《汽車自動(dòng)變速器構(gòu)造與維修（第二版）》-課件 模塊二 自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)原理與檢修

模塊二自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)原理與檢修27課題1液力變矩器的結(jié)構(gòu)原理與檢修課題2油泵的結(jié)構(gòu)原理與檢修課題3齒輪變速器的結(jié)構(gòu)原理與檢修課題4典型自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)原理與檢修課題5全液壓式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修課題6電液控制式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修課題1液力變矩器的結(jié)構(gòu)原理與檢修28學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解液力耦合器的結(jié)構(gòu)組成。2．熟悉液力耦合器的工作過程。3．掌握液力變矩器的結(jié)構(gòu)組成。4．掌握液力變矩器的工作原理。5．掌握帶鎖止離合器液力變矩器的結(jié)構(gòu)組成。6．能正確描述帶鎖止離合器液力變矩器的接合和分離過程。29?相關(guān)知識(shí)一、液力耦合器液力耦合器是利用液體的動(dòng)能進(jìn)行能量傳遞的一種液力傳動(dòng)裝置，它以液壓油作為工作介質(zhì)，通過泵輪和渦輪將機(jī)械能與液體的動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。1．液力耦合器的組成液力耦合器主要由殼體、泵輪、渦輪三個(gè)部分組成，如圖所示。30液力耦合器的組成（1）泵輪泵輪與液力耦合器殼體連成一體，液力耦合器殼體用螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上，因?yàn)楸幂喤c曲軸相連，所以它總是和曲軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。泵輪內(nèi)部徑向裝有許多彎曲的葉片，葉片內(nèi)緣裝有可使液壓油平滑流過的導(dǎo)環(huán)。（2）渦輪渦輪與變速器輸入軸相連，在變速器操縱桿置于D、2、L或R擋位時(shí)，渦輪就與變速器的輸入軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)車輛停駛時(shí)，渦輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)。在變速器操縱桿置于P或N擋位時(shí)，渦輪與泵輪一起自由轉(zhuǎn)動(dòng)。同泵輪一樣，渦輪內(nèi)部也裝有許多葉片，但渦輪葉片的彎曲方向與泵輪葉片的彎曲方向相反。渦輪裝在變速器輸入軸上，其葉片與泵輪葉片相對放置，中間留有很小的間隙。312．液力耦合器的工作原理液力耦合器是一種液力傳動(dòng)裝置，若忽略機(jī)械損失，其輸出力矩與輸入力矩相等，其實(shí)物如圖所示。它由泵輪和渦輪兩個(gè)工作輪組成，這兩個(gè)工作輪是能量轉(zhuǎn)換和動(dòng)力傳遞的基本元件，具有相同的內(nèi)外徑，都安裝有徑向排列的葉片。泵輪和渦輪相對安裝，兩者端面間留有3～4mm間隙，裝合后成一整體，其軸線斷面一般為圓形，內(nèi)腔有工作油液。32液力耦合器工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給泵輪，驅(qū)動(dòng)泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于泵輪葉片的作用，液力耦合器內(nèi)部的工作油液也隨葉片一起繞軸線旋轉(zhuǎn)。在離心力的作用下，工作油液沿葉片間通道從半徑較小處（內(nèi)緣）向半徑較大處（外緣）流動(dòng)。此時(shí)，葉片外緣處工作油液的動(dòng)能和液壓能都大于葉片內(nèi)緣處工作油液的動(dòng)能和液壓能，其動(dòng)能差值取決于泵輪的內(nèi)外緣半徑差和泵輪的轉(zhuǎn)速。經(jīng)泵輪葉片的作用，工作油液在到達(dá)葉片外緣將離開泵輪時(shí)，已成為具有一定壓力和速度的高速液流，實(shí)現(xiàn)了將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為工作油液的能量。33泵輪是主動(dòng)元件，在一般情況下，被動(dòng)元件渦輪的轉(zhuǎn)速總是低于泵輪的轉(zhuǎn)速，因此，泵輪外緣處工作油液的能量大于渦輪外緣處工作油液的能量。在此能量差的作用下，離開泵輪的高速液流緊接著進(jìn)入渦輪，并作用于渦輪葉片，當(dāng)克服渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的阻力和負(fù)載時(shí)，推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，且其轉(zhuǎn)動(dòng)方向與泵輪相同，使渦輪獲得一定的機(jī)械能，經(jīng)輸出軸輸出。高速液流對渦輪葉片的作用，實(shí)現(xiàn)了將工作油液的能量轉(zhuǎn)換為渦輪輸出軸上的機(jī)械能。由于泵輪和渦輪封閉在一個(gè)整體內(nèi)，工作時(shí)，工作油液在離心力的作用下甩向泵輪外緣而做離心運(yùn)動(dòng)。工作油液沖擊渦輪外緣，隨后沿著渦輪葉片間通道向渦輪內(nèi)緣流動(dòng)而做向心運(yùn)動(dòng)，返回泵輪的內(nèi)緣。工作油液就這樣從泵輪流向渦輪，又從渦輪返回泵輪，如此不斷循環(huán)，形成沿軸線斷面循環(huán)圓的環(huán)流。343．液力耦合器的應(yīng)用液力耦合器曾應(yīng)用于早期的汽車半自動(dòng)變速器及自動(dòng)變速器中。液力耦合器的泵輪與發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪相連接，動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳入。在有些時(shí)候，液力耦合器嚴(yán)格上講是飛輪的一部分，在這種情況下，液力耦合器又被稱為液力飛輪。渦輪與變速器的輸入軸相連。液體在泵輪與渦輪間循環(huán)流動(dòng)，使得力矩從發(fā)動(dòng)機(jī)傳至變速器，驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。在這方面，液力耦合器的作用非常類似于手動(dòng)變速器中的機(jī)械離合器。液力耦合器無法改變轉(zhuǎn)矩的大小，現(xiàn)已被液力變矩器所取代。35二、液力變矩器液力變矩器（簡稱變矩器）也稱扭力轉(zhuǎn)換器，是在液力耦合器基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，用來傳遞轉(zhuǎn)矩。液力變矩器靠液體與葉片相互作用產(chǎn)生能量的變化來傳遞轉(zhuǎn)矩。液力變矩器不同于液力耦合器的主要特征是它具有固定的導(dǎo)輪，導(dǎo)輪對液體的導(dǎo)流作用使液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩可高于或低于輸入轉(zhuǎn)矩，因而稱為變矩器。液力變矩器由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪等組成，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器之間。它將動(dòng)力源（通常是發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)）與工作機(jī)連接起來，可同液力耦合器一樣起到離合器的作用，但不同的是，液力變矩器可以改變力矩的大小。361．液力變矩器的結(jié)構(gòu)液力變矩器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上，以液壓油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。37液力變矩器液力變矩器的安裝位置典型的液力變矩器由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪和殼體組成，各部件都是由鋼板沖壓而成的，在它們的環(huán)狀殼體中徑向排列著許多曲線形葉片。如圖所示為液力變矩器的動(dòng)力傳遞路徑。38液力變矩器的動(dòng)力傳遞路徑2．液力變矩器的工作原理（1）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而汽車還未起步時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)速為零。自動(dòng)變速器油在泵輪葉片的帶動(dòng)下，以一定的速度沖向渦輪葉片，對渦輪產(chǎn)生作用力，從而產(chǎn)生繞渦輪軸的轉(zhuǎn)矩，此即液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩。因此時(shí)渦輪靜止不動(dòng)，液流將會(huì)沿著葉片流出渦輪并沖向?qū)л?，對?dǎo)輪也產(chǎn)生作用力。此時(shí)渦輪的轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩與導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩之和，顯然渦輪轉(zhuǎn)矩大于泵輪轉(zhuǎn)矩，液力變矩器起到了增大轉(zhuǎn)矩的作用，此即液力變矩器的增扭過程，如圖所示。3940液力變矩器的增扭過程（2）當(dāng)液力變矩器輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系傳到驅(qū)動(dòng)輪上所產(chǎn)生的牽引力足以克服汽車起步阻力時(shí)，汽車起步并開始加速，與之相連的渦輪的轉(zhuǎn)速也從零開始逐漸增加。（3）當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增大到一定值時(shí)，由渦輪流出的液流正好沿導(dǎo)輪出口方向沖向?qū)л啞?1液力變矩器的等扭過程（4）若渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，液流就會(huì)沖擊導(dǎo)輪葉片反面，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩方向與泵輪轉(zhuǎn)矩方向相同，則渦輪轉(zhuǎn)矩為兩者轉(zhuǎn)矩之差，即液力變矩器輸出轉(zhuǎn)矩反而比輸入轉(zhuǎn)矩小，液力變矩器起到了減小轉(zhuǎn)矩的作用，此即液力變矩器的減扭過程，如圖所示。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增大到與泵輪轉(zhuǎn)速相等時(shí)，自動(dòng)變速器油在循環(huán)圓內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)停止，不能傳遞動(dòng)力。42液力變矩器的減扭過程（5）當(dāng)渦輪因?yàn)樨?fù)荷過大而停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但泵輪仍保持旋轉(zhuǎn)時(shí)，液力變矩器只有動(dòng)力輸入而沒有輸出，全部輸入能量都轉(zhuǎn)化為熱能，此時(shí)液力變矩器中的油溫將急劇上升，會(huì)對液力變矩器造成嚴(yán)重危害。這種現(xiàn)象叫做液力變矩器的失速狀態(tài)。43三、帶鎖止離合器的液力變矩器1．