自动变速器五档动力流分析.docx
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自动变速器五档动力流分析
辛普森自动变速器五档动力流分析及故障诊断
江西万通汽修学校唐益飞
摘要汽车电子操纵自动变速器(简称电控自动变速器)是目前汽车上机、电、液一体化程度较高的总成件。
电控自动变速器结构复杂,拆装困难,故障成因多,技术要求高,单次维修本钱高,一次性成功率要求高,对设备的依托度高是汽车维修工作中的难点之一。
如何提高自动变速器的故障分析准确率和故障修复率是个较为迫切的问题。
在自动变速器的电子操纵系统、机械、液压操纵系统的故障中,以机械、液压系统的故障分析检修最为困难,针对这一难题,本文论述了电控五档自动变速器的结构和工作原理,对典型电控五档自动变速器的换档执行元件的位置、执行元件的工作情形、动力流传递线路进行了详细分析。
提出了针对自动变速器机械、液压系统故障的电控自动变速器动力流分析法,详细论述了该方式的分析进程,并利用动力流工作进程来推断电控五档自动变速器故障部位。
关键词:
换档元件、动力流、故障分折、拉维奈,辛普森
一、分折自动变速器动力流的大体知识:
了解单排行星齿轮机构的大体组成、运动规律及动力传动方式;
一、单排行星齿轮机构的构造
二、单排行星齿轮机构的运动规律
设太阳轮、齿圈和行星架的转速别离为n一、n2和n3,齿数别离为Z一、Z二、Z3;齿圈与太阳轮的齿数比为α。
那么依照能量守恒定律,由作用在该机构各元件上的力矩和结构参数可导出表示单排行星齿轮机构一样运动规律的特性方程式:
n1+αn2-(1+α)n3=0、Z1+Z2=Z3
简单说确实是,太阳轮带动行星齿轮转动,行星齿轮在自转的同时也在公转(行星架)。
如此从太阳轮到行星架之间就成成了变速。
3、单排行星齿轮动力传递方式
(1)太阳轮主动,行星架从动,齿圈制动,那么n2=0,故传动比、i13=n1/n3=1+α>1低速档
(2)太阳轮制动,齿圈主动,行星架从动,那么n1=0,故传动比、i23=n2/n3=(1+α)/α>1高速档
(3)太阳轮制动,行星架主动,齿圈从动,那么n1=0,故传动比、i32=n3/n2=α/(1+α)<1超速档
(4)齿圈制动,行星架主动,太阳轮从动,那么n2=0,故传动比、i31=n3/n1=1/(1+α)<1超速档
(5)行星架制动,太阳轮主动,齿圈从动,那么n3=0,故传动比i12=n1/n2=-α<0倒档
(6)行星架制动,齿圈主动,太阳轮从动,反向加速传递。
(7)若是n1=n2,那么n3=n1=n2,故传动比i=1直接档
(8)若是所有元件无约束,那么动力无法传动空档
总结:
行星齿轮架作从动件-----1档或2档,二元件连接后带动另一个元件-----3档
行星齿轮架作主动件-----O/D档,行星齿轮架固定-----倒档,若是所有元件无约束,那么动力无法传动-------空档。
4、自动变速器换档执行元件:
聚散器;
(1)作用:
传递.连接。
把转矩由一个元件传到另一个元件
(2)类型:
湿式多片式离合器。
(3)结构:
主动部分:
离合器鼓.钢片等,从动部分:
离合器毂.摩擦片等,压紧机构:
油缸.活塞等,分离机构:
回位弹簧等。
制动器;
(1)作用:
将行星齿轮机构中的某元件固定,将其它执行元件的某部份固定。
(2)类型:
A、.湿式多片式(与离合器相同)
B、带式:
带式结构:
旋转元件:
制动鼓,固定元件:
制动带,促动装置:
油缸.活塞。
单向聚散器:
(1)作用:
单向连接或单向制动。
(2)特点:
只要改变传递方向就可以改变单向离合器的工作状态,不需要液压控制装置的控制。
