自動變速器控制系統(tǒng)

1、機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS汽車變速器構(gòu)造與維修汽車變速器構(gòu)造與維修吳吳 潔潔 李李 曉曉 編編 主主 審審楊立平楊立平高職高專規(guī)劃教材高職高專規(guī)劃教材汽車類教學(xué)改革規(guī)劃教材汽車類教學(xué)改革規(guī)劃教材機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 模塊三 自動變速器控制系統(tǒng) 知識目標(biāo) 1.掌握自動變速器控制系統(tǒng)的作用、組成及主要控制元件的結(jié)構(gòu)和工作原理。 2.理解自動變速器液壓控制系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的工作原理及控制思想。 3.了解液壓控制系統(tǒng)中改善換檔品質(zhì)的液壓閥的結(jié)構(gòu)及工作原理。 技能目標(biāo) 1.會正確拆裝各種形式的液壓泵并對其進(jìn)行檢測判斷。 2.

2、會分析自動變速器的換檔控制過程。 3.能運用檢測儀器進(jìn)行自動變速器的電子控制系統(tǒng)測試。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 自動變速器控制系統(tǒng)的主要作用是根據(jù)發(fā)動機負(fù)荷和車速的變化并參考其他修正信號,按照設(shè)定的換檔規(guī)律自動選擇檔位,通過換檔執(zhí)行元件的動作來改變行星齒輪機構(gòu)的傳動比,從而實現(xiàn)檔位的自動變換。 按照自動變速器控制系統(tǒng)的換檔信號和執(zhí)行元件是電子控制還是全液壓元件控制的不同,可將自動變速器分為液控液壓式和電控液壓式。 全液壓控制自動變速器如圖3-1所示,在換檔閥的兩端分別作用著節(jié)氣門油壓和速控閥油壓。換檔時,換檔閥兩端的油壓發(fā)生變化,使換檔閥發(fā)生位移,改變油

3、路,從而實現(xiàn)換檔。圖3-1全液壓控制自動變速器A液力傳動部分B機械傳動部分C液壓換檔控制部分機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 電控自動變速器是在液控自動變速器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,電控自動變速器控制單元根據(jù)收到的節(jié)氣門位置和車速信號,借助計算機內(nèi)儲存換檔特性曲線計算并控制換檔電磁閥的動作,使控制換檔機械滑閥動作,改變油路,實現(xiàn)自動變速器的換檔操作。電控自動變速器的閥體部分與液控自動變速器閥體相似。 一般自動變速器的控制單元內(nèi)有兩個或兩個以上換檔程序,如01M自動變速器有兩個換檔程序:一個是與行車阻力有關(guān)的換檔程序,另一個是與駕駛和行車狀況有關(guān)的換檔程序。與行車阻力

4、有關(guān)的換檔程序可識別出諸如上坡、下坡、帶掛車及頂風(fēng)等狀況?？刂茊卧窜囁佟⒐?jié)氣門位置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和加速的不同情況,計算出行車阻力,然后確定換檔時刻。與駕駛和行車狀況有關(guān)的換檔時刻的確定是按模糊邏輯原理工作的。駕駛?cè)颂は录铀偬ぐ?就產(chǎn)生一個運動系數(shù),模糊邏輯識別出該系數(shù),借助于運動系數(shù)在動力(SPORT)模式和經(jīng)濟(jì)(ECON)模式之間形成一個滑動的換檔時刻確定線。在兩個換檔特性曲線之間存在許多隨意的換檔時刻,因而變速器對不同的行駛狀態(tài)反應(yīng)更靈敏。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 任務(wù)一認(rèn)識液壓控制系統(tǒng) 自動變速器液壓控制系統(tǒng)由液壓泵、主油路壓力調(diào)節(jié)器閥、節(jié)氣門閥、

5、調(diào)速器閥、手控閥、換檔閥及其他一系列輔助閥和控制油路組成,工作介質(zhì)是自動變速器油。在汽車自動變速器中,三個最基本也最重要的液體壓力是主油路壓力、節(jié)氣門閥壓力和調(diào)速器閥壓力,基于它們之間的相互配合,控制自動變速器的升檔和降檔變換。 自動變速器的動力傳遞特點是:自動變速器通過與發(fā)動機曲軸連接的液力變矩器接收發(fā)動機動力,通過機械傳動機構(gòu)和換檔執(zhí)行機構(gòu),根據(jù)汽車狀況需要實現(xiàn)傳動比的變換,將適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩傳遞至汽車驅(qū)動輪。換檔執(zhí)行機構(gòu)由離合器、制動器、單向離合器等組成。眾多換檔執(zhí)行機構(gòu)需要按照一定的規(guī)律先后或同時動作,才能實現(xiàn)傳動比的自動轉(zhuǎn)換, 要求執(zhí)行元件的動作協(xié)調(diào)性、順序性極高,并要求滿足其接合和斷開時

