自动变速器动力传递路线分析（二）(图)
作者：曹利民 日期：2005-9-1 来源：本网
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[编者按]：七分诊断，三分修理已成为汽车维修业内的共识，对自动变速器而言更是如此。要正确诊断自动变速器故障，必需了解该自动变速器的动力传递路线及控制原理；解体修理则需要该自动变速器的结构/装配图及间隙调整数据。为提高自动变速器修理人员的理论分析水平和故障诊断能力，本刊策划了自动变速器动力传递路线分析系列文章，以保有量及维修量较大的国产轿车自动变速器为主，包括一汽/海南马自达FN4A-EL 、大众捷达/宝来01M 、桑塔那/帕萨特01N 、波罗001、奥迪A6/帕萨特（B5）5HP-19（5速手/自动一体化）、上海通用赛欧AF13、凯越（1.8）/雪佛兰景程4HP-16、凯越（1.6）/福特嘉年华81-40LE 、别克4T65E 、别克荣御/凯迪拉克5L40E （5速手/自动一体化）、金杯通用雪佛兰4L60E 、长安福特蒙迪欧（2.0）CD4E 、福特蒙迪欧（2.5）5F31J （5速手/自动一体化）、神龙富康（AL4）、奇瑞4HP-14、郑州日产帕拉丁RE4R01A 、北京现代伊兰特F4A42等十几个车型及一些常见的进口车型。本刊上期介绍了自动变速器动力传递分析基础知识，目的是提高自动变速器修理人员的故障诊断能力，着重动力传递路线分析。自本期起将每期介绍一个箱型。全文由我刊特聘专家曹利民撰写。 FN4A-EL是一款电子控制4速自动变速器，用于一汽轿车生产的马自达M6和海南马自达轿车。一汽马自达M6和海南马自达装备的FN4A-EL 的基本构造相同，动力传递路线相同，只是最终传动比及控制系统有所不同，所以在这里一并介绍。
FN4A-EL自动变速器采用改进型辛普森行星齿轮机构，即前、后排两个太阳轮独立运动，后排行星架与前排齿圈为一体；后排齿圈与前排行星架为一体，是动力输出端。在变速器内部有3个离合器、2个制动器和1个单向
离合器。FN4A-EL 自动变速器的基本技术参数见表1，动力传递路线示意图如图1所示，各换挡执行元件的作用见表2，不同挡位时换挡执行元件状态见表3。
根据单排单级行星齿轮机构传动比计算方程式，分别代入前、后排行星齿轮系，得出如下方程组：
(n11-n1H)/（n13-n1H ）=-Z13/Z11
式（1）
(n21-n2H)/（n23-n2H ）=-Z23/Z21
式（2）
式中：n11—前排太阳轮转速；n1H —前排行星架转速；n13—前排内齿圈转速；n21—后排太阳轮转速；n2H —后排行星架转速；n23—后排内齿圈转速；Z11—前排太阳轮齿数；Z13—前排内齿圈齿数；Z21—后排太阳轮齿数；Z23—后排内齿圈齿数
因前行星排的行星架与后行星排的齿圈为一体，故有：n1H=n23；同时，前行星排的齿圈与后行星排的行星架为一体，故有：n13=n2H。
各部件的齿数为：前排太阳轮：Z11=49；前排内齿圈：Z13=89；后排太阳轮：Z21=37；后排内齿圈：Z23=98。 根据表3中各部件状态及齿数，联解以上方程（1）和（2），可求得不同挡位的传动比。
一．P/N挡动力传递路线
在P 或N 挡，没有换挡执行元件动作，行星齿轮机构中各部件都没有被驱动或制动，故没有动力输出。
二．R 挡动力传递路线
R挡时，倒挡离合器工作，驱动后排太阳轮；低挡和倒挡制动器工作，固定后排行星架/前排齿圈，后排齿圈/前排行星架反向减速输出，动力传递路线如图2所示。
由以上分析可知，倒挡时，只有后行星排参与动力传递，即：n2H=0，n1H=n23，n13=n2H，代入式（2）有：
i=n21/n1H=n21/n23=-Z23/Z21=-98/37=-2.6486486
三．1挡动力传递路线
1．D1、S1（Non-HOLD ）和L1（Non-HOLD ）的1挡动力传递路线
1挡时，前进挡离合器工作，驱动前排太阳轮；单向离合器锁止，单向固定前排齿圈/后排行星架，防止其逆时针方向旋转（从变矩器方向观察），则后排齿圈/前排行星架同向减速输出，动力传递路线如图3所示。
由以上分析可知，1挡时，只有前行星排参与动力传递，即：n13=0，代入式（1）有：