作用為防止液力變矩器在耦合區(qū)出現(xiàn)能量損失現(xiàn)象，當(dāng)車速在60km/h及以上時(shí)，鎖止離合器能將泵輪和渦輪直接連接起來，即將發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速器機(jī)械地連接起來。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力幾乎100%傳送至變速器?，F(xiàn)在生產(chǎn)的電液控制式自動(dòng)變速器已全部采用帶鎖止離合器的液力變矩器。這種變矩器內(nèi)有一個(gè)由液壓油操縱的鎖止離合器，鎖止離合器的主動(dòng)盤（前蓋）為變矩器殼體，從動(dòng)盤包括離合器活塞、渦輪傳動(dòng)板和減振盤，離合器活塞還兼作壓盤，從動(dòng)盤可軸向移動(dòng)，通過花鍵套與渦輪連接，如圖所示。4445帶鎖止離合器的液力變矩器2．工作原理（1）鎖止離合器分離當(dāng)車速較低時(shí)，液壓油從鎖止離合器壓盤左側(cè)流入，如圖所示，壓盤兩側(cè)保持相同的油壓，鎖止離合器處于分離狀態(tài)，這時(shí)輸入變矩器的動(dòng)力完全通過液壓油傳至渦輪。46鎖止離合器分離（2）鎖止離合器接合當(dāng)汽車在良好道路上高速行駛時(shí)，液壓油從鎖止離合器壓盤右側(cè)流入，如圖所示。47鎖止離合器接合四、液力變矩器的優(yōu)缺點(diǎn)1．使汽車具有良好的自適應(yīng)能力根據(jù)汽車的行駛阻力或其他阻力，液力變矩器可在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地、無級地變速和變矩。當(dāng)外載荷增大時(shí)，它能使汽車自動(dòng)增大牽引力，同時(shí)汽車也自動(dòng)減速，以克服增大的外載荷；反之，當(dāng)外載荷減小時(shí)，汽車又能自動(dòng)減小牽引力，提高行駛速度。因此，既保證了發(fā)動(dòng)機(jī)能經(jīng)常在一定工況下工作，又避免發(fā)動(dòng)機(jī)因外載荷突然增大而熄火。482．延長汽車的使用壽命液力變矩器的工作介質(zhì)是液體，具有減振作用，可以大大降低傳動(dòng)系中產(chǎn)生的動(dòng)載荷，因此，可延長機(jī)械傳動(dòng)部件和發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。以重型汽車為例，在使用液力變矩器后，最大載荷降低18.5%，發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命延長47%，變速器使用壽命延長400%，后橋差速器使用壽命延長90%。3．提高汽車的通過性能液力傳動(dòng)的汽車具有良好的低速性能，這樣可使汽車與地面的附著力增加，提高汽車在軟路面（如泥濘地、沙地等）的通過性能。494．提高汽車的舒適性采用液力傳動(dòng)后，汽車可以平穩(wěn)起步并在較大的范圍內(nèi)無級變速，可以減少換擋，以及吸收和減少振動(dòng)、沖擊，從而提高汽車的舒適性。5．簡化操縱，提高汽車的安全行駛能力液力變矩器本身就是一個(gè)無級自動(dòng)變速器，可以擴(kuò)大發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力范圍，故變速器的擋數(shù)可以減少，加上變速器采用動(dòng)力換擋裝置后，易于實(shí)現(xiàn)操縱的簡化和自動(dòng)化，因而可以大大減輕駕駛員的疲勞程度，提高汽車的安全行駛能力。液力變矩器的主要缺點(diǎn)是成本較高，質(zhì)量較大，以及存在液力損失，使傳動(dòng)效率有所降低，因而汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和牽引效率有所降低。50課題2油泵的結(jié)構(gòu)原理與檢修51學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解油泵的作用。2．掌握油泵的分類。3．掌握油泵的工作原理。4．掌握油泵檢修的注意事項(xiàng)與方法。52

自動(dòng)變速器油泵在自動(dòng)變速器中起著非常重要的作用，是自動(dòng)變速器最重要的總成之一。油泵安裝在液力變矩器的后方，由液力變矩器后端的軸套驅(qū)動(dòng)。常用的油泵有內(nèi)嚙合齒輪泵、轉(zhuǎn)子泵和葉片泵。一、油泵的作用油泵的主要作用是為自動(dòng)變速器中的液力變矩器、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓控制閥等提供所需的具有一定壓力的液壓油，以保證其正常工作。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不論汽車是否行駛，油泵都在運(yùn)轉(zhuǎn)。53二、油泵的安裝位置油泵是自動(dòng)變速器液壓控制系統(tǒng)的動(dòng)力源，它安裝在液力變矩器的后方，由液力變矩器后端的軸套驅(qū)動(dòng)，如圖所示。54油泵的安裝位置三、油泵的結(jié)構(gòu)如圖所示為自動(dòng)變速器油泵（內(nèi)嚙合齒輪泵）的實(shí)物圖，常見的自動(dòng)變速器油泵有3種類型：內(nèi)嚙合齒輪泵、轉(zhuǎn)子泵及葉片泵。55自動(dòng)變速器油泵（內(nèi)嚙合齒輪泵）的實(shí)物圖a）油泵的外形b）油泵的內(nèi)部1．內(nèi)嚙合齒輪泵（1）內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)內(nèi)嚙合齒輪泵是自動(dòng)變速器中應(yīng)用最廣泛的一種油泵，主要由小齒輪、內(nèi)齒輪、月牙形隔板、泵殼、泵蓋等組成，如圖所示。小齒輪為主動(dòng)齒輪，內(nèi)齒輪為從動(dòng)齒輪，兩個(gè)齒輪偏心安裝，形成工作腔。月牙形隔板的作用是將小齒輪和內(nèi)齒輪之間的工作腔分為吸油腔和壓油腔，彼此不通。泵殼上有進(jìn)油口和出油口。5657內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)（2）內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，變矩器殼后端的軸套帶動(dòng)小齒輪和內(nèi)齒輪一起按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，在吸油腔中，小齒輪和內(nèi)齒輪不斷退出嚙合，吸油腔容積不斷增加，形成局部真空，將液壓油從進(jìn)油口吸入，隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，液壓油被帶到壓油腔；在壓油腔中，小齒輪和內(nèi)齒輪不斷進(jìn)入嚙合，壓油腔容積不斷減少，將液壓油從出油口排出。這就是內(nèi)嚙合齒輪泵的工作過程。582．轉(zhuǎn)子泵（1）轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子泵是一種具有特殊齒形的內(nèi)嚙合齒輪泵，它具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、噪聲小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、高速性能良好等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)子泵由一對內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)子及泵殼、泵蓋等組成，如圖所示。內(nèi)轉(zhuǎn)子為外齒輪，齒廓曲線是外擺線；外轉(zhuǎn)子為內(nèi)齒輪，齒廓曲線是圓弧曲線。內(nèi)外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心不同，兩者之間存在偏心距。外轉(zhuǎn)子比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一個(gè)齒。內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)越多，出油脈動(dòng)就越小。5960轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)（2）轉(zhuǎn)子泵的工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)內(nèi)外轉(zhuǎn)子朝相同的方向旋轉(zhuǎn)。內(nèi)轉(zhuǎn)子為主動(dòng)齒輪，外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比內(nèi)轉(zhuǎn)子每圈慢1個(gè)齒。這樣內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子之間便形成與內(nèi)轉(zhuǎn)子齒數(shù)相同的工作腔。這些工作腔的容積隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而不斷變化。當(dāng)轉(zhuǎn)子順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子縱向中心線右側(cè)各個(gè)工作腔的容積由小變大，形成局部真空，將液壓油從進(jìn)油口吸入；內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子縱向中心線左側(cè)各個(gè)工作腔的容積由大變小，將液壓油從出油口排出。這就是轉(zhuǎn)子泵的工作過程。613．葉片泵上述兩種油泵的排量都是固定不變的，稱為定量泵。為保證自動(dòng)變速器的正常工作，油泵的排量應(yīng)足夠大，以便在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的低速工況下也能為自動(dòng)變速器各部分提供足夠大流量和壓力的液壓油。定量泵的泵油量是隨轉(zhuǎn)速的增快而成正比增加的，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油泵的泵油量將大大超過自動(dòng)變速器的實(shí)際需要，此時(shí)油泵泵出的大部分液壓油將通過油壓調(diào)節(jié)閥返回油底殼。由于油泵泵油量越大其運(yùn)轉(zhuǎn)阻力也越大，因此，這種定量泵在高轉(zhuǎn)速時(shí)，過多的泵油量使阻力增大，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和油耗，造成一定的動(dòng)力損失。62（1）葉片泵的結(jié)構(gòu)為了減少油泵在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泵油量過多而引起的動(dòng)力損失，目前用于汽車自動(dòng)變速器的葉片泵大部分都設(shè)計(jì)成排量可變的形式，由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、泵殼和泵蓋等組成，如圖所示。63葉片泵的結(jié)構(gòu)（2）葉片泵的工作原理在葉片泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，定子的位置由定子側(cè)面控制腔內(nèi)來自油壓調(diào)節(jié)閥的反饋油壓控制。當(dāng)葉片泵轉(zhuǎn)速較低時(shí)，泵油量較小，油壓調(diào)節(jié)閥將反饋油路關(guān)小，使控制腔內(nèi)的反饋油壓下降，定子在回位彈簧的作用下繞銷軸順時(shí)針方向擺動(dòng)一個(gè)角度，定子與轉(zhuǎn)子的偏心距加大，葉片泵的排量隨之增大；當(dāng)葉片泵轉(zhuǎn)速增快時(shí)，泵油量增大，出油壓力隨之上升，推動(dòng)油壓調(diào)節(jié)閥將反饋油路開大，使控制腔內(nèi)的反饋油壓上升，定子在反饋油壓的推動(dòng)下繞銷軸逆時(shí)針方向擺動(dòng)，定子與轉(zhuǎn)子的偏心距減小，葉片泵的排量隨之減小，從而降低葉片泵的泵油量，直到出油壓力降至原來的數(shù)值。