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汽车自动变速器构造与维修1自动变速器概述_图文

邵阳职业技术学院
汽车自动变速器 构造与检修
段浩淼 主讲
汽车与智能制造学院
2020.2.6

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

模块一 自动变速器概述
项目一 认识自动变速器 项目二 自动变速器车的正确使用 项目三 自动变速器的组成原理

项目一 认识自动变速器
(1)了解自动变速器的发展与应用。 (2)了解自动变速器的分类。 (3)掌握自动变速器的型号识别方法。

(一)自动变速器的发展与应用
1.自动变速器的发展 (1)多挡位 (2)手动/自动一体化 (3)高智能、模糊逻辑控制 (4)无级变速

2.国内 自动变速
器的应用 情况

表1-1 国产轿车装用自动变速器的情况

汽车公司

车型

捷达、高尔夫、宝来

奥迪A6

一汽大众

奥迪A4、A6

奥迪A8

奥迪A6L

一汽马自达

马自达M6

海马汽车有限公司

福美来(323)、普力马

桑塔纳2000/3000、帕萨特B5

上海大众

帕萨特B5 波罗

途安

别克世纪、君威、GL8

别克君越

上海通用

别克荣御 别克凯越、雪佛兰景程

雪佛兰赛欧

雪佛兰乐聘

神龙汽车 雪铁龙富康、爱丽舍、赛纳、毕加索、标志307

蓝鸟

东风日产

阳光、颐达/骥达

天籁

东风本田

CR-V Civic

千里马

东风悦达起亚

嘉华

远舰

北京现代

索纳塔、伊兰特、途胜、御翔

花冠

一汽丰田

皇冠、锐志 威驰

普拉多

蒙迪欧

长安福特

福克斯

嘉年华

雅阁

广州本田

飞度

奥德赛

自动变速器型号 01M
01V(又称5HP19或AG5) 01J 09E
09L,01J Activematic
FN4A-EL 01N(又称AG4) 01V(又称5HP19或AG5)
001 09G(又称AG6)
4T65E 4T45E,AF20
5140E 4HP16 AF13 81-40LE
AL4 RL4F03A/RLAF03V
RE4F03B RE4F04B GRVA,GRXA BMXA,SLKA
A4AF3 50-40LE
F4A42 F4A42-2 U341E
A760E
U540E
A340F CNE
4F27E 81-40LE MAXA,B7XA,BCLA,MCLA,BAYA 飞度CVT S-Matic

(二)自动变速器的分类
1.按传动及控制原理分 (1)AT(液力自动变速器)

(2)AMT(机械式自动变速器)
优点:AMT在性价比、节能环保等方面堪与AT、CVT 产品媲美,而且解决了手动档车的驾驶乐趣和自动档 车的安全省事的矛盾,AMT在四类自动变速器中,技 术难度相对较低,实质上还是手动变速器,AMT在省 油方面仍具有手动档的优势。
缺点:在行车过程中,AMT因档位变动引起的顿挫感 较强,舒适性较差,换档过程中有可能出现动力中断。

(3)CVT(无级变速器)
CVT在操作上类似AT,但是速比的变化却不 同于AT的换档过程,而是连续的,CVT采用 传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递,即 当棘轮变化槽宽时,相应改变驱动轮与从动 轮上传动带的接触半径进行变速,其传动一 般用皮质带、金属带和金属链等。

优点:CVT没有自动档变速器的换档过程,由此带来的换档顿挫 感也随之消失,CVT变速器的动力输出是连续的,档位设定更为 自由,传统传动系统中的齿轮比、速比以及性能、耗油、废气排 放的平衡,都更容易达到,CVT还有质量轻、体积小、零件少的 优点。
缺点:CVT变速器制造成本略高,出问题的概率较高。目前无论 国内还是海外,CVT变速器在很多情况下还无法维修,只能整体 更换。CVT传动的金属传动带能够承受的力量有限

