第八章自動變速器

第八章

電子控制自動變速器8-1概述8-2電子控制自動變速器組成結(jié)構(gòu)原理8-1概述一、電子控制自動變速器的功用

自動改變驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使車輪向前行駛、倒檔行駛和停止行駛。

自動變速：就是自動變換汽車驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使其適應(yīng)汽車負(fù)荷和道路變化的要求二、自動變速器的分類1.按變速形式分：有級變速和無級變速2.按無級變速的種類分：液力變矩式自動變速器、機(jī)械式自動變速器和“電動輪”無級變速器。3.按驅(qū)動方式分：后驅(qū)動和前驅(qū)動。4.按前進(jìn)檔的檔位分：兩檔、三檔和四檔。5.按液力變矩器類型分：普通液力變矩器式、綜合液力變矩器式和鎖止液力變矩器式。6.按控制方式分：液壓控制式(A/T)和電子控制式(ECT)。三、自動變速器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.衰減轉(zhuǎn)動振動，平穩(wěn)起步，提高乘坐舒適性；防止傳動系統(tǒng)過載損壞；延長發(fā)動機(jī)和傳動系壽命。2.有效利用發(fā)動機(jī)功率，提高動力性。3.選擇適當(dāng)模式，使發(fā)動機(jī)經(jīng)常處于經(jīng)濟(jì)、低排放工況運(yùn)行，提高燃油經(jīng)濟(jì)性和排放。4.取消了離合器，無需頻繁換檔。降低疲勞強(qiáng)度，提高操縱方便性。缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件加工工藝高，維修不便。低速傳動效率低。在一般道路下耗油量會增加。四、電子控制自動變速器的組成由變速系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成(演示)（一）變速系統(tǒng)：電子控制自動變速器的變速系統(tǒng)由液力變矩器、換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)和齒輪變速機(jī)構(gòu)組成。液力變矩器安裝在飛輪上，功用是將發(fā)動機(jī)的輸出的動力傳遞給變速器的輸入軸，實(shí)現(xiàn)無級變速和減速增扭作用。換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括換檔離合器和換檔制動器，功用是改變齒輪的傳動比，獲得不同檔位。齒輪變速機(jī)構(gòu)又稱齒輪變速器，功用是實(shí)現(xiàn)由原地起步至最高車速范圍內(nèi)的無級變速。（二）液壓控制系統(tǒng)：其功用是根據(jù)電磁閥的工作狀態(tài)，控制換檔元件（離合器和制動器）的油路接通與切斷，使齒輪變速機(jī)構(gòu)的傳動比改變，從而實(shí)現(xiàn)自動換檔。液壓控制系統(tǒng)由液壓傳動裝置（油泵、傳動液AFT）、閥體（電磁閥、換檔閥、調(diào)壓閥和控制閥）以及連接這些液壓裝置的油道組成。油泵由發(fā)動機(jī)飛輪通過液力變矩器殼體直接驅(qū)動，功用：一是為液力變矩器和液壓控制系統(tǒng)提供液力油；二是為齒輪變速機(jī)構(gòu)和變速器運(yùn)動部件提供潤滑油。（三）電子控制系統(tǒng)：由傳感器（包括控制開關(guān)）、電子控制單元（ECTECU）和執(zhí)行器組成。8-2電子控制自動變速器組成結(jié)構(gòu)原理一、變速系統(tǒng)（一）鎖止式液力變矩器1.結(jié)構(gòu)（演示）2.液力變矩器的工作原理

泵輪與殼體焊接，安裝在飛輪上；渦輪和輸出軸連接在一起；導(dǎo)輪位于泵輪和渦輪之間，有間隙。在泵輪、渦輪和導(dǎo)輪上有許多扭曲的葉片，液力變矩器內(nèi)充滿了液壓油。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時帶動旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)的液壓油在離心力的作用下，由泵輪—導(dǎo)輪—渦輪，形成循環(huán)的液流。由泵輪到渦輪再到導(dǎo)輪，然后回到泵輪的液流稱為渦流；沿液力變矩器旋轉(zhuǎn)方向的液流稱為環(huán)流；液力變矩器內(nèi)的液流方向是渦流與環(huán)流的合成呈螺旋狀。

