汽车底盘项目4.ppt
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1、汽车底盘构造与维修项目项目4 4 自动变速器自动变速器液力自动变速器概述液力自动变速器的主要部件 液力自动变速器的维修与保养液力自动变速器故障诊断与排除无级变速器 项目项目4 4 自动变速器自动变速器 自动变速器又称机械液力变速器,常见的有4种形式,分别是液力自动变速器、无级变速器(continuously variable transmission,CVT)、机械式自动变速器和双离合器自动变速器。其中,液力自动变速器和无级变速器是目前在汽车上应用最广泛的变速器类型。项目项目4 4 自动变速器自动变速器 自动变速器和自动传动桥是按发动机布置和驱动形式不同而分类的,当用于FR汽车时,称其为自动变
2、速器,如图4-1所示;当用于FF汽车时,称其为自动传动桥,如图4-2所示。项目项目4 4 自动变速器自动变速器 图图4-1 4-1 自动变速器(自动变速器(FRFR汽车)汽车)图图4-2 4-2 自动传动桥(自动传动桥(FFFF汽车)汽车)任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述 液力自动变速器的分类及其特点 一、一、液力自动变速器的分类1.液力自动变速器是汽车上采用最广泛的变速器,根据电控与否可分为全液力自动变速器和电控液力自动变速器(electronically controlled transaxle,ECT)。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器
3、概述液力自动变速器的传动机构常用行星齿轮机构,也有少量的液力自动变速器的传动机构采用定轴式普通齿轮机构(与手动变速器一样),行星齿轮机构一般分为辛普森(Simpson)式、拉维娜(Ravigneaux)式两种。辛普森式行星齿轮自动变速器在液力自动变速器中使用最为广泛,它是由美国福特公司的工程师HW辛普森发明的,本任务主要以ECT中的辛普森式行星齿轮自动变速器为基础进行自动变速器的认识和检修学习。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述液力自动变速器的特点2.相比于手动变速器,液力自动变速器具有明显的优越性。手动变速器又称机械式变速器,当驾驶员驾驶手动变速器汽车时,为提高车速
4、,驾驶员要操作离合器踏板和换挡杆换高挡位,并辅以踩下加速踏板,或当功率不够爬不上坡时,就要换低速挡位。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述驾驶员必须时刻注意发动机的载荷、车速和行驶条件。驾驶员驾驶液力自动变速器汽车时,无须时刻调整挡位、操作离合器踏板,液力自动变速器会根据发动机功率及车速等,在最合适的时刻自动升、降挡,缓解了驾驶员的驾驶疲劳,也减小了驾驶难度,而且经过多年发展,液力自动变速器的生产成本已经相当低。当前液力自动变速器的挡位越来越多,从以前的3挡发展到现在的8挡,随之改变的还有换挡速度和舒适性的提升及油耗的降低。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力
5、自动变速器概述目前,80的自动挡车型都是采用液力自动变速器,国内主流液力自动变速器车型都是5速液力自动变速器,有部分中高档车已搭载6速甚至7速液力自动变速器,而像雷克萨斯、宝马、奥迪和奔驰的一些高档进口车型,已经用上8速液力自动变速器。可以预见,随着生产成本降低,更多挡位的液力自动变速器将被装备到更多车型上,而且由于技术成熟和成本优势,液力自动变速器在未来很长时间里都将是自动挡车型的主流技术,具有很好的发展前景。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述液力自动变速器有自身的不足,如换挡顿挫感明显、相对耗油高等。虽然挡位增加(齿轮增加)可以减轻液力自动变速器的天生缺陷,不过,
6、挡位的增多也意味着体积和重量的增大,因此其在未来挡位可能更多的汽车上的应用还是有一定的局限性。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述 液力自动变速器的结构与工作原理 二、全液力自动变速器在早期使用,目前汽车采用的都是电控液力自动变速器。从结构上看,电控液力自动变速器就是在全液力自动变速器的基础上增加了电子控制系统。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述液力自动变速器的结构1.(1)全液力自动变速器的结构。全液力自动变速器由传动部分、换挡操作部分和液压控制部分组成,其结构如图4-3所示。传动部分。换挡操作部分。液压控制部分。任务任务4.1 4.1 液力
