汽车自动变速器发展简史

牛人

随着城市车辆密度的加大，自动变速器已逐渐成为汽车的必备装备，而不仅仅是豪华的标志。因为有了自动变速器，改变车速变得轻松自如，且不必频繁地踩踏板。

如今，几乎所有的现代汽车厂家都生产配备自动变速器的汽车，原因之一是自动变速器可以帮助发动机降低对环境的污染。自动变速器可实现最佳转速比，即使发动机低速运转，也能保障车辆随驾驶者的意愿正常行驶，油耗降低了，污染也就受到控制。

1908年，福特T型车最早采用一种两个速比的自动变速器。其构造是采用多组齿轮，并且分成中央齿轮和周边齿轮，最外边则是一个转轮，随着中央齿轮从发动机引入的扭矩不同，齿轮组相机行事，从而得到高低不一的转速，包括倒车档的反向旋转。

从那以后，自动变速器的构造原理并无大的改变，但材料技术的进步与润滑油性能的提高，使这种变速器的速比更为丰富。ZF公司于1999年推出了首台6个速比的变速器，与此同时，液压控制技术的发展，还可使驾车者通过制动踏板直接改变车速。

美国在第二次世界大战之前就生产过一种3个速比的自动变速器，只要把变速杆推至D的位置上，便可由油门踏板随意地改变车速。传统的离合器由一个涡轮转换器所取代。每当制动踏板被踩下或抬起时，由一个液压泵干预速度的变化。这套简单的系统后来回增加了“Kickdown”，使性能更加完善。后来，又有人发明了涡流转换器的锁止机构，消除了加速时打滑的感觉，从而大大地降低了油耗。

转轮式自动变速器存在一个缺点，即起步加速时令人有一种车轮打滑的感觉，于是驾车人会猛加油门，但车速又并不随即增高。目前已有一些厂家，如曰产和菲亚特，求助于电子装置来设法消除这一缺点，曰产Primera的6速变速器与菲亚特Punto的7速变速器便是这番努力的结果。驾车者根本无需扳动手柄，便可以轻松自如地改变车速。

虽然自动变速器不断地演变进步，但始终有缺点，即车速的反应与踏板的动作之间总有一定的差距，驾驶中缺乏直觉的印象。1969年出现的电子控制系统及1982年出现的数字技术对此作了改进。

随着发动机燃油喷射与点火装置的不断完善，自动变速器也有新的花样，如设置了“运动式’或“雪地行驶”等不同的操控方式，有的在仪表盘上设有一个印有S字母的按钮，可以在加速时变得格外迅捷；或者印有雪花图案代表雪地行驶的按钮，可避免在起步时打滑。更有甚者，新一代“随机应变式”变速器还可以顺应驾车者不同的习惯、相应的反应、使驾驶变得更加得心应手。

近年，保时捷公司又发明了一种“手控／自动变速器”，凭靠一组复杂的电子装置，可以使驾车者在自动与手动变速之间任意选择。例如，在市内行驶时，由于需要频繁地变换速度，使用自动变速器便显得非常方便；而一旦来到高速公路或其它开阔的地方，则又可将自动变速的功能关掉，转为由手控制，以此来领略驾车中的多种乐趣。这一点已逐渐成为高档车的特性。

将自动变速器智能化，并且普及到大众化的汽车上，这是法国人的功劳。1997年标致206与雷诺Clio率先采用了最先进的电脑控制技术及被称为“fuzzylogie”的原理，即“模糊逻辑”。这样的汽车可以依据驾车者的性情、路面的状况、车身的负荷乃至周边环境等多种因素，在9种程式中挑选最适合的功能，实现智能化驾驶，以充分发挥车辆的性能，降低油耗，确保安全。

