《汽车新技术》课件 第5章 自动变速器
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现代汽车新技术概论课件：现代汽车自动变速器技术 -
液力變矩器中液體同時繞工作輪軸線作旋轉運動和沿迴圈圓的 軸面迴圈旋轉運動，如圖4.3箭頭所示，軸面迴圈按先經泵輪，後 經渦輪和導輪，最後又回到泵輪的順序，進行反復迴圈。變矩器工 作原理如圖4.4所示。圖中F為單向離合器。
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圖4.4 變矩器工作原理圖
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2.液力變矩器的特性
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1.液力變矩器的結構及工作原理 1)液力變矩器的構造
液力變矩器的構造與液力偶合器基 本相似，主要區別是在泵輪和渦輪之間 加裝了一個固定的工作油導向工作輪導輪，並與泵輪和渦輪保持一定的軸向 間隙，通過導輪座固定於變速器殼體， 為了使工作油有良好迴圈以確保液力變 矩器的性能，各工作輪都採用了彎曲成 一定形狀的葉片。圖4.3是液力變矩器的 構造簡圖，主要由可旋
制的難度較高而且控制精度的要求也很高。
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3.電子控制無級自動變速器
省油、降低排氣污染、操縱簡便、行駛舒適的無級變速器(簡稱CVT)一直是 人們追求的目標，早期通過控制雙錐體改變接觸半徑獲得傳動比連續變 化的方法，因接觸部分擠壓應力太高而難於實用化。目前中小轎車上使 用的電子控制無級變速器，以金屬三角帶進行傳動，簡稱為CVT。這種金 屬三角帶是荷蘭VDT 公司的專利，它利用10層厚0.2mm 的鋁合金薄銅帶 串上約280片三角形的鋼片製成，這種金屬三角帶可承受很大的拉力和側 向壓力，鋼帶裝在工作半徑可變的帶輪上，靠液壓改變帶輪的半徑來改 變速比，如圖4.2。CVT的最大優點是可以實現全程無級變速，電子控制 機構可以使CVT在各種工作狀態下保持最佳的傳動比和平滑的換擋，使汽 車具有良好的牽引性能，驅動力與車速曲線呈平穩圓滑下降。
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圖4.4 變矩器工作原理圖
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2.液力變矩器的特性
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1.液力變矩器的結構及工作原理 1)液力變矩器的構造
液力變矩器的構造與液力偶合器基 本相似，主要區別是在泵輪和渦輪之間 加裝了一個固定的工作油導向工作輪導輪，並與泵輪和渦輪保持一定的軸向 間隙，通過導輪座固定於變速器殼體， 為了使工作油有良好迴圈以確保液力變 矩器的性能，各工作輪都採用了彎曲成 一定形狀的葉片。圖4.3是液力變矩器的 構造簡圖，主要由可旋
制的難度較高而且控制精度的要求也很高。
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3.電子控制無級自動變速器
省油、降低排氣污染、操縱簡便、行駛舒適的無級變速器(簡稱CVT)一直是 人們追求的目標，早期通過控制雙錐體改變接觸半徑獲得傳動比連續變 化的方法，因接觸部分擠壓應力太高而難於實用化。目前中小轎車上使 用的電子控制無級變速器，以金屬三角帶進行傳動，簡稱為CVT。這種金 屬三角帶是荷蘭VDT 公司的專利，它利用10層厚0.2mm 的鋁合金薄銅帶 串上約280片三角形的鋼片製成，這種金屬三角帶可承受很大的拉力和側 向壓力，鋼帶裝在工作半徑可變的帶輪上，靠液壓改變帶輪的半徑來改 變速比，如圖4.2。CVT的最大優點是可以實現全程無級變速，電子控制 機構可以使CVT在各種工作狀態下保持最佳的傳動比和平滑的換擋，使汽 車具有良好的牽引性能，驅動力與車速曲線呈平穩圓滑下降。
