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自動變速器維修基礎(chǔ)

www.sail-shipping.com 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：shanshilin 類別：汽車構(gòu)造維修時間：2007-02-16

自動變速器維修基礎(chǔ)
    第一節(jié) 自動變速器的基本組成和工作過程
    一、自動變速器的基本組成
    自動變速器的廠牌型號很多，外部形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)也有所不同，但它們的組成基本相同，都是由液力變矩器和齒輪式自動變速器組合起來的。常見的組成部分有液力變矩器、行星齒輪機(jī)構(gòu)、離合器、制動器、油泵、濾清器、管道、控制閥體、速度調(diào)壓器等，按照這些部件的功能，可將它們分成液力變矩器、變速齒輪機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、自動換擋控制系統(tǒng)和換擋操縱機(jī)構(gòu)等五大部分。
    1、液力變矩器
    液力變矩器位于自動變速器的最前端，安裝在發(fā)動機(jī)的飛輪上，其作用與采用手動變速器的汽車中的離合器相似。它利用油液循環(huán)流動過程中動能的變化將發(fā)動機(jī)的動力傳遞自動變速器的輸入軸，并能根據(jù)汽車行駛阻力的變化，在一定范圍內(nèi)自動地、無級地改變傳動比和扭矩比，具有一定的減速增扭功能。
    2、變速齒輪機(jī)構(gòu)
    自動變速器中的變速齒輪機(jī)構(gòu)所采用的型式有普通齒輪式和行星齒輪式兩種。采用普通齒輪式的變速器，由于尺寸較大，最大傳動比較小，只有少數(shù)車型采用。目前絕大多數(shù)轎車自動變速器中的齒輪變速器采用的是行星齒輪式。
    變速齒輪機(jī)構(gòu)主要包括行星齒輪機(jī)構(gòu)和換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分。
    行星齒輪機(jī)構(gòu)，是自動變速器的重要組成部分之一，主要由于太陽輪（也稱中心輪）、內(nèi)齒圈、行星架和行星齒輪等元件組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)變速的機(jī)構(gòu)，速比的改變是通過以不同的元件作主動件和限制不同元件的運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)的。在速比改變的過程中，整個行星齒輪組還存在運(yùn)動，動力傳遞沒有中斷，因而實(shí)現(xiàn)了動力換擋。
    換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是用來改變行星齒輪中的主動元件或限制某個元件的運(yùn)動，改變動力傳遞的方向和速比，主要由多片式離合器、制動器和單向超越離合器等組成。離合器的作用是把動力傳給行星齒輪機(jī)構(gòu)的某個元件使之成為主動件。制動器的作用是將行星齒輪機(jī)構(gòu)中的某個元件抱住，使之不動。單向超越離合器也是行星齒輪變速器的換擋元件之一，其作用和多片式離合器及制動器基本相同，也是用于固定或連接幾個行星排中的某些太陽輪、行星架、齒圈等基本元件，讓行星齒輪變速器組成不同傳動比的擋位。
    3、供油系統(tǒng)
    自動變速器的供油系統(tǒng)主要由油泵、油箱、濾清器、調(diào)壓閥及管道所組成。油泵是自動變速器最重要的總成之一，它通常安裝在變矩器的后方，由變矩器殼后端的軸套驅(qū)動。在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，不論汽車是否行駛，油泵都在運(yùn)轉(zhuǎn)，為自動變速器中的變矩器、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、自動換擋控制系統(tǒng)部分提供一定油壓的液壓油。油壓的調(diào)節(jié)由調(diào)壓閥來實(shí)現(xiàn)。
