汽车底盘机械系统构造与检修第五章.pptx
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1、u5.1 自自动变速器概述速器概述u5.2 液力液力变矩器矩器u5.3 单排行星排行星齿轮机构机构u5.4 辛普森式行星辛普森式行星齿轮变速机构速机构u5.5 液液压控制系控制系统u5.6 辛普森式行星辛普森式行星齿轮变速器的速器的检查5.1.1 自自动变速器的分速器的分类1.机械式自动变速器2.无级自动变速器3.液力自动变速器 液力自动变速器主要由液力变矩器、机械变速器、液压控制系统、冷却滤油装置等组成。电控液力自动变速器除上述4部分外还有电子控制系统。5.1.2 液力自液力自动变速器的基本速器的基本组成成液控液力自动变速器是通过机械传动方式,将汽车行驶时的车速和节气门开度这两个主控制参数转
2、变为液压控制信号;液压控制系统的阀板总成中的各控制阀根据这些液压控制信号的变化,按照设定的换挡规律,操纵换挡执行元件动作,以实现自动换挡。5.1.3 液控液力自液控液力自动变速器的工作原理速器的工作原理1节气门体 4调速器(感测车速信号)2液力变矩器 5阀板总成3行星齿轮变速器液力变矩器如图所示,液力变矩器(Fluid Torque Converter)是一种输出力矩与输入力矩之比可变的液力元件,位于发动机与自动变速器中的机械变速器之间,安装在发动机的飞轮上,以液压油为工作介质,起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。5.2.1 液力液力变矩器的功用和矩器的功用和组成成1泵轮2导轮及单向离合器3涡
3、轮4锁止离合器总成5前壳体6轴承7焊接的毂8驱动毂液力变矩器如图所示,液力变矩器由泵轮、涡轮和一个导轮组成,称为三元件液力变矩器。采用两个导轮的称为四元件液力变矩器。液力变矩器有一个密闭工作腔,ATF在腔内循环流动,其中泵轮、涡轮和导轮并都带有叶片分别与输入轴、输出轴和壳体相连。液力变矩器壳体通过螺栓与发动机曲轴后端的飞轮连接,与发动机曲轴一起旋转。泵轮位于液力器后部,与变矩器壳体连在一起。涡轮位于泵轮前,通过带花键的从动轴向后面的机械变速器输出动力。导轮位于泵轮与涡轮之间,通过单向离合器支承在固定套管上,使得导轮只能单向旋转(顺时针旋转)。5.2.1 液力液力变矩器的功用和矩器的功用和组成成
4、1泵轮2导轮及单向离合器3涡轮4锁止离合器总成5前壳体6轴承7焊接的毂8驱动毂1动力力传递发动机带动输入轴旋转时,液体从离心式泵轮流出,顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮,周而复始地循环流动,如图所示。泵轮将输入轴的机械能传递给液体,高速液体推动涡轮旋转,将能量传给输出轴。液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。5.2.2 液力液力变矩器的工作原理矩器的工作原理1启动齿圈 2变矩器壳3泵轮 4导轮5单向离合器外座圈6单向离合器内座圈7泵轮轮毂 8变矩器输出轴9导轮固定套管10推力垫片11单向离合器盖12滚柱13塑料垫片 14涡轮轮毂15曲轴凸缘 16涡轮(a)液力变矩器结构 (b)
