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汽车自动变速器构造与维修2液力变矩器的检修_图文

高等职业教育汽车类专业教学改革 规划教材
汽车自动变速器 构造与检修
刘春晖 梁玉国 主编
机械工业出版社
CHINA MACHINE PRESS
ISBN 978-7-111-57258-9

目录

前言 模块一 模块二 模块三 模块四 模块五 模块六 模块七 模块八 模块九

自动变速器概述 液力变矩器的检修 齿轮变速系统检修 液压控制系统的检修 电子控制系统的检修 自动变速器的检查与试验 平行轴式自动变速器 双离合自动变速器 无级变速器

模块二 液力变矩器的检修
项目一 认识液力变矩器 项目二 液力变矩器常见故障诊断与检修

项目一 认识液力变矩器
液力变矩器前部与曲轴后端的连接板相连, 后部与变速器输入轴相连。它依靠液力传递 动力,即通过液体的循环流动,并能起到飞 轮和离合器的作用,利用液体动能的变化来 传递动力。液力偶合器是液力变矩器的前身。

1.液力耦合器结构与工作原理

(1)液力耦合器的结构 液力偶合器的功能主要 有两个:一是防止发动 机过载;二是调节工作 机构的转速。液力耦合 器主要由壳体、泵轮、 涡轮3个部分组成

图2-1 液力耦合器 1—发动机动力输入 2—前壳体 3—泵轮
4—涡轮 5—涡轮动力输出

(2)液力耦合器的工作原理
当发动机运转时,曲轴带动液力耦合器的壳体和泵轮一 同转动,泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋 转;在离心力的作用下,液压油被甩向泵轮叶片外缘处, 并在外缘处冲向涡轮叶片,使涡轮在液压油冲击力的作用 下旋转;冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动, 又返回到泵轮的内缘,被泵轮再次甩向外缘。液压油就这 样从泵轮流向涡轮,又从涡轮返回泵轮而形成循环的液流

图2-2 液力耦合器工作示意图

(3)优缺点 液力偶合器采用液力传动,实现动力“软连 接”,因此具有以下优点:
① 行使平稳,具有自适应性。在没有附加其他机械操纵装置 的情况下,能够通过它平稳地切断和接通发动机和驱动轮之 间的动力传递,能够很好地适应汽车平稳起步的要求。传递 转扭的大小能够适应汽车不同车速行驶的需要。
② 缓和冲击,防止过载,不易熄火。“软连接”可以通过液 体,吸收传动系统的冲击和振动,延长零件的使用寿命和减 少噪声。

缺点:液力偶合器具有等 矩传动的特性,不能实现 增矩;低速时,传动效率 低,其传动效率特性如图 2-3所示。其中,i——转 速比;η——传动效率。
图2-3 液力偶合器 传动效率特性

2.液力变矩器的结构
(1)功用 1)传递转矩 2)无级变速 3)当踩下制动踏板时,发动机也不会熄火 4)驱动油泵

(2)结构
从液力变矩器外观看,液力变矩器整体结构如图 2-4a所示,前端是与发动机飞轮连接的螺栓孔, 后端是泵轮外壳与泵轮轴。泵轮轴上有驱动油泵 的凹槽。沿焊封处将液力变矩器切割开,可看到 有三个工作轮:即泵轮、涡轮、导轮和一个单向 离合器,此外,还有锁止离合器

图2-4 液力变矩器整体结 构及工作原理

图2-5 液力变矩器的组成

1)泵轮的结构。泵轮的结构如图2-9所示。 驱动盘与发动机飞轮固定连接,泵轮内有许 多具有一定曲率的叶片,按一定的方向呈辐 射状安装在泵轮壳体上,叶片上有导流环。 当泵轮旋转时,在离心力的作用下,ATF从中 间沿叶片和导流环形成的通道流动。

图2-9 泵轮

2)涡轮的结构。涡轮的结构如图2-10所示。涡轮安装在液力变 矩器壳体内,与泵轮有3~4mm的距离,其作用是接受来自泵轮 ATF的冲击带动变速器输入轴,将动力输出。在其壳体内有一定 曲率的叶片,呈辐射状分布,叶片上有导流环。ATF沿叶片与导 流环形成的通道,从外向里流动。在ATF的冲击下而旋转。涡轮 中心的花键孔连接变速器的输入轴,将动力输出。

