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1、第二章第二章 电控液力自动变速器电控液力自动变速器第一节第一节 概述概述第二节第二节 电控液力自动变速器的结构与工作原理电控液力自动变速器的结构与工作原理第三节第三节 大众公司液力自动变速器大众公司液力自动变速器第四节第四节 上海通用液力自动变速器上海通用液力自动变速器第五节第五节 本田雅阁液力自动变速器本田雅阁液力自动变速器第六节第六节 丰田公司液力自动变速器丰田公司液力自动变速器第七节第七节 电控液力自动变速器的使用与检修电控液力自动变速器的使用与检修第八节第八节 电控液力自动变速器典型故障分析电控液力自动变速器典型故障分析 第一节第一节 概述概述一、一、自动变速器的历史和发展自动变速器的

2、历史和发展1892年法国制造出第一部装有变速器的汽车。年法国制造出第一部装有变速器的汽车。1904年卡迪拉克汽车第一次将行星齿轮机构使用在变速器年卡迪拉克汽车第一次将行星齿轮机构使用在变速器上。上。1914年德国奔驰公司生产出第一台自动变速器，但没有成年德国奔驰公司生产出第一台自动变速器，但没有成为商品。为商品。1926年别克汽车第一次将液力偶合器和变速器装在一起年别克汽车第一次将液力偶合器和变速器装在一起1940年美国通用汽车公司在奥兹莫比尔汽车上装上了第一年美国通用汽车公司在奥兹莫比尔汽车上装上了第一台现代意义上的自动变速器。由液力偶合器和行星齿轮机构台现代意义上的自动变速器。由液力偶合器

3、和行星齿轮机构组成的全自动变速器，有四个挡位。组成的全自动变速器，有四个挡位。下一页第一节第一节 概述概述1968年法国雷诺公司率先在自动变速器上使用了电子元件。年法国雷诺公司率先在自动变速器上使用了电子元件。1982年丰田公司生产出第一台由微机控制的电控自动变速年丰田公司生产出第一台由微机控制的电控自动变速器，即丰田器，即丰田A140E自动变速器。自动变速器。1983年德国成功地研制了电控发动机和电控自动变速器共年德国成功地研制了电控发动机和电控自动变速器共用的电控单元。用的电控单元。二、二、自动变速器的组成自动变速器的组成电控自动变速器主要由液力变矩器、行星齿轮机构、液压电控自动变速器主要

4、由液力变矩器、行星齿轮机构、液压控制系统和电控系统四大部分组成控制系统和电控系统四大部分组成下一页上一页第一节第一节 概述概述三、三、自动变速器的分类自动变速器的分类(一一)按驱动方式分类按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即自动驱动桥。速器和前驱动自动变速器即自动驱动桥。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、变速器、传动轴、在同一轴线上，发动机的动力经变矩器、变速器、传动轴、后驱动桥的主减

5、速器、差速器和半轴传给左右两个后轮。后驱动桥的主减速器、差速器和半轴传给左右两个后轮。前驱动自动变速器在自动变速器的壳体内还装有主减速器和前驱动自动变速器在自动变速器的壳体内还装有主减速器和差速器。差速器。下一页上一页第一节第一节 概述概述(二二)按自动变速器前进挡的挡位数不同分类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，可分为自动变速器按前进挡的挡位数不同，可分为2个前进挡、个前进挡、3个个前进挡、前进挡、4个前进挡、个前进挡、5个前进挡。新型轿车装用的自动变速个前进挡。新型轿车装用的自动变速器基本上都是器基本上都是4个前进挡，即设有超速挡。目前已经开发出个前进挡，即

6、设有超速挡。目前已经开发出装有装有5个前进挡自动变速器的轿车。个前进挡自动变速器的轿车。(三三)按齿轮变速器的类型分类按齿轮变速器的类型分类自动变速器按齿轮变速器类型的不同，可分为行星齿轮式自自动变速器按齿轮变速器类型的不同，可分为行星齿轮式自动变速器和平行轴式自动变速器两种。行星齿轮式自动变速动变速器和平行轴式自动变速器两种。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；器结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车采用；平行轴式自动变速器体积较大，最大传动比较小，只有少数平行轴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（如本田几种车型使用（如本田AC

7、CORD轿车）。轿车）。下一页上一页第一节第一节 概述概述(四四)按控制方式分类按控制方式分类按控制方式不同，自动变速器可分为液力控制自动变速器和按控制方式不同，自动变速器可分为液力控制自动变速器和电子控制自动变速器两种。电子控制自动变速器两种。四、四、自动变速原理自动变速原理传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变换挡位。其换挡控制方式是通过机械方式将车变化，自动变换挡位。其换挡控制方式是通过机械方式将车速和节气门开度信号转换成控制油压，并将该油压加到换挡速和节气门开度信号转换成控制油压，并将该油压加到换挡阀的两端，

