1. 自動變速器的結構分析
自動變速器的自動控制是靠液壓系統來完成的。液壓系統由動力源、控制機構、執行機構三部分組成。
動力源是被液力變距器驅動的油泵,它除了向控制器提供冷卻補償油液,並使其內部具有一定壓力,除此之外還向行星齒輪變速器供潤滑油。
控制機構大體包括主油系統、換檔信號系統,換檔閥系統和緩沖安全系統。根據其換檔信號系統和換檔閥系統採用的是全液壓元件還是電子控制元件可將控制機構分為液控式和電控式兩種。
執行機構包括各離合器制動器的液壓缸。
1、油泵
自動變速器中油泵是重要總成之一,它技術狀況的好壞,對自動變速器的性能及使用壽命有很大影響。油泵通常裝在變矩器的後端,有的是在變速器的後端,但是不管何位都 是變距器的泵通過軸套或軸來驅動,轉速與發動機相同。
常見泵的型式有內嚙合齒輪泵,擺線轉子泵,和葉片泵等定量泵,也有少數車型採用變數泵(葉片)。
1) 內嚙合齒輪
內嚙合齒輪在自動變速器應最為普遍,它具有尺寸小、重量輕、流量脈動小、雜訊低特點。內嚙合齒輪主要由起主動作用的小齒輪,從動的內齒輪、月牙隔板、泵殼、泵蓋等組成
2)擺線轉子泵擺線轉子泵具有結構簡單、尺寸緊湊、雜訊小,運轉平穩高速性能良好等優點;其缺點是流量脈沖大,加工精度要求高。它是由一對內嚙合的轉子及泵殼、泵蓋等組成。
2.主油路系統
自動變速器油從油泵泵出,既進入主油路系統。由於油泵是發動機直接驅動的,因此它的輸出流量和壓力都受到發動機運轉狀況的影響。發動機運行過程中,轉速從1000r/min變化,從而使得油泵的輸出流量和壓力變化很大。當主油路壓力過高時,會引起換檔沖擊和增加功率消耗,當主油路壓力太低時,又會引起離合器制動器的打滑,二者都會影響液壓系統的工作,因此在主油路系統中必須設置主油路調壓閥。
主油路調壓閥:作用是將油泵輸出壓力精確調節到所需的油壓後再輸入主油路,多餘的油返回油底殼。使系統壓力穩定在一定范圍內。
主油調壓閥還應能滿足主油路系統在不同工況,不同檔位時,具有不同油壓的功能要求:
1)節氣門開度小時,自變器所傳距較小,離合器制動器不易打滑,主油路壓力可以降低一些與之喚滾兆相反,應使油壓升高。
2)自動變速器處於低擋行駛,所需轉距較大,主油壓要高。而在高檔時,自動變速器所傳距備歷小,可降低主油壓。
3)倒檔使用時間較少,為減少自動變速器尺寸,倒檔執行機構做得較小,為避免打滑應提高油壓。
3.換檔信號系統
給自動變速器提供換檔操縱的有兩個信號,就是所謂的兩發控制參數:發動機的負荷和離心速控閥提供信號。
1) 節氣門閥
節氣門閥反應節氣門開度大小變化時的油壓。根據輸入方式的不同可分為機械式節氣門閥、真空式節氣門閥兩種。
(1) 電子式節氣門閥
一種常見的電子式節氣門閥,它由上部是節氣門閥體、回位彈簧、下部的強制低檔柱塞和調壓彈簧等組成。節氣門閥和強制低檔柱塞並不直接接觸,而是通過調壓彈簧聯系在一起,強制低檔柱塞下裝有滾輪,與節氣門閥凸輪接觸。節氣門閥凸輪與節氣門控制電機相連。
來自油泵的壓力油由節氣門閥的進油口進入,需經閥口後方能從出油口接至換檔閥。另外節氣門上還有兩個控制油口,分別與來自斷流閥的油壓及出油口油壓相通,使閥體在A、B處受到向下的油壓作用力。當發動機怠速運行時,閥上進油口處的節流口開度很小,輸出的油壓很低。
當踩下加速踏板時,節氣門電機開始運轉,將強制低檔柱塞上推,壓閥壓彈簧,調壓彈簧則推動節氣門閥體向上,使節流口開大,從節氣門輸出的油壓增高。加速踏板往下踩,就是節氣門開度越大,節氣門閥凸輪轉動角度也越大,強制低檔柱塞上移越多,節氣門閥體向上移動也就越多,節流口也就越大,使得節氣門的開度大小與自變器節氣門閥輸出的油壓有了對應關系。
