自动变速器概述

rong · 发表于 2008-4-7 12:37:41

<table cellspacing="0" cellpadding="0" width="580" border="0"><tbody><tr><td>自动变速器能够根据发动机负荷和车速等情况自动变换传动比，使汽车获得良好的动力性和燃料经济性，并减少发动机排放污染。自动变速器操纵容易，在车辆拥挤时，可大大提高车辆行驶的安全性及可*性。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>自动变速器的分类：</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>按传动比变化形式可分为有级式、无级式和综合式三种。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>在无级式（和综合式）中，按变速的种类可分为：</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>a.液力变矩式无级变速器</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>b.机械式无级变速器</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>c.电力式无级变速</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>按齿轮变速系统的控制方式分为：</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>a.液控液动自动变速器在手控制阀选定位置后，由反映节气门开度的节气门阀和反映车</td></tr><tr><td>速的调速器阀把节气门开度和车速转变为液压信号。在换档点，这些液压信号直接控制</td></tr><tr><td>换挡阀进行换档。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>b.电控液动自动变速器在手控制阀选定位置后，由反映节气门开度的节气门位置传感器</td></tr><tr><td>和反映车速的车速传感器把节气门开度和车速转变为电信号。这些电信号输入电子控制</td></tr><tr><td>单元（ECU），由电子控制单元控制液压阀和液压执行机构进行换档</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>电子控制自动变速器通常由液力变矩器、行星齿轮变速系统、换挡执行器、液压操纵系统、电子控制系统五部分组成。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td bgcolor="#b3e6e3">液力变矩器的工作原理</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>目前轿车上广泛采用由泵轮、涡轮和导轮组成的单级双相三元件闭锁式综合液力变矩器。泵轮和涡轮均为盆状的。泵轮与变矩器外壳连为一体，是主动元件；涡轮悬浮在变矩器内，通过花键与输出轴相连，是从动元件；导轮悬浮在泵轮和涡轮之间，通过单向离合器及导轮轴套固定在变速器外壳上。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>发动机启动后，曲轴带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出；这部分工作液既具有随泵轮一起转动的园周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>从涡轮流出工作液的速度v可以看为工作液相对于涡轮叶片表面流出的分速度ω与随涡轮一起转动分速度u的合成。当涡轮转速比较小时，从涡轮流出的工作液是向后的，工作液冲击导轮叶片的前面。因为导轮被单向离合器限定不能向后转动，所以导轮叶片将向后流动的工作液导向向前推动泵轮叶片，促进泵轮旋转，从而使作用于涡轮的转矩增大。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>随着涡轮转速的增加，分速度u也变大，当ω与u的合速度v开始指向导轮叶片的背面时，变矩器到达临界点。当涡轮转速进一步增加时，工作液将冲击导轮叶片的背面。因为单向离合器允许导轮与泵轮一同向前旋转，所以在工作液的带动下，导轮沿泵轮转动方向自由旋转，工作液顺利地回流到泵轮。当从涡轮流出的工作液正好与导轮叶片出口方向一致时，变矩器不产生增扭作用（这时液力变矩器的工况称为液力偶合工况）。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>单向离合器常用的单向离合器有滚柱式和楔块式两种。当单向离合器的外座圈相对于内座圈向一个方向转动时，外座圈与内座圈间被卡死不动；当外座圈相对于内座圈向另一个方向转动时，外座圈可相对于内座圈转动。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>液力变矩器*工作液传递转矩，比机械变速器的传动效率低。在液力变矩器中设置锁止离合器，可以在高速工况下将泵轮与涡轮锁在一起，实现动力直接传递，提高变矩器的传动效率。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>液力变矩器的锁止离合器位于涡轮前端，由锁止活塞、减振盘和涡轮传动板等组成。锁止离合器在液压自动操纵系统的控制下，能在适当的时机进行锁止切换。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td bgcolor="#b3e6e3">行星齿轮变速器的工作原理</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>液力变矩器虽能传递和增大发动机转矩，但变矩比不大，变速范围不宽，远不能满足汽车使用工况的需要。