自动变速器及其液压控制系统 一节课ppt课件.ppt

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1、自动变速器的发展,液力自动变速器,结构：液力耦合器 + 行星齿轮,由若干个复杂的液压阀和油路构成的逻辑控制系统，按照设定的换挡规律，控制换挡执行机构的动作，实现自动换挡。,结构：液力变矩器 + 行星齿轮,动变速器液压液力系统,手动挡变速器(Manual Transmission ,MT),液力自动变速器(Automatic Transmission ,AT),机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission ,AMT),无级变速器(Continuously Variable Transmission ,CVT),双离合变速器(Dual Clutch Tran

2、smission ,DCT),(Direct Shift Gearbox ,DSG),自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,手动挡变速器(Manual Transmission ,MT),结构简单，技术成熟,传动效率高,图6-2 手动变速器,操纵过程繁琐,缺点：,换挡冲击、动力中断,体现驾驶乐趣,自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,液力自动变速器(Automatic Transmission ,AT),图6-3 液力自动变速器,效率低,免除了手动变速器繁杂的操作,结构复杂，成本高,自动切换过程柔和、平顺,缺点：,电控系统根据检测到的车速和发动机转速，来控制离合

3、器和换挡拨叉。这种变速器能够实现自动变速，手动变速的功能。,变速器的种类,机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission ,AMT),自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,图6-4 机械式自动变速器,AMT = 手动变速器 + 自动变速操纵机构,MT,+ ASCS,（Automatic Shift Control System）,变速器的种类,机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission ,AMT),自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,换挡会有明显顿挫感,传动的效率高,免除手动变速器繁杂的操作,成本低、结构简单

4、,缺点：,图6-5 机械式自动变速器,电控系统根据检测到的车速和发动机转速，来控制离合器和换挡拨叉。这种变速器能够实现自动变速，手动变速的功能。,自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,无级变速器(Continuously Variable Transmission ,CVT),采用传动带来传递动力，通过工作直径可变的主、从动轮相互配合来实现传动比的改变。,良好的驾驶舒适性,优越的燃油经济性,图6-6 无级变速器,无级调速传动比连续可变。,缺点：,不能传递大扭矩,自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,双离合变速器(Dual Clutch Transmission

5、,DCT),图6-7 双离合变速器,效率高,换挡时无动力中断,(Direct Shift Gearbox ,DSG),成本高,缺点：,自动变速器液压液力系统,自动变速器概述,变速器的种类,双离合变速器(Dual Clutch Transmission ,DCT),(Direct Shift Gearbox ,DSG),图6-8 双离合变速器结构原理示意图,自动变速器液压液力系统,液力自动变速器结构与工作原理,液力自动变速器的组成,图6-9 液力自动变速器实物图,自动变速器液压液力系统,液力自动变速器结构与工作原理,液力自动变速器的组成,自动变速器在结构上主要是由液力变矩器、行星齿轮机构、换挡执

6、行机构和控制系统组成 。,图6-10 自动变速器结构剖视图,离合器 制动器,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器, 奥兹莫比尔, 劳斯莱斯, 吉姆,图6-13 液力耦合器结构,液力耦合器只能传递转矩，而不能改变转矩大小。,应用车型,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,图6-14 液力耦合器结构示意图,1-发动机曲轴；2-耦合器外壳；3-泵轮；4-涡轮；5-从动轴,5,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,工作原理,离心力使液体沿泵轮叶片向外缘甩动,外缘油压高于内缘油压,压力差取决于泵轮半径与转速,首尾相连的环形螺旋线,5,自动

7、变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,两种油流的合成，形成一条首尾相接的螺旋流。,图6-15 液力耦合器油液流动方式,工作原理,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,工作原理,泵轮接收发动机传来的机械能，在带动液体流动的过程中将动能传给涡轮。,必要条件：油液在泵轮与涡轮间有循环流动。,泵轮转速总是大于涡轮转速,nB nW,MW = MB,力矩关系,传给泵轮的力矩与涡轮输出的力矩相等,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,耦合器的传动效率为,传动比,效率与转速比,图6-16 液力耦合器的效率与传动比,nB nW,MW = MB,第6章

8、 自动变速器液压液力系统,6.3 液力耦合器与液力变矩器,液力耦合器,可以衰减传动系统的旋转振动,以液体作为传动介质，使汽车可以顺利起步和加速,防止传动系过载,停车时维持发动机的怠速运转,作用,缺点,不能改变所传递力矩的大小,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,图6-17 液力变矩器结构示意图,工作原理,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,工作原理,图6-18 液力变矩器工作轮展开环形平面图,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,工作原理,图6-18 液力变矩器工作轮展开环形平面图,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变

9、矩器,液力变矩器,工作原理,泵轮给液流一个力矩MB,液流冲进涡轮，对涡轮有一个作用力矩MW1 ，涡轮对液流有一个反作用力矩MW,液流流经导轮时，导轮给液流一个反作用力矩MD,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,工作原理,图6-19 液力变矩器液流动力学关系图,随着涡轮转速nW的增加，冲向导轮的液流的速度方向将逐渐向左倾斜,导轮上的力矩值MD逐渐减小,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器,工作原理,随着涡轮转速nW的增加，冲向导轮的液流的速度方向将逐渐向左倾斜,导轮上的力矩值MD逐渐减小,图6-20 液力变矩器特性曲线,特性曲线,自动变速器液压液力系

