shí)仍需離合器; 傳動(dòng)效率較機(jī)械傳動(dòng)低。3二、液力變矩器(Torque Converter)（一）液力變矩器工作原理和特性 基本結(jié)構(gòu)和主要元件 ： 泵輪(Converter Pump Assembly) 、 渦輪(Turbine Assembly) 、 導(dǎo)輪(Stator Assembly)。泵輪泵輪渦輪渦輪導(dǎo)輪導(dǎo)輪起動(dòng)齒圈起動(dòng)齒圈變矩器殼變矩器殼液力變矩器主要零件液力變矩器主要零件4工作原理及特性 對(duì)流體進(jìn)行受力分析，有： Mw = Mb + Md

3、 nw 較 小 時(shí)，Md0， MwMb，有增矩作用； nw增至一定時(shí)，Md =0， Mw= Mb，轉(zhuǎn)矩不變； nw 再 增 大，Md0， MwMb，轉(zhuǎn)矩減小。泵輪旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)渦輪導(dǎo)輪泵輪渦輪導(dǎo)輪泵輪渦輪導(dǎo)輪泵輪渦輪導(dǎo)輪液力變矩器工作示意圖液力變矩器工作示意圖Md0Md0Md = 05特性曲線： 變矩器的傳動(dòng)比：i = nw/nb i 表示輸出轉(zhuǎn)速的相對(duì)大小。 變矩器的變矩比：K = Mw/Mb K表示輸出轉(zhuǎn)矩的相對(duì)大小。轉(zhuǎn)矩特性 輸出轉(zhuǎn)矩Mw隨輸出轉(zhuǎn)速nw減小而增大。 液力變矩器的主要優(yōu)點(diǎn)效率特性： 高效率對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)比范圍較窄。 液力變矩器的主要缺點(diǎn)6（二）幾種典型液力

4、變矩器 綜合式液力變矩器：導(dǎo)輪用自由輪與內(nèi)座圈固連。渦輪轉(zhuǎn)速升至一定值時(shí),導(dǎo)輪便隨渦輪一起轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)入偶合器工況，以使擴(kuò)大工作的高效率范圍。 變矩器密閉腔與外部有補(bǔ)償油道相通，使腔內(nèi)保持0.250.7MPa的補(bǔ)償壓力，以防止氣蝕現(xiàn)象產(chǎn)生。 三元件液力變矩器：1個(gè)導(dǎo)輪。 四元件液力變矩器：2個(gè)導(dǎo)輪。有2種變矩器工況和1種偶合器工況。傳動(dòng)效率更佳。導(dǎo)輪導(dǎo)輪內(nèi)座圈內(nèi)座圈疊片彈簧疊片彈簧滾柱滾柱液力變矩器自由輪機(jī)構(gòu)液力變矩器自由輪機(jī)構(gòu)7 帶鎖止離合器的液力變矩器 在好路面上時(shí)，鎖止離合器將泵輪和渦輪連接在一起，由液力傳動(dòng)變?yōu)闄C(jī)械傳動(dòng)，使傳動(dòng)效率高。操縱油缸操縱油缸活塞活塞(壓盤壓盤)離合器離合器從動(dòng)盤從

5、動(dòng)盤傳力盤傳力盤渦輪渦輪泵輪泵輪導(dǎo)輪導(dǎo)輪渦輪渦輪輪轂輪轂油道油道導(dǎo)向銷導(dǎo)向銷鎖止離鎖止離合器操合器操縱油缸縱油缸自由輪自由輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)變矩器變矩器輸出軸輸出軸曲軸曲軸凸緣盤凸緣盤帶鎖止離合器的液力變矩器帶鎖止離合器的液力變矩器單級(jí)雙相三元件閉鎖式綜合液力變矩器8第三節(jié)第三節(jié) 液力機(jī)械變速器液力機(jī)械變速器 液力變矩器的變矩能力和變速范圍有限，在汽車上常與機(jī)械變速器（行星齒輪變速器、固定軸齒輪變速器，無級(jí)機(jī)械變速器）組合使用。一、行星齒輪變速器的工作原理 元件：太陽輪1、齒圈2、行星架3、行星輪4。 傳動(dòng)比：行星齒輪系有2個(gè)自由度。將其中一個(gè)元件進(jìn)行約束，另兩個(gè)則分別為輸入件和輸出件。 n1+an2

