電控自動(dòng)變速器-ppt.ppt

1、汽 車 電 子 控 制 技 術(shù),沈陽大學(xué) 凌永成,第3章 電子控制自動(dòng)變速器,3.1 自動(dòng)變速器概述,汽車自動(dòng)變速器經(jīng)過70多年的發(fā)展，使汽車傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生了革命性的變化。,自動(dòng)變速器的采用，使汽車的駕駛變得方便，乘著舒適性大大提高。,因此，自動(dòng)變速器廣泛用于轎車、客車、大型公共汽車、越野車及重型牽引車上，尤其轎車上。,轎車自動(dòng)變速器的裝車率，日本高達(dá)78%，美國為70%，德國為62%，中國為24%。,3.1.1 自動(dòng)變速器的發(fā)展和應(yīng)用,汽車自動(dòng)變速器的研究和應(yīng)用可以追溯到20世紀(jì)30年代。,1939年美國通用汽車公司首先在其生產(chǎn)的奧茲莫比爾(Oldsmobile)轎車上裝用了液力變矩器行星齒輪

2、組成的液力變速器，可謂之現(xiàn)代自動(dòng)變速器的雛形。,20世紀(jì)40年代末50年代初，出現(xiàn)了根據(jù)車速和節(jié)氣門開度自動(dòng)控制換擋的液力控制換擋自動(dòng)變速器，使自動(dòng)變速器進(jìn)入了迅速發(fā)展時(shí)期。,到1975年，自動(dòng)變速器在重型汽車及公共汽車上的應(yīng)用已相當(dāng)普及。,自動(dòng)變速器采用電子控制系統(tǒng)始于20世紀(jì)60年代中期。,法國雷諾(Renault)公司于1968年率先在自動(dòng)變速器上使用了電子元件。,70年代中期，電子控制技術(shù)開始應(yīng)用于汽車變速器，日本豐田汽車公司首先研制成功了世界上第一臺(tái)電子控制變速裝置，并在1976年實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。,但由于這種電子控制自動(dòng)變速器在控制精度和自由度方面效果并不十分理想，因此，包,括日本在

3、內(nèi)的許多國家又把重要精力轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)控制變速器的研究和開發(fā)。,以計(jì)算機(jī)為控制核心的電子控制自動(dòng)變速器迅速發(fā)展。,自1981年起，美國、日本等國家的一些汽車公司相繼開發(fā)出各種微機(jī)控制的自動(dòng)變速系統(tǒng)，如電子控制液力變矩式自動(dòng)變速器、電子控制多級(jí)齒輪變速器等等。,電子控制自動(dòng)變速器的真正飛躍發(fā)展是在1982年，這一年豐田公司將微機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電子控制變速器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)變速器的智能控制，首先應(yīng)用于豪華型皇冠牌轎車上。,電子控制自動(dòng)變速器有最佳的換擋規(guī)律，換擋精確性好，具有良好的燃料經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性，降低污染。,隨后，德國Bosch公司于1983年研制成功發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器共用的電子控制單元。,電控自動(dòng)變

4、速器可實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)最佳匹配，并可獲得最佳的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、安全性，達(dá)到降低發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染的目的。,因此電子控制變速器廣泛用于轎車、客車、大型公共汽車、越野車及重型牽引車上，并且裝車率迅速提高，尤其在美、日、德等國生產(chǎn)的轎車上，采用電子控制器的比例越來越高。,國產(chǎn)轎車中采用自動(dòng)變速器最早的車型當(dāng)屬中國第一汽車集團(tuán)公司生產(chǎn)的紅旗CA770型三排座高級(jí)轎車。,該型轎車在1965到1980年間共生產(chǎn)了1283輛，其所裝用的自動(dòng)變速器在結(jié)構(gòu)上與美國克萊斯勒汽車公司生產(chǎn)的Power Flite自動(dòng)變速器相似。,一汽大眾1998年底在國內(nèi)首家推出批量生產(chǎn)的裝用電控自動(dòng)變速器的轎車捷達(dá)AT，該車采用德國大眾(

5、VW)原廠生產(chǎn)的第三代95型01M電控4擋自動(dòng)變速器。,神龍汽車公司亦于1999年初展示了其裝備自動(dòng)變速器的富康988轎車。,這種電控4擋自動(dòng)變速器由法國的雪鐵龍和雷諾公司共同研制，在意大利生產(chǎn)，1998年6月開始應(yīng)用的。,近年來，隨著我國轎車工業(yè)的快速發(fā)展，各轎車制造企業(yè)都推出了裝有自動(dòng)變速器的車型，可以斷言，國產(chǎn)轎車普遍裝用自動(dòng)變速器的時(shí)代正在到來。,3.1.2 自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn),相比于傳統(tǒng)的機(jī)械式手動(dòng)變速器，自動(dòng)變速器具有如下優(yōu)點(diǎn)。,(1) 汽車起步平穩(wěn)，能吸收、衰減振動(dòng)與沖擊；提高乘坐的舒適性。,(2) 自動(dòng)適應(yīng)行駛阻力和發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，有利于提高汽車的動(dòng)力性和平均車速

6、。,(3) 液力變矩器使傳動(dòng)系的動(dòng)載荷減小，提高了汽車的使用壽命。,(4) 駕駛操縱簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)換擋自動(dòng)化，有利于行車安全。,(5) 能以較低的車速穩(wěn)定行駛，提高車輛在壞路上的通過性。,(6) 減少了廢氣污染。,自動(dòng)變速器的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，傳動(dòng)效率相對(duì)偏低，導(dǎo)致油耗要高于機(jī)械,變速器。,但是，現(xiàn)代汽車普遍采用的電子控制自動(dòng)變速器，可按照最佳油耗規(guī)律控制自動(dòng)換擋，加之采用了超速擋和變矩器閉鎖控制等，從而使自動(dòng)變速器的油耗有了明顯的下降。,3.1.3 自動(dòng)變速器類型,在自動(dòng)變速器的發(fā)展過程中出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)形式。,自動(dòng)變速器的驅(qū)動(dòng)方式、擋位數(shù)、變速齒輪的結(jié)構(gòu)形式、變矩器的結(jié)構(gòu)類型及換擋控制

7、形式等都有不同之處。,下面從不同角度對(duì)自動(dòng)變速器進(jìn)行分類。,1. 按汽車驅(qū)動(dòng)方式分類,自動(dòng)變速器按照汽車驅(qū)動(dòng)方式的不同，可分為前輪驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器(如圖3.1)和后輪驅(qū)動(dòng)自變速器(如圖3.2)所示兩種。,后輪驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器的變矩器和行星齒輪機(jī)構(gòu)的輸入軸及輸出軸在同一軸線上。,因此，軸向尺寸較大，閥體總成則布置在行星齒輪機(jī)構(gòu)下方的油底殼內(nèi)。,前輪驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器(又叫自動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)橋)除了具有與后輪驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器相同的組成外，在自動(dòng)變速器的殼體內(nèi)還裝有差速器和主,減速器。,前輪驅(qū)動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)有縱置和橫置兩種。,縱置發(fā)動(dòng)機(jī)的前輪驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)和布置與后輪驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器汽車基本相同，只是在后端增加

8、了一個(gè)差速器。,橫置發(fā)動(dòng)機(jī)的前驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器由于汽車橫向尺寸的限制，要求有較小的軸向尺寸。,變矩器和行星齒輪機(jī)構(gòu)輸入軸布置在上方，輸出軸則布置在下方。,因此，通常將輸入軸和輸出軸設(shè)計(jì)成兩個(gè)軸線的方式。,這樣的布置減少了變速器總體的軸向尺寸，但增加了變速器的高度。,因此，可將閥體總成布置在變速器的側(cè)面或上方，以保證汽車有足夠的最小離地間隙。,2. 按自動(dòng)變速器前進(jìn)擋位數(shù)分類,自動(dòng)變速器按前進(jìn)擋的擋數(shù)的不同，可分為2(前進(jìn))擋自動(dòng)變速器、3擋自動(dòng)變速器、4擋自動(dòng)變速器等。,早期的自動(dòng)變速器通常為2個(gè)前進(jìn)擋或3個(gè)前進(jìn)擋。,這兩種自動(dòng)變速器都沒有超速擋，其最高擋為直接擋。,現(xiàn)代轎車裝用的自動(dòng)變速器基本

