汽车底盘维修项目四.docx

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汽车底盘维修项目四

项目四自动变速器维护

【教学目标与要求】

●知道自动变速器的发展史、类型、特点；

●能概述自动变速器挡位的使用；

●能概述自动变速器的组成和工作原理；

●能按技术要求，完成自动变速器的基本检查项目。

●能说出无级变速器的优点；

●能说明无级变速器的变速原理；

●列举无级变速器的基本组成；

●说明无级变速器控制系统的组成；

●按技术要求完成无级变速器油的检查与加注。

任务一自动变速器的基本检查

【任务引入】

一辆丰田卡罗拉轿车，发动机型号为1ZR-FE,采用U340E自动传动桥，驾驶员反映有换挡冲击现象。

【任务分析】

电控自动变速器的制造加工精度都比较高，所以正常情况下1～2年内不会发生故障；而比较常见的故障是：

自动变速器液位不当或油质量不正常，液压系统漏油，节气门拉锁（卡罗拉轿车车没有节气门拉锁）或换挡杆等联动装置松动或调节不当，发动机怠速不正常，电控系统线路松动等。

这些常见故障都可以通过自动变速器的基本检查项目来确定故障部位。

通过此项目的学习会对自动变速器系统进行基本检查。

【任务实施】

项目五自动变速器的检修

【教学目标与要求】

●能辨认液力变矩器的组成元件；

●知道液力变矩器的作用；

●能描述液力变矩器的工作原理；

●能说明锁止离合器的作用和控制方法；

●能按技术要求完成液力变矩器的检修。

任务一液力变矩器的检修

【任务引入】

【任务分析】

【任务实施】

相关知识学习

【提示】在发动机和手动变速器之间有离合器总成，而在发动机和自动变速器之间是没有离合器总成的，液力变矩器正好处于离合器总成的位置，液力变矩器是否要完成离合器的功用？

它与离合器相比较有哪些不同？

带着这些问题我们进入下面课程的学习。

一、液力耦合器

液力变矩器是在液力耦合器的基础上发展而来的，为了更好地了解液力变矩器，先来认识液力耦合器。

1.液力耦合器的组成

液力耦合器由主动元件的泵轮、从动元件的涡轮和耦合器外壳等部件组成，如图7-1所示。

图7-1液力耦合器组成

泵轮：

泵轮刚性连接在外壳上，与曲轴一起旋转。

涡轮：

涡轮连接在从动轴上。

泵轮和涡轮的结构如图7-2所示，在泵轮和涡轮上，均径向焊接带有一定弯度的叶片，用来传递动力。

泵轮与涡轮叶片内圆有导流环，装合后通过轴线的纵断面构成循环圆，可促进油液循环。

图7-2泵轮和涡轮的结构

2.液力耦合器工作原理

液力耦合器工作原理可以用两台电风扇来形象的描述，如图7-3所示。

两台风扇对置，一台通电转动，产生的气流可吹动不通电的风扇。

液力耦合器中的泵轮相当于通电的电风扇，涡轮相当于未通电的风扇，液力耦合器的工作介质是液压油，相当于空气。

图7-3风扇能量传递

液力耦合器的工作原理如图7-4所示。

当发动机运转时，曲轴带动液力耦合器的壳体和泵轮一起转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之转动，在离心力的作用下，液压油沿叶片外缘被甩出，冲向涡轮叶片，使涡轮旋转。

冲向涡轮的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，返回到泵轮内缘的液压油，又被泵轮再次甩向外缘。

液压油就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。

1-泵轮3-涡轮4-油流

图7-4液力耦合器的工作原理

能量转换：

发动机的机械能→泵轮→流体的动能→涡轮→流体的能量转化为机械能。

可见，在液力耦合器工作时，发动机的动能通过泵轮传给工作油液，工作油液在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。

工作油液在循环流动的过程中，除了与泵轮与涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何的附加的外力。