(4)DCT(双离合器自动控制变速器)
优点:DCT换档的舒适性更高,而且能满足消费者对驾驶运动 感和车辆节油的双重要求。从技术角度上DCT对所有档次的车 都非常适合,比其他变速器具有更高的燃油经济性。
缺点:制造加工的精度要求很高,导致成本也较高。在较拥堵 的城市路况下,长时间处于半离合状态的离合器容易过热,因 此温度传感器会感知温度过高,从而使变速器停机。目前已知 的DCT变速器停机案例多半发生在市区行驶过程中。

2.按驱动方式分
自动变速器按驭动方式的不同,可以分为后驱自动变速器 (Automatic Transmission)和前驭自动变速器(Automatic Transmission)。后驱自动变速器用于发动机前置后轮驱动的布 置形式,自动变速器与驱动桥(主减速器、差速器)分开通过传 动轴连接,如图1-3所示。而前驱自动变速器用于发动机前置前 轮驱动的布置形式,自动变速器与驱动桥(主减速器、差速器) 制成一个总成,如图1-4所示。

图1-3 后驱自动变速器

图1-4 前驱自动变速器

前轮驱动汽车的发动机有纵置和横置两种形 式。纵置发动机的前轮驱动自动变速器的结 构和布置与后轮驱动自动变速器基本相同, 只是在后端增加了一个差速器

横置发动机的前轮驱动自动变速器由于汽车 横向尺寸的限制,要求有较小的轴向尺寸, 因此通常将输入轴和输出轴设计成两个轴线 的方式,液力变矩器和输入轴布置在上方, 输出轴则布置在下方

图1-7 前驱横置发动机的自动变速 器示意图

3.按控制方式分
自动变速器按控制方式的不同,可以分为液 压控制自动变速器和电子控制自动变速器。 由于采用电子控制自动变速器使换挡时刻更 加精确,工作更加平顺,因此目前应用最为 广泛。

电子控制自动变速器是在液压控制自动变速器的基础上增 设了电子控制系统。它将决定变速器挡位的汽车运行参数 转变成电压信号,并利用电子控制原理和液压控制原理实 现对变速器挡位的控制。自动变速器电子控制单元接收并 比较车速传感器与节气门位置传感器信号电压,控制换挡 电磁阀的运动状态,从而控制变速器的挡位,以实现不同 的传动比。

(三)自动变速器型号识别
一种自动变速器可能被用在多个公司不同款式的 汽车上,而同一种车型也可能装用不同型号的自 动变速器。如果不了解自动变速器的型号,在维 修中就会对故障分析、资料查找、零配件采购等 造成障碍。下面介绍自动变速器型号含义及常见 自动变速器的主要识别方法。

1.自动变速器型号含义
(1)变速器的性质 A表示自动变速器,M表示手动变速器,AM表示手自动 一体变速器。
(2)生产公司 如德国ZF公司、日本AISIN公司等。
(3)驱动方式 F表示前驱,R表示后驱。丰田公司用数字表示驱动方式。有 的四轮驱动车辆在型号后面加“H”或“F”表示驱动方式。
(4)前进位位数用数字表示。
(5)控制类型 E表示电控,H表示液控,EH表示电液控制。
(6)改进序号 表示该变速器是在原变速器上作过改进的。
(7)额定驱动转矩 在通用、宝马公司的自动变速器型号中有此参数。

(1)宝马ZF4HP22-EH 型号含义为:ZF公司生产,4表 示前进档数,H表示液压控制,P表示行星齿轮类,22表 示额定转矩为22N·m,E或EH表示电控或电液控。
(2)丰田自动变速器 型号有两类:一类除字母外还有 两位阿拉伯数字,另一类除字母之外有3位阿拉伯数字。

