第四节：自动变速器.ppt

汽车底盘构造与维修 第四节自动变速器 学习目标 1 掌握自动变速器的功用 特点及组成 2 掌握液力变扭器的作用及三个工作轮 3 理解自动变速器各组成的作用 4 掌握自动变速器的常见故障 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 一 概述 1 液力机械自动变速器 指能够根据液体循环流动过程中动能的变化 自动的改变速度和扭矩的大小 实现动力传递的装置 2 液力机械自动变速器作用 根据行驶阻力的变化 在一定范围内自动的 无级的改变传动比和扭矩比 而不再需要手动变速器离合器参与工作 汽车底盘构造与维修 2 液力机械自动变速器的特点 1 汽车起步更加平稳 能吸收和衰减振动与冲击 从而提高了乘坐的舒适性 2 能以很低的车速稳定行驶 以提高车辆在坏路面上的通过性 3 能自动适应行驶阻力的变化 在一定范围内进行无级变速 有利于提高汽车的动力性和平均车速 4 液力传动的工作介质是液体 能使传动系统承受的动载荷大为减轻 因而提高了有关部件和零件的使用寿命 5 明显地减少换挡操作 有利于提高汽车行驶的安全性 6 主要缺点是结构复杂 成本较高 低速区传动效率低 汽车底盘构造与维修 3 液力机械变速器的种类 1 按传动比变化方式分 有级式自动变速器 无级式自动变速器 综合式自动变速器 2 按汽车的驱动方式分 后驱自动变速器 前驱自动变速器 汽车底盘构造与维修 3 按变速系统的控制方式分 液控液力自动变速器 AT 电控液力自动变速器 AMT 汽车底盘构造与维修 二 液力机械自动变速器 汽车底盘构造与维修 自动变速器通常由液力变扭器 机械式变速器 液力系统 控制系统及操纵系统组成 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 一 液力变扭器1 作用 液力变扭器位于自动变速器的最前端 通过螺栓与发动机相连 其作用与手动变速器中的离合器相似 利用液体传动的原理 将发动机的动力传递给自动变速器的输入轴 而且能在发动机转速不变的前提下输出不同的转矩 以适应汽车行驶的需要 2 类型 根据结构的不同分为液力变扭器和带锁止离合器的液力变扭器两种 汽车底盘构造与维修 1 液力变扭器结构分析 主要零件如图所示 它有旋转的泵轮和涡轮以及固定不动的导轮三个元件组成 各工作轮用铝合金或钢板冲压焊接而成 泵轮和液力变矩器外壳连成一体 用螺栓固定在发动机曲轴后端的凸缘上 壳体做成两半 装配后焊成一体 涡轮通过输出轴与传动系的其他部件相连 导轮则固定在不动的套筒上 其内充满工作液 泵轮 涡轮和导轮三者之间保持一定的间隙 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 工作原理 当发动机曲轴带动变矩器工作时 工作轮中的液流由泵轮沿着叶片以一定的绝对速度冲向涡轮叶片 并沿着叶片流向涡轮冲向导轮 然后液流再从固定不动的导轮叶片流入泵轮中 当液体流过叶片时 由于液流受叶片的作用 其方向发生变化 使得液流对涡轮的作用扭矩等于液流对导轮和泵轮作用扭矩之和 这样 经涡轮输出的扭矩变大了 汽车底盘构造与维修 变矩系数 液力变矩器涡轮输出扭矩与泵轮输入扭矩之比称为变矩系数 用K表示 一般三元件式变扭器的最大变矩系数为1 9 2 5 即当涡轮转速为零时的变矩系数 汽车底盘构造与维修 2 带锁止离合器的液力变矩器结构分析 带锁止离合器的液力变矩器的结构如图所示 其锁止离合器由主动部分和从动部分构成 传动盘和活塞 即压盘 是主动部分 它们与泵轮一起旋转 从动部分装在涡轮轮毂花键的从动盘上 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 工作原理 当汽车起步或在坏路面上行驶时 控制系统使操纵油缸活塞左腔无油压 导致锁止离合器分离 变矩器起作用 这样可充分发挥液力传动自动适应行驶阻力剧烈变化的优点 当汽车在良好道路上行驶时 涡轮高速转动 控制系统使活塞左腔与控制油路接通 压力油经油道进入工作腔 推动活塞右移 锁止离合器接合 使变矩器的输入轴与输出轴成为摩擦连接 变矩器不起作用 使传动效率最高 同时提高了汽车的行驶速度和燃料经济性 汽车底盘构造与维修 1 锁止离合器当车辆低速行驶时 油液流至锁止离合器片的前端 