根据作用力与反作用力相等的原理，工作油液作用在涡轮上的转矩应等于泵轮作用在工作油液上的转矩，即：

发动机传给泵轮的转矩与涡轮上输出的转矩相等。

3.涡流和环流

耦合器内液体流动,如图7-5所示,液体流动产生涡流和环流。

（1）涡流的产生

当发动机曲轴带动泵轮旋转时，泵轮带动自动变速器油一起旋转，在离心力的作用下，液体沿泵轮叶片间的通道向外缘流动，外缘油压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡轮外缘，又从涡轮内缘流入泵轮内缘，可见在轴向断面内，液体流动形成循环流，称为涡流，如图7-6所示。

（2）环流的产生

自动变速器油在进行涡流的同时，又绕曲轴中心线旋转，我们把液体绕轴线旋转的流动，称为环流，如图7-6所示。

图7-5耦合器内液体流动

1-环流2-涡流

图7-6环流和涡流

4.液力耦合器传动条件和扭矩传递

（1）传动条件

液力耦合器实现传动的必要条件是工作油液在泵轮和涡轮之间有循环流动，而这种循环流动的产生，是由于两个工作轮转速不等，故耦合器正常工作时，泵轮转速总是大于涡轮转速。

如果二者转速相等，液力耦合器则不能起到传动作用。

（2）扭矩传递

从液力耦合器的工作原理可见，液流在循环流动过程中，没有受到任何附加外力，故发动机发出的，作用于泵轮上的扭矩，与涡轮所接受并传给从动轴的扭矩相等，即液力耦合器只起到传递扭矩的作用，而不能改变扭矩的大小。

总之，液力耦合器不能使输出扭矩增大，只起液力联轴离合器的作用。

它不能使发动机与传动系彻底分离，所以目前汽车上普遍采用液力变矩器。

二、液力变矩器的作用和结构

1．液力变矩器的作用

液力变矩器位于发动机和自动变速器传动机构之间，以自动变速器油（ATF）为工作介质，主要完成以下功用：

（1）传递转矩。

发动机的转矩通过液力变矩器的主动元件，再通过ATF传给液力变矩器的从动元件，最后传给变速器。

（2）无级变速。

根据工况的不同，液力变矩器可以在一定范围内实现转速和转矩的无级变化。

（3）自动离合。

液力变矩器由于采用ATF传递动力，当踩下制动踏板时，发动机也不会熄火，此时相当于离合器分离；当抬起制动踏板时，汽车可以起步，此时相当于离合器接合。

（4）驱动油泵。

ATF在工作的时候需要油泵提供一定的压力，而油泵是由液力变矩器壳体驱动的。

同时由于采用ATF传递动力，液力变矩器的动力传递柔和，且能防止传动系过载。

2．液力变矩器的结构与组成

液力变矩器与液力耦合器外观基本一样，但其内部增加了一个导轮，即液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮组成，称为三元件液力变矩器，如图7-7所示。

也有的采用两个导轮，则称为四元件液力变矩器。

液力变矩器组成液力变矩器示意图

图7-7液力变矩器

液力变矩器总成封在一个钢制壳体（变矩器壳体）中，内部充满ATF。

液力变矩器壳体通过螺栓与发动机曲轴后端的飞轮连接，与发动机曲轴一起旋转。

泵轮位于液力变矩器的后部，与变矩器壳体连在一起。

涡轮位于泵轮前，通过带花键的从动轴向后面的变速器传动机构输出动力。

导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器支承在固定套管上，使得导轮只能单向旋转（顺时针旋转）。

泵轮、涡轮和导轮上都带有叶片，液力变矩器装配好后形成环形内腔，其间充满ATF。

【提示】为了掌握液力变矩器的基本结构，此处可观看剖开的实物或模型、录像等以加深了解。

三、液力变矩器的工作原理

液力变矩器除了具有液力耦合器的传递力矩的作用外，还具有改变力矩的作用。

仍以两台风扇示意：

如图7-8所示，在对置的两台电扇后面用一根空气管道相连通，通电的电扇叶片吹动气流冲击未通电的电扇叶片，未通电的电扇叶片与通电的电扇叶片同向旋转；同时，通过空气管道使穿过未通电风扇的气流通过空气通道的导向，从通电电扇的背面流回，这会加强通电电扇吹动的气流，使吹向未通电电扇的转矩增加。

