《汽车底盘电控系统结构与检修》模块二 汽车自动变速器

1、课题一 汽车自动变速器的组成与类型课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理课题三 汽车自动变速器液压控制系统课题四 自动变速器电子控制系统模块二 汽车自动变速器汽车底盘电控系统结构与检修课题五 自动变速系统故障诊断与排除课题六 自动变速系统典型故障的分析与排除模块二 汽车自动变速器 随着现代汽车工业的快速发展，由微型计算机控制的自动变速器已经在各种车辆上得到了广泛的应用。驾驶装配有自动变速器的车辆时，驾驶员不需要经常的变换档位，自动变速器会根据汽车车速和载荷情况，以最低油耗及最佳换档时机进行自动换档，而使自动变速器的综合性能指标均达到最佳优化水平。 汽车自动变速器简称AT，是英文Autom

2、atic Transmission的缩写。自动变速器(AT)与手动变速器(MT)的不同之处是可以实现自动换档，目前自动变速器的自动换档等过程都是由自动变速器的电子控制单元（英文缩写为ECT ECU，俗称电脑）进行控制，因此自动变速器又可简称为EAT、ECAT、ECT等。 自动变速器可以按结构和控制方式、车辆驱动方式、档位数等不同方式进行分类。1、按结构和控制方式分类 根据自动变速器结构、控制方式的不同，可以分为机械式自动变速器、液力式自动变速器和无级自动变速器等。一、自动变速器的分类模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型（1）机械式自动变速器 机械式自动变速器简称AMT，是英

3、文Automated Mechanical Transmission的缩写，它是在原有手动、有级、普通齿轮变速器的基础上增加了电子控制系统，来自动控制离合器的接合、分离和变速器档位的变换。机械式自动变速器由于原有的机械传动结构基本不变，所以齿转传动固有的传动效率高、机构紧凑、工作可靠等优点被很好地继承了下来，在重型车辆的应用上具有很好的发展前景。一、自动变速器的分类模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型（2）液力式自动变速器 液力式自动变速器是目前应用最广泛、技术最成熟的自动变速器。按照控制方式的不同，液力自动变速器可以分为液控液力自动变速器和电控液力自动变速器，目前轿车上都

4、采用电控液力自动变速器；按照变速机构（机械变速器）的不同，液力自动变速器又可以分为行星齿轮自动变速器和非行星齿轮自动变速器，行星齿轮自动变速器应用最广泛，非行星齿轮自动变速器只在本田等个别车系中应用。行星齿轮自动变速器又可以分为辛普森式、拉维娜式和串联式等。（3）无级自动变速器 无级自动变速器简称CVT，是英文Continuously Variable Transmission的缩写，它是采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变。这也是一种具有广阔发展前景的自动变速器，目前在汽车上的应用已具有一定的市场份额。目前常见的有奥迪A6的Multitronic无级

5、自动变速器、派力奥的Speedgear无级自动变速器、旗云的VT1F无级自动变速器等。2、按车辆的驱动方式分类 自动变速器按车辆驱动方式的不同，可以分为自动变速器(Automatic Transmission)和自动变速驱动桥(Automatic Transaxle)，如图2-1所示。 自动变速器用于发动机前置后轮驱动的布置形式，变速器与主减速器、差速器分开，而自动变速驱动桥用于发动机前置前轮驱动，变速器与主减速器、差速器制成一个总成。一、自动变速器的分类模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型（a）自动变速器 （b）自动变速驱动桥图2-1 自动变速器和自动变速驱动桥3、按自动

6、变速器前进档的档位数分类按照自动变速器操纵手柄于前进档时的档位数，可以分为四档、五档、六档等类型，目前比较常见的是四档和六档自动变速器。现代轿车装用的自动变速器基本上都是四个前进档，即设有超速档。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速档，大大改善了汽车的燃油经济性。在商用车上，大多采用五档和六档自动变速器，而在某些高级轿车如丰田皇冠、宝马7系、奥迪A8等轿车较多采用六档自动变速器。一、自动变速器的分类模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型二、自动变速器的组成模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型 自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速器、液压控

7、制系统、电子控制系统、油冷却系统等几部分组成，如图2-2所示。1、液力变矩器 液力变矩器位于自动变速器的最前端，它通过螺栓与发动机的飞轮相连，它利用液力传动的原理，将发动机的动力传给自动变速器的输入轴，这是一种软连接。此外，它还可以起减速增矩和耦合作用。液力变矩器用液体来传递动力降低了液压尖峰载荷和扭转振动，延长了动力传动系统的使用寿命，较大提高了乘坐的舒适性和车辆行驶的安全性和通过性。二、自动变速器的组成模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型 自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速器、液压控制系统、电子控制系统、油冷却系统等几部分组成，如图2-2所示。2、齿轮变速器 齿轮变速

8、器是自动变速器的主要组成部分，它包括齿轮变速机构和换档执行机构。齿轮变速机构可以使变速器实现不同的传动比，使之处于不同的档位，大部分汽车的齿轮变速机构有34个前进档和一个倒档。这些档位与液力变矩器配合，就可获得由起步至最高车速的整个范围内的自动变速。换档执行机构制动或放开某个换档执行元件，完成固定或放松行星齿轮系统的齿圈、行星架和太阳轮，从而实现各档传动。图2-2 自动变速器的组成1-液力变矩器；2-行星齿轮机构；3-壳体；4-电子控制系统；5-液压控制系统；6-油冷却和滤清装置二、自动变速器的组成模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型 自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速器

