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汽车变速器的论文解读

济南职业学院

毕业论文

题目：

帕萨特B5 01N自动变速器常见故障原因分析与排除

帕萨特B5 01N自动变速器常见故障原因分析与排除

在汽车工业发展的100多年的发展历史中，动力传动系的技术进步一直处于一个举足轻重的地位，一辆车，其车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上依赖于变速器及变速器与发动机的匹配。

为了有效地提高车辆的动力性和燃油经济性，便产生了符合时代需求的自动变速技术。

随着电子技术和自动控制技术的发展，自动变速技术已经越来越成熟，自动变速的种类和形式也日益多样化。

计算机与换挡变速技术的结合，有力的推动了汽车工业的发展。

自动变速器其优点也非常明显：

1.起步平稳，提高乘座舒适性；2.能以很低的车速稳定行驶，提高了汽车在坏路面上的通过性；3.能使传动系承受的动载荷大为减轻；4明显减少换档次数，提高行车安全性；5.结构复杂，制造成本高，维修难度大；6.低速区传动效率低。

本文主要分析了自动变速器的结构与工作原理，并重点阐述了帕萨特B5 01N自动变速器故障的诊断分析及排除方法。

关键词：

帕萨特；故障诊断分析；自动变速器

目 录 

1 前 言..................................................................................................................1

2常见自动变速器概述 ..................................................................................... 2

2.1 自动变速器发展史 ................................................................................ 2

2.2 自动变速器的优点及应用 ..................................................................... 2 

3萨特B5 01N自动变速器的基本组成及工作原理 ........................................ 6 

3.1 01N自动变速器概述 ............................................................................. 6 

3.2 01N自动变速器结构原理及工作原理.................................................. 7 

4 帕萨特B5 01N常见故障故障诊断 ...............................................................15 

4.1 自动变速器换档冲击大 .......................................................................15 

4.2 自动变速器打滑 ...................................................................................16 

4.3 自动变速器不能升档 ...........................................................................17 

4.4 自动变速器无前进档............................................................................17 

4.5 自动变速器无超速档 ...........................................................................18 

4.6自动变速器无倒档 ................................................................................18 

4.7 自动变速器跳档频繁 ...........................................................................19 

4.8 无发动机制动........................................................................................19 

4.9 液力变矩器离合器无锁止 ...................................................................20 

4.10 不能强制降档......................................................................................20 

5 案例分析 ........................................................................................................22 

结 论 ..................................................................................................................26

致 谢 ..................................................................................................................27 

参考文献 ...........................................................................................................28

1前言 

汽车变速器是为解决发动机输出的转速和转矩与车辆驱动所需的转速和转矩之间的矛盾而设立的。

车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上还依赖于变速器以及变速器与发动机的匹配。

随着汽车工业的迅速发展，汽车保有量以惊人的速度增长，汽车对人的生活有了很大的影响，人们对汽车的要求也越来越高。

要求汽车快捷、舒适、安全、可靠、低油耗和低排放。

采用自动变速器，实现自动换档是提高汽车舒适性、安全性、使用性能和降低排气污染的有效措施。

尤其是以机械系统为主的汽车底盘部分正发生着巨大的变化，特别是电子控制技术在汽车工业中的广泛应用，使得汽车底盘技术越来越复杂，正朝着电子化、智能化方向发展。

本文通过以帕萨特B5车型为例对自动变速器的结构与原理，对变速器常见故障进行分析，结合维修实际给出整断方法,并对其故障进行诊断分析，并结合案例找出相应的解决的方法。

2常见自动变速器概述 

2.1 自动变速器发展史 

世界上第一台用于大规模生产的的全自动变速器是通用公司在1940年代生产的Hydra-Matic，这台变速器使用液力耦合器（而不是液力变矩器）和三排行星齿轮提供四个前进档和一个倒档。

Hydra-Matic最初被装于奥兹莫比尔，而后凯迪拉克和庞蒂克也采用了这种变速器。

自动变速器最重要的改进是在二战期间，别克公司为坦克开发了液力变矩器，到1948年，这种液力变矩器与其它部件结合成为液力变速器而定型成为现在通用的自动变速器。

1968年法国雷诺公司率先在自动变速器上使用了电子元件。

  20世纪70年代，美国每年生产的600万～800万辆轿车中，自动变速器的装备率已超过90%。

2.2 自动变速器的优点及应用 

（1）自动变速器的优点

自动变速器取消了传统的离合器片与离合器压盘，取而代之的是液力变矩器，其优点是通过自动变速器的油液传递发动机传出的动力，这样即使在车辆怠速挂档后也不会熄火，而且发动机的动力平缓地传递给变速器。

