《汽车电子控制技术》课程教学资源（教材讲义）第6章自动变速器.pdf_大学文库

- 1 - 第 6 章目录第 6 章自动变速器.........................................................................................................................................- 2 - 6.1 概述....................................................................................................................................................... - 2 - 6.1.1 自动变速器的类型 ......................................................................................................................- 2 - 6.1.2 自动变速器的基本组成 ..............................................................................................................- 4 - 6.1.3 自动变速器的工作过程 ..............................................................................................................- 6 - 6.1.4 自动变速器操纵手柄的使用.......................................................................................................- 7 - 6.2 液力变矩器........................................................................................................................................... - 9 - 6.2.1 耦合器 ................................................................................................................................................. - 9 - 6.2.2 变矩器 ........................................................................................................................................- 12 - 6.3 变速齿轮机构..................................................................................................................................... - 16 - 6.3.1 单排行星齿轮机构 ....................................................................................................................- 16 - 6.3.2 双排行星齿轮机构 ....................................................................................................................- 17 - 6.4 换挡执行机构....................................................................................................................................... - 21 - 6.4.1 换挡离台器 ...................................................................................................................................- 21 - 6.4.2 换挡制动器 ...................................................................................................................................- 23 - 6.4.3 停车锁止机构 ................................................................................................................................... - 26 - 6.5 供油系统............................................................................................................................................. - 27 - 6.5.1 传动液 ............................................................................................................................................. - 27 - 6.5.2 油泵 ............................................................................................................................................- 29 - 6.5.3 调压装置 ....................................................................................................................................- 31 - 6.5.4 辅助装置 ....................................................................................................................................- 33 - 6.6 操纵机构............................................................................................................................................... - 34 - 6.6.1 手动阀 ........................................................................................................................................- 34 - 6.6.2 节气门调压阀 ............................................................................................................................- 35 - 6.6.3 速控调压阀（或称调速阀）.....................................................................................................- 36 - 6.6.4 自动换挡阀 ................................................................................................................................- 36 - 6.6.5 强制降挡阀 ................................................................................................................................- 37 - 6.6.6 超速挡液压控制阀 ....................................................................................................................- 37 - 6.6.7 电子控制系统 ............................................................................................................................- 38 - 6.6.8 自动变速器换挡图 ....................................................................................................................- 42 - 6.7 典型自动变速器................................................................................................................................. - 42 - 6.7.1 宝来轿车 01M 自动变速器 ...........................................................................................................- 42 - 6.7.2 丰田 A340E 电子控制自动变速器.............................................................................................- 56 - 6.7.3 东风标致 307 轿车 AL4 自动变速器...........................................................................................- 65 - 6.8 无级变速电子控制系统简介 ............................................................................................................. - 74 - 6.8.1 无级变速传动概述 ....................................................................................................................- 74 - 6.8.2 无级变速传动原理 ....................................................................................................................- 75 - 6.8.3 无级变速传动系统的组成 ........................................................................................................- 77 - 6.8.4 无级变速传动的控制系统 ........................................................................................................- 78 - 小结 ..................................................................................................................................................................- 81 - 习题 ..................................................................................................................................................................- 81 -