8、以控制换挡阀的位置，从而改变换挡执行元件阀的两端，以控制换挡阀的位置，从而改变换挡执行元件（离合器和制动器）的油路。（离合器和制动器）的油路。下一页上一页第一节第一节 概述概述电控液力自动变速器是在液力自动变速器的基础上增设电子电控液力自动变速器是在液力自动变速器的基础上增设电子控制系统而形成的，通过传感器和开关监测汽车和发动机的控制系统而形成的，通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，将发动机转速、节气门开度、运行状态，接受驾驶员的指令，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温等参数转变为电信车速、发动机水温、自动变速器液压油温等参数转变为电信号，

9、并输入电控单元（号，并输入电控单元（ECU）；）；ECU根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号；换挡电磁阀和油压电磁阀油压电磁阀等发出电子控制信号；换挡电磁阀和油压电磁阀再将再将ECU发出的控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各发出的控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机构的动作，从而实现自动换挡，见从而实现自动换挡，见图图2-1所示。所示。下一页上一页图图2-1 电控液力自动变速器控电控液力自动变速器控 返回返

10、回第一节第一节 概述概述五、五、自动变速器操纵手柄的使用自动变速器操纵手柄的使用自动变速器换挡元件有按钮式和拉杆式两种类型，驾驶员可自动变速器换挡元件有按钮式和拉杆式两种类型，驾驶员可以通过其进行挡位选择。按钮式一般布置在仪表板上；拉杆以通过其进行挡位选择。按钮式一般布置在仪表板上；拉杆式即换挡操纵手柄，可布置在转向柱上或驾驶室地板上，见式即换挡操纵手柄，可布置在转向柱上或驾驶室地板上，见图图2-2所示，通过连杆机构或钢索与液压系统控制元件的手所示，通过连杆机构或钢索与液压系统控制元件的手控阀相连接，为液压系统及电控系统提供操纵信号。控阀相连接，为液压系统及电控系统提供操纵信号。自动变速器的换

11、挡操纵手柄通常有自动变速器的换挡操纵手柄通常有47个位置，丰田轿车系个位置，丰田轿车系列常见换挡操纵手柄位置见列常见换挡操纵手柄位置见图图2-3所示。所示。下一页上一页图图2-2 换挡操纵手柄在轿车上的布置换挡操纵手柄在轿车上的布置 返回返回图图2-3 换挡操纵手柄示意图换挡操纵手柄示意图 返回返回第一节第一节 概述概述六、六、自动变速器的优缺点自动变速器的优缺点(一一)优点优点1.整车具有更好的驾驶性能整车具有更好的驾驶性能 2.良好的行驶性能良好的行驶性能 3.高行车安全性高行车安全性4.降低废气排放降低废气排放(二二)缺点缺点1.结构较复杂结构较复杂2.传动效率低传动效率低 返回上一页第

12、二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理 电控液力自动变速器由液力变矩器、行星齿轮系统、液压控电控液力自动变速器由液力变矩器、行星齿轮系统、液压控制系统和电控系统组成。制系统和电控系统组成。一、一、液力变矩器液力变矩器(一一)液力变矩器的组成液力变矩器的组成液力变矩器安装在发动机和变速器之间，以液压油（液力变矩器安装在发动机和变速器之间，以液压油（ATF）为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。典型的液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮组成，见典型的液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮组成，见图图2-4所所示。

13、它们都是由铝合金精密铸造或用钢板冲压而成，在它们示。它们都是由铝合金精密铸造或用钢板冲压而成，在它们的环状壳体中径向排列着许多叶片，见的环状壳体中径向排列着许多叶片，见图图2-5所示。所示。下一页图图2-4 液力变矩器液力变矩器 返回返回图图2-5 泵轮、涡轮和导轮泵轮、涡轮和导轮 返回返回 (二二)液力变矩器的工作原理液力变矩器的工作原理变矩器工作时，壳体内充满液压油，发动机带动外壳旋转，变矩器工作时，壳体内充满液压油，发动机带动外壳旋转，外壳带动泵轮旋转，泵轮叶片间的液压油在离心力的作用下，外壳带动泵轮旋转，泵轮叶片间的液压油在离心力的作用下，从内缘流向外缘。当泵轮转速大于涡轮转速时，泵轮

