第2章自动变速的构造、工作原理.ppt

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1、自动变速器维修,第2章 自动变速的构造、工作原理,自动变速器维修,早期的汽车是利用机械式齿轮变速器进行速度的控制。就是在变速、变扭时，驾驶员通过操纵变速杆机械地使变速器中的齿轮进行不同的搭配组合，以增大或减小发动机产生的扭矩，从而适应各种行驶路况。即当汽车需要换挡时，驾驶员除了操纵变速杆外，还要交替踩离合器踏板和油门踏板，一旦遇到路况复杂，驾驶员就易疲劳或造成发动机熄火。,自动变速器维修,而自动变速器具有自动变速、连续变扭矩、换挡时不中断动力传递等特点，并具有操作轻便、换挡平稳、过载保护等优点。此外，还可以减轻驾驶员的劳动强度，提高汽车行驶的机动性、安全性和越野性。因此，现在越来越多的轿车甚至

2、货车都装有自动变速器。,自动变速器维修,11 自动变速器的总体构造,自动变速器维修,不同车型的自动变速器在结构上往往有很大的差异。但总体来说，主要包括液力变矩器、齿轮变速器、油泵、控制系统、手控连杆机构、冷却系统、壳体等几个部分。,自动变速器维修,一、液力变矩器,液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上。它利用液力传动的原理，将发动机的动力传给自动变速器的输入轴。它具有以下作用：起到自动离合器的作用，传递或不传递发动机扭矩至变速器。减速增扭。,自动变速器维修,实现无级变速。缓和冲击。驱动控制系统的油泵。起到飞轮的作用，使发动机转动平稳。,自动变速器维修,二、齿轮变速器,它是自动变

3、速器的主要组成部分，包括齿轮变速机构和换挡执行机构。常用的齿轮变速器主要有行星齿轮式和普通齿轮式两种。其作用是进一步扩大液力变矩器传递过来的转速、扭矩的变化范围，并使自动变速器具有空挡和倒挡，用以中断动力传递和实现倒车。,自动变速器维修,三、油泵,油泵通常安装在液力变矩器之后，由飞轮通过液力变矩器壳直接驱动，为液力变矩器、控制系统及换挡执行机构的工作提供一定压力的液压油。,自动变速器维修,四、控制系统,自动变速器的控制系统有液力式和电液式两种。液力式控制系统包括由许多控制阀组成的阀板总成以及液压管路。电液式控制系统除了阀板总成及液压管路之外，还包括电子控制单元、传感器、执行器及控制电路等。阀板

4、总成通常安装在齿轮变速器下方的油底壳内。,自动变速器维修,四、控制系统,驾驶员通过操纵手柄改变手动阀的位置，控制系统根据手动阀位置、节气门开度、车速等因素，利用液压自动控制和电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构的工作，实现自动换挡，它影响自动变速器的功能和性能。,自动变速器维修,五、手控联杆机构,这些连杆机构为操纵手柄及其缆绳、加速踏板和节气门缆绳。.操纵手柄 它通过一根缆绳和一联杆机构与自动变速器连接。驾驶员通过操纵手柄可以选择行驶方式，如图所示。,自动变速器维修,1-操纵手柄；2-挡位；3-超速挡开关或保持开关；4-锁止按钮,自动变速器维修,（）位（停车挡）当操纵

5、手柄位于该位置时，自动变速器将机械地锁止输出轴，使驱动轮不能转动，防止汽车移动，如图所示，同时换挡执行机构使自动变速器处于空挡状态。该位置可以起动发动机。当操纵手柄移开该位置时，停车锁止机构即被释放。,自动变速器维修,（）位（空挡位）当操纵手柄位于该位置时，换挡执行机构的动作和停车挡几乎相同，也是使自动变速器处于空挡状态。此位置可以起动发动机，此时发动机的动力虽经输入自动变速器，但只能使之空转，输出轴无动力输出。（）位（倒车挡）当操纵手柄位于该位置时，自动变速器中输入轴的转动方向与输出轴的转动方向相反，可以用于实现停车。,自动变速器维修,（）位（前进挡）现在绝大部分轿车自动变速器当操纵手柄位于

6、该位置时，可以实现个不同传动比的挡位，即挡、挡、挡和超速挡，超速挡的传动比小于。操纵手柄位与该位置时，自动变速器的液力式或电液式控制系统能根据车速、节气门开度等因素的变化，按照设定的换挡规律，自动变换挡位。该挡位可用于在一般道路上行驶或小坡道行驶时采用。,自动变速器维修,（）位（前进低挡）当操纵手柄位于该位置时，自动变速器的控制系统将限制前进挡的变化范围。自动变速器只能在挡、挡之间自动换挡（有的自动变速器位置锁定在挡）。这样做的目的是防止汽车在较长坡道上行驶时，因动力下降，导致车速下降，从而降入低挡，降入低挡后又因驱动力增大而使汽车加速，加速到一定车速又升挡，如此重复形成“循环跳挡”。“循环跳

