5L40E自动变速箱.doc

动力及传动系统2.5 5L40E概述5L40-E是一个全自动、五速、后驱电控变速箱。2.5.1 型号说明：2-147驱动形式：后轮驱动/全轮驱动变速箱型号：5：5速L：纵置40：产品系列E：电子控制ATF油型号：Dexron III速比：1st 3.422nd 2.213rd 1.604th 1.005th 0.75Rev 3.03LY7 HFV6 3.6L发动机配备5L40E自动变速箱。LH2 4.6L北极星发动机配备5L50E自动变速箱。2. 5.2 内部剖视图：2. 5.3 档位控制：某些车型上的选档控制如下图：这种结构允许驾驶员手动地进行变档。l D-在D的位置时，变速箱会自动地升档及降档。l M/S-在M/S位置时，变速箱可以自动地声档和降档，也可以由驾驶员人为地升档和降档。当档位杆拨向“+”时升档，“-”时降档。2. 5.4 行星齿轮机构行星齿轮组通常在自动变速箱中应用，用来改变所传递的扭矩、方向，并可以提供不同的齿轮传动速比，也可以提供超速档位。所有的行星齿轮机构至少包括三个部件：l 太阳轮l 行星架l 内齿圈5L40-E采用的是“Ravigneaux”行星齿轮机构如下图，它可以提供5个前进档及一个倒档。“Ravigneaux”行星齿轮组的独特之处是将两组行星齿轮重新地组合在了一起。l 在一个行星架上（553）有三组小齿轮（一支长两支短）l 两只太阳轮-前输入太阳轮，后输入太阳轮l 两个内齿圈-（550和560）前太阳轮与长的小齿轮啮合，后太阳轮与后短小齿轮啮合。长小齿轮与前后两短小齿轮同时啮合，同时也与后内齿圈啮合（560）。前短小齿轮与前内齿圈啮合（550）。2. 5.5主要机械传动部件视图图释：Torque Converter Assembly (1)变矩器总成Torque Converter Housing/Pump Assembly (3)变矩器鼓/泵总成Direct and Reverse Clutch Assembly (400-420)直接及倒档离合器总成Input shaft/Forward and Coast Clutch Assembly (430-451)输入轴/前进及滑行离合器总成Forward Clutch Sprage Outer Race (459)前进档楔块式离合器外套Input Sun Gear Shaft Assembly (457)输入太阳轮轴总成Forward Clutch Sprage Assembly (461)前进档楔块离合器总成Direst Clutch Input and Hub Assembly (466)直接离合器输入轴及鼓总成Intermediate Clutch Sprage Outer Race (474)中间楔块离合器外套Intermediate Clutch Sprage Assembly (473)中间楔块离合器总成Overdrive and Reverse Clutch Hub Assembly (470)超速及倒档离合器鼓总成Overdrive and Intermediate Clutch Assembly (480-497)超速档及中间离合器总成Transmission Case (24)变速箱壳体Low Clutch Srage Outer Race (504)低速档楔块离合器外套Low Clutch Srage inner Race (505)低速档楔块离合器内套Low Clutch Srage Assembly (503)低速档楔块离合器总成Center Support Assembly (510-554)中央支架总成Planetary Carrier Assembly (540-554)行星齿轮架总成Second Clutch Sprage Assembly (547)第二楔块离合器总成Second Clutch Sprage Outer Race (545)第二楔块离合器外套Second Clutch Sprage Inner Race (549)第二楔块离合器内套Rear Internal Gear Output Shaft Assembly (560-563)后内齿圈输出轴总成2. 