64四、油泵的故障油泵是自動(dòng)變速器中重要的組成部分，也是整個(gè)液壓控制系統(tǒng)的心臟。油泵一旦發(fā)生故障，就會(huì)對整個(gè)自動(dòng)變速器液壓控制系統(tǒng)的工作產(chǎn)生影響，甚至造成汽車無法起步。油泵小故障對每一擋的影響有所不同，對低速擋的影響要比對高速擋的影響大。總的來說，油泵損壞導(dǎo)致的主要故障現(xiàn)象有汽車前進(jìn)擋和倒擋都不能行駛、前進(jìn)擋和倒擋起步無力、自動(dòng)變速器打滑、換擋沖擊、異響等。65課題3齒輪變速器的結(jié)構(gòu)原理與檢修66學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解行星齒輪機(jī)構(gòu)的特征。2．熟悉行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成。3．能夠分析行星齒輪機(jī)構(gòu)的幾種變速原理。4．掌握離合器、制動(dòng)器、單向離合器的檢修方法。67?相關(guān)知識(shí)一、行星齒輪機(jī)構(gòu)1．行星齒輪機(jī)構(gòu)的作用行星齒輪機(jī)構(gòu)的作用主要有以下幾點(diǎn)。（1）提供幾種傳動(dòng)比，以獲得適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)動(dòng)速度，滿足行車需求及駕駛員愿望。（2）提供倒擋齒輪，實(shí)現(xiàn)倒車。（3）提供停車的空擋齒輪，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。682．行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)行星齒輪機(jī)構(gòu)有很多類型，其中最簡單的行星齒輪機(jī)構(gòu)由1個(gè)太陽輪、1個(gè)齒圈、1個(gè)行星架和支撐在行星架上的3～4個(gè)行星齒輪組成，稱為單個(gè)行星排。行星齒輪機(jī)構(gòu)中的太陽輪、齒圈及行星架有一個(gè)共同的固定軸線，行星齒輪支撐在固定于行星架的行星齒輪軸上，并同時(shí)與太陽輪和齒圈嚙合。當(dāng)行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪軸上的幾個(gè)行星齒輪一方面可以繞著自己的軸線旋轉(zhuǎn)，另一方面又可以隨著行星架一起繞著太陽輪回轉(zhuǎn)。在行星排中，具有固定軸線的太陽輪、齒圈和行星架稱為行星排的三個(gè)基本元件。行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖所示。6970行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)1、3、10、11—止推軸承2—太陽輪4、6—止推墊片5—齒圈7—鎖止墊片8—鎖止螺母9—齒輪12—行星架3．行星齒輪機(jī)構(gòu)的類型行星齒輪機(jī)構(gòu)可以按不同的方式進(jìn)行分類。（1）按照齒輪的排數(shù)不同，行星齒輪機(jī)構(gòu)可以分為單排行星齒輪機(jī)構(gòu)和多排行星齒輪機(jī)構(gòu)兩種。（2）按照太陽輪和齒圈之間行星齒輪組數(shù)的不同，行星齒輪機(jī)構(gòu)可以分為單行星齒輪機(jī)構(gòu)和雙行星齒輪機(jī)構(gòu)兩種。714．行星齒輪機(jī)構(gòu)的變速原理（1）將齒圈固定，以太陽輪為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件，如圖所示，其傳動(dòng)比為i=n1/n3=1+α=1+z2/z1。72齒圈固定時(shí)的傳動(dòng)原理（一）（2）將太陽輪固定，以齒圈為主動(dòng)件，行星架為從動(dòng)件，如圖所示，其傳動(dòng)比為i=n2/n3=（1+α）/α=（z1+z2）/z2=1+z1/z2。73太陽輪固定時(shí)的傳動(dòng)原理（一）（3）將太陽輪固定，以行星架為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，如圖所示，其傳動(dòng)比為i=n3/n2=α/（1+α）=z2/（z1+z2）。74太陽輪固定時(shí)的傳動(dòng)原理（二）（4）將齒圈固定，以行星架為主動(dòng)件，太陽輪為從動(dòng)件，如圖所示，其傳動(dòng)比為i=n3/n1=1/（1+α）<1。75齒圈固定時(shí)的傳動(dòng)原理（二）（5）將行星架固定，以太陽輪為主動(dòng)件，齒圈為從動(dòng)件，如圖所示，其傳動(dòng)比為i=n1/n2=-α<0。76行星架固定時(shí)的傳動(dòng)原理（6）若將任意兩個(gè)基本元件互相連接起來，則由行星排的運(yùn)動(dòng)特性方程可知，第三個(gè)基本元件的轉(zhuǎn)速必與前兩個(gè)基本元件的轉(zhuǎn)速相同，即三個(gè)基本元件將以同樣的轉(zhuǎn)速一同旋轉(zhuǎn)。77太陽輪和齒圈主動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)原理（7）若三個(gè)基本元件都沒有被固定，各個(gè)基本元件都可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，則該機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)自由度，不論以哪兩個(gè)基本元件為主動(dòng)件和從動(dòng)件，都不能獲得動(dòng)力傳遞，即此時(shí)該機(jī)構(gòu)失去了傳動(dòng)作用而處于空擋狀態(tài)，如圖所示。78不固定任何基本元件時(shí)的傳動(dòng)原理（8）僅靠單排行星齒輪機(jī)構(gòu)不能滿足汽車在不同運(yùn)行工況下對傳動(dòng)比的要求，用于汽車自動(dòng)變速器的行星齒輪機(jī)構(gòu)通常是由2～3個(gè)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成的，通?？梢杂?～6個(gè)不同傳動(dòng)比的前進(jìn)擋和1個(gè)倒擋，當(dāng)所有的基本元件都沒有被固定時(shí)，即可得到空擋。上述單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的變速原理和傳動(dòng)比的計(jì)算方法同樣適用于多排行星齒輪機(jī)構(gòu)，只要該機(jī)構(gòu)經(jīng)約束后只有一個(gè)自由度，其傳動(dòng)比都可以通過解由各個(gè)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性方程組成的聯(lián)立方程組來得到。行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)規(guī)則見下表。7980行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)規(guī)則二、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)擋位的變換。換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由離合器、制動(dòng)器和單向離合器三種換擋執(zhí)行元件組成。1．離合器（1）離合器的結(jié)構(gòu)離合器的作用是將行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸入軸與行星排的某個(gè)基本元件連接，或?qū)⑿行桥诺哪硟蓚€(gè)基本元件連接在一起，它是自動(dòng)變速器中最重要的換擋執(zhí)行元件之一?，F(xiàn)在汽車用的自動(dòng)變速器中都采用多片濕式離合器，如圖2-3-9所示，它由離合器鼓、離合器轂、離合器活塞、回位彈簧、彈簧座、鋼片、摩擦片及密封圈等組成。如圖所示為U340E自動(dòng)變速器離合器的結(jié)構(gòu)。8182多片濕式離合器U340E自動(dòng)變速器離合器的結(jié)構(gòu)離合器鼓為主動(dòng)件，以一定的方式與變速器輸入軸連接；離合器轂為從動(dòng)件，與行星排的某個(gè)基本元件連接。離合器活塞安裝在離合器鼓內(nèi)。它是一種環(huán)狀活塞，由活塞內(nèi)外圓的密封圈保證其密封性，從而和離合器鼓一起形成一個(gè)封閉的環(huán)狀液壓缸，并通過離合器內(nèi)圓軸頸上的進(jìn)油孔與控制油道相通。在離合器活塞上（有的在離合器鼓的液壓缸壁面）設(shè)有一個(gè)由鋼球做成的單向閥。當(dāng)液壓油進(jìn)入液壓缸時(shí)，鋼球在油壓作用下壓緊在閥座上，單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)，保證了液壓缸的密封性。83當(dāng)液壓缸內(nèi)的油壓被解除后，鋼球在離心力的作用下離開閥座，單向閥處于開啟狀態(tài)，殘留在液壓缸內(nèi)的液壓油在離心力的作用下從單向閥的閥孔中流出，保證離合器徹底分離。鋼片和摩擦片交錯(cuò)排列，兩者統(tǒng)稱為離合器片。鋼片的外花鍵齒安裝在離合器鼓的內(nèi)花鍵齒圈上，可沿齒圈鍵槽軸向移動(dòng)；摩擦片由其內(nèi)花鍵齒與離合器的外花鍵轂連接，也可沿鍵槽軸向移動(dòng)。摩擦片的兩面燒結(jié)有摩擦因數(shù)較大的銅基粉末冶金或合成纖維層，一般離合器摩擦片的片數(shù)為2～6片，鋼片的片數(shù)應(yīng)等于或多于摩擦片的片數(shù)，以保證每個(gè)摩擦片的兩面都有主動(dòng)片。84離合器活塞的回位彈簧有波形彈簧、圓周均布螺旋彈簧、中央螺旋彈簧和膜片彈簧四種，如圖所示，目前尤以螺旋彈簧用得最多。85離合器活塞的回位彈簧a）波形彈簧b）圓周均布螺旋彈簧c）中央螺旋彈簧d）膜片彈簧（2）離合器的工作原理離合器鼓和離合器轂分別以一定的方式與變速器輸入軸和行星排的某個(gè)基本元件相連接。一般離合器鼓為主動(dòng)件，離合器轂為從動(dòng)件，如圖所示。86離合器工作原理示意圖1—活塞2—鋼片3—摩擦片4—行星架5—行星齒輪6—輸入軸7—輸出軸當(dāng)來自控制閥的液壓油進(jìn)入離合器液壓缸時(shí)，作用在離合器活塞上的液壓油的壓力推動(dòng)活塞，使之克服回位彈簧的張力而移動(dòng)，將所有主動(dòng)片和從動(dòng)片相互壓緊在一起。主動(dòng)片和從動(dòng)片之間的摩擦力使離合器鼓和離合器轂連接為一整體，與離合器鼓相連接的輸入軸和與離合器轂相連接的行星排的基本元件也因此被連接在一起，此時(shí)離合器處于接合狀態(tài)。當(dāng)液壓控制系統(tǒng)將離合器液壓缸內(nèi)液壓油的壓力解除后，離合器活塞在回位彈簧的作用下被壓回液壓缸的底部，并將液壓缸內(nèi)的液壓油從進(jìn)油孔排出。離合器轂和離合器鼓朝不同方向或以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，離合器處于分離狀態(tài)。當(dāng)離合器處于分離狀態(tài)時(shí)，離合器活塞與離合器片或離合器片與卡環(huán)之間有一定的軸向間隙，以保證鋼片與摩擦片之間無任何軸向壓力，這一間隙稱為離合器的自由間隙。其大小可以用不同厚度的鋼片來調(diào)整，一般離合器的標(biāo)準(zhǔn)自由間隙為0.5～2.0mm。872．