7、挡”将加剧自动变速器中摩擦片的磨损，该位适用于在坡道较长或易打滑路面行驶时采用。,自动变速器维修,（）位（前进低挡）当操纵手柄位于该位置时，自动变速器的控制系统将限制前进挡的变化范围。自动变速器只能在挡、挡之间自动换挡或只能保持在挡。该位适用于陡坡或路况较差的道路上行驶时采用。,自动变速器维修,2.加速踏板,加速踏板通过加速缆绳和节气门连接。加速踏板踩下的角度即节气门的开度被准确地传递到自动变速器。自动变速器根据节气门的开度来进行换挡控制和主油路压力控制。,自动变速器维修,六、冷却系统,液力变矩器在传递动力的过程中，因传动效率低，从而使部分能量转换为液压油的热能，会使液压油的温度急剧升高。油温

8、是影响自动变速器使用寿命的主要因素。油温过高，使油液变质，缩短使用寿命。据资料介绍，油温超出正常使用温度（一般为5080）10，将会使液压油使用寿命缩短一半。为了保持正常的油温，从液力变矩器出来的液压油需经冷却后回油底壳或去润滑行星齿轮机构。油冷却器位于发动机前端水冷却器的附近。,自动变速器维修,七、壳体,壳体是自动变速器的安装基础件。自动变动器的行星齿轮机构、执行机构、阀板总成、油泵等都是安装在壳体上。同时壳体上还加工有油道以及测压孔。另外壳体设有通风塞，以防止壳体内压力过高。,自动变速器维修,2.2 液力传动装置,自动变速器维修,汽车上所采用的液力传动装置有液力偶合器和液力变矩器，两者均是

9、利用液体在循环流动过程中液流动能的变化来传递动力的，即动液传动，俗称液力传动。自1912年液力变矩器首先在轮船系统应用之后，液力传动已在许多领域得到了相当广泛的应用。现代的汽车尤其是轿车上广泛采用了液力变矩器。,自动变速器维修,一、液力偶合器,自动变速器维修,1、液力偶合器的结构 图所示为液力偶合器的结构示意图，及其主要零件。,自动变速器维修,图2-3 液力偶合器结构示意图1-发动机曲轴；2-偶合器外壳;3-泵轮；4-涡轮；5-从动轴,自动变速器维修,发动机曲轴凸缘上装有外壳，泵轮与外壳连接（或焊接）在一起，随曲轴一起转动，为液力偶合器的主动部分。与泵轮相对安装的涡轮，与输出轴连接在一起，为液

10、力变矩器的从动部分。泵轮与涡轮里面有许多半圆形的径向叶片，两轮装合后的相对端面之间有mm的间隙，其轴线断面的内腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔，此环状空腔称为循环圆。循环圆内充满了液压油。两轮的每两个相邻叶片之间形成液流通道。,自动变速器维修,2.液力偶合器的工作原理,发动机曲轴驱动泵轮时，泵轮内部的液压油也被叶片带动一起旋转，这就使工作油液获得了绕轴线作圆周运动的能量，同时又产生了离心力。液压油在离心力的作用下，沿泵轮叶片间的通道向外缘流动。此时，泵轮外缘液压油的压力高于内缘液压油的压力。如果此时充满液压油的涡轮处于静止状态，或者其转速低于泵轮的转速，则泵轮外缘液压油的压力就高于涡轮外缘液压

11、油压力,自动变速器维修,同样，泵轮内缘液压油的压力就低于涡轮内缘液压油的压力。由于泵轮和涡轮封闭在同一壳体内，于是被甩到泵轮外缘的液压油在压力差的作用下，冲入涡轮外缘，沿着涡轮叶片向内缘流动，再回到泵轮的内缘，而后又被泵轮再次甩到外缘并冲击涡轮的叶片。这样，液压油就靠泵轮内产生的离心力而冲向涡轮，并在泵轮与涡轮之间作循环流动，于是就将在泵轮内获得的圆周运动的能量传给涡轮，驱动涡轮旋转而输出。,自动变速器维修,由上述可知，在两轮中的液压油，除了随两轮沿其轴线转动外，还在循环圆内沿叶片作循环运动，如图a所示,这两种运动的合成形成了一条首尾相接的环形螺旋线，如图b所示。,自动变速器维修,图2-4液力

12、偶合器工作示意图 1-泵轮；2-涡轮,自动变速器维修,作环流运动的液压油不断地把能量从泵轮传给涡轮。液压油将能量从泵轮传给涡轮的关键在于液压油作环流运动，而产生环流运动的条件是泵轮与涡轮之间存在转速差。转速差越大，液压油传递的扭矩越大。若两者转速相同，离心力相同，压力差等于零，循环圆的流动停止，此时液力偶合器不能起传递力矩的作用。,自动变速器维修,液力偶合器的传动效率为涡轮轴上的输出功率Pw 与泵轮上的输入功率Pb之比用表示。Pw/Pbwnw/（bnb）因：bw 故：nw/nb=i 式中:nb泵轮转速；nw涡轮转速；i液力偶合器的传动比，即输出轴转速与输入轴转速之比。,自动变速器维修,上式说明