(2)真空式節氣門閥
真空式節氣門閥由真空氣室、推桿和潤滑等組成。
膜片作用在推桿的力即與膜片的彈簧力大小有關,也與真空度有關。
當節氣門開度較小時進氣管真空度較大,真空氣室膜片對閥芯的推力減小,節氣門閥輸出油壓較低;當節氣門開度較大時,進氣管真空度小,真空氣室膜片對閥芯推力變大,節和租氣門閥輸出油壓較高。也就是說,真空節氣門閥所產生的控制信號油壓隨負荷大小而變化。
2)離心式速控閥
也叫離心調速閥或離心調速器 其作用:為自變器換檔閥提供一個隨車速變化的控制油壓。原理是利用軸旋轉時,重塊所產生的離心力來控制潤滑閥芯的位置故稱離心式速控閥和中間傳動復合式雙級速控閥。
(1) 普通復合式雙級速控閥
來自油泵的主油路壓力油由速控閥蓋左端面上的小孔A,經蓋上的軸向油道,速控閥外殼左端面上油道,從閥入口P進入速控閥內,再由閥出口O經外殼左端面油道,蓋上軸向油道及軸頸外槽中的經向小孔B輸出。
離心速控閥輸出油壓的大小由主油路壓力油入口P的開度即滑閥的軸向位置決定。變速器輸出軸旋轉時,滑閥自身的離心力及油壓使滑閥向外移動(甩開);而另一側重塊組件的離心力卻通過速控閥軸力使滑閥向內(內收)移動。當變速器輸出軸轉速很低時,離心力很小,不足以平衡油壓作用力,於是滑閥外移,並通過速控閥軸把另一側的重塊組件往內拉,入口P開度減小,輸出油壓相應減小。當輸出轉速逐漸生高時,重塊組件的離心力迅速增大,拉動滑閥內移,使主油壓入口P開度增大,閥輸出油壓隨車速的提高而內急劇增大。
(2)中間傳動復合式雙級速控閥
前驅變速器,普通復合式雙級速控閥難以布置,而中間傳動復合式雙級速空閥因其體積小,可放開在變速器的軸管內,由裝在變速器輸出軸上的齒輪間接驅動。因此在自動驅動橋中較多採用中間傳動復合式雙級速控閥。
當來自主油路的壓力油由進油口A進入後,經閥芯左端,將閥芯向右推,使A口關小,泄壓口C增大,速控閥輸出壓力減消。當從動齒輪帶動閥芯,閥體及保持架旋轉時,重塊組件在離心力的作用下可繞銷孔向外擺動。
在輸出軸轉速低時,重塊所受離心力小,閥芯在油壓的作用下處於較右的位置A D開度減小,速控輸出油壓速隨之降低,輸出軸轉速越高,重塊組件所受離心力越低閥芯被向左推移得越,速控閥輸出油壓就越高。從而使速控輸出油壓能隨著輸出軸轉速的增大而增高。
4 .換檔閥系統
換檔閥組根據換檔信號系統提供的信號,控制自動變速器中液壓操縱油路的方向,由此決定所處不同檔位。換檔閥組主要由手動閥、換檔閥組成。
1)手動閥
手動閥是安裝於控制系統閥板總成中的多路換向閥,由駕駛室內的自動變速器操縱受柄控制。操縱手柄的作用與普通手動變速器的換檔手柄不同。
手動變速器換檔手柄的工作位置就是變速器的檔位。變速器有幾個檔位,手柄就有幾個工作位置。而自動變速器操縱手柄的位置是自動變速器的工作方式,與檔位數並不對應。如手柄置於前進檔(D)位置時,對三檔自動變速器而言,變速器可根據換檔信號在1至3檔之間自動變換;對四檔自動變速器而言,變速器則可根據換檔信號在1至4檔之間自動換檔。當手柄置於前進低檔2位(或S位)時自動變速器只能在1至2檔間自動變換。當手柄置於前進低檔1位(或L位)時,自動變速器被限制在1檔工作。手動閥還提供倒檔(R)、空擋(N)、停車檔(P)等功能。
2)換檔閥
