自動變速器維修基礎

m.jxmhotel.com.cn 來源：互聯網作者：shanshilin 類別：汽車構造維修時間：2007-02-16

自動變速器維修基礎
    第一節自動變速器的基本組成和工作過程
    一、自動變速器的基本組成
    自動變速器的廠牌型號很多，外部形狀和內部結構也有所不同，但它們的組成基本相同，都是由液力變矩器和齒輪式自動變速器組合起來的。常見的組成部分有液力變矩器、行星齒輪機構、離合器、制動器、油泵、濾清器、管道、控制閥體、速度調壓器等，按照這些部件的功能，可將它們分成液力變矩器、變速齒輪機構、供油系統、自動換擋控制系統和換擋操縱機構等五大部分。
    1、液力變矩器
    液力變矩器位于自動變速器的最前端，安裝在發動機的飛輪上，其作用與采用手動變速器的汽車中的離合器相似。它利用油液循環流動過程中動能的變化將發動機的動力傳遞自動變速器的輸入軸，并能根據汽車行駛阻力的變化，在一定范圍內自動地、無級地改變傳動比和扭矩比，具有一定的減速增扭功能。
    2、變速齒輪機構
    自動變速器中的變速齒輪機構所采用的型式有普通齒輪式和行星齒輪式兩種。采用普通齒輪式的變速器，由于尺寸較大，最大傳動比較小，只有少數車型采用。目前絕大多數轎車自動變速器中的齒輪變速器采用的是行星齒輪式。
    變速齒輪機構主要包括行星齒輪機構和換檔執行機構兩部分。
    行星齒輪機構，是自動變速器的重要組成部分之一，主要由于太陽輪（也稱中心輪）、內齒圈、行星架和行星齒輪等元件組成。行星齒輪機構是實現變速的機構，速比的改變是通過以不同的元件作主動件和限制不同元件的運動而實現的。在速比改變的過程中，整個行星齒輪組還存在運動，動力傳遞沒有中斷，因而實現了動力換擋。
    換擋執行機構主要是用來改變行星齒輪中的主動元件或限制某個元件的運動，改變動力傳遞的方向和速比，主要由多片式離合器、制動器和單向超越離合器等組成。離合器的作用是把動力傳給行星齒輪機構的某個元件使之成為主動件。制動器的作用是將行星齒輪機構中的某個元件抱住，使之不動。單向超越離合器也是行星齒輪變速器的換擋元件之一，其作用和多片式離合器及制動器基本相同，也是用于固定或連接幾個行星排中的某些太陽輪、行星架、齒圈等基本元件，讓行星齒輪變速器組成不同傳動比的擋位。
    3、供油系統
    自動變速器的供油系統主要由油泵、油箱、濾清器、調壓閥及管道所組成。油泵是自動變速器最重要的總成之一，它通常安裝在變矩器的后方，由變矩器殼后端的軸套驅動。在發動機運轉時，不論汽車是否行駛，油泵都在運轉，為自動變速器中的變矩器、換擋執行機構、自動換擋控制系統部分提供一定油壓的液壓油。油壓的調節由調壓閥來實現。
    4、自動換擋控制系統
    自動換擋控制系統能根據發動機的負荷（節氣門開度）和汽車的行駛速度，按照設定的換擋規律，自動地接通或切斷某些換擋離合器和制動器的供油油路，使離合器結合或分開、制動器制動或釋放，以改變齒輪變速器的傳動化，從而實現自動換擋。
    自動變速器的自動換擋控制系統有液壓控制和電液壓（電子）控制兩種。
    液壓控制系統是由閥體和各種控制閥及油路所組成的，閥門和油路設置在一個板塊內，稱為閥體總成。不同型號的自動變速器閥體總成的安裝位置有所不同，有的裝置于上部，有的裝置于側面，縱置的自動變速器一般裝置于下部。
    在液壓控制系統中，增設控制某些液壓油路的電磁閥，就成了電器控制的換擋控制系統，若這些電磁閥是由電子計算機控制的，則成為電子控制的換擋系統。
