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自動變速箱

日期:2017/5/9 15:17:24      編輯:汽車知識

自動變速箱

自動變速箱

自動變速箱是相對於手動變速箱而出現的一種能夠自動根據引擎轉速來換擋的設備.

自動變速箱分類

按變速形式分

可分為有級變速箱與無級變速箱兩種

有級變速箱是具有有限幾個定值傳動比(一般有3~5個前進擋和一個倒擋)的變速箱.無級變速箱是能使傳動比在一定范圍內連續變化的變速箱_無級變速箱目前在汽車上應用已逐步增多.

 按無級變矩的種類分

(1)液力變矩器自動變速箱  就是在液力變矩器後面裝一個齒輪變速系統.

(2)機械式自動變速箱  它是由離合器和依據車速、油門開度改變_V型帶輪的作用半徑而實現無級變速的

(3)“電動輪”無級變速  它取消了機械傳動中的傳統機構_而代之以電流輸至電動機_以驅動和電動機裝成一體的車輪.

按自動變速箱前進擋的擋位數不同分  

自動變速箱按前進擋的檔位數不同_可分為2個前進擋、3個前進擋、4個前進擋三種.早期的自動變速箱通常為2個前進擋或3個前進擋.這兩種自動變速箱都沒有超速擋_其最高擋為直接擋.新型轎車裝用的自動變速箱基本上都是4個前進擋_即設有超速擋.這種設計雖然使自動變速箱的構造更加復雜_但由於設有超速擋_大大改善了汽車的燃油經濟性.

按齒輪變速箱的類型分  自動變速箱按齒輪變速箱的類型不同_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箱體積較大_最大傳動比較小_使用較少.行星齒輪式自動變速箱結構緊湊_能獲得較大的傳動比_為絕大多數轎車采用.

按齒輪變速系統的控制方式分

(1)液控自動變速箱液控自動變速箱是通過機械的手段_將汽車行駛時的車速及節氣門開度兩個參數轉變為液壓控制信號;閥板中的各個控制閥根據這些液壓控制信號的大小_按照設定的換擋規律_通過控制換擋執行機構動作_實現自動換擋_現在使用較少.

(2)電控液動自動變速箱

電控液動自動變速箱是通過各種傳感器_將發動機轉速、節氣門開度、車速、發動機水溫、自動變速箱液壓油溫度等參數轉變為電信號_並輸入電腦;電腦根據這些電信號_按照設定的換擋規律_向換擋電磁閥、油壓電磁閥等發出電控制信號;換擋電磁閥和油壓電磁閥再將電腦的電控信號轉變為液壓控制信號_閥板中的各個控制閥根據這些液壓控制信號_控制換擋執行機構的動作_從而實現自動.

基本組成

自動變速箱的廠牌型號很多_外部形狀和內部結構也有所不同_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箱組合起來的.常見的組成部分有液力變矩器、行星齒輪機構、離合器、制動器、油泵、濾清器、管道、控制閥體、速度調壓器等_按照這些部件的功能_可將它們分成液力變矩器、變速齒輪機構、供油系統、自動換擋控制系統和換擋操縱機構等五大部分.

液力變矩器

液力變矩器位於自動變速箱的最前端_安裝在發動機的飛輪上_其作用與采用手動變速箱的汽車中的離合器相似.它利用油液循環流動過程中動能的變化將發動機的動力傳遞自動變速箱的輸入軸_並能根據汽車行駛阻力的變化_在一定范圍內自動地、無級地改變傳動比和扭矩比_具有一定的減速增扭功能.

變速齒輪機構

自動變速箱中的變速齒輪機構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箱_由於尺寸較大_最大傳動比較小_只有少數車型采用.目前絕大多數轎車自動變速箱中的齒輪變速箱采用的是行星齒輪式.

變速齒輪機構主要包括行星齒輪機構和換檔執行機構兩部分.

行星齒輪機構_是自動變速箱的重要組成部分之一_主要由於太陽輪(也稱中心輪)、內齒圈、行星架和行星齒輪等元件組成.行星齒輪機構是實現變速的機構_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動而實現的.在速比改變的過程中_整個行星齒輪組還存在運動_動力傳遞沒有中斷_因而實現了動力換擋.