換檔閥是彈簧液壓作用式的方向控制閥,它有兩個工作位置,可以實現升檔或降檔的自動變換。
3)強制低檔閥
通常,只有車速降低一定數值時,自動變速器才能正常的回低檔。但在絕大多數自動變速器中都裝有強制低檔閥,其作用是:當汽車已在較高車速下行駛,而此時把發動機油門踩到底仍覺加速不夠強烈,則將自動變速器瞬時強制性的降低一檔,即「強制低檔」。由於此時的車速較高,液壓變矩器已在偶合器工況或者閉鎖工況工作,變矩比為1,無增矩作用,而發動機油門幾乎已踩到底,功率輸出接近最大。若將自動變速器降低一檔,則由於傳動比增加,輸出轉矩增大,在短暫的時間內,能起到極其強烈的加速作用,這是在非常情況下的迅速加速時所必需的。結合低一檔後,車速的下降可通過發動機轉速的增加得到彌補,因此可用於短時的超車。當加速的要求得到滿足後,應立即松開油門踏板,否則在加速到接近發動機最大轉速時再松油門升檔,會對高檔摩擦元件工作不利。
強制低檔閥的工作原理是,從閥輸出來自主油路的壓力油,作用於各換檔閥的與節氣門閥油壓作用相同的一端,其共同作用結果是將換檔閥閥芯向降檔方向移動,從而使自動變速器降檔。
5、緩沖安全系統
為防止自動變速器在換檔時出現沖擊,裝有許多起緩沖和安全作用的液壓閥和減振器。這類裝置統稱為緩沖安全系統。
1)緩沖閥
下面先從一個兩檔的自動變速器看緩沖閥的工作原理。該變速器在高檔時需結合離合器,松開制動器;而低檔時則制動器工作,離合器分離。
2)蓄壓減振器
自動變速器中也常用蓄壓減振器來緩沖換檔沖擊,蓄壓減振器也稱蓄能減振器或減振器,一般由減振活塞和彈簧組成。
3)倒檔離合器順序閥
在一些自動變速器中裝有倒檔離合器順序閥,它用於自動變速器換倒檔時減小換檔沖擊。
4)調整閥
換檔閥動作時,如主油路壓力被立即加至執行元件,將會產生較大的沖擊。為進行緩沖,油路中設置了一些調整閥,如中間調整閥、滑行調整閥等。其工作原理大體上相同。
6. 液力變距器控制裝置
自動變速器在液力工況下工作時,其內部的工作油液要傳遞發動機的大部分功率,而由於液力變矩器效率不夠高,損失的功率轉化成熱的形式,使得油液的溫度升高,過高的油溫會加速油液的老化變質,破壞密封,甚至產生沸騰,影響正常工作。另外,變矩器工作輪中有些區域,工作液體的流速高,壓力低,往往出現氣蝕,使得傳遞的轉矩減小。因此,液力變矩器控制裝置的作用就是把變矩器中的高溫油引出加以冷卻,然後加壓送回到變矩器進行補償,如果是閉鎖式液力變矩器,控制裝置則還要控制變矩器中的閉鎖離合器。
液力變矩器控制裝置有壓力調節閥、鎖止信號閥、鎖止繼動閥(也稱鎖止中繼閥)等閥及響應的油路組成。
1).壓力調節閥
變矩器壓力調節閥的作用是將主油路的壓力減壓後送人變矩器,因為油泵輸出的油壓較高,而變矩器的補償油壓只需要0.2Mpa~0.5Mpa。不少自動變速器的壓力調節閥與主油路調壓閥做為一體,直接調節由主油路輸出的壓力油,然後送往變矩器。液力變矩器內的熱油從導輪與泵輪之間或導輪與渦輪之間的通道引出,經冷卻器冷卻後用於行星齒輪變速器齒輪和軸承的潤滑,然後流回油底殼。
2)鎖止信號閥及鎖止繼動閥
液力變矩器中閉鎖離合器的工作是由鎖止信號閥和鎖止繼動閥共同控制。
2. 自動變速器是由哪些零部件組成的
