单元6：自动变速器

1、单元六：自动变速器Contents了解自动变速器的分类、组成和工作原理掌握液力变矩器的基本组成和工作原理掌握齿轮变速机构的组成及工作原理掌握液压控制系统、电子控制系统的组成及原理掌握典型自动变速器的结构及工作原理了解无级变速器的结构及原理掌握A341E自动变速器的拆装方法了解自动变速器性能检查的方法及内容（一）自动变速器概述 1自动变速器的分类 （1）按结构和控制方式分 机械式自动变速器（Automated Mechanical Transmission，AMT） 无级自动变速器（Continuously Variable Transmission，CVT） 液力式自动变速器 （一）自动变速器

2、概述 1自动变速器的分类 （2）按车辆的驱动方式分 可以分为自动变速器（Automatic Transmission）和自动变速驱动桥（Automatic Transaxle） （一）自动变速器概述 1自动变速器的分类 （3）按自动变速器前进挡的挡位数分 可以分为4挡、5挡、6挡等，目前比较常见的是4挡和5挡自动变速器，在某些高级轿车（如丰田皇冠、宝马7系、奥迪A8等轿车）中采用6挡自动变速器。 （4）按齿轮变速器的类型分类 可分为行星齿轮式自动变速器和平行轴式自动变速器两种 （一）自动变速器概述 2自动变速器的基本组成和工作原理 （1）基本组成 液力变矩器 齿轮变速机构 液压控制系统 电子控

3、制系统（一）自动变速器概述 2自动变速器的基本组成和工作原理 （2）基本原理 液控液力自动变速器的组成和原理示意图 （一）自动变速器概述 2自动变速器的基本组成和工作原理 （2）基本原理 电控液力自动变速器的组成和原理图 （一）自动变速器概述 3自动变速器挡位介绍 换挡操纵手柄在车上的布置 （一）自动变速器概述 3自动变速器挡位介绍本田车系有7个位置，分别为P、R、N、D4、D3、2、1；丰田车系操纵手柄的位置为P、R、N、D、2、L；日产车系操纵手柄的位置为P、R、N、D、2、1；欧美部分车系操纵手柄的位置为P、R、N、D、S、L和P、R、N、D、3、2、1等 （二）液力变矩器 1液力变矩器

4、的组成 典型的液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮组成 B泵轮 W涡轮 D导轮 1输入轴 2输出轴 3导轮轴 4变矩器壳 （二）液力变矩器 2液力变矩器的工作原理 ATF在液力变矩器中的循环流动1泵轮 2导轮 3涡轮 4油流 （二）液力变矩器 3液力变矩器的工作特性（1）转矩放大特性（2）偶合工作特性 （3）失速特性 （二）液力变矩器 4典型液力变矩器 （1）三元件液力变矩器 （二）液力变矩器 4典型液力变矩器 （2）四元件液力变矩器 （二）液力变矩器 5锁止离合器（1）结构和原理 （二）液力变矩器 5锁止离合器（2）锁止离合器工作条件 发动机冷却液温度不得低于5365（因车型而异）。 挡位开关指示变

5、速器处于前进档（N位和P位不能锁止）。 制动灯开关必须指示没有进行制动。 车速必须高于3765km/h（因车型而异，大部分自动变速器在三挡时进入锁止工况，少数变速器在二挡时进入锁止工况）。 来自节气门开度的传感器信号必须高于最低电压，以指示节气门处于开启状态。（三）齿轮变速机构 1单排行星齿轮变速机构 1太阳轮 2齿圈 3行星架 4行星轮 （三）齿轮变速机构 1单排行星齿轮变速机构单排行星齿轮机构运动规律： n1+n2(1+)n3=0 式中，n1为太阳轮转速； n2为齿圈转速； n3为行星架转速； 为齿圈齿数z2与太阳轮齿数z1之比，即=z2/z1，且1。 （三）齿轮变速机构 1单排行星齿轮变

6、速机构 齿圈为主动件（输入），行星架为从动件（输出），太阳轮固定，此时，n1=0，则传动比i23为 i23=n2/n3=1+1/1 传动比大于1，说明为减速传动，可以作为降速挡 （三）齿轮变速机构 1单排行星齿轮变速机构 行星架为主动件（输入），齿圈为从动件（输出），太阳轮固定，此时，n1=0，则传动比i32为 i32=n3/n2=/(1+)1 传动比大于1，说明为减速传动，可以作为降速挡 （三）齿轮变速机构 1单排行星齿轮变速机构 行星架为主动件（输入），齿圈为从动件（输出），太阳轮固定，此时，n1=0，则传动比i32为 i32=n3/n2=/(1+)1 传动比小于1，说明为增速传动，可以作