9、上都是4個(gè)前進(jìn)擋，即設(shè)有超速擋。,這種設(shè)計(jì)雖然使自動(dòng)變速器的構(gòu)造更加復(fù)雜，但由于設(shè)有超速擋，大大改善了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。,在商用車上，大多采用5擋和6擋自動(dòng)變速器，一些新型轎車上也開始采用5擋和6擋自動(dòng)變速器。,3. 按變矩器的類型分類,按液力變矩器的類型，自動(dòng)變速器大致可分為普通液力變矩器式、綜合液力變矩器式和帶閉鎖離合器的液力變矩器式自動(dòng)變速器三種。,普通液力變矩器是指由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪三個(gè)元件組成的液力變矩器。,綜合式液力變矩器是指在導(dǎo)輪與固定導(dǎo)輪的套管之間裝有單向離合器的液力變矩器，它可以自動(dòng)進(jìn)行變矩器工況與液力偶合器工況的轉(zhuǎn)換。,新型轎車的自動(dòng)變速器普遍采用帶閉鎖離合器的液力變矩器。

10、,當(dāng)汽車達(dá)到一定車速時(shí)，控制系統(tǒng)使閉鎖離合器接合，將液力變矩器的輸入部分和輸出部分連成一體，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力直接傳入齒輪變速器，從而提高了傳動(dòng)效率，降低了油耗。,4. 按齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型分類,自動(dòng)變速器按其齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型不同，可分為普通齒輪式和行星齒輪式兩種。,普通齒輪式自動(dòng)變速器體積大，最大傳動(dòng)比小，只有少數(shù)幾種車型使用。,行星齒輪式自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)緊湊，能獲得較大的傳動(dòng)比，為絕大多數(shù)轎車采用。,5. 按控制方式分類,自動(dòng)變速器按控制方式不同，可分為全液壓自動(dòng)變速器和電子控制自動(dòng)變速器兩種。,全液壓自動(dòng)變速器是通過機(jī)械的手段，將汽車行駛的車速及節(jié)氣門開度這兩個(gè)參數(shù)轉(zhuǎn)變,為液壓控制信號(hào)；,閥體

11、中的各個(gè)控制閥根據(jù)這些液壓控制信號(hào)的大小，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，通過控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，如圖3.3所示。,電子控制自動(dòng)變速器是通過各種傳感器，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、自動(dòng)變速器油溫度等參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并輸入計(jì)算機(jī)；,計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信號(hào)，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，向換擋電磁閥、油壓電磁閥等發(fā)出電子控制信號(hào)，換擋電磁閥和油壓電磁閥再將計(jì)算機(jī),的電子控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘?hào)，閥體中的各個(gè)控制閥根據(jù)這些液壓控制信號(hào)，控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，如圖3.4所示。,6. 按工作原理分類,按工作原理不同，自動(dòng)變速器分為液力自動(dòng)變速器(AT)、機(jī)械自動(dòng)變速

12、器(AMT)和無級(jí)自動(dòng)變速器(CVT)三種。,液力自動(dòng)變速器通常指含有液力變矩器的自動(dòng)變速器；,機(jī)械自動(dòng)變速器是在普通手動(dòng)機(jī)械變速器(MT)的基礎(chǔ)上增加了一套自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)構(gòu)成；,無級(jí)自動(dòng)變速器指無級(jí)控制速比變化的變速器，它的種類很多，有機(jī)械式、流體式和電動(dòng)式等等。,目前，應(yīng)用最多的是金屬帶式機(jī)械無級(jí)變速器，如圖3.5所示。,3.1.4 電子控制自動(dòng)變速器組成,電子控制自動(dòng)變速器主要由液力變矩器、輔助變速器、電液控制系統(tǒng)等幾個(gè)部分組成。,1. 液力變矩器,液力變矩器位于自動(dòng)變速器的最前端，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上。,它是通過工作輪葉片的相互作用，引起機(jī)械能與液體能的相互轉(zhuǎn)換來傳遞動(dòng)力，通過液體動(dòng)

13、量矩的變化來改變轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)元件，具有無級(jí)連續(xù)改變速度與轉(zhuǎn)矩的能力。,液力變矩器對(duì)外部負(fù)載有良好的自動(dòng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)性能，從根本上簡(jiǎn)化了操作；,液力變矩器能使車輛平穩(wěn)起步，加速迅速、均勻、柔和；,液力變矩器由于用液體來傳遞動(dòng)力，它進(jìn)一步降低了尖峰載荷和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，延長了動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，從而提高了乘坐舒適性和車輛平均行駛速度及安全性和通過性。,2. 輔助變速器,液力變矩器的無級(jí)變速性能雖然很好，但從經(jīng)濟(jì)性考慮它不能完全滿足車輛改變速度和變化動(dòng)力兩方面的要求，故需與齒輪傳動(dòng)串聯(lián)或并聯(lián)，以擴(kuò)大其傳動(dòng)比與高效率工作范圍。,齒輪傳動(dòng)有行星齒輪式與定軸式兩種。,雖然，人們熟悉的定軸式機(jī)械變速器工藝性好、成

14、本低，但由于行星齒輪傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕，特別是其具有與液力變矩器可實(shí)現(xiàn)功率分流的長處，故目前AT中多為行星齒輪式自動(dòng)變速器此型。,行星齒輪變速器包括行星齒輪組和換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以使星齒輪組處于不同的嚙合狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)比。大部分行星齒輪變速器有3到4個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒擋。,顯然，機(jī)械傳動(dòng)在AT中屬于輔助地位，故又稱其為輔助變速器。,3. 控制系統(tǒng),液力自動(dòng)變速器的控制系統(tǒng)有液壓式和電液式兩種。,新型液力自動(dòng)變速器均采用了電液式控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱電子控制自動(dòng)變速器(ECT)。,控制系統(tǒng)的組成如圖3.6所示。,1) 系統(tǒng)能源,它是各個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源，對(duì)早期的全液壓自動(dòng)

15、控制系統(tǒng)，由油泵、調(diào)壓閥等組成；,對(duì)目前廣泛采用的電液式控制系統(tǒng)，除上述外，還需直流電源為電控提供所需能源。,2) 控制參數(shù)信號(hào)發(fā)生器,自動(dòng)換擋是根據(jù)汽車行駛中選定的控制參數(shù)的變化來確定是否需要進(jìn)行換擋的。,目前主要是采用二參數(shù)控制(車輛速度與發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度)，但這僅是原始信號(hào)，還必須,加以調(diào)制，才能被液壓和電控系統(tǒng)所接受。,即所選參數(shù)不僅應(yīng)能按比例精確地變換成控制信號(hào)，且要求反應(yīng)迅速、便于實(shí)現(xiàn)，且工作可靠。,過去全液壓系統(tǒng)采用的是速度調(diào)壓閥和節(jié)氣門開度調(diào)壓閥。,但在電液系統(tǒng)中它們均已被結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的磁感應(yīng)式、霍爾式、光電式、激光式等車速傳感器以及節(jié)氣門電位器等所代替。,3) 換擋控制器,換擋控

16、制器實(shí)質(zhì)上是向換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出換擋指令的發(fā)生器。,換擋控制器接受來自車速、油門加速度及換擋選擇機(jī)構(gòu)所傳來的信號(hào)，進(jìn)行比較和處理，并按預(yù)定的規(guī)律選擇擋位和換擋時(shí)刻，及時(shí)發(fā)出相應(yīng)的換擋指令至換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)：,對(duì)全液壓系統(tǒng)由換擋閥完成；而電液式則由ECU與其控制的電磁閥、換擋閥承擔(dān)。,4) 換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu),換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能是接受控制指令去具體完成擋位變換。,一般均是通過液壓缸充、卸壓力油使離合器、制動(dòng)器或單向離合器的分離或接合實(shí)現(xiàn)換擋。,5) 換擋品質(zhì)控制機(jī)構(gòu),換擋品質(zhì)控制機(jī)構(gòu)的作用是控制換擋過程平穩(wěn)、無沖擊，從而使乘員舒適，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)載荷降低。,一般它是在通向液壓缸的油路上增加蓄能器、緩沖閥、定