（1）單向離合器工作原理自由轉(zhuǎn)動：當(dāng)單向離合器的外座圈按圖示方向順時針轉(zhuǎn)動時，外座圈推動楔塊轉(zhuǎn)動，由于L1小于L，楔塊不能鎖止外座圈，外座圈可以自由轉(zhuǎn)動。鎖止：當(dāng)單向離合器的外座圈按圖示方向逆時針轉(zhuǎn)動時，外座圈推動楔塊轉(zhuǎn)動，由于L2大于L，楔塊起到楔子的作用，鎖住了外座圈，使其無法轉(zhuǎn)動。

（2）變矩原理（a）汽車低速行駛時，渦流速度va大，環(huán)流速度vb小，合成的液流的vc方向沖擊導(dǎo)輪的正面，導(dǎo)輪的單向離合器起作用而鎖止，渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩增大。即渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩與導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩之和。（b）汽車中速行駛，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速是泵輪轉(zhuǎn)速的0.85倍時，合成的液流的vc方向正好與導(dǎo)輪葉片相切，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩為0，此時相當(dāng)于偶合器，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速稱為“偶合工作點(diǎn)”。即渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩。

（c）汽車高速行駛，當(dāng)泵輪與渦輪的速度相近時，渦流速度va最小，環(huán)流速度vb最大，合成的液流的vc方向沖擊導(dǎo)輪的背面，此時導(dǎo)輪的單向離合器解除鎖止，導(dǎo)輪隨之自由轉(zhuǎn)動。渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩。

（3）鎖止離合器工作原理（a）當(dāng)車輛低速行駛時，油液流至鎖止離合器片的前端。鎖止離合器片前端和后端的壓力相同，使鎖止離合器分離。（b）當(dāng)車輛以中速至高速行駛（通常50km/h以上）時，油液流至鎖止離合器片的后端。這樣使鎖止離合器片與前蓋一起轉(zhuǎn)動。

（二）齒輪變速機(jī)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)（演示）2.變速原理（演示）

一檔：4固定，1輸入，5輸出。輸入太陽輪1↑——輸入行星輪架2↑（輸入行星齒輪↑）——反作用行星輪架總成3↑（反作用行星齒輪↑）——驅(qū)動太陽輪軸5↑。傳動比約2.921。二檔：4固定，2輸入，5輸出。輸入行星輪架2↑（輸入行星齒輪↑）——輸入太陽輪1↑，同時反作用行星輪架總成3↑（反作用行星齒輪↑）——驅(qū)動太陽輪軸5↑。傳動比約1.568。

1-輸入太陽輪，2-輸入行星輪架，3-反作用行星輪架總成，4-反作用太陽輪及鼓總成，5-終驅(qū)動太陽輪軸

三檔：1和2一起作為輸入，5輸出。輸入太陽輪1↑，輸入行星輪架2↑（輸入行星齒輪相對于輸入太陽輪不轉(zhuǎn)動）——反作用行星輪架總成3↑（反作用行星齒輪↑）——驅(qū)動太陽輪軸5↑。傳動比1。四檔：1固定，2輸入，5輸出。輸入行星輪架2↑（輸入行星齒輪↑）——反作用行星輪架總成3↑（反作用行星齒輪↑）——驅(qū)動太陽輪軸5↑。傳動比約0.705。倒檔：2固定，1輸入，5輸出。輸入太陽輪1↑——輸入行星齒輪↓——反作用行星輪架總成3↓（反作用行星齒輪↑）——驅(qū)動太陽輪軸5↓。傳動比約2.385。1-輸入太陽輪，2-輸入行星輪架，3-反作用行星輪架總成，4-反作用太陽輪及鼓總成，5-終驅(qū)動太陽輪軸

（三）換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)

1.離合器（1）結(jié)構(gòu)（演示）（2）原理（演示）以1_3檔離合器為例：離合器剛片和摩擦片的內(nèi)圈與單向離合器嚙合，離合器殼為主動件，單向離合器從動件。當(dāng)來自控制閥的液壓油進(jìn)入離合器液壓缸時，作用在離合器活塞上的液壓油的壓力推動活塞，使之克服回位彈簧的彈力而移動，將所有的鋼片和摩擦片相互壓緊在一起；剛片和摩擦片之間的摩擦力使離合器殼和單向離合器連接為一個整體，此時離合器處于接合狀態(tài)。液壓油的壓力解除后，離合器活塞在回位彈簧的作用下壓回液壓缸的底部，并將液壓缸的液壓油從進(jìn)油孔排出。此時鋼片和摩擦片相互分離，兩者之間無壓力，離合器殼和單向離合器可以朝不同的方向或不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，離合器處于分離狀態(tài)。

