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邵定文

交稿日期：

2010-05-17

自动变速器的构造和维修

摘要

本论文论述里自动变速器的构造和工作原理，并结合图形进行分析，使原理和构造更显而易懂。

并结合自己实习时所获得的经验，对常见故障进行了分析。

关键词：

工作原理常见故障注意事项

前言：

近年来，由于自动变速器能够根据发动机的负荷和车辆的行驶速度自动地变换合适的档位，减轻了驾驶员的操作强度，驾驶员不需要掌握使用离合器时复杂的换挡动作，加之采用液力传递动力，发动机和传动系均不易产生过载，所以自动变速器的装车率逐年上升。

20世纪70年代，欧洲及美国的商用汽车的装车率在80％以上；

20世纪80年代液力自动变速器成为美国轿车的标准装备，1983年通用公司自动变速器的装车率达到94％。

在日本，1985年轿车的装车率达到49％。

20世纪末，城市客车的装车率在美国基本为100％，在欧洲为95％。

工程机械车辆的装车率在美国为70％，在欧洲是30％左右。

一、自动变速器的结构与工作原理

1.液力传动装置

液力传动是通过液力的循环流动，利用液体动能的变化来传递动力。

在自动变速器中主要指液力偶合器和液力变矩器。

现在汽车上基本用液力变矩器。

1.1液力变矩器

工作原理：

如上图所示，变矩器主要由涡轮、导轮和泵轮组成。

泵轮固定在发动机的传动盘上，在泵轮的后侧为驱动自动变速器的油泵。

涡轮内孔花键带动涡轮轴作为自动变速器的输入轴，导轮用单向离合器固定在壳体上。

在变矩器内充满油液，泵轮用油液带动涡轮转动，在泵轮转矩不变的情况下，随着涡轮转速的改变（反映车辆的行驶速度），涡轮的输出转矩也发生变化，这是导轮所起的作用。

在液体循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡轮的转矩不同于泵轮的输入转矩。

只有在涡轮的转速接近泵轮的转速时，导轮在单向离合器上自由转动，这时变矩器才像液力偶合器一样，不存在改变转矩的作用。

2.行星齿轮机构

为什么要设行星齿轮机构？

因为液力变矩器自身存在自动变矩和传递效率之间的矛盾（变矩比随涡轮转速增大而减小，传动效率则是随涡轮转速增大而增大），同时又受到自身尺寸的限制，变矩比不可能太大，大部分液力变矩器的变矩比只是2，液力变矩器中最大的变矩比是4.过小的变矩比无法满足汽车使用工况的需要。

所以，自动变速器在液力变矩器后面再串联行星齿轮机构，使转矩再增加2~4倍，以满足汽车使用工况的需要。

3.各档传动路线

（1）当自动变速器处于1档位置,以D1行驶,其传动路线为:

液力变矩器（顺）——超速排输入轴（顺）——超速行星架（顺）——C0接合，F0锁定，超速太阳轮与行星架转速相同，使超速齿圈也以相同的转度（顺）转——输入轴（顺）——C1接合，前行星齿圈顺时针转动，此时动力分两路走：

①前行星架与驱动轮，起步前转速为零；

前行星轮自转（顺）——前后太阳轮（逆）——后行星轮（顺），F2接合后行星架被锁死——后齿圈（顺）——输出轴。

②起步后其转速也很低，但在前齿圈的驱动下，前行星轮（顺）公转——前行星架（顺）——输出轴。

（2）当自动变速器处于2档位置,以D2行驶,其传动路线为:

液力变矩器（顺）——超速输入轴（顺）——超速行星架（顺），C0F0工作（超速排直接档）——超速排齿圈（顺）——输入轴（顺）——C1接合——前齿圈（顺）——前行星轮（顺自转）——太阳轮（逆转趋势）——B2F1共同作用——太阳轮固定——前行星齿轮公转——前行星架（顺）——输出轴。

（3）当自动变速器处于3档位置,以D3行驶,其传动路线为:

液力变矩器（顺）——超速输入轴（顺）——超速行星架（顺），C0F0工作（超速排直接档）——超速排齿圈（顺）——输入轴（顺）——C1C2同时接合——前齿圈与太阳轮的转速相同（顺）——前行星架以相同的转速运转——输出轴。