6、的性能特點。為實現(xiàn)以上功能,采用復(fù)雜的液壓系統(tǒng)對機械元件進(jìn)行控制。要了解自動變速器的工作原理,需要先掌握液壓系統(tǒng)的控制原理。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 一、液壓系統(tǒng)的組成及功用 如圖3-2所示,液壓傳動是以液壓油為工作介質(zhì),通過動力元件(液壓泵),將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力,通過管路、控制元件,借助執(zhí)行元件(液壓缸),將油液的壓力轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動負(fù)載,實現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運動。液壓傳動與液力傳動的區(qū)別在于液壓傳動是以帕斯卡定律為基礎(chǔ),主要依靠液壓能傳遞動力,液體的流動速度比較低。自動變速器液壓系統(tǒng)通常由四部分組成,其主要作用如下:圖3-2液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

7、圖機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 1.動力元件液壓泵 液壓泵是將機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力的能量轉(zhuǎn)換元件。其作用是為液壓系統(tǒng)提供具有一定壓力和流量的工作油,供給變矩器、換檔執(zhí)行元件轉(zhuǎn)換為機械作用力,以實現(xiàn)基本功能,并對機件具有潤滑、散熱和清洗的作用。 2.執(zhí)行元件液壓缸 液壓缸是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的能量轉(zhuǎn)換元件,在液壓油的推動下輸出力和速度,以驅(qū)動工作部件。 3.控制元件各種控制閥 控制閥用于控制系統(tǒng)所需要力的大小、速度的快慢和運動方向,以滿足機械裝置的工作要求?？刂崎y有限壓閥、調(diào)壓閥、流量閥、換路閥等。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE

8、PRESS 4.輔助元件使液壓系統(tǒng)能夠正常工作的元件 輔助元件包括油箱、濾清器、散熱器、油管及密封件等,主要功能是維持系統(tǒng)正常連續(xù)穩(wěn)定工作。必須經(jīng)常對工作液體進(jìn)行儲存、降溫、清潔等。 一個簡單的液壓系統(tǒng)組成如圖3-2所示。圖3-2的左圖是根據(jù)液壓元件結(jié)構(gòu)組成的液壓系統(tǒng)簡圖,右圖是根據(jù)液壓元件的職能符號連接組成的液壓系統(tǒng)圖。由于左圖的元件結(jié)構(gòu)清晰,工作原理明確,便于識圖與分析油路,在汽車維修技術(shù)手冊中得到廣泛應(yīng)用。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 二、 自動變速器的液壓系統(tǒng) 目前,大多數(shù)自動變速器的自動控制是靠液壓控制系統(tǒng)來完成的。液壓傳動仍在弱電與機械動力間起到

9、改變力的大小、方向,調(diào)節(jié)傳動品質(zhì)的重要作用,是計算機控制與機械傳動間的橋梁。鑒于液壓系統(tǒng)在自動變速器中的重要作用,本章以液壓控制自動變速器的液壓系統(tǒng)為主展開介紹。 液壓控制自動變速器指完全利用液壓元件和液壓原理來完成自動換檔控制,換檔的主要參數(shù)節(jié)氣門開度(負(fù)荷)和車速信號(速度)以機械方式傳入液壓控制系統(tǒng),并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的液壓控制信號。液壓系統(tǒng)主要根據(jù)這兩個液壓控制信號對行星齒輪的液壓換檔執(zhí)行元件進(jìn)行控制,實現(xiàn)自動換檔。液壓系統(tǒng)在自動變速器中的作用關(guān)系如圖3-3所示。圖3-3液壓系統(tǒng)在自動變速器中的作用關(guān)系機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 雖然液壓控制系統(tǒng)的組成部

10、件比較多,但按部件功能來分主要有主油路(液壓泵、主調(diào)壓閥、次調(diào)壓閥)、控制油路(節(jié)氣門閥、速控閥、手動閥)、換檔時刻控制(換檔閥)、換檔品質(zhì)控制(節(jié)流閥、緩沖閥、正時閥、蓄能器等)、潤滑冷卻油路(散熱器、冷卻器)、執(zhí)行元件(離合器、制動器)和鎖止控制(鎖止信號閥、中繼閥等)七個部分組成。圖3-4所示為一完整的圖3-4三速自動變速器液壓控制系統(tǒng)油路1速度閥2、3蓄能器4液壓泵5散熱器6壓力調(diào)節(jié)器7排氣閥8調(diào)壓鎖止閥9斷流閥10節(jié)氣門閥11強制換檔閥122/3檔換檔閥131/2檔換檔閥14手動閥C1前離合器C2后離合器B1、B2、B3制動器機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PR