14、叶片外从内缘流向外缘。当泵轮转速大于涡轮转速时，泵轮叶片外缘的液压大于涡轮外缘的液压，油液在绕着泵轮轴线作圆周缘的液压大于涡轮外缘的液压，油液在绕着泵轮轴线作圆周运动的同时，在上述压差的作用下由泵轮流向涡轮。泵轮顺运动的同时，在上述压差的作用下由泵轮流向涡轮。泵轮顺时针旋转，油液将带动涡轮同样按顺时针方向旋转。时针旋转，油液将带动涡轮同样按顺时针方向旋转。当油液回到泵轮后，泵轮对油液做功，使之在泵轮叶片内缘当油液回到泵轮后，泵轮对油液做功，使之在泵轮叶片内缘流向外缘的过程中动能和圆周速度渐次增大，再流向涡轮，流向外缘的过程中动能和圆周速度渐次增大，再流向涡轮，见见图图2-6所示。所示。下一页上

15、一页第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理图图2-6 液力变矩器工作原理展开示意图液力变矩器工作原理展开示意图 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理(三三)液力变矩器的工作特性液力变矩器的工作特性1 转矩放大特性转矩放大特性 将变矩器三个工作轮假想地展开，得到泵轮、涡轮和导轮的将变矩器三个工作轮假想地展开，得到泵轮、涡轮和导轮的环形平面图，见环形平面图，见图图2-7。为便于说明，设发动机转速及负荷。为便于说明，设发动机转速及负荷不变，即变矩器泵轮的转速不变，即变矩器泵轮的转速nB及转矩及转矩MB为

16、常数。为常数。当发动机运转而汽车还未起步时，涡轮转速当发动机运转而汽车还未起步时，涡轮转速nW为零，见为零，见图图2-7（a）所示。变速器油在泵轮叶片的带动下，以一定的绝所示。变速器油在泵轮叶片的带动下，以一定的绝对速度沿图中箭头对速度沿图中箭头1的方向冲向涡轮叶片，对涡轮有一作用的方向冲向涡轮叶片，对涡轮有一作用力，产生绕涡轮轴的转矩。因此时涡轮静止不动，液流则沿力，产生绕涡轮轴的转矩。因此时涡轮静止不动，液流则沿着叶片流出涡轮并冲向导轮，其方向见图中箭头着叶片流出涡轮并冲向导轮，其方向见图中箭头2所示。该所示。该液流对导轮产生作用力矩。然后液流再从固定不动的导轮叶液流对导轮产生作用力矩。然

17、后液流再从固定不动的导轮叶片沿箭头片沿箭头3的方向流回到泵轮中。的方向流回到泵轮中。下一页上一页图图2-7 液力变矩器工作原理图液力变矩器工作原理图 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理当液力变矩器输出的转矩，经传动系传到驱动车轮上所产生当液力变矩器输出的转矩，经传动系传到驱动车轮上所产生的牵引力足以克服汽车起步阻力时，汽车即起步并开始加速，的牵引力足以克服汽车起步阻力时，汽车即起步并开始加速，与之相连的涡轮转速与之相连的涡轮转速nW也从零起逐渐增加。设液流沿叶片也从零起逐渐增加。设液流沿叶片方向流动的相对速度为方向流动的相对速度为，沿圆周

18、方向运动的牵连速度，沿圆周方向运动的牵连速度为为u，设泵轮转速不变，设泵轮转速不变，即液流在涡轮出口处的相对速度不变，由即液流在涡轮出口处的相对速度不变，由图图2-7（b）可见，可见，冲向导轮叶片的液流的绝对速度冲向导轮叶片的液流的绝对速度v将随牵连速度将随牵连速度u的增大而逐的增大而逐渐向左倾斜，使导轮上所受转矩值逐渐减小，即液力变矩器渐向左倾斜，使导轮上所受转矩值逐渐减小，即液力变矩器的转矩放大作用随之减小。的转矩放大作用随之减小。下一页上一页图图2-7 液力变矩器工作原理图液力变矩器工作原理图 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理2

19、偶合工作特性偶合工作特性当涡轮转速增大到泵轮转速的当涡轮转速增大到泵轮转速的90%时，由涡轮流出的液流时，由涡轮流出的液流正好沿导轮出口方向冲向导轮，由于液体流经导轮时方向不正好沿导轮出口方向冲向导轮，由于液体流经导轮时方向不变，故导轮转矩变，故导轮转矩MD为零，即涡轮转矩与泵轮转矩相等，为零，即涡轮转矩与泵轮转矩相等，MW=MB，处于偶合工作状态。，处于偶合工作状态。若涡轮转速继续增大，液流绝对速度方向继续向左倾斜，冲若涡轮转速继续增大，液流绝对速度方向继续向左倾斜，冲击导轮叶片的反面，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反；若击导轮叶片的反面，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反；若导轮仍然固定不动，则