（4）当自动变速器处于D4档时，以D4行驶,其传动路线为：

液力变矩器（顺）——超速（O/D）输入轴（顺）——超速行星架（顺）——B0接合——超速齿圈（增速顺）——输入轴（顺）——C1C2同时接合——前齿圈与太阳轮的转速相同（顺）——前行星架以相同的转速运转——输出轴。

（5）当自动变速器处于S

（2）位各档行驶时的情况：

①S1档传动路线与D1档完全相同。

②S2传动路线与D2档基本相同，其区别是在S2档时B1起作用，与B2共同起作用，F1锁止共同作用，使前行星架的太阳轮固定（即不能顺时针转动能够，也不能逆时针转动）。

这样既保证按2档传动路线传动，又保证在下坡时发动机制动作用。

③S3档传动路线与D3档完全相同。

（6）当自动变速器处于倒档时，其动力传递路线为:

液力变矩器（顺）——超速输入轴（顺）——超速行星架（顺），C0F0工作（超速排直接档）——超速排齿圈（顺）——输入轴（顺）——C2接合——太阳轮（顺）——后行星轮（逆），由于B3接合，后行星架固定——后行星轮（逆自转）——后齿圈（顺）——输出轴。

4.换挡执行元件

由以上分析可知：

要使行星齿轮机构得到不同的传动组合方式，即不同的挡位，则需对中心轮、齿圈和行星架进行限制及连接。

换挡执行元件就是用来限制和连接行星齿轮机构中的中心轮、齿圈和行星架的装置。

在行星齿轮自动变速器中常采用的换挡执行元件有以下三类：

离合器、制动器、单向离合器。

二、自动变速器的检修

1.自动变速器的基本检查与调整

基本检查包括：

自动变速器油的检查，节气门拉索的检查与调整，发动机怠速的检查与调整，选档手柄位置的检查和调整，

（1）自动变速器油的检查：

每1万公里或6个月检查油面高度，若ATF油面太低，应添加。

检查方法：

①汽车水平停放，并拉紧手制动。

②让发动机怠速运转1min以上。

③踩住制动踏板，将选档手柄拨到在各档位上并停留几秒钟，使液力变矩器和所有换挡元件中充满的液压油流回。

④将油尺护罩及手柄擦净，抽出油尺，擦净后重新插入，然后再抽出油尺，查看油位。

（2）节气门拉索的检查与调整：

节气门的开度会影响自动变速器的换挡时间，发动机熄火后，节气门应全闭，当加速踏板踩到底时，节气门应全开。

节气门拉索的索芯不应松弛，索套端和索芯上限位之间的距离应在0~1mm。

调整步骤为：

①推动油门踏板连杆，检查油门是否全开，如油门不全开，则应调油门踏板连杆。

②把油门踏板踩到底。

③把调整螺母拧松。

④调整油门拉线。

⑤拧动调整螺母，使橡皮套与拉线止动器间的距离为0~1mm。

⑥拧紧调整螺母。

⑦重新检查调整情况。

（3）发动机怠速的检查与调整：

发动机怠速不正常，会使自动变速器工作不正常。

检查怠速时，应在发动机完成暖机之后，关闭所有用电设备，将自动变速器选档手柄置于P位或N位。

发动机的怠速通常与缸数有关，如4缸发动机的怠速常为（800~700）r/min，6缸发动机的怠速常为（750~650）r/min。

若发动机怠速过低或过高，都予以调整。

（4）选档手柄位置的检查和调整：

选档手柄调整不当，会使选档手柄的位置与自动变速器阀板中手动阀的实际位置不符。

选档手柄的调整方法如下：

①拆下选档手柄与自动变速器手动阀摇臂之间的连接杆。

②将选档手柄拨至N位。

③将手动阀摇臂向后拨至极限位置（P位），然后再退回2格，使手动阀摇臂处于N位。

④稍稍用力将选档手柄靠向R位方向，然后连接并固定选档手柄与手动阀摇臂之间的连杆。

2.自动变速器常见故障的判断与维修

（1）自动变速器打滑故障

故障现象：

①起步时踩下油门踏板，发动机转速很快升高但车速升高缓慢。

