【2017年整理】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 车电子控制自动变速器(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，单次维修成本高，一次性成功率要求高，对设备的依赖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控制系统、机械、液压控制系统的故障中，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 阐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、执行元件的工作情况、动力流传递路线进行了详细分析。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，详细阐述了该方法的分析过程， 并利用动力流工作过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基本知识：了解单排行星齿轮机构的基本组成、运动规律及动力传动方式；1、单排行星齿轮机构的构造2、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分别为 n1、n2 和 n3， 齿数分别为 Z1、Z2、Z3； 齿圈与太阳轮的齿数比为 。则根据能量守恒定律，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般运动规律的特性方程式： n1+n2-(1+)n3=0、 Z1+Z2=Z3简单说就是，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） 。这样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，则 n20，故传动比、i13n1/n3 1>1 低速档（2）太阳轮制动，齿圈主动，行星架从动，则 n10，故传动比、i23n2/n3 (1 )/>1高速档（3）太阳轮制动，行星架主动，齿圈从动，则 n10，故传动比、i32n3/n2 /(1 )<1 超速档（4） 齿圈制动，行星架主动，太阳轮从动，则 n2 0，故传动比、i31n3/n1 1 /(1)<1 超速档（5）行星架制动，太阳轮主动，齿圈从动，则 n30，故传动比 i12n1/n2<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）如果 n1n2，则 n3n1n2，故传动比 i1 直接档（8）如果所有元件无约束，则动力无法传动 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，如果所有元件无约束，则动力无法传动- 空档。4、自动变速器换档执行元件：离合器；（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分固定。（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。单向离合器：（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：1、三档 Simpson 行星齿轮变速器结构特点：二根轴：输入轴、输出轴，两个离合器（C1、C2） ，三个制动器（B1、B2、B3） ，两个单向离合器（F1、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。3、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 GS300400 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进。（1）取消了节气门拉索及节气门阀，主油路油压由发动机和 ECFECU 根据节气门位置信号、车速信号、空挡启动开关信号和 ATF 油温信号，控制输往主油路的油压，调节电磁阀 SLT 的电流进行控制。（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 个换挡电磁阀控制变速器换挡，进一步改善了车辆的动力性和经济性。（4）发动机、ECT 和巡航控制系统共用一个 ECU，使用电子节气门和车辆的控制更加先 进。(5) A650E 自动变速器换挡元件的工作情况换挡杆位置挡位 S1S2 S3 S4 C0 C1 C2 B0 B1 B2 B3 B4 F0 F1 F2P 驻车挡 ON OFF ON OFF R 倒挡 ON OFF OFF OFF N 空挡 ON OFF ON OFF 1 ON OFF OFF OFF D2 ON ON OFF OFF 3 OFF ON OFF OFF 4 OFF OFF ON OFF 5 OFF OFF OFF ON 1 ON OFF OFF OFF 2 ON ON OFF OFF 3 OFF ON OFF OFF 44 OFF OFF ON OFF 1 ON OFF OFF OFF 2 ON ON OFF OFF 33 OFF ON ON OFF 1 ON OFF ON OFF 22 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，情况就不一样了。在 P 位点火时，液压控制系统使超速直接离合器 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、C1、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，所以带动后行星架顺转，动力经后行排星架输出。（3）2 档动力流动作元件 C0、F0、C1、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，所以带动前齿圈顺转，动力经前排齿圈输出。（4）3 档动力流动作元件 C0、F1、C1、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，F1、B2 同时动作不让公共太阳轮逆转，所以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、C1、C2 、B2、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 动作所以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。此时变速箱为一整体传动比 11。 （6）5 档动力流动作元件 C1、C2、B2 、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 动作所以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 C2、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，中间排行星架暂时固定，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、C1、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，所以带动后排太阳轮顺转，后排太阳轮连接到 C1，由于没有单向离合器传推动力，动力可以直接传至发动机，实现发动机制动。五、通过动力流分折故障1、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；要根据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，油路用压缩空气吹通，不能用抹布擦拭；零部件装配时应涂抹 ATF。更换新的离合器片或制动器片等应在装配前放入 ATF 中浸泡 15min 以上。2、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