第2章 自動(dòng)變速器

第2章自動(dòng)變速器

2.1自動(dòng)變速器的特點(diǎn)自動(dòng)變速器的工作原理為發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵與液力變矩器，動(dòng)力由液力變矩器經(jīng)變速齒輪箱傳到驅(qū)動(dòng)輪，油泵輸出流量經(jīng)主壓力調(diào)壓閥到液力變矩器，另一路以主壓力調(diào)壓閥調(diào)節(jié)的主油路壓力進(jìn)入由操縱手柄控制的手動(dòng)閥，經(jīng)手動(dòng)閥將主油路和油門調(diào)壓閥、手動(dòng)閥及速度調(diào)壓閥接通，油門調(diào)壓閥根據(jù)油門踏板位置輸出油門訊號(hào)，油壓進(jìn)入換檔閥、速度調(diào)壓閥，根據(jù)車速輸出速度訊號(hào)油壓也進(jìn)入換檔閥；根據(jù)這兩個(gè)訊號(hào)油壓，換檔閥使某些換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)（換檔離合器，制動(dòng)器）動(dòng)作，變速器便在某一檔位工作，當(dāng)油門開度和車速變化到一定程度，換檔控制閥再根據(jù)訊號(hào)油壓自動(dòng)使變速器升入高檔或降入低檔自動(dòng)變速器具有如下特點(diǎn)：1）操作簡(jiǎn)單且省力2）提高了行車安全和降低了勞動(dòng)強(qiáng)度3）提高了乘座舒適性4)延長(zhǎng)了機(jī)件的使用壽命5）改善了汽車的動(dòng)力性能6）減少空氣污染7）具有良好的自適應(yīng)性8）結(jié)構(gòu)復(fù)雜9）傳動(dòng)效率較低2.2自動(dòng)變速器類型依照汽車行駛中換檔操作的自動(dòng)化的程度，自動(dòng)變速器可分為半自動(dòng)變速器和全自動(dòng)變速器.

半自動(dòng)變速器：在車輛起步過程或部分檔位可以自動(dòng)換檔，而不能在全部檔位自動(dòng)換檔的變速器，稱為半自動(dòng)變速器自動(dòng)變速器：能隨著汽車工況的變化，而在全部檔位范圍內(nèi)自動(dòng)改變其傳速比的變速器，稱為全自動(dòng)變速器。自動(dòng)變速器的分類方式。1．按汽車驅(qū)動(dòng)方式分類可分為后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器和前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器兩種。后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器的液力變矩器和齒輪變速箱的輸入軸及輸出軸在同一縱向平面內(nèi)或平行的平面內(nèi)，因此軸向尺寸較大；閥體總成多布置在變速齒輪箱下方的油底殼內(nèi)（圖2.5）a）b）圖2.5后輪驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器總成a）布置圖b）實(shí)體圖前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器：前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器除了具有與后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器相同的組成部分外，自動(dòng)變速器與驅(qū)動(dòng)橋組合成一體。前驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)有縱置和橫置兩種，縱置發(fā)動(dòng)機(jī)的前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)和布置與后驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器基本相同，只是在后端增加了一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋，橫置發(fā)動(dòng)機(jī)的前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器由于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(shè)計(jì)成兩個(gè)軸線的方式（圖2.6）a）b）圖2.6前輪驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器總成a）布置圖b）實(shí)體圖2．