    4、自動換擋控制系統(tǒng)
    自動換擋控制系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷（節(jié)氣門開度）和汽車的行駛速度，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，自動地接通或切斷某些換擋離合器和制動器的供油油路，使離合器結(jié)合或分開、制動器制動或釋放，以改變齒輪變速器的傳動化，從而實(shí)現(xiàn)自動換擋。
    自動變速器的自動換擋控制系統(tǒng)有液壓控制和電液壓（電子）控制兩種。
    液壓控制系統(tǒng)是由閥體和各種控制閥及油路所組成的，閥門和油路設(shè)置在一個板塊內(nèi)，稱為閥體總成。不同型號的自動變速器閥體總成的安裝位置有所不同，有的裝置于上部，有的裝置于側(cè)面，縱置的自動變速器一般裝置于下部。
    在液壓控制系統(tǒng)中，增設(shè)控制某些液壓油路的電磁閥，就成了電器控制的換擋控制系統(tǒng)，若這些電磁閥是由電子計(jì)算機(jī)控制的，則成為電子控制的換擋系統(tǒng)。
    5、換擋操縱機(jī)構(gòu)
    自動變速器的換擋操縱機(jī)構(gòu)包括手動選擇閥的操縱機(jī)構(gòu)和節(jié)氣門閥的操縱機(jī)構(gòu)等。駕駛員通過自動變速器的操縱手柄改變閥板內(nèi)的手動閥位置，控制系統(tǒng)根據(jù)手動閥的位置及節(jié)氣門開度、車速、控制開關(guān)的狀態(tài)等因素，利用液壓自動控制原理或電子自動控制原理，按照一定的規(guī)律控制齒輪變速器中的換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作，實(shí)現(xiàn)自動換擋。
    二、自動變速器的工作過程
    自動變速器之所以能夠?qū)崿F(xiàn)自動換擋是因?yàn)楣ぷ髦旭{駛員踏下油門的位置或發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的真空度和汽車的行駛速度能指揮自動換擋系統(tǒng)工作，自動換擋系統(tǒng)中各控制閥不同的工作狀態(tài)將控制變速齒輪機(jī)構(gòu)中離合器的分離與結(jié)合和制動器的制動與釋放，并改變變速齒輪機(jī)構(gòu)的動力傳遞路線，實(shí)現(xiàn)變速器擋位的變換。
    傳統(tǒng)的液力自動變速器根據(jù)汽車的行駛速度和節(jié)氣門開度的變化，自動變速擋位。其換擋控制方式是通過機(jī)械方式將車速和節(jié)氣門開度信號轉(zhuǎn)換成控制油壓，并將該油壓加到換擋閥的兩端，以控制換擋閥的位置，從而改變換擋執(zhí)行元件（離合器和制動器）的油路。這樣，工作液壓油進(jìn)入相應(yīng)的執(zhí)行元件，使離合器結(jié)合或分離，制動器制動或松開，控制行星齒輪變速器的升擋或降擋，從而實(shí)現(xiàn)自動變速。
    電控液力自動變速器是在液力自動變速器基礎(chǔ)上增設(shè)電子控制系統(tǒng)而形成的。它通過傳感器和開關(guān)監(jiān)測汽車和發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，接受駕駛員的指令，并將所獲得的信息轉(zhuǎn)換成電信號輸入到電控單元。電控單元根據(jù)這些信號，通過電磁閥控制液壓控制裝置的換擋閥，使其打開或關(guān)閉通往換擋離合器和制動器的油路，從而控制換擋時刻和擋位的變換，以實(shí)現(xiàn)自動變速。
    三、自動變速器的類型
    不同車型所裝用的自動變速器在型式、結(jié)構(gòu)上往往有很大的差異，常見的分類方法和類型如下：
    1、按變速方式分類
    汽車自動變速器按變速方式的不同，可分為有級變速器和無級變速器兩種。