13、液力偶合器的传动效率等于其传动比，而传动比随两轮的转速差变化。汽车起步时，nw为零，也就等于零，此时虽然涡轮轴上获得的扭矩最大，但无功率输出。在汽车起步加速过程中，nw逐渐升高，也随之升高，但传递的扭矩在减小，且永远无法达到100。,自动变速器维修,由于液力偶合器不能改变扭矩的大小，它虽能使汽车平稳起步、加速，减少传动系的冲击载荷，但结构复杂、成本高、效率低，而且不能完全切断动力，必须装有离合器才能平顺换挡，所以很少采用。,自动变速器维修,二、液力变矩器,自动变速器维修,1.液力变矩器的结构 图所示为最简单的液力变矩器结构示意图及主要零件，变矩器由泵轮、涡轮和导轮三个基本元件以及外壳组成。这些

14、元件的形状如图b所示。,自动变速器维修,自动变速器维修,各工作轮用铝合金精密铸造，或用钢板冲压焊接而成。泵轮与变矩器外壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴后端的凸缘上。壳体做成两半，装配后焊成一体（有的用螺栓连接）。涡轮通过从动轴与传动系的其他部件相连。导轮则固定在不动的套管上。所有工作轮在装配后，形成断面为循环圆的环状体。,自动变速器维修,2.液力变矩器的工作原理,液力变矩器的工作原理可以用两台电风扇作形象描述：一台电风扇接通电源就像变矩器中的泵轮，另一台电风扇不接电源就像变矩器中的涡轮。将两台电风扇对置，当接通电源的电风扇旋转时，产生的气流可以吹动不接电源的风扇使其转动。这样两个电风扇就组成

15、了偶合器，它能够传递扭矩，但不能增大扭矩。,自动变速器维修,如果添加一个管道，空气就会从后面通过管道，从没有电源的电风扇回流到有电源的电风扇。这样会增加有电源电风扇吹出的气流。在液力变矩器中，导轮起到了这种管道的作用。,自动变速器维修,变矩器起动时，从泵轮喷射出的自动变速器油ATF流入静止的涡轮中形成环流。当泵轮转速增高时，环流作用使涡轮的扭矩增大，涡轮开始缓慢地旋转，并逐渐加快，缩小了泵轮的转速差而提高了传动效率。此时是没有导轮的情况，相当于液力偶合器。当在泵轮和涡轮中安装了导轮后，当涡轮转动时，从涡轮流出的自动变速器油ATF有残留的动能，通过导轮加在泵轮上从而增大扭矩。,自动变速器维修,泵

16、轮与涡轮的转速差越大，扭矩增大也越快。液力变矩器之所以能起变矩作用，就是由于结构上比液力偶合器多了一个导轮。在自动变速器油ATF循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡轮输出的扭矩不同于泵轮输入扭矩。,自动变速器维修,3.综合式液力变矩器,图6所示为一种典型轿车用综合式液力变矩器，它与液力变矩器的区别在于导轮是用单向离合器与固定的套管相连。,自动变速器维修,自动变速器维修,自动变速器维修,它由外座圈、内座圈、滚柱和不锈钢叠片弹簧组成。外座圈与导轮以铆钉或花键相连，内座圈与固定套管以花键相连，固定套管固定在自动变速器壳体上，因此内座圈是固定不动的。外座圈的内表面有若干偏心的圆弧

17、面，叠片将滚柱压向内、外座圈之间滚道比较狭窄的一端，从而将内外两座圈楔紧。当涡轮转速较低，由于涡轮与泵轮相对安装，油液按顺时针方向从涡轮流出冲击导轮叶片的正面，力图使导轮按顺时针方向（虚线箭头所指）转动。此时，滚柱被楔紧在滚,自动变速器维修,道的窄端，导轮和单向离合器外座圈一起被卡紧在内座圈上固定不动，液流可获得导轮的反作用力矩，变矩器起增大扭矩的作用。当涡轮转速上升到一定值时，液流冲击导轮的背面，使导轮相对于内座圈按逆时针方向（实线箭头所指）转动，滚柱被挤向滚道宽的一端，单向离合器外座圈松开，导轮成为自由轮，与涡轮作同向旋转，液流不再有反作用力矩。此时，液力变矩器相当于只有泵轮和涡轮工作，如

18、同液力偶合器一样。这种可以转入液力偶合器工况工作的液力变矩器称为综合式液力变矩器。,自动变速器维修,液力变矩器效率b与液力偶合器效率0随传动比I变化的规律如图8所示，图中还作出变矩系数随传动比变化的曲线。由图知，在传动比Ii=1（变矩系数时的传动比）范围内，液力变矩器的效率高于液力偶合器，当Ii=1，b下降而0却继续增高。综合式液力变矩器即在低速时按液力变矩器特性工作，而当传动比达到ik时，转为按液力偶合器特性工作，从而扩大了 高效率的范围，如图2-8上实线所示。,自动变速器维修,自动变速器维修,4.带锁止离合器的液力变矩器,因液力变矩器的涡轮和泵轮之间存在转速差和液力损失，液力变矩器的传动效