汽车新技术课件：自动变速器 -
*
七、特殊控制單元
如滿足下列條件，HSA閥處於保持制動狀態。 （1）節氣門踏板放鬆。 （2）離合器分離。 （3）制動踏板踩下。為了不發生誤操作而進行強制制動 （4）發動機正常運轉。 （5）選擋手柄置於行駛位置，變速器處於1擋。 為防止將HSA作為駐車制動器使用而採取的措施 如滿足下列條件，則認為汽車已起步，HSA閥可以鬆開。 （1）離合器已進入接合狀態，開始傳遞驅動力。 （2）節氣門踏板被踩下，車速在3km/h以上。
固定是指將行星排的某一基本元件與自動變速器的殼體 連接，使之被固定住而不能旋轉；
鎖止是指把某個行星排的三個基本元件中的兩個連接在 一起，從而將該行星排鎖止。
換擋執行元件按一定的規律對行星齒輪機構的某些基本 元件進行連接、固定或鎖止，讓行星齒輪機構獲得不同的 傳* 動比，從而實現擋位的變換。
換擋執行機構的結構和工作原理
n1＋αn2－（1＋α）n3＝0
i13＝n1/n3＝1＋ α>1 低速檔 旋向相同
*
動力傳動方式
太陽輪制動，齒圈主動， 行星架從動，則n1＝0，故 傳動比
n1＋αn2－（1＋α）n3＝0
i23＝n2/n3＝(1＋ α)/ α （>1） 高速檔 旋向相同
*
動力傳動方式（超速檔）
太陽輪制動，行星架主動， 齒圈從動，則n1＝0，故傳動 比
*
4-安全用變速杆；5-安全用離合器控制按鈕；6-電磁閥
第2節 電控液力自動變速器
優點：
➢ 駕駛操作簡便省力，提高了行車安全。 ➢ 提高了發動機和傳動系的使用壽命。 ➢ 能自動適應行駛阻力的變化，在一定範圍內實現自
動換檔，提高了汽車的動力性和經濟性。 ➢ 提高了乘車的舒適性。 ➢ 可避免因外界負荷突增而造成超載和發動機熄火。
七、特殊控制單元
如滿足下列條件，HSA閥處於保持制動狀態。 （1）節氣門踏板放鬆。 （2）離合器分離。 （3）制動踏板踩下。為了不發生誤操作而進行強制制動 （4）發動機正常運轉。 （5）選擋手柄置於行駛位置，變速器處於1擋。 為防止將HSA作為駐車制動器使用而採取的措施 如滿足下列條件，則認為汽車已起步，HSA閥可以鬆開。 （1）離合器已進入接合狀態，開始傳遞驅動力。 （2）節氣門踏板被踩下，車速在3km/h以上。
固定是指將行星排的某一基本元件與自動變速器的殼體 連接，使之被固定住而不能旋轉；
鎖止是指把某個行星排的三個基本元件中的兩個連接在 一起，從而將該行星排鎖止。
換擋執行元件按一定的規律對行星齒輪機構的某些基本 元件進行連接、固定或鎖止，讓行星齒輪機構獲得不同的 傳* 動比，從而實現擋位的變換。
換擋執行機構的結構和工作原理
n1＋αn2－（1＋α）n3＝0
i13＝n1/n3＝1＋ α>1 低速檔 旋向相同
*
動力傳動方式
太陽輪制動，齒圈主動， 行星架從動，則n1＝0，故 傳動比
n1＋αn2－（1＋α）n3＝0
i23＝n2/n3＝(1＋ α)/ α （>1） 高速檔 旋向相同
*
動力傳動方式（超速檔）
太陽輪制動，行星架主動， 齒圈從動，則n1＝0，故傳動 比
*
4-安全用變速杆；5-安全用離合器控制按鈕；6-電磁閥
第2節 電控液力自動變速器
優點：
➢ 駕駛操作簡便省力，提高了行車安全。 ➢ 提高了發動機和傳動系的使用壽命。 ➢ 能自動適應行駛阻力的變化，在一定範圍內實現自
動換檔，提高了汽車的動力性和經濟性。 ➢ 提高了乘車的舒適性。 ➢ 可避免因外界負荷突增而造成超載和發動機熄火。
汽车自动变速器内容ppt(63张)
7
2020年10月3日星期