9、、液压控制系统、电子控制系统、油冷却系统等几部分组成，如图2-2所示。3、油泵 通常安装在液力变矩器之后，由飞轮通过泵轮驱动，为液力变矩器、液压控制系统、换档执行元件的工作提供一定压力的液压油。4、液压控制系统 液力自动变速器的控制系统有液压式和电液式两种。新型液力自动变速器均采用了电液式控制系统，简称电子控制自动变速器(ECT)。液压控制系统包括由许多控制阀组成的阀板总成和液压管路，阀板总成通常安装在齿轮变速器下方的油底壳内。5、电子控制系统 电子控制系统包括计算机、传感器和执行器。传感器将发动机和汽车的行驶参数转变为电信号，然后送给自动变速器的计算机，计算机接收到这些信号后就根据既定的换档

10、规律向换档电磁阀发出指令，使它们动作，从而实现自动换档。三、自动变速器档位代号的意义模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型 自动变速器选档操纵手柄所处的档位与手动变速器有很大区别。不同国家、不同厂家或不同型号汽车的自动变速器，其选档操纵手柄一般都有P、R、N、D、S（或2）、L（或1）六个档位供驾驶员操作选择。对自动变速器而言，选档操纵手柄所处的档位与自动变速器所处的档位是两个完全不同的概念，选档操纵手柄只改变自动变速器阀体总成中手动阀的位置，而变速器所处的档位是由手动阀和换档执行机构（离合器、制动器等）的工作状态所决定，既取决于手动阀的位置，又取决于汽车车速、发动机节气门开

11、度等因素。6、冷却滤油装置 自动变速器油（ATF）在自动变速器工作过程中会因冲击、摩擦产生热量，并还要吸收齿轮传动过程中所产生的热量，油温将会升高。油温升高将导致ATF粘度下降，传动效率降低，因此必须对ATF进行冷却，保持油温在8090左右。ATF是通过油冷却器与冷却水或空气进行热量交换的。自动变速器工作中各部件磨损产生的机械杂质，由滤油器从油中过滤分离出去，以减小机械的磨损、避免堵塞液压油路和控制阀卡滞。三、自动变速器档位代号的意义模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型2、代号“R”位置（“倒车档”位置） 选档操纵手柄拨到“R”位置时，换档执行机构将接通自动变速器倒档传动的

12、油路，使倒档的动力传递路线接通，汽车驱动轮反转而实现倒退行驶。3、代号“N”位置（“空档”位置） 选档操纵手柄拨到“N”位置时，换档执行机构使自动变速器处于空档状态，发动机的动力虽然能够经过输入轴输入变速器，但各齿轮只是空转，变速器输出轴不能输出动力。装备自动变速器的汽车在使用过程中，只有当选档操纵手柄处于“P”或“N”位置，使变速器处于空转状态时，发动机才能启动，此功能由空档启动开关控制。三、自动变速器档位代号的意义模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型4、代号“D”位置（“前进档”位置） 选档操纵手柄拨到“D”位置时，大部分轿车的自动变速器可以获得四个不同的传动比传递动力

13、，即一档、二档、三档和超速（O/D：Over-Drive）档。在汽车行驶过程中，如果选档操纵手柄位于“D”位置，自动变速器的控制系统（液压控制系统或电子控制系统）将根据汽车速度、节气门开度等液压信号（液压控制式自动变速器）或电信号（电子控制式自动变速器）参数，按照预先设定的换档规律自动变换档位，汽车可以以不同车速向前行驶。汽车在道路条件良好的情况下行驶时，选档操纵手柄应当拨到“D”位置。5、代号“S（或2）”位置（“前进低档”或“高速发动机制动档”位置） 选档操纵手柄拨到“S（或2）”位置时，自动变速器的控制系统（液压控制系统或电子控制系统）将限制前进档的变化范围，只能接通一、二档的油路，自动

14、变速器只能在一、二档之间变换档位，无法升入更高档位，从而使汽车具有足够的驱动力稳定地上坡，下坡时又可利用发动机制动，故称为“高速发动机制动档”。三、自动变速器档位代号的意义模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型6、代号“L（或1）”位置（“前进低档”或“低速发动机制动档”位置） 选档操纵手柄拨到“L（或1）”位置时，自动变速器的控制系统（液压控制系统或电子控制系统）只能接通一档油路，自动变速器只能在一档行驶，无法升入高档。因此，当选档操纵手柄拨到“L（或1）”位置时，可以获得比选档操纵手柄拨到“S（或2）”位置更强的发动机制动效果，故又称为“低速发动机制动档”。此档位适用于汽

15、车在山区、上坡或下坡行驶，使汽车具有足够的驱动力稳定地上坡，下坡时又可利用发动机制动。四、自动变速器控制开关的使用模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型1、超速档开关（O/D开关） 此开关用于控制自动变速器的超速档。当这个开关打开后，超速控制电路接通，使阀板中的超速电磁阀工作。此时若操纵手柄位于D位，自动变速器随着车速的提高而升档，最高可升入四档（即超速档），该开关关闭后，超速档控制电路被断开，仪表盘上的“O/D OFF”指示灯随之亮起，自动变速器随着车速的提高而升档时，最高只能升入三档，不能升入超速档。 新型自动变速器除了可用操纵手柄进行换档控制外，还可以通过操纵手柄或汽车

16、仪表板上的一些控制开关进行一些其它控制。不同车型自动变速器的控制开关往往有不同的名称，其作用也不完全相同。常见的控制开关有以下几种。四、自动变速器控制开关的使用模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型2、模式开关大部分电子控制自动变速器都有一个模式开关，用来选择自动变速器的控制模式，以满足不同的使用要求。所谓控制模式主要是指自动变速器的换档规律，常见的自动变速器的控制模式有以下几种。（1）经济模式（ECONOMY） 这种控制模式是以汽车获得最佳的燃油经济性目标来设计换档规律的。当自动变速器在经济模式状态下工作时，其换档规律应能使发动机在汽车行驶过程中经常处于经济转速范围内运转，