另外，它可以实现在前进档位下的自动变档，即根据车辆的负荷以及车速的变化增减档，减少了人为换档的工作量，使人们在城市拥挤的交通状况下享受到轻松的驾车感受。

（2）自动变速器的应用

　1）、液压控制式自动变速器

这是一种利用车速和加速踏板踏入量之间的关系决定传动比，通过油压控制机构进行自动控制的变速器。

常用的液压控制式自动变速器一般由液力偶合器或液力变矩器、液压操纵系统和行星齿轮传动系统组成。

液力变矩器虽然能在一定范围内无级地改变扭矩比，但由于它存在着变扭能力与效率之间的矛盾，目前应用的液力变矩器一般变扭系数都不够大，难以满足汽车使用要求，故在高级轿车上，广泛采用的是液力变矩器与齿轮式变速器联合组成液力机械式自动变速器。

与液力变矩器配合使用的齿轮式变速器有行星齿轮式变速器和固定轴线式齿轮变速器两种。

国产红旗牌高级轿车上采用的就是液力变矩器与行星齿轮式变速器联合的液力机械式自动变速器，它由一个四元件的综合液力变矩器与可以自动换档的两个行星齿轮变速器所组成。

　2）、电子控制式自动变速器

常规的汽车自动变速器中锁止式液力变矩器均靠液压传动，但随着电子技术在汽车上的推广应用，采用微型电子计算机等装置作为自动变速器的液压控制装置，再用某些液压控制装置对变速器换档机构进行操纵控制，这样不仅使换档时间更加精确、换档更加平稳，而且操纵自如灵活：

另一方面可以使变速档尽量与驾驶员的意愿相结合；其次采用电子控制，通过选择适合行驶状态的最佳传动比，可以提高汽车的动力性，提高乘坐的舒适性，并与发动机控制相结合，相应提高燃油的经济性。

电子控制式自动变速器是利用油压回路的电磁线圈通电和断电，来控制变速器的变速定时及变速时的过渡特性。

电子控制系统主要有：

变速点控制、自锁控制、变速时过渡特性控制、油压控制、变速时锁止控制等。

在电子控制式自动变速器中，由车速传感器和节流阀开度传感器将车速和节流阀开度转换成电信号后，作为电子控制装置电控单元的输入信号，经变速器中的电控单元计算处理后，再适时输出信号给电磁阀，利用这些电磁阀来控制油压回路。

显而易见，液压控制式自动变速器与电子控制式自动变速器的不同之处在于，利用电子技术检测方式和对油压的控制方式上，电子控制式自动变速器是采用传感器来检测车速和节流阀开度，利用电子技术对电磁阀进行控制，从而实现对汽车自动变速器进行更迅速、适时和更精确的控制。

3帕萨特B5 01N自动变速器的基本组成及工作原理 

3.1 01N自动变速器概述 

01N型自动变速器的机械结构部分主要由1个行星齿轮组、3个离合器、2个制动器及1个单向轮组成。

其中行星齿轮组是由1个小太阳齿轮、1个大太阳齿轮、3个短行星齿轮、3个长行星齿轮、行星齿轮架及齿圈组成。

变速器在工作时，阀体通过油压控制离合器、制动器的动作，以完成液力变矩器和行星齿轮组之间的动力传输。

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、行星齿轮机构、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、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。

01N型自动变速器由液力变矩器、行星齿轮变速机构、液压系统、电子控制系统以及换档操纵机构等组成。

（1）液力变矩器

液力变矩器位于自动变速器最前端，安装在发动机飞轮上，它的作用是将发动机的动力传递给自动变速器中的齿轮变速器，并具有一定的增矩作用。

液力变矩器主要由泵轮、涡轮、导轮及带扭转减振器的锁止离合器组成。

液力变矩器的泵轮与发动机相连，转速与发动机一样，涡轮与变速器输入相连。

液力变矩器以液力来传递动力，它的工作原理是：

发动机工作时带动变矩器泵轮旋转，旋转的泵轮带动工作液随之旋转，旋转的工作液产生离心作用流向外缘，冲向涡轮，并由涡轮内缘通过导轮流回泵轮，如此循环，工作液即推动涡轮旋转，将动力传递给涡轮。