(3)克莱斯勒自动变速器型号识别 1992年克莱斯勒公 司规定自动变速器型号由4个字母或数字组成,如41TE、 42RE、42LE等。
第1位数字代表前进档数。
第2位数字代表输入转矩负荷。0表示轻负荷,1表示中负 荷,2表示重负荷。
第3位字母,R表示后驱,T表示发动机横置前驱,L表示 发动机纵置前驱,A表示四轮驱动。
第4位字母,E表示电控,H表示液压控制。

(4)通用公司 型号有4T60E、4L60E、 4T65E、6T40E。4表示前进档数;T表示变 速器横置;L表示后置后驱;60表示额定驱动 转矩;E表示电控。

2.变速器型号识别方法
(1)看变速器铭牌 变速器铭牌内容一般包 括生产公司、型号、序号代码、日期等。如 丰田A341E自动变速器,型号为03-41LE。宝 马车上直接标ZF4HP-22等。有的没有标明型 号,而以型号代码代替,如通用4T65E等。

(2)看汽车铭牌 一部分汽车在发动机室内、 驾驶室内、门柱等位置有汽车铭牌,这些铭 牌上有汽车生产厂商名称、汽车型号、车身 型号、底盘型号、发动机型号、变速器型号、 出厂编号等内容。

(3)壳体标号识别 奔驰自动变速器采用此 种识别方法。自动变速器型号为数字代码, 刻在变速器壳体侧面与油底壳接合面向上一 点,有一长串字符,其中722×××这6位数 即为变速器型号。

(5)根据结构特征识别 日产千里马 RE4F04A自动变速器的油底壳在上方,宝马 或欧宝4L30E自动变速器有一大一小两个油 底壳,奔驰S320轿车的722.5025速自动变速 器有加长壳体,马自达626轿车GF4A-EL变速 器的油底壳在前面等。

项目二 自动变速器车的正确使用
驾驶人通过变速杆和一些控制开关来操控自动变速器,自 动变速器变速杆的位置和含义与手动变速器有较大不同, 变速杆所处的位置和变速器内部的档位是两个完全不同的 概念。变速杆只改变自动变速器阀板中手动阀的位置,而 变速器内部啮合的档位是由变速机构的状态决定的,档位 除了取决于手动阀的位置外,还取决于车速及节气门开度 等信号。

(1)了解自动变速器变速杆的使用方法及含 义
(2)掌握自动变速器控制开关的使用
(3)掌握自动变速器在各种运行状态下的正 确使用

1.自动变速器变速杆的使用
一般的自动变速器有6~9个档位,它们从前到后依次排 列,分别为:P(驻车档)、R(倒档)、N(空档)、D (前进档)、S(运动模式)或P(驻车档)、R(倒档)、 N(空档)、D(前进档)、2(制动2档)、1(制动1档) 等几种形式。所有自动变速器的前4个档位是一致的,即 P、R、N、D。而剩下的档位有A、B两种形式,其含义 也不同,A表示自动模式,B表示发动机制动模式,丰田 普锐斯混合动力汽车变速杆上就有B模式

图1-8 变速杆的位置

(1)P位
当变速杆位于P位时,处于驻车档,自动变速器内部驻车锁止机构 将输出轴锁死(图1-9),以防止车辆移动,但有些自动变速器的驻 车锁止机构设置在差速器前部,故不能防止两只车轮反方向转动,当 在斜坡上停车时特别危险。出于安全考虑,P位不能代替驻车制动使 用。只有在汽车停稳后方可挂入P位,否则会损坏变速器内部驻车锁 止机构。对一般自动变速器而言,需要接通点火开关,踩下制动踏板, 按下操纵手柄旁的释放按钮后,变速杆才能移出P位。当变速杆位于 P位时,变速器内部的行星齿轮机构处于自由空转状态。另外,只有 当变速杆位于P位或N位时,起动机电路才接通,方可起动发动机。