按自動(dòng)變速器前進(jìn)檔的檔位數(shù)分類可分為兩個(gè)前進(jìn)檔、三個(gè)前進(jìn)檔、四個(gè)前進(jìn)檔三種，早期的自動(dòng)變速器通常為兩個(gè)前進(jìn)檔或三個(gè)前進(jìn)檔，這兩種自動(dòng)變速器都沒有超速檔，其中最高檔為直接傳動(dòng)檔，新型轎車裝用的自動(dòng)變速器基本上都是四個(gè)前進(jìn)檔，即設(shè)有超速檔，這種設(shè)計(jì)雖然使自動(dòng)變速器的構(gòu)造更加復(fù)雜，但由于設(shè)有超速檔，因而改善了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。3．按液力變矩器的類型分類轎車自動(dòng)變速器基本上都是采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單級(jí)三元件綜合式液力變矩器，這種液力變矩器又分為有鎖止離合器和無鎖止離合器兩種，早期的液力變矩器沒有鎖止離合器，在任何工況下都是以液力的方式傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，因此傳動(dòng)效率較低；新型轎車自動(dòng)變速器大都采用帶鎖止離合器的液力變矩器，在汽車達(dá)到一定車速時(shí)，控制系統(tǒng)使鎖止離合器接合，液力變矩器的輸入部分和輸出部分連成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力以機(jī)械傳遞的方式直接傳入齒輪變速箱，從而提高了傳動(dòng)效率，降低了汽車的燃油消秏量。4．按控制方式分類可分為液壓控制自動(dòng)變速器和電子控制自動(dòng)變速器兩種。1）液壓控制式自動(dòng)變速器液壓控制自動(dòng)變速器是通過機(jī)械的手段，將汽車行駛時(shí)的車速及節(jié)氣門開度這兩個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?hào)；閥體中的各個(gè)控制閥根據(jù)這些液壓控制信號(hào)的大小，按照設(shè)定的換檔規(guī)律，通過控制換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，執(zhí)行自動(dòng)換檔。液壓控制換檔過程如圖2.7所示。圖2.7液壓控制式自動(dòng)變速器的換檔過程2）電子控制式自動(dòng)變速器電子控制自動(dòng)變速器是通過各種傳感器，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、自動(dòng)變速器液壓油溫度等參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎庑盘?hào)，輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)這些電氣信號(hào)，按照設(shè)定的換檔規(guī)律，控制換檔電磁閥、油壓電磁閥等將電子控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?hào)，閥體中的各個(gè)控制閥根據(jù)這些液壓控制信號(hào)，控制換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，從而執(zhí)行自動(dòng)換檔。電子控制換檔過程如圖2.8所示。圖2.8電子控制式自動(dòng)變速器的換檔過程電子控制式自動(dòng)變速器的基本組成主要由液力傳動(dòng)裝置、輔助變速裝置和自動(dòng)變速控制系統(tǒng)組成，如圖2.9所示。圖2.9電子控制自動(dòng)變速器的組成(1)液力傳動(dòng)裝置汽車液力傳動(dòng)裝置有液力耦合器和液力變矩器之分，現(xiàn)代自動(dòng)變速器液力傳動(dòng)裝置都采用液力變矩器。變矩器安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上，可在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)增矩減速和無級(jí)變速。(2)輔助變速裝置輔助變速裝置有行星齒輪式和平行軸齒輪式兩種結(jié)構(gòu)形式，目前普遍采用行星齒輪式變速器。行星齒輪式變速器包括行星齒輪變速機(jī)構(gòu)和換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分，其作用是進(jìn)一步增矩減速，通過變換檔位實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)比，以提高汽車的適應(yīng)能力。現(xiàn)在的汽車自動(dòng)變速器一般為3個(gè)或4個(gè)前進(jìn)檔，1個(gè)倒檔。齒輪變速器與液力變矩器相配合，就形成了更大范圍內(nèi)的變速。(3)自動(dòng)變速控制系統(tǒng)電子控制式自動(dòng)變速器則是通過節(jié)氣門傳感器和車速傳感器將節(jié)氣門開度和車速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸入到電腦，電腦根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)其他有關(guān)的信號(hào)確定換檔時(shí)機(jī)，輸出換檔電信號(hào)，控制換檔電磁閥動(dòng)作，在通過換檔閥和換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。