¿Cuáles son las estructuras de las transmisiones automáticas de los automóviles?
1. Introducción
La transmisión automática del automóvil se refiere a cambiar automáticamente la relación de transmisión, ajustar o cambiar el rendimiento de potencia del motor y transmitir potencia de manera económica y conveniente. , y adaptarse mejor a las necesidades de cargas externas y condiciones de la carretera. Desde que General Motors de Estados Unidos utilizó por primera vez transmisiones automáticas en automóviles en 1939, las transmisiones automáticas se han desarrollado rápidamente. Especialmente después de que se aplican la tecnología electrónica y los microprocesadores al cambio de marchas, la tan buscada tecnología de transmisión automática ha entrado en un nuevo período de rápido desarrollo. Desde 1981, algunas empresas automotrices en los Estados Unidos y Japón han desarrollado sucesivamente varios sistemas de transmisión automática controlados por microcomputadoras, como transmisiones automáticas variables de par hidráulico controladas electrónicamente, transmisiones de engranajes de múltiples etapas controladas electrónicamente, etc. La transmisión controlada electrónicamente (ECT) producida por la compañía japonesa Toyota se utilizó por primera vez en el sedán de lujo Crown. Las ventajas de esta transmisión de cuatro velocidades controlada por microcomputadora son: puede garantizar la mejor regularidad de cambios, buena precisión de cambios, buena economía de combustible y rendimiento energético satisfactorio, reduce la contaminación, es flexible en los cambios y el proceso de cambio es suave; y vibración, buena calidad de cambio, conducción cómoda, acción de cambio precisa y oportuna; el sistema de control funciona de manera estable y confiable, y puede funcionar normalmente en temperaturas altas y bajas, grandes golpes, vibraciones de choque, fuertes campos magnéticos e interferencias electrónicas; puede intervenir en el cambio automático para adaptarse a condiciones complejas del tráfico y del terreno; el sistema de control tiene funciones de autocorrección de cambios y autodiagnóstico altamente sensibles, es fácil de operar y puede mejorar en gran medida la seguridad y confiabilidad del vehículo en el tráfico; apretura. Por las razones anteriores, las transmisiones automáticas se han utilizado ampliamente en automóviles, autobuses, autobuses grandes, vehículos todoterreno y tractores pesados, y la tasa de carga ha aumentado rápidamente, especialmente en automóviles producidos en los Estados Unidos, Japón y Alemania. y en otros países, la proporción de transmisiones controladas electrónicamente es cada vez mayor. Por supuesto, las transmisiones automáticas controladas electrónicamente también tienen algunas desventajas, como estructuras complejas, altos requisitos de precisión de piezas, fabricación difícil, altos costos, complejas técnicas de mantenimiento correspondientes y menor eficiencia de transmisión que las transmisiones manuales.
La característica principal del desarrollo actual de las transmisiones automáticas controladas electrónicamente es realizar un control multiparámetro y multirregla en una sola máquina, y sobre esta base, la microcomputadora que controla la transmisión y la microcomputadora que controla El motor está integrado para lograr un control integral. Una máquina, un control, diversificación multiparamétrica, es decir, los parámetros de control no solo incluyen señales como velocidad del motor, velocidad del vehículo, apertura del acelerador, etc., sino que también incluyen señales que reflejan el entorno de trabajo del motor y la transmisión como así como el entorno de conducción del vehículo, que puede reflejar plenamente las condiciones reales del motor y el estado de funcionamiento de la transmisión. Patrón múltiple se refiere al almacenamiento de múltiples patrones de cambio en la microcomputadora de control al mismo tiempo, como el mejor patrón de cambio económico y el mejor patrón de cambio dinámico. El conductor puede invocar las reglas correspondientes según sea necesario para lograr un control de cambios óptimo. El llamado control integral consiste en retrasar el tiempo de encendido del motor mientras la microcomputadora del motor y la transmisión procesa las señales, de modo que el par de salida del motor se reduce ligeramente, el fenómeno de impacto durante el proceso de transmisión se reduce considerablemente y El rendimiento de la transmisión mejora significativamente. El diagrama de bloques del control integral se muestra en la Figura 1-1.