17、時(shí)閥、執(zhí)行壓力調(diào)節(jié)閥、協(xié)調(diào)閥和單向離合器等部件，以改善換擋品質(zhì)。,近年來，電子控制軟件的作用漸呈明顯優(yōu)勢(shì)，它不僅可取代原單向離合器的功能，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，而且逐步向智能化發(fā)展。,此外，在自動(dòng)變速器的外部還設(shè)有一個(gè)自動(dòng)變速器油（ATF）散熱器，用于散發(fā)自動(dòng)變,速器油在工作過程中產(chǎn)生的熱量。,電子控制系統(tǒng)可存儲(chǔ)與處理多種換擋規(guī)律，可一機(jī)多能，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜、更合理的控制；,自控系統(tǒng)改變規(guī)律或參數(shù)時(shí)，僅調(diào)整局部電路，即可適應(yīng)性能，開發(fā)周期短；,無慣量、控制精度高、反應(yīng)快、動(dòng)作準(zhǔn)確；結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕；與整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制如EFI、巡航、牽引力控制、四輪驅(qū)動(dòng)控制等兼容性好。,因此，電控所獲得的優(yōu)良換擋平順性和

18、操縱方便性及與汽車上其他電子控制裝置之間的聯(lián)系，導(dǎo)致它代替液壓控制的趨勢(shì)是必然的。,3.2 電子控制自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)與工作原理,電子控制自動(dòng)變速器由液力變矩器、輔助變速器與電液換擋控制系統(tǒng)三大部分組成。,液力變矩器多采用帶閉鎖離合器的三元件綜合式結(jié)構(gòu)，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。,輔助變速器普遍采用行星齒輪傳動(dòng)，用來擴(kuò)大液力變矩器的傳動(dòng)范圍并實(shí)現(xiàn)倒擋傳動(dòng)。,電液換擋控制系統(tǒng)是電子控制自動(dòng)變速器的核心，電子控制裝置通過傳感器采集變速器及整車的相關(guān)信息，通過電磁閥來控制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使整個(gè)自動(dòng)變速器協(xié)調(diào)工作。,3.2.1 液力變矩器,液力變矩器(Hydraulic Torque Converter

19、，HTC)，它是通過工作輪葉片的相互作用，引起機(jī)械能與液體能的相互轉(zhuǎn)換來傳遞動(dòng)力的。,1. 液力變矩器的工作原理,液力傳動(dòng)裝置的基本形式為液力偶合器與液力變矩器。,液力偶合器的基本構(gòu)件是具有若干徑向平面葉片的、構(gòu)成工作腔的泵輪和渦輪。,液力偶合器工作原理如圖3.7所示，液力傳動(dòng)油在工作腔里高速循環(huán)流動(dòng)傳遞動(dòng)力，油液,隨著泵輪作牽連運(yùn)動(dòng)的同時(shí)因受離心力作用而作離心運(yùn)動(dòng)，從泵輪(輸入軸)吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，高速液流從泵輪沖入渦輪做向心流動(dòng)釋放動(dòng)能，推動(dòng)渦輪(輸出軸)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作機(jī)(負(fù)載)做功。,液力變矩器如圖3.8所示的結(jié)構(gòu)與偶合器的區(qū)別是在泵輪P與渦輪T之間增加了一個(gè)固定在單向離合器上的導(dǎo)

20、輪D。,油液在各工作輪(P、T與D)組成的閉合的循環(huán)流道(循環(huán)圓)內(nèi)傳遞動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)，其離心力使油液在泵輪中向半徑大的方向流動(dòng)，封閉的循環(huán)圓迫使液體沖進(jìn)渦輪，推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)汽車。,為了提升渦輪上的轉(zhuǎn)矩，一般葉片是空間曲面，使液體離開渦輪時(shí)，方向與流入渦輪時(shí)的方向相反，以產(chǎn)生盡可能大的動(dòng)量矩，從而提供最有效的轉(zhuǎn)矩傳遞。,導(dǎo)輪的作用是再將液體回流至泵輪，且使流動(dòng)方向再次反向。,液體回流至泵輪后，推動(dòng)其葉片的后表面，促使泵輪旋轉(zhuǎn)，故在來自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上，再加上從導(dǎo)輪回流的轉(zhuǎn)矩，將合成的轉(zhuǎn)矩傳遞至渦輪，即,(3.1),式中，TP、TT、TD 分別為泵輪、渦輪及導(dǎo)輪上的作用轉(zhuǎn)矩。,

21、導(dǎo)輪上受到的轉(zhuǎn)矩TD隨泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差的減小而逐漸變小。,當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速升高，渦輪出口油液的速度方向與導(dǎo)輪弧形葉片相切時(shí)，導(dǎo)輪上受到的轉(zhuǎn)矩為零。,而當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速進(jìn)一步升高，渦輪出口油液的速度方向指向?qū)л喨~片的凸面時(shí)，支承導(dǎo)輪的單向離合器使導(dǎo)輪在油液的作用下可自由旋轉(zhuǎn)。,此時(shí)，導(dǎo)輪上受到的轉(zhuǎn)矩為零，液力變矩器轉(zhuǎn)化為液力偶合器，這種不同的工作狀態(tài)稱為相，故今為二相；,而置于泵輪與導(dǎo)輪或?qū)л喤c導(dǎo)輪之間的渦輪數(shù)稱為級(jí)，工作葉輪又稱為元件。,在現(xiàn)代轎車上采用最多的是單級(jí)三元件二相形式，對(duì)二相或多相又稱綜合式液力變矩器。,2. 液力變矩器性能,1) 變矩系數(shù),液力變矩器輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩(即泵輪轉(zhuǎn)矩TP)之比

22、稱為變矩系數(shù)，用K表示。,(3.2),液力變矩器是以液體的動(dòng)能來傳遞能量的，在泵輪與渦輪之間的轉(zhuǎn)速差大時(shí)，渦輪旋轉(zhuǎn)所形成的反壓力小，則從泵輪處流入渦輪的流速高，循環(huán)圓中的流量也大，故渦輪上的轉(zhuǎn)矩也隨之增大。,顯然，當(dāng)渦輪不動(dòng)(nT0)時(shí)，循環(huán)流量達(dá)到最大，渦輪上轉(zhuǎn)矩也增至最大。,此時(shí)的變矩系數(shù)稱為失速變矩系數(shù)K0，也將達(dá)到最大，對(duì)轎車通常在1.6到2.4之間。,對(duì)汽車上常用的向心渦輪式(即指進(jìn)口半徑大于出口半徑的渦輪)變矩器，變矩系數(shù)隨速比的變化如圖3.9所示。,對(duì)液力變矩器，要正向驅(qū)動(dòng)，應(yīng)使nPnT ，一般速比i可以工作到0.98左右。,為了具有可比性，一般用渦輪轉(zhuǎn)速nT與泵輪轉(zhuǎn)速nP之比i

23、(稱為速比， )來代替描述K的變化。,這種不需要控制，就能根據(jù)外界負(fù)荷變化自動(dòng)改變其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的性能，非常接近于理,想牽引特性，其良好的自動(dòng)適應(yīng)性，對(duì)于各種運(yùn)輸車輛都是十分重要的。,2) 效率,效率性能是指變矩器在傳遞能量過程中損失的變化，用 來表示：,(3.3),它是具有極大值的拋物線，如圖3.9所示：,在失速點(diǎn)時(shí)，泵輪雖有功率輸入，但因nT = 0而使 = 0 ；,隨nT 增大，流量逐漸下降，與其平方成正比的通流(摩擦)損失而隨之不斷下降，從而效,率不斷提高，在計(jì)算工況點(diǎn)i*(附近)各葉輪液流均無沖擊地進(jìn)入入口，從而使效率值達(dá)到最高；,速比再增加時(shí)，雖然通流損失仍在下降，但沖擊損失又繼續(xù)增