5.6 5L40-E档位对照表2.5.7 5L40-E各档位动力流（1）OD档位-1档动力流在1-2档出现之前l 结合部件l 动力传递图1) 从变矩器输入的动力2) 前进及滑行离合器结合3) 前进楔块单向离合器锁止4) 后输入太阳轮驱动后小行星轮5) 后小行星轮驱动长行星轮6) 低速楔块单向离合器锁止7) 低速及倒档离合器结合8) 后内齿圈被驱动在1-2档出现之后l 结合部件l 动力传递图1) 从变矩器输入的动力2) 前进及滑行离合器结合3) 前进楔块单向离合器锁止4) 后输入太阳轮驱动后小行星轮5) 后小行星轮驱动长行星轮6) 低速楔块单向离合器锁止7) 后内齿圈被驱动（2）OD档位-2档随着车速的增加，车上的各种信号都会被输入到TCM，TCM将这些信号进行处理，并精确地控制换档。在2档时，行星齿轮机构的减速比为2.21/1。l 结合部件l 动力传递图1) 从变矩器输入的动力2) 前进及滑行离合器结合3) 前进楔块单向离合器锁止4) 后输入太阳轮驱动后小行星轮5) 后小行星轮驱动长行星轮6) 第二离合器结合7) 第二楔块式单向离合器锁止8) 输入及响应行星架被驱动9) 后内齿圈被驱动l 当节气门被放松后，汽车处于滑行状态时，会引起第二楔块单向离合器超速转动，此时无发动机制动。l 为了获得发动机制动效果，第二滑行离合器被结合以将响应的齿圈锁止。（参考手动二档动力流说明）（3）OD档位-3档当车速进一步增加后，变速箱进入3档l 结合部件l 动力传递图1) 从变矩器输入的动力2) 前进及滑行离合器结合3) 前进楔块单向离合器锁止4) 后输入太阳轮驱动后小行星轮5) 后小行星轮驱动长行星轮6) 中间离合器结合7) 中间离合器楔块式单向离合器锁止8) 输入及响应行星架被驱动9) 第2离合器结合10) 第2离合器楔块单向离合器超速转动11) 后内齿圈被驱动l 当油门松开，汽车处于滑行状态时，中间楔块单向离合器会超速转动，此时车辆没有发动机的制动。l 在手动3档时，超速离合器结合将前输入太阳轮锁止，因此有发动机制动。（4）OD档位-4档l 结合部件l 动力传递图1) 从变矩器输入的动力2) 前进及滑行离合器结合3) 前进楔块单向离合器锁止4) 后输入太阳轮驱动后小行星轮5) 直接离合器结合6) 直接离合器输入及鼓总成驱动输入响应行星架7) 输入及响应太阳轮带动后内齿圈8) 后内齿圈被驱动9) 中间离合器结合10) 中间楔块单向离合器超速转动11) 第二离合器结合12) 第二楔块式单向离合器超速转动l 在OD的四档时，车辆做滑行运动时有发动机制动。（5）OD 档位-5档OD 档位-5档-TCC在放松状态l 结合部件l 动力传递图1) 从变矩器输入的动力2) 直接离合器结合3) 直接离合器输入及鼓总成（466）带动输入及响应行星架（533）4) 超速离合器结合5) 前输入太阳轮锁止6) 输入及响应行星架的长齿轮带动后内齿圈（560）7) 后内齿圈被驱动8) 前进离合器结合9) 前进楔块单向离合器超速转动10) 中间离合器结合11) 中间楔块单向离合器不起作用12) 第二离合器结合13) 第二楔块式单向离合器超速转动l 在OD档的5档时，车辆滑行时有发动机的制动。2.5.8 变速箱的分解/安装（1）5L40-E轴套和轴承的安装位置（2）5L40-E密封件的安装（3）5L40-E壳体及附件图（4）油泵视图（5）阀体及蓄压器（6）前控制阀体（7）后控制阀体（8）直接及倒档离合器（9）前进及滑行离合器（10）输入太阳轮轴及前进楔块式单向离合器（11）直接离合器鼓及轴（12）中间单向离合器（13）OD及中间单向离合器（14）低速楔块式单向离合器（15）中央支架总成（16）行星齿轮架（17）后中间齿轮2.5.9 5L40-E液压控制（1）油压控制：管路压力由压力调节电磁阀控制，压力的大小与节气门及发动机扭矩相关联。在5L40-E变速器中的油泵是一个叶片式变量泵（基本原理同4T65-E）。（2）油泵盖上的油路及阀l 压力调节阀（210）l 管路助力阀（207）l 检查球阀及固定器（203）l 压力泻放球阀（239）l 变扭器离合器（TCC）控制阀（235）l 变扭器离合器（TCC）结合阀（237）（3）前控制阀体在前控制阀体上有：l 压力控制电磁阀（PC）总成（357）：（Pressure control solenoid value）l 给进限制阀（353）：（Feed limit valve）l 变扭器离合器（TCC）调节阀：TCC Regulator Valvel 3-4档换档阀（345）：3-4 Shift Valvel 安全模式阀（341）：Safety Mode Valve（4）后控制阀体l 倒档停止阀（365）Reverse Lockout Valuel 低压控制阀（383）Low Pressure Control Valuel 1-2档换档电磁阀（368）：1-2 Shift Solenoid Valuel 2-3档换档电磁阀（369）：2-3 Shift Solenoid Valuel 4-5档换档电磁阀（376）：4-5 Shift Solenoid Valuel 手动阀（377）：Manual Value（5）蓄压器在5L40-E中，蓄压器是用来改善换档时的感觉的，在二，三，四，五档均有蓄压器。