20、涡轮转矩导轮仍然固定不动，则涡轮转矩MW=MB-MD，即变矩器，即变矩器输出转矩反而比输入转矩小。为此绝大多数液力变矩器在导输出转矩反而比输入转矩小。为此绝大多数液力变矩器在导轮机构中增设了单向离合器，也称自由轮机构，见轮机构中增设了单向离合器，也称自由轮机构，见图图2-8所所示。示。下一页上一页图图2-8 液力变矩器的单向离合器液力变矩器的单向离合器 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理3 失速特性失速特性 液力变矩器失速状态是指涡轮因负荷过大而停止转动，但泵液力变矩器失速状态是指涡轮因负荷过大而停止转动，但泵轮仍保持旋转的现象，此时液力

21、变矩器只有动力输入而没有轮仍保持旋转的现象，此时液力变矩器只有动力输入而没有输出，全部输入能量都转化成热能，因此变矩器中的油液温输出，全部输入能量都转化成热能，因此变矩器中的油液温度急剧上升，会对变矩器造成严重危害。失速点转速是指涡度急剧上升，会对变矩器造成严重危害。失速点转速是指涡轮停止转动时的液力变矩器输入转速。该转速大小取决于发轮停止转动时的液力变矩器输入转速。该转速大小取决于发动机转矩、变矩器的尺寸和导轮、涡轮的叶片角度。动机转矩、变矩器的尺寸和导轮、涡轮的叶片角度。下一页上一页第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理(四四)液力变矩器类型液力

22、变矩器类型目前自动变速器应用较多的有三元件液力变矩器和四元件液目前自动变速器应用较多的有三元件液力变矩器和四元件液力变矩器两类。力变矩器两类。1 三元件液力变矩器三元件液力变矩器三元件是指其工作轮的数目为三个，主要由泵轮、涡轮和导三元件是指其工作轮的数目为三个，主要由泵轮、涡轮和导轮组成。其结构见轮组成。其结构见图图2-9所示。所示。特点是：工作效率在进入偶合区之前先达到最大值，然后有特点是：工作效率在进入偶合区之前先达到最大值，然后有所下降，进入偶合区之后又继续上升。其工作可靠，性能稳所下降，进入偶合区之后又继续上升。其工作可靠，性能稳定，在偶合区效率可达定，在偶合区效率可达96%，变矩比即

23、输出转矩与输入转，变矩比即输出转矩与输入转矩之比最高可达。此型变矩器主要应用于轿车、大型客车矩之比最高可达。此型变矩器主要应用于轿车、大型客车和工程车辆上。和工程车辆上。下一页上一页图图2-9 三元件液力变矩器三元件液力变矩器 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理2 四元件液力变矩器四元件液力变矩器为使液力变矩器工作效率在进入偶合区之前不会显著下降，为使液力变矩器工作效率在进入偶合区之前不会显著下降，可采用两个导轮，分别装在各自的单向离合器上，形成双导可采用两个导轮，分别装在各自的单向离合器上，形成双导轮，即四元件液力变矩器，见轮，即四元件

24、液力变矩器，见图图2-11所示。所示。四元件液力变矩器虽然可增大变矩器的高效率工作范围，但四元件液力变矩器虽然可增大变矩器的高效率工作范围，但结构更加复杂，因此，近年来已经很少使用。结构更加复杂，因此，近年来已经很少使用。下一页上一页图图2-11 四元件液力变矩器示意图四元件液力变矩器示意图 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理(五五)液力变矩器的锁止机构液力变矩器的锁止机构由于液力变矩器的泵轮和涡轮之间存在着转速差和液力损失，由于液力变矩器的泵轮和涡轮之间存在着转速差和液力损失，其效率不如普通机械式变速器高，为提高液力变矩器在高转其效率不

25、如普通机械式变速器高，为提高液力变矩器在高转速比工况下的效率及汽车正常行驶时的燃油经济性，绝大部速比工况下的效率及汽车正常行驶时的燃油经济性，绝大部分液力变矩器增设了锁止机构，使变矩器输入轴与输出轴刚分液力变矩器增设了锁止机构，使变矩器输入轴与输出轴刚性连接，增大传动效率。其类型主要有由锁止离合器锁止的性连接，增大传动效率。其类型主要有由锁止离合器锁止的液力变矩器、由离心式离合器锁止的液力变矩器和由行星齿液力变矩器、由离心式离合器锁止的液力变矩器和由行星齿轮机构锁止的液力变矩器。轮机构锁止的液力变矩器。下一页上一页第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原