24、加，使值下降。,當(dāng)達(dá)到最大速比imax1時(shí)，流量為零，無功率輸出，值再次為零。,由于汽車經(jīng)常在大速比工況下工作，為了克服這一缺陷，故將導(dǎo)輪通過單向離合器后再與殼體相連。,設(shè)計(jì)中使速比i大于變矩系數(shù)K=1的速比im點(diǎn)時(shí)，用液流的反向作用使導(dǎo)輪可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，,使液力變矩器轉(zhuǎn)變?yōu)榕己掀鞴r，故當(dāng)iim以后的范圍，理論上效率 1，從而使最高效率可達(dá)到0.95到0.97，提高了車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。,3) 透過性,透過性是指變矩器渦輪軸上轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化時(shí)，是否影響泵輪軸上轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也相應(yīng)變化的能力。,通常以能容系數(shù)Cf(i)表示，如圖3.10所示，C為,(3.4),也有用力矩系數(shù)P來描述的，則 C P*g*D

25、5 ，為液體密度，D是變矩器循環(huán)圓有效直徑，g為重力加速度。,P越大，則C越大，即傳遞相同功率時(shí)，變矩器的尺寸越小，負(fù)荷能力強(qiáng)。,而dC/di值則反映了透過性。,dC/di =0，變矩器為非透過性，即外部負(fù)荷TT及速度nT變化不會(huì)影響到泵輪與發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，發(fā)動(dòng)機(jī)僅受油門開度的控制，顯然，這可充分保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)；,轎車上多用正透過性，即dC/di 0 ，起步時(shí)， TT0工作在發(fā)動(dòng)機(jī)大轉(zhuǎn)矩處，隨nT增加，nP,向發(fā)動(dòng)機(jī)大功率工況移動(dòng)，從而可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。,有時(shí)在低速比區(qū)會(huì)有一些dC/di0負(fù)透過性，而后很快就轉(zhuǎn)為正透過性，這種混合透過性也是可以用的，但在車輛中不采用dC/di0的透過性。,3

26、. 液力變矩器的閉鎖與滑差控制,液力變矩器的性能優(yōu)越，但最大的缺陷是效率低。,為了降低裝用液力變矩器汽車的油耗，而采用了閉鎖，即在液力變矩器的泵輪與渦輪之間，安裝一個(gè)可控制的離合器，當(dāng)汽車的行駛,工況達(dá)到設(shè)定目標(biāo)時(shí)，控制離合器將泵輪與渦輪鎖成一體，液力變矩器隨之變?yōu)閯傂詸C(jī)械傳動(dòng)，提高傳動(dòng)效率。,早在1953年就有了液力變矩器閉鎖專利，由于當(dāng)時(shí)油價(jià)便宜而忽視了它，到1967年能源危機(jī)以后，對(duì)其才日趨重視。,開始人們認(rèn)為閉鎖降低了乘坐舒適性，只適用于公共汽車、載貨汽車，這一觀念直到十多年后才被打破。,1978年克萊斯勒公司在轎車上首次成功使用了閉鎖離合器，可節(jié)油4%到6%，現(xiàn)在各種轎車上的液力變矩

27、器均已推廣應(yīng)用，不僅閉鎖,范圍擴(kuò)大，有滑差控制的離合器也在興起。,1) 閉鎖控制,閉鎖離合器的工作原理如圖3.11所示，當(dāng)閉鎖壓力油從油道進(jìn)入離合器3的左邊，而其右邊的油液經(jīng)油道回流。,兩邊的壓力差使裝于渦輪軸花鍵上活塞右移，直至變矩器前蓋4與閉鎖離合器之間的油被排出，使渦輪與泵輪穩(wěn)定地鎖在一起，如圖3.11(a)。,為了彌補(bǔ)液力變矩器的阻尼作用，吸收發(fā)動(dòng)機(jī)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，在有的閉鎖離合器中還裝有減振彈簧。,離合器分離時(shí)，油從油道進(jìn)入離合器3的右邊，而其左邊的油液經(jīng)油道泄油圖3.11(b)。,閉鎖的實(shí)質(zhì)是液力傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，故有在何點(diǎn)閉鎖為佳的問題。,從理論上講，閉鎖點(diǎn)定在轉(zhuǎn)入偶合器工況點(diǎn)

28、為好，該點(diǎn)變矩器系數(shù)K1，既保證充分利用變矩器的自適應(yīng)長處，又減少了因閉鎖而造成的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的突變；,但也有為了擴(kuò)大高效率范圍在變矩器最高效率對(duì)應(yīng)的速比處閉鎖；,還有將閉鎖點(diǎn)設(shè)在最高效率與偶合器工況點(diǎn)之間的；,另外，也有少數(shù)將閉鎖點(diǎn)定在大于偶合器工況點(diǎn)的，以縮小閉鎖時(shí)的轉(zhuǎn)速差。,對(duì)于以提高效率為主要目的的城市大客車、載貨汽車、軍用汽車等，可將閉鎖點(diǎn)定在最高效率附近；,而轎車還需兼顧舒適性，則以定在偶合器工況點(diǎn)附近為宜。,2) 滑差控制,完全閉鎖對(duì)提高燃油經(jīng)濟(jì)性直接有效，故其閉鎖范圍在不斷擴(kuò)大；但它妨礙吸收振動(dòng)和沖擊，特別是低速時(shí)，即使二段式的減振器也很難將其衰減。,而且在過低速比時(shí)閉鎖，當(dāng)車輛

29、快速制動(dòng)時(shí)，還可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，故在變矩器工況與全閉鎖工況間增加過渡的滑差控制。,所謂滑差控制是指閉鎖離合器處于打滑的半接合狀態(tài)。,其控制原理是：,通過閉鎖控制閥控制閉鎖離合器的接合壓力與分離壓力，接合壓力與分離壓力之間的壓力差，就代表了閉鎖離合器的轉(zhuǎn)矩容量，故它可以實(shí)現(xiàn)全閉鎖控制或各種程度滑差控制。,3.2.2 行星齒輪變速器,液力變矩器的無級(jí)變速性能雖然很好，但從經(jīng)濟(jì)性考慮它不能完全滿足車輛改變速度和變化動(dòng)力兩方面的要求，故需與齒輪傳動(dòng)串聯(lián)或并聯(lián)，以擴(kuò)大其傳動(dòng)比與高效率工作范圍。,齒輪傳動(dòng)有旋轉(zhuǎn)軸式(行星齒輪系)與定軸式兩種。,雖然，人們熟悉的定軸式機(jī)械變速器工藝性好、成本低，但由于行星

30、齒輪傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕，特別是其具有與液力變矩器可實(shí)現(xiàn)功率分流的長處，故目前AT中多為此型。,顯然機(jī)械傳動(dòng)在AT中屬于輔助地位，故又稱其為輔助變速器。,1. 單排行星齒輪傳動(dòng)原理,行星傳動(dòng)類型很多，最簡(jiǎn)單的是由太陽輪S、齒圈R、行星架C和行星架上的行星齒輪組成，如圖3.12所示。,圖3.12(a)所示的單行星排三元件的轉(zhuǎn)速特性方程：,(3.5),式中，nS、nR、nC分別為太陽輪轉(zhuǎn)速、齒圈轉(zhuǎn)速和行星架轉(zhuǎn)速；,為行星排結(jié)構(gòu)參數(shù)， =ZR/ZS，ZR、ZS分別為齒圈和太陽輪齒數(shù)；通常取4/3 4 。,式(3.5)是三元一次齊次方程，清楚地反映了單個(gè)行星排是二自由度機(jī)構(gòu)，這正是其與

31、一自由度定軸式不同之處。,3構(gòu)件中任意兩者之間均無固定的轉(zhuǎn)速聯(lián)系，必須加一個(gè)約束條件(用制動(dòng)件使其一固定)或用離合器連接二者以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，才能獲得確定的傳動(dòng)比。,同時(shí)，還可以看出方程的3個(gè)系數(shù)之和為0，這說明單行星排具有用離合器把其中任意兩個(gè)元件閉鎖，使行星排整體轉(zhuǎn)動(dòng)的特性。,這就是說，單行星排的輸入與輸出軸可實(shí)現(xiàn)減(超)速、等速或反轉(zhuǎn)(倒擋)，即兩個(gè)前進(jìn)一個(gè)倒車的3個(gè)排擋。,但實(shí)際使用中，轎車目前均多為4前1倒或5前1倒，6前1倒的自動(dòng)變速器也即將投放市場(chǎng)。,大客車、軍車、重型貨車等所需擋位更多。,故實(shí)際行星齒輪變速器中是多個(gè)行星排的組合輪系，這時(shí)傳動(dòng)比可以通過解各個(gè)單行星排的運(yùn)動(dòng)方程及結(jié)