11、ESS 三速自動變速器液壓控制系統(tǒng)油路。 1. 主油壓力油路和潤滑冷卻系統(tǒng) 在自動變速器液壓控制系統(tǒng)中,主油壓力是指在液壓泵和調(diào)壓閥的共同作用下,為系統(tǒng)提供的最高液體工作壓力。這個壓力是整個液壓控制系統(tǒng)的動力源,它向液壓控制系統(tǒng)提供足夠壓力和流量的工作介質(zhì)。在液壓系統(tǒng)中直接傳遞這個壓力的油路被稱為主油壓力油路,簡稱為主油路。自動變速器的供油系統(tǒng)除了為整個液壓控制系統(tǒng)提供主油壓外,還要提供各齒輪、軸承的潤滑,同時進(jìn)行冷卻散熱,以保證自動變速器工作溫度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。通常潤滑冷卻系統(tǒng)油壓由一個次調(diào)壓閥控制,但有時也由主調(diào)壓閥直接控制。 2.換檔控制油路 換檔控制油路是產(chǎn)生換檔指令的重要油路,汽車自動

12、變速器主要由汽車速度、發(fā)動機負(fù)荷兩個因素決定是否換檔。 在液壓控制換檔系統(tǒng)中,由負(fù)荷閥提供與發(fā)動機負(fù)荷有關(guān)的控制油壓,又稱為負(fù)荷油壓;由速控閥提供與車速有關(guān)的控制油壓,又稱為車速油壓。選檔閥是通過改變變速桿位置來改變主油壓的傳遞通道,讓駕駛?cè)双@得汽車運行方式的選擇權(quán)。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 3.換檔時刻控制裝置 換檔時刻控制裝置是由若干個換檔閥組成的,實際上它是一個油路開關(guān)裝置,根據(jù)控制信號的指令,實現(xiàn)油路的轉(zhuǎn)換,進(jìn)而達(dá)到升降檔的目的。換檔閥有兩種不同的操縱方式(全液壓式、電子液壓式),其工作過程有很大差異。全液壓式操縱方式的換檔控制閥受節(jié)氣門油壓和車

13、速油壓的控制,在上述兩種控制信號的作用下接通或切斷液壓油路。 4.換檔品質(zhì)控制 換檔品質(zhì)是指換檔過程的平順性。換檔品質(zhì)控制是自動變速器液壓控制系統(tǒng)的重要內(nèi)容,該部分出現(xiàn)故障將容易導(dǎo)致?lián)Q檔沖擊。為了減輕換檔過程中的沖擊,液壓控制系統(tǒng)采取了緩沖控制、正時控制及油壓控制三種方式來改善換檔品質(zhì)。 (1) 緩沖控制緩沖控制是指對施加在執(zhí)行元件上的作用油壓進(jìn)行減緩上升速度的控制。它主要由節(jié)流孔、節(jié)流球、節(jié)流閥、限流閥、緩沖閥和蓄能器等裝置完成。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (2) 正時控制正時控制常用的方法是采用正時閥裝置,其作用是協(xié)調(diào)執(zhí)行元件的作用時間。當(dāng)一個執(zhí)行元件

14、分離時,另一個執(zhí)行元件正好接合。最理想的換檔過程是同步換檔,即從低檔換到高檔。由于慣性,車輛車速變化不大,變速器的輸入軸轉(zhuǎn)速在換入高檔前減速,在接近于用高檔得到該檔車速的轉(zhuǎn)速時換入高檔。反之,高檔換入低檔時,在接近于用低檔得到該檔車速的轉(zhuǎn)速時換入低檔。 (3) 油壓控制為了使作用在執(zhí)行元件上的執(zhí)行油壓能隨節(jié)氣門檔位的變化而變化,以滿足車輛傳動系統(tǒng)力矩的變化,需要通過調(diào)節(jié)主油壓和最大執(zhí)行油壓兩種方法進(jìn)行控制。調(diào)節(jié)主油壓是由調(diào)壓閥這一裝置實現(xiàn)的。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 5.執(zhí)行元件 執(zhí)行元件主要指離合器和制動器(帶式、片式)。液壓控制系統(tǒng)最終要通過執(zhí)行元件

15、才能實現(xiàn)齒輪機構(gòu)的檔位變換。執(zhí)行元件雖然是安裝在行星齒輪機構(gòu)中的,但它卻是液壓控制系統(tǒng)的組成部分。 6.鎖止控制 鎖止控制的目標(biāo)是液力變矩器中的鎖止離合器,其目的是提高液力變矩器的傳動效率,通過液壓控制實現(xiàn)鎖止離合器的接合與分離。鎖止控制是在特定檔位下達(dá)到一定車速時,泵輪和渦輪直接接合,相當(dāng)于剛性連接,使傳動效率接近100%,同時也降低了自動變速器油溫。鎖止控制分為液壓和電液兩種控制方式。 自動變速器的動力源主要由液壓泵、油箱、濾清器、調(diào)壓閥及管道組成,如圖3-5所示。圖3-5自動變速器的動力源A液壓泵油路B泄荷油路C液力變矩器油路D主油路E倒車油壓F負(fù)荷油壓機 械 工 業(yè) 出 版 社CHIN