5、液力变矩器的液流 (c)导轮改变液流方向2变矩矩液力变矩器的工作原理就像两个风扇相对,一个风扇工作,然后将另一个不工作的风扇吹动,并把吹过的风重新引回到原来的那个风扇,从而使原来的风扇输出更有力,如图所示。这个比喻可以很形象地解释液力变矩器中泵轮和涡轮之间的工作关系。5.2.2 液力液力变矩器的工作原理矩器的工作原理液力变矩器的工作模型液力变矩器还需另一个关键部件导轮。导轮安装在泵轮和涡轮之间,用于调节壳体中ATF液流方向,通过单向离合器与箱体固定。有了导轮,才有了“变矩”的可能,即导轮使从涡轮流回到泵轮的液流改变方向,使其流向泵轮叶片的背面,从而推动泵轮旋转,使泵轮输出扭矩增加。特别是在泵轮
6、与涡轮转速差较大时,动力输出的扭矩也增加得较大,此时的变矩器相当于一个无级变速器,通过转速差来提升扭矩,导轮处于固定状态。而当转速差降低至涡轮与泵轮转速相同时,导轮不固定,会顺着液流方向旋转,此时不改变液流方向,则由涡轮流回到泵轮的液流也不流向泵轮叶片背面,而是直接流到泵轮两叶片中间,不起增扭作用,此时液力变矩器相当于一个液力偶合器。5.2.2 液力液力变矩器的工作原理矩器的工作原理1泵轮;2涡轮;3导轮液力偶合器与液力变矩器的液体流向5.3 单排行星齿轮机构如图所示,单排行星齿轮机构主要由一个中心轮(也叫太阳轮),若干个行星齿轮、一个行星架和一个齿圈组成。5.3.1 单排行星排行星齿轮机构的
7、机构的组成成1中心论2行星架3齿圈4行星轮通过对不同的元件进行约束和限制,可以得到不同的传动比,即不同的动力传动方式,如图所示。当齿圈为主动件(输入),行星架为从动件(输出),中心轮固定,如图a所示。此时,n1=0,则传动比i23为 i23=n2/n3=1+1/a 1由于传动比大于1,则为减速传动,可以作为降速挡。其他各传动比及相应挡位见下表。5.3.3 单排行星排行星齿轮机构的机构的动力力传动方式方式a b cd e单排行星齿轮机构工作情况表状状态挡位位固定元件固定元件输入元件入元件输出元件出元件旋旋转方向方向传动比比图示例示例1降速降速挡中心中心轮齿圈圈行星架行星架同向同向1+1/a图a2
8、超速超速挡中心中心轮行星架行星架齿圈圈同向同向a/(1a)图b3降速降速挡齿圈圈中心中心轮行星架行星架同向同向1a图c4超速超速挡齿圈圈行星架行星架中心中心轮同向同向1/(1a)图d5倒倒挡(超速)(超速)行星架行星架中心中心轮齿圈圈反向反向a图e6倒倒挡(降速)(降速)行星架行星架齿圈圈中心中心轮反向反向1/a未画出未画出7直接直接挡无无任意两个任意两个第三个第三个同向同速同向同速1未画出未画出8空空挡无无不定不定不定不定不不转动0未画出未画出5.4 辛普森式行星齿轮变速机构行星齿轮变速器的换挡执行机构和传统的手动齿轮变速器不同,行星齿轮变速器中的所有齿轮都是处于常啮合状态,它的挡位变换不是
9、通过移动齿轮使之进入啮合或脱离啮合进行的,而是通过以不同的方式对行星齿轮机构的基本元件进行约束来实现的。通过适当选择被约束的基本元件和约束方式,就可以使该机构具有不同的传动比,从而组成不同的挡位。不管是辛普森式还是拉维娜式行星齿轮变速器,它们的换挡执行元件主要都是离合器、制动器和单向离合器3种,基本作用是连接、固定和锁止。5.4.1 辛普森式行星辛普森式行星齿轮变速器各主要部件的速器各主要部件的结构构1离合器 连接作用;连锁作用。作用结构1直接挡离合器2直接挡离合器活塞3油封圈4活塞回位弹簧5O形圈6摩擦片7离合器钢片8法兰9弹性挡圈直接挡离合器1离合器结构1轴承2前进挡离合器3O形圈4油封圈