7、自动变速器概述液力自动变速器概述图图4-3 4-3 全液力自动变速器的结构全液力自动变速器的结构 11油泵;油泵;22液力变矩器;液力变矩器;33发动机;发动机;44加速踏板;加速踏板;55油门拉索;油门拉索;66行星齿轮机构;行星齿轮机构;77速控液压阀;速控液压阀;88换挡杆;换挡杆;99换挡拉索;换挡拉索;1010阀体阀体任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(2)电控液力自动变速器的结构。电控液力自动变速器由传动部分、换挡操作部分、液压控制部分和电子控制系统组成,其结构如图4-4所示。传动部分。换挡操作部分。液压控制部分。电子控制系统。图图4-4 4-4 电控液力
8、自动变速器的结构电控液力自动变速器的结构 11液力变矩器;液力变矩器;22油泵;油泵;33车速车速传感器;传感器;44中间轴齿轮转速传感器(输中间轴齿轮转速传感器(输出轴);出轴);55行星齿轮机构;行星齿轮机构;66涡轮转涡轮转速传感器(输入轴);速传感器(输入轴);77换挡杆;换挡杆;88阀体;阀体;99电磁阀;电磁阀;1010传感器;传感器;1111发发动机和动机和ECTECT的的ECUECU任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(1)全液力自动变速器的工作原理。全液力自动变速器的工作原理如图4-5所示。全液力自动变速器将汽车行驶时的车速、节气门开度分别通过速控液压
9、阀(调速器)和节气门液压控制阀转变为油压来控制和调节阀体总成工作,阀体总成根据调速油压和节气门油压变化,按照设定的换挡规律,通过控制阀体总成中节气门液压控制阀的油压来操纵换挡执行元件,实现自动换挡。液力自动变速器的工作原理2.任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述图图4-5 4-5 全液力自动变速器的工作原理全液力自动变速器的工作原理任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(2)电控液力自动变速器的工作原理。电控液力自动变速器的工作原理如图4-6所示。电控液力自动变速器是将节气门开度、车速等信号输入自动变速器ECU,自动变速器ECU根据这些信号向换挡电
10、磁阀和油压电磁阀等发出控制信号,控制和调节阀体总成工作,按照设定的换挡规律,通过控制阀体总成中换挡阀的油压来操纵换挡执行元件,实现自动换挡。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述 图图4-6 4-6 电控液力自动变速器的工作原理电控液力自动变速器的工作原理任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述 电控液力自动变速器的换挡操作 三、三、下面以普通型和手自一体型电控液力自动变速器为例,进行电控液力自动变速器换挡操作的学习。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述普通型电控液力自动变速器1.以配置U241E电控液力自动变速器的凯美瑞轿车为
11、例(4速)进行换挡杆操作,如图4-7所示。自动变速器换挡杆具有换挡锁止机构,其作用是降低错误操作的可能性。只有踩下制动踏板且点火开关设置在ON时,才能将换挡杆从P挡移出。图图4-7 4-7 换挡杆操作(配换挡杆操作(配置置U241EU241E电控液力自动变速器电控液力自动变速器的凯美瑞轿车)的凯美瑞轿车)任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(1)移动换挡杆,组合仪表上会显示对应的挡位图,如图4-8所示。P:驻车挡。R:倒挡。N:空挡。D:前进挡域。3:3挡域。2:2挡域。L:仅在1挡行驶。图图4-8 4-8 组合仪表(配置组合仪表(配置U241EU241E电控液力自动变
12、速器的凯电控液力自动变速器的凯美瑞轿车)美瑞轿车)任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(2)正常行驶。在P挡或N挡起动发动机。踩下制动踏板,将换挡杆换至D挡。当换挡杆设置在D挡时,自动变速器系统将根据行驶条件自动选择最适宜的挡位。经常使用D挡可节省燃油并有助于平稳驾驶。如果发动机冷却液温度低,即使在D挡,也不能将变速器换至超速挡。注意:换挡时,严禁把脚放在加速踏板上。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(3)使用发动机制动。要使用发动机制动,可采用如下方法降低变速器挡位:移动换挡杆至3挡。移动换挡杆至2挡。移动换挡杆至L挡。注意:在光滑路面上降挡