17、从而提高了燃油经济性。（2）动力模式（POWER） 这种控制模式是以汽车获得最大的动力性为目标来设计换档规律。当自动变速器在动力模式下工作时，其换档规律应能使发动机在汽车行驶过程中经常处在大功率范围内内运转，从而使汽车获得较好的动力性能和爬坡能力。（3）标准模式（NORMAL） 标准模式的换档规律介于经济模式和动力模式之间。它兼顾了动力性和经济型，使汽车既保证一定的动力性，又有较佳的燃油经济性能。四、自动变速器控制开关的使用模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型3、保持开关 有些电子控制自动变速器设有保持开关。按下这个开关后，自动变速器便不能自动换档，其档位完全取决于操纵手柄

18、的位置：当操纵手柄位于D位、S（或2）位、L（或1）位时，自动变速器分别保持在三档、二档、一档。汽车在雪地行驶时，可按下这个开关，用操纵手柄选择档位，以防止驱动轮打滑。五、不同工况下自动变速器的使用模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型1、发动机起动工况（1）正常起动 起动发动机时，应拉紧驻车制动或踩住制动踏板，将自动变速器的操纵手柄置于P位和N位，此时将点火开关转至起动位置，才能使起动电机转动。在操纵手柄位于P位和N位之外的其它任何位置上时，都不能起动。（2）汽车途中熄火后起动 装有自动变速器的汽车在行驶途中突然熄火时，操纵手柄位于行驶档位置，此时若转动点火开关起动，起动电

19、机将不会转动，必须将操纵手柄移至P位或N位后方能起动。 由于自动变速器在结构和工作原理上与手动变速器有很大的不同，因此在使用操作上有许多不同之处。五、不同工况下自动变速器的使用模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型2、汽车起步工况（1）发动机起动后，必须停留几秒钟后才能挂档起步。（2）起步时应先踩住制动踏板，然后再挂档，并查看所挂档位是否正确，最后松开手制动，抬起制动踏板，缓慢踩下加速踏板加速起步。（3）必须先挂档后踩加速踏板，不允许边踩加速踏板变挂档，或先踩加速踏板后挂档，或挂档后踩住制动踏板或未松开驻车制动就踩下加速踏板。 由于自动变速器在结构和工作原理上与手动变速器有很

20、大的不同，因此在使用操作上有许多不同之处。五、不同工况下自动变速器的使用模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型3、一般道路行驶工况（1）装有自动变速器的汽车在一般道路上向前行驶时，应将操纵手柄置于D位，并打开超速档开关。这样自动变速器就可以根据车速、行驶阻力、节气门开度等因素，选择合适的档位。超速驱动时必须是在平路上小负荷，且具备一定的车速。（2）为了节省燃油，可将模式开关设置在经济模式或标准模式位置上。加速时应平稳缓慢地加大油门，尽量让节气门开度保持在小于1/2开度的范围内。也可以采用“提前升档”的操作方法，即汽车起步后，先用较大的油门将汽车加速到20km/h30km/h，

21、然后将加速踏板很快的松开，并持续2s3s，这时自动变速器就能立即从一档升至二档，当感觉到升档后，再将加速踏板踩下，继续加速，从二档升至三档也采用这种方法。这种操作方法能让自动变速器较早地升入高一档，从而提高了发动机的负荷率，降低了发动机的转速，在一定程度上节省了燃油，同时还降低发动机的磨损程度、减小噪声。（3）为了提高发动机的动力性，可将模式开关设置在动力模式位置上。在急加速时，还可以采用“强制降档”的操作方法，即把加速踏板迅速踩到全开位置，此时自动变速器会自动下降一个档位，可获得迅速的加速效果。当加速的要求得到满足后，应立即松开加速踏板，以防止发动机超速及造成损坏。值得注意的是，“强制降档”

22、旨在高速超车，在这种工况下自动变速器中的摩擦片磨损、发热严重，很容易造成碎裂和粘接，若非特殊需要，不宜经常使用。五、不同工况下自动变速器的使用模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型4、倒车工况（1）在汽车完全停稳后，将操纵手柄移至R位。（2）在平路上倒车时，可完全放松加速踏板，以怠速缓慢倒车。（3）若倒车中要越过台阶或凸起物时应缓慢加速，并且越过之后要及时制动。5、坡道行驶工况（1）在一般道路上行驶时，可按一般道路行驶的方法，将操纵手柄置于D位，用加速踏板或制动踏板来控制上下坡车速。（2）坡道较长时，宜将超速档开关关闭。如果汽车以超速档在坡道行驶，因坡道阻力大于驱动力，导致车

23、速下降，到一定车速时自动变速器又从超速档降到三档，到三档后，又因驱动力大于坡道阻力，汽车被加速，到一定车速时又升至超速档。这样若坡道较长，将重复上述过程，即形成“循环跳档”加剧了自动变速器中摩擦片的磨损。在这种情况下，应将超速档开关关闭，限制超速档的使用，汽车就能在三档稳定地加速上坡。（3）若坡道较陡，汽车在三档和二档之间“循环跳档”，宜将操纵手柄置于S（或2）档位置，即可使自动变速器在二档稳定地行驶。五、不同工况下自动变速器的使用模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型6、发动机制动工况 在发动机下坡时，若完全松开加速踏板后车速依然太高，可将操纵手柄置于S位或L位，并把加速踏