32、構(gòu)的約束方程所組成的聯(lián)立方程組來得到。,對(duì)太陽輪經(jīng)過兩個(gè)相互嚙合的行星輪才與齒圈相連的雙星行星排圖3.12(c)，在行星架不轉(zhuǎn)時(shí)，因太陽輪與齒圈旋轉(zhuǎn)方向相同，故在式(3.5)中以“- ”代入即可。,其可應(yīng)用范圍比單行星排擴(kuò)大了，且能以較少的齒輪組成變速器排擋，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難加工，裝配精度要求更高。,2. 換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu),因?yàn)樗旋X輪是處于常嚙合狀態(tài)，AT擋位變換不同于手動(dòng)變速器用移動(dòng)撥叉變速，它是以對(duì)行星機(jī)構(gòu)的基本元件進(jìn)行約束來實(shí)現(xiàn)。,通常有離合器、制動(dòng)器和單向離合器3種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具有連接、固定或鎖止功能，使變速器獲得不同傳動(dòng)比，從而達(dá)到換擋的目的。,1) 離合器,離合器的作用是連接行星排二元件

33、成為一體，采用的是多片濕式結(jié)構(gòu)。,通常由離合器鼓、活塞、回位彈簧、鋼片與摩擦片組、離合器轂及密封圈組成。,離合器鼓與輸入軸相連、離合器轂與輸出軸相連，如圖3.13所示。,其特點(diǎn)是徑向尺寸小，接合柔和，能獲得較大的摩擦面積，所以能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，改變離合器片數(shù)的多少，即可改變所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。,離合器鋼片由鋼板沖壓而成，靠外齒與離合器鼓連接，可軸向移動(dòng)。,離合器摩擦片通?？績?nèi)齒與離合器轂連接。,離合器摩擦片分為鋼片與摩擦材料兩部分。,其摩擦材料以紙基摩擦材料為主，以石棉、碳、纖維素等纖維或棉、本材、合成纖維作為母體材料，添加無機(jī)、有機(jī)的高摩擦性材料，攪拌后，浸漬酚醛類樹脂硬化而成。,然后將其粘在

34、鋼片上，厚度為0.38mm到0.76mm。,這種材料特點(diǎn)是多孔，網(wǎng)狀，具有彈性，摩擦系數(shù)高，高壓、高溫、高圓周速度時(shí)的穩(wěn)定性好。,離合器片每片厚1.5mm到2mm，平均每片間的間隙為0.3mm到0.5mm，總間隙因總片數(shù)不同而異,一般為2 mm到5 mm。,離合器接合：,當(dāng)壓力油經(jīng)過油道進(jìn)入活塞缸時(shí)，油壓克服彈簧張力推動(dòng)活塞右移，將所有主、從動(dòng)件依次壓緊，即鋼片與摩擦片在摩擦力的作用下,一同旋轉(zhuǎn)，離合器接合，動(dòng)力從輸入軸經(jīng)離合器傳到輸出軸。,離合器分離：,當(dāng)油壓撤除后，活塞在回位彈簧作用下回位，離合器分離，切斷輸入軸至輸出軸的動(dòng)力傳遞。,離合器液壓缸內(nèi)的離心油壓，在接合時(shí)影響壓緊力和儲(chǔ)備系數(shù)，

35、分離時(shí)影響徹底分離。,為防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，在活塞外圈上設(shè)有單向球閥。,當(dāng)壓力油經(jīng)油道進(jìn)入活塞油腔時(shí)，單向閥的鋼球在油壓作用下封閉活塞上的排油孔，使,工作油液不能從活塞缸內(nèi)排出，這時(shí)油壓推動(dòng)活塞克服彈簧張力，使離合器接合。,當(dāng)油壓撤除后，單向閥的鋼球在離心力作用下離開球座，開啟泄油孔，使離心油壓得以釋放，保證離合器徹底分離。,但是，利用單向閥釋放離心油壓，其效果不太理想。,近年出現(xiàn)了離心平衡油室結(jié)構(gòu)(如圖3.14所示)取代了過去的單向閥，通過向離心平衡油室輸入潤滑油，消除了隨離合器鼓轉(zhuǎn)速變化而引起的附加離心壓力，保證了換擋過程的質(zhì)量。,富康轎車自動(dòng)變速器中已采用了這種最新的結(jié)構(gòu)。,2) 制動(dòng)器

36、,制動(dòng)器的作用是使所控制元件固定不轉(zhuǎn)，常用帶式與片式兩種。,帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖3.15所示，由制動(dòng)帶及其伺服裝置(控制液壓缸)組成。,制動(dòng)帶是內(nèi)表面帶有鍍層的開口式環(huán)形鋼帶。,制動(dòng)帶開口的一端支承在與變速器殼體固連的支座上，另一端與伺服裝置相連。,按變形能力區(qū)分，可分為剛性制動(dòng)帶和撓性制動(dòng)帶。,剛性制動(dòng)帶比撓性制動(dòng)帶厚，具有較大的強(qiáng)度和熱容性，其缺點(diǎn)是不能產(chǎn)生與制動(dòng)鼓相適應(yīng)的變形。,撓性制動(dòng)帶在工作時(shí)可與制動(dòng)鼓完全貼合，而且價(jià)格低廉。,按結(jié)構(gòu)區(qū)分，制動(dòng)帶有單邊式和雙邊式兩種類型。,雙邊式制動(dòng)帶具有自行增力功能，制動(dòng)效果更好，多用于轉(zhuǎn)矩較大的低擋和倒擋制動(dòng)器。,用于不同擋位的同類型制動(dòng)帶內(nèi)表面

37、鍍層的材料不盡相同。,低、倒擋制動(dòng)帶鍍層多采用金屬摩擦材料，其作用是保證足夠的制動(dòng)力矩。高擋制動(dòng)帶一般使用有機(jī)耐磨材料防止制動(dòng)鼓過度磨損。,帶式制動(dòng)器平順性差，襯片磨損不均，故近來濕式多片制動(dòng)器應(yīng)用較多。,濕式多片制動(dòng)器在工作原理上，它與濕式多片離合器結(jié)構(gòu)類似，僅鋼片為固定不動(dòng)，如圖3.16所示。,因其摩擦面積大，轉(zhuǎn)矩容量大，且反作用元件不產(chǎn)生徑向集中反力，并易于通過增減摩擦片數(shù)來實(shí)現(xiàn)系列化。,3) 單向離合器,單向離合器可以起到離合器與制動(dòng)器的作用，所不同的是以單向鎖止原理來實(shí)現(xiàn)固定或連接作用。,單向離合器傳遞轉(zhuǎn)矩容量大，空轉(zhuǎn)時(shí)摩擦小，且無須控制機(jī)構(gòu)，工作完全由與之相連的元件的方向控制，瞬間

38、即可接合或分離，自動(dòng)切斷或接通變速時(shí)轉(zhuǎn)矩，從而保證平順無沖擊換擋，且簡(jiǎn)化了液壓控制系統(tǒng)。,單向離合器常用的是滾柱斜槽式如圖3.17(a)和楔塊式圖3.17(b)所示。,早期的自動(dòng)變速器，為了提高換擋品質(zhì)，采用單向離合器比較普遍，反而使結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。,隨著電控自動(dòng)變速器的發(fā)展，采用電控軟件技術(shù)同樣可以達(dá)到換擋平順的目的。,因此，取消與減少單向離合器已成為自動(dòng)變速器的一種趨勢(shì)。,3. 幾種典型的行星齒輪變速器,目前自動(dòng)變速器中的行星齒輪變速器大多為三自由度結(jié)構(gòu)，主要有三類：即辛普森(Simpson)式、拉維娜(Ravigneaux)式及CRCR式。,1) 辛普森結(jié)構(gòu),這是以發(fā)明者Simpson

