第十六章汽车自动变速器

主讲人 孙冬野单位 重庆大学机械传动国家重点实验室 汽车构造 下册 第一节概述 第十六章汽车自动变速器 AT AutomaticTransmission 自动变速器的类型 按传动比变化划分 1 有级式 2 无级式 3 综合式 按变速系统控制方式划分 1 液控液压式 2 电控液压式 3 电控电动式 AT自动变速器的组成 液力传动系统 机械式齿轮传动系统 液压操纵系统和液压 电子 控制系统4部分组成 第二节液力偶合器与液力变矩器一 液力耦合器 HydraulicCoupling 主要元件及结构 泵轮 涡轮 工作原理 泵轮接受发动机传来的机械能 传给工作液使其动能提高 然后再由工作液将动能传给涡轮 重新转化为机械能 特点 泵轮与涡轮之间允许有很大的转速差 起步和加速平稳 能衰减振动 防止过载 只传递转矩 不改变大小 不能彻底分离 用普通齿轮式变速器换档时仍需离合器 传动效率较机械传动低 第十六章汽车自动变速器 二 液力变矩器 TorqueConverter 一 液力变矩器工作原理和特性基本结构和主要元件 泵轮 ConverterPumpAssembly 涡轮 TurbineAssembly 导轮 StatorAssembly 第十六章汽车自动变速器 工作原理及特性对流体进行受力分析 有 Mw Mb Mdnw较小时 Md 0 Mw Mb 有增矩作用 nw增至一定时 Md 0 Mw Mb 转矩不变 nw再增大 Md 0 Mw Mb 转矩减小 第十六章汽车自动变速器 特性曲线 变矩器的传动比 i nw nb i表示输出转速的相对大小 变矩器的变矩比 K Mw Mb K表示输出转矩的相对大小 转矩特性输出转矩Mw随输出转速nw减小而增大 液力变矩器的主要优点效率特性 高效率对应的传动比范围较窄 液力变矩器的主要缺点 第十六章汽车自动变速器 二 几种典型液力变矩器 综合式液力变矩器 导轮用自由轮与内座圈固连 涡轮转速升至一定值时 导轮便随涡轮一起转动 转入偶合器工况 以使扩大工作的高效率范围 变矩器密闭腔与外部有补偿油道相通 使腔内保持0 25 0 7MPa的补偿压力 以防止气蚀现象产生 三元件液力变矩器 1个导轮 四元件液力变矩器 2个导轮 有2种变矩器工况和1种偶合器工况 传动效率更佳 第十六章汽车自动变速器 带锁止离合器的液力变矩器在好路面上时 锁止离合器将泵轮和涡轮连接在一起 由液力传动变为机械传动 使传动效率高 第十六章汽车自动变速器 单级双相三元件闭锁式综合液力变矩器 第三节液力机械变速器 液力变矩器的变矩能力和变速范围有限 在汽车上常与机械变速器 行星齿轮变速器 固定轴齿轮变速器 无级机械变速器 组合使用 一 行星齿轮变速器的工作原理元件 太阳轮1 齿圈2 行星架3 行星轮4 传动比 行星齿轮系有2个自由度 将其中一个元件进行约束 另两个则分别为输入件和输出件 n1 an2 1 a n3 0M1 M2 M3 1 a 1 a 第十六章汽车自动变速器 复合式行星齿轮机构 辛普森 Simpson 式 两排行星齿轮机构共用一个太阳轮 拉威挪 Ravigneaux 式 两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个行星架 其他 如 两排行星齿轮机构共用一个行星架 第十六章汽车自动变速器 二 液力机械变速器的结构形式 一 变矩器 行星齿轮变速器换档 用离合器 制动器使元件变换为固定件或起连接作用 由于换档是用摩擦来传递动力 所以不需同步器 不存在冲击 也不需要主离合器 各档传动路线 第十六章汽车自动变速器 二 液力变矩器 固定轴变速器 特色 除倒档外 均用摩擦离合器挂档 一 二档 动力经中间轴传递 