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Figura 1-1 Diagrama de bloques de control integral
1 - Motor; 2 transmisiones automáticas; 3 señales de control del motor; 5 señales de control del motor; 8 señales de control del estado de la velocidad del motor; unidad de control de transmisión ECU; sensor de posición del acelerador de 10; sensor de 11 velocidades (en la transmisión); interruptor de arranque de 15 velocidades; interruptor de 16 luces de freno; interruptor de control de 17 velocidades
En segundo lugar, para mejorar la eficiencia de la transmisión y el ahorro de combustible, las transmisiones automáticas controladas electrónicamente generalmente utilizan un dispositivo convertidor de par hidráulico con bloqueo. En los vehículos con motor delantero y tracción delantera (FF), para reducir el peso y acortar la ruta de transmisión de potencia, una transmisión automática generalmente se combina con un eje motriz para formar un eje motriz automático. Para ampliar el rango de velocidades y reducir el rango de relaciones de transmisión, las transmisiones automáticas se están convirtiendo en transmisiones de varias velocidades. Las transmisiones de cuatro velocidades generalmente se han convertido en la estructura estándar de los automóviles, y las transmisiones automáticas de cinco velocidades han estado en el mercado durante mucho tiempo.
Para facilitar el uso y el mantenimiento, las funciones de diagnóstico del sistema de control se mejoran continuamente. Además, las principales empresas automovilísticas del mundo son muy activas en la investigación de transmisiones continuamente variables y se estima que en poco tiempo se utilizarán transmisiones automáticas continuamente variables controladas electrónicamente en los automóviles modernos.
2. Composición de la transmisión automática controlada electrónicamente
La transmisión automática controlada electrónicamente generalmente consta de cinco partes: convertidor de par hidráulico, sistema de transmisión de engranajes planetarios, actuador de cambio, sistemas de control automático hidráulico y electrónico. sistemas de control. La Figura 2-1 es un diagrama de bloques de una transmisión automática típica de cuatro velocidades.
1. Convertidor de par hidráulico
El convertidor de par hidráulico es un componente central indispensable de la transmisión automática controlada electrónicamente. Puede transmitir de forma continua y automática el par del eje de entrada al de salida. Eje. Es un dispositivo de transmisión hidráulica típico. Actualmente, el convertidor de par integrado de una sola etapa (Figura 2-2) compuesto por un impulsor de bomba, una turbina y una rueda guía se usa ampliamente en automóviles. Tiene las ventajas de una estructura simple, operación confiable y buen rendimiento. Un convertidor de par es en realidad una transmisión automática hidráulica que puede cambiar el par de forma automática y continua. Además de los tres componentes principales mencionados anteriormente, algunos convertidores de par también tienen un embrague de bloqueo. El embrague de bloqueo está ubicado en el extremo delantero de la turbina y es un embrague completamente automático controlado directamente por presión hidráulica. Su trabajo está controlado por un sistema de control por computadora, es decir, el sistema de control por computadora controla la válvula solenoide de acuerdo con las señales ingresadas por el sensor de velocidad del motor y el sensor de velocidad del vehículo. La válvula solenoide bloquea o controla la dirección del flujo del fluido de trabajo (. ATF) en la línea de aceite que conduce al convertidor de torsión. Desengrane el embrague de bloqueo.
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Figura 2-2 Composición del convertidor de par
El El convertidor de par se llena con aceite de transmisión automática, que es proporcionado por la bomba de suministro de aceite. La bomba de suministro de aceite también proporciona fluido de trabajo a varios sistemas de la transmisión automática a una presión constante y en cantidad para completar tareas como transmisión de par, control, lubricación y refrigeración. La bomba de suministro de aceite suele ser accionada por las garras del alojamiento de la rueda de la bomba del convertidor de par.