26、理1 由锁止离合器锁止的液力变矩器由锁止离合器锁止的液力变矩器在带有锁止机构的液力变矩器中，以锁止离合器作为锁止机在带有锁止机构的液力变矩器中，以锁止离合器作为锁止机构最常见，其结构见构最常见，其结构见图图2-12所示。锁止离合器的从动盘安所示。锁止离合器的从动盘安装在涡轮轮毂花键上，主动部分压盘（包括传力盘和活塞）装在涡轮轮毂花键上，主动部分压盘（包括传力盘和活塞）与泵轮固连。与泵轮固连。图图2-13是带有锁止离合器的液力变矩器的另一种常见结构。是带有锁止离合器的液力变矩器的另一种常见结构。带有摩擦材料的传力盘总成与涡轮相连，随涡轮一起旋转。带有摩擦材料的传力盘总成与涡轮相连，随涡轮一起旋转

27、。下一页上一页图图2-12 带锁止离合器的液力变矩器带锁止离合器的液力变矩器 返回返回图图2-13 带锁止离合器的液力变矩器工作带锁止离合器的液力变矩器工作原理原理 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理电控自动变速器必须满足五个方面的条件，电控自动变速器必须满足五个方面的条件，ECU才能令锁止才能令锁止离合器进入锁止工况。离合器进入锁止工况。发动机冷却液温度不得低于发动机冷却液温度不得低于5365（因车型而异）。（因车型而异）。挡位开关指示变速器处于行驶挡挡位开关指示变速器处于行驶挡(N位和位和P位不能锁止位不能锁止)。制动灯开关必须指示没

28、有进行制动。制动灯开关必须指示没有进行制动。车速必须高于车速必须高于3765km/h（因车型而异，大部分自（因车型而异，大部分自动变速器在三挡进入锁止工况，少数变速器在二挡时进入锁动变速器在三挡进入锁止工况，少数变速器在二挡时进入锁止工况）。止工况）。来自节气门开度的传感器信号，必须高于最低电压，以指来自节气门开度的传感器信号，必须高于最低电压，以指示节气门处于开启状态。示节气门处于开启状态。下一页上一页第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理2 由离心式离合器锁止的液力变矩器由离心式离合器锁止的液力变矩器由离心式离合器锁止的液力变矩器见由离心式离合器

29、锁止的液力变矩器见图图2-14所示。所示。离心离心式离合器通过单向离合器与涡轮轮毂相连，其外缘通过弹簧式离合器通过单向离合器与涡轮轮毂相连，其外缘通过弹簧与腹板相连，腹板上固定有若干片摩擦片。与腹板相连，腹板上固定有若干片摩擦片。上述两种锁止机构通常带有减振器总成，由若干减振弹簧组上述两种锁止机构通常带有减振器总成，由若干减振弹簧组成，其主要作用是衰减发动机的扭转振动，减小噪声和冲击。成，其主要作用是衰减发动机的扭转振动，减小噪声和冲击。3 由行星齿轮机构锁止的液力变矩器由行星齿轮机构锁止的液力变矩器此型变矩器在三元件液力变矩器的基础上，增加了一套行星此型变矩器在三元件液力变矩器的基础上，增加

30、了一套行星齿轮机构，见齿轮机构，见图图2-15所示。行星架与发动机曲轴相连，为所示。行星架与发动机曲轴相连，为输入元件，太阳轮通过花键与涡轮轴相连，齿圈与泵轮相连，输入元件，太阳轮通过花键与涡轮轴相连，齿圈与泵轮相连，与太阳轮和齿圈同时啮合的行星齿轮安装在行星架上。与太阳轮和齿圈同时啮合的行星齿轮安装在行星架上。下一页上一页图图2-14 由离心式离合器锁止的液力变矩由离心式离合器锁止的液力变矩器器 返回返回图图2-15 由行星齿轮机构锁止的液力变矩由行星齿轮机构锁止的液力变矩器器 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理以上以上3种带有锁止机构

31、的液力变矩器的共同特点是：当汽车种带有锁止机构的液力变矩器的共同特点是：当汽车在良好路面上行驶时，变矩器的输入轴和输出轴刚性连接，在良好路面上行驶时，变矩器的输入轴和输出轴刚性连接，此时变矩比为此时变矩比为1，变矩器效率达到，变矩器效率达到100%，提高了汽车的行，提高了汽车的行驶速度和燃油经济性。驶速度和燃油经济性。若汽车在坏路面行驶或起步时，锁止机构解除锁止，变矩器若汽车在坏路面行驶或起步时，锁止机构解除锁止，变矩器发挥变矩作用，自动适应行驶阻力的变化，保证汽车正常行发挥变矩作用，自动适应行驶阻力的变化，保证汽车正常行驶。因此，目前采用自动变速器的汽车越来越多的使用带有驶。因此，目前采用自

