自动变速器的操纵机构

4.4.1 液控式(全液压)操纵机构

1.动力源(供油系统)

1)自动变速器油

自动变速器油(简称ATF)是含有多种特殊添加剂的混合油液。

2)液压泵

液压泵可以采用内啮合的齿轮泵或转子泵，其结构和工作原理与发动机润滑系统中的机油泵相同。液压泵除了向控制装置、执行装置供应压力油以实现换挡外，还向液力变矩器供应工作油液，向行星齿轮变速器供应润滑油。

2.执行装置

1)换挡离合器

宝来、捷达王轿车均采用湿式多片换挡离合器作为换挡执行装置。这种换挡离合器因位于变速器内部，径向尺寸受到严格限制，而传递的转矩又很大，故做成多片式。换挡离合器状态如图4-24所示。

图4-24 换挡离合器状态

(a)离合器分离状态;(b)离合器接合状态

2)换挡制动器

换挡制动器最常见的结构形式有片式和带式两种。

片式换挡制动器的工作原理与多片湿式换挡离合器基本相同。由于片式制动器较带式制动器工作平顺，故目前在轿车自动变速器中应用较多。片式换挡制动器零件分解图如图4-25所示，其状态如图4-26所示。

带式换挡制动器是将内侧粘有摩擦材料的钢带卷绕在制动鼓外表面上，故又称外束带式制动器。它由制动鼓、制动带、推杆、活塞等元件组成。制动带的一端固定在自动变速器壳体上，另一端与控制油缸的推杆相连接。不制动时制动带与制动鼓之间有一定间隙，此间隙可用调整螺钉调整。带式换挡制动器状态如图4-27所示。

图4-25 片式换挡制动器零件分解图

图4-26 片式换挡制动器状态

(a)非制动状态;(b)制动状态

3)单向离合器

执行装置的单向离合器与液力变矩器的单向离合器相同，有滚柱式和楔块式两种。

2.换挡信号系统

换挡信号系统由节气门阀(图4-28)和离心调速器阀(图4-29)组成。节气门阀的位置取决于节气门的开度，即取决于发动机负荷，因此驾驶员操纵加速踏板即可改变节气门阀输入换挡阀的油压。离心调速器阀装在变速器第二轴上，它可根据车速的变化改变输出给换挡阀的油压。这两个分别反映发动机负荷和汽车行驶速度的压力信号各自引至换挡阀的两端。在二者综合作用下，换挡阀使变速器自动地由低速挡换入直接挡，或由直接挡自动地换入低速挡。

图4-27 带式换挡制动器状态

(a)非制动状态;(b)制动状态

图4-28 节气门阀

图4-29 离心调速器阀

4.换挡阀系统

1)换挡阀

换挡阀(图4-30)是根据节气门开度或车速的变化，自动进行换挡的部件。

图4-30 换挡阀

(a)直接挡;(b)前进低挡;(c)手低挡

2)手控制阀

手控制阀又称选挡阀，是一种手控制的多路换向阀。它可根据自动变速器选挡操纵手柄的不同位置，如停车挡(P)、空挡(N)、倒挡(R)、前进挡(D)、前进低挡(S、L)等，将主油路压力油送至换挡阀进行换挡。

3)强制降挡阀

在某些自动变速器中还装有强制降挡阀(图4-31)，其作用是在节气门全开或接近全开时，将自动变速器强制降低一个挡位，以保证高速行驶的汽车超车时获得良好的加速性能。

图4-31 强制降挡阀

5.换挡品质控制装置

换挡品质控制装置的作用是保证换挡过程平顺柔和、无冲击。它包括油路中的缓冲阀、限流阀、断流解锁阀、单向节流阀和节流孔等。

1)缓冲阀

缓冲阀(图4-32)是为了实现汽车在行驶中发动机处于各种工况下达到换挡平稳接合的目的。

图4-32 缓冲阀

(a)手控制阀在前进挡位置时;(b)抬起加速踏板换直接挡时

2)节流阀

自动变速器中安装的节流阀(图4-33)有两种结构，即球阀式节流阀和柱阀式节流阀。

(1)球阀式节流阀结构简单，但其缓冲效果是不可调节的，所以需要与单向阀配合使用。当油压升高时，单向阀关闭，油只能通过节流孔进入油缸，控制油压上升速度，使离合器平衡接合;当离合器分离时，单向阀打开，迅速泄油，使离合器快速分离。