但有方向性,不能装反。
(3)类型:
滚柱斜槽式.楔块式.棘轮棘爪。
二、辛普森行星齿轮变速器动力流分折:
一、三档Simpson行星齿轮变速器
结构特点:
二根轴:
输入轴、输出轴,两个聚散器(C一、C2),三个制动器(B一、B二、B3),两个单向聚散器(F一、F2),两排行星齿轮机构:
共用一个太阳轮,前排行星架、后排齿圈与输出轴相连。
可组成三个前进档和一个倒档。
2、四档Simpson行星齿轮变速器(以凌志LS400的A341E、A342E为例)
总之,辛普森四档是在辛普森三档自动变速器的基础上增加了一组超速行星排,故增加了一个档位,而辛普森五档又是辛普森四档的基础上在变速器的后端增加了一组行星齿轮组。
三、辛普森五档自动变速器的特点及图表:
丰田A650E自动变速器是丰田公司1997年10月推出的新产品,装备在凌志LS400、SC400和GS300/400轿车上,于1998年开始进入中国市场。
A650E在A341E的基础上有作了四大改良。
(1)取消了骨气门拉索及骨气门阀,主油路油压由发动机和ECFECU依照骨气门位置信号、车速信号、空挡启动开关信号和ATF油温信号,操纵输往主油路的油压,调剂电磁阀SLT的电流进行操纵。
(2)在变速器的后端增加了一组行星齿轮组。
(3)增加了一个减速挡,即由4挡变速器变成5挡变速器。
4个换挡电磁阀操纵变速器换挡,进一步改善了车辆的动力性和经济性。
(4)发动机、ECT和巡航操纵系总共用一个ECU,利用电子骨气门和车辆的操纵加倍先进。
(5)A650E自动变速器换挡元件的工作情形
换挡杆位置
挡位
S1
S2
S3
S4
C0
C1
C2
B0
B1
B2
B3
B4
F0
F1
F2
P
驻车挡
ON
OFF
ON
OFF
○
R
倒挡
ON
OFF
OFF
OFF
○
○
○
N
空挡
ON
OFF
ON
OFF
○
D
1
ON
OFF
OFF
OFF
○
○
○
○
2
ON
ON
OFF
OFF
○
○
○
○
3
OFF
ON
OFF
OFF
○
○
○
○
○
4
OFF
OFF
ON
OFF
○
○
○
○
○
5
OFF
OFF
OFF
ON
○
○
○
○
4
1
ON
OFF
OFF
OFF
○
○
○
○
2
ON
ON
OFF
OFF
○
○
○
○
3
OFF
ON
OFF
OFF
○
○
○
○
○
4
OFF
OFF
ON
OFF
○
○
○
○
○
3
1
ON
OFF
OFF
OFF
○
○
○
○
2
ON
ON
OFF
OFF
○
○
○
○
3
OFF
ON
ON
OFF
○
○
○
○
○
○
2
1
ON
OFF
ON
OFF
○
○
○
○
2
ON
ON
OFF
OFF
○
○
○
○
L
1
ON
OFF
OFF
OFF
○
○
○
○
○
○:
工作ON:
接通OFF:
关断
(6)A650E构件的功能及各档动力图
构件
功能
C0
O/D直接挡离合器
连接O/D太阳轮和O/D行星架
C1
前进挡离合器
连接输入轴和后太阳轮
C2
直接挡离合器
连接输入轴和前、中间太阳轮
B0
O/D制动器
防止O/D太阳轮顺时针或逆时针转动
B1
第3挡滑行制动器
防止前、中间太阳轮顺时针或逆时针转动
B2
第3挡制动器
防止F1的外圈顺时针或逆时针转动,也就防止前、中间太阳轮逆时针转动
B3
第2挡制动器
防止前行星架顺时针或逆时针转动
B4
第1挡和倒挡制动器
防止后行星齿圈顺时针或逆时针转动
F0
O/D单向离合器
当发动机驱动变速器时,连接O/D太阳轮和O/D行星架
F1
1号单向离合器
当B2工作时,防止前、中间太阳轮逆时针转动