32、动变速器的汽车越来越多的使用带有锁止机构的液力变矩器。锁止机构的液力变矩器。下一页上一页第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理(六六)液力变矩器的冷却补偿系统液力变矩器的冷却补偿系统液力变矩器工作时总存在一些能量损失，这些损失的能量大液力变矩器工作时总存在一些能量损失，这些损失的能量大都被变矩器内的油液以内部摩擦的形式转变为热量。如果热都被变矩器内的油液以内部摩擦的形式转变为热量。如果热量不能及时散出，变矩器内的油液温度就会急剧升高，使变量不能及时散出，变矩器内的油液温度就会急剧升高，使变矩器不能工作，所以必须对变矩器内的油液进行强制冷却。矩器不能工

33、作，所以必须对变矩器内的油液进行强制冷却。液力变矩器中液体流动的速度很高，容易产生气蚀现象。液力变矩器中液体流动的速度很高，容易产生气蚀现象。气蚀现象影响液力变矩器的正常工作，使其效率降低，并加气蚀现象影响液力变矩器的正常工作，使其效率降低，并加速油液变质，故变矩器内必须保持足够的补偿压力。速油液变质，故变矩器内必须保持足够的补偿压力。因此，液力变矩器必须有油液的冷却补偿系统，或者说供油因此，液力变矩器必须有油液的冷却补偿系统，或者说供油系统。系统。下一页上一页第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理二、二、行星齿轮系统行星齿轮系统(一一)行星齿轮变速

34、机构行星齿轮变速机构1 单行星排单行星排单行星排齿轮机构由太阳轮、齿圈和装有行星齿轮的行星架单行星排齿轮机构由太阳轮、齿圈和装有行星齿轮的行星架三个元件组成，见三个元件组成，见图图2-17所示。所示。单排行星齿轮机构的工作状态见单排行星齿轮机构的工作状态见图图2-18。行星齿轮机构与外啮合齿轮机构相比具有以下优点：行星齿轮机构与外啮合齿轮机构相比具有以下优点：所有行星齿轮均参与工作，都承受载荷，行星齿轮工作更所有行星齿轮均参与工作，都承受载荷，行星齿轮工作更安静，强度更大。安静，强度更大。行星齿轮工作时，齿轮间产生的作用力由齿轮系统内部承行星齿轮工作时，齿轮间产生的作用力由齿轮系统内部承受，不

35、传递到变速器壳体，变速器可以设计得更薄、更轻受，不传递到变速器壳体，变速器可以设计得更薄、更轻下一页上一页图图2-17 单排行星齿轮机构单排行星齿轮机构 返回返回图图2-18 单排行星齿轮机构的工作状态单排行星齿轮机构的工作状态 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理行星齿轮机构采用内啮合与外啮合相结合的方式，与单一行星齿轮机构采用内啮合与外啮合相结合的方式，与单一的外啮合相比，减小了变速器尺寸。的外啮合相比，减小了变速器尺寸。行星齿轮系统的齿轮处于常啮合状态，不存在挂挡时的齿行星齿轮系统的齿轮处于常啮合状态，不存在挂挡时的齿轮冲击，工作平稳

36、，寿命长。轮冲击，工作平稳，寿命长。2 双行星排双行星排双行星排齿轮机构见双行星排齿轮机构见图图2-19。设太阳轮、齿圈和行星架。设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为的转速分别为n1、n2和和n3，齿数分别为，齿数分别为z1、z2和和z3，齿圈与太阳轮的齿数比为齿圈与太阳轮的齿数比为，其运动规律为其运动规律为n1-n2（-1）n3=0对双行星排齿轮机构的运动分析同单行星排。对双行星排齿轮机构的运动分析同单行星排。下一页上一页图图2-19 双排行星齿轮变速机构双排行星齿轮变速机构 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理(二二)自动变速器各挡传动比

37、总的分析方法自动变速器各挡传动比总的分析方法目前采用行星齿轮变速机构的自动变速器均是通过单、双行目前采用行星齿轮变速机构的自动变速器均是通过单、双行星排的组合关系实现其传动。星排的组合关系实现其传动。分析各挡传动比总的方法是：不论单、双行星排如何组合，分析各挡传动比总的方法是：不论单、双行星排如何组合，有几个行星排，就相应列出几个运动方程；另外又通过单、有几个行星排，就相应列出几个运动方程；另外又通过单、双行星排之间的连接关系，列出相应运动件之间的关系式，双行星排之间的连接关系，列出相应运动件之间的关系式，共同形成一个方程组，求解各挡传动比。共同形成一个方程组，求解各挡传动比。下一页上一页第二