它是由油压来控制的部件。主要用来吸收离合器在结合时的冲击。l 直接离合器蓄压器（317）l 超速离合器蓄压器（323）l 中间离合器蓄压器（328）l 二档离合器蓄压器（333）（6）球阀位置图（7）1-2档液路控制当档位杆从N拔到D，在档位从12之前，在变速器内部会发生如下的变化：l 手动阀：通过手动阀，管路油压会通过D432油路，进入12档换档阀和34档换。l 前进离合器工作：2a-32油压迫使6号球检查阀顶在球座上，油液经过15油孔进入前进离合器，同时油液在可能的时候也将7号球的弹簧顶开，油液也会进入前进离合器。2b-于是前进离合器结合。l 滑行离合器结合： 3a-前进离合器油压也使5号检查球堵在球座上，油液会通过17号油孔进入滑行离合器，于是滑行离合器结合。 3b-安全模式阀，在从1档变为2档之前，安全模式阀（341）会保持在放松的位置 3c-45档换档阀，管路安全模式油压会克服45档换档阀的弹簧力，打通滑行离合器的油路。 3d-滑行离合器结合l 低速及倒档离合器结合：4a-23档换档电磁阀： 当23当换档电磁阀工作后，允许进结限制油液进入23档信号油路，并会克服23档换档阀的弹簧力，使该换档阀移动。4b-34档控制阀及34档换档阀。23档信号油液进入34档控制阀（346）并克服弹簧力，这会使D432油路油压加在123油路上。4c-4好球检查阀123油液会使4号检查球顶在球座上，油液会通过16号油孔。4d-45档换档阀 通过45档换档阀，123油压加在123制动油路上。4e-低压控制阀 123制动油液进入低压控制阀（383），这个阀调节123制动油液进入123调节油路。4f-12档控制阀及12档换档阀 23档信号油压会克服12档控制阀（366）的弹簧力。这就让给进限制油液进入FDL油路。FDL的油压会克服12档换档分的弹簧力。123调节油压会通过20油孔加在12档换档阀上，通过该阀，油压加在低/倒离合器上。4g-8号球检查阀 低/倒离合器油压8号球堵住球座。4h-低/倒离合器结合2.5.10 5L40-E自动变速器的电子控制（1） 概述变速器控制模块TCM可以控制变速器的换档，变矩器的结合/分离，管路压力大小等。传感器信号从不同的路径传给TCM，这些信号有：l 车速信号l 节气门位置信号l 发动机冷却液温度信号l 变速器油温信号l 换档杆位置信号l 发动机转速信号l 变矩器涡轮信号l 发动机工作模式信号TCM用这些信号了精确地控制升档/降档，如果发生了整个电气系统的故障，那么三个换档电磁阀会被“OFF”，系统处于安全模式。当变速器换档杆在前进位置时，变速器会进入5档。在安全模式下，管路压力升到最大。TCC也不能结合。另外，5L40-E会有电子控制下的发动机制动，在超速档位，手动第4档位，手动第3档位，手动第2档位中，发动机制动会出现在1，2，3档中。图解：l 输入信号：A-TPSB-MAPC-RPMD-MATE-ECTF-A/T ISSG-A/T OSSH-TFTI-档位开关信号J-APP加速踏板位置信号K-TCC刹车开关L-驾驶员档位控制开关M-工作模式选择开关l 电控单元-TCM，PCM(ECM)，BCM，EBTCM，DLCl 输出部件1-PC电磁阀2-TCC PWM电磁阀3-12换档电磁阀4-23换档电磁阀5-45换档电磁阀（2）档位开关档位开关提供档位信号。档位信号是从不同的逻辑组合而得出来的。（3）输出轴速度传感器（OSS）输出轴速度传感器安装在变速器壳体后部，是一个电磁式传感器。随着车速的变化会产生一个交流信号。在TCM内部交流信号转换成频率信号。传感器的电阻值在20大约为325欧姆到485欧姆之间。当输出轴的转速为100RPM时，传感器产生的交流电压大约为0.5V峰峰电压，在8500RPM时峰峰电压大约为600V。