3)导轮的结构。导轮的结构如图2-11所示。 导轮是通过单向离合器与变速器壳体单向固 定,当来自涡轮的ATF冲击导轮叶片的凹面时, 通过单向离合器将导轮固定,导轮叶片使液 流方向改变,改变方向的液流冲击泵轮叶片, 促进泵轮转动,从而达到增加转矩的目的。

图2-11 导轮

图2-12 液力变矩器工作轮展开示意 图

如图2-12所示,如果把泵轮(B)、涡轮 (W)、导轮(D)循环圈上的中间流线展开 成一条直线,各循环圈上的中间流线均在同 一平面上展开,于是在展开图上,泵轮、涡 轮和导轮便形成三个环形平面,且工作轮的 叶片角度也清楚地显示出来。

3.液力变矩器的工作原理
液力变矩器的工作原理如同两个面对面放置的两 台电风扇A、B(图2-13),给电风扇A通电旋转, 通过空气流动推动电风扇B与A同向旋转。其中主 动的电风扇A相当于泵轮,从动的电风扇B相当于 涡轮。空气流相当于自动变速器油(ATF)。泵 轮与发动机飞轮连为一体,涡轮与变速器输入轴 通过花键连接。导轮的作用是改变液流方向,增 加转矩。

图2-13 液力变矩器偶合原理

泵轮与液力变矩器壳体连成一体,变矩器壳体用螺栓固定在发动 机飞轮上,总是和飞轮一起转动,是主动件。泵轮的作用是把发 动机的机械能转变成油液的动能。泵轮内部沿径向装有若干片较 平直的叶片,叶片内缘有让自动变速器油液平滑流过的导环。当 发动机运转时,在离心力作用下,变速器油液沿泵轮外缘向外甩 出进入涡轮外缘。叶片外缘的油压高于叶片内缘,其压差取决于 泵轮的转速。此时涡轮便在油压的作用下与泵轮同向旋转,涡轮 叶片内缘液体又流向泵轮叶片内缘,形成一个循环流,称之为 “涡流”

泵轮转速越高,泵轮与涡轮之间的转速差越 大,涡流也越大,变矩器传递发动机转矩的 能力也越强。
液力变矩器功用:传递转矩,无级变速,自 动离合,驱动油泵和防止传动系过载。

图2-14 涡流展示图

(1)当汽车起步或低速行驶时 当汽车起步或低速行驶 时,与发动机刚性连接的泵轮转速快,而从动的涡轮转速 慢。液体从涡轮流出,冲击导轮叶片的凹面,此时欲使导 轮反向转动,被导轮单向离合器锁止,导轮被固定,导轮 叶片不动,打在导轮叶片上的液体改变方向后流出,冲击 泵轮叶片的背面,使泵轮转速加快,液流冲击力更大,增 加涡轮的输出转矩。

图2-15 汽车起步或低速行 驶时的液流

(2)当汽车高速行驶时 随着车速的加快,涡轮 转速接近泵轮转速时,从涡轮流出的ATF冲击导 轮背面(凸面),导轮随泵轮和涡轮一同旋转, 此时导轮不改变液流方向,不能增加转矩,变矩 器进入偶合工况。导轮开始旋转的工作点叫做偶 合点。在偶合工况下,泵轮、涡轮和导轮三元件 同方向转动,导轮不起作用

图2-16 汽车高速行驶时的液 流

4.锁止离合器的结构原理
汽车采用液力变矩器之后,起步、换档振动明显减小,延 长了零件的使用寿命,提高了乘坐舒适性。但由于液力变 矩器存在液力损失,与机械传动相比效率较低,油耗高, 经济性差。为克服以上缺点,在液力变矩器内增设了锁止 离合器。当涡轮转速接近泵轮转速时,由锁止离合器将泵 轮与涡轮锁为一体,不再需要液力传动

图2-17 锁止离合器

在涡轮与泵轮壳之间,有一块锁止离合器片, 离合器片中间有花键孔,在涡轮背面有一根 花键轴,离合器片装在涡轮花键轴上,离合 器片与涡轮一同旋转,离合器片相对涡轮可 轴向移动