24、板送到最小（禁止熄火），此时驱动轮经传动轴、变速器、液力变矩器反拖发动机运转，这样可以利用发动机的运转阻力让汽车减速，这种情况称为发动机制动。要注意不能在车速较高时将操纵手柄从D位拨至S（或2）位或L（或1）位，这样会使自动变速器中的摩擦片因急剧摩擦而受到损坏。当车速较高时，应先用制动器将汽车减速至较低车速，再将操纵手柄从D位换至S（或2）位或L（或1）位。一般空车下8%10%坡度时，可以用S档，重车下8%10%坡度时，必须用L档，中间不准换档。7、雪地或泥泞路面行驶工况 在雪地或泥泞路面行驶时，若操纵手柄置于D位,当驱动轮打滑时，如果驾驶员立即松开加速踏板，由于打滑的驱动轮转速较快，自动变速

25、器会出现前面所述的提前升档的现象，从而进一步加剧了驱动轮的打滑。此时可将操纵手柄置于S（或2）位或L（或1）位，限制自动变速器的最高档位，即可利用节气门来控制车轮的转速，防止驱动轮打滑。设有保持开关的自动变速器也可打开保持开关，然后就可以采用与手动变速器一样的方法，用操纵手柄来选择适当的档位行驶。五、不同工况下自动变速器的使用模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型8、临时停车工况 汽车在交叉路口等待交通信号或因堵车等原因而需要临时停车时，若停车时间较短，可让操纵手柄保持在D位，只用行车制动，这样一放松制动踏板，汽车就可以重新起步。若停车时间稍长，最好同时利用行车制动和驻车制动

26、，以免不小心松开制动踏板使汽车向前闯动而发生意外。若停车时间较长，最好把操纵手柄换到N位，拉紧驻车制动停车，以免造成自动变速器油温过高。9、停放工况 汽车停放好后，应踩住制动踏板，将操纵手柄移至停车档（P档）位置，并拉紧驻车制动，然后关闭点火开关并熄火。六、停车锁止机构模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型 目前，大多数自动变速器都是通过锁止输出轴实现驻车（停车）。停车锁止机构的结构如图2-3所示，主要由锁止凸轮、锁止棘爪和输出轴外齿圈组成。图2-3 停车锁止机构1-锁止凸轮；2-输出轴外齿圈；3-变速器壳体；4-支承销；5-锁止棘爪六、停车锁止机构模块二 汽车自动变速器课题

27、一 汽车自动变速器的组成与类型 锁止棘爪一端与固定在变速器壳体上的支承锁相连。锁止凸轮为圆锥柱体形，一端直径大，一端直径小。当选档操纵手柄拨到P位以外的任一位置时，连杆机构与弹簧将拉动锁止凸轮，使其直径小的一端与锁止棘爪接触，棘爪在其弹簧拉力作用下压在锁止凸轮直径小的一端，棘爪凸齿与输出轴外齿圈分离，变速器输出轴可以自由旋转。当选档操纵手柄拨到P位置时，手控阀通过连杆机构与弹簧推动锁止凸轮将锁止棘爪推向输出轴外齿圈，使锁止棘爪的凸齿嵌入外齿圈的齿槽中将输出轴与变速器壳体连成一体而无法转动，使汽车不能移动。 七、自动变速器的特点模块二 汽车自动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型液压控制式和

28、电子控制式自动变速器的优点如下：（1）整车具有良好的驾驶性能 自动变速器可以根据发动机工况和车速进行自动换档，使整车自动达到良好的驾驶性能。驾驶性能与驾驶员的技术水平关系不大，因此特别适用于装备家庭用车。（2）具有缓和冲击的功能 液力传动装置的工作介质（变速器油）是液体，液体传力为柔性传力，具有缓冲作用，能够有效地衰减传动系统的扭转振动与冲击，保证汽车平稳起步并提高乘坐舒适性、防止传动系统过载损坏，并延长发动机和传动系零部件的使用寿命。自动变速器能够自动适应行驶阻力变化，且在一定范围内能实现无级变速，因此能使发动机的功率得到充分利用，有利于提高发动机的动力性。七、自动变速器的特点模块二 汽车自

29、动变速器课题一 汽车自动变速器的组成与类型（3）较好的行车安全性 在车辆行驶过程中，驾驶员必须根据道路、交通条件的变化，对车辆的行驶方向和速度进行改变和调节。以城市车辆高峰交通为例，车辆平均每分钟换档35次。由于这种连续不断的频繁操作，易使驾驶人员的注意力分散，产生疲劳，造成交通事故增加。自动变速的车辆取消了离合器踏板和变速杆，只需控制加速踏板就能自动变速，从而减轻驾驶员的疲劳强度，使行车事故率降低、平均车速提高。（4）降低废气排放 发动机在怠速和高速运行时，废气中的一氧化碳和碳氢化合物的浓度较高，而自动变速器的应用，可以使发动机经常处于经济转速区域内运转，也就是在较小污染排放的转速范围内工作

30、，从而降低排气污染。液压控制式和电子控制式自动变速器的主要缺点是结构复杂、零部件加工工艺要求高难度大、生产成本高及维修不便。此外，自动变速器的传动效率在一般情况下比手动变速器低，因此当自动变速器汽车在一般道路条件下行驶时，其耗油量会有所增加。一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 在动力传递过程中，若利用液体作为工作介质来传递能量，则在该传动系统中就有液体传动。液体在运动中所具有的液体能一般表现为：动能、压能和位能。在液体传动过程中，液体相对位置高度变化小，位能可以忽略，能量变换主要表现为动能和压能，故液体传动可分为液压传动和液力传动。液压