2.制動器

制動器的作用是將行星排中的太陽輪、齒圈、行星架這3個基本元件或其它元件加以固定，使之不能旋轉(zhuǎn)。

（1）結(jié)構(gòu)（演示）（2）原理（演示）制動帶套在制動鼓的外面，制動鼓與行星排的某一基本元件連接，并隨之一同旋轉(zhuǎn)。制動帶的一端固定在變速器殼體上，另一端與制動器連接。制動帶的工作由作用在制動器活塞上的液壓油控制。當(dāng)無液壓油進(jìn)入制動器殼體時，帶式制動器不工作，制動帶與制動鼓之間有一定的間隙。當(dāng)有液壓油進(jìn)入制動器殼體時，作用在制動器活塞上的液壓油壓力推動制動器活塞，使之克服彈簧彈力移動，制動器活塞上的制動器隨之向外伸出，將制動帶箍緊在制動鼓上，于是制動鼓被固定住而不能旋轉(zhuǎn)，此時制動帶處于制動狀態(tài)。當(dāng)無液壓油壓力時，制動殼體內(nèi)的液壓油就在彈簧的作用下被壓回到進(jìn)油回路里，使制動帶由制動狀態(tài)變?yōu)獒尫艩顟B(tài)。

3.單向超越離合器（1）斜槽式單向超越離合器的結(jié)構(gòu)滾柱斜槽式單向超越離合器由外環(huán)、內(nèi)環(huán)、滾柱、滾柱支撐架等組成。內(nèi)環(huán)通常用內(nèi)花鍵和其它元件連接，外環(huán)則通過外花鍵與其他元件連接。在內(nèi)環(huán)的外表面制有與滾柱相同數(shù)目的楔形槽，內(nèi)外環(huán)之間的楔形槽內(nèi)裝有滾柱和滾柱支撐架。

（2）工作原理（演示）

鎖止：當(dāng)內(nèi)環(huán)相對于外環(huán)順時針方向轉(zhuǎn)動時，在剛剛轉(zhuǎn)動的瞬間，滾柱便在摩擦力的作用下被卡死在楔形槽較窄的一端，于是內(nèi)外環(huán)互相連接為一個整體，不能相對轉(zhuǎn)動，此時單向超越離合器鎖止，與外環(huán)連接的基本元件便與內(nèi)環(huán)連接的元件連成一體。超越：當(dāng)內(nèi)、外環(huán)均作逆時針方向轉(zhuǎn)動，且內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)速大于外環(huán)時，滾柱在摩擦力的作用下，滾向楔形槽較寬的一端，出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，內(nèi)環(huán)相對于外環(huán)可以作自由滑轉(zhuǎn)，此時單向超越離合器處于超越狀態(tài)。

自由：當(dāng)外環(huán)固定，內(nèi)環(huán)逆時針方向轉(zhuǎn)動時，滾柱在摩擦力的作用下，滾向楔形槽較寬的一端，出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，內(nèi)環(huán)相對于外環(huán)可以作自由滑轉(zhuǎn)，此時單向超越離合器處于自由狀態(tài)。（四）傳動原理（演示）一檔：下鏈輪通過花鍵嚙合把動力傳給一檔離合器殼體，此時一檔離合器在控制系統(tǒng)的作用下起作用。在一檔離合器和一檔單向離合器的共同作用下，動力從一檔離合器殼體傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸入太陽輪，接著動力又傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸出軸，在1/2檔單向離合器鎖止的條件下，動力傳遞給差速器，最后動力由差速器輸出。二檔：下鏈輪通過花鍵嚙合把動力傳給一檔離合器殼體，此時二檔離合器在控制系統(tǒng)的作用下起作用。在二檔離合器的作用下，動力從一檔離合器殼體傳到二檔離合器殼體，經(jīng)過外套，動力傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸入行星輪架，接著動力又傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸出軸，在1/2檔單向離合器鎖止的條件下，動力傳遞給差速器，最后動力由差速器輸出。