图2-18 带锁止离合器的液力变矩器

如图2-19a所示,在油压的作用下,使离合器片与 泵轮前盖分离,锁止离合器不锁止,动力由泵轮 通过液力作用于涡轮。如图2-19b所示,当液流方 向改变时,泵轮前盖与离合器片之间泄压,在涡 轮与离合器片之间油液的压力增大,推动离合器 片与泵轮前盖压紧,动力由前盖通过离合器片作 用直接传给涡轮轴,液力传动变成机械传动。

图2-19 锁止离合器的工作原 理

项目二 液力变矩器常见故障诊断与检修
液力变矩器常见的故障有液力变矩器变蓝; 液力变矩器油封漏油;车辆不能行驶;修复 装车后车辆不能行驶;低速时加速无力;高 速(闭锁前)行驶加速无力;挂档后发动机 熄火;液力变矩器锁止离合器接合时有冲击、 异响或车辆发抖;液力变矩器有异响等。

现代专业的自动变速器维修厂可以将液力变矩器 切割开,修好后再重新焊接。但要注意不能破坏 动平衡,切割开前应先在液力变矩器上作记号, 焊接时按分解前的位置进行焊接,还要注意液力 变矩器驱动鼓的垂直度,否则会造成油泵油封密 封不良和油泵齿轮早期磨损。

1.液力变矩器的常见故障
(1)液力变矩器变蓝 液力变矩器变蓝是由于高温过热造成的, 液力变矩器过热的原因包括自动变速器过载(如作为拖车使用)、 液力变矩器离合器不能锁止、变速器油冷却器堵塞、内部单向离 合器打滑或双向卡滞、自动变速器内部执行元件打滑等。对于液 力变矩器变蓝的自动变矩器,应根据过热程度及切开后的内部损 坏情况来判断是否还可以使用。如果未查明过热原因,只是简单 地更换液力变矩器,那么同样的故障会很快出现。

(2)液力变矩器油封漏油 油封漏油是一个常见 故障,在更换液力变矩器油封时,还要检查液力 变矩器轴套的外表面是否拉伤,内表面是否磨损 或划伤。当液力变矩器轴套外径磨出沟槽时,如 果只更换油封,那么还会漏油。如果允许的话, 可以改变油封的安装深度,以错开拉伤的轴套。

(3)车辆不能行驶 车辆无任何档位,若油面正常, 油压也正常,则应检查液力变矩器中涡轮花键是否 磨损或涡轮与涡轮轴是否断开,这种故障在三菱、 现代、通用汽车上时有发生。针对这种情况进行自 动变速器解体修理时,若发现油底壳里和自动变速 器内部有大量金属屑,但在自动变速器中找不到磨 损部件,则原因可能是液力变矩器内部有故障。

(4)修复装车后车辆不能行驶 自动变速器修复装车后车辆不能行 驶,也有的是在行驶时无任何档位,经检查没有油压,这种情况往 往是液力变矩器的油泵驱动凸耳损坏所致。有些修理人员在拆卸自 动变速器时,把液力变矩器留在飞轮上,安装自动变速器时也是先 把液力变矩器安装到飞轮上,然后再安装自动变速器上,当自动变 速器与发动机还没有完全贴靠时,就用安装螺钉拧紧,这往往会造 成液力变矩器的油泵驱动凸耳断裂或油泵损坏,使车辆不能行驶。

(5)低速时加速无力 液力变矩器内部导轮单向 离合器在低速区域处于锁止状态,这是低速增矩 的关键所在,如果单向离合器双向打滑,那么液 力变矩器就成为液力耦合器,会出现低速时加速 无力的故障。在确认发动机正常后,可通过加速 试验和失速试验判断单向离合器是否打滑。

(6)高速(闭锁前)行驶加速无力 如果车辆在低速区域加速正常, 但在高速区域出现加速无力,那么原因可能是液力变矩器内部导轮 单向离合器双向卡死。在确认发动机正常后,可以试车检查,注意 区分液力变矩器锁止离合器锁止和不锁止时的加速变化,还可以用 诊断工具驱动液力变矩器锁止离合器接合,若液力变矩器锁止离合 器接合后加速恢复正常,则说明原因是内部导轮单向离合器双向卡 死;有条件的话还可以切开液力变矩器进行检查。