7、为超速挡。 （三）齿轮变速机构 1单排行星齿轮变速机构 行星架为主动件（输入），太阳轮为从动件（输出），齿圈固定，此时，n2= 0，则传动比i31为 i31=n3/n1=1/（1+）1，说明为增速传动，可以作为倒挡。 （三）齿轮变速机构 1单排行星齿轮变速机构 太阳轮为主动件（输入），齿圈为从动件（输出），行星架固定，此时，n3=0，则传动比i12为 i12=n1/n2=由于传动比为负值，说明主从动件的旋转方向相反；又由于|i12|1，说明为增速传动，可以作为倒挡。 （三）齿轮变速机构 1单排行星齿轮变速机构 若使太阳轮、齿圈和行星架3个元件中的任何2个元件连为一体转动，则另一个元件的转速必然

8、与前二者等速同向，即传动比i=1。这种传动方式用于变速器的直接挡传动。 如果太阳轮、齿圈和行星架3个元件没有任何约束，则各元件的运动是不确定的，此时为空挡。 （三）齿轮变速机构 2双排行星齿轮变速机构 运动规律 :n1n2+(1)n3=0 （四）换挡执行元件 1离合器功用:是连接轴和行星齿轮机构中的元件或是连接行星齿轮机构中的不同元件 结构:主要由离合器鼓、花键毂、活塞、主动摩擦片、从动钢片、回位弹簧等组成 （四）换挡执行元件 1离合器工作原理 （四）换挡执行元件 1离合器带单向安全阀的离合器 （四）换挡执行元件 2制动器功用:固定行星齿轮机构中的元件，防止其转动带式制动器结构:由制动带和控制

9、油缸等组成 （四）换挡执行元件 2制动器工作原理 （四）换挡执行元件 3单向离合器单向离合器的作用是使某元件只能按一定方向旋转，在另一个方向上锁止。常见的单向离合器有楔块式和滚柱式两种结构形式。 （四）换挡执行元件 3单向离合器楔块式单向离合器（四）换挡执行元件 3单向离合器滚柱式单向离合器（五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 四挡辛普森行星齿轮变速器的结构、组成 （五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 换挡执行元件的功能 换挡执行元件功 能C0超速（OD）挡离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架C1前进挡离合器连接中间轴与前行星排齿圈C2直接挡、倒挡离合器连接中间

10、轴与前后行星排太阳轮B0超速（OD）挡制动器制动超速行星排太阳轮B12挡滑行制动器制动前后行星排太阳轮B22挡制动器制动F1外座圈，当F1也起作用时，可以防止前后行星排太阳轮逆时针转动B3低、倒挡离合器制动后行星排行星架F0超速（OD）挡单向离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架F12挡（一号）单向离合器当B2工作时，防止前后行星排太阳轮逆时针转动F2低挡（二号）单向离合器防止后行星排行星架逆时针转动（五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位时换挡执行元件的动作情况 选档杆位置挡位换档执行元件发动机制动C0C1C2B0B1B2B3F0F1F2P驻车挡R倒挡N空挡D1一挡2二

11、挡3三挡4四挡（OD挡）21一挡2二挡3三挡*L1一挡2二挡*（五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位动力传动路线如下 D1：C0、C1、F0、F2工作 （五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位动力传动路线如下 D2：C0、C1、B2、F0、F1工作 （五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位动力传动路线如下 D3：C0、C1、C2、B2、F0工作 （五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位动力传动路线如下 D4：C1、C2、B0、B2工作 （五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位动力传动路线如下 21档：同D123档

12、：同D3L2档：同22（五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位动力传动路线如下 22：C0、C1、B1、B2、F0、F1工作 （五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位动力传动路线如下 L1：C0、C1、B3、F0、F2工作 （五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位动力传动路线如下 R位 ：C0、C2、B3、F0工作 （五）典型自动变速器 1四挡辛普森行星齿轮变速器 各挡位动力传动路线如下 P位 ：（五）典型自动变速器 2四挡拉威挪行星齿轮变速器 结构 （五）典型自动变速器 2四挡拉威挪行星齿轮变速器 各挡位换挡元件的工作情况 挡位B1B2K1K2