31、传动指主要依靠工作液体压能的变化来传递动力的传动系统。利用工作液体压能的变化来传递或变换能量的元件称为液压元件，如液压泵、液压马达等。液力传动指主要依靠工作液体动能的变化来传递动力的传动系统。利用工作液体动能的变化来传递动力或变换能量的元件称为液力原件，如液力偶合器和液力变矩器等。一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理1、液力偶合器 液力耦合器是一种液力传动装置，若忽略机械损失，则输出力矩与输入力矩相等。采用它的目的有两个，一是防止发动机过载；二是调节工作机构的转速。 液力偶和器由泵轮和涡轮两个工作轮组成，泵轮是主动元件，涡轮是被动元件。这

32、两个工作轮是能量转换和动力传递的基本元件。泵论和涡轮具有相同内、外径，都装有径向排列的叶片，泵轮和涡轮相对安装，两者端面间留有3mm4mm间隙，没有机械联系。泵轮与涡轮装合后成为一个整体，其轴向断面一般为圆形，内腔充满着工作液，液力偶合器的基本构造如图2-4所示。 （a）结构 （b）工作原理图2-4 液力偶合器基本构造1-输入轴；2-壳体；3-泵轮；4-涡轮；5-输出轴一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器 液力变矩器是一种典型的传递扭矩的液力传动装置，是自动变速器必不可少的动力传递部件。由于液力偶合器只能传递扭矩，不能增大

33、扭矩，因此现代汽车采用的是由液力偶合器改进而来的液力变矩器。（1）液力变矩器的功用 液力变矩器位于发动机与变速器之间，以传动液（自动变速器油ATF）为工作介质，主要完成以下功用： 1）传递转矩。发动机的转矩通过液力变矩器的主动元件，再通过自动变速器油传递给液力变矩器的从动元件，最后传递给齿轮变速器。 2）无级变速。根据工况不同，液力变矩器可以在一定范围内实现转速和转矩的无级变化。 3）自动离合。液力变矩器由于采用传动液（自动变速器油ATF）传递动力，当踩下制动踏板时，发动机也不会熄火，此时相当于离合器分离；当抬起制动踏板时，汽车可以起步，此时相当于离合器结合。 4）驱动油泵。自动变速器传动液在

34、工作的时候需要油泵提供一定的压力，而油泵一般是由液力变矩器壳体驱动的。同时由于采用自动变速器油传递动力，液力变矩器的动力传递柔和，并且能防止传动系过载。一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（2）液力变矩器的类型 现代汽车常用的液力变矩器有普通液力变矩器（也称三元件液力变矩器）、综合式液力变矩器和锁止式液力变矩器三种。（3）普通液力变矩器 1）液力变矩器的结构 普通液力变矩器的结构如图2-5所示，由涡轮、泵轮和导轮组成。涡轮与泵轮均为圆盆状，导轮为扇叶状。这种液力变矩器具有涡轮、泵轮和导轮三个元件，所以普通液力变矩器又称为三

35、元件液力变矩器，而这些轮统称为工作轮或叶轮。叶轮由铝合金精密铸造而成或由冷轧钢板冲压成形。冲压成形的叶轮内壁上的叶片采用铆接（可拆式）或焊接（焊接式）工艺制成。图2-5 普通液力变矩器结构图一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器 可拆式液力变矩器虽然维修方便，但是平衡精度不高，特别是拆修后平衡精度更难保证，因此仅适用于转速较低、动平衡精度要求不高的载货汽车。发动机转速高、平衡精度要求高的轿车，目前普遍采用焊接式液力变矩器传递扭矩。虽然焊接式液力变矩器不能分解检修，一旦出现故障就需要更换总成，但由于其零部件焊接牢固，实践表明极

36、少会出现故障。三元件液力变矩器与液力偶合器的主要区别在于：在涡轮与泵轮内部增设了一个引导液体流向且固定不动的导轮，从而能够增大涡轮的输出扭矩。一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（3）普通液力变矩器 2）液力变矩器工作原理 液力变矩器是以自动变速器油液ATF（Automatic Transmission Fluid，以下简称传动液）为工作介质来传递发动机扭矩的。液力变矩器的三个工作轮都安装在密闭的变速器壳体中，壳体内充满传动液ATF。泵轮与发动机飞轮圆盘固定连接，为液力变矩器的主动部件。涡轮与液力变矩器输出轴（即齿轮变速器

37、输入轴）以花键连接，为液力变矩器的从动部件。导轮固定在轴套（又称为导轮固定套）上，轴套固定在变速器壳体上。因此，导轮悬浮在涡轮与泵轮之间不动，且导轮与涡轮和泵轮的叶片端面之间留有一定间隙。三个工作轮之间没有机械联系，工作轮上的叶片都径向倾斜排列，为了保证液力变矩器的性能和传动液ATF循环良好，叶片都弯曲成一定弧度，传动液的流动情况如图2-6和图2-7所示，下面分析力矩传递过程。图2-6 三元件液力变矩器的工作原理1-发动机飞轮；2-涡轮；3-泵轮；4-导轮；5-输出轴；6-导轮固定套；7-发动机曲轴一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2