16、A MACHINE PRESS 1.動力源的作用 1)為液力變矩器(或耦合器)供油,并維持足夠的補償壓力和流量,以保證液力元件完成傳遞動力的功能,防止變矩器內(nèi)氣蝕現(xiàn)象發(fā)生,并通過液體的循環(huán)流動及時將變矩器的熱量帶走,以保持正常的工作溫度。 2)在一部分工程車輛和重型運輸車輛中,液壓系統(tǒng)還需向液力減速器提供足夠流量及溫度適宜的油液,以適時地吸收車輛的動能,得到滿意的制動效果。 3)向控制系統(tǒng)供油,并維持主油路的工作油壓,保證各控制機構(gòu)順利工作。 4)保證換檔離合器等的供油,以滿足換檔等的操縱需要。 5)為整個變速器各運動零件(如齒輪、軸承、止推墊片、離合器摩擦片等)提供潤滑用油,并保證正常的潤滑

17、油溫度。 6)通過油液的循環(huán)散熱冷卻,使整個自動變速器保持在合理的溫度范圍內(nèi)工作。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 2.液壓泵的結(jié)構(gòu)與工作原理 在變速器的液控系統(tǒng)中,常用的液壓泵有內(nèi)嚙合齒輪泵、轉(zhuǎn)子泵和葉片泵。 (1)內(nèi)嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)與工作原理內(nèi)嚙合齒輪泵主要由外齒齒輪、內(nèi)齒齒輪、月牙形隔板、泵殼、泵蓋等組成,圖3-6所示為典型的內(nèi)嚙合齒輪泵及其主要零件的外形。液壓泵的齒輪緊密地裝在泵體的內(nèi)腔里,外齒齒輪為主動齒輪,內(nèi)齒齒輪為從動齒輪,兩者均為漸開線齒輪;月牙形隔板的作用是將外齒齒輪和內(nèi)齒齒輪隔開。內(nèi)、外齒輪與月牙形隔板保持很小間隙。泵體是鑄造而成的,經(jīng)過精加

18、工。泵體內(nèi)有很多油道,有進(jìn)油口和出油口,有的還有閥門或電磁閥。泵蓋也是一個精加工的鑄件,也有很多油道。泵蓋和泵體用螺栓連接在一起。圖3-6內(nèi)嚙合齒輪泵及其主要零件的外形機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理如圖3-7所示。由于內(nèi)、外齒輪單邊嚙合,齒輪中出現(xiàn)的非嚙合空間被月牙形隔板分隔成兩個部分。當(dāng)外齒輪被變矩器驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時,齒輪的輪齒由嚙合到分離的那一部分,其容積由小變大,形成真空吸力,將油底殼的油吸入齒輪間,稱為吸油腔。 輪齒在通過月牙形隔板時,齒間充滿的油液隨著轉(zhuǎn)動被輸送到月牙形隔板的另一端。 當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)過月牙形隔板,內(nèi)、外齒輪逐漸由分離進(jìn)入嚙

19、合,其齒間容積由大變小,對油液形成擠壓,迫使油液排出。這部分空間被稱為排油腔。由于內(nèi)、外齒輪的齒頂和月牙形隔板的配合很緊密,在吸油腔和排油腔形成密封,可有效防止被擠壓的油液回流到吸油腔。圖3-7內(nèi)嚙合齒輪泵的工作原理機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,變矩器殼體后端的軸套帶動小齒輪和內(nèi)齒輪一起按圖中標(biāo)的方向運轉(zhuǎn),此時在吸油腔內(nèi),由于內(nèi)、外齒輪不斷退出嚙合,容積不斷增加,以致形成局部真空,將油底殼中的液壓油從進(jìn)油口吸入,且隨著齒輪旋轉(zhuǎn),齒間的液壓油被帶到排油腔。在排油腔,由于內(nèi)、外齒輪不斷進(jìn)入嚙合,容積不斷減少,將液壓油從出油口排出。油液就這樣源源不

20、斷地輸往液壓系統(tǒng)。 液壓泵的理論泵油量等于液壓泵的排量與液壓泵轉(zhuǎn)速的乘積。內(nèi)嚙合齒輪泵的排量取決于外齒齒輪的齒數(shù)、模數(shù)及齒寬。液壓泵的實際泵油量會小于理論泵油量,因為液壓泵的各密封間隙處有一定的泄漏。其泄漏量與間隙的大小和輸出壓力有關(guān)。間隙越大、壓力越高,泄漏量就越大。內(nèi)嚙合齒輪泵是自動變速器中應(yīng)用最為廣泛的一種液壓泵,它具有結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、自吸能力強、流量波動小、噪聲低等特點。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (2)擺線轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)與工作原理擺線轉(zhuǎn)子泵由一對內(nèi)嚙合的轉(zhuǎn)子、泵體和液壓泵支撐端蓋等組成,結(jié)構(gòu)如圖3-8所示。內(nèi)轉(zhuǎn)子為外齒輪,其齒廓曲線是外擺