三檔：下鏈輪通過花鍵嚙合把動力傳給一檔離合器殼體，此時二檔離合器和三檔離合器在控制系統(tǒng)的作用下同時起作用。一方面，在二檔離合器的作用下，動力從一檔離合器殼體傳到二檔離合器殼體，經(jīng)過外套，動力傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸入行星輪架，另一方面，在三檔離合器和三檔單向離合器的共同作用下，動力從一檔離合器殼體傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸入太陽輪。這時，輸入太陽輪和輸入行星輪架一起轉(zhuǎn)動，且它們之間無相對轉(zhuǎn)動。接著動力又傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸出軸，在1/2檔單向離合器打開的條件下，動力傳遞給差速器，最后動力由差速器輸出。四檔：下鏈輪通過花鍵嚙合把動力傳給一檔離合器殼體，此時四檔離合器在控制系統(tǒng)的作用下起作用。在四檔離合器的作用下，動力從一檔離合器殼體傳到二檔離合器殼體，經(jīng)過外套，動力傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸入行星輪架，接著動力又傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸出軸，在1/2檔單向離合器超越的條件下，動力傳遞給差速器，最后動力由差速器輸出。倒檔：下鏈輪通過花鍵嚙合把動力傳給一檔離合器殼體，此時一檔離合器在控制系統(tǒng)的作用下起作用。在一檔離合器和一檔單向離合器的共同作用下，動力從一檔離合器殼體傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸入太陽輪，在輸入行星輪架固定時，動力傳到行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸出軸，而后動力傳遞給差速器，最后動力由差速器輸出。

二、液壓控制系統(tǒng)1.液壓傳動裝置（1）液壓油泵：功用是向液力變矩器和液壓控制系統(tǒng)提供一定壓力的傳動液AFT。常用分內(nèi)嚙合齒輪泵、擺線轉(zhuǎn)子泵和變量葉片泵。（2）傳動液AFT要求：熱氧化穩(wěn)定性、抗磨性、抗泡性以及對橡膠密封材料的密封性都要良好。類型：PTF-1、PTF-2、PTF-32.液壓控制裝置（1）調(diào)壓閥：功用是將主油路油壓控制在一定范圍內(nèi)。按結(jié)構(gòu)分：球閥式、活塞式和滑閥式。（2）手控閥功用是轉(zhuǎn)換通向各換檔執(zhí)行元件（離合器、制動器）的油路，以便實(shí)現(xiàn)檔位變換。分手動控制閥、液壓控制閥和電磁控制閥。（3）液壓閥功用是實(shí)現(xiàn)油路轉(zhuǎn)換。3、油路原理一檔：油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時，來自油泵出口的壓力油—油道通—主調(diào)壓閥—換檔閥。從換檔閥流出的壓力油，一部分流—前進(jìn)檔制動帶的進(jìn)油口，推動前進(jìn)檔制動器工作，使前進(jìn)檔制動帶處于制動狀態(tài)；另一部分—3_4檔換檔閥—一檔離合器，推動一檔離合器活塞，使一檔離合器工作。二檔：油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時，來自油泵出口的壓力油—油道通—主調(diào)壓閥—換檔閥。從換檔閥流出的壓力油分成三部分：第一部分—前進(jìn)檔制動帶的進(jìn)油口，推動前進(jìn)檔制動器工作，使前進(jìn)檔制動帶處于制動狀態(tài)；第二部分—3_4檔換檔閥—一檔離合器，推動一檔離合器活塞，使一檔離合器工作；第三部分流—1_2檔換檔閥，從1_2檔換檔閥流出的液壓油一部分—二檔離合器，推動二檔離合器活塞，使二檔離合器工作，另一部分—1_2檔儲能器。

三檔：油泵出口的壓力油—油道—主調(diào)壓閥—換檔閥。從換檔閥流出的壓力油分成三部分：第1部分—前進(jìn)檔制動帶的進(jìn)油口，推動前進(jìn)檔制動器工作，使前進(jìn)檔制動帶處于制動狀態(tài)；第2部分—3_4檔換檔閥，從3_4檔換檔閥流出的液壓油一部分流到三檔離合器，推動