19、率不如机械传动效率高，故采用液力变矩器的汽车在正常行驶时的燃油经济性较差。为提高变矩器在高传动比工况下的效率可采用带锁止离合器的液力变矩器，如图2-9所示。,自动变速器维修,自动变速器维修,这种由液压油操纵的锁止离合器的主动盘即为变矩器的壳体，从动盘是一个可作轴向移动的压盘，它通过花键套与涡轮连接。压盘右侧的液压油与液力变矩器泵轮、涡轮中的液压油相通，压盘左侧的液压油通过液力变矩器输出轴中间的控制油道与阀板总成上的锁止控制阀相通。锁止控制阀由自动变速器电子控制单元通过锁止电磁阀来控制。,自动变速器维修,自动变速器电子控制单元根据车速、节气门开度、发动机转速、液压油温度、操纵手柄位置、控制模式等

20、因素，按设定的锁止程序向锁止电磁阀发出控制信号，操纵锁止控制阀，改变锁止离合器压盘两侧的油压，从而控制锁止离合器的工作。当满足锁止条件时，锁止控制阀让液压油从油道B进入，使压盘两侧保持相同的油压，锁止离合器处于分离状态，动力由液压油传给涡轮。如图2-10a所示。,自动变速器维修,当满足锁止条件时，锁止控制阀让液压油从油道进入液力变矩器，而让油道与泄油口相通，使压盘在左、右两侧压力差的作用下压紧在主动盘上，如图10b所示。,自动变速器维修,自动变速器维修,这时，输入液力变矩器的动力通过锁止离合器的机械连接，由压盘带动涡轮输出。液力变矩器中因泵轮和涡轮的转速相同不起液力传动作用，故传动效率为100

21、，提高了燃油的经济性。美国Chrysler公司生产的液力变矩器装有锁止离合器，在城市行驶节油4，在公路行驶时节油6。另外锁止离合器接合时能减少液压油因摩擦产生的热量，有利于降低液压油的温度。,自动变速器维修,2.3 行星齿轮装置,自动变速器维修,液力变矩器虽能在一定范围内自动地、无级改变扭矩和转速比，但存在传动效率低的缺点，且变矩范围最多只能达到倍，难以满足汽车实际使用要求。因此，它在自动变速器中的主要作用是使汽车起步平稳，并在换挡时减缓传动系的冲击载荷。为此汽车上采用液力变矩器与齿轮变速器串联组成的液力机械传动。齿轮变速器的作用是使扭矩、转速再扩倍的变化范围，同时实现倒挡和空挡。,自动变速器

22、维修,自动变速器中采用的齿轮变速器有普通齿轮式和行星齿轮式两种。目前，绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器为行星齿轮式，只有少数车型采用普通齿轮式。,自动变速器维修,一、行星齿轮机构结构与工作原理,自动变速器维修,行星齿轮机构有不同的类型。其中最简单的行星齿轮机构由一个太阳轮、一个内齿圈、一个行星架及若干个行星齿轮组成，一般称为单排行星齿轮机构。太阳轮、齿圈和行星架是行星排的三个基本构件，并且它们具有公共的固定轴线。,自动变速器维修,行星齿轮机构安装于行星架的行星齿轮轴上，与齿圈和太阳轮两者啮合。行星齿轮既可绕行星齿轮轴自传，又可在齿圈内行走，绕太阳轮公转，如图2-11所示。这种运动方式，有两

23、个自由度。,自动变速器维修,自动变速器维修,1行星齿轮机构的组成,按照太阳轮和齿圈之间行星齿轮的组数不同，又分为单星行星排和双星行星排。双星行星排在太阳轮和齿圈之间有两组互相啮合的行星齿轮，其中外面一组行星轮与齿圈啮合，里面一组行星轮与太阳轮啮合，如图2-12所示。,自动变速器维修,自动变速器维修,2单排行星齿轮机构变速原理,设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和n3，齿圈与太阳轮的齿数比为。则根据能量守恒定律，由作用在该机构各元件上的力矩和结构参数可导出表示单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式：n1 n2(1+)n30,自动变速器维修,由上式可知，由于单排行星齿轮机构具有两个自由

24、度，在三个基本件中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一元件固定不动（该元件转速为）或使其运动受到一定的约束（该元件的转速为定值），则机构只有一个自由度，整个轮系将以一定的传动比传递动力。下面分别讨论各种情况。,自动变速器维修,太阳轮为主动件，行星架为从动件，齿圈固定。,如图2-13 a所示，特性方程中n20，因此有：n1(1+)n30，传动比：=n1/n3=1+传动比大于且为正值，因此同向降速。,自动变速器维修,自动变速器维修,齿圈为主动件，行星架为从动件，太阳轮固定，,如图2-13b所示，特性方程中n0，因此有：n(1+)n0传动比：=n/n=(1+)传动比大于1且为正值，因此同向降速

25、。,自动变速器维修,行星架为自动件，齿圈为从动件，太阳轮固定。,如图2-14 c所示，特性方程中n 0，因此有：n(1+)n 0 传动比：=n/n 1+1 传动比小于1且为正值，因此同向增速。,自动变速器维修,太阳轮为主动件，齿圈为从动件，行星架固定。,如图2-14d所示，特性方程中n 0，因此有：n+n 0传动比：=n/n 因传动比为负值，所以反向传力。,自动变速器维修,任意两元件互相连接,任意两元件互相连接，也就是说n=n或n=n，则由运动特性方程可知，第三个基本元件的转速必与前两个基本元件的转速相同，即行星排按直接挡传动，传动比=1。,自动变速器维修,任一个为主动件,任一个为主动件，无夹