制動(dòng)器（1）制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)制動(dòng)器的作用是將行星排中太陽輪、齒圈、行星架三個(gè)基本元件中的一個(gè)加以固定，使之不能旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式較多，目前最常見的是帶式制動(dòng)器和多片濕式制動(dòng)器。1）帶式制動(dòng)器帶式制動(dòng)器又稱制動(dòng)帶，它由制動(dòng)鼓、制動(dòng)帶、殼體、調(diào)整螺釘、回位彈簧、內(nèi)彈簧、推桿、液壓缸及活塞等組成，如圖所示。8889帶式制動(dòng)器1—制動(dòng)鼓2—制動(dòng)帶3—?dú)んw4—調(diào)整螺釘5—回位彈簧6—內(nèi)彈簧7—活塞8—推桿?9—液壓缸2）多片濕式制動(dòng)器多片濕式制動(dòng)器由制動(dòng)器鼓、回位彈簧、鋼片、摩擦片及制動(dòng)器轂等組成，如圖所示。90多片濕式制動(dòng)器（2）制動(dòng)器的工作原理1）帶式制動(dòng)器當(dāng)液壓缸的施壓腔和釋放腔內(nèi)均無液壓油時(shí)，帶式制動(dòng)器不工作，制動(dòng)帶與制動(dòng)鼓之間有一定的間隙，制動(dòng)鼓可以隨著與它相連接的行星排基本元件一同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)液壓油進(jìn)入液壓缸的施壓腔時(shí)，作用在活塞上的液壓油推動(dòng)活塞，使之克服回位彈簧的張力而移動(dòng)。當(dāng)帶式制動(dòng)器不工作時(shí)，制動(dòng)帶與制動(dòng)鼓之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙太大或太小都會(huì)影響制動(dòng)器的正常工作。912）多片濕式制動(dòng)器它的工作原理與多片濕式離合器基本相同。92多片濕式制動(dòng)器的工作原理1—回位彈簧2—活塞3—鋼片4—摩擦片?5—齒圈6—行星架7—行星齒輪8—太陽輪3．單向離合器（1）單向離合器的結(jié)構(gòu)單向離合器的作用是固定或連接行星排中的太陽輪、行星架或齒圈等基本元件。其連接或固定只是單向的，當(dāng)與之相連接的基本元件受力方向與鎖止方向相同時(shí)，該基本元件即被固定或連接；受力方向與鎖止方向相反時(shí)，該基本元件即被釋放或脫離連接。常見的單向離合器有滾柱斜槽式和楔塊式兩種。93（2）單向離合器的工作原理1）滾柱斜槽式單向離合器當(dāng)外環(huán)相對于內(nèi)環(huán)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在剛剛轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間，滾柱在摩擦力的作用下，克服彈簧的張力而滾向楔形槽較寬的一端，外環(huán)相對于內(nèi)環(huán)可以自由滑轉(zhuǎn)，此時(shí)單向離合器處于自由狀態(tài)，如圖a所示。當(dāng)外環(huán)相對于內(nèi)環(huán)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱在摩擦力、彈簧張力的作用下被卡死在楔形槽較窄的一端，于是內(nèi)外環(huán)被鎖止為一體，不能相對轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，與外環(huán)連接的基本元件便被固定或者和與內(nèi)環(huán)相連接的元件連接成一個(gè)整體，如圖b所示。9495滾柱斜槽式單向離合器a）自由狀態(tài)b）鎖止?fàn)顟B(tài)1—滾柱2—滾柱回位彈簧3—外環(huán)4—內(nèi)環(huán)2）楔塊式單向離合器當(dāng)外環(huán)相對于內(nèi)環(huán)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，楔塊在摩擦力的作用下立起，因自鎖作用而被卡死在內(nèi)外環(huán)之間，使內(nèi)外環(huán)無法相對滑轉(zhuǎn)，此時(shí)單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)外環(huán)相對于內(nèi)環(huán)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，楔塊在摩擦力的作用下傾斜，脫離自鎖狀態(tài)，內(nèi)外環(huán)可以相對滑轉(zhuǎn)，此時(shí)單向離合器處于自由狀態(tài)。楔塊式單向離合器的鎖止方向取決于楔塊的安裝方向，在裝配時(shí)不可裝反，否則同樣會(huì)改變其鎖止方向，影響自動(dòng)變速器的正常工作。96課題4典型自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)原理與檢修97學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成。2．掌握辛普森式行星齒輪變速器各擋位的動(dòng)力傳遞路線。3．掌握CVT自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)原理。4．掌握DSG自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)原理。98?相關(guān)知識(shí)現(xiàn)在轎車使用的行星齒輪變速器大部分采用6～9個(gè)前進(jìn)擋。前進(jìn)擋的數(shù)目越多，行星齒輪變速器中離合器、制動(dòng)器及單向離合器的數(shù)目就越多。對于行星齒輪機(jī)構(gòu)類型相同的行星齒輪變速器來說，其離合器、制動(dòng)器及單向離合器的布置方式及工作過程基本上是一致的。因此，了解由各種不同類型行星齒輪機(jī)構(gòu)所組成的行星齒輪變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理，是掌握各種不同車型自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)和工作原理的關(guān)鍵。99一、拉維娜式行星齒輪變速器1．拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)是一種常見的行星齒輪機(jī)構(gòu)，如圖所示為拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。100拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)K1—前進(jìn)擋離合器?K2—倒擋離合器?K3—3—4擋離合器B1—倒擋制動(dòng)器?B2—2—4擋制動(dòng)器拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)由一個(gè)單行星齒輪式行星排和一個(gè)雙行星齒輪式行星排組合而成：大（后）太陽輪和長行星齒輪、行星架、齒圈共同組成一個(gè)單行星齒輪式行星排；?。ㄇ埃┨栞啞⒍绦行驱X輪、長行星齒輪、行星架和齒圈共同組成一個(gè)雙行星齒輪式行星排。兩個(gè)行星排共用一個(gè)齒圈和一個(gè)行星架，只有前太陽輪、后太陽輪、行星架和齒圈4個(gè)獨(dú)立元件。換擋執(zhí)行元件的功能見下表，不同擋位時(shí)換擋執(zhí)行元件的工作情況見下表。101102換擋執(zhí)行元件的功能103不同擋位時(shí)換擋執(zhí)行元件的工作情況2．拉維娜式4擋行星齒輪變速器的工作原理（1）D1擋（前進(jìn)擋離合器K1、單向離合器F工作）D1擋動(dòng)力傳遞路線如圖所示。104D1擋動(dòng)力傳遞路線變速器處于D1擋時(shí)，前進(jìn)擋離合器K1工作，液力變矩器的渦輪經(jīng)過K1驅(qū)動(dòng)小太陽輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在小太陽輪的驅(qū)動(dòng)下，安裝在同一個(gè)行星架上的短行星齒輪和長行星齒輪分別逆時(shí)針和順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。由于齒圈與輸出軸連接，汽車起步之前有阻力，因此長行星齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，有帶動(dòng)行星架逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢。由于單向離合器F有阻止行星架逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，因此行星架在D1擋是被固定的。這樣長行星齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)便驅(qū)動(dòng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)并將動(dòng)力輸出。注意：在手動(dòng)1擋時(shí)，動(dòng)力傳遞路線與D1擋完全一致，只是參與工作的元件由B1代替F，單向固定變?yōu)殡p向固定，因此，車輛具備了發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。105（2）D2擋（前進(jìn)擋離合器K1、2—4擋制動(dòng)器B2工作）D2擋動(dòng)力傳遞路線如圖所示。106D2擋動(dòng)力傳遞路線（3）D3擋（前進(jìn)擋離合器K1、3—4擋離合器K3工作）D3擋動(dòng)力傳遞路線如圖所示。107D3擋動(dòng)力傳遞路線（4）D4擋（3—4擋離合器K3、2—4擋制動(dòng)器B2工作）D4擋動(dòng)力傳遞路線如圖所示。108D4擋動(dòng)力傳遞路線（5）1位（前進(jìn)擋離合器K1、倒擋制動(dòng)器B1工作）1位動(dòng)力傳遞路線如圖所示。1091位動(dòng)力傳遞路線（6）R位（倒擋離合器K2、倒擋制動(dòng)器B1工作）變速桿位于R位置時(shí)，動(dòng)力傳遞路線如圖所示。110R位動(dòng)力傳遞路線二、辛普森式行星齒輪變速器1．辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)由兩個(gè)內(nèi)嚙合式單排行星齒輪機(jī)構(gòu)組合而成，是一種雙排單級行星齒輪機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是前后兩個(gè)行星排的太陽輪連接為一個(gè)整體，即前后行星排共用1個(gè)太陽輪組件；前行星排的行星架和后行星排的齒圈連接為另一個(gè)整體，稱為前行星架和后齒圈組件，輸出軸通常與前行星架和后齒圈組件連接。111該機(jī)構(gòu)一般具有4個(gè)獨(dú)立元件，即前齒圈（一般作為輸入端）、前后太陽輪組件、后行星架、前行星架和后齒圈組件（一般作為輸出端）。若在該機(jī)構(gòu)上裝配相應(yīng)的換擋執(zhí)行元件，辛普森式行星齒輪機(jī)構(gòu)就可成為辛普森式3個(gè)前進(jìn)擋或4個(gè)前進(jìn)擋的自動(dòng)變速器。辛普森式3擋行星齒輪變速器與辛普森式4擋行星齒輪變速器相比，3擋行星齒輪變速器比4擋行星齒輪變速器只少了一組超速行星排，從而少了一個(gè)超速擋。1122．辛普森式4擋行星齒輪變速器的結(jié)構(gòu)與工作原理以U340E自動(dòng)變速器為例，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示，該變速器采用了CR-CR型行星齒輪，是一款前輪驅(qū)動(dòng)、電子控制4速自動(dòng)變速器，用于豐田卡羅拉、花冠、威馳等轎車。