13、时要小心,突然换挡会导致车辆滑动或车轮空转。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述在D挡时,如果汽车下坡,车轮转速快,能反向带动发动机转动,但是车轮的运动不能传递到发动机。对于自动变速器汽车,在3挡域的第3挡时、2挡域的第2挡或在L挡域的第1挡时,动力可以反向传递,实现发动机制动。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(4)换挡杆从D移至3挡时。在D挡时,汽车在4挡(超速挡)行驶(车速在145 km/h以下),这时将换挡杆从D移至3挡,能强制自动变速器切换为3挡行驶,有手动换挡的作用。注意:不要让发动机超速运转。观察发动机转速表,不要使指针进入红色区
14、域,即不要超过各挡位的最大允许速度。不要在2挡或L挡长时间爬坡或拖曳重物,这可能导致自动变速器过热而严重损坏。要防止这些损坏,在爬坡或拖曳重物时应使用3挡。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(5)倒车。完全停止车辆。踩下制动踏板的同时,将换挡杆移至R挡。车辆行驶时绝对不要换至倒挡。(6)驻车。完全停止车辆。踩下制动踏板的同时,要完全踩下驻车制动踏板,以牢固施加驻车制动。踩下制动踏板,将换挡杆换至P挡。车辆行驶时在任何情况下都不能将换挡杆换至P挡,否则将会导致严重的机械损坏和车辆失控。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(7)良好的驾驶习惯。在爬
15、缓坡的驾驶中,如果变速器在第3挡和超速挡之间重复换挡,可将换挡杆换至3挡,之后一定要立即将换挡杆换入D挡。拖曳车辆时,为保持良好的发动机制动,不要使用超速挡。发动机运转中停车时,脚要始终放在制动踏板上,这样可防止车辆滑动。在坡道上要一直使用制动踏板或驻车制动器以控制车辆。不要使用加速踏板控制车辆,因为这会导致变速器过热。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(8)不能将换挡杆从P挡移出。如果踩下制动踏板,仍不能将换挡杆从P挡移出,则须使用换挡按钮,应尽快检查和修理。(9)在PWR(动力)模式行驶。在PWR模式时,变速器会以比NORM(普通)模式下更高的车速进行降挡操作,可
16、以获得更大的加速度。要设定PWR模式,按下驾驶模式选择按钮即可,PWR指示灯点亮。普通驾驶时,丰田公司建议使用NORM模式来节省燃油。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述手自一体型电控液力自动变速器2.以配置U250E电控液力自动变速器(5速)的凯美瑞轿车为例,进行换挡杆操作,如图4-9所示。图图4 49 9 换挡杆操作(配置换挡杆操作(配置U250EU250E电控液力自动变速器的凯美瑞轿车)电控液力自动变速器的凯美瑞轿车)任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(1)移动换挡杆,组合仪表上会显示对应的挡位,如图4-10所示。P:驻车挡。R:倒挡。N
17、:空挡。D:前进挡域。S:手动换挡模式。+:升挡。-:降挡。图图4-10 4-10 组合仪表(配置组合仪表(配置U250EU250E电控液力自动变速器的凯电控液力自动变速器的凯美瑞轿车)美瑞轿车)任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述(2)S挡位驾驶。在S挡位时可手动改变挡位。通过移动换挡杆向上至“+”侧或向下至“-”侧,可以在5挡和1挡之间进行切换。当换挡杆移至S位置时,第一个挡位是4挡。组合仪表上显示S挡指示灯和当前挡位,如图4-9、图4-10所示。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述 5:根据车速或行驶条件,在1挡和超速挡(5挡)之间自动选择
18、最适宜的挡位。4:根据车速或行驶条件,在1挡和4挡之间自动选择最适宜的挡位。在下坡时将获得轻微的发动机制动力。在上坡时减少换挡,可平稳行驶。3:根据车速或行驶条件,在1挡和3挡之间自动选择最适宜的挡位。当有必要进行强力制动时最好使用此挡位。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述 2:根据车速或行驶条件,在1挡和2挡之间自动选择最适宜的挡位。当需要比3挡位更强的发动机制动力时,使用此挡位。1:不管车速或行驶条件如何,挡位都固定在1挡。当需要最大的发动机制动力时,使用此挡位。车辆高速行驶不能实现降挡,即车速与强制换挡挡位不匹配时,手动换挡不能实现,如果试图将变速器换低挡,将会
19、发出两次警告声。任务任务4.1 4.1 液力自动变速器概述液力自动变速器概述即使移动换挡杆至S挡,S挡指示灯也不点亮,则系统内可能存在故障。要尽快检查、修理车辆。在此情况时,可在D位置驾驶。(3)换挡杆从D移至S挡时。在D挡时,汽车在5挡(超速挡)行驶,这时将换挡杆从D移至S挡,能强制自动变速器切换为4挡行驶。任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件有液力变矩器、齿轮变速机构、换挡执行机构、液压控制系统和电子控制系统等。任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件 液力变矩器 一、一、液力变矩器位于发动机和机械