第6章自动变速器 ☆知识点 1.自动变速器的基本组成:自动变速器的类型:液力变矩器:辛普森式行星齿轮机构:拉威娜式行星齿轮机构:自动变速器供油系统;自动变速器操纵机构:电子控制系统。 2.宝来轿车0M自动变速器:丰田A340E电子控制自动变速器:东风标致307轿车AL4自动变速器:无级电子控制系统要求掌握 1.自动变速器的基本组成,结构和工作原理 2.宝来轿车01M自动变速器的结构及原理 3.丰田A340E电子控制自动变速器的结构及原理了解: 1.东风标致307轿车AL4自动变速器的结构及原理: 2.无级变速电子控制系统的基本结构和工作原理。自动变速器最早是由1939年通用汽车公司奥兹莫比尔分部(0 smobile)开发的。其后,自动变速器的构成元件有了多种改进,变速型式也多种多样。二十世纪80年代后,随着电子工业和自动控制技术的发展,电子控制自动变速器应运而生。现代轿车装用电子控制自动变速器也越来越普遍。据统计,在美国的二十世纪90年代新车型上,作为标准件的自动变速器装备率已超过90%,日本为 73%,欧洲为25%,如果包括选装件,其装车率无疑还要增加。我国的一汽宝来、广州本田、上海别克、北京现代、奇瑞、吉利等各种汽车也多有装用电控自动变速器的配置,预计不久的将来,自动变速器将作为标准装置装于国产轿车。 6.1概述由于活塞式发动机的转矩变化范围较小,不能适应汽车在各种条件下阻力变化的要求,而且在复杂的使用条件下则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化,因此在汽车传动系中,采用了可以改变转速比和转矩比的装置变速器。为提高驾驶操作的轻便性,减轻驾驶员的疲劳程度提高汽车的动力性和经济性,人们在改进变速器的结构和换挡方法上作了很大的努力,设计出了不同类型的自动变速器。 6.1.1自动变速器的类型不同车型所装用的自动变速器在型式、结构上往往有很大的差异,常见的分类方法和类型如下 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3~5个前进挡和一个倒挡)的变速器。无级

- 2 - 第 6 章自动变速器 ☆ 知识点 1．自动变速器的基本组成；自动变速器的类型；液力变矩器；辛普森式行星齿轮机构；拉威娜式行星齿轮机构；自动变速器供油系统；自动变速器操纵机构；电子控制系统。 2．宝来轿车 01M 自动变速器；丰田 A340E 电子控制自动变速器；东风标致 307 轿车 AL4 自动变速器；无级变速电子控制系统。 ★ 要求掌握： 1．自动变速器的基本组成，结构和工作原理； 2．宝来轿车 01M 自动变速器的结构及原理； 3．丰田 A340E 电子控制自动变速器的结构及原理。了解： 1．东风标致 307 轿车 AL4 自动变速器的结构及原理； 2．无级变速电子控制系统的基本结构和工作原理。自动变速器最早是由 1939 年通用汽车公司奥兹莫比尔分部（Oldsmobile）开发的。其后，自动变速器的构成元件有了多种改进，变速型式也多种多样。二十世纪 80 年代后，随着电子工业和自动控制技术的发展，电子控制自动变速器应运而生。现代轿车装用电子控制自动变速器也越来越普遍。据统计，在美国的二十世纪 90 年代新车型上，作为标准件的自动变速器装备率已超过 90%，日本为 73%，欧洲为 25％，如果包括选装件，其装车率无疑还要增加。我国的一汽宝来、广州本田、上海别克、北京现代、奇瑞、吉利等各种汽车也多有装用电控自动变速器的配置，预计不久的将来，自动变速器将作为标准装置装于国产轿车。 6.1 概述由于活塞式发动机的转矩变化范围较小，不能适应汽车在各种条件下阻力变化的要求，而且在复杂的使用条件下则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，因此在汽车传动系中，采用了可以改变转速比和转矩比的装置变速器。为提高驾驶操作的轻便性，减轻驾驶员的疲劳程度，提高汽车的动力性和经济性，人们在改进变速器的结构和换挡方法上作了很大的努力，设计出了不同类型的自动变速器。 6.1.1 自动变速器的类型不同车型所装用的自动变速器在型式、结构上往往有很大的差异，常见的分类方法和类型如下： 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 3～5 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。后驱动自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上,发动机的动力经变矩器、自动变速器、传动轴、后驱动桥的主减速器、差速器和半轴传给左右两个后轮。这种发动机前置,后轮驱动的布置型式,其发动机和自动变速器都是纵置的,因此轴向尺寸较大,在小型客车上布置比较困难。后驱动自动变速器的阀板总成一般布置在齿轮变速器下方的油底壳内前驱动自动变速器除了具有与后驱动自动变速器相同的组成部分外,在自动变速器的壳体内还装有差速器。前驱动汽车的发动机有纵置和横置两种。纵置发动机的前驱动自动变速器的结构和布置与后驱动自动变速器基本相同,只是在后端增加了一个差速器。横置发动机前驱动自动变速器由于汽车横向尺寸的限制,要求有较小的轴向尺寸,因此通常将输入轴和输出轴设计成两个轴线的方式;变矩器和齿轮变速器输入轴布置在上方,输出轴布置在下方。这样的布置减少了变速器总体的轴向尺寸,但增加了变速器的高度,因此常将阀板总成布置在变速器的侧面或上方,以保证汽车有足够的最小离地间隙。 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)。早期的自动变速器通常为2个前进挡或3个前进挡。这两种自动变速器都没有超速挡,其最高挡为直接挡。新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进挡,即设有超速挡(通常称为ωD挡,在驾驶员的操纵显示器上为圆圈中一个大写的英文字母D)。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂,但由于设有超速挡,大大提高了汽车的燃油经济性。 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。普通齿轮式自动变速器体积较大,最大传动比较小,只有少数几种车型使用(如本田 ACCORD轿车)。行星齿轮式自动变速器结构紧凑,能获得较大的传动比,为绝大多数轿车采用。 5.按变矩器的类型分类轿车自动变速器基本上都是采用结构简单的单级三元件综合式变矩器。这种变矩器又分为有锁止离合器和无锁止离合器两种。 6.按控制方式分类自动变速器按控制方式不同,可分为液力控制自动变速器(液力自动变速器)和电子控制自动