北京邮电大学自动化学院
8
2020年10月3日星期
北京邮电大学自动化学院
9
自动变速器的特点
1.自动变速器除倒档由手控制外，其他各前进档 都可根据发动机工况和车速进行自动换档 2.安装了液力变矩器，提高了汽车行驶安全性， 汽车起步、加速更加平稳，还能避免发动机过载 3.自动变速器结构复杂，零部件较多，维修要有 针对性 4.自动变速器造价比较昂贵 5.电控自动变速器有模式选择、自我诊断、失效 保护等功能
北京邮电大学自动化学院
22
汽车自动变速器内容(ppt63页)
汽车自动变速器内容(ppt63页)
单向离合器工作原理图
当外座圈按图示方向 顺时针转动时，外座 圈推动楔快转动，由 于L1小于L楔快不能锁 止外座圈，外座圈可 以自由转动。（注：1 外座圈2内座圈）
2020年10月3日星期
北京邮电大学自动化学院
2020年10月3日星期
北京邮电大学自动化学院
20
汽车自动变速器内容(ppt63页)
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2.液力变矩器工作原理
2020年10月3日星期
北京邮电大学自动化学院
21
汽车自动变速器内容(ppt63页)
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单向离合器构造
2020年10月3日星期
汽车自动变速器内容(ppt63页)
2020年10月3日星期
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25
汽车自动变速器内容(ppt63页)
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其它形式的单向离合器
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北京邮电大学自动化学院
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《自动变速器》PPT课件 (2)
62
2）手控阀
功用： 驾驶员通过手控阀实现油路的转换来改变自动变速器的工作范围。
03:06
自动变速器
63
3）节气门阀
功用：产生与节气门开度成正比的油压，控制换档阀，实现自动换档。 结构： （机械式）
节气门阀体
03:06
自动变速器
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功用： 4）速控阀 产生与车速成正比的速控油压，控制换档阀，实现自动换档。
实现倒档
P
R
N
实现空档
应用：
轿车上广泛应用，大型客车、自卸车及 工程车辆上应用也逐渐增多。
03:06
自动变速器
41
5.四元件变矩器 § 5.1构造
四元件综合式液力变矩器比三元件液力变矩器多了一个导 轮，两个导轮分别装在各自的单向离合器上。
03:06
自动变速器
42
5.四元件变矩器 § 5.1工作特性
特性：两个变矩器特性和一个耦合器
平稳起步和加速。
衰减振动并防止传动系过载。
减少换档次数。
根据汽车的行驶阻力，自动改 变传动比（无级变速）。P81
03:06
自动变速器
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3.液力变矩器 § 3.4缺点
输出转矩和输入转矩比值的 变化范围小，不能够满足汽车 使用的要求，因此在其后串联 一个有级式机械变速器组成液 力机械自动变速器。P8
03:06
自动变速器
4
1.概述
§ 1.3分类
（1）按传动比的变化方式分：
有级式自动变速器：也级式自动变速器：包括电力式、 动液式（液力变矩器）、金属带式无 级变速器。
综合式自动变速器：也称为液力机
械式03自:06 动变速器。自P动7变4速器