    有級變速器是具有有限幾個定值傳動比（一般有3~5個前進(jìn)擋和一個倒擋）的變速器。無級變速器是能使傳動比在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的變速器，無級變速器目前在汽車上應(yīng)用較少。
    2、按汽車驅(qū)動方式分類
    自動變速器按照汽車驅(qū)動方式的不同，可分為后驅(qū)動自動變速器和前驅(qū)動自動變速器兩種。這兩種自動變速器在結(jié)構(gòu)和布置上有很大的不同。
    后驅(qū)動自動變速器的變矩器和齒輪變速器的輸入軸及輸出軸在同一軸線上，發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)變矩器、自動變速器、傳動軸、后驅(qū)動橋的主減速器、差速器和半軸傳給左右兩個后輪。這種發(fā)動機(jī)前置，后輪驅(qū)動的布置型式，其發(fā)動機(jī)和自動變速器都是縱置的，因此軸向尺寸較大，在小型客車上布置比較困難。后驅(qū)動自動變速器的閥板總成一般布置在齒輪變速器下方的油底殼內(nèi)。
    前驅(qū)動自動變速器除了具有與后驅(qū)動自動變速器相同的組成部分外，在自動變速器的殼體內(nèi)還裝有差速器。前驅(qū)動汽車的發(fā)動機(jī)有縱置和橫置兩種�？v置發(fā)動機(jī)的前驅(qū)動自動變速器的結(jié)構(gòu)和布置與后驅(qū)動自動變速器基本相同，只是在后端增加了一個差速器。橫置發(fā)動機(jī)前驅(qū)動自動變速器由于汽車橫向尺寸的限制，要求有較小的軸向尺寸，因此通常將輸入軸和輸出軸設(shè)計(jì)成兩個軸線的方式；變矩器和齒輪變速器輸入軸布置在上方，輸出軸布置在下方。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，因此常將閥板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。
    3、按自動變速器前進(jìn)擋的擋位數(shù)不同分類
    自動變速器按前進(jìn)擋的檔位數(shù)不同，可分為2個前進(jìn)擋、3個前進(jìn)擋、4個前進(jìn)擋三種。早期的自動變速器通常為2個前進(jìn)擋或3個前進(jìn)擋。這兩種自動變速器都沒有超速擋，其最高擋為直接擋。新型轎車裝用的自動變速器基本上都是4個前進(jìn)擋，即設(shè)有超速擋。這種設(shè)計(jì)雖然使自動變速器的構(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。
    4、按齒輪變速器的類型分類
    自動變速器按齒輪變速器的類型不同，可分為普通齒輪式和行星齒輪式兩種。普通齒輪式自動變速器體積較大，最大傳動比較小，使用較少。行星齒輪式自動變速器結(jié)構(gòu)緊湊，能獲得較大的傳動比，為絕大多數(shù)轎車采用。
    5、按變矩器的類型分類
    轎車自動變速器基本上都是采用結(jié)構(gòu)簡單的單級三元件綜合式液力變矩器。這種變矩器又分為有鎖止離合器和無鎖止離合器兩種。早期的變矩器中沒有鎖止離合器，在任何工況下都是以液力的方式傳遞發(fā)動機(jī)動力，因此傳動效率較低。新型轎車自動變速器大都采用帶鎖止離合器的變矩器，這樣當(dāng)汽車達(dá)到一定車速時，控制系統(tǒng)使鎖止離合器結(jié)合，液力變矩器輸入部分和輸出部分連成一體，發(fā)動機(jī)動力以機(jī)械傳遞的方式直接傳入齒輪變速器，從而提高了傳動效率，降低了汽車的燃油消耗量。
    6、按控制方式分類