26、持部件，该机构有两个自由度，因此不论以哪两个基本元件为主动件、从动件，都不能传递动力，处于空挡状态。,自动变速器维修,3双星行星排行星齿轮机构的变速原理,设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n、n和n，齿圈和太阳轮的齿数比为，则该行星齿轮的一般运动规律的特性方程式为：n n(1)n 0 它与单排行星轮机构有所不同，但当其中一元件受约束，另外两个基本元件一个主动，一个从动时，依然可按照前述方法计算传动比和判别旋转方向。,自动变速器维修,二、换挡执行机构的结构和工作原理,自动变速器维修,行星齿轮变速器中所有的齿轮都是处于常啮合状态，其挡位变换必须通过以不同的方式对行星齿轮机构的基本元件进行约束（即固

27、定或连接某些基本元件）来实现。能对这些基本元件实施约束的机构，就是行星齿轮变速器的换挡执行机构。行星齿轮变速器的换挡执行机构由离合器、制动器和单向离合器三种执行元件组成，起连接、固定和锁止作用。,自动变速器维修,连接是指将行星齿轮变速器的输入轴与行星排中的某个基本元件连接，以传递动力，或将前一个行星排的某一个基本元件与后一个行星排的某一个基本元件连接，以约束这两个基本元件的运动；固定是指将行星排的某一基本元件与自动变速器的壳体连接，使之被固定住而不能旋转；锁止是指把某个行星排的三个基本元件中的两个连接在一起，从而将该行星排锁止。换挡执行元件按一定的规律对行星齿轮机构的某些基本元件进行连接、固定

28、或锁止，让行星齿轮机构获得不同的传动比，从而实现挡位的变换。,自动变速器维修,它的作用是连接轴和行星排的某个基本元件，或将行星排的某两个基本元件连接成一体，使之成为一个整体转动。自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器。它通常由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、弹簧座、一组钢片、一组摩擦片、调整垫片、离合器毂及几个密封圈组成（图2-14a）。,1离合器结构和工作原理,自动变速器维修,自动变速器维修,离合器活塞安装在离合器鼓内，它是一种环状活塞，由活塞内、外圆的密封圈保证其密封，从而和离合器鼓一起形成一个封闭的环状液压缸，并通过离合器鼓内圆轴颈上的进油孔和控制油道相通。钢片和摩擦片交错排列，两者统

29、称为离合器片。钢片的外花键齿安装在离合器鼓的内花键齿圈上，可沿齿圈键槽作轴向移动；摩擦片由其内花键齿与离合器毂的外花键齿连接，也可沿键槽作轴向移动。摩擦片的两面均为摩擦片系数较大的铜基粉末冶金层或合成纤维层。,自动变速器维修,离合器鼓或离合器毂分别以一定的方式和变速器输入轴或行星排的某个基本元件相连接，一般离合器鼓为主动件，离合器毂为从动件（图2-14b）。当来自控制阀的液压油进入离合器液压缸时，油压推动活塞克服弹簧的作用力将钢片和摩擦片相互压紧在一起，利用两者间的摩擦力使离合器鼓和离合器连接为一个整体，使输入轴和行星排的某基本元件连接在一起，此时离合器处于接合状态。,自动变速器维修,当液压控

30、制系统将作用在离合器液压缸内的液压油的压力解除后，活塞被回位弹簧压回液压缸的底部，并将液压缸内的压力油从进油孔排出。此时，钢片与摩擦片相互分开，两者间无压紧力，离合器处于分离状态。离合器活塞和离合器片或离合器片和卡环之间有一定的轴向间隙，以保证钢片和摩擦片之间无任何轴向压力，这一间隙称为离合器自由间隙。其大小可以用挡圈的厚度来调整。一般离合器自由间隙为0.52.0mm。,自动变速器维修,离合器处于分离状态时，其液压缸内仍残留有少量液压油。由于离合器鼓是随变速器输入轴或行星排某一基本元件一同旋转的，残留的液压油在离心力的作用下会被甩向液压缸外缘，并在该处产生一定的油压。若离合器鼓的转速较高，这一

31、压力有可能会推动离合大活塞压向离合器片，离合器处于半接合状态，导致钢片和摩擦片因互相接触摩擦而产生不应有的磨损，影响离合器的使用寿命。,自动变速器维修,为了防止这种情况出现，在离合器活塞或离合器鼓的液压缸壁面上设有一个由自由钢球组成的单向阀。当液压油进入液压缸时，钢球在油压的作用下压紧在阀座上，单向阀关闭，保证了液压缸的密封；当油压解除后，单向阀的钢球在离心力的作用下离开阀座。使单向阀处于开启状态，残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下从单向阀流出，保证离合彻底分离，如图2-1所示。,自动变速器维修,自动变速器维修,离合器所能传递的动力的大小或者说转矩的大小与摩擦片的面积、片数及离合器片间的压