39、工程師命名的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由兩個(gè)完全相同齒輪參數(shù)的行星排組成，如圖3.18所示。,優(yōu)點(diǎn)是齒輪種類少、加工量少、工藝性好、成本低；,以齒圈輸入、輸出，強(qiáng)度高，傳遞功率大；,無功率循環(huán)，效率高；,組成的元件轉(zhuǎn)速低，換擋平穩(wěn)。,雖然是三自由度的變速器，每次換擋需操縱兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但因安排合理，實(shí)際上僅需更換一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,故從40多年前發(fā)明迄今，一直廣泛為世界各國所采用。,我國的CA774、通用公司的THM125C、日產(chǎn)3N71B等均是這種結(jié)構(gòu)。,為了提高換擋品質(zhì)，如圖3.18所示中由2擋換3擋時(shí)，釋放制動(dòng)器B1與接合離合器C1的交換應(yīng)及時(shí)。,否則，C1接合過早，使各元件間會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉；B1釋

40、放太快，則使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)、轟響，且使換擋沖擊增加。,為此，在B1與太陽輪元件之間又串聯(lián)了一個(gè)單向離合器F2，可使換擋平順。,但為了在需要時(shí)2擋能產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，又增設(shè)了制動(dòng)器B3，這樣使結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。,為進(jìn)一步提高燃料經(jīng)濟(jì)性和降低噪聲，車輛向多擋化發(fā)展，4擋自動(dòng)變速器已成為轎車的標(biāo)準(zhǔn)裝備。,4擋自動(dòng)變速器除前后行星排用一個(gè)輔助構(gòu)件相連外，其他行星排完全獨(dú)立，形成具有5個(gè)獨(dú)立元件(上述為4個(gè)獨(dú)立元件)的辛普森機(jī)構(gòu)。,故可用增加一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的辦法(離合器或制動(dòng)器)即實(shí)現(xiàn)4擋，如圖3.19所示。,HydraMatic700R4A、B4AEL都是采用該結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)具有尺寸小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)。,4擋自

41、動(dòng)變速器也有在原3擋辛普森結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上用積木構(gòu)成法，加一個(gè)參數(shù)與前兩排一樣的行星排來增加擋位的。,圖3.20所示為豐田A340E自動(dòng)變速器的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所加的行星排可前置或后置，以實(shí)現(xiàn)超速或減速傳動(dòng)。,Benz、Allison AT-540、日產(chǎn)K-R80等都采用了類似的結(jié)構(gòu)。,2) 拉維娜結(jié)構(gòu),拉維娜行星齒輪機(jī)構(gòu)是由一個(gè)單行星排與一個(gè)雙星行星排組合而成的復(fù)合式行星機(jī)構(gòu)。,拉維娜行星齒輪機(jī)構(gòu)共用一行星架、長行星輪和齒圈，故它只有4個(gè)獨(dú)立元件(如圖3.21所示)。,其特點(diǎn)是構(gòu)成元件少、轉(zhuǎn)速低、結(jié)構(gòu)緊湊、軸向尺寸短、尺寸小、傳動(dòng)比變化范圍大、靈活多變、適合FR式布置。,改進(jìn)的拉維娜4擋變速器，

42、如捷達(dá)、帕薩特選裝的AG4(如圖3.22所示)僅用3個(gè)離合器、2個(gè)制動(dòng)器和1個(gè)單向離合器，就實(shí)現(xiàn)了4擋變速。,3) CR-CR結(jié)構(gòu),CR-CR結(jié)構(gòu)是指將2組單行星排的行星架C和齒圈R分別組配的變速器，其特點(diǎn)是變速比大、效率高、元件軸轉(zhuǎn)速低。,福特公司的CD4E與通用公司的THM440-T4均屬此型。,神龍富康A(chǔ)L4四擋自動(dòng)變速器是1997年投產(chǎn)的CR-CR型，其結(jié)構(gòu)如圖3.23所示。,由于在液壓系統(tǒng)中的電磁閥增加至9個(gè)，不僅對(duì)擋位離合器(制動(dòng)器)的油壓，并且對(duì)壓力儲(chǔ)能器、節(jié)流孔等均實(shí)現(xiàn)電子化控制。,更主要的是換擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器間進(jìn)行綜合控制，從而使其取代了單向離合器的功能，且各擋都具有發(fā)動(dòng)機(jī)

43、制動(dòng)作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。,3.2.3 液壓系統(tǒng),液壓系統(tǒng)是自動(dòng)變速器的重要組成部分，為液力變矩器提供傳動(dòng)介質(zhì)，完成變速器自動(dòng)換擋控制。,同時(shí)，它還保證變速器各部分的潤滑，使變速器得到可靠的散熱和冷卻。,可見，液壓系統(tǒng)起到傳動(dòng)、控制、操縱、冷卻和潤滑等功能。,1. 液壓系統(tǒng)的組成,在電子控制自動(dòng)變速器中，采用的是電控式液壓系統(tǒng)。,自動(dòng)變速器的液壓系統(tǒng)由動(dòng)力源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、冷卻潤滑系統(tǒng)等組成。,動(dòng)力源是被液力變矩器泵輪驅(qū)動(dòng)的油泵，它向控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)供應(yīng)壓力油以完成換擋，同時(shí)為液力變矩器提供傳動(dòng)介質(zhì)并進(jìn)行冷卻補(bǔ)償，向行星齒輪系統(tǒng)提供潤滑油。,執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指行星齒輪系統(tǒng)的離合器、制動(dòng)器。,控制機(jī)

44、構(gòu)的作用是在汽車行駛過程中接收換擋信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使變速器得到不同擋位。,同時(shí)，它能改善換擋平順性，保證換擋過程正常進(jìn)行。,控制機(jī)構(gòu)由主油路調(diào)壓裝置、換擋閥和緩沖安全裝置及液力變矩器控制裝置組成。,1) 油泵,通常用內(nèi)嚙合齒輪泵、擺線轉(zhuǎn)子泵或葉片泵，為減少在高速時(shí)油泵引起的過高的動(dòng)力損失，目前所用葉片泵大多為流量可變型。,三種油泵在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是：轉(zhuǎn)子與定子之間有一定的偏心距。,葉片泵的轉(zhuǎn)子與定子之間的偏心距可自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到改變流量的目的，防止了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)供油太多的缺陷，提高了系統(tǒng)效率。,2) 主油路調(diào)壓閥,由于油泵供油的脈動(dòng)性，必須經(jīng)過調(diào)節(jié)使主油路的壓力實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。,主油路調(diào)壓

45、閥的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖3.24所示。,來自油泵的壓力油從進(jìn)油口進(jìn)入閥體并作用于活塞端面。,當(dāng)主油路壓力小于規(guī)定值時(shí)，活塞上端面的液體壓力小于彈簧預(yù)緊力，泄油口處于關(guān)閉狀態(tài)。,當(dāng)主油路壓力超過規(guī)定范圍后，活塞在液壓力的作用下克服彈簧預(yù)緊力下移，泄油口開啟。,部分壓力油被排出，從而保證主油路壓力不至過高。,由此可見，主油路壓力是由調(diào)壓閥彈簧的預(yù)緊力控制的。,對(duì)于使用齒輪泵或轉(zhuǎn)子泵的自動(dòng)變速器來說，由調(diào)壓閥排出的多余壓力油將回到油底殼。,若采用葉片泵，這部分壓力油會(huì)被送入葉輪殼內(nèi)，定子在油壓的作用下產(chǎn)生徑向移動(dòng)，使其和轉(zhuǎn)子之間的偏心距減小，油泵的泵油量得到控制，進(jìn)而從根本上限制了主油路壓力。,如果主

46、油路系統(tǒng)中只有一個(gè)調(diào)壓閥，它除了控制主油路壓力之外，還要調(diào)節(jié)進(jìn)入液力變矩器和潤滑系統(tǒng)的油壓。,某些自動(dòng)變速器的主油路系統(tǒng)包括兩個(gè)調(diào)壓閥：一個(gè)是主油路調(diào)壓閥，另一個(gè)是第二調(diào)壓閥，也稱變矩器閥，用來控制變矩器的油壓。,如果將控制油壓引入主油路調(diào)壓閥彈簧腔，則可以通過調(diào)節(jié)控制油壓來改變主油道的,壓力，使變速器在不同的擋位均可獲得不同的離合器(制動(dòng)器)工作油壓。,在電控自動(dòng)變速器中，通過控制比例電磁閥，可以使主調(diào)壓閥的輸出油壓隨發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大小而變化，而且對(duì)換擋離合器和制動(dòng)器的接合壓力及液力變矩器的閉鎖離合器的接合壓力也可調(diào)制，使其更適應(yīng)提高換擋品質(zhì)的需要。,3) 手控制閥,手控制閥的作用是提供換擋操