（2）行星齿轮变速器机构

行星齿轮变速器主要包括行星齿轮机构、离合器、制动器和单向离合器。

离合器和制动器以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离合器则以机械方式对行星齿轮机构元件进行锁止。

片式离合器和盘式制动器是由滑阀箱通过液压控制。

离合器1用于驱动小太阳轮，离合器2用于驱动大太阳轮，离合器3用于驱动行星齿轮架，制动器1用于制动行星齿轮架，制动器2用于制动大太阳轮。

1）、行星齿轮机构

行星齿轮机构是自动变速器的重要组成部件之一，主要由大太阳轮、小太阳轮、长行星齿轮、短行星齿轮、内齿圈、行星架元件组成。

大、小太阳轮采用分段式结构，使3档到4档的转换更平顺。

短行星齿轮与长行星齿轮及小太阳轮啮合，长行星齿轮同时与大太阳轮、短行星齿轮及啮合齿圈，动力通过齿圈输出。

行星齿轮机构是实现变速的机构，速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。

在速比改变过程中，整个行星齿轮组还在运动，动力传递没有中断，因而实现了动力换挡。

2）、离合器

离合器的作用是连接轴和行星齿轮机构的旋转元件。

01N型自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器。

它由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片、花键毂等组成。

离合器鼓是一个液压油缸，鼓内有内花键齿圈，内圆轴颈上有进油孔与控制油路相通。

离合器活塞为环状，内外圆上有密封圈，安装在离合器鼓内。

交错排列的钢片和摩擦片统称离合器片，均使用钢料制成，但摩擦片的两面烧结有铜基粉末冶金摩擦副。

为保证离合器接合柔和及散热，离合器片浸在油液中工作，因而称为湿式离合器。

钢片带有外花键齿，与离合器鼓的内花键齿圈连接，并可轴向移动。

摩擦片则以内花键齿与花键毂的外花键槽配合，也可作轴向移动。

花键毂和离合器鼓分别以一定的方式与变速器输入轴和行星排的某个基本元件相连，与输入轴相连的通常为主动件，而另一个则是从动件。

当液压油经油道进入活塞左面的液压缸时，液压作用力便克服弹簧力使活塞右移，将所有离合器片压紧，离合器接合，与离合器主、从动部分相连的输入轴及行星排元件也被连接在一起，以相同的速度旋转。

当控制阀将作用在离合器液压缸的油压力撤除后，离合器活塞在回位弹簧的作用下回复原位，并将缸内的变速器油从进油口排出，离合器分离，离合器主、从动部分可以不同转速旋转。

离合器处于分离状态时，离合器片之间有一定的轴向间隙，以保证钢片和摩擦片之间无轴向压力，这一间隙称为离合器的自由间隙。

3）、制动器

制动器的作用是固定行星齿轮机构中的基本元件，阻止其旋转。

01N型自动变速器中使用片式制动器，主要由制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动器毂等组成，与湿式离合器基本相同。

4）、单向离合器

单向离合器又称做自由轮离合器，它在行星齿轮变速器中的作用和离合器、制动器相同，也是用于固定或连接行星排中的太阳轮、行星轮、齿圈等基本元件，使行星齿轮离合器组成不同传动比的档位。

其工作原理是依靠其单向锁定原理来发挥固定或连接作用，它的连接和固定是单方向性的。

01N型自动变速器的单向离合器是滚柱斜槽式，由外环、内环、滚柱等组成。

内环用内花键和行星排的基本元件相连接。

在外环的内表面有楔形槽，楔形槽与滚柱数量相同，在内外环之间的楔形槽内装有滚柱。

　（3）液压系统

01N型自动变速器的液压系统主要由油泵、油道、滤清器和滑阀箱等组成，油泵是自动变速器最重要的总成之一，它安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。

在发动机运转时，不论轿车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换档执行机构、自动换档控制系统等部分提供一定油压的液压油。

