第十六章汽车自动变速器

1、1第一节第一节 概概 述述AT (Automatic Transmission) 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。2第二节第二节 液力偶合器与液力变矩器液力偶合器与液力变矩器一、液力耦合器(Hydraulic Coupling) 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

2、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。3二、液力变矩器(Torque Converter)（一）液力变矩器工作原理和特性 基本结构和主要元件 ： 泵轮(Converter Pump Assembly) 、 涡轮(Turbine Assembly) 、 导轮(Stator Assembly)。泵轮泵轮涡轮涡轮导轮导轮起动齿圈起动齿圈变矩器壳变矩器壳液力变矩器主要零件液力变矩器主要零件4工作原理及特性 对流体进行受力分析，有： Mw = Mb + Md

3、 nw 较 小 时，Md0， MwMb，有增矩作用； nw增至一定时，Md =0， Mw= Mb，转矩不变； nw 再 增 大，Md0， MwMb，转矩减小。泵轮旋转旋转旋转旋转旋转旋转旋转旋转旋转涡轮导轮泵轮涡轮导轮泵轮涡轮导轮泵轮涡轮导轮液力变矩器工作示意图液力变矩器工作示意图Md0Md0Md = 05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6（二）几种典型液力

4、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0.250.7MPa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。导轮导轮内座圈内座圈叠片弹簧叠片弹簧滚柱滚柱液力变矩器自由轮机构液力变矩器自由轮机构7 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。操纵油缸操纵油缸活塞活塞(压盘压盘)离合器离合器从动盘从

5、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油道油道导向销导向销锁止离锁止离合器操合器操纵油缸纵油缸自由轮自由轮机构机构变矩器变矩器输出轴输出轴曲轴曲轴凸缘盘凸缘盘带锁止离合器的液力变矩器带锁止离合器的液力变矩器单级双相三元件闭锁式综合液力变矩器8第三节第三节 液力机械变速器液力机械变速器 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

6、-(1+a)n3 = 0 M1:M2:M3 = 1:a:-(1+a)1234中心轮中心轮齿圈齿圈行星架行星架行星轮行星轮9 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。10二、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：11（二）液力变矩器+固定轴变速器本田轿车的本田轿车的MAXAM

7、AXA型自动变速器示意图型自动变速器示意图特色：u 除倒档外，均用摩擦离合器挂档。u 一、二档，动力经中间轴传递；三、四档不经中间轴传递。u 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。12（三）WSK变矩器-换挡离合器系统WSK系统与全同步变速器系统与全同步变速器滑行单向离合器锁止离合器换档离合器全同步变速器u 用带锁止离合器的液力变矩器；u 换档离合器供普通齿轮式变速器换档用；u 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。13 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

8、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。 第四节第四节 自动变速器的操纵系统自动变速器的操纵系统14 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。

9、单向离合器：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湿式多片离合器湿式多片离合器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带式制动器带式制动器15 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。16l 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。l 离心

10、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。 控制装置换档信号系统17l 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。l 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P油泵O1主油路调压阀O3操纵油路O2强制抵挡O4倒挡1819二、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

11、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。20第五节第五节 金属带式无级自动变速器金属带式无级自动变速器21 CVT传动系统简图22机械液压式控制系统电子液压式控制系统 CVT的控制系统23 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。24车速传感器中间轴转速传感器发动机转速传感器

12、温度传感器加速踏板传感器节气门开度传感器离合器位置传感器液压系统压力传感器方向盘转角传感器强制1挡开关强制2挡开关空挡开关挡位传感器停车开关滑行开关巡航控制开关制动开关加速踏板开关节气门开关选档开关节气门变速器选档变速器换档离合器执行机构坡道起步装置指示器启动电机继电器声音灯光脉冲量输入与变换基准电压模拟量输入A/D转换开关量输入步进电机驱动驱动电路显示驱动报警驱动CPURAMROM电源监控DC-DC开关电源基准电压发动机启动禁止器保护电路 TCU硬件框图及输入输出信号硬件框图及输入输出信号25换档油缸换档油缸选档油缸选档油缸离合器操纵油缸离合器操纵油缸 AMT电控液压式执行机构电控液压式执行机构26 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三轴式双离合器变速器