El convertidor de par hidráulico tiene capacidades de adaptación y conversión de par automáticas. Su característica principal es que la relación de conversión de par K (K=par de salida de la turbina/par de entrada del impulsor de la bomba) cambia con la velocidad relativa de la turbina y. Impulsor de la bomba (la velocidad de la rueda de la bomba es igual a la velocidad del motor), es decir, cambia automáticamente y de forma continua con la relación de velocidad i (i = velocidad de la turbina/velocidad de la rueda de la bomba). Cuando la velocidad del vehículo es baja, el convertidor de par hidráulico puede generar un par mayor. Cuando la velocidad del vehículo es mayor, se puede utilizar la alta eficiencia del acoplamiento hidráulico. Por lo tanto, combina las ventajas duales de los componentes hidráulicos y se denomina sistema hidráulico integral. Acoplamiento El convertidor de par de fuerza es exactamente adecuado para las características cambiantes de la resistencia de conducción del vehículo.
2. Sistema de transmisión de engranajes
Aunque el convertidor de par hidráulico puede transmitir y aumentar el par del motor, la relación de par no es grande y el rango de velocidades no es amplio, lo que está lejos de serlo. Satisfacer las necesidades del coche. Por lo tanto, un dispositivo de transmisión auxiliar - un sistema de transmisión de engranajes, principalmente un sistema de transmisión de engranajes planetarios o un sistema de transmisión de engranajes de eje paralelo (eje fijo) - se instala detrás del convertidor de par hidráulico para aumentar aún más el par, ampliar su rango de transmisión y mejorar las prestaciones del vehículo. Adaptabilidad. El sistema de transmisión de engranajes planetarios es una transmisión de malla constante cuya relación de transmisión se puede lograr fácilmente mediante la separación y combinación de embragues o frenos, lo que es particularmente beneficioso para cambios de potencia o cambios automáticos. El sistema de transmisión de engranajes planetarios de una transmisión automática controlada electrónicamente generalmente consta de dos filas de estrellas o tres filas de estrellas, y la transmisión de tres grados de libertad se usa ampliamente. La Figura 2-3 es un diagrama esquemático de una transmisión de engranajes planetarios de doble hilera, que tiene dos engranajes planetarios de una sola hilera en el mismo eje. Las dos filas de engranajes planetarios están conectadas por un engranaje planetario hueco, y el engranaje planetario engrana con los engranajes planetarios de los dos engranajes planetarios. Esta transmisión de engranajes planetarios de doble fila tiene una marcha adelante y una marcha atrás y generalmente se instala en automóviles con motor delantero (FR).
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Figura 2-3 Diagrama esquemático de una transmisión de engranajes planetarios de tres velocidades
C1-embrague delantero; C2-embrague trasero; B3 B2 b 1-freno; F1, F2 embrague unidireccional
Si se agrega una fila planetaria de sobrevelocidad a la transmisión automática de tres velocidades anterior. , se puede formar una transmisión de cuatro velocidades. Una transmisión automática de alta velocidad puede sobreacelerar de modo que la relación de transmisión sea inferior a 1.
En los vehículos FR, el tren de engranajes planetarios de sobremarcha está montado entre el convertidor de par y la caja de cambios planetaria de tres velocidades, y en los vehículos FF con motor delantero, el tren de engranajes planetarios de sobremarcha está montado después de la caja de cambios planetaria de tres velocidades. La fila de planetarios de sobrevelocidad se compone principalmente de una fila de planetarios, un freno de sobrevelocidad Bo utilizado para sujetar el engranaje solar y un embrague de sobrevelocidad C que conecta el engranaje solar y el portasatélites. Y en el embrague unidireccional de exceso de velocidad Fo, la potencia ingresa desde la corona dentada en la fila de planetas de exceso de velocidad y se transmite al portasatélites de exceso de velocidad. La Figura 2-4 es el principio de una transmisión de engranajes planetarios de cuatro velocidades.
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Figura 2-4 Principio de transmisión de la transmisión de engranajes planetarios de cuatro velocidades
Embrague de sobrevelocidad C0; freno de sobrevelocidad B0; embrague unidireccional de sobrevelocidad F0
3. Actuador de cambio
El actuador de cambio de la transmisión de engranajes planetarios incluye un embrague de cambio , freno de cambio y embrague unidireccional.
El embrague de cambio es un embrague multidisco húmedo, controlado por presión hidráulica, y normalmente consta de varios discos de embrague maestro-esclavo escalonados.