47、縱手柄位置信號(hào)，控制液壓系統(tǒng)接通不同的操縱油路，使自動(dòng)變速器按照駕駛員的操縱意圖工作。,如圖3.25所示，選擋操縱手柄通過連桿與手控制滑閥的一端相連。,當(dāng)選擋手柄位于空擋或停車擋時(shí)，由手控制閥通往操縱油路的油道被關(guān)閉，操縱油路中無液壓油、來自油泵的壓力油經(jīng)A口進(jìn)入閥體，由B口輸出至主油路調(diào)壓閥。,若手柄位于前進(jìn)擋或其他位置時(shí)，滑閥沿閥體移動(dòng)到相應(yīng)位置，接通操縱油路，液壓系統(tǒng)按照駕駛員選擇的擋位完成相應(yīng)的工作。,4) 換擋閥,主油路壓力油經(jīng)換擋閥控制流入相應(yīng)的擋位離合器(制動(dòng)器)。,在AT中，換擋閥滑閥一端受離心調(diào)速器輸出油壓的作用，另一端受到節(jié)氣門閥輸出油壓和彈簧的共同作用，換擋閥的工作取決于

48、節(jié)氣門閥和離心調(diào)速器的綜合作用。,在電控自動(dòng)變速器中，車速和節(jié)氣門信號(hào)均輸入ECU，由ECU通過電磁閥來控制換擋閥的換向，如圖3.26所示。,5) 緩沖安全裝置,緩沖安全裝置用來改善換擋品質(zhì)。較為常見的有蓄能器和單向節(jié)流閥等。,(1) 蓄能器,蓄能器由減振活塞和彈簧組成，如圖3.27所示。,在自動(dòng)變速器的每個(gè)前進(jìn)擋都設(shè)有相應(yīng)的蓄能器，它并聯(lián)在換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油路中。,自動(dòng)變速器換擋時(shí)，從換擋閥的主油路來的壓力油在進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓缸的同時(shí)也進(jìn)入蓄能器的減振活塞下部。,在換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)接合初始，油壓增長迅速，使液壓缸的活塞迅速克服它的自由行程，使換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)接合。,當(dāng)油壓增長到一定值時(shí)，液壓缸活塞下方

49、的油壓大于活塞上方的彈簧力，使減振活塞上,升，油路中的一部分液壓油進(jìn)入蓄能器，延緩了換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓缸充油時(shí)間，減小了換擋沖擊。,通常在減振活塞上方還有調(diào)節(jié)油壓，或稱為蓄能器背壓，調(diào)節(jié)油壓隨節(jié)氣門開度變化。,在節(jié)氣門開度較大時(shí)，適當(dāng)?shù)亟档托钅芷鞯臏p振能力，會(huì)加快換擋過程，防止大負(fù)荷傳遞動(dòng)力時(shí)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)打滑，以滿足換擋要求。,(2) 單向節(jié)流閥,單向節(jié)流閥串聯(lián)在換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油路中，它的作用是用來對(duì)流向換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓油,產(chǎn)生節(jié)流作用，使換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)在接合時(shí)能延緩油壓增長速率，以減小換擋沖擊。,在換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)分離過程中，單向節(jié)流閥不起節(jié)流作用，以加快換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的泄油分離過程。,單向節(jié)流閥，

50、如圖3.28所示。,它有兩種形式，一種是彈簧節(jié)流閥式，一種是球閥節(jié)流孔式。,除此之外，在不同型號(hào)自動(dòng)變速器的液壓系統(tǒng)中，還有定時(shí)閥、順序閥和限流閥等元件，它們的功能都是通過控制壓力油的流量(速)以達(dá)到提高換擋品質(zhì)的目的。,6) 液力變矩器控制裝置,若液力變矩器的油液在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后被部分或全都排干，將導(dǎo)致變矩器工作打滑或變速器換擋時(shí)間滯后。,因此，通常在主油路調(diào)壓閥與液力變矩器之間的油路中設(shè)置變矩器閥。,變矩器閥的工作原理與主油路調(diào)壓閥類似。,關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后，主油路壓力下降，變矩器閥關(guān)閉上述油路，防止液力變矩器排空油液。,另外，液力變矩器油路系統(tǒng)中還有閉鎖控制閥，用以控制閉鎖離合器閉鎖時(shí)刻。,根

51、據(jù)閉鎖離合器的工作特點(diǎn)，只有當(dāng)汽車在良好路面上行駛，且泵輪與渦輪之間轉(zhuǎn)速差較小時(shí)才能使變矩器閉鎖。,因此，閉鎖控制閥根據(jù)汽車的實(shí)際行駛情況，在適當(dāng)時(shí)機(jī)鎖止(或解除鎖止)泵輪與渦輪。,在大多數(shù)自動(dòng)變速器中，當(dāng)變速器換入前進(jìn)擋的較高擋位而且車速足夠高時(shí)，閉鎖控制閥接通閉鎖離合器的油路，使液力變矩器進(jìn)入閉鎖狀態(tài)。,2. 液壓控制系統(tǒng)工作原理,以四擋自動(dòng)變速器為例。,有4個(gè)前進(jìn)擋的自動(dòng)變速器通常有3個(gè)換擋閥。,這3個(gè)換擋閥可以分別由3個(gè)換擋電磁閥來控制，也可以只用兩個(gè)電磁閥來控制，并通過3個(gè)換擋閥之間油路的互鎖作用實(shí)現(xiàn)4個(gè)擋位的變換。,目前大部分電子控制自動(dòng)變速器采用由兩個(gè)電磁閥操縱3個(gè)換擋閥的控制方

52、式。,這種換擋控制的工作原理如圖3.29所示。,1-2擋換擋閥和3-4擋換擋閥由電磁閥A控制，2-3擋換擋閥則由電磁閥B控制。,電磁閥不通電時(shí)關(guān)閉泄油孔，來自手動(dòng)閥的主油路壓力油通過節(jié)流孔后作用在各換擋閥右端，使閥芯克服彈簧力左移。,電磁閥通電時(shí)泄油孔開啟，換擋閥右端壓力油被泄空，閥芯在左端彈簧力的作用下右移。,圖3.29(a)為1擋，此時(shí)電磁閥A斷電，電磁閥B通電，1-2擋換擋閥閥芯左移，關(guān)閉2擋油路；2-3擋換擋閥閥芯右移，關(guān)閉3擋油路。,同時(shí)使主油路油壓作用在3-4擋換擋閥閥芯左端，讓3-4擋換擋閥閥芯停留在右端。,圖3.29(b)為2擋，此時(shí)電磁閥A和電磁閥B同時(shí)通電，1-2擋換擋閥右

53、端油壓下降，閥心右移，打開2擋油路。,圖3.29(c)為3擋，此時(shí)電磁閥A通電，電磁閥B斷電，2-3擋換擋閥右端油壓上升，閥芯左移，打開3擋油路。,同時(shí)使主油路壓作用在1-2擋換擋閥左端，并讓3-4擋換擋閥閥芯左端控制壓力泄空。,圖3.29(d)為4擋，此時(shí)電磁閥A和電磁閥B均不通電，3-4擋換擋閥閥芯右端控制壓力上升，閥芯左移，關(guān)閉直接擋離合器油路，接通超速擋制動(dòng)器油路。,由于1-2擋換擋閥閥芯左端作用著主油路油壓，雖然右端有壓力油作用，但閥芯仍保持在右端不能左移。,3.2.4 電子控制系統(tǒng),電子控制自動(dòng)變速器采用電液式控制系統(tǒng)，即電控液壓操縱系統(tǒng)。,電液式控制系統(tǒng)的核心是電子控制系統(tǒng)，電子