電子控制自動(dòng)變速器的控制過程如圖2.10所示。圖2.10電子控制自動(dòng)變速器的控制過程5.按齒輪變速器的類型分類1)辛普森行星齒輪自動(dòng)變速器是出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣的一種自動(dòng)變速器，廣泛應(yīng)用在歐、美、亞各大汽車公司生產(chǎn)的汽車上，其總體結(jié)構(gòu)如圖2.11所示。圖2.11辛普森行星齒輪式自動(dòng)變速器示意圖這種型式自動(dòng)變速器的特點(diǎn)是在齒圈與太陽輪之間只有一級(jí)行星齒輪，該種結(jié)構(gòu)被稱為辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu);行星輪在傳動(dòng)中不影響傳動(dòng)比，只起轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)作用。2)拉維奈爾赫式行星齒輪變速器拉維奈爾赫式行星齒輪變速器除了辛普森式行星齒輪變速器之外應(yīng)用較廣的一種變速器。如:捷達(dá)轎車裝備的096型自動(dòng)變速器就是拉維奈爾赫式的，096型自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)如圖2.18所示。圖2.18拉維奈爾赫式行星齒輪自動(dòng)變速器及示意圖這種型式的自動(dòng)變速器的特點(diǎn)是在行星齒輪機(jī)構(gòu)中有兩個(gè)太陽輪，在太陽輪與齒輪間有兩級(jí)行星輪，兩級(jí)行星輪分別與各自的太陽輪相嚙合，兩級(jí)行星輪公用一個(gè)行星架，該種結(jié)構(gòu)被稱為拉維奈爾赫式行星齒輪機(jī)構(gòu)。6.按傳動(dòng)方式分類機(jī)械傳動(dòng)自動(dòng)變速器、液力傳動(dòng)自動(dòng)變速器、靜壓傳動(dòng)自動(dòng)變速器、電力傳動(dòng)自動(dòng)變速器。靜壓傳動(dòng)自動(dòng)變速器由液壓泵、液壓馬達(dá)及控制系統(tǒng)所組成。2.3常用的自動(dòng)變速器1.液力傳動(dòng)自動(dòng)變速器2.靜壓傳動(dòng)自動(dòng)變速器3.電力傳動(dòng)自動(dòng)變速器4.有級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器5.電子控制無級(jí)自動(dòng)變速器1.液力傳動(dòng)自動(dòng)變速器液力傳動(dòng)是以液體動(dòng)能傳動(dòng)能量的葉片傳動(dòng)機(jī)械，液力自動(dòng)變速器由三大部分組成：液力變矩器、油泵、自動(dòng)變速器本體。它既具有離合器的功能，又使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系之間實(shí)現(xiàn)“柔性＂連接和傳動(dòng)，因而將發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤這兩大振動(dòng)源分隔，減輕了車輛的振動(dòng)，提高了車輛乘客舒適性，使車輛起步平穩(wěn)，加速均勻、柔和。液力傳動(dòng)也存在以下問題：1)傳動(dòng)效率較低，高效率范圍不大。2)變矩范圍有限，不足以完全適應(yīng)行駛中各種工況的變化。3)難以實(shí)現(xiàn)倒檔。液力自動(dòng)變速器綜合了液力傳動(dòng)技術(shù)、液壓控制技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)和電子控制技術(shù)，成為現(xiàn)代汽車普遍采用的一種自動(dòng)變速器(AT.即AutomaticTransmission)之一。2.靜壓傳動(dòng)自動(dòng)變速器靜壓傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是：①變速范圍大且平穩(wěn)。即可在大范圍內(nèi)連續(xù)地前進(jìn)，倒車行駛時(shí)，能平穩(wěn)地?zé)o級(jí)變速，性能接近理想特性。②可利用增加液流循環(huán)阻力的方法進(jìn)行動(dòng)力制動(dòng)。③具有液體傳動(dòng)吸振與降低沖擊的能力。④液壓組件間用管路連接，便于合理安排總體布置。因此，近年來在車輛上，特別是工程建筑機(jī)械上廣泛應(yīng)用。3.電力傳動(dòng)自動(dòng)變速器電力傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)為：①可按汽車行駛動(dòng)力需求，以最經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，得到恒定功率特性。