32、紧力有关。片间压紧力的大小由作用在离合器活塞上的油压及作用面积决定，但增大油压会引起离合器接合时产生冲击。故当压紧力一定时，离合器所能传递的动力大小就取决于摩擦片的面积和片数。一般离合器中摩擦片片数为26片，钢片片数等于或多于摩擦片的片数。,自动变速器维修,制动器的作用是将行星排中的某一元件加以固定，使之不能转动。目前常见的是带式制动器和片式制动器。（1）片式制动器 片式制动器由制动器鼓、制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动器毂等组成，如图2-1所示。,2制动器的结构和工作原理,自动变速器维修,自动变速器维修,带式制动器又称制动带，它由制动鼓、制动带、液压缸及活塞等组成，如图2-1所示。制

33、动鼓与行星排的某一基本元件连接，并随之一起转动。制动带的一端支承在变速器壳体上的支架或制动带调整螺钉上，另一端与液压缸活塞上的推杆连接。液压缸被活塞分隔为施压腔和释放腔两个部分,分别通过各自的控制油道与控制阀相通。制动带的工作受作用在活塞上的液压油压力控制。,（2）带式制动器,自动变速器维修,自动变速器维修,它的工作原理和湿式多片离合器基本相同，但片式制动鼓（相当于离合器鼓）是固在自动变速器壳体上的，当制动器工作时，与制动器毂相连的行星排某一元件被固定住而不能转动。,自动变速器维修,当液压缸的施压腔和释放腔内均无液压油时，带式制动器不工作,制动带与制动鼓之间有一定的间隙，制动鼓可随与它相连的行

34、星排基本元件一同旋转。当液压油进入施压腔时，作用在活塞上的液压油压力推动活塞，使之克服回位弹簧的作用力移动。,自动变速器维修,活塞上的推杆随之向外伸出，将制动带压紧在制动鼓上，于是制动鼓被固定住而不能旋转。此时,制动器处于制动状态。在制动器处于制动状态，若有液压油进入液压缸的释放腔时，因释放腔一侧的活塞面积大于施压腔一侧的活塞面积，故作用在活塞上两侧的力不相等，释放腔一侧大于施压腔一侧。活塞在两侧的压力差及回位弹簧作用力的共同作用下向后移，推杆回缩，制动带被放松，制动鼓可以转动，从而使制动器由制动状态变成释放状态。这样可以使控制系统得到简化。,自动变速器维修,若将带式制动器用行星齿轮机构高速挡

35、操纵，则因制动时制动鼓以高速旋转，制动带将会受到来自制动鼓的反作用力。活塞和推杆为刚性连接，该反作用力将使活塞产生振动。影响换挡工作的平顺性。为防止这种情况，可将推杆通过弹簧装在活塞上如图18所示，当制动带受到反作用力时，推杆被推回，压缩内弹簧，从而起到缓冲的作用。,自动变速器维修,自动变速器维修,当带式制动器处于放松状态时,制动带与制动鼓之间应有一定的间隙。间隙过大或过小都会影响制动器的正常工作。这一间隙的大小可用制动带调整螺钉来调整。在安装时，一般将螺钉向内拧紧至一定力矩。然后再退回规定的圈数（通常为23圈）。,自动变速器维修,单向离合器在行星齿轮变速器中的作用和离合器、制动器的作用相同，

36、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。它是依靠单向锁止原理来发挥固定或连接作用的，其固定和连接也只能单方向。当与之相连接的元件受力方向与锁止方向相同时，该元件即被固定或连接；当受力方向与锁止方向相反时，该元件即被释放或脱离连接。,3单向离合器结构与工作原理,自动变速器维修,单向离合器的常见形式有两种：滚柱斜槽式和楔块式。滚柱斜槽式单向离合器在液力变矩器一节已有介绍。楔块式单向离合器由内环、外环、滚子（楔块）等组成，如图2-19所示。滚子是特殊形状的楔块。楔块的一条对角线的长度略大于内外环之间的距离，而另一条对角线的长度略小于。

37、当内环固定、外环相对内环顺时针方向旋转时，楔块在摩擦力的作用下立起，由于自锁作用被卡死在内外环之间，使内环和外环无,自动变速器维修,自动变速器维修,相对滑转，此时单向离器处于锁止状态；当外环相对内环朝逆时针方向旋转时,楔块在摩擦力的作用下倾斜，脱离自锁状态。内、外环可以相对滑转，此时单向离合器处于自由状态。当外环固定，内环相对于外环相对滑转时，情况是恰好相反。若内、外环都没有固定，则前述的自由状态变为分离状态，锁止状态变为连接状态。,自动变速器维修,不同车型自动变速器中行星齿轮变速器在结构上有很差异，主要表现在：前进挡的挡数不同，离合器、制动器、单向离合器的数目和布置方式不同，采用的行星齿轮机

38、构的类型不同。前进挡的数目越多，离合器、制动器、单向离合器的数目就越多。而它们的布置方式主要取决于行星齿轮变速器的前,三、行星齿轮变速器结构和 工作原理,自动变速器维修,进挡挡位数和行星齿轮机构的类型。目前，轿车上广泛采用的行星齿轮机构的类型主要有辛普森式和拉威尼奥式两种。,自动变速器维修,目前大部分轿车都采用这种行星齿轮机构，辛普森式行星齿轮机构采用双行星排，其结构特点是：前、后两个行星排的太阳轮连成一个整体，称为太阳轮组件；前排的行星架和后排的齿圈连成一体，称为前行星架和后齿圈组件。通常输出轴与该组件相连，如图220所示，,（）辛普森式行星齿轮机构 的结构,自动变速器维修,自动变速器维修,

