第七章,第一节 自动变速器概述 第二节 液力变矩器 第三节 变速齿轮机构 第四节 自动变速器供油系统 第五节 自动变速器操纵机构 第六节 典型自动变速器 第七节 无级变速电子控制系统简介,第一节 自动变速器概述,一、自动变速器的基本组成 二、自动变速器的工作过程 三、自动变速器的类型,一、自动变速器的基本组成,1.变矩器 变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与采用手动变速器的汽车中的离合器相似。 2.变速齿轮机构 采用普通齿轮式的变速器，由于尺寸较大，最大传动比较小，只有少数车型采用。目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。 3.供油系统 自动变速器的供油系统主要由油泵、调压阀、油箱、滤清器及管道等组成。油泵是自动变速器最重要的总成之一，它通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。 4.换挡操纵机构 自动变速器的换挡操纵机构的主体是阀体总成，包括人工控制的操纵机构和自动控制的操纵机构两部分。,图7-1 阀体总成示意图 a)外形 b)阀的位置 11-2挡调节器阀 21-2挡蓄能器阀 33-4挡换挡阀 4超速挡伺服装置调节器阀 51-2挡换挡阀 6节气门阀极限阀 73-4挡换挡阀和调节器 8节流阀/2-3挡调节器阀 92-3挡降挡阀 10节气门阀 11手动换挡阀 122-3挡换挡阀 133-4挡换挡阀 142-1程序阀 15主油路调压阀和升压阀,二、自动变速器的工作过程,图7-2 液力自动变速器的工作过程框图,二、自动变速器的工作过程,图7-3 电控自动变速器的工作过程框图,三、自动变速器的类型,1.按变速方式分类 汽车自动变速器按变速方式的不同，可分为有级变速器和无级变速器两种。 有级变速器是具有几个有限的定值传动比(一般有35个前进挡和一个倒挡)的变速器。无级变速器是能使传动比在一定范围内连续变化的变速器，无级变速器目前在汽车上应用较少。 2.按汽车驱动方式分类 自动变速器按照汽车驱动方式的不同，可分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器两种。这两种自动变速器在结构和布置上有很大的不同。 3.按自动变速器前进挡的挡位数不同分类 自动变速器按前进挡的挡位数不同，可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡三种(极个别车辆有5个前进挡)。 4.按齿轮变速器的类型分类 自动变速器按齿轮变速器的类型不同，可分为普通齿轮式和行星齿轮式两种。,图7-4 耦合器的结构与组成 1曲轴 2外壳 3泵轮 4涡轮 5输出轴,第二节 液力变矩器,一、耦合器 二、变矩器,一、耦合器,图7-5 循环流动的液流,一、耦合器,图7-6 耦合器和变矩器的特性曲线 a)耦合器 b)变矩器,一、耦合器,图7-7 导环,二、变矩器,1.导轮 2.单向离合器 3.变矩器锁止机构,1.导轮,图7-8 变矩器的结构 1曲轴 2驱动端盖 3变矩器 4涡轮 5泵轮 6导轮 7单向离合器 8输入轴 9壳体,1.导轮,图7-9 导轮的作用 a)无导轮时的油液流动 b)有导轮时油液的流动,2.单向离合器,(1)单向离合器的作用 如图7-10a所示，回流油液在离开涡轮边缘时的速度为沿边缘甩出的线速度vA与随涡轮旋转的线速度vB的合成速度vC。 (2)单向离合器的工作原理 单向离合器又称单向啮合器、超越离合器或自由轮离合器，与其它离合器的区别是，单向离合器无需控制机构，它是依靠单向锁止原理来固定或连接的，转矩的传递是单方向的。,图7-10 单向离合器的作用 a)导轮锁止 b)油液“反冲” c)导轮自由转动,图7-11 单向离合器的工作原理 a)、b)楔块式 c)、d)滚柱式 1楔块 2外轮 3弹簧 4保持器 5内轮 6滚柱,3.