三 四档不经中间轴传递 两个一档齿轮都没有与轴固连 在二轴上用单向离合器连接 第十六章汽车自动变速器 三 WSK变矩器 换挡离合器系统 用带锁止离合器的液力变矩器 换档离合器供普通齿轮式变速器换档用 汽车车速较高时 滑行单向离合器将发动机与变速器直接连接 让发动机起制动作用 第十六章汽车自动变速器 自动操纵系统 指汽车行驶过程中 驾驶员按行驶需求控制加速踏板 变速器即可根据发动机负荷和汽车速度的变化 自动地换入不同档位工作 型式 液控液压操纵系统 电控液压操纵系统 液控液压与电控液压操纵系统的主要区别在于控制机构部分 一 自动变速器的液控式操纵系统组成 动力源 油泵 执行机构 换档离合器 换档制动器 控制机构 主油路系统 主油路调压阀 一次调压阀 换档信号系统 节气门阀 调速器阀 换档阀系统 换档阀 手控制阀 选档阀 强制低档阀 换档品质控制装置 缓冲阀 低档限流阀 低档单向阀 滤清冷却系统 油液冷却器 油液细滤器 第四节自动变速器的操纵系统 第十六章汽车自动变速器 执行装置换档离合器 将两个元件连接在一起 换档制动器 将某个元件固定不动 有带式和片式两种形式 单向离合器 第十六章汽车自动变速器 控制装置 主油路系统主油路调压阀 将油泵输出的压力稳定在所需值范围后输入主油路 满足变速器各工况对油压的要求 如倒档时提供较高油压 节气门开度大时提供较高油压 主油路次调压阀 根据车速和节气门开度的变化自动调节液力变矩器油压和各摩擦副的润滑油压 以及冷却装置的冷却油压 第十六章汽车自动变速器 节气门阀 由加速踏板控制 根据节气门开度 即发动机负荷 大小 改变其输出油压力 离心调速阀 根据车速 变速器输出轴转速 的大小 改变其输出油压力 第十六章汽车自动变速器 控制装置 换档信号系统 换档阀 由节气门阀和调速阀产生的油压大小来控制 将主油路油压与执行元件接通 实现升档或降档 手控制阀 由选档手柄控制 将主油路与不同的控制油路接通 控制装置 换挡阀系统 第十六章汽车自动变速器 P油泵O1主油路调压阀O3操纵油路O2强制抵挡O4倒挡 第十六章汽车自动变速器 二 自动变速器的电控式操纵系统电控操纵系统包括液压操纵系统和电子控制系统 电子控制系统包括传感器 电控单元TCU 执行器 电磁阀 换挡离合器 制动器 单向离合器等 以及各种开关等 电控式操纵系统优点 TCU能存储与处理多种换挡规律 可实现更合理 更复杂的控制 简化了液压系统 结构紧凑 质量轻 控制精度高 反应快且动作准确 更换换挡规律或参数更加方便 开发周期短 便于与整车其它控制器集成 兼容性好 第十六章汽车自动变速器 第五节金属带式无级自动变速器 第十六章汽车自动变速器 第十六章汽车自动变速器 CVT传动系统简图 机械液压式控制系统 电子液压式控制系统 CVT的控制系统 第十六章汽车自动变速器 电控机械自动变速器AMT是在不改变原车手动变速箱主体结构的基础上 通过加装微电脑控制的执行机构 取代原来由人工操作完成的离合器的分离 接合及变速器的选挡 换挡动作 实现换挡全过程的自动化 特点 机械传动部分沿用了传统的手动变速箱 结构简单 生产成本低 传动效率高 第十六章汽车自动变速器 第十六章汽车自动变速器 TCU硬件框图及输入输出信号 AMT电控液压式执行机构 第十六章汽车自动变速器 双离合器自动变速器 DCT 结构特点 用两个离合器分别从两条路线 路线A 路线B 输入动力 工作过程 先挂档 路线A 再断开离合器 路线B 接合离合器 路线A 特点 提高了动力传递的连续性 结构类型 两轴式 单中间轴式 三轴式 双中间轴式 干式离合器 湿式离合器 三轴式双离合器变速器 第十六章汽车自动变速器 第十六章复习思考题 一 液力变矩器