換擋執行機構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構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構中的某個元件抱住_使之不動.單向超越離合器也是行星齒輪變速箱的換擋元件之一_其作用和多片式離合器及制動器基本相同_也是用於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_讓行星齒輪變速箱組成不同傳動比的擋位.

供油系統

自動變速箱的供油系統主要由油泵、油箱、濾清器、調壓閥及管道所組成.油泵是自動變速箱最重要的總成之一_它通常安裝在變矩器的後方_由變矩器殼後端的軸套驅動.在發動機運轉時_不論汽車是否行駛_油泵都在運轉_為自動變速箱中的變矩器、換擋執行機構、自動換擋控制系統部分提供一定油壓的液壓油.油壓的調節由調壓閥來實現.

自動換擋控制系統

自動換擋控制系統能根據發動機的負荷(節氣門開度)和汽車的行駛速度_按照設定的換擋規律_自動地接通或切斷某些換擋離合器和制動器的供油油路_使離合器結合或分開、制動器制動或釋放_以改變齒輪變速箱的傳動比_從而實現自動換擋.

工作過程

自動變速箱之所以能夠實現自動換擋是因為工作中駕駛員踏下油門的位置或發動機進氣歧管的真空度和汽車的行駛速度能指揮自動換擋系統工作_自動換擋系統中各控制閥不同的工作狀態將控制變速齒輪機構中離合器的分離與結合和制動器的制動與釋放_並改變變速齒輪機構的動力傳遞路線_實現變速箱擋位的變換.

傳統的液力自動變速箱根據汽車的行駛速度和節氣門開度的變化_自動變速擋位.其換擋控制方式是通過機械方式將車速和節氣門開度信號轉換成控制油壓_並將該油壓加到換擋閥的兩端_以控制換擋閥的位置_從而改變換擋執行元件(離合器和制動器)的油路.這樣_工作液壓油進入相應的執行元件_使離合器結合或分離_制動器制動或松開_控制行星齒輪變速箱的升擋或降擋_從而實現自動變速.

電控液力自動變速箱是在液力自動變速箱基礎上增設電子控制系統而形成的.它通過傳感器和開關監測汽車和發動機的運行狀態_接受駕駛員的指令_並將所獲得的信息轉換成電信號輸入到電控單元.電控單元根據這些信號_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_以實現自動變速.

AT傳動系統的工作原理

AT傳動系統的結構與手動檔相比_在結構和使用上有很大的不同.手動檔主要由齒輪和軸組成_通過不同的齒輪組合產生變速變矩;而AT傳動系統是由液力變矩器、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最具特點的部件_它由泵輪、渦輪和導輪等構件組成_它直接輸入發動機動力_並傳遞扭矩_同時具有離合作用.泵輪和渦輪是一對工作組合_它們就好似相對放置的兩台風扇_一台風扇吹出的風力會帶動另一台風扇的葉片旋轉_風力成了動能傳遞的媒介_如果用液體代替空氣成為傳遞動能的媒介_泵輪就會通過液體帶動渦輪旋轉_再在泵輪和渦輪之間加上導輪_通過反作用力使泵輪和渦輪之間實現轉速差就可以實現變速變矩了.由於液力變矩器自動變速變矩范圍不夠大_因此在渦輪後面再串聯幾排行星齒輪來提高效率_液壓操縱系統會隨發動機工作的變化而自行操縱行星齒輪_從而實現自動變速變矩.輔助機構自動換檔不能滿足行駛上的多種需要_例如停泊、後退等_所以還設有干預裝置(即手動撥桿)_標志P(停泊)、R(後位)、N(空位)、D(前進位)_另在前進位中還設有“2”和“1”的附加檔位_用以起步或上斜坡之用.由於將其變速區域分成若干個變速比區段_只有在規定的變速區段內才是無級的_因此AT實際上是一種介於有級和無級之間的自動變速箱.