F2
2号单向离合器
防止后行星齿圈逆时针转动
O/D、前、中间、后等四组行星齿轮
根据离合器和制动器的动作改变驱动力的传动路线,可以提高或降低输入轴和输出轴的转速比
四、自动变速器五档各动力流分析
(1)P位和N位
当操纵手柄置于P位和N位,而发动机又没有启动时,由于油泵没有旋转,整个液压系统没有工作。
但当在P位或N位点火时,情形就不一样了。
在P位点火时,液压操纵系统使超速直接聚散器C0和第三制动器B3动作。
C0动作,使超速行星排的超速太阳轮和超速行星架连为一体,超速行星排就以直接传动(传动比为1)的方式输出。
(2)1档(D、4、3或2档)动力流
动作元件C0、F0、C一、F2,输入轴顺转带动O/D行星架顺转,O/D齿圈暂固定带动O/D行星轮逆转,带动O/D太阳轮顺转经F0顺转等连接前行星架,C0动作将O/D排连为一整体动力经O/D齿圈输出。
C1动作连接输入小轴及中间轴,中间轴顺转带动O/D齿圈顺转,带动后行星轮顺转,带动太阳轮逆转,带动前行星轮顺转,带动行星架逆转,F2动作固定后行星架,因此带动后行星架顺转,动力经后行排星架输出。
(3)2档动力流
动作元件C0、F0、C一、B3,输入轴顺转带动O/D行星架顺转,O/D齿圈暂固定带动O/D行星轮逆转,带动O/D太阳轮顺转经F0顺转等连接前行星架,C0动作将O/D排连为一整体动力经O/D齿圈输出。
C1动作连接输入小轴及中间轴,带动中间排行星齿圈顺转,带动公共太阳轮逆转,F3动作固定前行星架,因此带动前齿圈顺转,动力经前排齿圈输出。
(4)3档动力流
动作元件C0、F一、C一、B2,输入轴顺转带动O/D行星架顺转,O/D齿圈暂固定带动O/D行星轮逆转,带动O/D太阳轮顺转经F0顺转等连接前行星架,C0动作将O/D排连为一整体动力经O/D齿圈输出。
C1动作连接输入小轴及中间轴,带动中间排行星齿圈顺转,带动公共太阳轮逆转,F一、B2同时动作不让公共太阳轮逆转,因此带动中间排行星架顺转,动力经中间排行星架输出。
(5)4档动力流
动作元件C0、C一、C二、B二、F0,输入轴顺转带动O/D行星架顺转,O/D齿圈暂固定带动O/D行星轮逆转,带动O/D太阳轮顺转经F0顺转等连接前行星架,C0动作将O/D排连为一整体动力经O/D齿圈输出。
C1动作连接输入小轴及中间轴,转带动中间排行星齿圈顺转,C2动作因此带动公共太阳轮也顺转,故中间排连为一整体,动力经中间排行星架输出。
现在变速箱为一整体传动比1∶1。
(6)5档动力流
动作元件C一、C二、B二、B0,输入轴顺转带动O/D行星架顺转,O/D齿圈暂固定带动O/D行星轮逆转,带动O/D太阳轮顺转经F0顺转等连接前行星架,B0动作固定O/D太阳轮,O/D齿圈超速输出。
C1动作连接输入小轴及中间轴,转带动中间排行星齿圈顺转,C2动作因此带动公共太阳轮也顺转,故中间排连为一整体,动力经中间排行星架输出。
实现超速输出。
(7)R档动力流
动作元件C二、B0、B4,输入轴顺转带动O/D行星架顺转,O/D齿圈暂固定带动O/D行星轮逆转,带动O/D太阳轮顺转经F0顺转等连接前行星架,B0动作固定O/D太阳轮,O/D齿圈超速输出。
C2动作带动公共太阳轮顺转,中间排行星架临时固定,故中间排齿圈反转,带动后排行星齿中太阳能轮反转,B4动作固定后排齿圈,动力经后排行星架反转输出,实现倒档。
(8)L位一档
动作元件C0、C一、B4、F0、F2,又称具有引擎制动功能的锁止一档,输出轴顺转,带动后排行星架顺转,带动前排齿圈顺转,带动中排行星架顺转,F2处于跑空状态,B4动作固定后排齿圈,因此带动后排太阳轮顺转,后排太阳轮连接到C1,由于没有单向聚散器传推动力,动力能够直接传至发动机,实现发动机制动。