图1-9 P位内部驻车锁止机构

(2)R位 当变速杆位于R位时,变速器内部 处于倒车档状态,驱动轮反转,实现倒档行 驶。

(3)N位(空档) 当变速杆位于N位时,自动变速器的 作用是使发动机和车轮传动系统脱离动力传递。与P位不 同的是在发动机停止运转的时候,挂N位可以随意推动车 辆,而挂P位时,车辆不可被推动。P位起动是经常使用 的模式,N位起动用于行驶中发动机熄火。若行驶中发动 机突然停止运转,可在保证行驶安全的情况下将变速杆小 心地移至N位,然后重新起动发动机,恢复正常运转。

(4)D(D4或O/D)位 当变速杆位于D (D4或O/D)位时,变速器处于前进档,用 于所有正常行驶状态,自动变速器会在1档至 最高档间自动变换。变速器在高速档行驶时, 发动机转速、油耗和噪声都会减小。

(5)运动模式S 变速杆在S位给驾驶人提供 了一个关注性能的换档程序。如果变速器控 制模块(TCM)识别到变速杆在S位,换档特 性曲线重新分配给更高的发动机转速,以增 加驾驶运动感。DSP也适应驾驶人类型的评 估等驾驶输入和S位驾驶的情况。

(6)3位 当变速杆位于3位时,变速器实际 档位只在1~3档间变换,用于在城市路况或 不良路面上行驶。在交通繁忙的城市或山区 行驶时,会使变速器经常在3、4档间频繁跳 档,使变速器内部磨损加速。此时应将变速 杆置于3位,使变速器在1~3档间变换。

(7)2位 当变速杆位于2位时,变速器实际 档位只在1、2档间变换,不能升入更高档, 用于颠簸崎岖的路面需要发动机制动的情况。 当变速杆位于2位时,有的自动变速器固定在 2档,不升档也不降档,如本田轿车和蒙迪欧 轿车等。

(8)1位或L位 当变速杆位于1位或L位时, 自动变速器锁定在1档,不能升入更高档,用 于上陡坡或下陡坡需要发动机制动的情况。

2.手/自动一体变速器换档操作
有些装备自动变速 器的车辆设置了手 动换档模式,手/自 动一体变速器变速 杆的布置
图1-10 手/自动一体变速器变 速杆的布置

3.自动变速器控制开关的使用
不同的自动变速器有不同的控制开关,以适应不 同的道路条件和驾驶风格,一般自动变速器的操 纵手柄如图1-11所示。同一功能的控制开关在不 同的变速器上可能有不同的名称。控制开关主要 用来选择自动变速器的工作模式,常见的控制开 关及其作用如下。

图1-11 自动变速器的操纵手柄

(2)ECONOMY(经济)模式
车辆在城市道路行驶,使用经济模式时,可以降低油耗, 这时自动变速器的换档规律能使发动机在汽车行驶过程中 经常在经济转速范围内运转,因此燃油经济性好。在使用 经济模式时,相同的节气门开度,升档车速较低,液力变 矩器锁定离合器工作范围宽,可在较低档位上实现直接传 动。由于液力变矩器锁止离合器(TCC)的接合,使液力 变矩器的涡轮和泵轮接合起来直接传动,减少了液力损失, 提高了传动效率,发动机的燃油经济性也得到了提高。

(3)POWER/SPORT(动力/运动)模式
动力/运动模式是以汽车获得最大的动力性为目标设计的 换档规律。当车辆在上坡或在山路上行驶时,或希望发动 机在高转速下工作时,可选择动力模式。这时自动变速器 的换档规律能使发动机在车辆运行过程中经常处在大功率 范围运转,可大大发挥它的动力性和爬坡能力,汽车在动 力模式下行驶,它的加速能力很强。

图1-12 赛欧和欧宝轿车AF13自动变速器的模式开关

(4)SNOW(雪地)模式 在冰雪或湿地起步时,可能出现车 轮打滑而不能前进的情况。有的自动变速器在变速杆旁有个雪地 模式按钮,按下此按钮,自动变速器在雪地模式下运行。对于 AF13自动变速器,按一下雪地模式按钮,按钮本身由暗亮变为 高亮,指示进入雪地模式,在此模式下,自动变速器以3档起步。 再次按下雪地模式按钮,解除雪地模式。