- 3 - 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。后驱动自动变速器的变矩器和齿轮变速器的输入轴及输出轴在同一轴线上，发动机的动力经变矩器、自动变速器、传动轴、后驱动桥的主减速器、差速器和半轴传给左右两个后轮。这种发动机前置，后轮驱动的布置型式，其发动机和自动变速器都是纵置的，因此轴向尺寸较大，在小型客车上布置比较困难。后驱动自动变速器的阀板总成一般布置在齿轮变速器下方的油底壳内。前驱动自动变速器除了具有与后驱动自动变速器相同的组成部分外，在自动变速器的壳体内还装有差速器。前驱动汽车的发动机有纵置和横置两种。纵置发动机的前驱动自动变速器的结构和布置与后驱动自动变速器基本相同，只是在后端增加了一个差速器。横置发动机前驱动自动变速器由于汽车横向尺寸的限制，要求有较小的轴向尺寸，因此通常将输入轴和输出轴设计成两个轴线的方式；变矩器和齿轮变速器输入轴布置在上方，输出轴布置在下方。这样的布置减少了变速器总体的轴向尺寸，但增加了变速器的高度，因此常将阀板总成布置在变速器的侧面或上方，以保证汽车有足够的最小离地间隙。 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）。早期的自动变速器通常为 2 个前进挡或 3 个前进挡。这两种自动变速器都没有超速挡，其最高挡为直接挡。新型轿车装用的自动变速器基本上都是 4 个前进挡，即设有超速挡（通常称为 OD 挡，在驾驶员的操纵显示器上为圆圈中一个大写的英文字母 D）。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速挡，大大提高了汽车的燃油经济性。 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。普通齿轮式自动变速器体积较大，最大传动比较小，只有少数几种车型使用（如本田 ACCORD 轿车）。行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车采用。 5．按变矩器的类型分类轿车自动变速器基本上都是采用结构简单的单级三元件综合式变矩器。这种变矩器又分为有锁止离合器和无锁止离合器两种。 6．按控制方式分类自动变速器按控制方式不同，可分为液力控制自动变速器（液力自动变速器）和电子控制自动