10、统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,泵轮 导轮 涡轮,单向离合器,三元件综合式液力变矩器,图6-21 三元件综合式液力变矩器,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,泵轮 导轮 涡轮,三元件综合式液力变矩器,图6-22 凸块式的单向离合器,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,三元件综合式液力变矩器,滚柱式单向离合器,图6-23 滚柱式的单向离合器,导轮锁定 变矩状态 导轮未锁 耦合状态,单向离合器的作用,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,四元件综合式液力变矩器,图6-24

11、四元件综合式液力变矩器结构示意图,将导轮分割为两个，分别装在各自的单向离合器上，形成双导轮。,泵轮 导轮1 导轮2 涡轮,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,闭锁式液力变矩器,可以实现液力变矩器传动和机械直接传动两种功能，把两者的优点结合于一体。,锁止离合器,主动盘 连接变矩器壳体,从动盘 连接涡轮输出轴,右边通压力油；,左边接锁止控制阀；,图6-25 锁止离合器分离状态,弹性减振盘,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变矩器的结构与类型,闭锁式液力变矩器,图6-26 锁止离合器分离状态,自动变速器液压液力系统,液力耦合器与液力变矩器,液力变

12、矩器的结构与类型,闭锁式液力变矩器,图6-27 锁止离合器接合状态,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,油泵,位于变速器的盖中，因此它以与发动机近乎相同的转速旋转，从变速器底部的贮槽中抽取变速器油并供应到液压系统。,图6-28 变速器齿轮泵,向液压控制系统：压力油,向液力变矩器：补偿油,向行星齿轮机构：润滑油,油泵的用途,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,蓄能器,蓄能器可以把液压泵输出的多余压力油部分地存储起来，并在需要的时候释放出来。,图6-29 储能器安装位置, 安装在泵的出口，吸收脉动压力, 垂直安装，油口向下,作用,吸收换挡液压冲击,短时维持系统压力,自动

13、变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,蓄能器,弹簧式蓄能器, 利用弹簧的伸缩来存储、释放能量, 结构简单、反应灵敏,图6-30 弹簧式储能器, 容量小,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,蓄能器,气体隔离式蓄能器, 利用气体的压缩与膨胀的伸缩来存储、释放能量,气瓶式,图6-31 气瓶式储能器,活塞式,1-气体； 2-液压油,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,蓄能器,气体隔离式蓄能器, 利用气体的压缩与膨胀的伸缩来存储、释放能量,气瓶式,图6-32 气瓶式储能器,活塞式,1-气体；2-活塞； 3-液压油,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,行星

14、齿轮机构,行星轮的组成,图6-33 行星轮结构组成示意图,包括4个组成部分：太阳轮，行星轮，行星轮架，齿圈。,Vedio,自动变速器液压液力系统,油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,转速基本耦合关系,设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n4，齿数分别为zl、z2和z4，齿圈与太阳轮的齿数比为k,图6-34 行星轮结构简图,力矩比例关系,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,表6-1 行星轮传动方式,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,范围约 2.55,适用于低速档,太阳轮为输入元件，行星架为输出

15、元件，齿圈为固定元件。太阳轮带动行星齿轮沿静止的齿圈旋转，从而带动行星架以较慢的速度与太阳轮同向旋转。,图6-35 行星轮工作原理示意图,传动比,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,齿圈为输入元件，行星架为输出元件，太阳轮为固定元件时为减速传动,图6-35 行星轮工作原理示意图,传动比,范围约 1.251.67,适用于中高速档,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,当行星架为输入元件，齿圈为输出元件，太阳轮为固定元件时，为增速传动,图6-35 行星轮工作原理示意图,范围约 0.60.8,适用于超速档,传动比,

16、第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,太阳轮作为输入，齿圈作为输出，行星架为固定元件时，齿圈的旋转方向与太阳轮相反，为反向减速传动,图6-35 行星轮工作原理示意图,传动比,范围约 1.54,适用于倒档,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,行星齿轮操作机构,离合器,图6-36 行星齿轮啮合离合器工作原理, 控制动力的输入路线,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,行星齿轮操作机构,离合器,图6-37 行星齿轮啮合离合器工作原理, 控制动力的输入路线,离合器片,第6章

17、自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,行星齿轮操作机构,离合器,图6-38 行星齿轮啮合离合器工作原理, 控制动力的输入路线,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,行星齿轮操作机构,离合器,制动器, 固定行星轮三元件其中一个元件,图6-39 片式制动器结构原理图,1、 片式制动器,2、 带式制动器,第6章 自动变速器液压液力系统,6.4 油泵、蓄能器与行星轮机构,行星齿轮机构,行星齿轮操作机构,离合器,制动器,图6-40 带式制动器结构原理图,1、 片式制动器,2、 带式制动器,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5