38、、液力变矩器（3）普通液力变矩器 2）液力变矩器工作原理 发动机曲轴旋转时，通过飞轮圆盘带动液力变矩器的泵轮一同旋转。泵轮旋转时，其叶片带动传动液ATF随之绕轴线作圆周运动，泵轮叶片间的传动液ATF在离心力作用下就会沿叶片内缘向外缘甩出。泵轮与涡轮的转速差就会使泵轮外缘与涡轮外缘之间产生压力差，因此泵轮叶片外缘流出的传动液便从压力高的泵轮叶片外缘冲入涡轮叶片外缘，涡轮在高速液流的冲击力作用下，便随泵轮一同旋转并将力矩传递到输出轴（即变速器输入轴）。流入涡轮的传动液ATF从涡轮叶片内缘流出并进入导轮，由于导轮固定不动，因此液流经导轮叶片改变方向后，重又返回泵轮，完成传动液从泵轮涡轮导轮泵轮的工作

39、循环，传动液流动路线如图2-7所示。通过传动液不断循环，便将发动机飞轮输出的扭矩传递到齿轮变速器输入轴。一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（3）普通液力变矩器 3）液力变矩器增扭原理 液力变矩器具有增大原始输入扭矩的功能，即传递到变速器的扭矩可以大于发动机输入液力变矩器的原始输入扭矩。实现这一功能的关键在于液力变矩器比液力偶合器增设了固定不动的导轮。 图2-7 工作轮叶片结构及传动液流动情况一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（3）普通液力变矩器 3

40、）液力变矩器增扭原理 如果象液力偶合器一样，在泵轮与涡轮之间不设置导轮，那么在泵轮与涡轮之间的转速差很大的情况下，当传动液ATF从涡轮回流到泵轮时，液流就会冲击泵轮叶片内缘前面（靠旋转方向一面）从而阻碍泵轮的旋转，如图2-8所示。 液力变矩器增设导轮后，导轮叶片将改变从涡轮回流至泵轮的液流方向，如图2-9所示，使液流冲击泵轮叶片背面，促使泵轮旋转。这样，泵轮传递到涡轮的扭矩将是发动机的输入扭矩与从涡轮回流至泵轮液流冲击扭矩的合成扭矩，即泵轮将原始输入扭矩增大后再传递到涡轮，从而使涡轮输出的扭矩增大。 图2-8 未设导轮时传动液ATF流向 图2-9 设置导轮后传动液ATF流向一、液力偶合器和液力

41、变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（3）普通液力变矩器 3）液力变矩器增扭原理 液力变矩器输出扭矩增大的倍数用变扭系数（即变扭比）表示，变扭系数等于涡轮输出扭矩Mw与泵轮输入扭矩Mb之比，用字母“K”表示。变扭系数随变矩器传动比或速比（即输出转速与输入转速之比）的变化而变化。当涡轮转速为零时，变扭系数K值最大，称为最大变扭系数或“失速”扭矩比。发动机运转时，液力变矩器涡轮转速为零的现象，称为发动机“失速”。汽车制动或启动时，发动机都会出现失速现象。 普通液力变矩器的变扭系数一般为1.92.5，最大可达3，即涡轮输出扭矩可达发动机输入扭矩的三

42、倍。效率可达80%86%，适用于小型车辆。一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 在液力变矩器的导轮与导轮套管之间安装有单向离合器的液力变矩器称为综合式液力变矩器。 1)综合式液力变矩器结构 综合式液力变矩器的内部结构及其简图如图2-10所示。（a）内部结构 （b）结构简图图2-10 综合式液力变矩器1-液力变矩器壳体；2-泵轮；3-导轮；4-单向离合器外座圈；5-单向离合器内座圈；6-泵轮轮毂；7-输出轴；8-导轮固定套管；9-推力垫圈；10-单向离合器盖；11-滚柱；12-垫圈；13-涡轮轮毂；14

43、-曲轴凸缘（输入轴）；15-涡轮；16-飞轮齿圈一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 1)综合式液力变矩器结构 综合式液力变矩器能够提高液力变矩器的传动效率，充分利用发动机的功率，提高燃油经济性。目前，轿车、大型客车和工程车辆普遍采用综合式液力变矩器，其传动效率可达96%，变扭比可达2.22.5。 2)综合式液力变矩器的工作原理 当泵轮与涡轮的转速差很大时，如图2-11（a）所示，由于泵轮叶片外缘与涡轮叶片外缘的压力差很大，因此沿涡轮叶片内缘流出的液流速度A很高。速度A在涡轮速度（即传动液ATF圆周运

44、动速度）B的影响下，其方向发生偏移，使传动液按合成速度C方向流向导轮并冲击导轮叶片前面（靠旋转方向一面）。如果导轮不动，那么导轮叶片就会使液流改变方向冲击泵轮叶片背面，促使泵轮旋转，从而增大扭矩。一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 2)综合式液力变矩器的工作原理 当泵轮与涡轮的转速差较小时，如图2-11（b）所示，一方面涡轮旋转速度B增大，另一方面由于泵轮叶片外缘与涡轮叶片外缘的压力差减小，因此沿涡轮叶片内缘流出的液流速度A减小，传动液将按合成速度C方向流向导轮并冲击导轮叶片前端的背面。如果导轮不动

45、，那么传动液将产生涡流，阻碍传动液顺利流动，从而造成不必要的能量损失，降低变矩器的传动效率。如果此时导轮能够自由旋转，传动液ATF便能顺利回流到泵轮，能量就不会损失。由此可见，将导轮通过单向离合器固定在变速器壳体上，是提高液力变矩器的传动效率的方法之一。一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 2)综合式液力变矩器的工作原理 单向离合器是一种单向传递扭矩的机械装置，它允许一个方向传递动力而在其相反方向只允许自由转动。在液力变矩器中，单向离合器的内座圈与导轮固定套和变速器壳体连接而固定不动，外座圈与导轮连接