当变速器ECU检测到以下条件时,雪地模式 关闭:① 启动运动模式;② 改变变速杆的位 置; ③ 全加速开关打开且持续时间超过2s; ④ 点火开关关闭;⑤ 车速超过80km/h;⑥ 变速器油温超标;⑦ 在备用程序下行驶。

(5)NORMAL(标准)模式 标准模式的换 档规律介于经济模式和动力模式之间。当选 择标准模式时,既可兼顾车辆的经济性,又 可保证一定的动力性,还有较好的燃油经济 性。

(6)MANUAL(手动换档)模式 有些车辆的自动变速器换档模式选 择开关有ECONOMY、POWER、MANUAL或POWER、COMFORT、 AUTO。其中MANUAL开关为手动换档模式开关,当它接通时,自动 变速器不再自动换档。当汽车起步时,驾驶人应先把换档手柄放在L位, 根据车速高低换入2位,最后手动换入D位,由于使用手动换档模式, 自动变速器不能自动换档,在低档位要防止节气门过大引起发动机转 速过高而使发动机过热COMFORT开关为舒适换档模式开关, ECONOMY开关为经济模式开关,AUTO开关为自动模式开关。自动 模式可以在各模式间自动转换。当节气门迅速打开时换档模式会自动 转换到动力模式,以适应突然加大节气门、对动力的需要。

(7)HOLD(保持)模式按钮 在大宇、日产、马自达、 福特等轿车上有一个HOLD模式按钮,一般位于变速杆旁。 当HOLD按钮断开(未按下)时,变速器按正常程序换档。 按下HOLD模式按钮后,仪表板上的HOLD指示灯点亮, 自动变速器将按HOLD模式换档。再次按下HOLD模式按 钮,变速器返回正常模式。在HOLD模式下,一般情况下, 变速杆位于D位时,自动变速器固定在3档;变速杆位于3 位时,自动变速器固定在2档;变速杆位于L位时,自动 变速器固定在1档。

(8)CC(巡航控制)开关 装备巡航控制 (Cruise Control,CC)装置的轿车,可以使汽 车在高速公路上保持匀速行驶,而驾驶人不用踩 加速踏板。CC开关安装在转向柱上或仪表板上。 在行驶时,当加速到规定车速以上时接通此开关, 汽车会以稳定的车速持续行驶,使驾驶操作方便、 节省燃油。当按下巡航控制取消开关或踩制动踏 板时,可使巡航控制自动解除。

(9)S4控制开关 在许多运动型跑车上设有 S位。自动变速器在S位工作时加速性能比D 位还好,但它只能使自动变速器在1~3档之 间自动变换,设置S4控制开关的自动变速器, 当该开关接通时,汽车在S位行驶时能自动换 到4档,S4控制开关只在S位起作用,在其他 位置时均自动解除S4控制。当采用S4控制时, 相当于其他车型的动力换档模式。

图1-13 巡航与变速器ECU连 接情况

4.自动变速器在各种运行状态下的正确使用 (1)起动发动机 (2)汽车起步 (3)一般道路行驶 (4)坡道行驶

(5)雪地或泥泞路面行驶 (6)倒车 (7)停车

项目三 自动变速器的组成原理
自动变速器的厂牌型号很多,外部形状和内部结构也有所 不同,但它们的组成基本相同,都是由液力变矩器和行星 齿轮式自动变速器组合起来的。常见的组成部分有液力变 矩器、齿轮变速机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、 管道、控制阀体、速度调压器等,按照这些部件的功能, 可将它们分成液力变矩器、齿轮变速机构、供油系统、自 动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分