锁止离合器片与前盖脱开 动力由发动机 前盖 泵轮 涡轮 输出轴 汽车底盘构造与维修 当车辆以中速和高速行驶时 油液流至锁止离合器片的后端 使离合器与前盖一起转动 此时泵轮自由转动 动力由发动机 前盖 锁止离合器片 涡轮 输出轴 汽车底盘构造与维修 2 单向离合器 滚柱式单向离合器由外座圈 内座圈 滚柱及弹簧组成 汽车底盘构造与维修 当涡轮转速较低 与泵轮转速差较大时 从涡轮流出的液体冲向导轮叶片 力图使导轮逆时针转动 但由于滚柱楔紧在滚道的窄端 导轮同单向离合器外座圈卡紧在内座圈上 使变矩器的输出扭矩增加 当涡轮的转速升高到一定程度时 液流对导轮的冲击力反向 导轮带滚柱滚向楔槽的宽端 单向离合器的锁止作用解除 导轮与涡轮同向转动 汽车底盘构造与维修 楔块式单向离合器在低速区时 油液使外圈相对于内座圈逆时针转 楔块在摩擦力作用下也逆时针转 因楔块的长对角线棱边距离大于内外座圈的间距 致使外座圈被楔块卡死不能转动 导轮被锁止 此为变矩器增大扭矩的工作状态 汽车底盘构造与维修 在高速区时 液流使外座圈相对于内座圈顺时针转动时 楔块在摩擦力作用下也顺时针转 使楔块短对角线的棱边对着内外座圈的表面 因楔块短对角线棱边的距离小于内外座圈的间距 所以外座圈可以自由转动 即导轮锁止解除 变矩器起偶合作用 汽车底盘构造与维修 二 机械式变速器1 行星齿轮式变速器传动的基本原理n1 n2 1 n3 0其中 n1 中心轮转速 n2 齿圈转速 n3 行星架转速 齿圈与中心轮的齿数比 汽车底盘构造与维修 注意 1 行星齿轮式变速器三个工作元件为 太阳轮 行星齿轮架 齿圈 并且这三个元件中任选两个分别作为主动件和从动件 而使另一个固定不动或转速为某一定值 整个轮系即以一定的传动比传递动力 2 若三元件中有任意两元件连成一体转动 则第三元件的转速必然与前两者转速相等 即为直接挡 3 当所有元件都不受约束 可自由转动 则行星齿轮机构将完全失去从动作用 即为空挡 4 液力机械自动变速器的总传动比为液力变扭器的变矩系数与机械变速器格挡传动比的乘积 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 2 定轴式变速器 汽车底盘构造与维修 3 金属带式变速器 汽车底盘构造与维修 三 液力系统液力机械自动变速器的液力系统一般由供油部分 执行机构和冷却系统组成 1 供油部分供油部分由油泵 调压阀 安全阀和滤清器等组成 汽车底盘构造与维修 1 油泵向变矩器提供工作油液 向控制机构 执行机构供应压力油以实现换挡 向行星齿轮变速器供应润滑油 汽车底盘构造与维修 内齿啮合式油泵内齿啮合式油泵通常安装在变矩器与前阀体之间 由变矩器的泵轮来躯动 它除了向控制系统和执行机构供应压力油实现换挡外 还向液力变矩器供应工作油液 向行星齿轮变速器供应润滑油 油泵的排量取决于变矩器尺寸及执行机构工作缸尺寸 数目及油路的繁简 通常轿车油泵的排量为10 20L 1000r 汽车底盘构造与维修 摆线转子泵 汽车底盘构造与维修 叶片泵 汽车底盘构造与维修 径向柱塞式液压泵由于其流量可控 工作效率较高 已逐渐应用在小型乘用车的自动变速器上 2 调压机构油泵是由发动机经液力变矩器直接带动的 当发动机高速运转时 油泵的泵油量会大大超过自动变速器的需要油量 导致油压过高 发动机负荷增加 为此在油道中安装了主调压阀和二次调压阀 汽车底盘构造与维修 1 主调压阀的作用 将多余的液压油返回油底壳 使油泵的泵有压力稳定在一定压力范围内 2 二次调压阀的作用 将主油路压力油减压后送人液力变扭器和润滑行星齿轮变速器 其压力随发动机功率 汽车行驶速度变化而变化 3 安全阀限制油泵最高输出压力 保证操作系统安全 并联于油道上 当油泵出油道压力超过限定值时 打开阀门卸荷 4 滤清器对油液进行过滤 汽车底盘构造与维修 2 执行机构由离合器 制动器 单向离合器三种装置组成 它们在实际工作中 根据汽车行驶条件不同 通过一定的规律对行星齿轮机构的某些元件进行连接 锁止或固定 使行星齿轮机构得到不同的传动比 从而实现各挡位的变化 1 离合器 作用用来连接轴与轴 输入轴 中间轴 输出轴 或连接行星齿轮机构中的任意两个元件 完成直接挡传动 实现等扭矩的传递 因此也称为直接挡离合器 汽车底盘构造与维修 工作原理 汽车底盘构造与维修 