图7-8液力变矩器工作模型

1．动力的传递

液力变矩器工作时，壳体内充满液压油，发动机带动壳体旋转，壳体带动泵轮旋转，泵轮的叶片将ATF带动起来，并冲击到涡轮的叶片；如果作用在涡轮叶片上冲击力大于作用在涡轮上的阻力，涡轮将开始转动，并使变速器的输入轴一起转动。

由涡轮叶片流出的ATF经过导轮后再流回到泵轮，形成如图7-9所示的循环流动。

【提示】涡轮的阻力包括ATF的摩擦阻力、与涡轮相联系的各元件的运动阻力等。

图7-9ATF在液力变矩器中的循环流动

具体来说，上述ATF的循环流动是两种运动的合运动。

当液力变矩器工作，泵轮旋转时，泵轮叶片带动ATF也旋转起来，形成绕着泵轮轴线作圆周运动；同样随着涡轮的旋转，ATF也绕着涡轮轴线作圆周运动。

旋转起来的ATF在离心力的作用下，从内缘流向外缘。

当泵轮转速大于涡轮转速时，泵轮叶片外缘的液压大于涡轮外缘的液压。

因此，ATF在作圆周运动的同时，在上述压差的作用下由泵轮流向涡轮，再流向导轮，最后返回泵轮，形成在液力变矩器环形腔内的循环运动。

【总结】液力变矩器要想能够传递转矩，必须要有ATF冲击到涡轮的叶片，即泵轮与涡轮之间一定要有转速差（泵轮转速大于涡轮转速）。

2．转矩的放大

耦合器在工作时，工作液体从泵轮流向涡轮，经涡轮出来之后再流向泵轮。

工作液体从涡轮出来时的作用方向与泵轮的运动方向相反，有阻碍泵轮正常旋转的趋势，即泵轮的运动受到涡轮回油的阻碍，这是液力耦合器的最大缺点，也是它不能增大扭矩的原因。