（4）输入轴速度传感器（ISS）输入轴速度传感器同输出轴速度传感器。所不同的是它检测的是倒档离合器输入鼓总成的转动。TCM用OSS及ISS来确定管路压力，换档特性，TCC结合压力，速比及TCC打滑的诊断。（5）换档电磁阀5L40E有三个换档电磁阀，每个电磁阀有三个油孔，是常闭（N.C）型开关电磁阀。在不同档位时，ON/OFF的组合不同。所有三个电磁阀的阻值在20时测量值为1517欧姆。在150时测量值为24欧姆。（6）TCC PWM电磁阀TCC电磁阀是常闭（N.C）电磁阀，由脉宽调节信号控制（PWM），频率为32Hz。TCM根据各种条件来控制TCC的结合，在第2，3，4，5档时，TCC都有可能处于结合状态。（7）压力控制电磁阀（PC）PC电磁阀在20时测量值为3.54.6欧姆。在150时为6欧姆。TCM提供一个正的占空比的信号，信号的频率固定为292.5Hz。（8）变速箱的修正功能（TAF）在变速箱的内部，由于某些元件的磨损（如摩擦片）等造成换档时间的延长。这时TCM内部的程序允许对管路压力进行适当地调正，来补偿换档时间的变化。（9）变速箱外部元件l TPS-节气们位置传感器l ESS-发动机速度传感器l MAP-进气歧管绝对压力传感器l ECT-发动机冷却液位传感器l MAT-进气歧管温度传感器l APP-加速踏板位置传感器l TCC Brake Switch-TCC制动开关l DSC-驾驶员档位控制开关l Operating Modle Selection Switches-模式选择开关l DLC-诊断接口l CAN-BUS-控制器局域网络总线（10）5L40-E的电气参数l 管路压力电磁阀l 电磁阀及传感器（11）换档车速2.5.12 5L40-E电路图2.5.13 5L40-E的检测（Tech 2使用）（1）Tech 2的数据显示内容（2）Tech 2主要数据说明l 1-2档换档错误（1-2Shift Error）：此参数代表的是1-2档的实际换档时间与设定换档时间的差。正值表示比设定值块，负值表示比设定值慢。l 1-2档换档时间（1-2Shift Time）：此参数表示上次修正过的实际的从1-2档的时间，这一时间是1-2档的命令发出后，到完成速比变化的时间。l 1-2档电磁阀（1-2Sol.）：电磁阀的开/关信号l 1-2电磁阀CKT状态（1-2Sol.CKT Status）：此参数表示的是电磁阀反馈电压信号电路的状态，如果显示Open/Short to GND表示时的开路/短路。如果显示Short to Volts表示对电源短路，如果没有故障，则显示OK。l 1-2修正单元（1-2TAP Cell）：此参数表示的是变速器对油压修正的大小。每个单元对应的发动机扭矩变化是17NM（12.5Lbft）。如果此数值为止，说明PC电磁阀所控制的管路压力已经增加。目的是为了补偿换档时间的延长。如果是负值，说明PC控制的管路压力被减少了。l A/C离合器：显示ON/OFF，表示A/C压缩机离合器继电器的工作状态。当压缩机工作时，发动机的负载将会增加，这时管路压力及换档时间会做相应的调正。l 命令档位（Commanded Gear）：表示当前换档电磁阀所命令的工作状态，显示为1，2，3，4或5。l 巡航（Cruise）：显示为启用/未启用，表示巡航功能的状态。l 当前TAP修正单元（Current TAP Cell）：表示管路压力修正值，每个单元对应17NM的发动机扭矩。发动机的扭矩越高，当前的TAP修正单元也越高。最后一次的修正单元值保一直被保持直到有新的修正值出现。l 驾驶员换档控制（Driver Shift Control）：此参数会显示为激活/为激活，在档位杆在“M”位置时为激活，此时TAP功能启用。当档位杆不在“M”位置时为未激活，次时TAP功能也未启用。l 驾驶员换档请求（Driver Shift Request）：表示当前TAP换档系统的请求，显示为“升档”，“降档”或“无效请求”，如果显示为“无”，则表示没有请求。l 发动机扭矩（Engine Torque）：ECM通过高速GMLAN将扭矩信号传给TCM。l 档位速比（Gear Ratio）：此参数是变速器实际的档位速比，是由ISS及DSS信号计算出来的。l 最后一次换档时间（Last Shift Time）：此参数表示上次实际升档的时间，如果换档时间被修正了此参数才会变化。l PC电磁阀实际电流（PC Sol.A