油压的调节由调压阀来实现。

俊杰型轿车使用的油泵是内啮合齿轮泵，它主要由主动小齿轮、从动内齿轮、月牙形隔板、泵壳、泵盖等组成。

（4）换档操纵机构

换档操纵机构主要由换档操纵手柄、换档杆、换档杆拉索和安装支架等组成。

（5）电子控制系统

01N自动变速器电子控制系统主要由控制单元、各种传感器（车速传感器、节气门位置传感器、ATF油温度传感器）、各种电磁阀（换档杆锁止电磁阀、电磁阀）、各种开关（强制降档开关、巡航控制装置、多功能开关。

1）、控制单元

控制单元是自动变速器控制系统的中心，它根据各种输入信号，进行计算、比较和分析，向各执行器发出指令，实现对变速器的控制。

自动变速器控制单元是独立于发动机控制单元的。

如果更换变速器控制单元或发动机控制单元，整个系统需要重新进行匹配。

控制单元安装在右侧座椅前方搁脚空间的地毯下面。

控制单元处理来自传感器的信息并且根据收到的信息控制执行元件工作。

控制单元具有自诊断系统并能连接上故障诊断仪进行快速数据传送。

在汽车行驶过程中，控制单元有故障或电源有故障以及电磁阀有故障时，变速器将在紧急状态下继续工作，这时可通过换档杆在滑阀箱内换档（1档液压、3档液压和倒档仍有效）。

如果换档杆在D档位置，车辆通过3档液压起动。

2）、车速传感器

车速传感器的作用是决定应换入某一档位，控制液力变矩器的锁止离合器。

车速传感器位于变速器壳体顶部的右侧上，它属于磁脉冲式，传感器通过主动锥齿轮上的脉冲获得车速信息。

传感器的插头为黑色。

拆卸车速传感器后，必须更换O形密封圈，固定螺栓的拧紧力矩为10N·m。

车速传感器提供车速信号给自动变速器控制单元，控制单元则向执行元件发出指令实施换档，并且使换档过程平稳。

如果车速传感器信号中断，自动变速器控制单元利用发动机转速作为代替信号，同时锁止离合器失去锁止功能。

3）、多功能开关

多功能开关的作用是将档位的信息传给自动变速器控制单元；控制倒车灯的开启；制止起动机在行驶状态时啮合，并锁住换档杆；接通或切断巡航控制系统的信息。

多功能开关位于变速器壳体的后部，由操纵手柄拉索控制。

拆卸多功能开关后，必须更换O形密封圈，固定螺栓的拧紧力矩为10N·m。

如果自动变速器控制单元没有收到多功能开关的信号，变速器控制单元会进入应急运行状态。

4）、发动机转速传感器和变速器转速传感器

@1发动机转速传感器信号通过发动机控制单元传送到自动变速器控制单元，变速器控制单元结合其他信号经过计算、分析向变速器中的控制系统发出指令，适时更换档位。

当车速传感器发生故障时，它还可以向变速器控制单元提供车速传感器的替代信号。

@2变速器转速传感器安装在变速器顶部的左侧，属于感应式传感器。

传感器的插头为白色。

变速器转速传感器接收行星齿轮机构中大太阳轮的转速。

自动变速器控制单元利用大太阳轮的转速，准确判断换档时刻，控制多片离合器工作。

在换档过程中，通过推迟点火提前角来减小发动机的输出转矩。

如果自动变速器控制单元没有收到变速器转速传感器的信号，控制单元进入应急运行状态。

5）、强制降档开关（换低速档开关）

换低速档开关的作用是此开关被压下后，变速器立即强制换入相邻的低速档，例如从4档降到3档。

此开关被压下后，空调装置将切断8s，以提高输出功率。

强制降档开关与节气门拉索做成一体，并且安装在发动机舱的横隔板上，拆卸和安装，必须先拆下加速踏板拉索。

当加速踏板踩下并超过节气门全开位置时，强制降档开关便动作。

开关动作时，将在较高状态的换档点上强制降档，即强制降档开关从高档换入低档位。

如果换低速档开关信号中断，在踩下加速踏板到行程的95％时，自动变速器控制单元使换低速档开关起动。

6）、变速器油温度传感器

变速器油温度传感器位于安装在浸入自动变速器油中的滑阀箱的扁状传输线上。