液力变矩器的液流如图7-10所示，由图可以看出，涡轮回流的ATF经过导轮叶片后改变流动方向，与泵轮旋转方向相同，从而使液力变矩器具有转矩放大的功用。

图7-10液力变矩器的增扭

车辆低速时，涡轮不动，泵轮开始转动，油液在导轮叶片作用下，流动方向会改变。

当油液再流到泵轮时，流向与泵轮的运动方向相同。

由于受到单向离合器的约束，导轮静止不动。

这样也就增强了泵轮的旋转力矩，进而增加了涡轮的扭矩，如图7-11所示。

图7-11低速时油液在液力变矩器中的流向（导轮锁止）

随着涡轮转速逐渐升高，即涡轮的牵连速度逐渐增加时，从涡轮流入导轮的油液方向有所变化。

在涡轮转动产生的离合器的作用下，油液不再直接射向导轮，而是越过导轮直接回到泵轮，因此失去了增扭作用。

此时的液力变矩器变成了液力耦合器，如图7-12所示。

图7-12偶合状态时油液在液力变矩器中的流向（导轮不动）

涡轮转速的继续增加，从涡轮流入导轮的油液冲击到导轮叶片的背面，导轮在油液冲击力的作用下开始转动，方向与涡轮和泵轮的一致，如图7-13所示。

当涡轮转速增大至与泵轮转速相等时，油液在循环圆中循环流动停止，液力变矩器失去传递动力的能力。

图7-13油液在液力变矩器中的流动（导轮转动）

四、典型液力变矩器

【提示】

学习上一节了解到：

为了使得液力变矩器在高速区实现偶合传动，为此绝大多数液力变矩器在导轮机构中增设了单向离合器，也称自由轮机构。

由于液力传动的固有特性，泵轮和涡轮之间存在有滑转现象，液力变矩器的传动效率总是小于1，正常为95%。

为了提高液力变矩器在高传动比下的传动效率，目前汽车上装用的液力变矩器大多数为带有锁止离合器的液力变矩器。

锁止离合器的结合与分离受电控单元的控制。

典型的液力变矩器如图7-14所示，带有锁止离合器。

下面重点介绍单向离合器和锁止离合器。

1－涡轮2－泵轮3－导轮4－单向离合器5－涡轮轮毂6－输出轴7－起动齿圈8－伺服油缸9－导向销10－曲轴凸缘11－油道12－活塞13－从动盘14－传力盘15－键

图7-14典型的液力变矩器

1．单向离合器

单向离合器又称为自由轮机构、超越离合器，其功用是实现导轮的单向锁止，即导轮只能顺时针转动而不能逆时针转动，使得液力变矩器在高速区实现偶合传动。

1）结构和原理

常见的单向离合器有楔块式和滚柱式两种结构形式。

楔块式单向离合器如图7-15所示，由内座圈、外座圈、楔块、保持架等组成。

导轮与外座圈连为一体，内座圈与固定套管刚性连接，不能转动。

当导轮带动外座圈逆时针转动时，外座圈带动楔块逆时针转动，楔块的长径与内、外座圈接触，如图7-15a）所示由于长径长度大于内、外座圈之间的距离，所以外座圈被卡住而不能转动。

当导轮带动外座圈顺时针转动时，外座圈带动楔块顺时针转动，楔块的短径与内、外座圈接触，如图7-15b）所示由于短径长度小于内、外座圈之间的距离，所以外座圈可以自由转动。

图9－15楔块式单向离合器

a）不可转动b）可以转动c）楔块结构d）楔块式单向离合器

1－内座圈2－楔块3－外座圈4－保持架

滚柱式单向离合器如图4－13所示，由内座圈、外座圈、滚柱、叠片弹簧等组成。

当导轮带动外座圈顺时针转动时，滚柱进入楔形槽的宽处，内、外座圈不能被滚柱楔紧，外座圈和导轮可以顺时针自由转动。

当导轮带动外座圈逆时针转动时，滚柱进入楔形槽的窄处，内、外座圈被滚柱楔紧，外座圈和导轮固定不动。

图7-16滚柱式单向离合器

1－叠片弹簧2－外座圈3－滚柱4－内座圈

2．锁止离合器

锁止离合器简称TCC，是英文TorqueConverterClutch的缩写。

锁止离合器可以将泵轮和涡轮直接连接起来，即将发动机与变速器直接连接起来，这样减少液力变矩器在高速比时的能量损耗，提高了传动效率，提高汽车在正常行驶时的燃油经济性，并防止ATF过热。

（1）结构和原理

锁止离合器的结构、原理如图7-17所示。

这种变矩器内有一个由液压油操纵的锁止离合器。

锁止离合器的主动盘即为变矩器壳体，从动盘是一个可做轴向移动的压盘，它通过花键套与涡轮连接。

图7-17锁止离合器

当车辆在良好路面行驶，满足下面五个条件时，锁止离合器将接合：

①冷却液温度不低于65°。

②选挡杆处于D位，且挡位在D2、D3或D4挡。

③没有踩下制动踏板。

④车速高于56km/h。

⑤节气门开启。

当锁止离合器结合时如图7-18所示，锁止活塞被油压推动压靠在变矩器壳内的前部，与变矩器壳体连接成为一体，通过摩擦力矩使二者一起转动。

此时发动机的动力经液力变矩器壳体、锁止活塞、扭转减振器、涡轮轮毂传给后面的机械变速器，相当于将泵轮和涡轮刚性连在一起，传动效率为100％。

图7-18锁止离合器结合

当车辆行驶速度较低时，锁止离合器的前后侧的压力相等，锁止离合器向后移动，锁止离合器处于分离状态，使液力变矩器具有变矩作用，如图7-19所示。

图7-19锁止离合器分离

【想一想】

在不分解液力变矩器的情况下，如何检查锁止离合器的工作是否正常？

【提示】

在满足锁止离合器接合的情况下行驶车辆，快速将加速踏板踩下超过2/3，如果发动机转速没有明显的上升，说明锁止离合器已经接合；如果发动机转速明显上升，说明锁止离合器没有工作。