38、节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理(三三)执行机构执行机构行星齿轮变速器中的所有齿轮都处于常啮合状态，其挡位变行星齿轮变速器中的所有齿轮都处于常啮合状态，其挡位变换必须通过以不同方式对行星齿轮机构的基本元件进行约束换必须通过以不同方式对行星齿轮机构的基本元件进行约束（即固定或连接某些基本元件）来实现。能对这些基本元件（即固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。实施约束的机构，就是行星齿轮变速器的换挡执行机构。执行机构主要由离合器、制动器和单向离合器三种执行元件执行机构主要由离合器、制动器和单向

39、离合器三种执行元件组成。离合器和制动器是以液压方式控制行星齿轮机构元件组成。离合器和制动器是以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元的旋转，而单向离合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。件进行锁止。下一页上一页第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理1 多片离合器多片离合器离合器的作用是将变速器的输入轴和行星排的某个基本元件离合器的作用是将变速器的输入轴和行星排的某个基本元件连接，或将行星排的某两个基本元件连接在一起，使之成为连接，或将行星排的某两个基本元件连接在一起，使之成为一个整体转动。一个整体转

40、动。自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器，通常由离合自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器，通常由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片、花键毂等组器鼓、离合器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片、花键毂等组成。其结构见成。其结构见图图2-20所示。所示。离合器鼓通过花键与主动元件相连或与其制成一体，钢片通离合器鼓通过花键与主动元件相连或与其制成一体，钢片通过外缘键齿与离合器鼓的内花键槽配合，与主动元件同步旋过外缘键齿与离合器鼓的内花键槽配合，与主动元件同步旋转。转。下一页上一页图图2-20 多片离合器多片离合器 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理

41、结构与工作原理2 制动器制动器制动器的作用是固定行星齿轮机构中的基本元件，阻止其旋制动器的作用是固定行星齿轮机构中的基本元件，阻止其旋转。在自动变速器中常用的制动器有片式制动器和带式制动转。在自动变速器中常用的制动器有片式制动器和带式制动器两种。器两种。(1)片式制动器片式制动器 片式制动器由制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动片式制动器由制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动器毂等组成，见器毂等组成，见图图2-22所示。其结构和工作原理与湿式多所示。其结构和工作原理与湿式多片离合器基本相同，只是其钢片通过外花键齿安装在变速器片离合器基本相同，只是其钢片通过外花键齿安装在变速器壳体的内花

42、键齿圈上，摩擦片则通过内花键齿和制动器毂上壳体的内花键齿圈上，摩擦片则通过内花键齿和制动器毂上的外花键槽相连，制动器毂与行星齿轮机构的元件相连。的外花键槽相连，制动器毂与行星齿轮机构的元件相连。下一页上一页图图2-22 片式制动器工作原理示意图片式制动器工作原理示意图 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理片式离合器、制动器所能传递的动力的大小与摩擦片的面积、片式离合器、制动器所能传递的动力的大小与摩擦片的面积、片数及钢片与摩擦片间的压紧力有关。压紧力的大小由作用片数及钢片与摩擦片间的压紧力有关。压紧力的大小由作用在活塞上的油压及作用面积决定

43、，但增大油压会引起结合时在活塞上的油压及作用面积决定，但增大油压会引起结合时的冲击。当压紧力一定时，传递动力的大小就取决于摩擦片的冲击。当压紧力一定时，传递动力的大小就取决于摩擦片的面积和片数。的面积和片数。片式制动器的工作平顺性较好，还能通过增减摩擦片的片数片式制动器的工作平顺性较好，还能通过增减摩擦片的片数来满足不同排量发动机的要求，因此近年来在轿车自动变速来满足不同排量发动机的要求，因此近年来在轿车自动变速器中使用的越来越多。器中使用的越来越多。下一页上一页第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理(2)带式制动器带式制动器带式制动器由制动带及其伺

44、服装置（控制油缸）组成。制动带式制动器由制动带及其伺服装置（控制油缸）组成。制动带是内表面带有镀层的开口式环形钢带，开口的一端支撑在带是内表面带有镀层的开口式环形钢带，开口的一端支撑在与变速器壳体固连的支座上，另一端与伺服装置相连。按变与变速器壳体固连的支座上，另一端与伺服装置相连。按变形能力制动带可分为刚性和挠性两种类型。形能力制动带可分为刚性和挠性两种类型。按结构制动带可分为单边式和双边式两种类型。双边式制动按结构制动带可分为单边式和双边式两种类型。双边式制动带具有自行增力功能，制动效果更好，多用于转矩较大的低带具有自行增力功能，制动效果更好，多用于转矩较大的低挡和倒挡制动器。用于不同挡位

