第7章 自动变速器

1、1 第第7章章 自动变速器自动变速器 2 自动变速器的组成 液力变矩器组成和变矩原理 行星齿轮变速器机构的变速原理 电液控自动变速器换挡基本原理 3 7.1概述 7.1.1 自动变速器的特点自动变速器的特点 1)操作简单，提高了安全性能。 2)汽车起步更加平稳。 3)适时换挡，能自动适应行驶阻力的变化。 4)液力传动的工作介质是液体，能使动载荷大为减轻，提高有关部件和零件 使用寿命。 5）主要缺点是结构复杂，成本高，维修难度大。低速区传动效率低。 现代液力变矩器都加装了锁止离合器、超速挡及驾驶模式选择功能等装置， 使汽车的传动效率在高速区大大提高。 4 7.1.2 自动变速器分类自动变速器分类

2、 有级式 自动变速器按传动比的变化规律可分为 无级式 自动变速器 自动变速器按照其用途分类 自动变速驱动桥 5 自动变速器 自动变速驱动桥 6 7.1.3 自动变速器的组成自动变速器的组成 自动变速器由四大部分组成：液力变矩器；齿轮变速机构；控制系统；冷却、 润滑装置 7 7.2 液力变矩器 7.2.1 变矩器的作用变矩器的作用 1）起到离合器的作用，传递或切断发动机与自 动变速器传动机构之间的动力传递。 2）在一定范围内无级变速、变矩，可将发动机的转矩增 大24倍输出。 3）起到飞轮的作用，使发动机运转平稳。 4）驱动液压控制系统的油泵运转。 8 壳壳 壳壳 泵轮泵轮 涡轮涡轮 导轮导轮 起

3、动起动 齿圈齿圈 泵轮与壳连成一体为主动元 件； 壳体做成两半，用螺栓连接 ，壳外有起动齿圈 涡轮悬浮在变矩器内与从动 轴相连； 导轮悬浮在泵轮与涡轮之间，通过单向离合器及导轮固定套固 定在变速器外壳上，单向离合器使导轮可以顺时针方向转动，而不能 逆时针方向转动。 7.2.2 液力变矩器的组成液力变矩器的组成 9 液力变矩器组成液力变矩器组成 10 变矩器工作时，工作液除有绕变矩器轴的圆周运动以外，还有 在循环圆中的循环流动，在工作液循环流动的过程中，固定不动的 导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡轮不同于泵轮输入的转矩。 变矩器不仅能传递转矩，且能在泵轮转矩不变的情况下，随涡轮 的转速（反映着汽车

4、行驶速度）不同而改变涡轮输出的转矩的数值， 即实现无级变速。 7.2.3 液力变矩器的工作原理液力变矩器的工作原理 11 导轮的作用是：增加涡轮的输出力矩 导轮通过单向离合器与轴套相连 12 7.7. .液力变矩器的特性液力变矩器的特性 13 7.7. .单向离合器单向离合器 滚柱斜槽式 14 楔块式 15 三元件液力变矩器三元件液力变矩器 压盘压盘 从动盘从动盘 传力盘传力盘 涡轮涡轮 泵轮泵轮 导轮导轮 涡轮涡轮 轮毂轮毂 压力油经油道进入后， 推动活塞右移，压紧从动盘， 锁止离合器，使泵轮与涡轮接 合成一体旋转，变矩器不起作 用。 锁止离合器的接合取决于发动 机转速和车速，并由液压自动操

5、纵 控制机构进行。 7.7.6 .6 锁止离合器锁止离合器 16 17 将泵轮与涡轮刚性连接，以提高传动效率。 18 7.3 自动变速器的齿轮变速机构 7.3.1 自动变速器的选挡手柄自动变速器的选挡手柄 在换档控制手柄的一侧有表示 手柄位置的符号，如： P R N D S L P R N D 2 1 P R N D 3 2 1 P R N D4 D3 2 1 19 1 .档位的含义 ：停车档位，手柄置于该位置时，可以启动发动机，但发动机 运转时车辆不行驶，且车辆无法移动。 ：倒车档位，发动机运转时，手柄置于此位置，车辆将向后行 驶。 ：空档位，手柄置于该位置时，可以启动发动机，发动机运转 时

6、车辆得不到驱动力，但车辆可以移动。 ：前进档位，当发动机运转，手柄置于该位置时， AT将根据 车辆行驶的状况自动地在1.2.3和O/D档之间变化。 S：前进低档位，当发动机运转，手柄置于该位置时， AT将自 动地在1和2档之间变换。 L：前进低档位，当发动机运转，手柄置于该位置时， AT将只 能以1档行驶。 20 7.3.2 行星齿轮传动基本原理行星齿轮传动基本原理 行星轮行星轮 太阳轮太阳轮 齿圈齿圈 行星架行星架 行星架行星架 F3 r3 F2 F1 r1 r2 1、组成 21 作用于太阳轮上的力矩：作用于太阳轮上的力矩： M M1 1=F=F1 1r r1 1 作用于齿圈上的力矩：作用于