(7)挂档后发动机熄火 如果液力变矩器锁止离合器 不能完全分离或未分离,就会造成挂档后发动机熄火。 检修时首先要排除发动机故障,自动变速器方面的故 障原因可分为两个方面,一方面是控制系统有故障, 最常见的是液力变矩器锁止离合器控制滑阀发卡和电 磁阀有故障,另一方面是液力变矩器内部有故障,如 锁止摩擦片磨光、缓冲弹簧松动等。

(8)液力变矩器锁止离合器接合时有冲击、异响 或车辆发抖 本故障的原因是液力变矩器锁止离合 器接合不良。如果液力变矩器锁止离合器接合速 度过快或摩擦材料脱落,就会产生冲击甚至异响。 如果在锁止过程中有不可控制的打滑情况,就会 造成车辆抖动,这容易误判为发动机点火系统有 故障。

液力变矩器锁止离合器接合需要一定的条件,一般要求油温、档位及车 速等符合要求。从早期生产的全液控自动变速器到现在生产的新款电控 自动变速器,液力变矩器锁止离合器工作控制经历了液压控制、开关式 电磁阀控制及脉宽调制式电磁阀控制3个阶段,因此,修理时可考虑3个 方面:第一个是控制系统硬件有故障,如液力变矩器锁止离合器控制滑 阀发卡和电磁阀有故障;第二个是控制软件有故障,可通过改进软件使 液力变矩器锁止离合器接合得更加平衡,减小冲击或异响;第三个是液 力变矩器内部有故障。

(9)液力变矩器有异响 异响可分为两大类: 一类是非金属噪声,由液流冲击产生,其特 点是声音随着发动机转速或负荷而变化;另 一类是金属声,是由于液力变矩器内部叶片 碰撞变形、锁止不良等造成的。

2.锁止离合器故障的诊断与检修
锁止离合器摩擦片磨损可用如下方法检测:使汽 车预热到正常温度,在D位行驶,车速达60~ 80km/h,当节气门开度较小时,汽车行驶有窜动 感;当节气门开度较大时,无窜动现象。松开加 速踏板再次踩下,窜动感更明显。有以上现象, 表明锁止离合器摩擦片已严重磨损。

如果电控系统无故障,则说明锁止离合器本身的 故障,或油路故障引起,应逐一检查。液力变矩 器异响,可用踏动和放松制动踏板的办法判断。 当轻踩制动踏板后,异响立刻消失,放松踏板后, 异响又立刻出现,经反复测试现象依旧,则可断 定锁止离合器有故障。

图2-21 液力变矩器的检测

对电控锁止电磁阀控制锁止离合器的,若锁止电磁阀回位弹簧因使用 时间过长而疲劳时,也会因锁止油压不良而产生噪声。锁止离合器出 现上述故障,不仅会产生噪声,而且会影响锁止离合器的锁止和解锁, 若判断锁止离合器是否解锁时,可将车速稳定在60~80km/h范围, 在保持车速稳定的同时,轻踩制动踏板,使踏板臂和制动开关刚刚脱 离接触止,此时应解除锁止,即发动机转速和进气管真空度都有所增 加,如果无任何变化,则锁止离合器没有正常工作,可能根本就没锁 止,也可能根本就不解除锁止。

3.导轮单向离合器故障的诊断与检测
导轮单向离合器故障率不是很高,有时出现打滑或卡死 的情况。如果导轮单向离合器卡死,当汽车起步或低速 行驶时,一切正常;高速时动力不足,加速不良。如果 导轮单向离合器打滑,汽车在起步或低速行驶时加速性 能变坏,即在低速行驶时发动机发闷。加速不良可用失 速试验检验。

(1)检查导轮单向离合器 将单向离合器内座圈驱动杆(专用 工具)插入液力变矩器中,如图2-22a所示;再将单向离合器外 座圈固定器(专用工具)插入变矩器中,并卡在轴套上的油泵驱 动缺口内,如图2-22b所示。转动驱动杆,检查单向超越离合器 工作是否正常。在逆时针方向上单向超越离合器应锁止,顺时针 方向上应能自由转动,如图2-22c所示。如有异常,说明单向超 越离合器损坏,应更换液力变矩器。

图2-22 导轮单向离合器的检 测

(2)液力变矩器的清洗 1)倒出变矩器中残留的ATF。 2)向变矩器内加入2L干净的ATF,摇动变矩器,以清洗 其内部,然后将ATF倒出。 3)再次向变矩器内加入2L干净的ATF,清洗后倒出。




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