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详解汽车自动变速器分类及结构原理
来源:本站整理  作者:佚名  2013-09-22 06:46:16

八、先进的自动变速器控制技术
    1.加入副变速机构的日产全新一代XTRONIC CVT变速器
(1)概述
全新一代XTRONIC CVT变速器是加特可公司与日产共同开发的一款产品,它的型号为JF015E,能承受的转矩范围在110~150N·m。
它将应用于日产的小型及紧凑型车型上面,而新一代SUNNY阳光将是首次搭载此变速器的车型。日产新一代XTRONIC CVT变速器见图145。
日产全新一代XTRONIC <a target=CVT变速器" src="/article/UploadPic/2013-9/201392210262524195.jpg" border="0" onload="return imgresize(this);" style="cursor:pointer;" onclick="javascript:window.open(this.src);"/>

    传统的CVT变速器的内部没有机械变速器的齿轮结构,也没有自动变速器(AT)那样的行星齿轮结构,而是以两个直径可变的传动轮,中间套上传动带来传递动力。这套机构称为CVT变速器的变速机构。

    全新一代XTRONIC CVT变速器在与从动轮相连的部分加入了一套行星齿轮机构。原有的变速机构变为主变速机构,而这套行星齿轮机构称为副变速机构。副变速机构包括一套行星齿轮和离合器,这种结构一般在自动变速器里面非常常见,它能带来两档的动力传递作用,而这两档动力传递分别拥有1.821和1.0的传动比。

    (2)别变速机构的结构特点
全新一代XTRONIC CVT变速器的副变速机构见图146。
全新一代XTRONIC <a target=CVT变" src="/article/UploadPic/2013-9/201392210271763516.jpg" border="0" onload="return imgresize(this);" style="cursor:pointer;" onclick="javascript:window.open(this.src);"/>

    由于加入副变速机构、小尺寸带轮及超扁平液力变矩器,变速器尺寸与上一代产品相比缩短了10%。在主变速机构带轮减小之后,它的传动比也相应减小,根据带轮直径的不同,它的传动比范围是4:1。而副变速机构根据档位的切换也拥有1.821和1.0这两档传动比。

    当这台全新变速器在运转的时候,等于是主、副变速机构共同工作,所以变速器的总传动比范围为7.3:1。因此,与传统CVT变速器和普通自动变速器相比,全新一代XTRONIC CVT变速器的传动比都是最高的。

    (3)相应的改进播施
        速器的副变速机构
    传统的CVT变速器采用飞溅式的润滑方式对摩擦部件进行润滑。但由于变速器内的钢带距离油底壳的润滑油液距离较近,所以在车辆转向的时候,润滑油的液面高度会因此而发生变化,这样钢带在工作的时候会与润滑油相接触,吸附的油液会增加钢带与带轮的摩擦力。

    那么为了减小这种不必要的摩擦力,将带轮及钢带组成的这套主变速机构的位置提升,使其不与润滑油液面相接触,这样的设计不仅降低了摩擦力,而且提升了动力传递平顺性和经济性,见图147。
提升主变速机构的位置

    总之,这款全新一代XTRONIC CVT变速器在整体体积缩小的前提下,还能获得在自动档变速器中最大的传动比。同时通过对各部件结构的改进工作,总重量也轻了不少。
    2.宝马混合动力车型主动变速器
    (1)概述
    宝马X6 E72混合动力技术是通过主动变速器将发动机与电动机的动力输出进行混合的,主动变速器不再是单纯的传动系统,而是车辆的动力源之一,见图148。
宝马<a target=E72主动变速器剖面图" src="/article/UploadPic/2013-9/201392210274784269.jpg" border="0" onload="return imgresize(this);" style="cursor:pointer;" onclick="javascript:window.open(this.src);"/>

主动变速器与传统自动变速器从机械结构上看很相似,但前者多了两个电动机。这两个电动机的工作状态可在电动机、发电机和换档元件之间随时转换,见图149。
宝马<a target=E72主动变速器的电动机示意图" src="/article/UploadPic/2013-9/201392210275895558.jpg" border="0" onload="return imgresize(this);" style="cursor:pointer;" onclick="javascript:window.open(this.src);"/>

    传统的自动变速器是通过机械方式约束行星齿轮系统中某些元件的转动来实现变速的,而主动变速器是通过电动机电磁场的变速器以混入动力的方式来主动控制行星齿轮系统中的元件,从而实现变速的。

    (2)动力传动原理
    电动机A的转子与第一行星排的太阳轮及第二行星排的齿圈相连。电动机B的转子与第二行星排的太阳轮及第三行星排的太阳轮相连。只要控制这两个行星排的转速,主动变速器的减速比就可以0.723至无穷大连续变化,而且这种变化是瞬息万变的,因此能够更好地实现驾驶人的操作意愿。这一点是任何机械变速器都无法比及的。由于采用了主动变速器,因此不再需要起动机、发电机、液力变矩器等部件。
    1)发动机起动期间的动力流程。当发动机起动时,电动机B除了驱动车辆行驶并带动电动机A发电外,其中还有一部分动力用来起动发动机。
    2)车辆静止时的动力流程。当发动机转速且车辆静止时,由于变速器3个行星排的所有元件都未受到约束,因此发动机的输出动力不被传输。此时变速器的减速比为无穷大。
    3)电动机参与变速的行驶动力流程。当电动机B输入一个转速时,第二、三行星排的太阳轮被电动机B主动约束,此时发动机的输出动力可以被传递到车轮上,车辆开始行驶。随着电动机B的转速改变,变速器的减速比不断减小,这样便对发动机输出转速进行连续变速,同时电动机B的动力与发动机的动力叠加后输出到车轮上。
    4)纯电动方式驱动动力流程。由于电动机的转矩在零转速下便可达到最大值,因此能够为车辆起步提供充足的动力。当发动机熄火后,车辆以纯电动方式行驶时,电动机B是唯一的动力输出装置。
    S)车辆制动时的动力流程。当车辆制动时,发动机断油不输出动力,电动机A控制行星轮的转动,电动机B对车辆实施制动,同时将车辆的动能转换成电能并存入高压蓄电池
    6)纯发动机方式驱动动力流程。当车辆匀速行驶时,为了降低能耗,车辆以纯发动机方式进行驱动,此时两个电动均不参与工作。