5
汽车自动变速器(技术分享)
三种模式：动力，经济，一般
建筑分析9四Fra bibliotekAT的类型：（2）电子液压控制式（电液式） 将决定变速器档位的汽车运行参数转变成电压信号，利用电子控制原理和 液压控制原理实现对变速器档位的控制。 目前生产的车辆都装备这种变速器，常见型号有：通用公司的4T65E，丰 田公司的A540E，日产公司的RE4F03A，现代公司的KM177，三菱公司的 F4A33等。
S-2：无论加速还是减速，变速器始终以二档传动比工 作，即具有发动机制动。
（二）自动传动液（ＡＴＦ油）的使用
１.作用 传能（液力变矩器的工作介质）
控制（液压控制装置的工作介质）。 作为一种润滑油（润滑.密封.清洁.冷却）。
一般为红色，又称红油。
建筑分析
17
２.要求 粘温性，抗泡沫性，氧化安定性等。
3 液压控制装置 4 电子控制装置 5 壳体
如图
建筑分析
5
四.AT的类型：
（一）按变速器内部结构的不同可分为： （1）后驱动型AT：用于FR车辆，输入轴与输出轴同轴线，长度尺寸较长。
建筑分析
6
四.AT的类型：
（2）前驱动型AT ：也称自动驱动桥，用于FF车辆，内部还装有主减速器与差速器， 输入轴与输出轴呈前后平行布置，横向尺寸较宽，长度尺寸较短。
建筑分析
11
四.AT的类型：
（五）按变速器功能的不同可分为：
（1）单纯自动式：只有一种功能，即按自动变档方式工作。 （大都数AT都采用这种）
（2）自动/手动一体式：既可以按自动变速方式运行，又可以以手动换档方式运行。 （常见车型有：宝马.奔驰.奥迪等）
建筑分析
12
五.ＡＴ的正确使用
（一）档位的使用 在换档控制手柄的一侧有表示手柄位置的符号，如：
建筑分析9四Fra bibliotekAT的类型：（2）电子液压控制式（电液式） 将决定变速器档位的汽车运行参数转变成电压信号，利用电子控制原理和 液压控制原理实现对变速器档位的控制。 目前生产的车辆都装备这种变速器，常见型号有：通用公司的4T65E，丰 田公司的A540E，日产公司的RE4F03A，现代公司的KM177，三菱公司的 F4A33等。
S-2：无论加速还是减速，变速器始终以二档传动比工 作，即具有发动机制动。
（二）自动传动液（ＡＴＦ油）的使用
１.作用 传能（液力变矩器的工作介质）
控制（液压控制装置的工作介质）。 作为一种润滑油（润滑.密封.清洁.冷却）。
一般为红色，又称红油。
建筑分析
17
２.要求 粘温性，抗泡沫性，氧化安定性等。
3 液压控制装置 4 电子控制装置 5 壳体
如图
建筑分析
5
四.AT的类型：
（一）按变速器内部结构的不同可分为： （1）后驱动型AT：用于FR车辆，输入轴与输出轴同轴线，长度尺寸较长。
建筑分析
6
四.AT的类型：
（2）前驱动型AT ：也称自动驱动桥，用于FF车辆，内部还装有主减速器与差速器， 输入轴与输出轴呈前后平行布置，横向尺寸较宽，长度尺寸较短。
建筑分析
11
四.AT的类型：
（五）按变速器功能的不同可分为：
（1）单纯自动式：只有一种功能，即按自动变档方式工作。 （大都数AT都采用这种）
（2）自动/手动一体式：既可以按自动变速方式运行，又可以以手动换档方式运行。 （常见车型有：宝马.奔驰.奥迪等）
建筑分析
12
五.ＡＴ的正确使用
（一）档位的使用 在换档控制手柄的一侧有表示手柄位置的符号，如：
《自动变速器》PPT课件
4．
由于是齿圈带动行星架转动，所以是减 速传动，变速器处于二挡。 三、Ｄ－2挡工作原理4
四、2-2挡
1．
2-2挡时离合器C0、C1接合、制动器B1 制动。 四、2-2挡1
2．
当选挡手柄位于2位置时，自动变速器可 以有1挡和2挡，2-1挡工作原理与D-1挡相同， 这里不再赘述。 四、2-2挡2