113U340E自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡圖C1—前進(jìn)擋離合器C2—直接擋離合器C3—倒擋離合器B1—超速/2擋制動(dòng)器B2—2擋制動(dòng)器B3—1擋、倒擋制動(dòng)器F1—單向離合器F2—單向離合器U340E自動(dòng)變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)與換擋執(zhí)行元件的布置如圖所示，由圖可見，該變速器主要由三排行星排組成。在U340E自動(dòng)變速器內(nèi)部有3個(gè)離合器、3個(gè)制動(dòng)器、2個(gè)單向離合器，共8個(gè)換擋執(zhí)行元件，各換擋執(zhí)行元件的功能見下表，不同擋位時(shí)各換擋執(zhí)行元件的工作情況見下表。114U340E自動(dòng)變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)與換擋執(zhí)行元件的布置115各換擋執(zhí)行元件的功能116不同擋位時(shí)各換擋執(zhí)行元件的工作情況（1）D位1擋當(dāng)自動(dòng)變速器處于D位1擋（D1）時(shí)，其動(dòng)力傳遞路線如圖所示。117D位1擋動(dòng)力傳遞路線（2）D位2擋當(dāng)自動(dòng)變速器處于D位2擋（D2）時(shí)，其動(dòng)力傳遞路線如圖所示。118D位2擋動(dòng)力傳遞路線（3）D位3擋當(dāng)自動(dòng)變速器處于D位3擋（D3）時(shí)，其動(dòng)力傳遞路線如圖所示。119D位3擋動(dòng)力傳遞路線（4）D位4擋當(dāng)自動(dòng)變速器處于D位4擋（D4）時(shí)，其動(dòng)力傳遞路線如圖所示。120D位4擋動(dòng)力傳遞路線（5）2位2擋當(dāng)自動(dòng)變速器處于2位2擋時(shí)，其動(dòng)力傳遞路線如圖所示。1212位2擋動(dòng)力傳遞路線（6）L位1擋當(dāng)自動(dòng)變速器處于L位1擋時(shí)，除D1擋工作元件外，1擋、倒擋制動(dòng)器B3工作，雙向固定前排齒圈/后排行星架，單向離合器F2鎖止不再是動(dòng)力傳遞不可缺少的條件，可以逆向傳遞動(dòng)力，故在L位1擋有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。（7）R位（倒擋）當(dāng)自動(dòng)變速器處于倒擋時(shí)，其動(dòng)力傳遞路線如圖所示。122倒擋動(dòng)力傳遞路線（8）P位和N位當(dāng)變速桿位于P位或N位時(shí)，前進(jìn)擋離合器C1和直接擋離合器C2均不在嚙合位置，行星排的動(dòng)力無法傳遞到后續(xù)的雙排行星齒輪機(jī)構(gòu)，所以行星排處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，而整個(gè)自動(dòng)變速器處于空擋。在P位時(shí)駐車鎖止裝置工作。123三、CVT自動(dòng)變速器齒輪式有級自動(dòng)變速器構(gòu)造十分復(fù)雜，且不可避免地產(chǎn)生換擋沖擊，使發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和乘坐的舒適性受到影響。因此，人們很早就在研究一種能夠線性變速的無級變速器，如圖所示。124無級變速器1．CVT自動(dòng)變速器的基本結(jié)構(gòu)CVT具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高的特點(diǎn)，具有前進(jìn)擋無級變速和倒擋二級變速功能，簡化了操縱，手／自動(dòng)一體選擇模式提高了駕乘樂趣。與其他結(jié)構(gòu)形式的自動(dòng)變速器不同，CVT的前進(jìn)擋傳動(dòng)比變化是連續(xù)的。125CVT的變速原理a）高傳動(dòng)比b）低傳動(dòng)比2．CVT自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)CVT自動(dòng)變速器的機(jī)械部件主要有4根平行布置的軸，包括以下部件。（1）輸入軸。與飛輪相連接，包括太陽輪、行星齒輪和行星架等。（2）主動(dòng)帶輪軸。包括主動(dòng)帶輪和前進(jìn)擋離合器以及與駐車齒輪為一體的中間從動(dòng)齒輪等。（3）從動(dòng)帶輪軸。包括從動(dòng)帶輪、起步離合器和中間主動(dòng)齒輪等。（4）主傳動(dòng)軸（中間齒輪軸）。包括中間從動(dòng)齒輪和主減速器主動(dòng)齒輪等。1263．CVT自動(dòng)變速器的擋位分析（1）P、N位當(dāng)變速桿在P、N位時(shí)，沒有液壓作用于前進(jìn)擋離合器、起步離合器和倒擋制動(dòng)器，故沒有動(dòng)力傳遞到主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪和中間主動(dòng)齒輪；在P位時(shí)，駐車齒輪被鎖定，車輛不能移動(dòng)。（2）D、S、L位（前進(jìn)擋）當(dāng)變速桿在D、S、L位時(shí)，即前進(jìn)擋，動(dòng)力傳遞路線如圖所示。127128D、S、L位動(dòng)力傳遞路線1—主減速器從動(dòng)齒輪2—中間從動(dòng)齒輪3—中間主動(dòng)齒輪4—從動(dòng)帶輪軸5—前進(jìn)擋離合器6—太陽輪7—倒擋制動(dòng)器8—鋼帶9—主動(dòng)帶輪軸10—起步離合器11—主減速器主動(dòng)齒輪（3）R位（倒擋）倒擋時(shí)，倒擋制動(dòng)器工作，使行星架與自動(dòng)變速器殼連接為一體，行星架被固定，動(dòng)力傳遞路線如圖所示。129R位動(dòng)力傳遞路線1—主減速器從動(dòng)齒輪2—中間從動(dòng)齒輪3—中間主動(dòng)齒輪4—從動(dòng)帶輪軸5—前進(jìn)擋離合器6—太陽輪7—倒擋制動(dòng)器8—鋼帶9—主動(dòng)帶輪軸10—起步離合器11—主減速器主動(dòng)齒輪4．CVT自動(dòng)變速器的應(yīng)用隨著技術(shù)的發(fā)展，CVT缺陷得以改善，越來越多車型開始使用CVT，日產(chǎn)、豐田推廣最為積極，應(yīng)用車型主要有豐田卡羅拉、本田CR-V、本田飛度、三菱翼神、日產(chǎn)陽光、日產(chǎn)天籟、日產(chǎn)驪威、日產(chǎn)騏達(dá)、奧迪A6、奧迪A4L，國產(chǎn)車東風(fēng)T70、瑞風(fēng)S3、吉利帝豪、比亞迪G3等。130四、DSG自動(dòng)變速器1．DSG自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)組成DSG（DirectShiftGearbox）為直接換擋變速器，也叫DCT（DualClutchTransmission），就是通常所說的雙離合變速器。DSG有別于一般的半自動(dòng)變速器系統(tǒng)，它基于手動(dòng)變速器而不是自動(dòng)變速器，因此它也是AMT（機(jī)械式自動(dòng)變速器）的一員。DSG主要由多片濕式雙離合器、三軸式齒輪變速器、自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)和電子控制液壓系統(tǒng)組成，核心部分是雙離合器和三軸式齒輪變速器。131如圖所示，DSG有2根同軸心的輸入軸，輸入軸1空套在輸入軸2里面。輸入軸1與離合器1相連，輸入軸1上的常嚙合齒輪分別與1、3、5擋齒輪相嚙合；輸入軸2為空心軸，與離合器2相連，輸入軸2上的常嚙合齒輪分別與2、4、6擋齒輪相嚙合；倒擋齒輪通過倒擋軸齒輪與輸入軸1的常嚙合齒輪嚙合。也就是說，離合器1負(fù)責(zé)1、3、5擋和倒擋，離合器2負(fù)責(zé)2、4、6擋。當(dāng)使用不同擋位時(shí)，相應(yīng)離合器接合。132133雙離合變速器的結(jié)構(gòu)DSG的多片濕式雙離合器的結(jié)構(gòu)與液壓式自動(dòng)變速器中的離合器相似，但是尺寸要大很多。DSG的擋位轉(zhuǎn)換是通過擋位選擇器來操作的。擋位選擇器實(shí)際上是一個(gè)液壓馬達(dá)，推動(dòng)撥叉就可以進(jìn)入相應(yīng)的擋位，由液壓控制系統(tǒng)來控制它們的工作。DSG的工作過程比較特別，在1擋起步行駛時(shí)，離合器1接合，通過輸入軸1到1擋齒輪，再輸出到差速器。DSG在降擋時(shí)，同樣也有2個(gè)擋位是接合的，如果4擋正在工作，則3擋作為預(yù)選擋位接合?？梢詫SG理解為兩個(gè)獨(dú)立的變速器并列工作，每個(gè)變速器又通過各自的離合器實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出端的轉(zhuǎn)矩傳遞，這也正是DSG被稱為雙離合變速器的原因。1342．DSG自動(dòng)變速器的特點(diǎn)（1）DSG沒有液力變矩器，也沒有離合器踏板。（2）DSG在傳動(dòng)過程中的消耗損失非常有限，大大提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。（3）DSG的反應(yīng)非常靈敏，具有很好的駕駛樂趣。（4）車輛在加速過程中不會(huì)有動(dòng)力中斷的感覺，使車輛的加速更強(qiáng)勁、圓滑，百公里加速時(shí)間比傳統(tǒng)手動(dòng)變速器還短。（5）DSG的動(dòng)力傳遞部件是一臺(tái)三軸式6前進(jìn)擋位的傳統(tǒng)齒輪變速器，增加了速比分配，它的多片濕式雙離合器是由電子控制液壓系統(tǒng)來操控的。135（6）雙離合器的使用可以使變速器同時(shí)有兩個(gè)擋位嚙合，使換擋操作更加快捷。（7）選用手動(dòng)控制模式時(shí)，如果不做升擋操作，即使將加速踏板踩到底，DSG也不會(huì)升擋。（8）可以根據(jù)駕駛?cè)说囊庠高M(jìn)行換擋邏輯控制，在手動(dòng)控制模式下，可以跳躍降擋。（9）DSG有一個(gè)由兩組離合器片組合而成的雙離合器控制裝置，同時(shí)有一個(gè)由實(shí)心輸入軸1及空心輸入軸2組合而成的雙傳動(dòng)軸機(jī)構(gòu)，并由電子及液壓裝置同時(shí)控制兩組離合器及齒輪組的動(dòng)作。1363．DSG自動(dòng)變速器的動(dòng)力傳送路線DSG的輸入軸1由離合器1驅(qū)動(dòng)，負(fù)責(zé)1擋、3擋、5擋和倒擋；輸入軸2由離合器2驅(qū)動(dòng)，負(fù)責(zé)2擋、4擋、6擋和空擋。（1）1擋動(dòng)力傳遞路線為發(fā)動(dòng)機(jī)→雙質(zhì)量飛輪→離合器1→輸入軸1→1擋主動(dòng)齒輪→1擋從動(dòng)齒輪→輸出軸1→輸出齒輪→差速器→驅(qū)動(dòng)車輪，如圖所示。1371擋動(dòng)力傳遞路線（2）2擋動(dòng)力傳遞路線為發(fā)動(dòng)機(jī)→雙質(zhì)量飛輪→離合器2→輸入軸2→2擋主動(dòng)齒輪→2擋從動(dòng)齒輪→輸出軸1→輸出齒輪→差速器→驅(qū)動(dòng)車輪，如圖所示。1382擋動(dòng)力傳遞路線（3）3擋動(dòng)力傳遞路線為發(fā)動(dòng)機(jī)→雙質(zhì)量飛輪→離合器1→輸入軸1→3擋主動(dòng)齒輪→3擋從動(dòng)齒輪→輸出軸1→輸出齒輪→差速器→驅(qū)動(dòng)車輪，如圖所示。1393擋動(dòng)力傳遞路線（4）4擋動(dòng)力傳遞路線為發(fā)動(dòng)機(jī)→雙質(zhì)量飛輪→離合器2→輸入軸2→4擋主動(dòng)齒輪→4擋從動(dòng)齒輪→輸出軸1→輸出齒輪→差速器→驅(qū)動(dòng)車輪，如圖所示。1404擋動(dòng)力傳遞路線（5）5擋動(dòng)力傳遞路線為發(fā)動(dòng)機(jī)→雙質(zhì)量飛輪→離合器1→輸入軸1→5擋主動(dòng)齒輪→5擋從動(dòng)齒輪→輸出軸2→輸出齒輪→差速器→驅(qū)動(dòng)車輪，如圖所示。1415擋動(dòng)力傳遞路線（6）6擋動(dòng)力傳遞路線為發(fā)動(dòng)機(jī)→雙質(zhì)量飛輪→離合器2→輸入軸2→6擋主動(dòng)齒輪→6擋從動(dòng)齒輪→輸出軸2→輸出齒輪→差速器→驅(qū)動(dòng)車輪，如圖所示。