46、，可与导轮一起按泵轮旋转方向转动。增设单向离合器后，当泵轮与涡轮的转速差大时，液流冲击导轮使离合器处于锁止状态，导轮被锁住不动，传动液ATF被导轮叶片改变方向后冲击泵轮叶片背面，促使泵轮旋转，起到增大扭矩作用，传动液流向与图2-11（a）所示流动情况完全相同。当转速差小时，单向离合器处于松驰状态（可以旋转），当液流冲击导轮叶片背面时，导轮就会沿泵轮旋转的相同方向自由旋转，如图2-12所示，传动液ATF便能顺利回流到泵轮。（a）转速差大时ATF的流向 （b）转速差小时ATF的流向图2-11 速比变化时ATF的流向 一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型

47、及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 2)综合式液力变矩器的工作原理 综上所述，传动液从涡轮回流到泵轮的流动方向，取决于泵轮与涡轮之间的转速差。当泵轮与涡轮的转速差大时，导轮叶片就会使液流改变方向冲击泵轮叶片背面，促使泵轮旋转，从而增大扭矩。当转速差小、涡轮转速达到泵轮转速的规定比值（涡轮转速与泵轮转速之比称为速比，用字母“i”表示，规定比值i=0.8左右）时，导轮即开始按泵轮旋转的相同方向旋转，此时变矩器虽然没有增扭作用但减少了涡流损失，从而提高了传动效率。图2-12 增设单向离合器后转速差小时ATF流向一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系

48、统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 3)滚柱式单向离合器结构原理 单向离合器不仅用在综合式液力变矩器上，而且还用在自动变速器的换档执行机构中。单向离合器有多种型式，常用的有滚柱式和楔块式两种。 滚柱式单向离合器又称为滚柱斜槽式单向离合器，结构如图2-13所示，由内座圈1、滚柱总成2和外座圈3等组成。滚柱总成由滚柱和复位弹簧组成。 外座圈用销钉或铆钉与导轮内圆连接，可随导轮沿泵轮旋转方向转动；内座较与导轮固定套花键连接。因为导轮固定套固定在变速器壳体上，所以内座圈不能转动。外座圈内圆制作有与滚柱数量相同的楔形槽（斜槽），滚柱及其复位弹簧安装在楔形槽内。一、液力偶合器和液力变矩

49、器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 3)滚柱式单向离合器结构原理 当涡轮转速低、泵轮与涡轮的转速差大时，从涡轮回流的传动液ATF就会冲击导轮叶片，力图使导轮和离合器外座圈沿顺时针方向旋转，如图2-14（b）所示。由于离合器内座圈不动，因此滚柱在摩擦力和复位弹簧弹力的共同作用下，滚靠在楔形槽较窄一端将内、外座圈卡成一体，使单向离合器处于锁止状态，外座圈和导轮不能转动，变矩器能够起到增扭作用。液力变矩器采用滚柱式离合器时，其变扭系数最大可达K=2.5，即涡轮输出扭矩可达发动机输入扭矩的2.5倍。图 2-13 滚柱式单向离合器结

50、构与安装1-内座圈；2-滚柱与复位弹簧；3-外座圈；4-导轮；5-导轮固定套一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 3)滚柱式单向离合器结构原理 涡轮转速升高时，涡轮与泵轮的转速差减小。当涡轮转速升高到一定值（速比i=0.8左右）时，涡轮回流的液流将冲击导轮叶片的背面，使导轮和离合器外座圈沿逆时针方向转动，如图2-14（a）所示。此时滚柱与内座圈之间的摩擦力克服复位弹簧弹力而滚向楔形槽较宽一端，单向离合器外座圈处于自由旋转状态，外座圈和导轮与泵轮同向转动，液力变矩器相当于液力偶合器传递动力。（a）自由状

51、态 （b）锁止状态图2-14 滚柱式单向离合器结构原理1-外座圈；2-滚柱；3-复位弹簧；4-内座圈一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 4）楔块式单向离合器结构原理 楔块式单向离合器的结构如图2-15（a）所示，主要由外座圈1、楔块2、片状弹簧保持架3和内座圈4组成。特殊形状的楔块借助于保持架和片状弹簧均匀分布在内、外座圈之间，外座圈与导轮固定连接，内座圈与导轮固定套花键连接而固定不动。楔块尺寸如图2-15（b）所示。长对角线尺寸A略大于内外座圈之间的距离（即外座圈半径与内座圈半径之差）B，短对角线

52、尺寸C略小于尺寸B，即尺寸关系为：ABC。（a）结构简图 （b）楔块尺寸图2-15 楔块式单向离合器的结构1-外座圈；2-楔块；3-保持架；4-内座圈一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 4）楔块式单向离合器结构原理 当涡轮转速低、泵轮与涡轮的转速差大时，从涡轮回流的传动液ATF冲击导轮叶片前面，力图使导轮和离合器外座圈沿逆时针方向旋转，如图2-16（b）所示。由于内座圈不动，因此楔块在摩擦力作用下向左倾斜并卡在内、外座圈之间，将内、外座圈卡成一体，使离合器处于锁止状态，外座圈和导轮不能转动，变矩器起

53、到增扭作用。采用楔块式离合器时，变矩器的变扭系数最大可达K=2.2，即涡轮输出扭矩可达发动机输入扭矩的2.2倍。（a）自由状态 （b）锁止状态图2-16 楔块式单向离合器工作原理一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 4）楔块式单向离合器结构原理 当涡轮与泵轮的转速差减小、涡轮转速升高到一定值（速比i=0.8左右）时，涡轮回流的液流将冲击导轮叶片的背面，使导轮和离合器外座圈沿顺时针方向转动，如图2-16（a）所示。此时楔块在摩擦力作用下向右倾斜，因为短对角线尺寸C小于内外座圈之间的距离B，所以离合器处于