    5、換擋操縱機構
    自動變速器的換擋操縱機構包括手動選擇閥的操縱機構和節氣門閥的操縱機構等。駕駛員通過自動變速器的操縱手柄改變閥板內的手動閥位置，控制系統根據手動閥的位置及節氣門開度、車速、控制開關的狀態等因素，利用液壓自動控制原理或電子自動控制原理，按照一定的規律控制齒輪變速器中的換擋執行機構的工作，實現自動換擋。
    二、自動變速器的工作過程
    自動變速器之所以能夠實現自動換擋是因為工作中駕駛員踏下油門的位置或發動機進氣歧管的真空度和汽車的行駛速度能指揮自動換擋系統工作，自動換擋系統中各控制閥不同的工作狀態將控制變速齒輪機構中離合器的分離與結合和制動器的制動與釋放，并改變變速齒輪機構的動力傳遞路線，實現變速器擋位的變換。
    傳統的液力自動變速器根據汽車的行駛速度和節氣門開度的變化，自動變速擋位。其換擋控制方式是通過機械方式將車速和節氣門開度信號轉換成控制油壓，并將該油壓加到換擋閥的兩端，以控制換擋閥的位置，從而改變換擋執行元件（離合器和制動器）的油路。這樣，工作液壓油進入相應的執行元件，使離合器結合或分離，制動器制動或松開，控制行星齒輪變速器的升擋或降擋，從而實現自動變速。
    電控液力自動變速器是在液力自動變速器基礎上增設電子控制系統而形成的。它通過傳感器和開關監測汽車和發動機的運行狀態，接受駕駛員的指令，并將所獲得的信息轉換成電信號輸入到電控單元。電控單元根據這些信號，通過電磁閥控制液壓控制裝置的換擋閥，使其打開或關閉通往換擋離合器和制動器的油路，從而控制換擋時刻和擋位的變換，以實現自動變速。
    三、自動變速器的類型
    不同車型所裝用的自動變速器在型式、結構上往往有很大的差異，常見的分類方法和類型如下：
    1、按變速方式分類
    汽車自動變速器按變速方式的不同，可分為有級變速器和無級變速器兩種。
    有級變速器是具有有限幾個定值傳動比（一般有3~5個前進擋和一個倒擋）的變速器。無級變速器是能使傳動比在一定范圍內連續變化的變速器，無級變速器目前在汽車上應用較少。
    2、按汽車驅動方式分類
    自動變速器按照汽車驅動方式的不同，可分為后驅動自動變速器和前驅動自動變速器兩種。這兩種自動變速器在結構和布置上有很大的不同。
    后驅動自動變速器的變矩器和齒輪變速器的輸入軸及輸出軸在同一軸線上，發動機的動力經變矩器、自動變速器、傳動軸、后驅動橋的主減速器、差速器和半軸傳給左右兩個后輪。這種發動機前置，后輪驅動的布置型式，其發動機和自動變速器都是縱置的，因此軸向尺寸較大，在小型客車上布置比較困難。后驅動自動變速器的閥板總成一般布置在齒輪變速器下方的油底殼內。
    前驅動自動變速器除了具有與后驅動自動變速器相同的組成部分外，在自動變速器的殼體內還裝有差速器。前驅動汽車的發動機有縱置和橫置兩種。縱置發動機的前驅動自動變速器的結構和布置與后驅動自動變速器基本相同，只是在后端增加了一個差速器。橫置發動機前驅動自動變速器由于汽車橫向尺寸的限制，要求有較小的軸向尺寸，因此通常將輸入軸和輸出軸設計成兩個軸線的方式；變矩器和齒輪變速器輸入軸布置在上方，輸出軸布置在下方。這樣的布置減少了變速器總體的軸向尺寸，但增加了變速器的高度，因此常將閥板總成布置在變速器的側面或上方，以保證汽車有足夠的最小離地間隙。
    3、按自動變速器前進擋的擋位數不同分類
