汽車自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)原理與故障分析-wenkub
2023-07-02 19:26:19 本頁(yè)面
【正文】 復(fù)雜，執(zhí)行元件和齒輪數(shù)目會(huì)隨之增加，不但成本增加，體積和重量也會(huì)增大，對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車而言還會(huì)增加動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)布置的困難。檔位多使變速器具有更大的速比范圍和更細(xì)密的檔位之間的速比分配，從而改善汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和換檔平順性。無(wú)級(jí)變速箱CVT（Continuously Variable Transmission)的內(nèi)部并沒有傳統(tǒng)變速箱的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，而是以兩個(gè)可改變直徑的傳動(dòng)輪，中間套上傳動(dòng)帶來(lái)傳動(dòng)。而傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器使用一臺(tái)離合器，當(dāng)換擋時(shí)，駕駛員須踩下離合器踏板，使不同擋的齒輪做出嚙合動(dòng)作，而動(dòng)力就在換擋期間出現(xiàn)間斷，令輸出表現(xiàn)有所斷續(xù)。但，傳統(tǒng)自動(dòng)變速器技術(shù)卻由于其效率的低下而在等待一場(chǎng)革命。據(jù)悉，該型號(hào)自動(dòng)變速器不久將正式應(yīng)用于中高端乘用車上，而該公司研發(fā)的6速自動(dòng)變速器的量產(chǎn)也已被提上日程。包括通用汽車公司在內(nèi)的國(guó)外企業(yè)都在加速發(fā)展無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器技術(shù)。在中低檔轎車、城市客車、軍用車輛、載貨車等方面應(yīng)用前景較廣闊。1998年德國(guó)大眾Lupo轎車安裝了電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，顯示了非常光明的前景。液力自動(dòng)變速器的應(yīng)用范圍廣，可裝備轎車、客車、貨車等各種車型，在汽車自動(dòng)變速器行業(yè)中占有主導(dǎo)地位。現(xiàn)在的液力自動(dòng)變速器可通過微電腦對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制。 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，自動(dòng)變速器已經(jīng)出現(xiàn)了多種類型，其中包括液力機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automatic Transmission ,簡(jiǎn)稱AT) 、機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automatic Mechanical Transmission ,簡(jiǎn)稱AMT)和無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(Continuously Variable Transmission ,簡(jiǎn)稱CVT)等三種結(jié)構(gòu)形式液力自動(dòng)變速器已走過了六十多年的歷史，其技術(shù)成熟，性能可靠。但是，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)復(fù)雜和價(jià)格昂貴，這種技術(shù)并未得到普遍認(rèn)可。20世紀(jì)30年代為了解決城市公共汽車頻繁起步帶來(lái)的麻煩，提高乘坐舒適性，自動(dòng)變速器技術(shù)開始與公共汽車。對(duì)液力自動(dòng)變速器的研究，主要圍繞提高效率而展開。由各種電子傳感器和微電腦組成的電控單元，根據(jù)各傳感元件輸入的信號(hào)確定換檔和鎖定時(shí)機(jī)，發(fā)出信號(hào)，控制執(zhí)行元件，電磁閥動(dòng)作，完成電控單元下達(dá)的換檔、鎖止等命令。繼1984年日本五十鈴公司在世界上率先研制成功電子控制全機(jī)械式有級(jí)自動(dòng)變速器“NAVI5”并裝于ASKA轎車上后，世界上許多汽車制造公司競(jìng)相進(jìn)行了類似的開發(fā)研制工作。先進(jìn)的電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，均裝有電控單元，它是變速器的核心。自從馮據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止1996年底，裝備金屬帶式無(wú)級(jí)變速器的轎車已達(dá)120多萬(wàn)輛， 。作為汽車關(guān)鍵總成之一，變速器技術(shù)在汽車誕生的百年歷史中在不斷地與時(shí)俱進(jìn)。我們想要知道的是，自動(dòng)變速器的未來(lái)究竟將走向何方？在當(dāng)前多種技術(shù)的研發(fā)中，自動(dòng)變速器技術(shù)逐漸呈現(xiàn)出了比較明顯的三大發(fā)展趨勢(shì)，一是以德國(guó)大眾汽車公司為代表的雙離合技術(shù)，二是無(wú)級(jí)變速技術(shù)即CVT技術(shù)，三是多家公司已然推出的多擋位技術(shù)雙離合變速器(Dual Clutch Transmission) DCT有別于一般的自動(dòng)變速器系統(tǒng)，它基于手動(dòng)變速器而又不是自動(dòng)變速器，除了擁有手動(dòng)變速器的靈活性及自動(dòng)變速器的舒適性外，還能提供無(wú)間斷的動(dòng)力輸出。 與傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器相比，DSG使用更方便，因?yàn)檎f到底，它還是一個(gè)自動(dòng)變速器，只是使用了DCT的新技術(shù)，使得手動(dòng)變速器具備自動(dòng)性能，同時(shí)大大改善了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，DCT比手動(dòng)變速器換擋更快速、順暢，動(dòng)力輸出不間斷?；驹硎菍鲃?dòng)帶兩端繞在一個(gè)錐形傳動(dòng)輪上，傳動(dòng)輪的外徑大小靠油壓大小進(jìn)行無(wú)級(jí)的調(diào)節(jié)。例如寶馬7系或奧迪A8裝配ZF產(chǎn)的6檔自動(dòng)變速器（ZF6H26），、。因此，為了縮小體積和減輕重量，要采用緊湊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引入電子控制系統(tǒng)，采用輕質(zhì)材料。電控液力自動(dòng)變速器中的液壓控制系統(tǒng)由油泵、閥體、儲(chǔ)能器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和連接管路組成，主要控制換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作，根據(jù)汽車運(yùn)行狀態(tài)將壓力油調(diào)壓后作用于液力變矩器、離合器及制動(dòng)器。 如圖21所示為液力偶合器原理圖。充滿在泵輪葉片間的工作液體隨著泵輪同步旋轉(zhuǎn)，這是工作液體繞傳動(dòng)軸的牽連運(yùn)動(dòng)。流體在偶合器（變矩器）內(nèi)的循環(huán)流動(dòng)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的三維流動(dòng)，流體與工作葉片間的相互作用也相當(dāng)復(fù)雜。圖22所示為最簡(jiǎn)單的液力變矩器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。要改變這種狀況，關(guān)鍵是改變導(dǎo)輪流出流體絕對(duì)速度方向的改變。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值以后，它就只能工作在耦合器的工作狀態(tài)，成為一個(gè)耦合器。在自動(dòng)變速器中的電液控制系統(tǒng)中所用的油泵大致有三種類型。由于從動(dòng)論是一個(gè)齒圈且較大，而主動(dòng)輪是一個(gè)較小地外齒輪，所以，在主、從動(dòng)齒輪之間的空隙用一個(gè)月牙型隔板把這個(gè)容腔分為兩部分。它主要由一對(duì)內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)子組成。內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓和外轉(zhuǎn)子的齒廓是由一對(duì)共軛曲線組成，因此內(nèi)轉(zhuǎn)子上的齒廓和外轉(zhuǎn)子上的齒廓相嚙合，就形成了若干密封容腔。葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中，并可在槽中滑動(dòng)。定量泵的泵油量是隨轉(zhuǎn)速的增大而成正比的增加的。采用這種油泵的車型有福特、馬自達(dá)、大宇等轎車。手動(dòng)變速器一般用外嚙合普通齒輪變速機(jī)構(gòu)，而自動(dòng)變速器一般用內(nèi)嚙合的行星齒輪機(jī)構(gòu)。可以分為單排和多排行星齒輪機(jī)構(gòu)。 一個(gè)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)由太陽(yáng)輪行星齒輪和行星齒輪架2及環(huán)齒圈3組成。通過這兩個(gè)組件才可能傳遞功率，也才有固定的傳動(dòng)比。換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)由離合器、制動(dòng)器和單向離合器組成。⑵ 前進(jìn)離合器：前進(jìn)離合器C1則是輸入軸和前環(huán)齒圈之間的連接件。 單向離合器又稱自由輪離合器，在液力變矩器和行星排中均有應(yīng)用。常見的單向離合器有滾柱式和楔塊式兩種。 自動(dòng)變速器中的制動(dòng)器是用來(lái)固定行星排中的某個(gè)基本組件。 片式制動(dòng)器：片式制動(dòng)器主要由制動(dòng)鼓、制動(dòng)片（鋼片和摩擦片）、制動(dòng)轂、回位彈簧及彈簧座等組成。液壓油既是能量傳遞的介質(zhì)，也是自動(dòng)變速器機(jī)械部件潤(rùn)滑的主要介質(zhì)。電液液壓控制系統(tǒng)中的液壓控制機(jī)構(gòu)：液壓控制機(jī)構(gòu)主要由換檔機(jī)構(gòu)和緩沖安全機(jī)構(gòu)組成。液壓控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要用來(lái)推動(dòng)各種離合器和制動(dòng)器。在自動(dòng)變速器中的液壓元件也和普通的液壓控制系統(tǒng)一樣，可以分為壓力閥、方向閥流量閥等，但由于自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)緊湊，有些閥具有綜合功能。動(dòng)作原理：當(dāng)手動(dòng)閥沒有處于倒檔狀態(tài)時(shí)，倒檔反饋壓力所產(chǎn)生的作用力不存在。油路通油泵入口，該油路是一條泄油路。當(dāng)操縱手柄選擇了不同的檔位時(shí)，手動(dòng)控制閥處于不同的工位，把油泵來(lái)油轉(zhuǎn)換到不同的油口，連接到不同換檔閥。由于該閥有4個(gè)工作出油口，定義為“2‘”、“D’”、“P‘”、“ R’”。（液動(dòng)方向閥）在自動(dòng)變速器中，換檔閥的動(dòng)作直接決定了自動(dòng)變速器的升降檔。在全液壓式的自動(dòng)變速器中，這兩個(gè)閥組合在一起，
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