13、K3FR1挡2挡3挡4挡（五）典型自动变速器 2四挡拉威挪行星齿轮变速器 各挡动力传动路线 1挡：离合器K1接合，单向离合器F工作。动力传动路线为泵轮涡轮涡轮轴离合器K1小太阳轮短行星轮长行星轮（驱动齿圈）。 （五）典型自动变速器 2四挡拉威挪行星齿轮变速器 各挡动力传动路线 2挡：离合器K1接合，制动器B2制动大太阳轮。动力传动路线为泵轮涡轮涡轮轴离合器K1小太阳轮短行星轮长行星轮（围绕大太阳轮转动并驱动齿圈）。 （五）典型自动变速器 2四挡拉威挪行星齿轮变速器 各挡动力传动路线 3挡：离合器K1和K3接合，驱动小太阳轮和行星架，使行星齿轮机构锁止并一同转动。动力传动路线为泵轮涡轮涡轮轴离合

14、器K1和K3整个行星齿轮转动。 （五）典型自动变速器 2四挡拉威挪行星齿轮变速器 各挡动力传动路线 4挡：离合器K3接合，制动器B2工作，使行星架工作，并制动大太阳轮。动力传动路线为泵轮涡轮涡轮轴离合器K3行星架长行星轮（围绕大太阳轮转动并驱动齿圈）。 （五）典型自动变速器 2四挡拉威挪行星齿轮变速器 各挡动力传动路线 R挡：换挡杆在“R”位置时，离合器K2接合，驱动大太阳轮；制动器B1工作，使行星架制动。动力传动路线为泵轮涡轮涡轮轴离合器K2大太阳轮长行星轮（反向驱动齿圈）。 （六）液压控制系统 1液压控制系统组成元件的结构原理 （1）油泵油泵的类型 （六）液压控制系统 1液压控制系统组成元

15、件的结构原理 （1）油泵内啮合齿轮泵的结构、原理 （六）液压控制系统 1液压控制系统组成元件的结构原理 （2）主调压阀（六）液压控制系统 1液压控制系统组成元件的结构原理 （3）手动阀 （六）液压控制系统 1液压控制系统组成元件的结构原理 （4）换挡阀 （六）液压控制系统 1液压控制系统组成元件的结构原理 （5）锁止离合器控制阀 （六）液压控制系统 2液压控制系统的工作原理 （七）电子控制系统 电子控制系统包括信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行器3部分 （七）电子控制系统 1信号输入装置（1）节气门位置传感器 （七）电子控制系统 1信号输入装置（2）车速传感器 （七）电子控制系统 1信

16、号输入装置（3）输入轴转速传感器 轿车自动变速器一般在机械变速器输入轴附近的壳体上装有检测输入轴转速的输入轴转速传感器。该传感器一般是采用电磁式，其结构、原理与车速传感器一样。ECU根据输入轴转速传感器的信号可以更精确地控制换挡。另外，ECU还可以把该信号与发动机转速信号进行比较，计算出变矩器的转速比，使主油压和锁止离合器的控制得到优化，以改善换挡、提高行驶性能。 （七）电子控制系统 1信号输入装置（4）变速器油温传感器 其内部结构为一负温度系数的热敏电阻 （七）电子控制系统 1信号输入装置（5）模式选择开关 （七）电子控制系统 1信号输入装置（6）空挡启动开关 （七）电子控制系统 1信号输入

17、装置（7）OD挡开关 （七）电子控制系统 1信号输入装置（8）制动灯开关 （七）电子控制系统 2执行器 电子控制系统的执行器主要指电磁阀和故障指示灯，这里只介绍电磁阀。电磁阀根据功能的不同可以分为换挡电磁阀、锁止离合器电磁阀和油压电磁阀。根据工作原理的不同可以分为开关式电磁阀和占空比式（脉冲线性式）电磁阀。（七）电子控制系统 2执行器 （1）开关式电磁阀 （七）电子控制系统 2执行器 （2）占空比式电磁阀 （七）电子控制系统 3电子控制单元 （1）换挡控制 （2）锁止离合器控制 （3）换挡平顺性控制 （4）故障自诊断 （5）失效保护 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查1自动变速器的初步

18、检查自动变速器的常见故障大多数是由于发动机怠速不正常，ATF液面高度不正确、油质不良，选挡杆位置不准确等原因造成的，对这些方面的检查就构成了自动变速器的初步检查。具体包括ATF的检查与更换、变速器漏油的检查、节气门拉线的检查与调整、选挡杆位置的检查与调整、空挡启动开关的检查与调整和发动机怠速检查等。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查1自动变速器的初步检查（1）ATF检查和更换 ATF液面高度的检查 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查1自动变速器的初步检查（1）ATF检查和更换 ATF油质的检查 ATF的颜色：正常颜色为鲜亮、透明的红色，如果发黑则说明已经变质或有杂质，如果呈粉

