第九章自动变速器变速系统

1、汽车电子控制技术1第九章第九章 自动变速器变速系统自动变速器变速系统汽车电子控制技术2第一节第一节 液力变矩器液力变矩器一、液力变矩器的类型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。现代汽车常用的液力变矩器有三元件液力变矩器、综合式液力变矩器和锁止式液力变矩器三种。汽车电子控制技术3二、普通液力变矩器（一）液力变矩器的结构 普通液力变矩器的结构如图9-la所示，由涡轮2、泵轮3和导轮4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，称为三元件液力变矩器或普通液力变矩器。这些轮统称为工作轮或叶轮。叶轮由铝合金精密铸造而

2、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。 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、平衡精度要求高的小轿车，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换总成，但由于其零部件焊接牢固，实用证明极少出现故障。 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。汽车电子控制技术4汽车电子控制技术5（二）液力变矩器工作原理（

3、二）液力变矩器工作原理 液力变矩器是以自动变速器油液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。以下简称传动液）为工作介质来传递发动机扭矩的。 （三）液力变矩器增扭原理（三）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 在于在于液力变矩器比液力偶合器增设了固定不动的导轮。液力变矩器比液力

4、偶合器增设了固定不动的导轮。汽车电子控制技术6三、综合式液力变矩器三、综合式液力变矩器汽车电子控制技术7汽车电子控制技术8（二）综合式液力变矩器工作原理（二）综合式液力变矩器工作原理 当泵轮与涡轮的转速差很大时，如图当泵轮与涡轮的转速差很大时，如图9-6a）所示，由于泵轮叶片）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速度A很高。速度很高。速度A在涡轮速度（即传动液在涡轮速度（即传动液ATF圆周运动速度）圆周运动速度）B的影的影响下，其方向发生偏移，使传动液按合成速度响下，其方向发生偏移，使传动

5、液按合成速度C方向流向导轮并冲击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。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。 当泵轮与涡轮的转速差小时，如图当泵轮与涡轮的转速差小时，如图9-6b）所示，一方面是涡轮旋）所示，一方面是涡轮旋转速度转速度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减小，因此沿涡轮叶片内缘流出的液流速

6、度A减小，传动液将按合成减小，传动液将按合成速度速度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，那方向流向导轮并冲击导轮叶片前端的背面。如果导轮不动，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单向离合器固定在变速

7、器壳体上，是提高液力变矩器的传动效率的方法之一。法之一。汽车电子控制技术9汽车电子控制技术10第二节第二节 行星齿轮机构行星齿轮机构 汽车必须满足从停止到起步、从低速行驶到高速行驶和倒退行驶的使用要求。液力变矩器虽然能在一定范围内自动无级地改变输出扭矩和转速，但是其变矩系数较小（一般为2-3），难以满足使用要求。因此，汽车必须设置变速器，且应具有速比可变（即具有变速档）、转向可逆（即具有倒档）和切断动力（即具有空档）的功能。 汽车上广泛采用由液力变矩器与齿轮变速器组合而成的液力机械式变速器。齿轮式变速器可以是行星齿轮式变速器（又称为旋转轴线式齿轮变速器），也可以是平行轴式齿轮变速器（又称为固定

8、轴线式齿轮变速器）。 汽车电子控制技术11 汽车电子控制技术12一、行星齿轮机构的结构 在齿轮机构中，至少有一个轴线可以绕共同的固定轴线转动的齿轮机构称为行星齿轮机构。最简单的行星齿轮机构由太阳轮1、内齿圈2、行星架3、行星轮4和行星轮轴5组成. 二、行星齿轮机构的运动规律 众所周知，平行轴式齿轮变速机构传动比的计算公式为：i=主动轮转速/从动轮转速=从动轮齿数/主动轮齿数汽车电子控制技术13三、行星齿轮机构变速原理由运动规律方程式N1+n2-(1+)n3=0可见，将太阳轮、内齿圈和行星架三者中的任意元件与主动轴相连作为输入主动件，第二元件与被动轴相连作为输出从动件，再将第三元件强制固定（称为

9、制动）使其转速为零或约束其运动使其转速为某一定值，则整个轮系就能以一定的传动比传递动力，实现不同档位速度的变化。汽车电子控制技术14第三节第三节 换档执行机构换档执行机构一、换档执行机构的类型 自动变速器的换档执行机构由离合器和制动器两部分组成。目前采用的离合器有单向离合器与片式离合器两种；制动器有片式制动器和带式制动器两种。单向离合器的类型以及结构原理与液力变矩器使用的完全相同，故不赘叙。片式离合器（或制动器）是一种利用传动液ATF压力来推动活塞移动，从而使离合器片（或制动器片）接合的离合器（或制动器），故又称为活塞式离合器（或制动器）。汽车电子控制技术15二、换档离合器 在自动变速器中，换

10、档离合器的功用是将行星齿轮变速机构的输入轴与行星排的某一个元件或将行星排的某两个元件连接成一体，用以实现变速传动。（一）片式离合器的结构（二）片式离合器工作情况（三）安全阀的作用 汽车电子控制技术16三、换档制动器 制动器是换档执行机构中的锁止元件，其功用是锁定行星排中的任意一个或两个元件，以便实现变速传动。（一）片式制动器 片式制动器的结构原理与片式离合器基本相同，仅零部件的名称有所不同。由制动器鼓制动器花键鼓、制动器片（主动钢片、从动制动摩擦片）、活塞和复位弹簧等组成。 制动器鼓固定在变速器壳体上或直接以变速器壳体作为制动器鼓。制动器花键鼓与行星排的某一个元件连接。当液压控制系统的传动液使

11、活塞移动时，主动钢片与从动摩擦片压紧在一起，便将与花键鼓连接的行星排元件与变速器壳体锁定，从而实现变速传动。（二）带式制动器的结构原理 带式制动器由制动带及其伺服装置（即控制油缸）组成。（三）带式制动器间隙的调整 带式制动器在解除制动后，制动带与制动鼓之间应有一定间隙，以便制动鼓旋转，否则就会造成制动鼓与制动带加剧磨损，影响行星齿轮机构正常工作。制动带与制动鼓间隙的调整方法有两种：一是通过调节调整螺杆进行调整。四、停车锁止机构汽车电子控制技术17第四节 行星齿轮变速器 汽车自动变速器采用的行星齿轮变速机构有辛普森（Simpson）式、拉维奈尔赫（Ravigneaux,又译为纳文脑）式和阿里森（Arnoldson）式等等。现代汽车自动变速器使用的行星齿轮机构大多数都是由辛普森式双排行星齿轮机构或拉维奈尔赫式复合行星齿轮机构组成。 汽车电子控制技术18一、行星齿轮自动变速器的结构