20、变速器之间,以自动变速器油(automatic transmission fluid,ATF)为工作介质,主要有以下功用:(1)传递转矩。(2)无级变速。(3)自动离合。(4)驱动油泵。液力变矩器的功用1.任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件液力变矩器的结构和工作原理2.图图4-11 4-11 液力变矩器的组成液力变矩器的组成任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件液力变矩器总成封在一个钢制壳体(变矩器壳体)中,内部充满ATF。液力变矩器壳体通过螺栓与发动机曲轴后端的飞轮连接,与发动机曲轴一起旋转。泵轮位于液力变矩器的后部,与
21、液力变矩器壳体连在一起。涡轮位于泵轮前,通过带花键的从动轴向后面的机械变速器输出动力。任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件锁止离合器可以将泵轮和涡轮直接连接起来,即将发动机与机械变速器直接连接起来,这样可以减少液力变矩器在高速比时的能量损耗,提高了传动效率和汽车在正常行驶时的燃油经济性,并防止ATF过热。锁止离合器的结构及工作原理如图4-12所示。任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件图图4-12 4-12 锁止离合器的结构及工作原理锁止离合器的结构及工作原理任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主
22、要部件当车辆起步、低速或在坏路面上行驶时,应将锁止离合器分离,使液力变矩器具有变矩作用。此时油液流至锁止离合器的前端,锁止离合器片前端与后端的压力相同,使锁止离合器分离。当车辆以中速或高速行驶时,油液流至锁止离合器的后端,使锁止离合器片与前盖一起转动。此时发动机的动力经液力变矩器壳体、锁止离合器和涡轮轮毂传给后面的机械变速器,相当于将泵轮和涡轮刚性连在一起,传动效率为100。任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件(2)液力变矩器的工作原理。液力变矩器的工作原理可以通过一对风扇的工作来形象描述。如图4-13所示,风扇A通电,将气流吹动起来,并使未通电的风扇B也转
23、动起来,此时动力由风扇A传递到风扇B。为了实现转矩的放大,在两台风扇的背面加上一条空气通道,使穿过风扇B的气流通过空气通道的导向,从风扇A的背面流回,加强风扇A吹动的气流,使吹向风扇B的转矩增加。风扇A相当于泵轮,风扇B相当于涡轮,空气通道相当于导轮,空气相当于ATF。任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件图图4-13 4-13 液力变矩器的工作模型液力变矩器的工作模型任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件液力变矩器工作时,发动机带动壳体旋转,壳体带动泵轮旋转,泵轮的叶片将ATF带动起来,并冲击到涡轮的叶片上;如果作用在涡轮叶
24、片上的冲击力大于作用在涡轮上的阻力,涡轮将开始转动,并使机械变速器的输入轴一起转动。由涡轮叶片流出的ATF经过导轮后再流回到泵轮,形成图4-14所示的循环流动。任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件图图4-14 ATF4-14 ATF在液力变矩器中的循环流动在液力变矩器中的循环流动任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件 齿轮变速机构 二、自动变速器的齿轮变速机构主要有行星齿轮式和平行轴齿轮式。齿轮变速机构与液力变矩器配合使用,执行机构根据自动变速器控制系统的命令来接合或分离、制动或放松齿轮机构的某个元件,通过改变动力传递路线得
25、到不同的传动比。任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件 如图4-15所示,单排行星齿轮机构主要由一个太阳轮(中心轮)、一个带有若干个行星齿轮的行星架和一个齿圈组成。由于太阳轮与行星轮是外啮合,所以两者的旋转方向是相反的;而行星轮与齿圈是内啮合,所以这两者的旋转方向是相同的。图图4-15 4-15 单排行星齿轮机构单排行星齿轮机构任务任务4.2 4.2 液力自动变速器的主要部件液力自动变速器的主要部件 如果将太阳轮、齿圈和行星架中某个元件作为主动(输入)部分,让另一个元件作为从动(输出)部分,由于第三个元件不受任何约束限制,所以从动部分的运动是不确定的。因此,为
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