    自動變速器按前進擋的檔位數不同，可分為2個前進擋、3個前進擋、4個前進擋三種。早期的自動變速器通常為2個前進擋或3個前進擋。這兩種自動變速器都沒有超速擋，其最高擋為直接擋。新型轎車裝用的自動變速器基本上都是4個前進擋，即設有超速擋。這種設計雖然使自動變速器的構造更加復雜，但由于設有超速擋，大大改善了汽車的燃油經濟性。
    4、按齒輪變速器的類型分類
    自動變速器按齒輪變速器的類型不同，可分為普通齒輪式和行星齒輪式兩種。普通齒輪式自動變速器體積較大，最大傳動比較小，使用較少。行星齒輪式自動變速器結構緊湊，能獲得較大的傳動比，為絕大多數轎車采用。
    5、按變矩器的類型分類
    轎車自動變速器基本上都是采用結構簡單的單級三元件綜合式液力變矩器。這種變矩器又分為有鎖止離合器和無鎖止離合器兩種。早期的變矩器中沒有鎖止離合器，在任何工況下都是以液力的方式傳遞發動機動力，因此傳動效率較低。新型轎車自動變速器大都采用帶鎖止離合器的變矩器，這樣當汽車達到一定車速時，控制系統使鎖止離合器結合，液力變矩器輸入部分和輸出部分連成一體，發動機動力以機械傳遞的方式直接傳入齒輪變速器，從而提高了傳動效率，降低了汽車的燃油消耗量。
    6、按控制方式分類
    自動變速器按控制方式不同，可分為液力控制自動變速器和電子控制自動變速器兩種。液力控制自動變速器是通過機械的手段，將汽車行駛時的車速及節氣門開度兩個參數轉變為液壓控制信號；閥板中的各個控制閥根據這些液壓控制信號的大小，按照設定的換擋規律，通過控制換擋執行機構動作，實現自動換擋，現在使用較少。電子控制自動變速器是通過各種傳感器，將發動機轉速、節氣門開度、車速、發動機水溫、自動變速器液壓油溫度等參數轉變為電信號，并輸入電腦；電腦根據這些電信號，按照設定的換擋規律，向換擋電磁閥、油壓電磁閥等發出電子控制信號；換擋電磁閥和油壓電磁閥再將電腦的電子控制信號轉變為液壓控制信號，閥板中的各個控制閥根據這些液壓控制信號，控制換擋執行機構的動作，從而實現自動換擋。
    四、自動變速器的優缺點
    機械齒輪變速器具有效率高，工作可靠，結構比較簡單等優點。故被廣泛地應用在各種汽車上。但是對于諸如高級小客車、超重型自卸汽車，要求高通過性的軍用越野汽車以及城市的大型公共汽車等車型，由于特殊的使用條件和要求，單純采用機械變速器，雖能適應汽車的一些需要，但還存在不足之處。
    為適應汽車行駛條件的變化，必須經常換擋。換擋時，被嚙合的主動齒輪與被動齒輪轉速不一樣，使齒輪受到沖擊，甚至有時掛不上擋。于是換擋前需要對轉速加以調整。例如從高擋換至低擋，先要松油門和離合器，摘掉高擋、結合主離合器、加大油門，再分離主離合器、掛上低擋，使換擋時將要相互嚙合的齒輪轉速相接近，便于掛擋。這樣換擋過程過于復雜，要求司機能夠掌握時機，有一定的熟練操作技術。同時，駕駛員踩主離合器踏板時，要消耗很大的體力，容易疲勞。
    由于換擋時的沖擊現象，傳動系要受到很大的附加作用力。若汽車在行駛過程中，突然碰到大右塊，阻力突增，車速下降。此時發動機工況并未改變，傳動系就要“別勁”，使零部件容易損壞或縮短使用壽命。
    機械變速器由若干組齒輪構成。齒輪的不同組合可得到不同的擋位。由于齒輪組數目有限，所能得到的擋位也就有限，故普通機械變速器是有級式變速器。機械變速器的擋位愈多，愈能更充分地利用發動機功率，以提高汽車的動力性能。例如結構相同的兩輛汽車采用不同的變速器：一輛是兩擋變速器，另一輛是四擋變速器。兩種變速器的頭擋和直接擋速比相同。此兩輛汽車在良好路面上以直接擋行駛時，最大車速和克服道路阻力的能力相同。頭擋的起步能力和最大爬坡度也相同。但在阻力稍大。不能用直接擋行駛時，情況就不同了。前者只能用頭擋，并需關小節氣門，最大行駛速度低；后者則可用3擋或2擋行駛，允許節氣門開得較大，故發動機功率利用得充分，動力性好，平均車速高，經濟性也好。