为进一步增大扭矩，扩大其变速范围，提高汽车的适应能力，在液力变矩器后面又装一个辅助变速器――有级式齿轮变速器。该齿轮变速器多数是用行星齿轮变速的。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>行星齿轮变速器是由行星齿轮机构及离合器、制动器和单向离合器等执行元件组成。行星齿轮机构通常由多个行星排组成．行星排的多少与档数的多少有关，其基本结构和工作原理，可用最简单的单排行星齿轮机构说明。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>单排行星齿轮机构的结构与工作原理</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>单排行星齿轮机构的三个基本元件是：太阳齿轮、齿圈、行星齿轮及行星齿轮架。太阳齿轮位于中心位置；几个行星齿轮借助于滚针轴承和行星齿轮轴安装在行星齿轮架上，这些行星齿轮与太阳齿轮相啮合，并一般均匀布置在太阳齿轮周围；最外面是同行星齿轮相啮合的齿圈。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>单排行星齿轮机构通过固定不同的元件或改变联锁关系，可得出不同的传动状态。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>a.齿圈被固定，太阳齿轮与行星齿轮架互为输入输出时，太阳齿轮与行星齿轮架同方向</td></tr><tr><td>转动，并且太阳齿轮比行星齿轮架转得快。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>b.太阳齿轮被固定，齿圈与行星齿轮架互为输入输出时，齿圈与行星齿轮架同方向转动</td></tr><tr><td>并且齿圈比行星齿轮架转得快。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>c.行星齿轮架被固定，太阳齿轮与齿圈互为输入输出时，太阳齿轮与齿圈反方向转动，</td></tr><tr><td>并且太阳齿轮比齿圈转得快。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>d.当太阳齿轮、行星齿轮架与齿圈三者中任意两个元件联锁时，行星齿轮机构处于直接</td></tr><tr><td>挡状态。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>e.当仅有一个主动件，并且两个其他元件未被固定时，行星齿轮机构处于空挡状态。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>在现代汽车行星齿轮变速器中，广泛地采用了辛普森式（Simpson）双排行星齿轮机构和腊文脑（Ravigneaux或译为"拉维奈尔赫"）式复合行星齿轮机构。腊文脑式复合行星齿轮系统的结构特点为：两排行星齿轮机构共用一个齿圈和一个行星齿轮架。行星齿轮架上的两套行星齿轮互相啮合。其中，短行星齿轮与小太阳齿轮相啮合，长行星齿轮与大太阳齿轮相啮合。辛普森式行星齿轮系统由共用一个太阳齿轮的前、后两排行星齿轮机构组成。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>行星齿轮变速器的换档执行元件包括换挡离合器、换挡制动器和单向离器。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>换挡离合器为湿式多片离合器，当液压使活塞把主动片和从动片压紧时，离合器接合；当工作液从活塞缸排出时，回位弹簧使活塞后退，使离合器分离。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>换挡制动器通常有两种形式：一种是湿式多片制动器，其结构与湿式多片离合器基本相同，不同之处是制动器用于连接转动件和变速器壳体，使转动件不能转动。换挡制动器的另一形式是外束式带式制动器。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>行星齿轮变速器的单向离合器与液力变矩器中的单向离合器结构相同。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td bgcolor="#b3e6e3">液力机械传动式自动变速器的控制</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>液压自动操纵系统通常由供油、手动选挡、参数调节、换挡时刻控制、换档品质控制等部分组成。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>供油部分包括滤清器、供油泵、主调压阀、第二调压阀、油冷却器等。其中，主调压阀是根据节气门开度和选挡杆位置的变化，将油泵输出油压调节至规定值，形成稳定的工作液压。第二调压阀的作用是调节供给液力变矩器和润滑油路的油压，当发动机停止转动时，关闭液力变矩器的油路，以保持液力变矩器内一定的工作液量，使再启动工作时能正常传递转矩。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>在液控液动自动变速器中，参数调节部分主要有节气门压力调节阀（简称节气门阀）和速控调压阀（又称调速器）。节气门压力调节阀使输出液压的大小能够反映节气门开度；速控调压阀使输出液压的大小能够反映车速的大小。以上两个液压作为控制液压为分别加在换档阀（变速阀）的两端，起到控制换挡阀换档的作用。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>换挡时刻控制部分主要是换挡阀，用于转换通向各换挡执行机构（离合器和制动器）的油路，从而实现换挡控制。