第十六章汽車自動變速器

1、1第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述AT (Automatic Transmission) 自動變速器的類型: 按傳動比變化劃分： 1）有級式； 2）無級式； 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）電控電動式。 AT自動變速器的組成: 液力傳動系統(tǒng)、機械式齒輪傳動系統(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) 主要元件及結構： 泵輪、渦輪。 工作原理：泵輪接受發(fā)動機傳來的機械能，傳給工作液使其動能提高，然后再由工作液將動能傳給渦輪，重新轉化為機械

2、能。特點： 泵輪與渦輪之間允許有很大的轉速差。起步和加速平穩(wěn)，能衰減振動，防止過載； 只傳遞轉矩，不改變大小； 不能徹底分離。用普通齒輪式變速器換檔時仍需離合器; 傳動效率較機械傳動低。3二、液力變矩器(Torque Converter)（一）液力變矩器工作原理和特性 基本結構和主要元件 ： 泵輪(Converter Pump Assembly) 、 渦輪(Turbine Assembly) 、 導輪(Stator Assembly)。泵輪泵輪渦輪渦輪導輪導輪起動齒圈起動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 對流體進行受力分析，有： Mw = Mb + Md

3、 nw 較 小 時，Md0， MwMb，有增矩作用； nw增至一定時，Md =0， Mw= Mb，轉矩不變； nw 再 增 大，Md0， MwMb，轉矩減小。泵輪旋轉旋轉旋轉旋轉旋轉旋轉旋轉旋轉旋轉渦輪導輪泵輪渦輪導輪泵輪渦輪導輪泵輪渦輪導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： 變矩器的傳動比：i = nw/nb i 表示輸出轉速的相對大小。 變矩器的變矩比：K = Mw/Mb K表示輸出轉矩的相對大小。轉矩特性 輸出轉矩Mw隨輸出轉速nw減小而增大。 液力變矩器的主要優(yōu)點效率特性： 高效率對應的傳動比范圍較窄。 液力變矩器的主要缺點6（二）幾種典型液力

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

5、動盤傳力盤傳力盤渦輪渦輪泵輪泵輪導輪導輪渦輪渦輪輪轂輪轂油道油道導向銷導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構機構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) 液力機械變速器液力機械變速器 液力變矩器的變矩能力和變速范圍有限，在汽車上常與機械變速器（行星齒輪變速器、固定軸齒輪變速器，無級機械變速器）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。 傳動比：行星齒輪系有2個自由度。將其中一個元件進行約束，另兩個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 復合式行星齒輪機構： 辛普森(Simpson)式：兩排行星齒輪機構共用一個太陽輪。 拉威挪(Ravigneaux)式：兩排行星齒輪機構共用一個齒圈和一個行星架。 其他：如，兩排行星齒輪機構共用一個行星架。10二、液力機械變速器的結構形式（一）變矩器+行星齒輪變速器換檔： 用離合器、制動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型自動變速器示意圖型自動變速器示意圖特色：u 除倒檔外，均用摩擦離合器掛檔。u 一、二檔，動力經中間軸傳遞；三、四檔不經中間軸傳遞。u 兩個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，滑行單向離合器將發(fā)動機與變速器直接連接，讓發(fā)動機起制動作用。13 自動操縱系統(tǒng)：指汽車行駛過程中，駕駛員按行駛需求控制加速踏板，變速器即可根據發(fā)動機負荷和汽車速度的變化，自動地換入不同檔

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)別在于控制機構部分。一、自動變速器的液控式操縱系統(tǒng) 組成： 動力源：油泵； 執(zhí)行機構：換檔離合器、換檔制動器、； 控制機構： 主油路系統(tǒng)：主油路調壓閥（一次調壓閥）； 換檔信號系統(tǒng)：節(jié)氣門閥、調速器閥； 換檔閥系統(tǒng)：換檔閥、手控制閥（選檔閥）、強制低檔閥； 換檔品質控制裝置：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、油液細濾器。 第四節(jié)第四節(jié) 自動變速器的操縱系統(tǒng)自動變速器的操縱系統(tǒng)14 執(zhí)行裝置 換檔離合器：將兩個元件連接在一起。 換檔制動器：將某個元件固定不動。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盤主動盤壓盤壓盤從動盤從動盤卡環(huán)卡環(huán)濕式多片離合器濕式多片離合器調整螺釘調整螺釘制動帶制動帶工作油路工作油路活塞桿活塞桿活塞活塞制動鼓制動鼓帶式制動器帶式制動器15 控制裝置主油路系統(tǒng) 主油路調壓閥：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油壓的要求（如倒檔時提供較高油壓；節(jié)氣門開度大時提供較高油壓）。 主油路次調壓閥：根據車速和節(jié)氣門開度的變化自動調節(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。根據節(jié)氣門開度（即發(fā)動機負荷）大小，改變其輸出油壓力。l 離心

10、調速閥：根據車速（變速器輸出軸轉速）的大小，改變其輸出油壓力。 控制裝置換檔信號系統(tǒng)17l 換檔閥：由節(jié)氣門閥和調速閥產生的油壓大小來控制。將主油路油壓與執(zhí)行元件接通，實現升檔或降檔。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主油路調壓閥O3操縱油路O2強制抵擋O4倒擋1819二、自動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、制動器、單向離合器等）以及各種開關等。電控式操縱系統(tǒng)優(yōu)點： TCU能存儲與處理多種換擋規(guī)律，可實現更合理、更復雜的控制； 簡化了液

11、壓系統(tǒng)，結構緊湊、質量輕； 控制精度高、反應快且動作準確； 更換換擋規(guī)律或參數更加方便，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) 金屬帶式無級自動變速器金屬帶式無級自動變速器21 CVT傳動系統(tǒng)簡圖22機械液壓式控制系統(tǒng)電子液壓式控制系統(tǒng) CVT的控制系統(tǒng)23 電控機械自動變速器AMT 是在不改變原車手動變速箱主體結構的基礎上，通過加裝微電腦控制的執(zhí)行機構，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、換擋動作，實現換擋全過程的自動化。特點：機械傳動部分沿用了傳統(tǒng)的手動變速箱，結構簡單，生產成本低，傳動效率高。24車速傳感器中間軸轉速傳感器發(fā)動機轉速傳感器

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角傳感器強制1擋開關強制2擋開關空擋開關擋位傳感器停車開關滑行開關巡航控制開關制動開關加速踏板開關節(jié)氣門開關選檔開關節(jié)氣門變速器選檔變速器換檔離合器執(zhí)行機構坡道起步裝置指示器啟動電機繼電器聲音燈光脈沖量輸入與變換基準電壓模擬量輸入A/D轉換開關量輸入步進電機驅動驅動電路顯示驅動報警驅動CPURAMROM電源監(jiān)控DC-DC開關電源基準電壓發(fā)動機啟動禁止器保護電路 TCU硬件框圖及輸入輸出信號硬件框圖及輸入輸出信號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)行機構電控液壓式執(zhí)行機構26 雙離合器自動變速器(DCT)結構特點：用兩個離合器分別從兩條路線（路線A、路線B）輸入動力。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：提高了動力傳遞的連續(xù)性。結構類型：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