1426擋動(dòng)力傳遞路線（7）倒擋動(dòng)力傳遞路線為發(fā)動(dòng)機(jī)→雙質(zhì)量飛輪→離合器1→輸入軸1→1擋/倒擋主動(dòng)齒輪→倒擋軸→倒擋從動(dòng)齒輪→輸出軸2→輸出齒輪→差速器→驅(qū)動(dòng)車輪，如圖所示。143倒擋動(dòng)力傳遞路線4．DSG自動(dòng)變速器的發(fā)展和改進(jìn)方向目前，DSG朝著擁有更多擋位數(shù)量、結(jié)構(gòu)和空間更加精巧、擁有更小的質(zhì)量、更加靈敏、電控自動(dòng)集成化、換擋策略智能化等方向發(fā)展。（1）擁有更優(yōu)秀、耐用的齒輪結(jié)構(gòu)。（2）隨著總成的完善，接口技術(shù)的提高，DSG正在逐漸向小型化發(fā)展。（3）TCU（自動(dòng)變速器控制單元）智能化在未來的開發(fā)進(jìn)程中將成為主流。144課題5全液壓式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修145學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解全液壓式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。2．能正確分析控制閥的工作過程。146?相關(guān)知識(shí)一、控制閥全液壓式控制系統(tǒng)中的大部分控制閥都位于閥體總成中，通過自動(dòng)變速器殼體和自動(dòng)變速器軸上的油道與油泵、液力變矩器及各個(gè)換擋執(zhí)行元件相通。自動(dòng)變速器的閥體總成通常用螺栓固定于變速器殼體下部、油底殼上方，它包括上、下閥體總成兩部分。在上、下閥體總成之間有墊片和隔板，上、下閥體總成內(nèi)布置著各種控制閥。147148閥體總成1—線束2、3、5、6、7—電磁閥4—自動(dòng)變速器油溫度傳感器1．油壓調(diào)節(jié)閥自動(dòng)變速器中的油壓是由油泵產(chǎn)生的，油泵是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，其泵油量和油壓隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而增大和升高。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油泵的泵油量將大大超過自動(dòng)變速器各部分所需的油量，導(dǎo)致油壓過高，增加發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，造成換擋沖擊；當(dāng)油壓過低時(shí)，又會(huì)使離合器、制動(dòng)器等換擋執(zhí)行元件打滑，甚至燒蝕。因此必須在油路中設(shè)置油壓調(diào)節(jié)閥。149（1）主油路調(diào)節(jié)閥主油路調(diào)節(jié)閥也稱一次調(diào)節(jié)閥，由閥芯、閥體和調(diào)壓彈簧組成，它的作用是根據(jù)車速和節(jié)氣門開度的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)各液壓控制系統(tǒng)的油壓，保證各液壓控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定。主油路調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖所示。150主油路調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及工作原理其基本原理是根據(jù)車速（反比變化）、節(jié)氣門開度（正比變化）及擋位的變化（倒擋油壓最高），通過節(jié)流孔流到閥芯上端的油壓與調(diào)壓彈簧力相平衡來調(diào)節(jié)主油路油壓。為了使主油路油壓能滿足自動(dòng)變速器不同工況的需要，主油路調(diào)節(jié)閥還具備下列功能。1）發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度較小時(shí)，自動(dòng)變速器傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的離合器、制動(dòng)器不易打滑，主油路油壓可以降低；而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度較大時(shí)，自動(dòng)變速器傳遞的轉(zhuǎn)矩增大，為防止離合器、制動(dòng)器打滑，主油路油壓要升高。1512）汽車在低速擋行駛時(shí)，自動(dòng)變速器傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，主油路油壓要高；而在高速擋行駛時(shí)，自動(dòng)變速器傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，可降低主油路油壓，以減小油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力。3）倒擋的使用時(shí)間較少，為減小自動(dòng)變速器尺寸，倒擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)被做得較小，為避免出現(xiàn)打滑，在倒擋時(shí)需提高主油路油壓。152（2）次調(diào)節(jié)閥次調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)液力變矩器使用的油壓和潤滑用的油壓，經(jīng)調(diào)節(jié)的油壓稱液力變矩器油壓和潤滑油壓。液力變矩器油壓用于液力變矩器的工作，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩全部都要經(jīng)過液力變矩器傳遞，而液力變矩器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力與液力變矩器的工作油壓有關(guān)，因此液力變矩器油壓的變化必須與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化一致；潤滑油壓用于變速器內(nèi)所有旋轉(zhuǎn)零件的潤滑。次調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖所示。153次調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及工作原理（3）節(jié)氣門閥變速桿處在D位（前進(jìn)擋）時(shí)，其擋位的轉(zhuǎn)換由兩個(gè)參數(shù)決定，即發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷油壓和車速油壓。這兩個(gè)油壓信號(hào)分別由節(jié)氣門閥和速控閥提供，所以節(jié)氣門閥和速控閥也是液壓控制系統(tǒng)中的換擋壓力信號(hào)裝置。節(jié)氣門閥的作用是調(diào)節(jié)與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷相關(guān)的負(fù)荷油壓，由于負(fù)荷油壓調(diào)節(jié)是通過節(jié)氣門閥實(shí)現(xiàn)的，所以負(fù)荷油壓也稱節(jié)氣門油壓。又因負(fù)荷油壓受控于加速踏板，所以負(fù)荷油壓又被稱為加速踏板控制油壓。負(fù)荷油壓用于調(diào)節(jié)主油路油壓、液力變矩器油壓與潤滑油壓。另外，負(fù)荷油壓更重要的作用是控制換擋。節(jié)氣門閥的工作由節(jié)氣門開度控制，其工作原理如圖所示。154155節(jié)氣門閥的工作原理1—節(jié)氣門體2—加速踏板3—節(jié)氣門拉線4—節(jié)氣門閥5—降擋柱塞6—節(jié)氣門油壓出油口7—主油路油壓8—流向換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)（4）速控閥速控閥的作用是為自動(dòng)變速器換擋閥提供隨車速變化而變化的控制油壓（車速油壓）。因其基本原理是利用軸旋轉(zhuǎn)時(shí)重塊所產(chǎn)生的離心力來控制滑閥閥芯位置的，所以也稱為離心調(diào)速閥。156普通復(fù)合式雙級速控閥1—軸2—變速器輸出軸3—重塊?4—閥芯5—彈簧6—速控閥2．手動(dòng)控制閥手動(dòng)控制閥是一種多路換向閥，安裝于控制系統(tǒng)閥體總成的下閥體總成上，如圖所示。157手動(dòng)控制閥的安裝位置1—下閥體總成2—主油路調(diào)節(jié)閥3—手動(dòng)控制閥4—1—2擋換擋閥5—蓄壓器控制閥3．換擋閥在前進(jìn)擋中，自動(dòng)變速器擋位的變換是通過換擋閥的工作來實(shí)現(xiàn)的，如圖所示。158換擋閥159換擋閥的工作原理1—彈簧2—換擋閥A、B—泄油孔C—至高擋換擋執(zhí)行元件D—主油路進(jìn)油口E—至低擋換擋執(zhí)行元件p1—車速油壓p2—節(jié)氣門油壓F—彈簧彈力4．強(qiáng)制降擋閥強(qiáng)制降擋閥用于節(jié)氣門全開或接近全開時(shí)，強(qiáng)制性地將自動(dòng)變速器降低1個(gè)擋位，以獲得良好的加速性能。160強(qiáng)制降擋閥a）由節(jié)氣門拉線控制的強(qiáng)制降擋閥b）由強(qiáng)制降擋開關(guān)控制的強(qiáng)制降擋閥1—節(jié)氣門拉線2—節(jié)氣門閥凸輪3—強(qiáng)制降擋閥4—加速踏板5—強(qiáng)制降擋開關(guān)6—強(qiáng)制降擋電磁閥7—閥桿8—閥芯9—彈簧A—通主油路B—通換擋閥油道5．鎖止信號(hào)閥和鎖止繼動(dòng)閥液力變矩器內(nèi)鎖止離合器的工作是由鎖止信號(hào)閥和鎖止繼動(dòng)閥一同控制的，如圖所示。鎖止信號(hào)閥上方作用著來自速控閥的車速油壓。161鎖止信號(hào)閥和鎖止繼動(dòng)閥1—鎖止離合器2—變矩器殼體3—渦輪4—泵輪5—鎖止信號(hào)閥6—鎖止繼動(dòng)閥A—來自速控閥B—來自超速擋油路C—來自變矩器閥D—電磁閥背壓E—接合泄油孔F—分離泄油孔6．蓄能減振器在汽車自動(dòng)變速器換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，離合器及制動(dòng)器的接合和分離，以及帶式制動(dòng)器的箍緊和放松，都不能過于突然，以免產(chǎn)生換擋沖擊，影響乘車的舒適性，甚至造成零部件的損壞。因此，在換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓控制系統(tǒng)中，專門設(shè)置了用于吸收因油壓突然升高而產(chǎn)生的沖擊的緩沖裝置，目的即在于控制換擋質(zhì)量，避免換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)或接合過猛。在各種緩沖裝置中，實(shí)際使用較多的是蓄能減振器，也稱蓄壓器。162二、自動(dòng)變速器油自動(dòng)變速器油又叫液力傳動(dòng)油，是一種高級潤滑油，它含有多種化學(xué)添加劑，英文縮寫為ATF。1．自動(dòng)變速器油的作用（1）傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。自動(dòng)變速器油經(jīng)油泵被輸送到液力變矩器內(nèi)，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞至變速器。（2）在液壓控制系統(tǒng)中輸送工作油液壓力，使換擋執(zhí)行元件在液壓作用下正確執(zhí)行換擋動(dòng)作。（3）帶走摩擦熱，冷卻機(jī)械零件，防止其溫度過高而影響自動(dòng)變速器油的黏度。（4）潤滑和清洗自動(dòng)變速器內(nèi)部的機(jī)件。