El frenado por cambio consiste en fijar un elemento (engranaje solar, portasatélites o corona) en la transmisión del engranaje planetario para que no pueda girar, formar una nueva ruta de transmisión de potencia y cambiar a una nueva marcha. Obtenga una nueva relación de transmisión. Se opera hidráulicamente como el embrague de cambio. Generalmente hay dos tipos de frenos de cambio: uno es un freno multidisco húmedo, que tiene la misma estructura que el embrague multidisco húmedo mencionado anteriormente, pero la diferencia es que el embrague conecta dos partes giratorias y transmite potencia, y uno de los frenos está conectado a la parte giratoria y el otro está conectado a la parte giratoria. Uno es una carcasa de transmisión fija que detiene las partes giratorias para que no puedan ser accionadas. Otra forma de freno de cambio es un freno de banda.
La función del embrague unidireccional en la transmisión de engranajes planetarios es garantizar cambios suaves y sin impacto. Tiene la misma estructura que el embrague unidireccional del convertidor de par, que consta de anillos interior y exterior y una cuña entre ellos.
4. Sistema de control automático hidráulico
El sistema de control automático hidráulico generalmente consta de suministro de aceite, selección de marcha manual, ajuste de parámetros, control de sincronización de cambios y control de calidad de cambios. La parte de suministro de aceite incluye una bomba de suministro de aceite, un filtro de aceite, una válvula reguladora de presión de la línea principal de aceite, una segunda válvula reguladora de presión, un enfriador de aceite, etc. La bomba de suministro de aceite y la válvula reguladora de presión de la línea principal de aceite son las fuentes de energía del sistema de control automático hidráulico. La segunda válvula reguladora de presión también se denomina válvula reguladora de presión de compensación del convertidor de par.
La parte de selección de marcha manual incluye una válvula de control manual y un dial de válvula de control manual. La válvula de control manual está controlada por la palanca de cambios y su función es utilizar el movimiento de la válvula deslizante para realizar la conversión del circuito de aceite de control, es decir, el aceite hidráulico se convierte en "P", "R", "N", y "D" según la marcha fijada por la palanca de cambios, línea de aceite "2" o "L".
La parte de ajuste de parámetros incluye principalmente dos aspectos: primero, la válvula reguladora de presión del acelerador (abreviado acelerador) se utiliza para generar la presión hidráulica de control del pedal del acelerador de acuerdo con la apertura del acelerador. a 1-2, 2 -Un extremo de las tres válvulas de cambio (válvula de transmisión) 3, 3-4 Cuando la apertura del acelerador se ensancha, el pedal del acelerador controla el aumento de la presión hidráulica; (también llamado gobernador), utilizado para generar presión hidráulica de control de velocidad del vehículo de acuerdo con la velocidad del vehículo, y agregar esta presión hidráulica de regulación de velocidad al otro extremo de cada válvula de cambio. Cuando aumenta la velocidad del vehículo, aumenta la presión hidráulica de control de velocidad. La válvula de cambio cambia la posición de la marcha según los dos parámetros anteriores. En una transmisión automática controlada electrónicamente, la apertura del acelerador y la velocidad del vehículo se recopilan en señales eléctricas mediante el sensor de posición del acelerador y el sensor de velocidad del vehículo, respectivamente, y se envían a la computadora. La computadora controla la válvula de cambio para cambiar de marcha automáticamente a través de la válvula solenoide.
La parte de control del tiempo de cambio es principalmente la válvula de cambio. En una transmisión automática controlada electrónicamente, la válvula de cambio funciona de acuerdo con el punto de cambio y la señal de cambio determinados por el controlador electrónico para cambiar de marcha automáticamente.
La función del mecanismo de control de calidad del cambio es controlar el proceso de cambio para que el cambio sea más suave, suave y sin impactos, y para evitar la aparición de grandes cargas dinámicas. Generalmente, existen amortiguadores de almacenamiento de energía, válvulas amortiguadoras, válvulas de sincronización, válvulas de control de ejecución, etc. se añade al canal hidráulico.