ATF油温度传感器是一种负温度系数电阻。

即随温度的升高其电阻值降低。

变速器油温度传感器始终监测ATF温度，自动变速器油温度达到最高值150Y：

时，锁止离合器接合，通过提高发动机转速来减小液力变矩器滑转，以此来降低ATF温度。

液力变矩器卸荷时，自动变速器油开始冷却，如果温度不下降，自动变速器控制单元使变速器降一档。

变速器油温度一下降，将再次恢复正常的换档模式。

如果自动变速器油温度传感器信号中断，没有其他信号可以代替。

7）、制动灯开关

制动灯开关的作用是车辆静止时，只有踩下制动踏板，换档杆才能移出P档或N档位置；控制单元利用制动开关信号，锁止换档杆。

制动灯开关安装在制动踏板支架上。

自动变速器控制单元通过制动开关信号，判别车辆是否处于制动状态。

如果制动灯开关信号中断，失去换档锁止功能。

8）、滑阀箱

滑阀箱用螺栓紧固在变速器壳体底部，上面共有7个电磁阀N88～N94，它们由自动变速器控制单元控制，并通过换档阀将来自于变速器油油泵的油压直。

9）、换档杆锁止电磁阀

操纵手柄电磁阀的一端接15号线，其作用是锁止档位。

来自于制动踏板的信息经控制单元后用于控制电磁阀的另一接地端。

当踩制动踏板时，电磁阀的接地端被断开，换档杆锁止功能被解除，操纵手柄可推人其他档位。

换档杆锁止电磁阀的安装位置。

10）、起动闭锁器与倒车灯继电器

起动闭锁器和倒车灯继电器的作用是防止挂档后起动机起动，挂上倒档后接通倒车灯。

起动闭锁器与倒车灯继电器位于中央接线板上左侧，是一个组合式的继电器，继电器上标有编号“175'’，用于接收多功能开关的信号。

倒车灯继电器用于倒车灯的开与关。

换档杆只有在P位或N位时，起动继电器才能使发动机起动。

11）、故障诊断端子

自动变速器故障诊断端子位于换档杆前面的饰盖下面。

上海帕萨特B5自动变速箱是全自动的四档变速箱，在选定的区域内所有的档位都是自动切换的，换档是通过一个电子液压器件和控制单元进行的。

该自动变速箱外壳是一个整体式外壳，在投入使用的第一年一般不需要对变速箱进行维修，超过一年后，可对行星齿轮轮变速机构的阀体、片式离合器、片式制动器根据所诊断的故障进行维修或更换，01N自动变速箱外观如图3-1所示。

01N自动变速箱由液力变矩器和变速箱组成。

液力变矩器中装有锁止离合器，锁止离合器根据车辆的负载、速度和档位的状况机械性地闭合，与打滑无关。

该自动变速箱有4个液压控制的前进档，当锁止离合器闭合时，这些前进档由液力变矩器的打滑转变成机械驱动的档位。

图3-1 01N自动变速器外观 

自动变速箱只有在P或N档时，发动机才能起动。

对于装备自动变速箱的汽车不能通过推动或牵引汽车来起动发动机，这是因为变速箱工作所需要的来自ATF油泵的工作油压只有在发动机运转时才能建立。

装备自动变速箱的汽车当换档杆位于N档时，汽车可以被牵引。

但牵引时，牵引速度不能超过50km/h，牵引距离不能大于50km，如果距离更远，则需要将汽车前部抬起，这是因为发动机停止运转时，变速箱的旋转零部件将得不到润滑。

01N型自动变速器的控制模块TCM通过监控液压控制单元、车速传感器、多功能开关、节气门位置传感器、发动机转速传感器、换挡锁止电磁阀、数据传输接线器、线路控制开关、制动灯开关、低速挡开关、起动机保持继电器、制动开关、强制降挡开关、ATF油温传感器及自动变速器挡位显示等信号，来准确地确定自动变速器的换挡时间与换挡品质。

当上述某一系统发生故障时，TCM将执行紧急运行模式（ERM）。

此时变速器所有其他电控功能将无法起作用，变速器只能处于液力3挡接合状态，不过R挡、1挡依然可以使用。

3.2 01N自动变速器结构原理及工作原理 

01N型自动变速器结构紧凑、布局合理且传动效率高（如图3-2）。

变速器