8速或4速平行轴式手自一体自动变速器.doc

8速或4速平行轴式手自一体自动变速器技术背景自动变速器具有提高发动机和传动系统的使用寿命、驾驶和换挡轻便、提高动力性和适应性、减轻空气污染等诸多优点深受汽车驾驶者的青睐，但是由于自动变速器结构复杂、维修复杂、制造工艺复杂、维护成本高等缺点一直困扰着设计和使用人员。目前市面上使用的自动变速器按其齿轮传动机构大体可以分成两类：轴转轮系（行星齿轮式）和定轴轮系（平行轴式）。辛普森式和拉维那式自动变速器采用前者机构，一般应用在丰田车系和大众车系中；本田车系大多采用后者机构。由于轴转轮系其结构复杂、工作原理难理解、且故障点多、维修困难、动力损耗较大，不容易实现更多的档位传递等缺点导致定轴轮系成为发展方向，从最近推出的大众DSG和福特的PowerShift自动变速器就可以看出，其全部采用平行轴式齿轮机构。本设计是3根传动轴档位达到8个，或者2根传动轴实现4个档位，传动比更加优化，使换挡更加平顺；而且此设计使升档的过程中不需要中断前一个档位的动力，因为换进高速档位时，前一个低速档位的单向离合器发生超越滑转使得档位之间不会因为动力存在而干涉，在档位变换的过程中始终有动力传递；发动机转速在换挡过程中下降较小，提高了燃油的经济型；油路控制方面更加简化，省去了换挡阀、手控阀及一些单向阀和顺序阀，使阀体结构简单，尺寸减小；此设计使得结构及控制简单，原理易掌握，故障点简单，是目前国内外8速自动变速器中设计使用维修成本较低之一。一、8速齿轮传动机构设计原理液力变矩器输入轴中间轴输出轴倒档齿轮档锁齿轮图1该款变速器依旧使用液力变矩器，其原理不在赘述。齿轮变速机构应用了3根轴，5个离合器（湿式中央弹簧离合器）和5个单向离合器（楔块式单向离合器），图1中的F0采用图2的设计方案；F1、F4、F2、F3采用图3的设计方案。图2 图3图3其8个前进档位的传递原理分别如下：（括号内的元件表示处于接合状态）D位一档：参加的换挡执行元件是：F0 C1 F1 动力传递：输入轴F0中间轴C1F1输出轴D位二档：参加的换挡执行元件是：C0 C1 F1（F0此时处于超越滑转）动力传递：输入轴C0中间轴C1F1输出轴D位三档：参加的换挡执行元件是：F0 F2 C2（C1）动力传递：输入轴F0中间轴F2C2输出轴D位四档：参加的换挡执行元件是：C0 F2 C2（C1）动力传递：输入轴C0中间轴F2C2输出轴D位五档：参加的换挡执行元件是：F0 F3 C3 (C1 C2)动力传递：输入轴F0中间轴F3 C3输出轴D位六档：参加的换挡执行元件是：C0 F3 C3 (C1 C2)动力传递：输入轴C0中间轴F3 C3输出轴D位七档：参加的换挡执行元件是：F0 C4 F4 (C1 C2 C3 )动力传递：输入轴F0中间轴C4F4输出轴 D位八档：参加的换挡执行元件是：C0 C4 F4 (C1 C2 C3 )动力传递：输入轴C0中间轴C4F4输出轴R档：在变速器壳体上安装有受液压控制的活塞，活塞移动拨叉来拨动结合套使倒档齿轮接合实现倒车，倒档的一个换向齿轮安装在壳体上。N档：通过电磁阀的开关让所有的换挡离合器处于泄油状态既可以完成。P档：换挡手柄通过拉线连接安装在壳体上的锁止块，当换挡手柄处于P位置时，刚好使锁止块与锁止齿轮接合，达到驻车的目的。二、8速液控与电控设计原理R主油路压力调节电磁阀 主油路油压变矩器压力调节电磁阀图4阀体油路图4中1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号为开关式直接控制电磁阀，其结构如图5所示：图5 主油路油压换挡离合器油压通电状态 主油路油压离合器泄油断电状态该阀体设计省略了手控阀、换挡阀使得油路结构大为简单，换挡操作简单迅速。通往各个离合器的油路由阀体到壳体油道最后通过离合器所在的轴（轴的内部有油道，且内部油道左右分两段，不相通）来供给离合器液压油，实现换挡。在电控部分，由预先编好程序的自动变速器电脑（ECT）根据发动机转速和节气门开度适时的控制电磁阀开关来实现换挡。电磁阀在各档位中的工作状态如下：换挡手柄位置档位换挡电磁阀2号电磁阀3号电磁阀4号电磁阀5号电磁阀6号电磁阀7号电磁阀PRONND1ON2ONON3ONON4ONONON5ONONON6ONONONON7ONONONON8ONONONONON1号电磁阀控制液力变矩器的锁止离合器工作，当车速达到设定值时，1号阀打开同时脉冲阀（PWM）开始工作调节锁止离合器的工作油压，原理与主油路调压阀一样。在N档位时，所有电磁阀均不通电，各离合器都处于分离状态。在P档时，换挡手柄通过机械连接方式使驻车齿轮与壳体上的锁止块相结合锁止。换挡手柄直接与空当启动开关连接（不再连接手控阀），向ECT准确报告所处档位。手自一体模式可通过如下电路实现：发动机电脑 自动变速器电脑操纵手柄0231三、4速齿轮传动机构原理对上述8速自动变速器的齿轮传动机构进行改动，便可得到4速自动变速器。和8速相比少了一根中间轴，和若干齿轮，使结构简单，其档位传递路线不再赘述，改动之后可使其换挡更加平顺，电控程序更加简单合理，根据节气门开度和车速信号依次给各个离合器供油即可，前面已经分析，由于单向离合器发生超越滑转，不会使档位干涉，不需要中断前一个档位的动力便可升入更高档。如图6所示：F1、F4、F2、F3采用图2的设计方案。液力变矩器输入轴输出轴倒档齿轮档锁齿轮图6四、4速液压与电控设计原理：油路控制如图7所示：图7主油路压力调节电磁阀主油路油压变矩器压力调节电磁阀电磁阀