液控系统原理示意图节气门对应的节气门阀产生节气门油压速控阀产生与车速相对应的速控油压换挡阀控制换挡油路控制系统的工作油压在换挡阀的控制下通过高挡油路进入变速机构使自动变速器挂上高挡通过低挡油路进入变速机构使自动变速器挂上低挡当汽车负载大节气门开度大车速低时节气门阀输出的节气门油压高速控阀输出的速控油压低换挡阀左侧大于右侧油压阀芯右移工作油压将通过换挡阀低挡油路进入变速机构使低挡离合器或制动器结合自动变速器挂上低挡
三、Ｄ－2挡工作原理
1．
Ｄ－2挡时离合器Ｃ0、C1接合、制动器 B2制动、单向离合器F1参加工作。 三、Ｄ－2挡工作原理1
2．
同D-1挡一样，C0接合时，超速行星排的 传动比是1。 三、Ｄ－2挡工作原理2
3． 对三挡变速机构来说，C1接合，动力传到后排 齿圈，这些同于一挡。制动器B2和单向离合器F1工 作，不允许太阳轮逆时针转动，允许顺时针转动。 对于后排行星齿轮机构来说，齿圈顺时针输入，力 图使太阳轮逆时针转动，而太阳轮不动，所以齿圈 带动行星架转动，行星架带动输出轴转动而输出。 对于前排行星齿轮机构来说，齿圈顺时针转动，行 星架自由转动，不影响后排行星齿轮机构输出。 三、Ｄ－2挡工作原理3
涡轮：涡轮上也装有许多叶片。但涡轮叶片的扭曲方向与 泵轮叶片的扭曲的方向相反。涡轮中心有花键孔与变速器 输入轴相联。这是变速器输入轴，涡轮通过花键装在输入 轴上，泵轮叶片与涡轮叶片相对安置，中间有3～4mm的 间隙。
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图5-2-4 离合器控制闭环子系统
2021/2/20
图5-2-6采用螺杆传动的离合器作 动器
四、变速器换挡的自动控制
变速器闭环控制系统
图5-2-8 变速器闭环子系统
变速器选换挡控制回路主要由选挡作动器和换挡作动器
图5-2-9 AMT的选挡和换挡作动器
1-选挡油缸，2-选挡缸柱塞，3-换挡柱塞与换挡拨头的连接剖面，4-选换挡杆与选
2021/2/20
七、特殊控制单元
2.电控应急系统 电控应急系统用作双机控制单元中的从机，作为安全应急之用（冗
余备份）。它的主要功能如下。 （1）两个控制单元互相监测彼此的工作状态是否正常。 （2）如果主控制单元出现的故障较严重，以致不能完成控制动能，
则指示灯亮，主机自动切换到应急系统工作，此时驾驶员可观察 运行是否正常；如工作仍不可靠，则通过换挡开关转向应急系统 位置，两个控制单元均退出对系统的控制，汽车只能在低挡或倒 挡行驶，维持基本行驶能力以能进厂检修。
（4）机械式自动变速器需在换挡时变化节气门，而液力自动变速器 是在定节气门状态下换挡。
（5）机械变速器要靠驾驶员使制动器、离合器和发动机节气门三者 协调工作，才能实现起步，因此进行自动化改造时，需增加坡道 辅助起步装置。
2021/2/20
3.AMT的基本原理
主要由干式离合器、带同步器的齿轮式变速器、计算 机电子控制系统组成
2021/2/20
七、特殊控制单元
3．机械式应急系统 自动变速控制系统一旦出现故障，首先采用电控应急系统处
六、电子控制单元
2.控制功能及原理 （1）变速控制
各种工况下的最佳换挡规律被储存于传动系控制单元中，在 汽车行驶时根据发动机负荷及车速两参数即可控制换挡。 （2）离合器控制
离合器控制主要是汽车起步与换挡时离合器接合的控制，由 节气门开度、发动机转速、输入轴转速及离合器传递的转矩等参 数控制。其关键是接合速度 （3）发动机节气门控制
2021/2/20
七、特殊控制单元
如满足下列条件，HSA阀处于保持制动状态。 （1）节气门踏板放松。 （2）离合器分离。 （3）制动踏板踩下。为了不发生误操作而进行强制制动 （4）发动机正常运转。 （5）选挡手柄置于行驶位置，变速器处于1挡。 为防止将HSA作为驻车制动器使用而采取的措施 如满足下列条件，则认为汽车已起步，HSA阀可以松开。 （1）离合器已进入接合状态，开始传递驱动力。 （2）节气门踏板被踩下，车速在3km/h以上。