液力自動變速箱通常有兩種類型:一種為前置後驅動液力自動變速箱;另一種為前置前驅動液力自動變速箱.液力自動變速箱電子控制通過動力傳動控制模塊(Power-transmissionControlModule_PCM)接收來自汽車上各種傳感器的電信號輸入_根據汽車的使用工況對這些信息處理來決定液力自動變速箱運行工況.按照這些工況_動力傳動控制模塊給執行機構發出指令_並實現下列功能:變速箱的升檔和降檔;一般通過操縱一對電子換檔電磁閥在通/斷兩種狀態中轉換;通過電子控制壓力控制電磁閥(PressureControlSolenoid_PCS)來調整管路油壓;變矩器離合器(TorqueConverterClutch_TCC)用以控制電磁閥的結合和分離時間.

自動變速箱主要是根據車速傳感器(VehicleSpeedSensor_VSS)、節氣門位置傳感器(17hrottlePositionSensor_TPS)以及駕駛員踩下加速踏板的程度進行升位和降位控制.

AMT傳動系統的工作原理

AMT、傳動系統是在傳統的固定軸式變速箱和干式離合器的基礎上_應用微電子駕駛和控制理論_以電子控制單元(ECU)為核心_通過電動、液壓或氣動執行機構對選換檔機構、離合器、節氣門進行操縱_來實現起步和換檔的自動操作.AMT傳動系統的基本控制原理是:ECU根據駕駛員的操縱(節氣門踏板、制動踏板、轉向盤、選檔器的操縱)和車輛的運行狀態(車速、發動機轉速、變速箱輸入軸轉速)綜合判斷_確定駕駛員的意圖以及路面情況_采用相應的控制規律_發出控制指令_借助於相應的執行機構_對車輛的動力傳動系統進行聯合操縱.

AMT、傳動系統是對傳統干式離合器和手動齒輪變速箱進行電子控制實現自動換檔_其控制過程基本是模擬駕駛員的操作.ECU的輸入有:加速踏板信號、發動機轉速、節氣門開度、車速等.ECU根據換檔規律、離合器控制規律、發動機節氣門自適應調節規律產生的輸出_對節氣門開度、離合器、換檔操縱三者進行綜合控制.

離合器的控制是通過三個電磁閥實現的_通過油缸的活塞完成離合器的分離或接合.ECU根據離合器行程的信號判斷離合器接合的程度_調節接合速度_保證接合平順.

換檔控制一般是在變速箱上交叉地安裝兩個控制油缸.選檔與換檔由四個電磁閥根據ECU發出指令進行控制.

在正常行駛時_節氣門開度的控制由駕駛員直接控制加速踏板_其行程通過傳感器輸入到:ECU_ECU再根據行程大小_通過對步進電動機控制來控制發動機節氣門開度.在換檔過程_踏板行程與節氣門開度並非完全一致_按換檔規律要求先減小節氣門開度_進入空檔_在掛上新的檔位後_接合離合器_隨著傳遞發動機扭矩增大的同時_節氣門開度按一定的調節規律加到與加速踏板對應的開度.

CVT傳動系統的工作原理

CVT采用傳動帶和可變槽寬的帶輪進行動力傳遞_即當帶輪變化槽寬時_相應地改變驅動輪與從動輪上傳動帶的接觸半徑而進行變速_傳動帶一般有橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等.CVT是真正的無級變速_它的優點是重量輕、體積小、零件少.與AT比較_它具有較高的運行效率_油耗也較低.但CVT的缺點也很明顯_就是傳動帶很容易損壞_不能承受過大的載荷_因此在自動變速箱中占有率較低.

CVT與AMT和AT相比_最主要的優點是它的速比變化是無級的_在各種行駛工況下都能選擇最佳的速比_其動力性、經濟性和排放與AT相比都得到了很大的改善.但是CVT不能實現換空位_在倒位和起步時還得有一個自動離合器_有的采用液力變矩器_有的采用模擬液力變矩器起步特性的電控濕式離合器或電磁離合器.CVT采用的金屬帶無級變速箱與AT一般所用的行星齒輪有級變速箱比較_結構相對簡單_在批量生產時成本可能低些.