实施操作

一般的维修厂，只能对液力变矩器进行清洗、检查工作，液力变矩器的翻新和维修需要大量专业设备和高度的维修工艺。

通常液力变矩器的翻新和维修由专业维修厂来进行。

一、准备工作

（1）丰田卡罗拉轿车一辆

（2）丰田卡罗拉自动变速器一台

（3）百分表、磁力表座一套

（4）常用工具、常用量具、干净的抹布

（5）维修手册，工单

二、技术要求及注意事项（07款丰田卡罗拉轿车自动变速器）

（1）排出液力变矩器冷却器内的ATF时，从进油管喷入压缩空气的压力为196kPa。

（2）驱动盘的跳动为0.25mm，驱动盘紧固力矩为64N·m。

（3）涡轮轴轴向间隙大于0.08mm。

（4）传动桥装配面到驱动盘装配面和液力变矩器装配面的距离之差为16mm。

三液力变矩器的检查

1．如果出现下列情形，更换液力变矩器

（1）失速测试或者当换挡杆处于空挡位置时，从液力变矩器听到任何金属声。

（2）单向离合器在两个方向均可转动或者都不能转动。

（3）ATF中细粉末超过样本中的规格值。

样本为从拆下的液力变矩器中提取的约0.25升ATF，标准规格如图7-20所示。

【提示】油液形成的圆环半径为50mm。

图7-20ATF的检查

2．更换液力变矩器中的自动变速器油液（ATF）

如果ATF已经变色或脏臭，应更换液力变矩器中的自动变速器油液（ATF）。

充分搅动液力变矩中的ATF，然后将液力变矩器安装面朝上，排出ATF。

3．清洗并检查ATF冷却器和油管

如果液力变矩器已经检查或者ATF己经更换,应清洗ATF冷却器和油管。

（1）从进油管喷入压力为196kPa的压缩空气，吹出冷却器和油管内的ATF，如图7-21所示。

（2）如果发现ATF中有大量的细粉末，使用加油枪加注ATF，再次进行清洗。

（3）如果ATF浑浊，检查ATF冷却器。

图7-21清除冷却器及油管内的ATF

4．目视检查

（1）检查液力变矩器的外部有无损坏和裂纹，是否由于油温高而导致外表发蓝，是否有明显的高温烧灼现象。

（2）检查液力变矩器的连接螺栓，如有损坏，则予以更换。

（3）检查液力变矩器的传动毂是否光滑，如果毂磨损，则仔细检查油泵驱动部分，必要时更换液力变矩器，毂表面轻度的擦痕或损伤可以用细砂布磨光。

5．检查驱动盘和齿圈

（1）检查飞轮及挠性板是否翘曲，是否有裂纹。

（2）检查起动齿圈有无变形、损坏。

（3）如图7-22所示，安装一个百分表测量驱动盘的跳动量，最大跳动量不超过0.25mm。

图7-22测量驱动盘的跳动

（4）如果跳动量不是在规定范围之内或齿圈已损坏，应更换驱动盘。

驱动盘紧固力矩为64N·m。

6．轴套径向跳动量的检查

（1）把液力变矩器安装在驱动盘上，安装百分表测量液力变矩器轴套的径向跳动，如图7-23所示，最大径向跳动量为0.20mm。

如果径向跳动量不在规定范围之内，重新调整安装方向加以更正。

图7-23测量液力变矩器轴套的径向跳动

（2）如遇到后凸缘表面磨损、接缝或焊缝处漏油、传动毂松动、传动毂肩磨损或毂的径向跳动量过大等情况，测量时至少要选取三个测量点。

7.液力变矩器涡轮轴的轴向间隙的检查

涡轮轴的轴向间隙是指涡轮前后间隙量。

如果间隙值不准确，会导致液力变矩器内部元件的运动干涉。

将百分表固定在液力变矩器壳体上，使表头在涡轮轴上方，测量涡轮轴的轴向间隙，如图7-24所示。