6、-(1+a)n3 = 0 M1:M2:M3 = 1:a:-(1+a)1234中心輪中心輪齒圈齒圈行星架行星架行星輪行星輪9 復(fù)合式行星齒輪機(jī)構(gòu)： 辛普森(Simpson)式：兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)共用一個(gè)太陽輪。 拉威挪(Ravigneaux)式：兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)共用一個(gè)齒圈和一個(gè)行星架。 其他：如，兩排行星齒輪機(jī)構(gòu)共用一個(gè)行星架。10二、液力機(jī)械變速器的結(jié)構(gòu)形式（一）變矩器+行星齒輪變速器換檔： 用離合器、制動(dòng)器使元件變換為固定件或起連接作用。由于換檔是用摩擦來傳遞動(dòng)力，所以不需同步器（不存在沖擊），也不需要主離合器。 各檔傳動(dòng)路線：11（二）液力變矩器+固定軸變速器本田轎車的本田轎車的MAXAM

7、AXA型自動(dòng)變速器示意圖型自動(dòng)變速器示意圖特色：u 除倒檔外，均用摩擦離合器掛檔。u 一、二檔，動(dòng)力經(jīng)中間軸傳遞；三、四檔不經(jīng)中間軸傳遞。u 兩個(gè)一檔齒輪都沒有與軸固連，在二軸上用單向離合器連接。12（三）WSK變矩器-換擋離合器系統(tǒng)WSK系統(tǒng)與全同步變速器系統(tǒng)與全同步變速器滑行單向離合器鎖止離合器換檔離合器全同步變速器u 用帶鎖止離合器的液力變矩器；u 換檔離合器供普通齒輪式變速器換檔用；u 汽車車速較高時(shí)，滑行單向離合器將發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器直接連接，讓發(fā)動(dòng)機(jī)起制動(dòng)作用。13 自動(dòng)操縱系統(tǒng)：指汽車行駛過程中，駕駛員按行駛需求控制加速踏板，變速器即可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和汽車速度的變化，自動(dòng)地?fù)Q入不同檔

8、位工作。 型式：液控液壓操縱系統(tǒng)、電控液壓操縱系統(tǒng)。液控液壓與電控液壓操縱系統(tǒng)的主要區(qū)別在于控制機(jī)構(gòu)部分。一、自動(dòng)變速器的液控式操縱系統(tǒng) 組成： 動(dòng)力源：油泵； 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：換檔離合器、換檔制動(dòng)器、； 控制機(jī)構(gòu)： 主油路系統(tǒng)：主油路調(diào)壓閥（一次調(diào)壓閥）； 換檔信號(hào)系統(tǒng)：節(jié)氣門閥、調(diào)速器閥； 換檔閥系統(tǒng)：換檔閥、手控制閥（選檔閥）、強(qiáng)制低檔閥； 換檔品質(zhì)控制裝置：緩沖閥、低檔限流閥、低檔單向閥、； 濾清冷卻系統(tǒng)：油液冷卻器、油液細(xì)濾器。 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)變速器的操縱系統(tǒng)自動(dòng)變速器的操縱系統(tǒng)14 執(zhí)行裝置 換檔離合器：將兩個(gè)元件連接在一起。 換檔制動(dòng)器：將某個(gè)元件固定不動(dòng)。有帶式和片式兩種形式。

9、單向離合器：花鍵轂花鍵轂輸入軸輸入軸彈簧彈簧活塞活塞殼體殼體主動(dòng)盤主動(dòng)盤壓盤壓盤從動(dòng)盤從動(dòng)盤卡環(huán)卡環(huán)濕式多片離合器濕式多片離合器調(diào)整螺釘調(diào)整螺釘制動(dòng)帶制動(dòng)帶工作油路工作油路活塞桿活塞桿活塞活塞制動(dòng)鼓制動(dòng)鼓帶式制動(dòng)器帶式制動(dòng)器15 控制裝置主油路系統(tǒng) 主油路調(diào)壓閥：將油泵輸出的壓力穩(wěn)定在所需值范圍后輸入主油路；滿足變速器各工況對(duì)油壓的要求（如倒檔時(shí)提供較高油壓；節(jié)氣門開度大時(shí)提供較高油壓）。 主油路次調(diào)壓閥：根據(jù)車速和節(jié)氣門開度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)液力變矩器油壓和各摩擦副的潤滑油壓，以及冷卻裝置的冷卻油壓。16l 節(jié)氣門閥：由加速踏板控制。根據(jù)節(jié)氣門開度（即發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷）大小，改變其輸出油壓力。l 離心