39、这样一来，该行星机构只有四个独立元件：前排齿圈，前、后太阳轮组件，后排行星架和前行星架后齿圈组件。根据前进挡的挡数不同，可将辛普森式行星齿轮变速器分为三挡和四挡两种。,自动变速器维修,三挡辛普森式齿轮变速器设有5个换挡执行元件：2个离合器、2个制动器、1个单向离合器，使之成为一个具有3个前进挡和一个倒挡的行星齿轮变速器，其布置如图221所示。前进离合器连接输入轴和前齿圈，倒挡及高挡离合器用于连接输入轴和前、后太阳轮组件，挡制动器用于固定前、后太阳轮组件，倒挡及低挡制动器和低1,（2）三挡辛普森式行星 齿轮变速器,自动变速器维修,自动变速器维修,挡单向离合器都用于固定后行星架。五个换挡执行元件在

40、各挡位的工作情况见表2-1。,自动变速器维修,1挡 位挡时，离合器2和单向离合器1工作。输入轴通过离合器2带动前齿圈顺时针转动，因前行星架和后齿圈与输出轴相连在汽车起步前转速为（起步后转速也为一个确定的低值），所以前行星轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向作公转，带动前行星架朝顺时针方向转动，另一方面作顺时针方向的自转，并带动前、后太阳轮组件朝逆时针方向转动。,自动变速器维修,在后行星排中，由于和输出轴连接的后齿圈转速很低，后行星轮在后太阳轮驱动下朝顺时针方向作自转时，对后行星架产生一个逆时针方向的力矩，而单向离合器1对后行星架在逆转时具有锁止作用，因此后行星架固定不动，使后齿圈在后行星轮的驱

41、动下朝顺时针方向转动（图222）。由此可知，位挡时，由输入轴传入的动力经前后行星排同时输出，其目的是防止在传递大的扭矩时单排传力而出现过载损坏。,自动变速器维修,自动变速器维修,n11+1n12(1+1)n130（前排）n21+2n22(2+1)n230(后排)式中：n23=0;n11=n22;n13=n22经整理得:i=n12n13=(1+1+2)1,1挡传动比的计算：,自动变速器维修,当汽车在位挡工作时，若驾驶员突然松开油门踏板，发动机转速将立即降至怠速。汽车在惯性作用下仍以原车速前进，驱动车轮将通过自动变速器输出轴反向带动行星齿轮变速器运转，行星齿轮机构的前行星架和后齿圈组件成为主动件，

42、前齿圈为从动件。当前行星架朝顺时针方向带动前行星轮转动时，由于前齿圈转速较低，前行星轮在顺时针公转的同时也朝逆时针方向作自转，从而带动前、后太阳轮组件以较高的转速顺时针转动，导致后太阳,自动变速器维修,轮和后齿齿圈同时以较高的转速朝顺时针方向带动后行星齿轮转动，使后行星轮在自转的同时对后行星架产生一个顺时针方向的力矩。单向离合器1对后行星架无顺时针旋转锁止作用，后行星架在后行星轮的带动下顺时针自由转动。此时，行星齿轮机构的四个独立元件中有两个处于自由状态，失去传力作用。来自变速器输出轴的反向力无法经行星齿轮变速器传给输入轴，即在下坡时无法利用发动机的怠速运转阻力来实现汽车的减速，称为无发动机制

43、动。此时汽车相当于作空,自动变速器维修,挡滑行。为使装有自动变速器的汽车也能实现发动机制动，必须让它的挡有两种不同的状态，即有发动机制动和无发动机两种。这两种状态的选择通常通过改变操纵手柄的位置来实现。操纵手柄位于位时，挡无发动机制动，而位（或位）时有发动机制动。位（或位）挡时，离合器2、制动器2工作，动力传递及传动比计算如前，只是在反向传力时制动器2使后行星架固定，可以反向传力，因此可以实现发动机制动。,自动变速器维修,挡 离合器2和制动器1工作。输入轴经离合器2带动齿圈顺时针旋转，因前、后太阳轮组件被制动器1制动而固定不动，所以带动前行星架顺时针转动输出。此时后行星排处于自由状态。动力只经

44、前行星排输出（图223）。传动比的计算：n11+1n12(1+1)n13=0 式中：n11=0=n12n13=(1+1)1 在上述挡状态下，汽车滑行时驱动轮的反向力可经行星齿轮变速器传至发动机，即具有发动机制动作用。,自动变速器维修,自动变速器维修,挡 离合器2和离合器1工作。输入轴通过离合器1、离合器2将前齿圈和前后太阳轮组件连接为一个整体。由于这时前行星排中有两个基本元件互相连接，从而使前行星排固定地连成一体而一起作反向旋转，输入轴的动力通过前行星排直接传给输出轴，其传动比i3等于（图2-24），即为直接挡。在挡状态下的行星齿轮变速器具有反向传递动力的能力，当汽车滑行时能实现发动机制动。,

