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汽車自動變速器的原理

由 談車YinG寳 發表于 攝影2023-01-27
簡介自動變速器油濾清器automatic transmission fluid filter, ATF filter,驅動鏈輪drive sprocket,驅動鏈條drive chain,ATF泵ATF pump,中間板intermediate

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汽車自動變速器即自動操縱式變速器。它可根據發動機負荷、車速等工況的變化自動變換傳動系統的傳動比。自動變速器可分為液力自動變速器、電控液力自動變速器、電控機械變速器、無級變速器和雙離合變速器。目前汽車主要採用電控液力自動變速器、無級變速器和雙離合變速器。本章主要介紹電控液力自動變速器,其組成如圖15-1 所示。

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液力變矩器,液力變矩器(圖15-2)位於發動機和自動變速器之間,以自動變速器油(ATF)為工作介質,起傳遞轉矩、變矩、變速及離合的作用,

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液力變矩器原理,泵輪和混輪將發動機連線至變速器。泵輪向渦輪提供充分的變速器油液環流。油液環流會重新導人定子的方向,然後從定子流回泵輪。變矩器工作時,發動機帶動泵輪轉動,泵輪葉片帶動液流衝向渦輪,從而驅動渦輪轉動,如圖15-3 所示。

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結構組成,變矩器的基本設計是透過泵輪和渦輪之間的油液流連線發動機與變速器。 但是,這會產生渦輪打滑滯後。泵輪和渦輪之間的轉速差越大,則效率損失越大。為了避免該效率損失,透過鎖止離合器機制將泵輪和渦輪連線在一起,如圖15-4所示。

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行星齒輪傳動原理,單排行星齒輪機構[圖15-5(a)] 主要由太陽輪、行星、齒圈和行星輪組成。通常行星輪有 36 個,透過滾針軸承安裝在行星齒輪軸上行星齒輪軸均勻地安裝在行星架上。行星齒輪機構工作時,行星齒輪除了繞自身軸線自轉外,同時還繞著太陽輪公轉。複合行星齒輪如圖15-5(b)所示。

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傳動原理,單排行星齒輪機構傳動規律歸納如下。只要行星架輸人,無論哪個固定,均為同向、增速傳動[圖15-6(a];只要行星架輸出,無論哪個固定,均為同向、減速傳動[圖15-6(b):只要行星架固定,無論哪個輸人,均為反向傳動,可實現倒擋[圖15-6(c):任意兩元件連為一體,可實現同向等速傳動,傳動比為1,為直接擋[圖15-6(d)];無固定和連線元件,為空擋。

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注意:箭頭長度表示轉速,其寬度表示扭矩。箭頭越長轉速越快,箭頭越寬扭矩越大。(a)當行星齒輪架順時針轉動時,行星齒輪繞太陽齒輪旋轉,同時順時針轉動因此,齒圈根據齒圈和太陽齒輪的齒數進行增速運動。(b)當太陽齒輪固定時,僅行星齒輪轉動和迴轉。因此,輸出軸只通過行星齒輪的轉動與輸入軸成比例地進行減速運動。(c)當行星齒輪架固定,太陽齒輪轉動時,齒圈在其軸上轉動並且轉動方向相反,實現倒擋。(d)齒圈和大陽齒輪一起以同一速度轉動,行星齒輪架也以相同的速度旋轉實現直接動力傳遞。

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行星齒輪自動變速器分類,單排行星齒輪機構所提供的擋位有限,為了獲取較多的擋數,可採用兩排或多排行星齒輪機構。目前廣泛採用兩種型別的複合式行星齒輪機構辛普森式和拉維娜式。辛普森式行星齒輪機構是由兩個單排行星齒輪機構共用一個太陽輪組成的複合式行星齒輪機構,如圖15-7所示。

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拉維娜式行星齒輪機構如圖15-8 所示,它由一個單行星輪式行星排和一個雙行星輪式行星排組合而成。大太陽輪、長行星輪、行星架和齒圈共同組成一個單行星輪式行星排;小太陽輪、短行星輪、長行星輪、行星架和齒圈共同組成一個雙行星輪式行星排。

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換擋執行機構,換擋執行機構主要由離合器、制動器和單向離合器三種執行元件組成。離合器和制動器以液壓方式控制行星齒輪機構元件的旋轉,而單向離合器則以機械方式對行星齒輪機構的元件進行鎖止。多片離合器和多片制動器結構基本相同,如圖15-9所示。

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氣缸cylinde,活塞piston,金屬板metal plate,摩擦片friction plate,碟形彈簧dish spring,金屬板metal plate,摩擦片friction plate,氣缸cylinder,活塞pistor。

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液壓控制裝置,自動變速器的自動控制是依靠液壓控制系統來完成的。液壓控制系統由動力源(液壓油泵)和控制機構( 電磁閥)組成。

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液壓油泵除了向控制機構、執行機構供給壓力油以實現換擋外,還給液力變矩器提供冷卻補償油,向行星齒輪變速器供應潤滑油。液壓油泵一般位於液力變矩器和行星齒輪系統之間,其主要型別有轉子泵(圖15-10)和葉片泵(圖15-11 )。

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葉片式油泵vane type oil pump,油泵驅動鏈oil pump drive chain,葉片blade,葉輪impeller。

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自動變速器油濾清器automatic transmission fluid filter, ATF filter,驅動鏈輪drive sprocket,驅動鏈條drive chain,ATF泵ATF pump,中間板intermediate plate,圖15-11葉片泵

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液壓控制機構,液壓控制機構包括主油路調壓閥、手動閥、換擋閥及鎖止離合器控制閥等,集中安裝在自動變速器的閥體總成[圖15-12(a)]上,閥體總成上還整合有各種感測器,如圖15-12(b)所示

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變矩器鎖止離合器控制閥torque converter lock clutch control valve,閥體總成valve body,插接器connectors,駐車鎖止電磁閥parking lock solenoid valve,多片離合器控制閥2multi-plate clutchcontrol valve 2,多片離合器控制閥3/4multi-plate clutchcontrol valve 3/4,壓力控制閥pressure controlvalve,PCV,多片離合器控制閥1multi-plate clutchcontrol valve 1,爪形離合器控制閥1/2claw clutch controlvalve 1/2,駐車感測器parking sensor,輸入軸轉速感測器input shaft speed senso,壓力感測器插接器pressure sensor connector,ATF溫度感測器ATF temperature sensor。

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電子控制系統,電子控制系統(圖15-13)由訊號輸入裝置(感測器和訊號開關裝置)、執行器(各型別電磁閥)和電子控制單元(ECU)組成。

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倒車燈開關back-up light switch,多功能開關multifunctional switch,手自一體開關tiptronic switch,換擋桿鎖止開關shift lever lock switch,自動變速器控制單元automatic transmission control unit,換擋桿電磁閥1shift lever solenoid valve 1,換擋桿電磁閥2shift lever solenoid valve 2,冷卻油電磁閥ooling oil solenoid valve,電磁閥1/2solenoid valve 1/2,壓力調節閥1~7pressure regulating valve 1~7,變速器油溫感測器ATF temperature senso,輸入轉速感測器input speed sensoi,輸出轉速感測器output speed sensol,油溫感測器2IATF temperature sensor,診斷介面on-board diagnosis,OBD,資料匯流排診斷介面CAN diagnostic interface,組合儀表控制單元combination metercontrol unit,變速器油泵控制單元transmission oil pump control unit,輔助液壓泵1auxiliary hydraulic pump 1,輔助液壓泵2uxiliary hydraulic pump 2。