10、調(diào)速閥：根據(jù)車速（變速器輸出軸轉(zhuǎn)速）的大小，改變其輸出油壓力。 控制裝置換檔信號(hào)系統(tǒng)17l 換檔閥：由節(jié)氣門閥和調(diào)速閥產(chǎn)生的油壓大小來控制。將主油路油壓與執(zhí)行元件接通，實(shí)現(xiàn)升檔或降檔。l 手控制閥：由選檔手柄控制。將主油路與不同的控制油路接通。 控制裝置換擋閥系統(tǒng)P油泵O1主油路調(diào)壓閥O3操縱油路O2強(qiáng)制抵擋O4倒擋1819二、自動(dòng)變速器的電控式操縱系統(tǒng) 電控操縱系統(tǒng)包括液壓操縱系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)。電子控制系統(tǒng)包括傳感器、電控單元TCU、執(zhí)行器（電磁閥、換擋離合器、制動(dòng)器、單向離合器等）以及各種開關(guān)等。電控式操縱系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)： TCU能存儲(chǔ)與處理多種換擋規(guī)律，可實(shí)現(xiàn)更合理、更復(fù)雜的控制； 簡(jiǎn)化了液

11、壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕； 控制精度高、反應(yīng)快且動(dòng)作準(zhǔn)確； 更換換擋規(guī)律或參數(shù)更加方便，開發(fā)周期短； 便于與整車其它控制器集成，兼容性好。20第五節(jié)第五節(jié) 金屬帶式無級(jí)自動(dòng)變速器金屬帶式無級(jí)自動(dòng)變速器21 CVT傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖22機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)電子液壓式控制系統(tǒng) CVT的控制系統(tǒng)23 電控機(jī)械自動(dòng)變速器AMT 是在不改變?cè)囀謩?dòng)變速箱主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過加裝微電腦控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，取代原來由人工操作完成的離合器的分離、接合及變速器的選擋、換擋動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)換擋全過程的自動(dòng)化。特點(diǎn)：機(jī)械傳動(dòng)部分沿用了傳統(tǒng)的手動(dòng)變速箱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，傳動(dòng)效率高。24車速傳感器中間軸轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器

12、溫度傳感器加速踏板傳感器節(jié)氣門開度傳感器離合器位置傳感器液壓系統(tǒng)壓力傳感器方向盤轉(zhuǎn)角傳感器強(qiáng)制1擋開關(guān)強(qiáng)制2擋開關(guān)空擋開關(guān)擋位傳感器停車開關(guān)滑行開關(guān)巡航控制開關(guān)制動(dòng)開關(guān)加速踏板開關(guān)節(jié)氣門開關(guān)選檔開關(guān)節(jié)氣門變速器選檔變速器換檔離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)坡道起步裝置指示器啟動(dòng)電機(jī)繼電器聲音燈光脈沖量輸入與變換基準(zhǔn)電壓模擬量輸入A/D轉(zhuǎn)換開關(guān)量輸入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路顯示驅(qū)動(dòng)報(bào)警驅(qū)動(dòng)CPURAMROM電源監(jiān)控DC-DC開關(guān)電源基準(zhǔn)電壓發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)禁止器保護(hù)電路 TCU硬件框圖及輸入輸出信號(hào)硬件框圖及輸入輸出信號(hào)25換檔油缸換檔油缸選檔油缸選檔油缸離合器操縱油缸離合器操縱油缸 AMT電控液壓式執(zhí)行機(jī)構(gòu)電控液壓式執(zhí)行機(jī)構(gòu)26 雙離合器自動(dòng)變速器(DCT)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：用兩個(gè)離合器分別從兩條路線（路線A、路線B）輸入動(dòng)力。工作過程：先掛檔(路線A)，再斷開離合器(路線B)、接合離合器(路線A)。特 點(diǎn)：提高了動(dòng)力傳遞的連續(xù)性。結(jié)構(gòu)類型：兩軸式（單中間軸式）、三軸式（雙中間軸式）； 干式離合器、濕式離合器。三軸式雙離合器變速器三軸式雙離合器變速器