10、5回位弹簧6前进挡离合器活塞7摩擦片8油封圈9弹性挡圈10法兰11离合器钢片前进挡离合器1离合器当液压油流入活塞缸内时,活塞在缸体内移动,使主动片和从动片互相压紧,因为有较高的摩擦力,便以相同速度旋转,离合器处于接合状态;当撤除油压时,回位弹簧使活塞复位至原始位置,使离合器片相互脱开,离合器处于分离状态,如图所示。工作情况(a)离合器结合状态图 (b)离合器分离状态图1输入轴2活塞3活塞止逆球4单向阀5离合器钢片6离合器摩擦片7齿圈8回位弹簧9活塞缸1离合器在离合器的活塞缸内仅有一条油路,通常油路设在缸体旋转的中心部位,当阀处于顶端位置时,液压油通过油路流入缸体内,离合器接合;当阀处于下端位置
11、时,液压油从同一油路排出,离合器脱开。在车辆被驱动时,离合器高速旋转,带动液压油将产生较大的离心力,在离合器分离时,部分液压油按油路相反方向移动,残留在液压缸内,并产生一定的油压,这会引起离合器脱开不良或阻滞。为防止上述问题,在活塞的外圆处设有止回阀,当液压油流入缸体时,球阀在油压的推动作用下压紧在阀座上,止回阀处于关闭状态,保证了液压缸的密封,因此液压油不能从缸体排出,缸体内的工作液压力上升。当缸体内的油压解除时,缸体内的工作液压力下降,球阀在离心力的作用下,离开阀座,使止回阀处于开启状态,残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下从止回阀的阀孔流出,因此,工作液不是滞留在缸体内,而是通过止回阀
12、排出,使离合器快速、完全脱开。活塞止回阀1离合器有些离合器和制动器具有内活塞和外活塞。当使用两个活塞时,离合器和制动器所传递的额定扭矩能根据发动机产生的扭矩变化。当油压施加于外活塞时,它具有较大的压力接收区,其传递额定扭矩较大;当油压施加于内活塞时,它具有较小的压力接收区,其传递额定扭矩较小。在内活塞动作后操作外活塞,传递扭矩由小到大变化,能够减小离合器接合时产生的冲击,使接合柔和。内、外活塞2制动器制动器用来制动行星齿轮系统三元件中的任一元件,改变齿轮的组合。在液力自动变速器中常用湿式多片制动器和带式制动器两种。图a、图b和图c所示分别为超速挡制动器、第二挡制动器、第一挡和倒挡制动器。由于带
13、式制动器空间尺寸小,容易布置,过去采用较多。片式制动器的接合平稳性比带式易于控制,可以基于性能要求增减片数,适应不同排量的发动机,应用非常广泛。作用与结构图a1,8弹性挡圈2制动器摩擦片3,7法兰4止推垫圈5O形圈6制动器钢片9回位弹簧10O/D制动活塞11O/D支架12油封圈2制动器作用与结构图c1,12弹性挡圈2法兰3制动器钢片4活塞衬套5制动器摩擦片6止推垫圈7弹簧隔圈8第二挡制动活塞9第二挡制动毂10O形圈11回位弹簧图b1制动器钢片2,9弹性挡圈3制动器摩擦片4法兰5变速器壳体6,13O形圈7回位弹簧8轴承102号制动活塞11回位滑套121号制动活塞2制动器湿式多片式制动器基本功能和
14、结构与片式离合器相似,区别在于离合器的壳体是一个主动部件,而制动器的壳体和油缸是固定不动的。当多片制动器的钢片和摩擦片处于接合状态时,即对与摩擦片连接的构件起制动约束的作用。湿式多片式制动器摩擦片式制动器实物图2制动器 带式制动器的结构。带式制动器由制动鼓、制动带、液压缸及活塞组成,如图所示。制动带缠绕在制动鼓的圆周上,制动鼓与行星齿轮机构一起旋转。制动带的一端用销钉固定在变速器壳体上,另一端与制动缸活塞接触。活塞通过内、外弹簧安装在连杆上,一般备有两种长度的连杆,以便能够调整制动带和鼓之间的间隙。带式制动器1中心轮;2制动鼓;3制动带;4销钉;5制动缸活塞2制动器 带式制动器的工作原理。如图