(2)柱阀式节流阀由弹簧、柱阀及阀上的节流孔组成。油压升高时，压紧并关闭柱阀，油压就经过阀上的节流孔进入离合器油缸，起到节流的作用;油压降低时，回油压力将柱阀打开，迅速回油泄压，离合器快速分离。

图4-33 节流阀

3)断流解锁阀

断流解锁阀(图4-34)的作用是在换挡瞬间切断向锁止离合器的供油，锁止离合器解锁，使自动变速器在有液力变矩器参与的工况下工作，以便利用液力元件的减振和缓冲作用，改善换挡品质。

图4-34 断流解锁阀

6.滤清冷却系统

滤清冷却系统包括冷却器和滤清器。变矩器工作时，相当大一部分能量转化成热量，致使工作液温度升高。而变矩器的油路与液压操纵系统和机械变速器的润滑油路是相通的。为保证变矩器的效率和变速器的操纵系统及润滑系统正常工作，应控制工作液温度在一定范围内。因此，在发动机散热器下储水箱内设有冷却器。变矩器内的部分工作液从导轮与涡轮之间的间隙流出，经导轮固定套管与变速器第一轴之间的环形油道流过冷却器，得到冷却或加温后，再经过滤清器流入机械变速器的润滑油道。

4.4.2 自动变速器的电控式操纵系统

自动变速器的电控式操纵系统组成框图如图4-35所示。

图4-35 电子控制系统的组成框图

1.电子控制单元(ECU)

电子控制单元(ECU)根据传感器传来的电信号，即车速和发动机负荷等参数转变的电信号，按照设定的换挡程序对这些信号进行比较计算，作出是否需要换挡的判断。当需要换挡时，通过电磁阀操纵液压的换挡阀去控制执行装置的油路，实现换挡。

2.传感器

1)节气门位置传感器

节气门位置传感器(图4-36)是将测得的节气门开启角度转换成电信号输入给ECU，以作为控制自动变速器换挡的依据。

图4-36 节气门位置传感器

2)车速传感器

车速传感器(图4-37)安装在自动变速器输出轴附近，用以测量输出轴转速，是电磁感应式的转速传感器。

图4-37 车速传感器

3.控制开关

控制开关包括空挡启动开关、自动跳合(又称降挡)开关、制动灯开关、超速挡开关、模式开关等。

4.执行器

1)开关式电磁阀

开关式电磁阀(图4-38)通常用来控制换挡阀和变矩器锁止离合器油路的开启或关闭。

图4-38 开关式电磁阀

2)线性脉冲式电磁阀

线性脉冲式电磁阀的结构与开关式电磁阀相似，也是由电磁线圈衔铁、阀芯或滑阀等组成。它用来控制油路中的油压。通电，电磁阀使阀芯或滑阀开启泄油孔，压力下降;不通电，在弹簧力作用下阀芯或滑阀关闭泄油孔，压力上升。其控制电信号为一个频次固定的脉冲电信号，脉冲电信号使电磁阀不断反复地开启或关闭泄油孔，电子控制单元(ECU)通过变化每个脉冲周期内电流接通和断开的时间比例即所谓的占空比来控制油路压力。

5.电控式操纵系统优点

电控式操纵系统优点如下:

(1)因电子控制单元(ECU)能存储与处理多种换挡规律，所以可按车辆行驶需要选择合适的换挡规律，故可实现更合理、更复杂的控制，以获得更理想的燃油经济性;

(2)由于简化了液压系统，从而使结构紧凑、质量轻;

(3)控制精度高、反应快且动作准确;

(4)如需要变更换挡规律或参数时，只要改变控制程序和某些电子元件的型号规格就可满足要求，而无须更换系统中的零件，故适应性强，开发周期短;

(5)便于整车的控制系统(如发动机控制、巡航控制、牵引控制、制动系统控制等)集成，控制系统兼容性好。

鉴于电控式操纵系统具有上述诸多优点，近年来国内外生产的自动变速器都采用了这种电控式操纵系统。