7、齿圈上的力矩： M M2 2=F=F2 2r r2 2 作用于行星架上的力矩：作用于行星架上的力矩： M M3 3=F=F3 3r r3 3 齿圈与太阳轮的齿数比为齿圈与太阳轮的齿数比为 ： =Z=Z2 2/Z/Z1 1=r=r2 2/r/r1 1 r r3 3=(r=(r1 1+r+r2 2)/2=(1+)/2=(1+ )r)r1 1/2/2 2、单排行星齿轮机构的工作原理 行星轮行星轮 太阳轮太阳轮 齿圈齿圈 行星架行星架 行星架行星架 F3 r3 F2 F1 r1 r2 22 23 7.3.3 离合器与制动器离合器与制动器 换挡离合器、换挡制动器和单向离合器及锁止离合器。 换挡离合器换挡

8、离合器 作用：作用：连接行星齿轮变速器的输入轴和行星排的某个基本 元件，或把行星排的某两个基本元件连接起来，成 为一个整体传递动力。 湿式多盘离合器结构：湿式多盘离合器结构： 花键毂花键毂 输入轴输入轴 弹簧弹簧 活塞活塞 壳体壳体 主动盘主动盘 压盘压盘 从动盘从动盘 卡环卡环 24 25 换挡制动器换挡制动器 作用：作用：用于把行星排的太阳轮、齿圈、行星三个基本元件 之一固定，使之不能转动。 类型：类型：湿式多片制动器、外束带式制动器。 外束带式制动器结构：外束带式制动器结构： 调整螺钉调整螺钉 制动带制动带 工作油路工作油路 活塞杆活塞杆 活塞活塞 制动鼓制动鼓 26 27 丰田轿车装用

9、的辛普森行星变速器介绍丰田轿车装用的辛普森行星变速器介绍 超速挡行星架超速挡行星架 前行星架前行星架 后行星架后行星架 中间轴中间轴 输入轴输入轴 输出轴输出轴 超速挡太阳轮超速挡太阳轮 超速挡齿圈超速挡齿圈 前行星齿圈前行星齿圈 太阳轮太阳轮 后行星齿圈后行星齿圈 1 1、结构特点、结构特点 B B0 0：超速挡制动器：超速挡制动器 F F0 0：超速挡单向离合器：超速挡单向离合器 C C0 0：超速挡离合器：超速挡离合器 B B1 1：挡滑行制动器挡滑行制动器 F F1 1：挡单向离合器挡单向离合器 C C1 1：前进挡离合器：前进挡离合器 B B2 2：挡制动器挡制动器 F F2 2：低

10、挡单向离合器：低挡单向离合器 C C2 2：高挡及倒挡离合器：高挡及倒挡离合器 B B3 3：低挡及倒挡制动器：低挡及倒挡制动器 7.3.4 典型齿轮变速机构典型齿轮变速机构 28 2 2、工作原理、工作原理 丰田A340E型自动变速器换挡手柄有六个位置： P、R、N、D、2、L。 （1 1）换挡手柄位于）换挡手柄位于“N”N”或或“P”P”位时位时 C0工作，C2、C1都不工作，变速处于空挡或驻车挡。 超速挡行星架超速挡行星架 前行星架前行星架 后行星架后行星架 中间轴中间轴 输入轴输入轴 输出轴输出轴 超速挡太阳轮超速挡太阳轮 超速挡齿圈超速挡齿圈 前行星齿圈前行星齿圈 太阳轮太阳轮 后行

11、星齿圈后行星齿圈 29 （2 2）换挡手柄位于）换挡手柄位于“R”R”位时位时 C2、C0、B3 、F0工作，变速器处于倒挡。 （3 3）换挡手柄位于）换挡手柄位于“D”D”位时位时 1号电磁阀接通，2号电磁阀关断，变速器处于挡工况。 超速挡行星架超速挡行星架 前行星架前行星架 后行星架后行星架 中间轴中间轴 输入轴输入轴 输出轴输出轴 超速挡太阳轮超速挡太阳轮 超速挡齿圈超速挡齿圈 前行星齿圈前行星齿圈 太阳轮太阳轮 后行星齿圈后行星齿圈 30 换档执行元件工作规律 D-1/2-1档 C0，F0，C1，F2 （无发动机制动） L-1档 C0，F0，C1，B3，F2 （有） - D-2档 C0