54、自由旋转状态，外座圈和导轮与泵轮同向转动，液力变矩器相当于液力偶合器传递动力。（a）自由状态 （b）锁止状态图2-16 楔块式单向离合器工作原理一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（4）综合式液力变矩器 4）楔块式单向离合器结构原理 液力变矩器随涡轮转速变化而自动地、无级地改变输出扭矩的特性，能自动适应汽车行驶阻力的变化。当泵轮转速不变（即发动机转速不变）、汽车受到外界行驶阻力的影响而导致车速降低（即涡轮转速下降，速比减小）时，由于涡轮输出扭矩自动增大，使汽车能有效地克服行驶阻力；当汽车行驶阻力减小时，所需驱动扭矩减小，由

55、于此时车速升高（涡轮转速升高，速比增大），因此涡轮输出扭矩减小，以便适用阻力变化。（a）自由状态 （b）锁止状态图2-16 楔块式单向离合器工作原理一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（5）锁止式液力变矩器 锁止式液力变矩器是指装有锁止离合器，能够直接传递动力的液力变矩器，又称为闭锁式液力变矩器。 1）锁止式液力变矩器的优点在液力变矩器传递扭矩过程中，由于液力变矩器的泵轮和涡轮之间存在着转速差和液力损失，其效率不如手动变速器高，为了提高液力变矩器在高转速比工况下的效率，绝大部分液力变矩器中都增设了锁止机构，使变矩器输入轴与

56、输出轴刚性连接，提高传动效率，提高汽车在正常行驶时的燃油经济性，并防止传动液过热。一、液力偶合器和液力变矩器模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理 2、液力变矩器（5）锁止式液力变矩器 2）锁止式离合器的结构特点和工作原理 这种液力变矩器有一个由液压操纵的锁止离合器，锁止离合器的主动盘即为变矩器壳体，从动盘是一个可作轴向移动的压盘，它通过花键套与涡轮连接。锁止离合器的结合和分离是由液力变矩器中传动液流动方向的改变而决定的，如图2-17所示。当汽车起步、低速或在路况较差的路面上行驶时，此时传动液按图2-17（a）所示的方向流动，锁止离合器分离，此时液力变矩器具有变矩作

57、用；当车速增高时，传动液按图2-17（b）所示的方向流动，锁止离合器结合（锁止），将涡轮与泵轮接合成一体，发动机输入的动力由变矩器壳体前盖、锁止压盘和涡轮壳体直接传递到变速器输入轴，传动效率为100%。由于锁止式液力变矩器既能自动适应汽车行驶阻力的变化，又能提高传动效率，因此目前生产的轿车普遍采用。（a）锁止离合器分离 （b）锁止离合器结合图2-17 锁止离合器的结构及工作原理二、行星齿轮机构模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理1、行星齿轮机构的组成 最简单的行星齿轮机构由一个太阳轮、一个内齿圈、一个行星齿轮架、若干个行星齿轮和行星轮轴组成，行星轮轴和行星架相连，

58、一般称为单排行星齿轮机构。太阳轮、内齿圈和行星齿轮架是行星排的三个基本构件，而且它们具有公共的固定轴线。行星齿轮（行星轮）有36个，对称布置在太阳轮与内齿圈（环形齿圈）之间，与内齿圈和太阳轮两者啮合。行星轮既能绕行星轮轴自转，又能围绕太阳轮公转，这种关系如同太阳系中地球与太阳的关系，因此将这样的齿轮机构称为行星齿轮机构。图2-18所示为单排行星齿轮机构。图2-18 单排行星齿轮机构的结构1-内齿圈；2-行星齿轮；3-行星齿轮架；4-太阳轮二、行星齿轮机构模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理2、行星齿轮机构的工作原理 平行轴式齿轮变速机构传动比的计算公式为： 在行星

59、齿轮机构中，将不是齿轮的行星架可虚拟成一个具有明确齿数的齿轮（齿数=太阳轮齿数+内齿圈齿数）之后，其传动比也可按平行轴式齿轮变速机构传动比的计算公式来计算，但由于行星齿轮的轴线是转动的，且虚拟齿轮及其齿数来源不便于理解，因此需要利用行星齿轮机构的运动规律方程式来计算其传动比。此外，通过分析单排行星齿轮机构的运动规律，便可了解双排、多排或其他型式组合而成的行星齿轮变速器的变速原理。二、行星齿轮机构模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理2、行星齿轮机构的工作原理 为了了解行星齿轮机构的工作原理，下面先分析单排行星齿轮机构的运动规律。图2-19为单排行星齿轮机构的示意图。

60、图上标出了行星轮所受的作用力。图2-19 单排行星齿轮机构及作用力1-太阳轮；2-内齿圈；3-行星齿轮架；4-行星轮二、行星齿轮机构模块二 汽车自动变速器课题二 汽车自动变速器变速系统类型及工作原理2、行星齿轮机构的工作原理作用在太阳轮1上的力矩： 作用在内齿圈2上的力矩： 作用在行星架3上的力矩： 令内齿圈齿数Z2与太阳轮齿数Z1之比为 ，则 式中：r1、r2分别为太阳轮和内齿圈的节圆半径；Z1、Z2分别为太阳轮和内齿圈的齿数；r3太阳轮与行星轮的中心距。由行星轮4的受力平衡条件可得： 因此，太阳轮、内齿圈和行星架上的力矩分别为：图2-19 单排行星齿轮机构及作用力1-太阳轮；2-内齿圈；3