i=n11/n1H=(Z11+Z13)/Z21=(49+89)/49=
2.8163265
1挡动力传递过程中，单向离合器锁止，防止前排齿圈逆时针方向旋转是动力传递不可缺少的条件。当动力反向传递时，前排齿圈会顺时针旋转，则单向离合器滑转，故在1挡没有发动机制动。
2．L1（HOLD ）挡动力传递路线
由以上分析可知，在L1（HOLD ）挡，前进挡离合器工作，驱动前排太阳轮；低速和倒挡制动器工作，双向固定前排齿圈/后排行星架，则后排齿圈/前排行星架同向减速输出。因动力传动过程没有单向离合器参与工作，故有发动机制动。动力传递路线如图4所示。
四．2挡动力传递路线
2挡时，前进挡离合器工作，驱动前排太阳轮；2-4挡制动带工作，固定后排太阳轮，后排齿圈/前排行星架同向减速输出。因2挡动力传动过程没有单向离合器参与，故有发动机制动。动力传递路线如图5所示。
由以上分析可知，2挡时，前、后行星排均参与动力传递，即：n21=0，n1H=n23，n13=n2H，代入式（1）和式（2）有：
i=n11/n1H=(Z11Z21+ Z11Z23+Z13Z21)/(Z11Z21+Z11Z23)=9909/6615=1.4979592
五．3挡动力传递路线
3挡时，前进挡离合器结合，驱动前排太阳轮；同时3-4挡离合器结合，驱动前排齿圈/后排行星架，因前排行星齿轮机构中齿圈与太阳轮两个部件被同时驱动，则整个行星齿轮机构以一个整体同向等速旋转，为直接传动挡，传动比为1：1。因动力传动过程没有单向离合器参与，故有发动机制动。3挡动力传递路线见图6。
六．4挡动力传递路线
4挡时，4挡离合器结合，驱动后排行星架/前排齿圈；同时2-4挡制动带工作，固定后排太阳轮，则后排齿圈/前排行星架同向增速输出，因动力传动过程没有单向离合器参与，故有发动机制动。4挡动力传递路线见图7。
由以上分析可知，4挡时，只有后行星排参与动力传递，即：n21=0，代入式（2）有：
i=n1H/n23=Z23/(Z21+Z23)=98/135=
0.7259259
自动变速器动力传递路线分析（二）(图)
作者：曹利民 日期：2005-9-1 来源：本网
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[编者按]：七分诊断，三分修理已成为汽车维修业内的共识，对自动变速器而言更是如此。要正确诊断自动变速器故障，必需了解该自动变速器的动力传递路线及控制原理；解体修理则需要该自动变速器的结构/装配图及间隙调整数据。为提高自动变速器修理人员的理论分析水平和故障诊断能力，本刊策划了自动变速器动力传递路线分析系列文章，以保有量及维修量较大的国产轿车自动变速器为主，包括一汽/海南马自达FN4A-EL 、大众捷达/宝来01M 、桑塔那/帕萨特01N 、波罗001、奥迪A6/帕萨特（B5）5HP-19（5速手/自动一体化）、上海通用赛欧AF13、凯越（1.8）/雪佛兰景程4HP-16、凯越（1.6）/福特嘉年华81-40LE 、别克4T65E 、别克荣御/凯迪拉克5L40E （5速手/自动一体化）、金杯通用雪佛兰4L60E 、长安福特蒙迪欧（2.0）CD4E 、福特蒙迪欧（2.5）5F31J （5速手/自动一体化）、神龙富康（AL4）、奇瑞4HP-14、郑州日产帕拉丁RE4R01A 、北京现代伊兰特F4A42等十几个车型及一些常见的进口车型。本刊上期介绍了自动变速器动力传递分析基础知识，目的是提高自动变速器修理人员的故障诊断能力，着重动力传递路线分析。自本期起将每期介绍一个箱型。全文由我刊特聘专家曹利民撰写。 FN4A-EL是一款电子控制4速自动变速器，用于一汽轿车生产的马自达M6和海南马自达轿车。一汽马自达M6和海南马自达装备的FN4A-EL 的基本构造相同，动力传递路线相同，只是最终传动比及控制系统有所不同，所以在这里一并介绍。
FN4A-EL自动变速器采用改进型辛普森行星齿轮机构，即前、后排两个太阳轮独立运动，后排行星架与前排齿圈为一体；后排齿圈与前排行星架为一体，是动力输出端。在变速器内部有3个离合器、2个制动器和1个单向