变速器(电控自动变速器)两种。采用液力自动变速器,可弥补机械变速器的某些不足。使用液力自动变速器的汽车具有下列显著的优点: 1)大大提高发动机和传动系的使用寿命。液力传动汽车的发动机与传动系,由于液体工作介质的柔性,具有一定的吸收、衰减和缓冲的作用,大大减少冲击和动载荷。当负荷突然增大时,可防止发动机过载和突燃熄火;在汽车在起步、换挡或制动时,能减少发动机和传动系所承受的冲击及动载荷,因而提高了有关零部件的使用寿命 2)提高汽车通过性。采用液力自动变速器的汽车,在起步时,驱动轮上的驱动转矩是逐渐增加的,防止很大的振动,减少车轮的打滑,使起步容易,且更加平稳。所以最低稳定车速可以降低到很低。当行驶阻力很大时(如爬陡坡),发动机也不至于熄火,使汽车仍能以极低速度行驶。在特别困难路面行驶时,因换挡时没有功率间断,不会出现汽车停车的现象。因此,液力机械变速器对于提高汽车的通过性具有良好的效果。 3)具有良好的自适应性。由于变矩器能在一定范围内实现无级变速,大大减少行驶过程中的换挡次数,有利于提高汽车的动力性和平均车速 4)操纵轻便。自动变速器的车辆,除少数特殊情况外,无须经常变动挡位,且由于不必操纵离合器,大大减轻了驾驶员的劳动强度与单纯机械变速器相比,液力自动变速器也存在某些缺点。如:结构复杂、制造成本较高、传动效率较低等。对变矩器无锁止离合器的自动变速器,最高效率一般只有82%~90%左右,而机械传动的效率可达95%~97%。由于传动效率低,使汽车的燃油经济性有所降低;由于自动变速器的结构复杂,相应的维修技术也较复杂,要求有专门的维修人员,具有较高的修理水平和故障检查分析的能力 6.1.2自动变速器的基本组成自动变速器的型号很多,外部形状和内部结构也各不相同,但它们的组成基本相同,一般都是由液力变矩器(以下简称变矩器)、变速齿轮机构、供油系统和换挡操纵机构等四大部分组成。 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。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递给自动变速器的输入轴并能根据汽车行驶阻力的变化,在一定范围内自动地、无级地改变传动比和转矩比,具有一定的减速增矩功能 2.变速齿轮机构自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。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

- 4 - 变速器（电控自动变速器）两种。采用液力自动变速器，可弥补机械变速器的某些不足。使用液力自动变速器的汽车具有下列显著的优点： 1）大大提高发动机和传动系的使用寿命。液力传动汽车的发动机与传动系，由于液体工作介质的柔性，具有一定的吸收、衰减和缓冲的作用，大大减少冲击和动载荷。当负荷突然增大时，可防止发动机过载和突燃熄火；在汽车在起步、换挡或制动时，能减少发动机和传动系所承受的冲击及动载荷，因而提高了有关零部件的使用寿命。 2）提高汽车通过性。采用液力自动变速器的汽车，在起步时，驱动轮上的驱动转矩是逐渐增加的，防止很大的振动，减少车轮的打滑，使起步容易，且更加平稳。所以最低稳定车速可以降低到很低。当行驶阻力很大时（如爬陡坡），发动机也不至于熄火，使汽车仍能以极低速度行驶。在特别困难路面行驶时，因换挡时没有功率间断，不会出现汽车停车的现象。因此，液力机械变速器对于提高汽车的通过性具有良好的效果。 3）具有良好的自适应性。由于变矩器能在一定范围内实现无级变速，大大减少行驶过程中的换挡次数，有利于提高汽车的动力性和平均车速。 4）操纵轻便。自动变速器的车辆，除少数特殊情况外，无须经常变动挡位，且由于不必操纵离合器，大大减轻了驾驶员的劳动强度。与单纯机械变速器相比，液力自动变速器也存在某些缺点。如：结构复杂、制造成本较高、传动效率较低等。对变矩器无锁止离合器的自动变速器，最高效率一般只有 82％～90％左右，而机械传动的效率可达 95％～97％。由于传动效率低，使汽车的燃油经济性有所降低；由于自动变速器的结构复杂，相应的维修技术也较复杂，要求有专门的维修人员，具有较高的修理水平和故障检查分析的能力。 6.1.2 自动变速器的基本组成自动变速器的型号很多，外部形状和内部结构也各不相同，但它们的组成基本相同，一般都是由液力变矩器（以下简称变矩器）、变速齿轮机构、供油系统和换挡操纵机构等四大部分组成。 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。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递给自动变速器的输入轴，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和转矩比，具有一定的减速增矩功能。 2．变速齿轮机构自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。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。变速齿轮机构主要包括行星齿轮机构和换挡执行机构两部分。行星齿轮机构,是自动变速器的重要组成部分之一,主要由太阳轮(也称中心轮)、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。行星齿轮机构是实现变速的机构,速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在速比改变的过程中,整个行星齿轮组还存在运动,动力传递没有中断,因而实现了动力换挡换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动,改变动力传递的方向和速比,主要由多片式离合器、制动器和单向离合器等组成。离合器的作用是把动力传给行星齿轮机构的某个元件使之成为主动件。制动器的作用是将行星齿轮机构中的某个元件固定,使之不动。单向离合器也是行星齿轮变速器的换挡元件之一,其作用和多片式离合器及制动器基本相同, 也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件,让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位 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、过滤器及管道等组成。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。只要发动机运转, 不论汽车是否行驶,油泵都在运转,为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、换挡操纵机构等部分提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现 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。操纵机构由手控换挡阀、节气门阀、挡位控制阀、控制阀板总成、电磁阀、控制开关、控制电路等组成,电子控制的自动变速器还设有各种传感器、执行器、ECU等。人工控制的操纵机枃包括驾驶员手操作的换挡杄(手动阀)和节气门踏板操作的节气门阀等。驾驶员通过操纵自动变速器的换挡杆改变控制阀板内的手动阀位置自动控制的操纵机构根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关等状态因素,利用液压自动控制原理或电子自动控制原理,按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构(离合器和制动器)的工作,以改变齿轮变速器的传动比,从而实现自动换挡。自动控制的操纵机构有液压控制和电-液控制两种。液压控制系统是由阀体和各种控制阀及油路所组成的,阀门和油路设置在一个板块内,称为阀体总成(图6.1)。不同型号的自动变速器阀体总成的安装位置有所不同,有的装在上部,有的装在侧面,纵置的自动变速器一般装在下部。在液压控制系统中,增设控制某些液压油层路的电磁阀,若这些电磁阀是由ECU控制的,就成了电子控制的换挡控制系统。仅有液压控制系统的自动变速器称为液力自动变速器,而具有ECU控