②可無級(jí)變速，起步及變速平穩(wěn)。③易于實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，提高行駛安全性。④動(dòng)力裝置和車輪之間無剛性聯(lián)結(jié)，便于總體布置及維修。主要缺點(diǎn)為：①價(jià)格高，它比液壓機(jī)械傳動(dòng)還高20%左右。②體積大并消秏大量金屬；目前在大型工程建筑機(jī)械上應(yīng)用，己成為發(fā)展趨勢(shì)。4.有級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器有級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器的基本理論是：駕駛員通過加速踏板和選檔器（包括排檔范圍、換檔時(shí)機(jī)、巡航控制等），各種傳感器隨時(shí)檢測(cè)車輛工況，微電腦接收并處理信號(hào)輸出指令，通過電動(dòng)和液壓分別對(duì)油門開度、離合器接合及換檔三者進(jìn)行控制，以執(zhí)行最佳匹配，從而獲得最佳的行駛性能、平穩(wěn)起步性能和迅速換檔的能力。有級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器具有自動(dòng)變速的優(yōu)點(diǎn)，又保留了齒輪式機(jī)械變速器傳動(dòng)效率高、價(jià)廉、容易制造的長(zhǎng)處，但與液力自動(dòng)變速器相比，自動(dòng)換檔控制的難度較高而且控制精度的要求也很高。5.電子控制無級(jí)自動(dòng)變速器目前中小轎車上使用的電子控制無級(jí)變速器，以金屬三角帶進(jìn)行傳動(dòng)，簡(jiǎn)稱為CVTCVT的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)全程無級(jí)變速，電子控制機(jī)構(gòu)可以使CVT在各種工作狀態(tài)下保持最佳的傳動(dòng)比和平滑的換檔，使汽車具有良好的牽引性能，驅(qū)動(dòng)力與車速曲線呈平穩(wěn)圓滑下降。圖2.20CVT控制原理圖圖2.20CVT控制原理圖CVT變速器由電子控制部分、液壓控制部分、液力變矩器和機(jī)械無級(jí)變速器等組成，機(jī)械無級(jí)變速器結(jié)構(gòu)如圖2.20，主要由金屬三角帶、可變槽寬帶輪、一組行星齒輪機(jī)構(gòu)、一組前進(jìn)多片離合器、一組倒檔多片制動(dòng)器等組成，主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪的槽寬由液壓油缸來控制改變，從而改變了三角帶與帶輪的接觸位置獲得可變的傳動(dòng)比，執(zhí)行變速。在以上5種類型中，液力自動(dòng)變速器是目前最廣泛采用的，尤其是電子控制的液力機(jī)械自動(dòng)變速器普遍應(yīng)用于現(xiàn)式轎車上。近年來，電子控制無級(jí)式自動(dòng)變速器在世界性汽車展覽會(huì)上越來越受到廣大汽車制造商的青睞，并開始大量用于商用中小型轎車上。2.4液力自動(dòng)變速器的組成一般人們所說的自動(dòng)變速器都是指液力自動(dòng)變速器，液力自動(dòng)變速器主要由液力變矩器、齒輪變速箱、油補(bǔ)償冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)變速器油、電子控制系統(tǒng)等組成。1.液力變矩器液力變矩器是液力自動(dòng)變速器的重要部件，它的前端與發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)板(起動(dòng)齒圈)相連接位于自動(dòng)變速器的最前端，輸出部件與齒輪變速器的輸入軸相連，其作用利用液力傳動(dòng)的原理，將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給自動(dòng)變速器的輸入軸，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器形成“軟＂連接，從而大大減少傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)負(fù)載，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的使用壽命；同時(shí)，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速和具有一定的減速增矩的功能，它將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩增大后傳給齒輪機(jī)構(gòu)。圖2.21自動(dòng)變速器組成簡(jiǎn)圖

1.輸入軸2.變矩器總成3.差速器總成4、5、6、7.離