21、線;外轉(zhuǎn)子為內(nèi)齒輪,齒廓曲線是圓弧曲線。內(nèi)外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心不同,兩者之間有偏心距e,如圖3-9所示。一般外轉(zhuǎn)子齒數(shù)比內(nèi)轉(zhuǎn)子多一個。內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)越多,出油脈動就越小。發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,內(nèi)轉(zhuǎn)子為主動齒,帶動液壓泵內(nèi)外轉(zhuǎn)子以相同的方向旋轉(zhuǎn)。內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒廓和外轉(zhuǎn)子的齒廓是一對共軛曲線,它能保證在液壓泵運轉(zhuǎn)時,不論內(nèi)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到什么位置,各齒均處于嚙合狀態(tài),即內(nèi)轉(zhuǎn)子每個齒的齒廓曲線上總有一點和外轉(zhuǎn)子的齒廓曲線相接觸,從而在內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子之間形成與內(nèi)轉(zhuǎn)子齒數(shù)相同個數(shù)的工作腔。這些工作腔的容積隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而不斷變化,當(dāng)轉(zhuǎn)子朝順時針方向旋轉(zhuǎn)時,內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子中心線的左側(cè)的各個工作腔的容積由大變小,將液壓油從出油口排

22、出。圖3-8擺線轉(zhuǎn)子泵的結(jié)構(gòu)機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 擺線轉(zhuǎn)子泵的排量取決于內(nèi)轉(zhuǎn)子的齒數(shù)、齒形、齒寬以及內(nèi)外轉(zhuǎn)子的偏心距。齒數(shù)越多,齒形、齒寬及偏心距越大,排量就越大。擺線轉(zhuǎn)子泵是一種特殊齒形的內(nèi)嚙合齒輪泵,它具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、噪聲小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、高速性能良好等優(yōu)點,但它流量脈動大,加工精度要求較高。圖3-9擺線轉(zhuǎn)子泵工作原理機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (3)葉片泵的結(jié)構(gòu)與工作原理葉片泵由定子、轉(zhuǎn)子、葉片、殼體及泵蓋等組成,如圖3-10所示。轉(zhuǎn)子上有若干滑槽,葉片裝入滑槽且可以沿滑槽滑動。轉(zhuǎn)子由變矩器殼體后端的軸

23、驅(qū)動,繞其中心旋轉(zhuǎn);定子是固定不動的,轉(zhuǎn)子與定子不同心,二者之間有一定的偏心距。 當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,葉片在離心力及葉片底部的液壓油壓力的作用下向外張開,緊靠在定子內(nèi)表面上。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動,葉片在轉(zhuǎn)子滑槽內(nèi)作往復(fù)運動。當(dāng)部分葉片滑出滑槽,在每兩個相鄰葉片之間便形成密封的工作腔。工作腔容積的大小由葉片在滑槽內(nèi)的位置決定。 葉片泵吸油與壓油的工作過程是:當(dāng)轉(zhuǎn)子以順時針方向旋轉(zhuǎn),進(jìn)油側(cè)葉片間工作腔容積逐漸增大產(chǎn)生低壓,吸入油液。出油側(cè)葉片工作腔容積逐漸減小,將液壓油從出油口壓出。 葉片泵的排量取決于轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子寬度及轉(zhuǎn)子與定子的偏心距。轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子寬度及轉(zhuǎn)子與定子的偏心距越大,葉片泵的排量就越大。葉片

24、泵具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、泵油油量均勻、容積效率高等優(yōu)點,但它結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對液壓油的污染比較敏感。圖3-10葉片泵機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (4)變量泵的結(jié)構(gòu)與工作原理上述三種液壓泵的排量都是固定不變的,所以也稱為定量泵。為保證自動變速器的正常工作,液壓泵的排量應(yīng)足夠大,以便在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)的低速工況下也能為自動變速器各部分提供足夠大流量和壓力的液壓油。定量泵的泵油量是隨轉(zhuǎn)速的增大而成正比例增加的。當(dāng)發(fā)動機在中高速運轉(zhuǎn)時,液壓泵的泵油量將大大超過自動變速器的實際需要,此時液壓泵泵出的大部分液壓油將通過油壓調(diào)節(jié)閥返回油底殼。由于液壓泵泵油量越大,其運轉(zhuǎn)阻力也越