1632．自動(dòng)變速器油的性能要求自動(dòng)變速器油是含有多種特殊添加劑的粉紅色油品，這種特殊的顏色可以使其在發(fā)生滲漏時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)油準(zhǔn)確地區(qū)分開來。添加劑的作用是保證自動(dòng)變速器在正常工作時(shí)，自動(dòng)變速器油必須具備的減摩性、流動(dòng)性、抗氧化性、腐蝕性、黏溫特性、清凈分散性等性能。另外，還需要檢驗(yàn)不同牌號(hào)自動(dòng)變速器油的相容性。相容性是指不同牌號(hào)自動(dòng)變速器油混合在一起時(shí)，是否出現(xiàn)分層、顏色改變或化學(xué)分解的現(xiàn)象。相容性好的自動(dòng)變速器油可以混合使用。1643．自動(dòng)變速器油的種類目前，與自動(dòng)變速器油有關(guān)的分類沿用美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）和美國石油協(xié)會(huì)（API）的標(biāo)準(zhǔn)，具體的分類見下表。165液力傳動(dòng)油（PTE）的分類4．自動(dòng)變速器油的使用通用汽車公司多年來一直使用自己的DEXRONⅡ型自動(dòng)變速器油，世界各主要汽車生產(chǎn)廠家的自動(dòng)變速器大多數(shù)也推薦使用DEXRONⅡ型自動(dòng)變速器油。5．自動(dòng)變速器油的濾清器、散熱器自動(dòng)變速器在工作時(shí)，由于溫度、摩擦等環(huán)境因素的影響，其使用性能會(huì)發(fā)生一定的變化。為了保證其具有較長的使用壽命，在自動(dòng)變速器中必須配備濾清器和散熱器。1666．自動(dòng)變速器油的更換自動(dòng)變速器油在使用中因長久升溫、發(fā)熱，原有的良好性能會(huì)被逐漸破壞，因此應(yīng)在使用一定時(shí)期后更換，避免因自動(dòng)變速器油性能不良導(dǎo)致液壓控制系統(tǒng)中各傳動(dòng)件、密封件受到損傷。建議在不同的行車環(huán)境下按以下周期更換新自動(dòng)變速器油。167課題6電液控制式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理與檢修168學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握電液控制式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。2．掌握傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理。3．掌握傳感器檢修的注意事項(xiàng)。4．掌握控制系統(tǒng)和傳感器的檢修方法。169相關(guān)知識(shí)目前大部分自動(dòng)變速器在液壓控制的基礎(chǔ)上增加了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，提高了自動(dòng)變速器的各項(xiàng)性能。這種用計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)變速器被稱為電子-液壓控制式自動(dòng)變速器，簡稱電液控制式自動(dòng)變速器。其控制原理是傳感器將汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，自動(dòng)變速器的電子控制單元（ECU）根據(jù)這些電信號(hào)，按照設(shè)定的控制程序進(jìn)行對比計(jì)算并發(fā)出控制信號(hào)，再通過執(zhí)行器（電磁閥）來操縱閥體總成中各個(gè)控制閥的工作，以完成自動(dòng)變速器的各項(xiàng)控制任務(wù)。170電液控制式自動(dòng)變速器由齒輪變速器、液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成。齒輪變速器和液壓控制系統(tǒng)在前面已經(jīng)講過，本課題主要講述電子控制系統(tǒng)。電子控制系統(tǒng)主要由電子控制單元（ECU）、傳感器、執(zhí)行器三部分組成，如圖所示。171電液控制式自動(dòng)變速器的電子控制系統(tǒng)一、電子控制單元（ECU）電子控制單元（ECU）是電子控制系統(tǒng)的核心，它的功用是根據(jù)自身存儲(chǔ)的程序?qū)Ω鱾鞲衅鬏斎氲母鞣N信息進(jìn)行運(yùn)算、處理、判斷，然后輸出指令，控制執(zhí)行器動(dòng)作，以達(dá)到快速、準(zhǔn)確的自動(dòng)控制目的。同時(shí)，電子控制單元還要對整個(gè)電子控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)影響正常工作的故障，即發(fā)出警告，并將發(fā)生故障的元件轉(zhuǎn)換為故障碼存入存儲(chǔ)器，以便維修時(shí)維修人員借助儀器調(diào)出故障碼。電子控制單元的組成如圖所示。172173電子控制單元的組成自動(dòng)變速器ECU除用于控制變速器本身的工作外，通常還與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的ECU通信，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)ECU、ABS系統(tǒng)ECU、巡航控制系統(tǒng)ECU等。從這些ECU中獲取與自動(dòng)變速器有關(guān)的信號(hào)，或?qū)⒆詣?dòng)變速器的工作情況通過電信號(hào)傳給其他系統(tǒng)的ECU，使其他系統(tǒng)的工作與自動(dòng)變速器相配合。目前，新型轎車的自動(dòng)變速器大多與發(fā)動(dòng)機(jī)及其他電子控制系統(tǒng)共用一個(gè)ECU來控制，稱為動(dòng)力總成控制模塊（PCM），這樣既簡化了控制電路，又減少了由連接線路所引起的故障。174二、電子控制單元的結(jié)構(gòu)原理1．輸入回路從傳感器來的信號(hào)首先進(jìn)入輸入回路。輸入回路對輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，一般是去除雜波和把正弦波變?yōu)榫匦尾ê?，再轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。2．A/D轉(zhuǎn)換器從傳感器發(fā)出的信號(hào)有相當(dāng)一部分是模擬信號(hào)，經(jīng)輸入回路處理后，雖已變成相應(yīng)的電壓信號(hào)，但微型計(jì)算機(jī)不能直接處理這些信號(hào)，需經(jīng)過相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后再輸入微型計(jì)算機(jī)。1753．微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)是電子控制單元的中心，它能根據(jù)需要把各種傳感器送來的信號(hào)，用內(nèi)存的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，并把處理結(jié)果送往輸出回路。微型計(jì)算機(jī)主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口（I/O）等組成。（1）中央處理器（CPU）中央處理器主要由運(yùn)算器、寄存器、控制器組成。CPU的工作是在時(shí)鐘脈沖發(fā)生器控制下進(jìn)行的，當(dāng)微型計(jì)算機(jī)通電后，時(shí)鐘脈沖發(fā)生器立即產(chǎn)生一連串具有一定頻率和脈寬的電壓脈沖，使微型計(jì)算機(jī)各部件工作同步，保證在同一時(shí)間內(nèi)完成一定的操作，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)工作的目的。176（2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的主要功能是存儲(chǔ)信息。存儲(chǔ)器一般分為以下兩種。RAM（隨機(jī)存儲(chǔ)器）：主要用來存儲(chǔ)微型計(jì)算機(jī)操作時(shí)的可變數(shù)據(jù)，如微型計(jì)算機(jī)輸入、輸出數(shù)據(jù)和計(jì)算過程產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)等。當(dāng)電源切斷時(shí)，存入RAM的數(shù)據(jù)均完全消失，所以RAM一般都通過專用電源后備電路與蓄電池直接連接。但拔掉蓄電池線纜時(shí)，數(shù)據(jù)仍會(huì)消失。ROM（只讀存儲(chǔ)器）：它是只能讀出的存儲(chǔ)器，用來存儲(chǔ)固定數(shù)據(jù)，即存儲(chǔ)各種永久性的程序和數(shù)據(jù)，如噴油特性脈譜、點(diǎn)火控制特性脈譜等。這些數(shù)據(jù)一般都是制造時(shí)廠家一次存入的，新的數(shù)據(jù)不能存入，電源切斷時(shí)ROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)消失。177（3）輸入/輸出接口（I/O）I/O是CPU與輸入裝置（傳感器）、輸出裝置（執(zhí)行器）間進(jìn)行信息交流的控制電路，根據(jù)CPU的命令，輸入信號(hào)以所需要的頻率通過I/O接收，輸出信號(hào)則按發(fā)出控制信號(hào)的形式和要求通過I/O以最佳的速度送出。輸入、輸出裝置一般都只有通過I/O才能與微型計(jì)算機(jī)連接，I/O具有數(shù)據(jù)緩沖、電壓信號(hào)匹配、時(shí)序匹配等多種功能。1784．輸出回路它是微型計(jì)算機(jī)與執(zhí)行器之間建立聯(lián)系的一部分裝置，它將微型計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令轉(zhuǎn)變成控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作。輸出回路一般起著生成和放大控制信號(hào)的作用。179三、傳感器1．節(jié)氣門位置傳感器（1）節(jié)氣門位置傳感器的功用節(jié)氣門位置傳感器（TPS）安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門體上并與節(jié)氣門聯(lián)動(dòng)，由駕駛員通過加速踏板控制。其功用是測量發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度（發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷）的大小和變化的快慢，使ECU及時(shí)了解發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，并以此作為確定自動(dòng)變速器換擋時(shí)刻和控制換擋油壓及控制、調(diào)節(jié)主油壓的一個(gè)主要依據(jù)。這與液壓控制系統(tǒng)中節(jié)氣門閥的功用類似。節(jié)氣門位置傳感器同時(shí)用于電子控制燃油噴射系統(tǒng)和電液控制式自動(dòng)變速器的控制系統(tǒng)，在自動(dòng)變速器中，它是一個(gè)重要的傳感器。180（2）節(jié)氣門位置傳感器的結(jié)構(gòu)節(jié)氣門位置傳感器有可變電阻式和觸點(diǎn)式兩種類型?？勺冸娮枋焦?jié)氣門位置傳感器由線性電位計(jì)和怠速開關(guān)組成，實(shí)際上是一個(gè)可變電阻器，其電阻值隨節(jié)氣門開啟角度的大小變化而變化。