    自動變速器按控制方式不同，可分為液力控制自動變速器和電子控制自動變速器兩種。液力控制自動變速器是通過機(jī)械的手段，將汽車行駛時的車速及節(jié)氣門開度兩個參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘枺婚y板中的各個控制閥根據(jù)這些液壓控制信號的大小，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，通過控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，實(shí)現(xiàn)自動換擋，現(xiàn)在使用較少。電子控制自動變速器是通過各種傳感器，將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速、發(fā)動機(jī)水溫、自動變速器液壓油溫度等參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘�，并輸入電腦；電腦根據(jù)這些電信號，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；換擋電磁閥和油壓電磁閥再將電腦的電子控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤嚎刂菩盘�，閥板中的各個控制閥根據(jù)這些液壓控制信號，控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，從而實(shí)現(xiàn)自動換擋。
    四、自動變速器的優(yōu)缺點(diǎn)
    機(jī)械齒輪變速器具有效率高，工作可靠，結(jié)構(gòu)比較簡單等優(yōu)點(diǎn)。故被廣泛地應(yīng)用在各種汽車上。但是對于諸如高級小客車、超重型自卸汽車，要求高通過性的軍用越野汽車以及城市的大型公共汽車等車型，由于特殊的使用條件和要求，單純采用機(jī)械變速器，雖能適應(yīng)汽車的一些需要，但還存在不足之處。
    為適應(yīng)汽車行駛條件的變化，必須經(jīng)常換擋。換擋時，被嚙合的主動齒輪與被動齒輪轉(zhuǎn)速不一樣，使齒輪受到?jīng)_擊，甚至有時掛不上擋。于是換擋前需要對轉(zhuǎn)速加以調(diào)整。例如從高擋換至低擋，先要松油門和離合器，摘掉高擋、結(jié)合主離合器、加大油門，再分離主離合器、掛上低擋，使換擋時將要相互嚙合的齒輪轉(zhuǎn)速相接近，便于掛擋。這樣換擋過程過于復(fù)雜，要求司機(jī)能夠掌握時機(jī)，有一定的熟練操作技術(shù)。同時，駕駛員踩主離合器踏板時，要消耗很大的體力，容易疲勞。
    由于換擋時的沖擊現(xiàn)象，傳動系要受到很大的附加作用力。若汽車在行駛過程中，突然碰到大右塊，阻力突增，車速下降。此時發(fā)動機(jī)工況并未改變，傳動系就要“別勁”，使零部件容易損壞或縮短使用壽命。
    機(jī)械變速器由若干組齒輪構(gòu)成。齒輪的不同組合可得到不同的擋位。由于齒輪組數(shù)目有限，所能得到的擋位也就有限，故普通機(jī)械變速器是有級式變速器。機(jī)械變速器的擋位愈多，愈能更充分地利用發(fā)動機(jī)功率，以提高汽車的動力性能。例如結(jié)構(gòu)相同的兩輛汽車采用不同的變速器：一輛是兩擋變速器，另一輛是四擋變速器。兩種變速器的頭擋和直接擋速比相同。此兩輛汽車在良好路面上以直接擋行駛時，最大車速和克服道路阻力的能力相同。頭擋的起步能力和最大爬坡度也相同。但在阻力稍大。不能用直接擋行駛時，情況就不同了。前者只能用頭擋，并需關(guān)小節(jié)氣門，最大行駛速度低；后者則可用3擋或2擋行駛，允許節(jié)氣門開得較大，故發(fā)動機(jī)功率利用得充分，動力性好，平均車速高，經(jīng)濟(jì)性也好。
    事實(shí)上，機(jī)械變速器的擋位不可能增加得很多，否則將會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重。擋位增多，換擋次數(shù)也就增多，更增加了換擋操縱的困難。因此，載重量在25T以上的重型礦用汽車一般都不單獨(dú)使用機(jī)械變速器。
    采用液力自動變速器，可彌補(bǔ)機(jī)械變速器的某些不足。使用液力自動變速器的汽車具有下列顯著的優(yōu)點(diǎn)：
    1、大大提高發(fā)動機(jī)和傳動系的使用壽命