18、自动变速器液压控制阀,AT液压控制阀,自动变速器中使用液压控制阀根据变速器类型的不同而有所差异，但常用的控制阀有以下几种：,主调压阀 手控阀 换档阀 调速阀,节气门阀 强制降挡阀,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,主调压阀,主调压阀使液压泵的泵油压力始终稳定在一定范围内。,图6-41 主调压阀结构原理图,主调压阀阀芯-1 调压弹簧-2 反馈柱塞-3,来自油泵,主油路,溢流,节气门油压,来自手控阀R位工作油压,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,调速阀,图6-42 调速阀结构实物图,调速阀随输出轴一起旋转，它可以告诉变速器汽车的速度，车速越快

19、，调速器打开程度越大，它允许通过的液体压力就越大。,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,调速阀,图6-43 调速阀结构原理图,感应汽车行驶速度的变化，输出与车速相应的油压。,速度传感器,12档换挡阀,23档换挡阀,节气门阀及其它,图6-42 调速阀结构实物图,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,节气门阀,1-减压阀油压；2-调速器油压；3-减压阀；4-节气门油压；5-降挡柱塞；6-节气门阀柱塞；7-至节气门油压控制随动阀；8-主油路油压；9-至锁止调压阀,图6-44 节气门阀结构原理图,根据节气门开启的角度与车速，产生相应的节气门油压。,主调

20、压阀,换挡阀,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,强制降挡阀,强制降挡阀的作用是当节气门全开或接近全开时，强制性地将自动变速器降低一个挡位，以获得良好的加速性能。,图6-45 机械式强制降挡阀,机械式强制降挡阀,A：主油路,B：通换挡阀,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,强制降挡阀,强制降挡阀的作用是当节气门全开或接近全开时，强制性地将自动变速器降低一个挡位，以获得良好的加速性能。,机械式强制降挡阀,电磁式强制降挡阀,图6-46 电磁式强制降挡阀,开关,电磁阀,A：主油路,B：通换挡阀,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压

21、控制阀,换挡阀,换档阀实质上为液动换向阀，在压力油作用下进入不同的档位油路来得到不同的档位。,图6-47 换挡阀工作原理,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,换挡阀,换档阀实质上为液动换向阀，在压力油作用下进入不同的档位油路来得到不同的档位。,图6-48 换挡阀工作原理,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,换挡阀,换档阀实质上为液动换向阀在压力油作用下进入不同的档位油路来得到不同的档位。,图6-49 换挡阀工作原理,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,手控阀,P R N D S L,手控阀相当于油路的总开关，由驾驶室

22、内的换档手柄控制。,P:停车档位，手柄置于该位置时可以启动发动机，但发动机运转时车辆不行驶，且车辆无法移动。,R倒车档位，车辆将向后行驶。,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,手控阀,P R N D S L,手控阀相当于油路的总开关，由驾驶室内的换档手柄控制。,N空档位，手柄置于该位置时，可以启动发动机，发动机运转时车辆得不到驱动力，但车辆可以移动。,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,手控阀,P R N D S L,手控阀相当于油路的总开关，由驾驶室内的换档手柄控制。,D前进档位，手柄置于该位置时， AT将根据车辆行驶的状况自动地在1.2.

23、3和O/D档之间变化。,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,手控阀,P R N D S L,手控阀相当于油路的总开关，由驾驶室内的换档手柄控制。,S前进低档位，当发动机运转，手柄置于该位置时， AT将自动地在1和2档之间变换。,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,手控阀,P R N D S L,手控阀相当于油路的总开关，由驾驶室内的换档手柄控制。,L前进低档位，当手柄置于该位置时， AT将只能以1档行驶。,第6章 自动变速器液压液力系统,6.5 自动变速器液压控制阀,手控阀,手控阀相当于油路的总开关，由驾驶室内的换档手柄控制。,1 ：主油路2

24、 ： 倒档油路5 ： 前进档油路6 ： 前进低档油路3,7 ： 泄油口,图6-50 手控阀,6位6通换向阀,P R N D S L,第6章 自动变速器液压液力系统,6.6 自动变速器液压控制回路,液压控制回路,图6-51 自动变速器液压控制回路图,第6章 自动变速器液压液力系统,6.6 自动变速器液压控制回路,液压控制回路,图6-51 自动变速器液压控制回路图,第6章 自动变速器液压液力系统,6.6 自动变速器液压控制回路,液压控制回路,图6-51 自动变速器液压控制回路图,第6章 自动变速器液压液力系统,6.6 自动变速器液压控制回路,液压控制回路简化图,图6-52 简化的液压控制回路图,第6章 自动变速器液压液力系统,6.6 自动变速器液压控制回路,液压控制回路,图6-53 空挡位置液压控制回路,第6章 自动变速器液压液力系统,6.6 自动变速器液压控制回路,液压控制回路,图6-54 1挡位置液压控制回路,第6章 自动变速器液压液力系统,6.6 自动变速器液压控制回路,液压控制回路,图6-55 2挡位置液压控制回路,第6章 自动变速器液压液力系统,6.6 自动变速器液压控制回路,液压控制回路,图6-56 3挡位置液压控制回路, the End ,谢谢大家,