19、红色或白色则说明油冷却器进水。ATF的气味：正常的ATF没有气味，如果有焦糊味，说明ATF过热，有摩擦材料烧蚀。ATF的杂质：如果ATF中有金属切屑，说明有元件严重磨损或损伤；如果ATF中有胶质状油，说明ATF因油温过高或使用时间过长而变质。检查ATF油质时，从油尺上闻一闻油液的气味，再在手指上点少许油液，用手指互相摩擦看是否有颗粒，或将油尺上的油液滴在干净的白纸上，检查油液的颜色及气味。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查1自动变速器的初步检查（1）ATF检查和更换 ATF的更换。ATF的更换间隔一般为24万公里或24个月，也有的自动变速器每10万公里更换一次即可。 知识与能力拓展

20、（一）自动变速器的性能检查1自动变速器的初步检查（2）节气门拉线的检查与调整节气门拉线调整不当会导致自动变速器工作不正常。如果节气门拉线过松，节气门油压会过低，主油压偏低，使换挡滞后、换挡打滑；如果节气门拉线过紧，节气门油压会过高，主油压偏高，使换挡提前、换挡冲击。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查1自动变速器的初步检查（3）选挡杆位置的检查与调整 松开选挡杆上的螺母 将控制轴杆移到N位 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查1自动变速器的初步检查（4）空挡启动开关检查与调整检查发动机是否仅能在选挡杆位于N或P挡位时启动，而在其他挡位不能启动。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的

21、性能检查1自动变速器的初步检查（5）发动机怠速检查将选挡杆置于N位，关闭空调，检查发动机怠速转速。具体数值应查看具体车型的维修手册，一般为650750r/min。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查2道路试验（1）升挡检查（2）升挡车速的检查（3）换挡质量的检查（4）锁止离合器工作状况的检查（5）发动机制动作用的检查（6）强制降挡功能的检查 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查3手动换挡试验手动换挡试验用于判断自动变速器故障来自电控系统还是机械系统。 脱开电控液力自动变速器所有换挡电磁阀的线束连接器。 启动发动机，将操纵手柄拨至不同位置，然后做道路试验。 观察发动机转速和车速的对

22、应关系，判断自动变速器所处的挡位。 将不同挡位的发动机转速和车速与标准值相比较，如果出现异常，说明故障在机械系统。 试验结束后插上换挡电磁阀连接器，清除故障码。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查4失速试验在前进挡或倒挡中，踩住制动踏板并完全踩下油门踏板时，发动机处于最大转矩工况，而此时自动变速器的输出轴及输入轴均静止不动，变矩器的涡轮也不动，只有变矩器壳及泵轮随发动机一同转动，此工况称为失速工况。此时发动机的转速称为失速转速。失速试验用于检查发动机输出功率、变矩器及自动变速器中制动器和离合器等换挡执行元件的工作是否正常。知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查4失速试验试验步骤 将

23、汽车停放在宽阔的水平路面上，前、后车轮用三角木塞住。 拉紧驻车制动，左脚用力踩住制动踏板。 启动发动机。 将操纵手柄拨入D位。 在左脚踩紧制动踏板的同时，用右脚将油门踏板踩到底，在发动机转速不再升高时，迅速读取此时发动机的转速。 读取发动机转速后，立即松开油门踏板。 将操纵手柄拨入P或N位置，让发动机怠速运转1min，以防止液压油因温度过高而变质。 将操纵手柄拨至其他挡位（R、L或2、1），做同样的试验。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查4失速试验试验结果分析 操纵手柄位置失 速 转 速故 障 原 因所有位置过高1主油路油压过低2前进挡和倒挡的转换执行元件打滑3低挡及倒挡制动器打滑过

24、低1发动机动力不足2变矩器导轮的单向离合器打滑D位过高1前进挡油路油压过低2前进挡离合器打滑R位过高1倒挡油路油压过低2倒挡及高挡离合器打滑知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查5换挡迟滞试验在发动机怠速运转时将操纵手柄从空挡拨至前进挡或倒挡后，需要一段时间的迟滞或延时，自动变速器才能完成换挡工作，这一时间称为自动变速器换挡迟滞时间。根据迟滞时间的长短可判断主油路油压及换挡执行元件的工作是否正常。迟滞时间的大小取决于自动变速器油路油压、油路密封情况以及离合器和制动器的磨损情况。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查5换挡迟滞试验（1）试验步骤 让汽车行驶至发动机和自动变速器都达到正常