控制開關

裝有自動變速箱的汽車通常還提供了許多控制開關_用以控制汽車的行駛狀態.比較常見的控制開關如下:

超速檔開關(O/D):自動變速箱的最高檔通常是超速檔.超速開關關閉後_D檔行駛時_自動變速箱將無法換入超速檔.通常在上坡及路面狀況不良時應考慮將此開關關閉.

模式選擇開關:現在多數自動變速箱都會提供模式選擇開關_在不同的模式下_自動變速箱的換擋規律不同_因而其性能會有所差異.常見的模式有以下幾種:

經濟模式:在此模式下_自動變速箱具有較高的燃油經濟性_節油性能佳.

動力模式:在此模式下_發動機常在大功率范圍內運轉_使汽車具有較高的動力性能和爬坡能力.

標准模式:亦稱普通模式.此模式兼顧經濟性和動力性.

強制降檔開關:當加速踏板的位置超過了節氣門全開的位置時_此開關接通_變速箱自動下降一個檔位_以提高汽車的加速性能.

保持開關_亦稱檔位鎖定開關或手動換擋開關.部分裝有自動變速箱的汽車提供此開關_選定後_變速箱不能自動換擋_駕駛員通過操縱選檔桿(此時選檔桿成為換擋桿)手動選擇檔位.

自動變速箱根據汽車速度、發動機轉速、動力負荷等因素自動進行升降檔位_不需由駕駛者操作離合器換檔_使用很方便.特別在交通比較擁擠的城區馬路行駛_自動變速箱體現出很好的便利性.自動變速箱比手動變速箱復雜得多_有很多方面不相同_但最大的區別在於控制方面.手動變速箱由駕駛員操縱檔位_加檔或減檔由人工操作_而自動變速箱是由機器自動控制檔位_變換檔位是由液壓控制裝置進行的.

以一個典型的自動變速箱為例_液壓控制裝置根據節氣門(油門)開度和變速箱輸出軸上輸送來的信號控制升降檔.根據節氣門開度變化_液壓控制裝置中的調節閥產生與加速踏板踏下量成正比的液壓_該液壓作為節氣門開度“信號”加到液壓控制裝置;另外有裝配在輸出軸上的速控液壓閥可產生與轉速(車速)成正比的液壓_作為車速“信號”加到液壓控制裝置.因此_就有節氣門開度“信號”和車速“信號”_液壓控制裝置根據這兩個“信號”自動調節變速箱油量_從而控制換檔時機.

也就是說在汽車駕駛中_駕駛員踏下加速踏板(油門踏板)_控制節氣門開度和汽車的行駛速度(變速箱輸出軸轉速)_就能自動控制變速箱內的液壓控制裝置_液壓控制裝置會利用液力去控制行星齒輪系統的離合器和制動器_以改變行星齒輪的傳動狀態.

自動變速箱的核心控制裝置是液壓控制裝置_液壓控制裝置由油泵、閥體、離合器、制動器以及連接所有這些部件的液體通路所組成.關鍵部件是閥體_因此它是自動變速箱的控制中心.閥體的作用是根據發動機和底盤傳動系的負載狀況(節氣門開度和輸出軸轉速)_對油泵輸出到各執行機構的油壓加以控制_以控制液力變矩器_控制各離合器和制動器的結合與分離實現自動換檔.

以上是自動變速箱的基本控制形式_如果是電子控制自動變速箱_就要在上述基礎上增加電磁閥_ECU(電控單元)借助電磁閥控制自動變速箱工作過程.ECU輸入電路接受傳感器和其它裝置輸入的信號_對信號進行過濾處理和放大_然後轉換成電信號驅動被控的電磁閥工作.因此_電子控制自動變速箱就要增加節氣門位置傳感器、車速傳感器、水溫傳感器、液壓溫度傳感器、發動機轉速傳感器、檔位開關、剎車燈開關等數字信號匯入ECU_從而使得ECU精確控制電磁閥_使換檔和鎖止時間准確_令汽車運行更加平穩和節省燃油.

關鍵詞:手動變速箱 序列變速箱 雙離合變速箱