15、所示,当液压油施加于活塞时,活塞在缸体内移至左端,压缩外弹簧,带动连杆移动,推动制动带的一端,因为制动带的另一端固定在变速器壳体上,制动带直径即减小,因此,制动带夹持制动鼓,此时制动鼓以高速旋转,制动带受到来自制动鼓的旋转反作用力。如果活塞和连杆为固定连接的整体结构,这个反作用力会使活塞产生振动,为防止这种状况,活塞是通过内弹簧安装在连杆上。带式制动器1制动带;2变速器壳体;3外弹簧;4活塞连杆;5活塞2制动器当制动带受到反作用力时,连杆被推回,压缩内弹簧以缓冲这个反作用力。液压油在缸内压力升高,活塞和连杆继续压缩外弹簧,在缸体内移动,使制动带收缩,均匀夹持制动鼓。当连杆不能在缸体内移动时,缸
16、体内的油压继续升高,压缩内、外弹簧推动活塞移动,至活塞与连杆垫片接触时,活塞直接推动连杆,制动带便以更大的力夹持制动鼓,此时,在制动带和制动鼓之间产生更高的摩擦力,促使制动鼓被固定,起制动作用。当液压油从缸体内排出时,活塞和连杆被外弹簧力推回,释放制动鼓。带式制动器1制动带;2变速器壳体;3外弹簧;4活塞连杆;5活塞3单向离合器单向离合器广泛应用于行星齿轮变速器及综合式液力变扭器中,其作用和离合器、制动器相同,用于固定或连接几个行星排中的某些中心轮、行星架、齿圈等基本元件,让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位,如图a和图b,图c所示。作用与结构图a 单向离合器实物图3单向离合器作用与结构图c图
17、b1,3,4轴承圈2前行星齿圈5,8轴承6前行星齿轮7轴承和轴承圈组件9弹性挡圈10中心齿轮11弹簧挡圈12止推垫圈13油封圈141号单向离合器和第二挡制动器轮毂15中心轮输入转鼓1单向离合器内环2,11弹性挡圈32号单向离合器42号止推垫圈5后行星齿轮61号止推垫圈7中心轮8齿圈法兰9轴承和轴承圈组件10后行星齿圈12输出轴13油封圈3单向离合器滚柱斜槽式单向离合器由外环、内环、滚柱和滚柱回位弹簧等组成。内环通常用内花键和行星排的某个基本元件连接或与变速器的壳件连接,外环则通过外花键和行星排的另一个基本元件连接或与变速器外壳连接。在外环的内表面制有与滚柱相同数目的楔形槽,内、外环之间的楔形槽
18、内装有滚柱和弹簧,弹簧的弹力将各滚柱推向楔形槽较窄的一端,当外环相对于内环朝顺时针方向转动时,在刚刚开始转动的瞬间,滚柱便在摩擦力和弹簧力的作用下被卡死在楔形槽较窄的一端,内、外环互相连接为一个整体,不能相对转动,此时,单向离合器处于锁止状态。滚柱斜槽式1外环;2内环;3弹簧;4滚柱3单向离合器当外环相对于内环朝逆时针方向转动时,滚柱在摩擦力的作用下,克服弹簧的弹力,滚向楔形槽较宽的一端,出现打滑现象,外环相对于内环可以做自由滑转,此时单向离合器脱离锁止而处于自由状态,如图所示。单向离合器的锁止方向取决于外环上楔形槽的方向。在装配时不能装反,否则会改变其锁止方向,使行星齿轮变速器不能正常工作。
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- 汽车底盘 机械 系统 构造 检修 第五
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