25、大,因此這種定量泵在高轉(zhuǎn)速時,過多的泵油量使阻力增大,從而增加了發(fā)動機的負(fù)荷和油耗,造成了一定的動力損失。 為了減少液壓泵在高速運轉(zhuǎn)時由于泵油量過多而引起的動力損失,有的汽車自動變速器的葉片泵被設(shè)計成排量可變的形式(稱為變量泵或可變排量式葉片泵)。變量泵零件組成如圖3-11所示。圖3-11變量泵零件關(guān)系圖機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 如圖3-12所示,這種變量泵具有一個可以擺動的泵體2組裝在泵殼內(nèi),泵體可以繞銷軸8作一定的擺動,以改變泵體2與轉(zhuǎn)子3的偏心距,從而改變液壓泵的排量。變量泵葉片由葉片支撐環(huán)4來保持葉片與擺動泵體同心圓的關(guān)系,當(dāng)泵體2擺動時,葉片支

26、撐環(huán)平移,保持葉片與泵體的密閉接觸。圖3-12變量泵機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 在液壓泵運轉(zhuǎn)時,擺動泵體的位置由擺動泵體2側(cè)面控制腔內(nèi)來自壓力調(diào)節(jié)閥的反饋油壓控制。當(dāng)液壓泵轉(zhuǎn)速較低,系統(tǒng)需要油液流量較大時,來自油壓調(diào)節(jié)閥反饋油路的壓力略低,擺動泵體2在回位彈簧的作用下繞銷軸向順時針方向擺動一個角度,加大了擺動泵體2與轉(zhuǎn)子的偏心距,液壓泵的排量隨之增大。當(dāng)液壓泵高速運轉(zhuǎn),而系統(tǒng)所需油量較小時,反饋油壓隨之上升,擺動泵體2在反饋油壓的推動下繞銷軸朝逆時針方向擺動,擺動泵體2與轉(zhuǎn)子的偏心距減小,液壓泵的排量也隨之減小,從而降低了液壓泵的泵油量,直到出油壓力降至原

27、來的數(shù)值。 由此可知:定量泵的泵油量和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速成正比,并隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加而不斷增加;變量泵的泵油量取決于擺動泵體的偏心距,而不是發(fā)動機的轉(zhuǎn)速,可以根據(jù)系統(tǒng)壓力和流量需求自動進(jìn)行調(diào)節(jié)。變量泵的泵油量在發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過某一數(shù)值后就不再增加,保持在一個能滿足油路壓力的水平上,從而減少了液壓泵在高轉(zhuǎn)速時的運轉(zhuǎn)阻力,提高了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。因此與定量泵相比,變量泵更節(jié)省能量。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 3.壓力調(diào)節(jié)部分組成和工作原理 自動變速器的供油系統(tǒng)中,必須設(shè)置油壓調(diào)節(jié)裝置,用來維持系統(tǒng)油液必需的工作壓力,并當(dāng)液壓泵泵油量大于系統(tǒng)用油量時,將多余油液排出。圖

28、3-13油壓調(diào)節(jié)閥油路組成結(jié)構(gòu)機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 自動變速器的液壓泵是由發(fā)動機直接驅(qū)動的,液壓泵的理論泵油量和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速成正比。為了保證自動變速器的正常工作,要求液壓泵在發(fā)動機任何轉(zhuǎn)速下都能滿足自動變速器各部分的用油需要,既要防止油壓過低使離合器、制動器打滑,影響變速器的動力傳遞,又要防止液壓泵的泵油量超過自動變速器各部分所需要的油量,導(dǎo)致油壓過高,增加發(fā)動機的負(fù)荷,并造成換檔沖擊。因此,供油系統(tǒng)提供給各部分的油壓和流量應(yīng)是可以調(diào)節(jié)的。自動變速器供油系統(tǒng)的油壓調(diào)節(jié)裝置由主調(diào)壓閥(又稱一次調(diào)節(jié)閥)、次調(diào)壓閥(又稱二次調(diào)節(jié)閥)、單向閥和安全閥等組成。

29、主調(diào)壓閥用于調(diào)節(jié)來自液壓泵的油壓,把調(diào)節(jié)后的主油壓送到各執(zhí)行元件、換檔閥處。主調(diào)壓閥調(diào)節(jié)的油壓又稱系統(tǒng)油壓,系統(tǒng)中其他不同的壓力都是在主油壓下進(jìn)行再調(diào)節(jié)。次調(diào)壓閥用于調(diào)節(jié)變矩器鎖止油壓和潤滑油壓。如圖3-13 所示為一種油壓調(diào)節(jié)閥油路組成結(jié)構(gòu)。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (1)調(diào)壓閥調(diào)壓閥是液壓系統(tǒng)中用來對系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的裝置。根據(jù)工作要求的不同調(diào)壓閥分為定壓調(diào)壓閥、單向閥、安全閥和旁通閥等。根據(jù)閥的結(jié)構(gòu)不同,調(diào)壓閥分為球閥、滑閥、電磁閥等。 單向閥的作用是在液壓油作用下保持油路單向?qū)?而反方向使油路截止。圖3-14所示為一種單向球閥的結(jié)構(gòu)和功能符號。