- 5 - 的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。变速齿轮机构主要包括行星齿轮机构和换挡执行机构两部分。行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之一，主要由太阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。行星齿轮机构是实现变速的机构，速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在速比改变的过程中，整个行星齿轮组还存在运动，动力传递没有中断，因而实现了动力换挡。换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动，改变动力传递的方向和速比，主要由多片式离合器、制动器和单向离合器等组成。离合器的作用是把动力传给行星齿轮机构的某个元件使之成为主动件。制动器的作用是将行星齿轮机构中的某个元件固定，使之不动。单向离合器也是行星齿轮变速器的换挡元件之一，其作用和多片式离合器及制动器基本相同，也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件，让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位。 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、过滤器及管道等组成。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。只要发动机运转，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、换挡操纵机构等部分提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现。 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。操纵机构由手控换挡阀、节气门阀、挡位控制阀、控制阀板总成、电磁阀、控制开关、控制电路等组成，电子控制的自动变速器还设有各种传感器、执行器、ECU 等。人工控制的操纵机构包括驾驶员手操作的换挡杆（手动阀）和节气门踏板操作的节气门阀等。驾驶员通过操纵自动变速器的换挡杆改变控制阀板内的手动阀位置。自动控制的操纵机构根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关等状态因素，利用液压自动控制原理或电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构（离合器和制动器）的工作，以改变齿轮变速器的传动比，从而实现自动换挡。自动控制的操纵机构有液压控制和电-液控制两种。液压控制系统是由阀体和各种控制阀及油路所组成的，阀门和油路设置在一个板块内，称为阀体总成（图 6.1）。不同型号的自动变速器阀体总成的安装位置有所不同，有的装在上部，有的装在侧面，纵置的自动变速器一般装在下部。在液压控制系统中，增设控制某些液压油层路的电磁阀，若这些电磁阀是由 ECU 控制的，就成了电子控制的换挡控制系统。仅有液压控制系统的自动变速器称为液力自动变速器，而具有 ECU 控

《汽车电子控制技术》课程教学资源（教材讲义）第6章 自动变速器

《汽车电子控制技术》课程教学资源（教材讲义）第6章自动变速器