45、自动变速器维修,自动变速器维修,倒挡 离合器1和制动器2工作。输入轴经离合器1带动前后太阳轮组件顺时针旋转，在后行星排中因制动器2将后行星架制动，后行星架的转速为，从而带动齿圈逆时针旋转输出。此时动力经后行星排输出，前行星排处在自由状态（图225）。传动比的计算：n21+2n22(1+1)n23=0 式中：n23=0 i倒n21/n222 倒挡状态时，汽车有发动机制动作用。,自动变速器维修,自动变速器维修,空挡 离合器、制动器都不工作，液力变矩器的动力不能传至行星齿轮变速器，变速器为空挡。,自动变速器维修,24 液压控制系统,自动变速器维修,自动变速器的自动控制是靠液压控制系统来完成的，液压控

46、制系统由动力源、执行机构和控制机构三个部分组成。动力源是由液力变矩器泵轮驱动的油泵，它除了向控制机构、执行机构供给压力油以实现换挡外，还给液力变矩器提供冷却补偿油，向行星齿轮变速器供给润滑油。,自动变速器维修,执行机构包括各离合器、制动器和液压缸。控制机构大体包括主油路系统、换挡信号系统、换挡阀系统和缓冲安全系统。根据其换挡信号系统和换挡阀系统采用的是全液压元件还是电子控制元件可将控制机构分为液控式和电控式两种。,自动变速器维修,一、油泵,油泵是自动变速器最重要的总成之一，其技术状况的好坏，对自动变速器的使用性能及使用寿命有很大影响，它通常安装在液力变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。在发

47、动机运转时，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器提供压力油。常见的型式有啮合齿轮泵、摆线转子泵、叶片泵。,自动变速器维修,1.内啮合齿轮泵,它是自动变速器中应用最多的一种油泵，各种丰田汽车自动变速器都采用这种泵。它具有结构紧凑、尺寸小、重量轻、自吸能力强、流量波动小、噪声低等特点。它由小齿轮、内齿轮、月牙形隔板、泵壳、泵盖等组成（图224）。,自动变速器维修,图2-24 内啮合齿轮泵1-小齿轮；2-内齿轮；3-月牙形隔板；4-吸油腔；5-压油腔；6-进油道；7-出油道,自动变速器维修,小齿轮由变矩器壳体后端轴套驱动，为主动齿轮，内齿轮为从动齿轮，月牙形隔板的作用是将工作腔分隔为吸油腔和

48、压油腔，泵壳上有进油口和排油口。发动机运转时，小齿轮带动内齿轮如图2-24中顺时针方向旋转。在吸油腔，因齿轮不断退出啮合，容积增大，形成真空吸油；在压油腔，因齿轮不断进入啮合，容积减小，将液压油压出。,自动变速器维修,2、摆线转子泵,它是一种特殊齿形的内啮合轮泵，它具有结构简单、尺寸紧凑、噪音小、运转平稳、高速性能良好等优点；其缺点是流量脉冲大、加工精度要求高。它由一对内啮合的转子及泵壳，泵盖等组成，如图225所示。,自动变速器维修,图2-25 摆线转子泵1-驱动轴；2-内转子；3-外转子；4-泵壳；5-进油腔；6-出油腔；e-偏心距,自动变速器维修,内、外转子不同心，有一定的偏心距，且外转子

49、比内转子多一个齿。发动机运转时，带动油泵内外转子朝相同方向旋转，但内转子的转速大于外转子。从而，在内、外转子之间形成与内转子齿数相同个数的工作腔。这些工作腔的容积随着转子的旋转而不断变化，转子朝顺时针方向旋转时，内、外转子中心线的右侧的各个工作腔的容积由小变大，形成真空吸油；中心线的左侧的各个工作腔的容积由大变小，将液压油压出。,自动变速器维修,3.叶片泵,叶片泵由定子、转子、叶片及壳体、泵盖等组成（如图226）。它具有运转平稳、噪声小、泵油流量均匀、容积效率高等优点；但它结构复杂，对液压油的污染比较敏感。,自动变速器维修,转子由变矩器壳体后端的轴套带动，绕其中心旋转，定子是固定不动的，二者不

50、同心有一定的偏心距。当转子旋转时，叶片在离心力及叶片底部的油压作用下向外张开，紧靠在定子内表面上，并随着转子旋转，在转子叶片槽内作往复运动。这样相邻叶片之间便形成密封的工作腔。如果转子朝顺时针方向旋转，在转子与定子中心连线的右半部的工作腔容积逐渐增大，产生真空吸油，中心线左半部的工作腔容积逐渐减小，将油压出。,自动变速器维修,二、主油路系统,因油泵由发动机直接驱动，故其理论泵油量与发动机转速成正比，液压油由油泵输出后进入主油路系统，从而使主油路系统压力发生变化。发动机高速时，泵油量多，主油路压力高，引起换挡冲击及泵油消耗功率增大；发动机低速时，泵油量少，主油路压力低，引起制动器、离合器打滑。,