②行驶中踩下油门踏板加速时，发动机转速升高但车速没有很快提高。

③平路行驶基本正常，但上坡无力，且发动机转速很高。

故障原因：

①液压油油面太低。

②液压油油面太高，运转中被行星排剧烈搅动后产生大量气泡。

③离合器或制动器摩擦片、制动带磨损过甚或烧焦。

④油泵磨损过甚或主油路泄漏，造成油路油压过低。

⑤单向超越离合器打滑。

⑥离合器或制动器活塞密封圈损坏，导致漏油。

⑦减振器活塞密封圈损坏，导致漏油。

（2）换挡冲击过大故障

①在起步时，由停车挡或空挡挂入倒挡或前进挡时，汽车震动较严重。

②行驶中，在自动变速器升挡的瞬间汽车有较明显的闯动。

导致自动变速器换挡冲击大的故障原因很多，主要原因在于调整不当，机构元件性能下降或损坏，电子控制系统有故障，具体原因有：

①发动机怠速过高。

②节气门拉索或节气门位置传感器调整不当，使主油路油压过高。

③升挡过迟。

④真空式节气门阀的真空软管破裂或松脱。

⑤主油路调压阀有故障，使主油路油压过高。

⑥减振器活塞卡住，不能起减振作用。

⑦单向阀钢球漏装，换挡执行元件（离合器或制动器）接合过快。

⑧换挡执行元件打滑。

⑨油压电磁阀不工作。

⑩电脑有故障

（3）升挡过迟故障

①在汽车行驶中，升挡车速明显高于标准值，升挡前发动机转速偏高。

②必须采用松油门提前升挡的操作方法，才能使自动变速器升入高挡或超速挡。

①节气门拉索或节气门位置传感器调整不当。

②节气门位置传感器损坏。

③调速器卡滞。

④调速器弹簧预紧力过大。

⑤调速器壳体螺栓松动或输出轴上的调速器进出油孔处的密封环磨损，导致调速器油路泄漏。

⑥真空式节气门阀推杆调整不当。

⑦真空式节气门阀的真空软管破裂或真空膜片室漏气。

⑧主油路油压或节气门油压太高。

⑨强制降挡开关短路。

⑩电脑或传感器有故障。

（4）自动变速器异响故障

①在汽车运转过程中，自动变速器内始终有一异常响声。

②汽车行驶中自动变速器有异响，停车挂空挡后异响消失。

①油泵因磨损过甚或液压油油面高度过低、过高而产生异响。

②变矩器因锁止离合器、导轮单向超越离合器等损坏而产生异响。

③行星齿轮机构异响。

④换挡执行元件异响。

三、故障案例分析

例1.装备A340E自动变速器的皇冠3.0轿车热车起步困难

轿车行驶里程为7000km，冷车行驶正常，而热车时起步很困难，必须猛踩下加速踏板，汽车才慢慢起步，起步后，汽车能正常行驶。

故障诊断及排除：

由于汽车起步后能正常行驶，从这一点考虑排除了发动机与行驶系方面的原因，分析故障可能出在变速器上。

用跨接线跨接自诊断接口TE1与E1，打开点火开关，打开超速档开关，通过超速档指示灯的闪烁读取故障码时，无故障码显示。

检查变速器油，油面正常，油质无明显变质现象。

对自动变速器进行失速试验，发现R档与D档的失速均高于标准值。

通过失速试验，断定故障时由于变速器引起。

又由于冷车较好而热车严重的故障症状，初步认为液压系统某个部件配合间隙发生了变化。

对主油路油压进行测试，怠速时各档油压均为300kPa左右，比标准值380kPa低80kPa。

但突然加速时，油压能达到400kPa左右。

因此可以肯定液压系统油泄露现象或油泵有损坏。

拆下液压控制阀，检查主油压控制阀及其他换挡阀，没有发现故障。

解体变速器检查油泵，发现油泵良好。

检查各档离合器的摩擦片和制动器以及单向离合器均没有故障，对各档离合器进行气压试验也没有发现油漏气的地方。

更换一个修理包装复自动变速器，再次测试油路油压，仍然很低。

再更换阀体试车，故障仍然存在。

后来发现该车超速档的直接离合器在发动机运转时（除D位超速