12、，F0，C1，B2，F1（无） 2-2档 C0，F0，C1，B1，B2，F1（有） - D-3档 C0，F0，C1，C2，B2（有） - D-4档 B0，C1，C2，B2（有） - R-档 C0，F0，C2，B3（有） 31 组成：组成：供油、手动选挡、参数调节、换挡时刻控制、换 挡品质控制等。 1.1.供油部分：供油部分： 滤清器滤清器 主调压阀主调压阀 副调压阀副调压阀 供油泵供油泵 油冷却器油冷却器 可随节气门开度和选挡杆位置的可随节气门开度和选挡杆位置的 变化，将油泵输出的油压调节至相应变化，将油泵输出的油压调节至相应 规定值。规定值。 用来调节供给液力变矩器和用来调节供给液力变矩器和

13、 润滑油路油压的。润滑油路油压的。 向液力变矩器和液控自动操纵向液力变矩器和液控自动操纵 系统压入所需的液压油，并满足行系统压入所需的液压油，并满足行 星齿轮变速器润滑的需要。星齿轮变速器润滑的需要。 7.4 7.4 自动变速器的控制系统自动变速器的控制系统 32 内齿泵内齿泵 转子泵转子泵 叶片泵叶片泵 从动齿轮从动齿轮 主动齿轮主动齿轮 月牙形凸台月牙形凸台 吸油区吸油区 外转子外转子 内转子内转子 吸油区吸油区 腔室腔室 转子转子 定子定子 叶片叶片 7.4.1 7.4.1 控制系统的主要件控制系统的主要件 1.油泵 33 2.换挡时刻控制部分： 用于转换通向各换挡执行机构的油路。 根据

14、驾驶员的意愿，将主油路压力油送至换挡阀或直 接送至执行机构，进行换挡。 高速超车时强制接通低挡。 换挡阀：换挡阀： 手控阀：手控阀： 强制低挡阀：强制低挡阀： 3.锁止信号阀、锁止继动阀： 锁止信号阀：锁止信号阀：受电磁阀的控制，可输出液压信号去控制锁 止继动阀。 4.换挡品质控制部分： 锁止继动阀：锁止继动阀：根据锁止信号阀的锁止信号改变通往变矩器 工作液的流向，使变矩器内的锁止离合器适 时地接合与分离。 使换挡过程更加平稳柔和，一般包括液压通道上的蓄能减振器 、缓冲阀、反向快出油阀、定时阀、执行力调节阀等。 34 5.电子控制系统 由传感器、电子控制单元、执行器三部分组成。由传感器、电子控

15、制单元、执行器三部分组成。 1 1）传感器）传感器 （1 1）节气门位置传感器：）节气门位置传感器： （2 2）车速传感器：）车速传感器： （3 3）空挡起动开关：）空挡起动开关： （4 4）制动灯开关：）制动灯开关： （5 5）模式选择开关：）模式选择开关： （6 6）发动机水温传感器：）发动机水温传感器： （7 7）O/DO/D开关：开关： （8 8）自动跳合开关）自动跳合开关： 检测节气门开启角度。 用于检测车速。 保证只有选挡手柄位于“P”或“N”位置时 ，发动机才能起动。 制动时接通制动灯电路，使锁止离合器处于 分离状态。 动力模式、正常模式、经济模式等。 用于检测发动机冷却液温度。

16、 将其关断时，自动变速器不能进入超速挡。 用来检测加速踏板踩下时是否超过节气门 全开位置。 35 2 2）执行器）执行器主要由四个电磁阀组成。主要由四个电磁阀组成。 1、2号电磁阀用来控制作用在每个换挡阀上的液压和定时；3 号电磁阀用来控制作用在锁止离合器上的液压和锁定定时；4号电磁 阀用来控制作用在蓄压器背腔的液压，使离合器和制动器接合柔和。 3 3）电控单元（）电控单元（ECUECU） ECU根据换挡程序对传感器传来的信号进行比较计算，确定是否需 要换挡和变矩器锁止离合器是否应闭锁。当需要改变挡位时，改变相 应电磁阀电流的通断状态，再由电磁阀控制液动的换挡阀，换挡阀移 动，切换换挡执行器的

17、油路，实现自动换挡。 36 换挡原理换挡原理 节气门位置传感器感受节气门开度信号， 车速传感器感受车速信号，这些信号 送给自动变速器电控单元，电控单元 将这些信号经过处理后发出指令，控 制电磁阀A阀和B阀工作，换挡阀移动， 改变控制油路使不同的离合器、制动 器起作用，改变行星齿轮机构的组合 形成不同的挡位。 37 38 自动变速器电控单元有如下功能：自动变速器电控单元有如下功能： 换挡控制 电控单元接收各传感器传来的信号后，进行逻辑判断，然后发出指令，让两 个电磁阀进行不同的通断电组合，使变速器具有不同的挡位。 锁止控制 一般当车速高于60km/h，变速器在2挡以上，发动机水温高于600时，自动变 速器电控单元控制液力变矩器锁止离合器工作，以提高汽车行驶的经济 性。 油压控制 控制离合器、制动器接合油压，减少换挡冲击，提高自动变速器合器换挡的 平顺性。 自诊系统 当传感器、电