变矩器锁止机构,图7-12 锁止离合器工作原理图 a)分离 b)接合 1壳体 2摩擦条 3传力盘 4涡轮 5泵轮 6导轮 7输出轴 A变矩器出油道 B、C控制阀油道,第三节 变速齿轮机构,一、单排行星齿轮机构 二、双排行星齿轮机构 三、湿式多片式离合器 四、制动器,一、单排行星齿轮机构,1.特性方程 2.工作状态表,一、单排行星齿轮机构,图7-13 行星齿轮机构的基本构造 1内齿圈 2行星齿轮 3行星架 4太阳轮,1.特性方程,单排行星齿轮机构的基本构造如图7-13所示，它由位于轴中心处的太阳轮、与太阳轮啮合的行星齿轮、支承行星齿轮的行星架以及内齿圈等组成。行星齿轮既能绕其自身的轴(行星架)自转，又能围绕太阳轮作公转，这种关系正如太阳系中地球与太阳的关系，行星齿轮机构也因此而得名。工作中可将太阳轮、行星架、内齿圈三者中的任一构件与主动轴相连，作为输入件，第二构件与从动轴连作为输出件，第三构件被强制固定(简称制动),就能实现动力传递。,2.工作状态表,表7-1 单排行星齿轮机构工作状态表,二、双排行星齿轮机构,1.辛普森式行星齿轮机构 2.拉威娜式行星齿轮机构,二、双排行星齿轮机构,图7-14 3挡位辛普森行星齿轮机构,1.辛普森式行星齿轮机构,(1)倒挡 (2)3挡 (3)2挡 (4)1挡,1.辛普森式行星齿轮机构,表7-2 各元件与挡位的关系,图7-15 拉威娜式行星齿轮机构 1小(前)太阳轮 2行星架 3短行星轮 4长行星轮 5齿圈 6大(后)太阳轮,2.拉威娜式行星齿轮机构,1)换入1挡时，由于离合器C2接合，则为后排双行星齿轮排的太阳轮输入转速6；由于单向离合器F2作用，使行星架n2的转速为零，此时只有后行星齿轮排起作用。 2)换入2挡时，C2、B1、F1作用，=，n1=0。 3)换入3挡时，C2、C3作用，=，=n2，=n1，此时传动比为1。 4)换入4挡时，C3、B2作用，n1=0，n2=1，此时实现高速挡运动。 5)换入倒挡时，C1、B3作用，=，n20，前排行星齿轮工作。,2.拉威娜式行星齿轮机构,图7-16 4挡拉威娜式行星齿轮机构结构简图 1小(前)太阳轮 2行星架 3短行星轮 4长行星轮 5齿圈 6大(后)太阳轮 F单向离合器 B制动器 C离合器,2.拉威娜式行星齿轮机构,表7-3 各挡执行元件动作表与传动比,三、湿式多片式离合器,图7-17 湿式多片式离合器结构 1离合器 2活塞 3离合器 4内齿圈 5中间轴 6钢片 7摩擦片 8回位弹簧 9输入轴,四、制动器,图7-18 带式制动器的结构 a)直接作用式 b)杠杆式 c)悬臂梁 1控制杆 2弹簧 3制动带 4制动鼓 5调整螺钉 6活塞 7转动连杆 8活塞杆 A进油口,第四节 自动变速器供油系统,一、油泵 二、调压装置 三、辅助装置,一、油泵,1.内啮合齿轮泵的工作原理 2.摆线转子泵 3.叶片泵 4.变量泵,一、油泵,图7-19 内啮合齿轮泵 a)结构 b)工作原理 1定子轴 2主动齿轮 3从动齿轮 4壳体 5O形圈 6油封 7隔板,1.内啮合齿轮泵的工作原理,内啮合齿轮泵的工作原理如图7-19所示。月牙形隔板将内齿轮与外齿轮的轮齿之间空出的容积分隔成两个部分，在齿轮旋转时齿轮的轮齿由啮合到分离的那一部分，其容积由小变大，称为吸油腔；齿轮由分离进入啮合的那一部分，其容积由大变小，称为压油腔。由于内、外齿轮的齿顶和月牙形隔板的配合是很紧密的，所以吸油腔和压油腔是互相密封的。当发动机运转时，变矩器壳体后端的轴套带动小齿轮和内齿轮一起朝图中顺时针方向运转，此时在吸油腔内，由于外齿轮和内齿轮不断退出啮合，容积不断增加，以致形成局部真空，将油盘中的油液从进油口吸入，且随着齿轮的旋转，齿间的油液被带到压油腔；在压油腔，由于小齿轮和内齿轮不断进入啮合，容积不断减少，将油液从出油口排出。油液就这样源源不断地输往液压系统。,2.