五、通过动力流分折故障
一、故障诊断与检修注意事项:
诊断、检修时要由简入繁,由表及里;要依照厂家推荐的程序进行;拆卸自动变速器时应先清洗外部;分解时应将零部件按原顺序放好;液压件及油路应用同型号的ATF清洗,油路用紧缩空气吹通,不能用抹布擦拭;零部件装配时应涂抹ATF。
改换新的聚散器片或制动器片等应在装配前放入ATF中浸泡15min以上。
二、故障诊断与检修程序
液控和电控自动变速器故障诊断与检修的程序不同。
液控自动变速器故障诊断与检修的程序分六步;
初步检查;失速实验;油压实验;换档迟滞实验;道路实验;零部件拆卸检查。
电控自动变速器故障诊断与检修的程序;
初步检查;读取故障码;手动换档实验;失速实验;油压实验;换档迟滞实验;道路实验;电控系统检查;车上和车下修理。
3、自动变速器故障的动力流分析法
利用自动变速器的动力流分析是正确诊断的前提,熟知结构是正确诊断的关键。
一旦确信引发故障的缘故,排除故障的具体方式一样是调整或改换元件即可。
在分析各类齿轮式自动变速器结构和工作原理的进程中,只要自动变速器所在档位的聚散器、制动器、单向聚散器工作正常,参与其所在档位的行星齿轮机构正常,自动变速器在该档位即可正常工作,因此聚散器、制动器、单向聚散器是保证自动变速器正常工作的重要环节。
聚散器、制动器正常工作的条件是:
聚散器、制动器自身良好;油路系统各阀良好,油道畅通:
各传感器、电磁阀和ECU正常。
从自动变速器各档执行元件工作表中,能够明白对应各档参与工作的聚散器、制动器、单向聚散器,由此可查出产生故障的档位有哪些聚散器、制动器、单向聚散器,于是,即可确信故障产生在这些元件及其相关的油路或电控部份。
然后再从工作正常的档位找出在故障档位也参与工作的聚散器、制动器及单向聚散器,既然这些合器、制动器及单向聚散器在该档工作正常,那么在参与故障档位工作时也可不能有问题,故障档余下的聚散器、制动器、单向聚散器及其相关部份必然是故障发生地,于是就把疑心点缩小在了一个很小的范围内,接着就可对可疑故障部位进行相应的检修了。
以A650E五档自动变速器为例题,若是前进档正常,而没有倒档,证明B4制动器或相关操纵油路及电路有故障。
4、可利用动力流分析的自动变速器常见故障
(1)自动变速器打滑故障
(2)自动变速器换档冲击故障
(3)自动变速器不能升档的故障
(4)自动变速器异响故障
(5)自动变速器汽车无发动机制动故障
六、总结
汽车电子操纵自动变速器是目前汽车上机、电、液一体化程度较高的大总成件,结构复杂,制造维修本钱高、需要大量的专业设备和专业技师才能完成保护和修复,自动变速器的保护保养、索赔、修理是各个制造厂家售后效劳市场的重点项目之一,若是利用、维修不妥,会造成厂家及用户巨额损失。
作为汽车技术应用效劳人员,第一要熟悉电控自动变速器的结构和工作原理,这是做好维修工作的基础,同时要把握相应的维修工艺和专用检修设备的正确利用,具有娴熟的实际操作技术。
拥有扎实的大体技术和过硬的理论分析能力是成为高级维修师的必要条件。
本文系统地论述了电控五档自动变速器的结构和工作原理,对典型电控自动变速器的换档执行元件的位置、执行元件的工作情形、动力传递线路进行了详细分析。
自动变速器档位也在不断增加,此刻进展到12个前进档,我不能不承认自动变速箱档越多,行驶更平稳,燃油更经济,更舒适。
参考文献
陈晟闽、江苏大学、汽车自动变速器故障动力流分析法的研究
万通教材《汽修大师之晋级-电控底盘》
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