在日常的维修过程中,很多技术人员发现自动变速器相关技术资料很多都是以维修手册为参考,而维修手册主要是以检测、维修等内容为主的修复性工作指导手册,而对变速器的内部构造、各个挡位的动力流分析并不是十分清晰、透彻;为了使维修人员从直观上对上述各款自动变速器的结构、原理以及动力传递等关键内容有透彻的理解、掌握,笔者结合以往的实际维修及培训经验,以简单、明了的原则,整理和制作了上海通用车系各款自动变速器的部件构造直观示意图,并且结合各挡位动力传递路线,分析、整理制作了各挡位矢量坐标分析图,以供广大维修技师精确理解其构造和各挡位动力传递原理,从而方便大家在实践维修中清晰、透彻的对自动变速器动力流故障进行分析与判断。
一、行星齿轮机构动力传递基础知识介绍
因为在后面的章节里,我们会根据一系列的条件而推断出状态的驱动效果,所以在我们分析上海通用各款车型的自动变速器之前,非常有必要先熟悉和了解一下行星齿轮机构的相关基础知识与工作原理。
目前,在我们汽车的自动变速器行业中,常见的行星齿轮机构从驱动效果可以分为简单行星齿轮系(仅有一个自由系)、差动行星齿轮系(具有两个自由系);同时从构造上又可以有单排、多排之分,而在本节里我们以基础为先,所以仅介绍单排行星齿轮机构的结构和动力传递特点。
单排的行星齿轮机构从行星架上的小齿轮组数的角度上来讲,单排行星齿轮又有单级和双级之分,绝大部分的自动变速器都是以这两种单排行星齿轮机构作为基础,以组合成更复杂、挡位数量更多的汽车传动系统,单排行星齿轮机构部件的命名,如图1 所示。
而单排双级行星齿轮机构与单级的结构类似,只是行星架的行星小齿轮由一排变为两排,从而实现不同的驱动效果,将上述的两种不同单级行星齿轮结构用直观平面示意图,如图2 所示。
下面笔者通过最简单的一种驱动模式,对行星齿轮机构的动力传递过程进行描述。
假设在单排单级行星齿轮组中行星架被固定,太阳轮以顺时针的方向输入动力,那么虽然行星架固定但是我们要注意的是行星架上的行星小齿轮就被反向逆时针转动,而内齿圈就会被行星小齿轮带动反向输出 ;同时需要注意的是 :输入与输出的相关转速变化完全是由太阳轮和内齿圈的齿数所决定的,并与行星小齿轮的齿数无关。这个过程反映在我们的动力流矢量坐标图中即为太阳轮向右的方向以一定的转速输入,行星架固定不动,但是行星齿轮则会逆时针旋转,从而带动内齿圈逆时针减速输出,其中具体的减速比是与太阳轮与内齿圈的齿数有直接的关系,具体比例在下面的内容再进行介绍。这一传动过程的作用效果用矢量坐标图如图 3 所示。
因为行星齿轮机构有 4 个部件,但是传动比例与其中的行星小齿轮齿数无关,所以我们仅讨论太阳轮、行星架、内齿圈这 3 个部件,因此他们之间互换固定、输入、输出的关系总计可以有六种驱动方式,但是实际中自动变速器应用行星齿轮结构还会涉及到另一种驱动模式,即直接传动,这时只需要保证行星齿轮结构中的任意 2 个部件转速相同(2 个部件直接相连),那么第 3 个部件一定会与这 2个部件转速保持一致。而单排双级的行星齿轮结构,因为行星小齿轮变为双排的结构,所以就造成了与单级相比齿圈与行星架相反的驱动状态 ;总结以上所有的驱动模式,动力传动效果反映在矢量坐标图上,就如图 4 所示。