图1-14 自动变速器结构组成

1.自动变速器的组成
(1)液力变矩器 液力变矩器位于自动变速 器的最前端,安装在发动机的飞轮上

(2)变速齿轮机构
自动变速器中的变速齿轮机构所采用的形式有普 通齿轮式和行星齿轮式两种。采用普通齿轮式的 变速器,由于尺寸较大,最大传动比较小,只有 少数车型采用。目前绝大多数轿车自动变速器中 的齿轮变速机构采用的是行星齿轮式。变速齿轮 机构主要包括行星齿轮机构和换挡执行机构两部 分。

(3)供油系统
自动变速器的供油系统主要由油泵、滤清器、调压阀及管道等组 成。油泵是自动变速器最重要的总成之一,它通常安装在液力变 矩器的后方,由液力变矩器泵轮轴上的凹槽或花键驱动,是液压 控制系统的动力源。在发动机运转时,不论汽车是否行驶,油泵 都在运转,为自动变速器中的液力变矩器、换挡执行机构、自动 换挡控制系统提供一定压力的自动变速器油。油的压力调节由调 压阀来实现。

(4)自动换挡控制系统
自动换挡控制系统能根据发动机的负荷(节气门 开度)和汽车的行驶速度,按照设定的换挡规律, 自动地接通或切断某些换挡离合器和制动器的供 油油路,使离合器接合或分离、制动器制动或释 放,以改变齿轮变速机构的传动比,从而实现自 动换挡。自动变速器的自动换挡控制系统有液压 控制和电液控制两种。

液压控制系统是由阀体和各种控制阀及油路 组成的,阀门和油路设置在一个板块内,称 为阀体总成(油路板)。不同型号的自动变 速器阀体总成的安装位置有所不同,有的安 装于上部,有的安装于侧面,纵置的自动变 速器一般安装于下部

图1-15 液压控制自动变速器 示意图

在液压控制系统中,增设控制某些自动变速器油路的电磁 阀,就成了电液控制的换挡控制系统,若这些电磁阀是由 电子计算机控制的,则成为电子控制的换挡系统,如图116所示。控制系统除控制自动换挡外,还要控制液力变 矩器中锁止离合器的锁止与分离,以及自动变速器的冷却 与润滑。它可在电子控制系统的控制下通过液压系统中的 各种阀和油道对油压、锁止时机、换挡时机、换挡品质等 进行精确操作,实现变速器的各种自动控制。

图1-16 电子控制自动变速器 示意图

(5)换挡操纵机构
自动变速器的换挡操纵机构包括手动选择阀的操 纵机构和节气门阀的操纵机构。驾驶人通过自动 变速器的变速杆改变阀板内的手动阀位置,控制 系统根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控 制开关的状态等因素,利用液压自动控制原理或 电子自动控制原理,按照一定的规律控制齿轮变 速机构中的换挡执行机构的工作,实现自动换挡。

2.自动变速器的工作原理
自动变速器之所以能够实现自动换挡,是因为工作中驾驶 人踏下加速踏板的位置或发动机进气歧管的真空度和汽车 的行驶速度能指挥自动换挡系统工作,自动换挡系统中各 控制阀不同的工作状态将控制变速齿轮机构中离合器的分 离与接合和制动器的制动与释放,并改变变速齿轮机构的 动力传递路线,实现变速器挡位的变换。

电控液力自动变速器是在液力自动变速器基础上增设电子 控制系统发展而来的。它通过传感器和开关监测汽车和发 动机的运行状态,接收驾驶人的指令,并将所获得的信息 转换成电信号输入到电控单元。电控单元根据这些信号, 通过电磁阀控制液压控制装置的换挡阀,使其打开或关闭 通往换挡离合器和制动器的油路,从而控制换挡时刻和挡 位的变换,以实现自动变速。

(1)动力传递过程 动力传递过程如图1-17 所示。
图1-17 动力传递过程

图1-18 全液压式控制流程

图1-19 电液式控制原理图




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