2 制动器 作用固定行星齿轮机构三个元件中的任一元件 以改变行星齿轮传动的组合 实现换挡 固定单向离合器的某一座圈 使与该座圈相连的旋转元件只能向一个方向转动 其形式通常有摩擦片式和带式两种 汽车底盘构造与维修 摩擦片式制动器 汽车底盘构造与维修 带式制动器 汽车底盘构造与维修 工作原理 汽车底盘构造与维修 3 单向离合器与离合器 制动器一样 用来连接或制动行星齿轮机构中的某一元件 已完成不同的传动控制 汽车底盘构造与维修 3 冷却系统 冷却液压油 汽车底盘构造与维修 四 控制系统1 液力控制系统 按照来自驾驶员和各种传感器发出的控制信号 对油泵输出的压力加以精确调节 并输入换挡阀系统控制执行机构工作 完成换挡 此外 还能保证换挡过程的正常进行并改善换挡过程的平顺性 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 图1 95所示为红旗CA7560型乘用车自动变速器的控制系统 由换挡信号系统 节气门阀和离心调速器阀 换挡阀 手控制阀 换挡阀 系统 缓冲安全系统 缓冲阀 低挡限流阀 和滤清冷却系统组成 其作用是按照来自驾驶员和各传感器发出的控制信号 将油泵输出的压力加以精确调节 并输入换挡阀系统控制执行机构工作 完成换挡 此外 还能保证换挡过程的正常进行并改善换挡过程的平顺性 汽车底盘构造与维修 控制过程 选挡手柄置于 空 位置如图1 95所示 直接挡离合器油缸及低挡制动器油缸的各工作腔均与泄油相通 而通往倒挡制动器油缸的通道又被切断 故变速器处于空挡 但主油路调压阀和变矩器阀仍正常工作 以保证向液力变矩器和行星齿轮变速器供油 汽车底盘构造与维修 选挡手柄置于 前 位置如图所示 当汽车起步时 节气门阀压力油进入低挡制动器油缸 活塞被推向下移 使低挡制动器箍紧 挂上了低速挡 随车速的提高调速器油压不断升高 换挡阀打开通往直接挡离合器和低挡制动器油缸的通道 使直接挡离合器接合 低挡制动器松开 由低速挡自动挂入直接挡 汽车底盘构造与维修 选挡手柄置于 低 位置与上述低速挡情况相比 手控制阀中增加了一支输出油路 使换挡阀受调速器阀油压作用和主油路油压共同作用 而无法右移 即不可能跳回直接挡 故汽车将保持低速挡行驶 汽车底盘构造与维修 选挡手柄置于 倒 位置此时手控制阀滑阀在最右端位置 主油路压力油只能通往液力变矩器和低挡制动器油缸 使倒挡制动带箍紧 从而挂上倒挡 汽车底盘构造与维修 2 电液式控制系统主要由传感器 控制开关 电控单元和执行机构组成 汽车底盘构造与维修 1 传感器部分 节气门位置传感器将节气门的位置和油门踏板踏下的速度信息传给自动变速器控制单元 用于计算按载荷变化的换挡时刻 调整油压 车速传感器位于行星齿轮变速器的壳上 用来检测输出轴的转速 此信号传给控制单元 用来判断行星齿轮变速器所应换入的挡位及控制液力变矩器锁止离合器的工作 冷却水温传感器用来检测发动机工况 变速器油温传感器位于自动变速器内滑阀箱上的输油管上 用于感知变速器机油的温度 当油温超过某一温度时 锁止离合器接合 变矩器卸荷 若油温仍不下降 ECU便会使变速器自动降一挡 发动机转速传感器输出发动机转速的信号 此信号用于将发动机的转速与车速相比较 识别出锁止离合器打滑的情况 汽车底盘构造与维修 2 控制开关包括挡位开关 制动灯开关和模式选择开关 3 电控单元 ECU 控制功能 能实现换挡时刻的控制 主油路压力控制 自动模式控制 锁止离合器控制 发动机制动控制 改善换挡质量控制 故障自诊断和失效保护控制 4 执行元件由电磁阀 离合器 制动器和单向离合器等组成 汽车底盘构造与维修 五 操纵机构由选挡手柄 换挡阀及联动件组成 汽车底盘构造与维修 三 典型自动变速器 一 辛普森式自动变速器 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 二 拉威挪式自动变速器 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 行星齿轮变速机构 如图所示 该行星齿轮机构为拉威那式结构 采用一大一小2个中心轮 3个长行星齿轮 3个短行星齿轮组成 所有行星齿轮共用1个行星齿轮架和1个齿圈 长行星齿轮分两段 可使三 四挡转换更平顺 小中心轮1与短行星齿轮啮合 短行星齿轮充当惰轮驱动长行星齿轮 