54、控制系統(tǒng)由信號(hào)輸入裝置(傳感器、控制開關(guān))、電子控制裝置(ECU)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部件組成，如圖3.30所示。,傳感器將汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，ECU根據(jù)這些電信號(hào)，按照設(shè)定,的控制程序發(fā)出控制信號(hào)，通過各種電磁閥(換擋電磁閥、油壓電磁閥等)來操縱閥體總成中各個(gè)控制閥的工作，以完成各種控制任務(wù)。,1. 自動(dòng)換擋規(guī)律,在自動(dòng)變速器中，自動(dòng)換擋規(guī)律關(guān)系到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)各總成潛力的挖掘與整體最優(yōu)性能的發(fā)揮，直接影響車輛的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、通過性及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。,故它是自動(dòng)變速器中最核心的技術(shù)。,換擋規(guī)律是指兩排擋間自動(dòng)換擋時(shí)刻隨控制參數(shù)變化的關(guān)系。,它應(yīng)該是單值的，即對(duì)輸入變量(換擋

55、控制參數(shù))的每組合，僅存在唯一的輸出狀態(tài)要么維持現(xiàn)狀，要么升擋或降擋。,其類型有單參數(shù)、雙參數(shù)和組合型換擋規(guī)律。,1) 單參數(shù)換擋規(guī)律,單參數(shù)換擋規(guī)律多取車速V為控制參數(shù)，如圖3.31所示。,當(dāng)車速達(dá)到V2時(shí)，升入2擋。反之，當(dāng)車速降至V1時(shí)換回到1擋，V1與V2間是兩擋都可能工作區(qū)，視車輛原來的行駛狀況而定。,這種升、降擋之間交錯(cuò)現(xiàn)象，稱為換擋延遲或換擋重疊，其作用是防止剛升上新?lián)鯐r(shí)，不會(huì)因換擋過程中總會(huì)伴有的車速略微下降，按原規(guī)律又要降擋，爾后因汽車又加速至V2而升擋。,這種現(xiàn)象稱為“換擋循環(huán)(不斷地來回?fù)Q擋)”。,單參數(shù)換擋規(guī)律雖然結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，但不管節(jié)氣門開度如何變化，換擋點(diǎn)、換擋延遲的

56、大小都不變，不能實(shí)現(xiàn)駕駛員干預(yù)換擋；,另一方面為了保證動(dòng)力性，升擋點(diǎn)多設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速點(diǎn)，這就造成中小節(jié)氣門開度也要在發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速點(diǎn)才換擋，噪聲大，加,之難于兼顧動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性的要求，故已很少采用。,2) 雙參數(shù)換擋規(guī)律,雙參數(shù)換擋規(guī)律克服單參數(shù)換擋規(guī)律的缺點(diǎn)，其控制參數(shù)類型有：車速與節(jié)氣門開度、液力變矩器泵輪轉(zhuǎn)速與渦輪轉(zhuǎn)速、車速與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管真空度等。,但當(dāng)前采用最多的形式仍為車速V與節(jié)氣門開度 。,從換擋延遲角度，雙參數(shù)換擋規(guī)律又分為等延遲型如圖3.32(a)所示、發(fā)散型如圖3.32(b)所示、收斂型如圖3.32(d)所示與組合型4種。,等延遲型換擋規(guī)律使小節(jié)氣門時(shí)可以提前換入高

57、擋，減小發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，又可延遲換回低擋，改善燃油經(jīng)濟(jì)性。,發(fā)散型在大節(jié)氣門開度時(shí)換擋延遲所引起的輸入軸轉(zhuǎn)速的變化較大、功率利用差。,為彌補(bǔ)該缺點(diǎn)，出現(xiàn)了帶強(qiáng)制低擋的發(fā)散型如圖3.32(c)所示，使它保持了換擋次數(shù)較少、舒適性高的優(yōu)點(diǎn)，又克服了其缺點(diǎn)，故它在轎車自動(dòng)變速器中應(yīng)用較多。,收斂型的發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速低、燃料經(jīng)濟(jì)性好、噪聲低、行駛平穩(wěn)舒適，它適合于功率較低的貨車。,由于收斂型優(yōu)于其他類型，也可推廣到其他類型的車輛上。,組合型是上述各種類型綜合而成的換擋規(guī)律。,以Allison 公司的CLBT型重型載貨汽車自動(dòng)變速器為例(如圖3.33所示)，可清楚看出，在小節(jié)氣門開度( 25%)時(shí)，以舒適、穩(wěn)

58、定、少污染為主，采用了單參數(shù)規(guī)律；,而在中節(jié)氣門(25% 75%)時(shí)，以保證最佳燃料經(jīng)濟(jì)性為主，兼顧動(dòng)力性，采用收斂型；,當(dāng)大節(jié)氣門開度( 75%)時(shí)，則以獲得最佳動(dòng)力性為準(zhǔn)，用等延遲型。,可以說它是揚(yáng)長避短地運(yùn)用了各種規(guī)律。,3) 智能化換擋規(guī)律,在人-車-路的大系統(tǒng)中，汽車控制的優(yōu)劣主要反映在車輛與環(huán)境(路)的協(xié)調(diào)、車輛與人的協(xié)調(diào)上。,故電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可存儲(chǔ)多種規(guī)律供駕駛員選用，不僅有經(jīng)濟(jì)性規(guī)律、動(dòng)力性(又稱運(yùn)動(dòng)型)規(guī)律，而且還有一般(日常)規(guī)律、環(huán)境溫度及隨外界條件變化的規(guī)律等。,即換擋點(diǎn)可以自由設(shè)定為各種規(guī)律。,賽歐轎車有運(yùn)動(dòng)、經(jīng)濟(jì)與雪地3種規(guī)律；而富康轎車則存儲(chǔ)了10種規(guī)律，它們可

59、分別或同,時(shí)交替工作，共同控制自動(dòng)變速狀態(tài)。,特別是采用了模糊邏輯控制和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制技術(shù)，使其實(shí)現(xiàn)了智能化控制。,但仍然以雙參數(shù)或是動(dòng)態(tài)三參數(shù)為基本控制規(guī)律，其他因素視為確定換擋規(guī)律的輔助條件。,電子控制單元(ECU)根據(jù)選擋桿位置，從存儲(chǔ)器中調(diào)出相應(yīng)的規(guī)律，再按dV/dt、V、 等控制參數(shù)值與換擋規(guī)律比較，當(dāng)達(dá)到設(shè)定換擋點(diǎn)時(shí)，ECU便向電磁閥發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。,由于ECU運(yùn)算控制功能的提高，在日常規(guī)律行駛時(shí)，已不再用操縱手柄調(diào)用所需規(guī)律，而可自動(dòng)選擇。,在前進(jìn)擋(D)中，當(dāng)加速踏板踩下的速率d /dt超過程序中設(shè)定的速率時(shí)，ECU由經(jīng)濟(jì)性轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力性規(guī)律。,故將車速V和節(jié)氣門開度的組合分成一定數(shù)量的區(qū)域，如圖3.34所示，每個(gè)區(qū)域有不同的節(jié)氣門開啟速率程序值。,當(dāng)實(shí)際值大于它時(shí)，為動(dòng)力性規(guī)律，反之為經(jīng)濟(jì)性規(guī)律。,程序值的分布規(guī)律是，車速越低或節(jié)氣門開度越大，其值越小，即越易進(jìn)入動(dòng)力性規(guī)律；,而且當(dāng)節(jié)氣門開度低于1/8時(shí)，動(dòng)力性規(guī)律立即轉(zhuǎn)為經(jīng)濟(jì)性規(guī)律。,另一方面，為了使駕駛者體會(huì)自已開車的樂趣，或希望保持該擋通過特定路面，近來手動(dòng)-自動(dòng)可轉(zhuǎn)換的變速器在中高級(jí)轎車上日益增多。,我國奧迪A6選裝的Tiptronic自動(dòng)變速器，可在自動(dòng)模式下的D擋位，直接轉(zhuǎn)到手動(dòng)操作模式M。,2. 信號(hào)輸入裝置,電子控制自動(dòng)變速器用到的信號(hào)輸入裝置有傳