摆线转子泵,图7-20 摆线转子泵的工作原理 1外转子 2内转子,2.摆线转子泵,图7-21 叶片泵工作原理 1转子 2定位环 3定子 4叶 片 A进油口 B出油口,3.叶片泵,叶片泵的转子由变矩器壳体后端的轴套带动，绕中心旋转；定子是固定不动的，转子与定子不同心，二者之间有一定的偏心距,4.变量泵,图7-22 变量泵工作原 理(GM THM125) 1泵壳 2定子 3转子 4密封条 5进油口 6油箱 7回位弹簧 8叶片 9反馈油道 10出油口 11销轴 12卸压口,二、调压装置,1.一次调压阀 2.二次调压阀和安全阀,图7-23 调压阀的结构简图 a)结构图 b)一次调压阀结构简图 1一次调压阀 2油泵 3安全阀 4二次调压阀 5单向阀 A、C进油口 B出油口(输往手动阀) D出油口(输往变矩器) E泄油道 F节气门调节压力的进口,三、辅助装置,1.油箱 自动变速器的油箱，可分为两大类：总体式和分离式。前者把变速器的油底壳作为油箱使用。后者则分开独立布置，由管道与变速器连通，布置上比较自由。 在正常油温条件下工作时，油箱液面应保持正确的高度。油面过低，则油泵在吸油时可能吸入空气。空气的可压缩性会导致难以正常工作，并且换挡过程中出现打滑和接合延迟现象，使得变速器机构件发热和加速磨损。反之油面过高，则将因齿轮等搅拌而形成泡沫层，同样也会产生过热和打滑，加速油液的氧化。正确的液压面高度应根据冷态和热态时不同的标尺刻度进行检查。 此外，一般油箱还应具通气孔，以保证油箱正常的大气压。 2.过滤器 自动变速器由于液压系统零件的高精密度及工作性能的高灵敏度，使其对油液的清洁程度要求极高。经长期使用后，由于油液变质、零件磨损颗粒、摩擦而剥落、密封件磨损脱落、空气中尘埃颗粒，以及其他污物都可能使油液污染，而导致各种故障发生，如滑阀受卡、节流孔堵塞、伺服阀失灵等，因此，应对油液进行严格过滤。供油系统中，通常设有集滤器和油滤器。,第五节 自动变速器操纵机构,一、手动阀 二、节气门调压阀 三、速控液压阀(或称调速阀) 四、自动换挡阀 五、强制降挡阀 六、超速挡液压控制阀 七、电子控制系统 八、自动变速器换挡图,一、手动阀,图7-24 手动阀构造 1手动阀拉杆 2手动阀,一、手动阀,图7-25 节气门阀工作原理 1低速挡柱塞 2弹簧 3节气门阀 4断流阀 5节气凸轮,二、节气门调压阀,节气门阀根据节气门开度，将工作液压转变为反映节气门开度的加速踏板控制液压，形成自动换挡变速的一个依据。,三、速控液压阀(或称调速阀),图7-26 速控液压阀工作原理 1输出轴 2滑阀 3弹簧 4重锤 5速控液压阀轴,四、自动换挡阀,图7-27 2-3挡换挡阀的原理,五、强制降挡阀,图7-28 降挡压力调节阀和降挡柱塞工作示意图 a)降挡压力调节阀 b)节气门阀 c)电磁阀控制的强制降挡阀 1节气门拉索 2节气门阀凸轮 3降挡柱塞 4柱塞回位弹簧 5节气门 6节气门弹簧 7加速踏板 8强制降挡开关 9强制降挡电磁阀 10阀杆 11阀心,六、超速挡液压控制阀,图7-29 超速挡液压控制阀 1超速电磁阀 2滑动换挡阀 3超速挡换挡阀,七、电子控制系统,1.控制开关 2.执行器,七、电子控制系统,图7-30 自动变速器的电子控制系统组成框图,1.控制开关,(1)空挡起动开关 空挡起动开关用以判断选挡手柄的位置，防止发动机在驱动挡位时起动(图7-31)。 (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。 (3)降挡开关 当加速踏板超过节气门全开位置时，此开关接通，并向ECU发出信号。 (4)制动开关 制动时将信号输送给ECU，以解除锁止离合器的结合，防止突然制动时引起发动机熄火。 (5)挡位开关 挡位开关位于自动变速器手动阀摇臂轴上或操纵手柄下方，用于检测操纵手柄的位置。 (6)超速挡开关 超速挡开关打开(“OD ON”)，自动变速器随车速的升高最高可升入4挡(超速挡)。,(1)