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>锁定信号阀受电磁阀的控制，可输出液压信号去控制锁定继动阀，锁定继动阀根据锁定信号阀的锁定信号改变通往变矩器的工作液的流向，使液力变矩器内的锁止离合器适时地接合与分离。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>换挡品质控制部分的作用是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。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td bgcolor="#b3e6e3">电子控制系统</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>电子控制系统大致分为传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三部分。传感器将信号传给电子控制单元（ECU），电子控制单元（ECU）控制执行器工作。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>1-与自动变速器控制有关的传感器主要有：节气门位置传感器、车速传感器、空档启动开关、制动灯开关、模式选择开关、发动机水温传感器、制动灯开关、O/D（超速/直接档）开关和自动跳合开关等。执行器主要有1、2、3、4号电磁阀。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>节气门位置传感器用于检测节气门开启角度。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>车速传感器用于检测车速。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>空档启动开关能保证只有选档手柄位于P或N位置时，发动机才能启动。实际上它又是一个选档手柄连接的电器开关，在不同档位能接通不同的电路，以满足控制与指示的需要。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>制动灯开关能在踩下制动踏板时接通制动灯电路，同时使液力变矩器锁止离合器处于分离状态。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>模式选择开关可以用来选择功率方式和正常方式，可以适应人们不同的开车习惯。一般来讲，在山区行驶或有拖挂时，自动变速器采用功率方式运行比较有利；而在一般情况下，采用正常方式运行有利于节油。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>O/D（超速/直接档）开关：当O/D（超速/直接档）开关关断时，自动变速器不能进入超速档。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>自动跳合开关用来检测加速踏板踩下是否超过节气门全开位置。当加速踏板踩下超过节气门全开位置时，自动跳合开关接通，能使处于正常方式工作自动变速器的换档点变得与功率方式一样。在稍大于正常方式升档车速的情况下，自动变速器先不升档，而以原来较低的档位运行，能保证汽车输出较大的驱动力，这与驾驶员用力踩加速踏板，使汽车输出更大驱动力的愿望是一致的。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>1号、2号电磁阀用来控制作用在每个换档阀上的液压和定时。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>3号电磁阀线圈用来控制作用在锁定离合器上的液压和锁定定时。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>4号电磁阀线圈用来调节作用在蓄压器背腔的液压，在换档时使离合器和制动器接合柔和。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>电子控制自动变速器一般采用电控液动式控制方式，在自动变速器内设有供油泵，供油泵输出的工作液（与液力变矩器及齿轮润滑共同使用的油液）经主调压阀，以一定的压力供给液压操纵油路。节气门位置传感器和车速传感器把节气门开启角度和车速转换成电信号，输人电子控制单元（ECU），电子控制单元根据换挡程序对这些信号进行比较计算，确定是否需要换挡和变矩器闭锁离合器是否应闭锁，当需要改变档位时，改变相应电磁阀线圈电流的通断状态，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（换挡离合器和制动器）的油路，实现自动换挡；闭锁离合器也在其电磁阀控制下配合动作。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>当电控系统的元件出现故障时，电控单元将故障信息储存起来，检修人员可以利用超速开关指示灯或专用检测仪器读出故障代码，从而找出故障元件。此外，系统还具有失效安全保护功能，使得在电控系统出现故障时，汽车能以较低的速度行驶。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>在液控液动自动变速器中，由调速阀和节气门阀分别把车速和节气门开启角度变换成液压信号，这两种信号分别加到换挡阀两端，用来控制换档动作。</td></tr><tr><td></td></tr><tr><td>由于电子控制自动变速器采用车速传感器等先进传感器，可以更准确地测定汽车行驶工况；采用微机控制换挡时机，可以较方便地修改控制参数，对换档车速进行精细的控制；还可以方便地选择不同的工作模式或使用人工干预措施，使汽车适应复杂的交通环境；由于以上种种优点，所以目前电子控制的自动变速器已广泛普及，而液控液动自动变速器采用得越来越少了。</td></tr></tbody></table>

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