    事實上，機械變速器的擋位不可能增加得很多，否則將會導致結構復雜笨重。擋位增多，換擋次數也就增多，更增加了換擋操縱的困難。因此，載重量在25T以上的重型礦用汽車一般都不單獨使用機械變速器。
    采用液力自動變速器，可彌補機械變速器的某些不足。使用液力自動變速器的汽車具有下列顯著的優點：
    1、大大提高發動機和傳動系的使用壽命
    采取液力自動變速器的汽車與采用機械變速器的汽車對比試驗表明：前者發動機的壽命可提高85%，變速器的壽命提高12倍，傳動軸和驅動半軸的壽命可提高75%~100%。
    液力傳動汽車的發動機與傳動系，由液體工作介質“軟”性連接。液力傳動起一定的吸收、衰減和緩沖的作用，大大減少沖擊和動載荷。例如，當負荷突然增大時，可防止發動機過載和突然熄火。汽車在起步、換擋或制動時，能減少發動機和傳動系所承受的沖擊及動載荷，因而提高了有關零部件的使用壽命。
    2、提高汽車通過性
    采用液力自動變速器的汽車，在起步時，驅動輪上的驅動扭矩是逐漸增加的，防止很大的振動，減少車輪的打滑，使起步容易，且更換平穩。它的穩定車速可以降低到低。舉例來說：當行駛阻力很大時（如爬陡坡），發動機也不至于熄火，使汽車仍能以極低速度行駛。在特別困難面行駛時，因換擋時沒有功率間斷，不會出現汽車停車的現象。因此，液力機械變速器對于提高汽車的通過性具有良好的效果。
    3、具有良好的自適應性
    目前，液力傳動的汽車都采用液力變矩器，它能自動適應汽車驅動輪負荷的變化。當行駛阻力增大時，汽車自動降低速度，使驅動輪動力矩增加；當行駛阻力減小時，減小驅動力矩，增加車速。這說明，變矩器能在一定范圍內實現無級變速器，大大減少行駛過程中的換擋次數，有利于提高汽車的動力性和平均車速。
    4、操縱輕便
    裝備液力自動變速器的汽車，采用液壓操縱或電子控制，使換擋實現自動化。在變換變速桿位置時，只需操縱液壓控制的滑閥，這比普通機械變速器用撥叉撥動滑動齒輪實現換擋要簡單輕松得多。而且，它的換擋齒輪組一般都采用行星齒輪組，是常嚙合齒輪組，這就降低或消除了換擋時的齒輪沖擊，可以不要主離合器，大大減輕了駕駛員的勞動強度。
    綜上所述，液力自動變速器不僅能與汽車行駛要求相適應，而且具有單純機械變速器所不具備的一些顯著優點，這是液力自動變速器的主要方面，也是汽車采用液力自動變速器的理由。不過，與單純機械變速器相比，它也存在某些缺點，如結構復雜，制造成本較高，傳動效率較低等。對液力變矩器而言，最高效率一般只有（82~86）%左右，而機械傳動的效率可達（95~97）%。由于傳動效率低，使汽車的燃油經濟性有所降低；由于自動變速器的結構復雜，相應的維修技術也較復雜，要求有專門的維修人員，具有較高的修理水平和故障檢查分析的能力。但這些缺點是相對的，由于大大延長了發動機和傳動系統的使用壽命，提高了出車率和生產率，減少了維修費用，自動的無級變速提高了發動機功率的平均利用率，提高平均車速，雖然燃油經濟性有所降低，卻提高了汽車整體使用經濟性。此外，目前還采用一種帶鎖定離合器的液力變矩器，在一定行駛條件下，通過采用與發動機的最佳匹配，遵循最佳換擋規律，采用變矩器的鎖止，可使用傳動效率大為提高。當鎖定離合器分離時，仍與一般液力變矩器相同；當鎖定離合器結合時，使液力變矩器失去作用，輸入軸與輸出軸是直接傳動的，傳動效率接近百分之百。