自动变速器的发展使汽车好像有了人的智慧，甚至比人更善于思索。它根据外界路面的变化，经过计算，代替人作出准确聪明的决断。


大众01N型自动变速器故障检修

上海大众生产的帕萨特B5、桑塔纳2000GSi AT俊杰轿车，都配备了01N型自动变速器。该款变速器是一种4速全电控自动变速器，其液力变矩器具有锁止功能。
　　1.控制系统结构特点
　　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。另外，当自动变速器处于紧急运行模式时不能检查油位。
　　在变速器的执行元件中有7个电磁阀，它们受TCM控制，将来自油泵的油压直接分配给相应的换挡元件。其中有2个电磁阀在换挡期间起作用，以保证换挡的平顺性；1个电磁阀调节主油压；4个电磁阀分别控制离合器和制动器。此外，执行元件还包括换挡杆锁止电磁阀、起动锁和倒车灯继电器。
　　2.变速器的机械结构特点与工作原理
　　01N型自动变速器结构紧凑、布局合理且传动效率高。变速器的壳体为整体式，内部结构包括行星齿轮、阀体、离合器及制动器等。01N型变速器各挡的传动比分别为：1挡2.714，2挡2.551，3挡1.000，4挡0.679。从理论上讲，变速器的每个挡位又分液压和机械2种状态。由于装备了带有锁止离合器的液力变矩器，TCM可根据车辆的负载、速度和挡位等状况，控制锁止离合器器电磁阀的动作，实现锁止离合器接合与分离，但与变矩器内部打滑无关。当锁止离合器接合时，变速器的前进挡由液力变矩器的打滑方式变为机械直接驱动的方式。
　　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。如果离合器K1工作，就会驱动小太阳齿轮。离合器K2则是用来驱动大太阳齿轮的，离合器K3驱动行星齿轮架，制动器B1制动行星齿轮架，动力是通过齿圈输出的。
　　手动阀位于“D”挡时，变速器的各挡传动路线如下。
　　1挡时，TCM通过控制电磁阀EV4使离合器K2分离，单向轮参加工作，行星齿轮架固定不动，动力传递由涡轮轴→离合器K1→小太阳齿轮→短行星齿轮→长行星齿轮→齿圈。
　　2挡时，电磁阀EV4使离合器K2分离，制动器B2由电磁阀EV2控制将大太阳齿轮制动。动力传递由涡轮轴→离合器→小太阳齿轮→短行星齿轮→长行星齿轮→齿圈。
　　3挡时，离合器K1和K2接合，小太阳齿轮和大太阳齿轮被同时驱动，由于2个太阳齿轮的直径不同，行星齿轮组被固定，整个行星齿轮组就作为一个整体输出动力。
　　变速器处于机械3挡时，TCM控制电磁阀EV3使离合器K3接合，直接驱动行星齿轮架，手动阀控制离合器K1、K2接合，行星齿轮组被锁定，动力直接通过离合器K3进行传递。
　　4挡时，自动变速器控制模块控制电磁阀EV1和EV4，使离合器K1和K2分离，同时控制电磁阀EV2使制动器B2接合。这样动力通过离合器K3驱动行星齿轮架绕大太阳齿轮旋转，此时大太阳齿轮被固定，动力得以通过齿圈输出。
　　倒挡时，阀体手动阀供给离合器K2和制动器B1压力，离合器K2驱动大太阳齿轮，制动器B1制动行星齿轮架，动力传递经离合器K2→大太阳齿轮→长行星齿轮→齿圈。
　　3.常见故障的分析
　　01N型变速器加注的是德国大众公司专用变速器油，零件号是G052162A2，规格为1 L装。差速器部分则需单独加注合成油，一旦给变速器加注错误的变速器油，对自动变速器的损坏将是致命的。
　　(1)行星齿轮组异常磨损
　　在对此款变速器实际维修过程中，常会见到行星齿轮组的异常磨损，有些车辆甚至是只行驶了几万公里就出现此种情况。
　　我们认为导致此故障发生的原因包括以下几点：①液力变矩器内过脏。自动变速器的2个进油孔1个在阀体上，有滤清器保护，另1个在变矩器内的输入轴前端，无滤清器保护。如果变矩器内过脏，输入轴上的润滑油路有可能被堵塞，导致行星齿轮润滑不良，造成早期磨损。变矩器内过脏可能是由摩擦片烧蚀产生的粉末进入造成的。②阀体中一些调压阀卡滞在泄油一侧。变速器的油液液面过高也会造成部件异常磨损。一般来讲，自动变速器内不使用飞溅润滑，行星齿轮机构在接触到油液后会产生大量气泡，将严重影响传动机构的润滑效果，从而导致传动机构过早磨损。在行星齿轮机构发生异常磨损时，附近的离合器和制动器有时会出现严重烧蚀，有时工作正常，原因是离合器、制动器可以利用自身的工作油液来进行润滑。因此，在行星齿轮机构出现异常磨损时，离合器、制动器并不一定损坏。
　　在实际维修工作中，通过认真分析对比，我们还发现在整个变速器的润滑油路中存在一些缺陷，正是这些缺陷导致行星齿轮组过早磨损。在01N型变速器中，行星齿轮组的润滑问题是整套润滑系统中的最薄弱环节。通过分析及实际试验，经过我们改进的润滑系统工作状况良好，润滑效果明显。
　　(2)变速器完成大修后无倒挡、1挡
　　当变速器总成经过大修后，常会出现无倒挡和1挡的现象，原因可能是修理机械部分时有未注意到的环节。如制动器B2的间隙调整不当，造成变速器在工作过程中离合器之间发生干涉，动力无法正常输出。对于该制动器的间隙如何正确调整，应参考维修手册。另外，对变速器外部的机构也应进行仔细检查。如换挡机构的位置调整，换挡拉线的正确安装等也非常重要。
　　变速器出现无倒挡或其余挡位的症状时，还有可能是变速器阀体的手动阀机构调整不当。当手动阀机构调整位置不正确时，变速器会轻则无倒挡或1挡，严重时会无前进挡。当然，其他非正常原因也能造成同样后果，如阀体损坏，内部柱塞卡滞等。此时要仔细分析，逐一排查。
　　(3)换挡冲击过大
　　当出现车辆停止状态下变速器由P或N挡进前进挡或倒挡车辆振动严重、行驶中升挡瞬间车辆明显闯动的故障时，故障原因主要包括：元件调整不当、性能下降或损坏，发动机怠速转速过高，节气门位置传感器信号不良导致升挡过迟，主油路调压阀(图18)故障导致主油路油压过高，换挡执行元件(离合器或制动器)接合过快、打滑，油压电磁阀工作异常，以及发动机电脑故障。总之，能够引起换挡冲击的原因很多，所以在维修过程中不要盲目拆卸，一定要对变速器的各部位做到全面检查、认真分析。
　　(4)发动机怠速运转时变速器挂挡易熄火
　　当出现发动机怠速运转时，将换挡杆由P或N位换入其他位置。发动机熄火或在行驶过程中踩制动停车发动机熄火时，原因可能是发动机怠速转速过低、变速器阀体中锁止的柱塞卡滞、挡位开关故障及转速传感器故障等。
　　造成行星齿轮组早期磨损的原因是多种多样的，因此在分析故障原因时要综合各种情况系统地进行分析，找出正确的故障点。切忌盲目套用改进方法，这样做有时会适得其反。
　　在实际维修工作中，我们还发现有些01N型自动变速器存在内部进水的情况，维修站的专业人员也有同样的发现。经询问，车辆并未涉深水，车辆下部护板完好，车辆各水管未发现漏水现象，水箱散热器经测试无泄露现象，变速器加油孔盖完好，此问题有待进一步研究。

ffish16

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化十

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