30、該結(jié)構(gòu)中的液壓油只能夠從油路1或3流向油路2。當(dāng)油路1的油壓高時,液壓油將球閥推至油路3并關(guān)閉該油路。當(dāng)油路3為高壓,球閥又被推至油路1并將其關(guān)閉。圖3-14單向球閥的結(jié)構(gòu)和功能符號機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 單向閥的另一種應(yīng)用是安全閥。安全閥實際上是一個調(diào)壓閥,由彈簧和鋼球組成,圖3-15 所示為球形調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和功能符號。其作用是保持油路中所需的壓力。當(dāng)油路中壓力大于彈簧作用力時,球閥被推開,部分油液流出致使油路壓力下降,此時在彈簧作用下,球閥關(guān)閉以保持油壓。圖3-13油路中的安全閥4并聯(lián)在液壓泵的出油口上,以限制液壓泵壓力。當(dāng)液壓泵壓力過高時,推開球

31、閥,油經(jīng)球閥和油道流回油底殼。 旁通閥是液壓油冷卻裝置的保護(hù)器,與冷卻裝置并聯(lián)。當(dāng)流到冷卻裝置的液壓油溫度過高、壓力過大時,閥體打開,起旁通作用,以免高溫、高壓的液壓油損壞冷卻裝置。在圖3-13油路中的單向閥6具有旁通閥功能。圖3-15球形調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和功能符號機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 圖3-16所示為滑閥結(jié)構(gòu)定壓調(diào)壓閥,由閥座、滑閥和調(diào)壓彈簧構(gòu)成。其調(diào)壓過程如下:當(dāng)系統(tǒng)油路壓力低時,在彈簧力作用下滑閥位于右端,閥槽將主油路油壓P與系統(tǒng)油路A接通,閥肩關(guān)閉泄油口T,液壓泵不斷將油液泵至系統(tǒng)油路。系統(tǒng)油壓隨之升高。 當(dāng)系統(tǒng)油路壓力上升到一定時,這一壓力經(jīng)控

32、制油路C同時作用于滑閥右端,并形成液壓推力克服彈簧力推動滑閥左移,進(jìn)油口由大變小,直至關(guān)閉。若油液形成的液壓推力仍大于彈簧力,滑閥會繼續(xù)移動,則泄油口逐漸打開,油液經(jīng)泄油口排出,系統(tǒng)油路壓力下降。此時,作用于滑閥右端的液壓推力低于彈簧力使滑閥右移,又將泄油口關(guān)閉,進(jìn)油口打開,系統(tǒng)油路壓力回升。 這一調(diào)節(jié)過程持續(xù)進(jìn)行,滑閥不斷往復(fù)移動,維持了系統(tǒng)的壓力不變,從而實現(xiàn)壓力的調(diào)節(jié)。由于只有一個彈簧與系統(tǒng)壓力平衡,系統(tǒng)壓力只維持一個狀態(tài),又稱為單級調(diào)節(jié)。圖3-16滑閥結(jié)構(gòu)定壓調(diào)壓閥P主油壓A系統(tǒng)油壓C控制油壓機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (2)主調(diào)壓閥主調(diào)壓閥又稱一

33、次調(diào)壓閥,它的作用是根據(jù)汽車行駛速度和發(fā)動機節(jié)氣門開度的變化,自動調(diào)節(jié)流向各液壓系統(tǒng)的油壓,保證各系統(tǒng)液壓的穩(wěn)定,使各信號閥工作平穩(wěn)。圖3-17 所示為主調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu),主調(diào)壓閥由主調(diào)壓滑閥、副調(diào)壓滑閥、閥體和彈簧等主要元件組成。主調(diào)壓閥為多級調(diào)壓結(jié)構(gòu)。分別為基本調(diào)壓、負(fù)荷調(diào)壓和倒車調(diào)壓。 1)基本調(diào)壓過程。來自液壓泵的液壓油液達(dá)到調(diào)壓閥,并作用到滑閥的上端,產(chǎn)生向下推力,此時節(jié)氣門和手動閥倒檔油路的兩個反饋油壓為零,主調(diào)壓滑閥克服彈簧力向下移動。主調(diào)壓滑閥先將至第二調(diào)節(jié)閥油路打開,當(dāng)壓力仍然上升,則主調(diào)壓滑閥將泄油口開啟,部分油液排出并使管道壓力下降。 管道壓力下降,彈簧力推動主調(diào)壓滑閥上移,