節(jié)氣門軸與線性電位計(jì)及怠速開關(guān)的滑動(dòng)觸點(diǎn)連接，當(dāng)節(jié)氣門打開時(shí)，節(jié)氣門開度信號(hào)觸點(diǎn)和怠速信號(hào)觸點(diǎn)在電阻膜上滑移。VC端子上加有5V的電壓（1986年以前生產(chǎn)的節(jié)氣門位置傳感器的電壓為12V），觸點(diǎn)在電阻膜上滑移時(shí)，在VTA端子上會(huì)有與節(jié)氣門開度成比例的信號(hào)電壓輸出到ECU。當(dāng)節(jié)氣門全閉時(shí)，檢測怠速狀態(tài)的觸點(diǎn)使IDL、E2兩個(gè)端子接通，從而輸出怠速狀態(tài)信號(hào)；而節(jié)氣門開啟時(shí)，怠速開關(guān)斷開。當(dāng)節(jié)氣門處于不同開度時(shí)，線性電位計(jì)與其對應(yīng)的電阻值及輸出電壓值也不同。181ECU通過節(jié)氣門位置傳感器可以獲得成連續(xù)變化的模擬電信號(hào)及節(jié)氣門開度的變化速率（該模擬電信號(hào)對應(yīng)節(jié)氣門由全閉到全開的所有開啟角度），并以此作為在不同行駛條件下控制換擋的主要依據(jù)之一。可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器的結(jié)構(gòu)原理和輸出特性如圖所示。182可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器的結(jié)構(gòu)原理和輸出特性2．車速傳感器（1）車速傳感器的功用車速傳感器也稱自動(dòng)變速器輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器，安裝在自動(dòng)變速器輸出軸附近的殼體上，并靠近輸出軸上的駐車鎖止齒輪（或感應(yīng)轉(zhuǎn)子）。其功用是檢測自動(dòng)變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速并將其變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸送給電子控制單元（ECU），ECU則根據(jù)車速傳感器的信號(hào)計(jì)算出車速，作為換擋控制的依據(jù)。183（2）車速傳感器的結(jié)構(gòu)電磁感應(yīng)式車速傳感器應(yīng)用最為廣泛。電磁感應(yīng)式車速傳感器由駐車鎖止齒輪、永久磁鐵和電磁線圈等組成，如圖所示。184電磁感應(yīng)式車速傳感器（3）車速傳感器的分類1）電磁感應(yīng)式車速傳感器電磁感應(yīng)式車速傳感器是一個(gè)模擬交流信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生交流電壓信號(hào)，通常由帶兩個(gè)接線柱的磁芯及線圈組成。這兩個(gè)接線柱是傳感器輸出的端子，當(dāng)由鐵制成的環(huán)狀翼輪（有時(shí)稱為磁組輪）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈里將產(chǎn)生交流電壓信號(hào)，信號(hào)的頻率大小取決于磁組輪的轉(zhuǎn)速大小。185186光電感應(yīng)式車速傳感器2）光電感應(yīng)式車速傳感器光電感應(yīng)式車速傳感器由帶孔的轉(zhuǎn)盤、一個(gè)發(fā)光二極管、一個(gè)作為光傳感器的光電三極管、遮光板等組成，如圖所示。187輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器的安裝位置3．輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理與車速傳感器相同，用得較多的是電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器。它安裝在自動(dòng)變速器殼體上，靠近行星齒輪機(jī)構(gòu)輸入軸（液力變矩器渦輪輸出軸）上的信號(hào)觸發(fā)輪或與輸入軸連接的離合器鼓，如圖所示。4．發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的功用自動(dòng)變速器ECU利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)與變速器輸入軸轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行比較，以判斷鎖止離合器的打滑狀態(tài)，從而控制變矩器鎖止離合器電磁閥的調(diào)制脈沖（脈沖的占空比），達(dá)到控制鎖止離合器的目的。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)是由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU傳送給自動(dòng)變速器ECU的。188189電磁感應(yīng)式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)（2）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器常采用電磁感應(yīng)式和霍耳式轉(zhuǎn)速傳感器。它除測量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速外，還測量發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角的位置。電磁感應(yīng)式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示。5．發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器（1）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器的功用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器的功用是檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，并將溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳送給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU再將該信號(hào)傳送給自動(dòng)變速器ECU，自動(dòng)變速器ECU根據(jù)該信號(hào)確定換擋時(shí)刻。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度較低時(shí)，延遲換擋，使發(fā)動(dòng)機(jī)以高怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，以便盡快地暖機(jī)升溫，并保持其動(dòng)力性。另外，自動(dòng)變速器ECU還根據(jù)該傳感器信號(hào)控制鎖止離合器的接合，即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度低于某一規(guī)定值時(shí)（視車型而定，一般為60～70℃），鎖止離合器不接合。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度信號(hào)是發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過專線或數(shù)據(jù)總線傳送給自動(dòng)變速器ECU的。190191發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器的安裝位置和電路a）安裝位置b）電路（2）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器的結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器的安裝位置和電路如圖所示。6．自動(dòng)變速器油溫度傳感器（1）自動(dòng)變速器油溫度傳感器的功用自動(dòng)變速器油溫度傳感器的功用是檢測自動(dòng)變速器油的溫度，并將溫度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳送給自動(dòng)變速器ECU，作為自動(dòng)變速器ECU進(jìn)行換擋控制、油壓控制、鎖止離合器控制的依據(jù)。（2）自動(dòng)變速器油溫度傳感器的結(jié)構(gòu)自動(dòng)變速器油溫度傳感器安裝在自動(dòng)變速器油底殼內(nèi)的液壓閥閥體上，浸在油液中，它是具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，如圖a所示，其安裝位置如圖b所示。它是利用熱敏電阻的電阻值隨溫度變化而變化這一特性來檢測油液溫度的，即溫度越高，電阻值越小。自動(dòng)變速器ECU根據(jù)其電阻值的變化即可計(jì)算出自動(dòng)變速器油的溫度。192193自動(dòng)變速器油溫度傳感器的結(jié)構(gòu)及安裝位置a）結(jié)構(gòu)b）安裝位置四、控制開關(guān)電液控制式自動(dòng)變速器的電子控制系統(tǒng)中常用的控制開關(guān)有模式選擇開關(guān)、空擋起動(dòng)開關(guān)和制動(dòng)燈開關(guān)等。1．模式選擇開關(guān)模式選擇開關(guān)又稱程序選擇開關(guān)，用于選擇自動(dòng)變速器的控制模式。模式選擇開關(guān)一般安裝在變速桿旁邊，如圖所示。194模式選擇開關(guān)常見的模式有標(biāo)準(zhǔn)模式（Normal）、動(dòng)力模式（Power）、經(jīng)濟(jì)模式（Economy）、雪地模式（Snow）、保持模式（Hold）、手動(dòng)模式（Manual）等。自動(dòng)變速器ECU根據(jù)所選擇的模式執(zhí)行不同的換擋程序，控制換擋和鎖止正時(shí)。如選擇動(dòng)力模式，自動(dòng)變速器會(huì)推遲升擋，以提高動(dòng)力性；而選擇經(jīng)濟(jì)模式，自動(dòng)變速器會(huì)提前升擋，以提高經(jīng)濟(jì)性；標(biāo)準(zhǔn)模式介于二者之間。1952．空擋起動(dòng)開關(guān)空擋起動(dòng)開關(guān)如圖所示，該開關(guān)有兩個(gè)功用，一是感知變速桿位置并將此狀態(tài)信號(hào)傳送給自動(dòng)變速器ECU，二是保證只有變速桿置于P或N位才能起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。196空擋起動(dòng)開關(guān)3．制動(dòng)燈開關(guān)制動(dòng)燈開關(guān)安裝在制動(dòng)踏板支架上，如圖所示，其主要工作是參與變矩器鎖止離合器的控制，并且判斷制動(dòng)踏板是否踩下。197制動(dòng)燈開關(guān)五、執(zhí)行器（電磁閥）電磁閥是自動(dòng)變速器電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，其功用是根據(jù)自動(dòng)變速器ECU的指令接通或切斷液壓回路，以實(shí)現(xiàn)對自動(dòng)變速器的換擋、液力變矩器鎖止、主油壓調(diào)節(jié)以及發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)等多項(xiàng)內(nèi)容的控制。電磁閥一般分為開關(guān)式電磁閥和脈沖寬度調(diào)制（PWM）式電磁閥兩大類，其中開關(guān)式電磁閥又分為常開式和常閉式兩種。常開式電磁閥是指電磁閥接通電源之前閥的柱塞離開閥座，打開泄油孔，此時(shí)與其相關(guān)的換擋執(zhí)行元件與主油路壓力不通。常閉式電磁閥是指電磁閥接通電源之前閥的柱塞與閥座是接觸的，即將油路密封，通電后閥