    3.丰田混合动力车型P410型变速器
    (1)参数说明
    新款的一汽丰田普锐斯混合动力轿车配置P410型变速器,该变速器结构不同于传统的自动变速器,其参数见表9
丰田P410型变速器参数

    (2)机械装笠
    该变速器机械装置主要包括发电机(MGl )、驱动电动机(MG2 )、油泵、变速器减振器及差速器等部件。
    1)复合齿轮机构。该机构由动力分配行星齿轮组件和电动机减速行星齿轮组件组成,见图150。
丰田P410型变速器复合齿轮机构

    动力分配行星齿轮组件包括与太阳轮相连的MG1、连接到发动机的行星架及与车轮相连的齿圈。电动机减速行星齿轮组件包括与太阳轮相连的MG2、固定的行星架及与车轮相连的齿圈。
    2)变速器减振器。该减振器采用两种阻尼特性元件:低扭力螺旋弹簧阻尼器和干式单盘摩擦元件。变速器通过打滑来防止发动机转矩过大引起的损坏。丰田P410型变速器减振器见图151。
丰田P410型变速器减振器

    3)润滑系统。在变速器润滑系统中,主减速器齿轮采用飞溅式润滑。储油腔向各个齿轮提供稳定的润滑油。该变速器油液的加注方式与手动变速器的相同。
    4)冷却系统。变速器设有单独的冷却系统,该系统独立于发动机冷却系统,主要用于冷却变频器、 MG1和MG2,循环流程如下:HV散热器→变频器→HV散热器储液罐→HV电动机水泵→HV变速器。丰田P410型变速器冷却系统见图152。
丰田P410型变速器冷却系统

    (3)动力传递示意图
丰田P410型变速器动力传递示意图见图153。
丰田P410型变速器动力传递示意图

    (4)电子换档控制系统
    1)结构组成。该系统由电源管理控制单元、变速器控制单元、认证控制单元、停机码控制单元、P位位置开关、P位指示灯、选择传感器、换档传感器及驻车锁止执行器组成,见图154。
丰田P410型变速器电子换档控制系统元件

    ①变速杆和档位指示器。该系统采用线性换档技术来控制换档范围。变速杆是一种瞬时型变速杆,当不操作变速杆时,变速杆自动回到原位。当前档位可以在档位显示器上被显示。当变速杆不在D、B位置时,B位位置显示关闭。
②档位传感器。该传感器用于检测档位R、N、D和B,它包括选择传感器和换档传感器。选择传感器用于监测变速杆的横向运动,它有两组霍尔传感器及信号,一组信号是主信号,另一组信号是辅助信号,见图155。
丰田P410型变速器选择传感器

    换档传感器用于监测变速杆的纵向运动,它也有两组霍尔传感器及信号,一组信号是主信号,另一组信号是辅助信号,见图156。
丰田P410型变速器换档传感器

③P位位置开关。P位位置指示灯显示P位位置开关信号,从而显示电子换档控制系统的状况,见表10。
丰田P410型变速器P位位置指示灯状态说明
④驻车锁止控制装置。该装置由锁止执行器和锁止执行机构组成,它根据变速器控制单元的指令信号实施解锁和锁止,见图157。
丰田P410型变速器

    锁止执行器包括开关磁阻电动机、转角传感器和摆线减速机构。转角传感器由两个霍尔传感器组成。当开关磁阻电动机运转时,定子因通电成为电磁体,然后吸引转子旋转。开关磁阻电动机及减速装置见图158。
开关磁阻电动机及减速装置

    当车辆在斜坡上驻车时,驻车转矩较大,此时摆线减速机构能够确保驻车锁完全释放,见图159。
丰田P410型变速器摆线减速机构

    锁止执行机构由驻车锁爪和驻车齿轮组成,二者结合起来锁止车辆的运动。当驻车锁止装置运行时,驻车锁止执行器先通过电动机驱动而转动,接着驻车锁连杆运动并推动驻车锁杆动作,驻车锁爪被推动,随后驻车锁爪与驻车齿轮啮合,从而实现锁止。丰田P410型变速器驻车锁止装置控制原理见图160。
丰田P410型变速器驻车锁止装置控制原理

    2)控制原理。在某些情况下,为了确保安全,即使驾驶人已操作驻车开关,电子换档控制系统也会防止换档。丰田P410型变速器电子换档控制系统拒绝换档说明见表11。
丰田P410型变速器电子换档控制系统拒绝换档说明

    当变速器系统出现故障时,变速器控制单元存储相关故障码。诊断仪是无法清除故障码的,需要通过断开熔丝来清除故障码。找到COMAIN熔丝的位置,将该熔丝拆下来,约60s后可清除故障码。

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