离合器。FN4A-EL 自动变速器的基本技术参数见表1，动力传递路线示意图如图1所示，各换挡执行元件的作用见表2，不同挡位时换挡执行元件状态见表3。
根据单排单级行星齿轮机构传动比计算方程式，分别代入前、后排行星齿轮系，得出如下方程组：
(n11-n1H)/（n13-n1H ）=-Z13/Z11
式（1）
(n21-n2H)/（n23-n2H ）=-Z23/Z21
式（2）
式中：n11—前排太阳轮转速；n1H —前排行星架转速；n13—前排内齿圈转速；n21—后排太阳轮转速；n2H —后排行星架转速；n23—后排内齿圈转速；Z11—前排太阳轮齿数；Z13—前排内齿圈齿数；Z21—后排太阳轮齿数；Z23—后排内齿圈齿数
因前行星排的行星架与后行星排的齿圈为一体，故有：n1H=n23；同时，前行星排的齿圈与后行星排的行星架为一体，故有：n13=n2H。
各部件的齿数为：前排太阳轮：Z11=49；前排内齿圈：Z13=89；后排太阳轮：Z21=37；后排内齿圈：Z23=98。 根据表3中各部件状态及齿数，联解以上方程（1）和（2），可求得不同挡位的传动比。
一．P/N挡动力传递路线
在P 或N 挡，没有换挡执行元件动作，行星齿轮机构中各部件都没有被驱动或制动，故没有动力输出。
二．R 挡动力传递路线
R挡时，倒挡离合器工作，驱动后排太阳轮；低挡和倒挡制动器工作，固定后排行星架/前排齿圈，后排齿圈/前排行星架反向减速输出，动力传递路线如图2所示。
由以上分析可知，倒挡时，只有后行星排参与动力传递，即：n2H=0，n1H=n23，n13=n2H，代入式（2）有：
i=n21/n1H=n21/n23=-Z23/Z21=-98/37=-2.6486486
三．1挡动力传递路线
1．D1、S1（Non-HOLD ）和L1（Non-HOLD ）的1挡动力传递路线
1挡时，前进挡离合器工作，驱动前排太阳轮；单向离合器锁止，单向固定前排齿圈/后排行星架，防止其逆时针方向旋转（从变矩器方向观察），则后排齿圈/前排行星架同向减速输出，动力传递路线如图3所示。
由以上分析可知，1挡时，只有前行星排参与动力传递，即：n13=0，代入式（1）有：
i=n11/n1H=(Z11+Z13)/Z21=(49+89)/49=
2.8163265
1挡动力传递过程中，单向离合器锁止，防止前排齿圈逆时针方向旋转是动力传递不可缺少的条件。当动力反向传递时，前排齿圈会顺时针旋转，则单向离合器滑转，故在1挡没有发动机制动。
2．L1（HOLD ）挡动力传递路线
由以上分析可知，在L1（HOLD ）挡，前进挡离合器工作，驱动前排太阳轮；低速和倒挡制动器工作，双向固定前排齿圈/后排行星架，则后排齿圈/前排行星架同向减速输出。因动力传动过程没有单向离合器参与工作，故有发动机制动。动力传递路线如图4所示。
四．2挡动力传递路线
2挡时，前进挡离合器工作，驱动前排太阳轮；2-4挡制动带工作，固定后排太阳轮，后排齿圈/前排行星架同向减速输出。因2挡动力传动过程没有单向离合器参与，故有发动机制动。动力传递路线如图5所示。
由以上分析可知，2挡时，前、后行星排均参与动力传递，即：n21=0，n1H=n23，n13=n2H，代入式（1）和式（2）有：
i=n11/n1H=(Z11Z21+ Z11Z23+Z13Z21)/(Z11Z21+Z11Z23)=9909/6615=1.4979592
五．3挡动力传递路线
3挡时，前进挡离合器结合，驱动前排太阳轮；同时3-4挡离合器结合，驱动前排齿圈/后排行星架，因前排行星齿轮机构中齿圈与太阳轮两个部件被同时驱动，则整个行星齿轮机构以一个整体同向等速旋转，为直接传动挡，传动比为1：1。因动力传动过程没有单向离合器参与，故有发动机制动。3挡动力传递路线见图6。
六．4挡动力传递路线
4挡时，4挡离合器结合，驱动后排行星架/前排齿圈；同时2-4挡制动带工作，固定后排太阳轮，则后排齿圈/前排行星架同向增速输出，因动力传动过程没有单向离合器参与，故有发动机制动。4挡动力传递路线见图7。
由以上分析可知，4挡时，只有后行星排参与动力传递，即：n21=0，代入式（2）有：
i=n1H/n23=Z23/(Z21+Z23)=98/135=
0.7259259