45、的同类型制动带内表面镀层挡和倒挡制动器。用于不同挡位的同类型制动带内表面镀层的材料不尽相同：低、倒挡制动带镀层多采用金属摩擦材料，的材料不尽相同：低、倒挡制动带镀层多采用金属摩擦材料，其作用是保证足够的制动力矩；高挡制动带一般使用有机耐其作用是保证足够的制动力矩；高挡制动带一般使用有机耐磨材料，防止制动鼓过度磨损。磨材料，防止制动鼓过度磨损。下一页上一页第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理制动器伺服装置有直接作用式和间接作用式两种类型。直接制动器伺服装置有直接作用式和间接作用式两种类型。直接作用式制动器结构见作用式制动器结构见图图2-23所示。所示

46、。图图2-24所示为间接作用式伺服装置。它与上述结构的区别所示为间接作用式伺服装置。它与上述结构的区别在于制动器开口的一端支承于推杆的端部，活塞杆通过杠杆在于制动器开口的一端支承于推杆的端部，活塞杆通过杠杆控制推杆的动作，由于采用杠杆结构将活塞作用力放大，制控制推杆的动作，由于采用杠杆结构将活塞作用力放大，制动力矩进一步增加。动力矩进一步增加。制动解除后，制动带与制动鼓之间应存在一定间隙，否则会制动解除后，制动带与制动鼓之间应存在一定间隙，否则会造成制动带过度磨损和制动鼓的滑磨，影响行星齿轮系统的造成制动带过度磨损和制动鼓的滑磨，影响行星齿轮系统的正常工作。调整该间隙的常见结构有以下正常工作。

47、调整该间隙的常见结构有以下3种：种：长度可调整的支承销；长度可调整的支承销；长度可调的活塞杆（或推杆）；长度可调的活塞杆（或推杆）；通过调整螺钉调整长度的杠杆。通过调整螺钉调整长度的杠杆。下一页上一页图图2-23 直接作用式伺服装置直接作用式伺服装置 返回返回图图2-24 间接作用式伺服装置间接作用式伺服装置 返回返回第二节第二节 电控液力自动变速器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理3 单向离合器单向离合器单向离合器的作用是使某元件只能按一定方向旋转，在另一单向离合器的作用是使某元件只能按一定方向旋转，在另一个方向上锁止。在行星齿轮系统中有若干个单向离合器，其个方向上锁止。在行

48、星齿轮系统中有若干个单向离合器，其工作性能对变速器的换挡品质有很大影响。执行机构的灵敏工作性能对变速器的换挡品质有很大影响。执行机构的灵敏性直接影响换挡的平顺性。单向离合器具有灵敏度高的优点，性直接影响换挡的平顺性。单向离合器具有灵敏度高的优点，可瞬间锁止（或解除锁止），提高了换挡时机的准确性。另可瞬间锁止（或解除锁止），提高了换挡时机的准确性。另外，单向离合器不需要附加液压或机械操纵装置，结构简单，外，单向离合器不需要附加液压或机械操纵装置，结构简单，不易发生故障。不易发生故障。单向离合器有滚子式和楔块式两种类型。单向离合器有滚子式和楔块式两种类型。下一页上一页第二节第二节 电控液力自动变速

49、器的电控液力自动变速器的结构与工作原理结构与工作原理(四四)组合式行星齿轮系统组合式行星齿轮系统两个以上的行星排进行组合，选取不同的基本元件作为输入两个以上的行星排进行组合，选取不同的基本元件作为输入或输出，以及采用执行元件不同的工作方式，可得到不同类或输出，以及采用执行元件不同的工作方式，可得到不同类型的行星齿轮变速器。但考虑到效率的高低型的行星齿轮变速器。但考虑到效率的高低,行星齿轮机构的行星齿轮机构的复杂程度，目前常用的自动变速器的行星齿轮装置有辛普森复杂程度，目前常用的自动变速器的行星齿轮装置有辛普森（Simpson）式和拉维娜（）式和拉维娜（Ravigneaux）式两种。）式两种。1

50、 辛普森行星齿轮系统辛普森行星齿轮系统辛普森行星齿轮系统是举世闻名的应用于轿车自动变速器的辛普森行星齿轮系统是举世闻名的应用于轿车自动变速器的行星齿轮系统，以其设计者霍华德行星齿轮系统，以其设计者霍华德辛普森的名字命名。它是辛普森的名字命名。它是三速行星齿轮系统，能提供三个前进挡和一个倒挡。其结构三速行星齿轮系统，能提供三个前进挡和一个倒挡。其结构特点是：前后两个行星齿轮机构共用一个太阳轮。特点是：前后两个行星齿轮机构共用一个太阳轮。典型的辛普森行星齿轮系统见典型的辛普森行星齿轮系统见图图2-27所示。其结构示意图所示。其结构示意图见见图图2-28所示。所示。下一页上一页图图2-27 辛普森行