    采取液力自動變速器的汽車與采用機(jī)械變速器的汽車對比試驗(yàn)表明：前者發(fā)動機(jī)的壽命可提高85%，變速器的壽命提高12倍，傳動軸和驅(qū)動半軸的壽命可提高75%~100%。
    液力傳動汽車的發(fā)動機(jī)與傳動系，由液體工作介質(zhì)“軟”性連接。液力傳動起一定的吸收、衰減和緩沖的作用，大大減少沖擊和動載荷。例如，當(dāng)負(fù)荷突然增大時，可防止發(fā)動機(jī)過載和突然熄火。汽車在起步、換擋或制動時，能減少發(fā)動機(jī)和傳動系所承受的沖擊及動載荷，因而提高了有關(guān)零部件的使用壽命。
    2、提高汽車通過性
    采用液力自動變速器的汽車，在起步時，驅(qū)動輪上的驅(qū)動扭矩是逐漸增加的，防止很大的振動，減少車輪的打滑，使起步容易，且更換平穩(wěn)。它的穩(wěn)定車速可以降低到低。舉例來說：當(dāng)行駛阻力很大時（如爬陡坡），發(fā)動機(jī)也不至于熄火，使汽車仍能以極低速度行駛。在特別困難面行駛時，因換擋時沒有功率間斷，不會出現(xiàn)汽車停車的現(xiàn)象。因此，液力機(jī)械變速器對于提高汽車的通過性具有良好的效果。
    3、具有良好的自適應(yīng)性
    目前，液力傳動的汽車都采用液力變矩器，它能自動適應(yīng)汽車驅(qū)動輪負(fù)荷的變化。當(dāng)行駛阻力增大時，汽車自動降低速度，使驅(qū)動輪動力矩增加；當(dāng)行駛阻力減小時，減小驅(qū)動力矩，增加車速。這說明，變矩器能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級變速器，大大減少行駛過程中的換擋次數(shù)，有利于提高汽車的動力性和平均車速。
    4、操縱輕便
    裝備液力自動變速器的汽車，采用液壓操縱或電子控制，使換擋實(shí)現(xiàn)自動化。在變換變速桿位置時，只需操縱液壓控制的滑閥，這比普通機(jī)械變速器用撥叉撥動滑動齒輪實(shí)現(xiàn)換擋要簡單輕松得多。而且，它的換擋齒輪組一般都采用行星齒輪組，是常嚙合齒輪組，這就降低或消除了換擋時的齒輪沖擊，可以不要主離合器，大大減輕了駕駛員的勞動強(qiáng)度。
    綜上所述，液力自動變速器不僅能與汽車行駛要求相適應(yīng)，而且具有單純機(jī)械變速器所不具備的一些顯著優(yōu)點(diǎn)，這是液力自動變速器的主要方面，也是汽車采用液力自動變速器的理由。不過，與單純機(jī)械變速器相比，它也存在某些缺點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，傳動效率較低等。對液力變矩器而言，最高效率一般只有（82~86）%左右，而機(jī)械傳動的效率可達(dá)（95~97）%。由于傳動效率低，使汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性有所降低；由于自動變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相應(yīng)的維修技術(shù)也較復(fù)雜，要求有專門的維修人員，具有較高的修理水平和故障檢查分析的能力。但這些缺點(diǎn)是相對的，由于大大延長了發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)的使用壽命，提高了出車率和生產(chǎn)率，減少了維修費(fèi)用，自動的無級變速提高了發(fā)動機(jī)功率的平均利用率，提高平均車速，雖然燃油經(jīng)濟(jì)性有所降低，卻提高了汽車整體使用經(jīng)濟(jì)性。此外，目前還采用一種帶鎖定離合器的液力變矩器，在一定行駛條件下，通過采用與發(fā)動機(jī)的最佳匹配，遵循最佳換擋規(guī)律，采用變矩器的鎖止，可使用傳動效率大為提高。當(dāng)鎖定離合器分離時，仍與一般液力變矩器相同；當(dāng)鎖定離合器結(jié)合時，使液力變矩器失去作用，輸入軸與輸出軸是直接傳動的，傳動效率接近百分之百。