2021/2/20
图5-2-1 机械式自动变速器原理框图
二、离合器最佳接合规律
1．主要影响因素
离合器传递扭矩百分比%
（1）离合器接合行程
Tc
①零转矩传递。
②转矩传递急速增长。 100
③恒转矩传递。
（2）节气门开度
节气门踏板的操纵反映了
0
驾驶员的意图，被用于控制离
合器的接合速度。 （3）发动机转速
离合器接合时，
档拨叉连接剖面，5-选挡油缸端盖，6-挡位选择器，7-差动式换挡油缸，8-换挡柱
2021/2/20
塞杆
五、发动机节气门开度的自动控制
节气门的控制有两种方式：电液驱动式和电动机驱动式
图5-2-12电液式节气门执行器结构
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六、电子控制单元
1.电子控制单元的组成及特点 电子控制单元由电源、中央处理器（CPU）、存储器、输入及
包括3个方面的内容：发动机起动、加速控制和换挡时机的 控制，重点是换挡时机的控制。
发动机的控制主要是对转速的控制，目的是使其适应新的输 入轴转速，从而减小换挡后离合器接合时的冲击。
2021/2/20
七、特殊控制单元
1．坡道辅助起步装置（Hill Starting Aid，HAS）
图5-2-15 坡道辅助起步装置的组成 1-主液压缸；2-HSA阀；3-压力调节装置；4-前、后、左、右制动器
20 40
100
离合器接合行程%
图5-2-2离合器的接合过程与传递转矩关系
发动机转速ne会出现变化，接合的速度越快转速的波动量越大。
2021/2/20
二、离合器最佳接合规律
1．主要影响因素 （4）挡位与车速
低挡传比大，后备牵引力
就大，低挡时换挡时间长
（5）坡度与载荷 离合器的接合速度宜适当放慢
2．最佳接合规律
2021/2/20
2.AMT的控制难度
（1）需切断动力换挡，但又没有液力变矩器在起步、换挡过程中起 缓冲和减诚振的作用。
（2）固定轴式变速器采用拨叉换挡比用液压制动器和离合器换挡冲 击大。
（3）单、双片干式离合器与湿式多片离合器相比，不允许长时间打 滑，否则会烧坏摩擦片，因此对起步、换挡过程的控制要求更高。
输出电路等几部分组成。输入电路连接各类传感器，输出电路则 连接各执行机构。
2021/2/20
图5-2-13机械式自动变速器的电子控制单元
六、电子控制单元
双机控制单元有下列特点。 （1）两个多路转换器可通过分时方法及时处理输入数据。 （2）所有驱动电磁阀 都能进行自我诊断。 （3）由显示器根据控 制单元发出的信息，显 示选挡手柄位置、挡位 、巡航条件、失效报警 、错误代码等。 （4）主、从单元之间 有通信联系，交换和传 递信息。 （5）由电路保证，只 有变速器在空挡位置时 才20能21起/2/动20发动机。
第五章 汽车自动变速器
第1节 机械式自动变速器
1.AMT特点与分类
平行轴式电控自动变速器亦称电子控制机械式自动变速器 (Automatic Mechanical Transmission，AMT)，是在传统的固定轴 式齿轮变速器基础上，增加一套汽车起步、换挡自动控制机构而 成的。用电子技术改造传统的手动机械式变速器使其自动化，不 仅能保留原齿轮变速器效率高、成本低等长处，而且还具有自动 换挡带来的优点。 根据电控机械式自动变速系统选挡杆和离合器的操纵方式不同可 分为液压驱动式、气压驱动式和电机驱动式3种。
图5-2-3离合器接合速度与挡位的关系
根据影响离合器接合的因素及使用性能对离合器提出的基本要求，
经数学处理和优化后即能确定在各种节气门开度、发动机转速、
道路坡度、传动比、车辆载荷及车速等条件下的离合器最佳接合
规律，离合器就按此规律工作。
2021/2/20
三、离合器的操纵机构
离合器控制属于闭环控制
1.电控离合器及作动器