长行星齿轮与大中心轮和齿圈 3个多片离合器分别控制中心轮 1和行星齿轮架 并以齿圈为动力输出端 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 控制系统 汽车底盘构造与维修 各挡动力传动路线 汽车底盘构造与维修 三 金属带式自动变速器 汽车底盘构造与维修 由带锁止离合器的液力变矩器 双行星轮行星齿轮机构 金属带无级变速器 液压系统和电子控制系统组成 汽车底盘构造与维修 1 结构分析 1 金属带由多个金属片和两组金属环组成 金属带在两侧工作轮挤压力的作用下实现动力传递 汽车底盘构造与维修 2 工作轮由固定部分和可移动部分组成 可移动部分在液压控制系统的作用下可作轴向移动 能连续改变金属带的工作半径 从而实现无级变速传动 汽车底盘构造与维修 3 液压系统由液压泵 液压控制单元 主 从动工作轮液压油缸 前进挡离合器和倒挡离合器等组成 该变速器采用径向柱塞式液压泵 4 电子控制系统电控单元根据发动机转速 车速 制动信号 节气门开度和选挡手柄位置信号 向液压控制单元发出指令 控制主 从动轮液压油缸中的油液压力 使其可移动部分轴向移动 改变工作半径 实现无级自动变速 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 2 动力传动路线发动机的动力经液力变矩器 或锁止离合器 行星齿轮机构 金属带无级变速器 主减速器 差速器 半轴 驱动车轮 汽车的前进与倒向行驶是通过控制前进离合器与倒挡离合器的接合 分离来实现的 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 汽车底盘构造与维修 1 汽车不能行驶 1 故障现象无论换挡操纵手柄位于倒挡 前进挡或低速挡 汽车都不能行驶 或汽车起动后能行驶一小段路程 但车一热 就不能行驶 2 故障原因 自动变速器的底壳破裂 变矩器内无油 换挡操纵手柄及手动滑阀摇臂之间的连杆或拉索松脱 手动滑阀仍保持在空挡或驻车挡位置 油泵损坏或滤网堵塞 主油路严重泄漏 四 自动变速器常见故障与排除 汽车底盘构造与维修 3 故障的判断与排除 检查自动变速器油面高度 若过低则说明有严重漏油处 应对其修复后并加注新油至标准液面位置 检查自动变速器换挡操纵手柄与手动滑阀摇臂之间的连杆或拉索是否松脱 必要时应予修复并重新调整 起动发动机 将换挡操纵手柄拨至前进挡或倒挡位置 通过测压孔检测主油路中油压 必要时应更换油泵或滤网 若油压正常应检查行星齿轮变速器 若冷年起动主油路中压力正常 但热车后压力明显下降 则说明油泵磨损过甚 汽车底盘构造与维修 2 自动变速器打滑 1 故障现象汽车起步或行驶中踩下加速踏板 发动机转速很快升高 而车速升高缓慢 汽车在平路行驶基本正常 但上坡无力 且发动机转速较高 2 故障原因 自动变速器油面太低 离合器或制动器摩擦片 制动带磨损过甚或烧焦 油泵磨损过甚或主油路漏油 单向离合器打滑 汽车底盘构造与维修 3 故障的判断与排除打滑是自动变速器的最常见故障之一 首先检查油面高度及油的品质 将油液高度调至正常 若油液呈棕黑色并伴有焦味 说明离合器或制动器的摩擦片 制动带烧焦 应拆解变速器并更换 检查主油路压力 若液面高度正常 但油压低 应对油泵及阀板进行检修 并更换密封圈 进行路试 以确定打滑的挡位和打滑程度 对损坏机件进行维修 汽车底盘构造与维修 3 自动变速器不能升挡或升挡过迟 1 故障现象 汽车在行驶中 自动变速器始终保持在一个挡位而不能升挡 升挡车速明显高于标准值 必须采用加速踏板提升挡的操作方法 才能使其升入高挡或超速挡 2 故障原因 节气门拉索或节气门位置传感器调整不当 换挡阀卡滞 主油路中油压过高 强制降挡开关短路 各挡制动器或直接挡离合器故障 汽车底盘构造与维修 3 故障的判断与排除 对于电子控制的自动变速器 应先进行故障自诊断操作 并按故障码查找故障原因 按标准重新调节气门拉索或节气门位置传感器 检查主油路中油压并进行凋整 若控制系统无故障 则应分解自动变速器并检查各执行元件 汽车底盘构造与维修 4 自动变速器不能强制降挡 1 故障现象汽车以三挡或超速挡行驶时 突然 将加速踏板踩到底 自动变速器不能立即降低一个挡位 而使汽车加速无力 2 故障原因 节气门拉索或节气门位置