汽車自動變速器常見的有四種型式:分別是液力自動變速器(AT)、機回械無級自動變速器(CVT)、電控答機械自動變速器(AMT)、雙離合器自動變速器(Dual Clutch Transmission--DCT)。目前轎車普遍使用的是AT,AT幾乎成為自動變速器的代名詞。 AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統組成,通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。其中液力變扭器是AT最重要的部件,它由泵輪、渦輪和導輪等構件組成,兼有傳遞扭矩和離合的作用。
3. 自動變速器部件主要組成構造
自動變速器主要由液力變矩器、行星齒輪傳動機構、液壓控制系統、電子控制系統以及冷卻和濾油裝置組成。
(1)液力變矩器
變矩器安裝在發動機的飛輪上。其作用是將發動機雹消純的動力傳遞給行星齒輪傳動機構,具有一定的變矩功能。
(2)行星齒輪傳動機構
行星齒輪傳動機構由行星齒輪機構和換檔執行機構組成。行星齒輪機構由2~3排星形齒輪組成,形成2~5個傳動比;換擋執行器改變傳動比,即自動換擋。
(3)液壓控制系統
液壓控制系統的主要任務是根據發動機負荷(節氣門開度)和車速(車速感測器)的變源咐化,向自動變速器各系統提供所需的油壓。根據操作手柄的位置和車輛的行駛狀態,切換液壓通道,實現對變矩器和齒輪傳動系統的控制;控制變矩器中鎖止離合器的工作狀態。
(4)電子控制系統
在電控系統中,感測器採集各種信號,如油門位置、車速、水溫等。並將它們轉換成電信號,發送到電子控制單元。電子控制單元將數據與設定的換檔規則進行比較,並向電磁閥發出指令,以確定正確的換檔正時和檔位。
(5)冷卻和濾油裝置。冷卻濾油裝置由過濾器、冷卻器和管道組成。
它的作用是通過冷卻油路和橋檔冷卻器對變速器油進行冷卻,從而保持正常的工作溫度(80~90),提高傳動效率。同時,濾清器過濾掉變速器油中的金屬碎屑,保持變速器油的清潔。
4. 自動變速器液壓部分是那些
自動變速箱(AT/DCT/CVT)的控制一般都是由液壓控制系統執行,在AT變速箱中操縱行星齒輪裝置的離合器和制動器由液壓驅動。液壓控制裝置產生和調節此壓力並開關其通路。液壓控制裝置的主要零部件包括:油泵、閥體、主調節閥、手動閥、換檔閥、電磁閥、節流閥。
5. 自動變速器油壓調節裝置組成和工作原理
自動變速器供油系統的油壓調節裝置由主油路調壓閥、輔助調壓閥、單向閥和安全閥組成。大眾01M、01N自動變速器主油壓的調節主要由主油壓調節閥、主油壓增壓閥、電磁閥調節閥和主油壓調節電磁閥N93組成。其中,主油壓調節閥通過自動調節流向各液壓系統的油壓,保證各系統的液壓穩定,使各信號閥工作平穩。主油路調壓閥由閥芯、閥體、彈簧等主要部件組成,能夠針對車速和節氣門開度的變化自動調節油壓。來自油泵的壓力油從進油口A進入,作用在閥芯右端,來自節流閥和手動閥倒檔油路的兩路反饋油壓通過進油口f作用在閥芯左端。當油壓產生的力大於閥芯左端彈簧預緊力和節流調節壓力作用在閥芯上的力時,彈簧就會被壓縮。閥芯向左移動,放油口的開度增加,使油壓下降,直到油壓產生的推力滿足調壓彈簧的預緊力和節氣門調節壓力。此時,壓力調節閥輸出的油壓低於油泵的輸入壓力。輔助調壓閥也是根據車速和節氣門開度的變化來自動調節變矩器的機油壓力、潤滑油壓力和冷卻機油壓力。其調壓原理與主油路調壓閥相同。安全閥又稱限壓閥,由彈簧和鋼球組成,並聯在油泵的進出口,限制油泵的壓力。當機油泵壓力高時,鋼球被壓開,通過回油通道流回油底殼。旁通閥是液壓油冷卻裝置的保護器,當流向冷卻裝置的液壓油的溫度和壓力過高時,閥體打開以繞過冷卻裝置,從而防止高溫高壓的液壓油損壞冷卻裝置。