25、工作温度。 将汽车停放在水平路面上，拉紧手制动。 检查发动机怠速，如不正常，应按标准予以调整。 将自动变速器操纵手柄从空挡位置拨至前进挡位置，用秒表测量从拨动操纵手柄开始到感觉到汽车震动为止所需的时间，该时间称为ND延时时间。 将操纵手柄拨至N位置，让发动机怠速运转1min后，再做一次同样的试验。 上述试验重复操作3次，将测量结果取平均值。 按上述方法，将操纵手柄由N位置拨至R位置，测量NR延时时间。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查5换挡迟滞试验（2）试验结果分析大部分自动变速器的ND延时时间小于1.01.2s，NR延时时间小于1.21.5s。若 ND延时时间过长，说明油路油压过低

26、，前进挡离合器摩擦片磨损过多或前进挡单向离合器工作不良；若NR延时时间过长，说明倒挡主油路油压过低，倒挡离合器或倒挡制动器磨损过大或工作不良。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查6油压试验油压试验是指在自动变速器工作时，测量液压控制系统各回路的压力，以判断各元件的功能是否正常，其目的是检查液压控制系统各管路及元件是否漏油及各元件（如液力变矩器、蓄压器等）工作是否正常，判别故障在自动变速器机械系统还是在液压系统。油压过高，自动变速器会出现严重的换挡冲击，严重时会损坏控制系统；油压过低，会造成换挡执行元件打滑，加剧其摩擦片的磨损，甚至会烧毁换挡执行元件。知识与能力拓展 （一）自动变速器的性

27、能检查6油压试验 前进挡主油路油压的测试。a拆下自动变速器壳体上的主油路测压孔或前进挡油路测压孔螺塞，接上油压表。b启动发动机，将操纵手柄拨至前进挡位置，读出发动机怠速运转时的油压。该油压即为怠速工况下的前进挡主油路油压。c用左脚踩紧制动踏板，同时用右脚将节气门踏板完全踩下，在失速工况下读取油压。该油压即为失速工况下的前进挡主油路油压。d将操纵手柄拨至空挡或停车挡，让发动机怠速运转1min以上。重复上述步骤，读出各前进挡在怠速工况和失速工况下的主油路油压。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查6油压试验 倒挡主油路油压测试。a拆下自动变速器壳体上的主油路测压孔或倒挡油路测压孔螺塞，接上油

28、压表。b启动发动机，将操纵手柄拨至倒挡位置，读出发动机怠速运转时的油压。该油压即为怠速工况下的倒挡主油路油压。c用左脚踩紧制动踏板，同时用右脚将节气门踏板完全踩下，在失速工况下读取油压。该油压即为失速工况下的倒挡主油路油压。d将操纵手柄拨至空挡或停车挡，让发动机怠速运转1min以上，将测得的主油路油压与标准值进行比较。 知识与能力拓展 （一）自动变速器的性能检查6油压试验（3）试验结果分析 在任何范围油压均高于规定值的原因：节气门拉线调整不当、节气门阀失效、调压阀失效、油泵失效、OD挡离合器损坏。 只在D位油压低的原因：D位油路泄漏、前进挡离合器故障。 只在R位油压低的原因：R位油路泄漏、直接

29、挡离合器故障、倒挡制动器故障。 知识与能力拓展 （二）无级变速器1概述（1）无级变速器原理介绍无级变速器（Continuously Variable Transmission，CVT）是传动比可以在一定范围内连续变化的变速器。 知识与能力拓展 （二）无级变速器1概述（1）无级变速器原理介绍主要结构和工作原理 知识与能力拓展 （二）无级变速器1概述（2）无级变速器在国内的应用 奥迪A6的Multitronic。 派力奥（西耶那、周末风）Speedgear。派力奥Speedgear是一种手动/自动一体式电控无级变速器（ECVT 飞度CVT。飞度的CVT是专门为小型车设计的，属于新一代钢带无级自动变速器 旗云CVT。旗云CVT采用了德国ZF公司生产的VT1F无级变速器 知识与能力拓展 （二）无级变速器1概述（3）无级变速器优点 结构简单，体积小，大批量生产后的成本低于当前液力自动变速器的成本。 工作速比范围宽，容易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，降低油耗和排放。 具有较高的传动效率，功率损失少，经济性高。 知识与能力拓展 （二）无级变速器201J无级变速器（1）基本组成由减震缓冲装置、动力连接装置、速比调节变换器、液压控制单元和电子控制单元组成 1飞轮减震装置 2倒挡制动器