如果涡轮轴的轴向间隙大于0.08mm，则更换液力变矩器。

图7-24检查涡轮轴的轴向间隙

8．导轮单向离合器的检查

导轮是起增矩作用的重要元件，如果不能实现单向锁止，将对汽车整车的动力性能产生很大影响，必须仔细检查导轮单向离合器的工作情况。

对于已拆下的液力变矩器，可用两个手指伸入滚子离合器花键内圈，并试着在两个方向上转动内圈，以此检查导轮滚子离合器，内圈应能顺时针自由转动，而逆时针不能转动或转动困难。

如有条件，需用专用工具检查单向离合器是否顺时针转动自如、逆时针锁止，如图7-25所示。

图7-25检查导轮的单向离合器

【提示】变速器装车后，在发动机性能正常的情况下，汽车从静止到起步的加速性较差，车速在30～35km/h以后表现正常，可能是变矩器导轮的单向离合器损坏。

9．检查内部干涉

液力变矩器内部的泵轮、导轮和涡轮之间应该是相互独立运动，如有相互碰撞和干涉将产生噪声，并可能损坏变矩器。

当然噪声也可能是泵轮、导轮和涡轮中某叶片脱焊造成的，同时也会造成动力性变差和ATF的脉动声。

放置时，应将变矩器油泵驱动轴侧朝下。

10．锁止离合器的检查

摩擦材料和锁止功能的检查是非常重要的。

如果液力变矩器倒出的ATF中有大量磨损材料脱落和金属残渣，可能是锁止离合器中摩擦片磨损过量导致的。

锁止离合器安装在液力变矩器的内部，只有解体时才能进行彻底的直观检查。

一般建议送到专业的自动变速器修理厂进行修理或更换变矩器总成。

11.清洗

有两种方法可以清洗液力变矩器。

第一种方法，将变矩器壳切割成两半，然后清洗部件。

检查它们是否磨损，并更换磨损或断裂的部件，然后再将变矩器壳焊在一起做动平衡测试（专业的自动变速器修理厂）。

第二种方法，用专用清洗机清洗液力变矩器。

将液力变矩器安装在清洗机的固定架上，清洗机用加压的清洗剂对液力变矩器进行冲洗，清洗机的驱动装置在冲洗的同时还驱动变矩器涡轮。

清洗工作需要15min，可冲洗掉绝大多数的金属颗粒，完毕后将洗净的液力变矩器从清洗机上拆下，从放油螺栓孔放出残存的清洗剂。

没有条件的情况下也可以手动清洗，步骤如下：

（1）倒出变矩器中残留的自动变速器油。

（2）向变矩器内加入2L干净的自动变速器油，摇动变矩器，清洗内部，然后将自动变速器油倒出。

（3）再次向变矩器内加入2L干净的自动变速器油，清洗后倒出。

项目八自动变速器换挡执行元件的检修

教学目标与要求

●能说出自动变速器的离合器的作用、组成和工作原理；

●能说出自动变速器的制动器的分类、作用、组成及工作原理；

●查阅维修手册，并在老师指导下，规范检修离合器、制动器和单向离合器。

教学重点

●离合器、制动器的工作原理和检修；

教学难点

●离合器、制动器和单向离合器的检修。

建议学时：

8课时

任务描述

一辆丰田卡罗拉轿车，发动机型号为1ZR-FE,装备U340E自动传动桥，驾驶员反映该车在“D”档行驶时，踩下加速踏板车速不能升高，但发动机转速升高很快。

经基本检查自诊断系统无故障码存储；自动变速器油液位正常；但自动变速器油呈棕黑色且有烧焦味；自动变速器油压正常。

自动变速器内部打滑的故障原因可以从执行元件本身和控制油压两个大的方面分析：

而经检查油压正常，驾驶员反映无使用非指定用油，液位也正常；因而故障原因很可能为自动变速器换挡执行元件本身出现故障。

通过此项目的学习会对自动变速器换挡执行元件进行检修。