34、將泄油口關(guān)閉,管道壓力又升高。滑閥持續(xù)往復(fù)運動,壓力保持在彈性力范圍內(nèi)。圖3-17主調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 2)負(fù)荷調(diào)壓過程。 當(dāng)發(fā)動機負(fù)荷較小,輸出功率較小時,節(jié)氣門油壓也較低,作用在副調(diào)壓滑閥下端的油液壓力也很低,油壓所產(chǎn)生的作用力對主調(diào)壓滑閥沒有太大影響,調(diào)壓閥工作在基本調(diào)壓狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動機負(fù)荷增加時,節(jié)氣門油壓升高,作用到副調(diào)壓閥下端,推動其上移。彈簧預(yù)緊力和節(jié)氣門油壓作用力同時作用在主調(diào)壓滑閥上,迫使其上移關(guān)閉泄油口。若要泄油口再次開啟,管道內(nèi)壓力必須達(dá)到足以產(chǎn)生推動主調(diào)壓滑閥向下運動的力,在新作用力條件下實現(xiàn)新的平衡。 由于節(jié)氣門

35、油壓的變化特性是隨發(fā)動機負(fù)荷增加而壓力升高,所以管道油壓也隨發(fā)動機負(fù)荷變化。例如,當(dāng)汽車在起步、加速等大負(fù)荷工況時,系統(tǒng)油壓高,作用于液壓離合器的壓力大,則傳遞的轉(zhuǎn)矩增加。這樣的調(diào)節(jié)可以使高速檔、低速檔都要傳遞轉(zhuǎn)矩的離合器不需要改變結(jié)構(gòu)尺寸就能滿足工作要求。在低速時獲得較大轉(zhuǎn)矩,在高速時降低能量消耗。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 3)倒車調(diào)壓過程。當(dāng)選擇倒檔時,倒檔油壓通過倒檔油路進(jìn)入調(diào)壓閥,調(diào)壓閥彈簧被壓縮,滑閥向上移動,滑閥中部的閥肩將使泄油口露出一部分(來自液壓泵的油液壓力越高,則泄油口露出越多),來自液壓泵的油液有一部分經(jīng)出油口B輸往選檔閥,有一部分

36、經(jīng)出油口D輸往變矩器,還有一部分泄油口流回油底殼,使油壓下降,直至油液壓力所產(chǎn)生的推力與調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力和節(jié)氣門調(diào)節(jié)壓力的合力保持平衡為止,此時調(diào)壓閥以低于液壓泵輸入壓力的油壓輸出。當(dāng)節(jié)氣門開度增大,輸出功率增大時,此時增大了的節(jié)氣門調(diào)節(jié)油壓將使滑閥向右移動,滑閥中部的閥肩將減小或封閉泄油口,使油壓上升,調(diào)節(jié)閥以高于液壓泵輸入壓力的油壓輸出。節(jié)氣門開度越大,調(diào)壓閥輸出的壓力越高,輸往選檔閥和變矩器去的油液壓力將隨所要傳遞的功率的增大而增大,此時可使油液壓力保持在相對穩(wěn)定的范圍(通常為0.51MPa)內(nèi)。 在滑閥的右端還作用著另一個反饋油壓,它來自于壓力校正閥。這一反饋油壓對滑閥產(chǎn)生一個向左的推

37、力,使主油路調(diào)壓閥所調(diào)節(jié)的主油路油壓減小。當(dāng)自動變速器處于前進(jìn)檔的1 檔或2檔時,倒檔油路油壓為零,壓力校正閥關(guān)閉,調(diào)壓閥右端的反饋油壓也為零。而當(dāng)變速器處于3 檔或超速檔時,若車速增大到某一數(shù)值,壓力校正閥開啟,來自節(jié)氣門閥的壓力油經(jīng)壓力校正閥進(jìn)入調(diào)壓閥右端。增加了滑閥向左的推力,使主油路油壓減小,減小了液壓泵的運轉(zhuǎn)阻力。當(dāng)自動變速器處于倒檔時,來自手動閥的倒檔油路液壓油進(jìn)入滑閥的左端,滑閥左端的油壓增大,主油路調(diào)壓閥所調(diào)節(jié)的主油路壓力也因此升高,滿足了倒檔時對主油路油壓的需要。此時的主油路油壓稱為倒檔油壓。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 主油路壓力的大小控

38、制著自動變速器內(nèi)所有的多片離合器、制動器能否可靠地接合工作和傳遞驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。同時,它也是自動變速器內(nèi)所有其他壓力的基礎(chǔ)。所以,主油路壓力也就成了汽車自動變速器內(nèi)最基本、最重要,而且也最關(guān)鍵的壓力。如果主油路壓力調(diào)節(jié)閥工作異常,就無法實現(xiàn)給定的控制主油路壓力任務(wù)。例如,一旦壓力調(diào)節(jié)閥中滑動柱塞運動卡滯,就可能使主油路壓力過高,引發(fā)換檔沖擊、部件損壞等問題。而由于油液臟污和使用過久等原因使柱塞配合表面過度磨損造成間隙,泄漏過大,會使主油路壓力過低,引起離合器、制動器等打滑,嚴(yán)重時甚至?xí)斐绍囕v無法運行。所以,如果發(fā)現(xiàn)上述問題,應(yīng)及時測量主油路壓力,看其是否在正常范圍之內(nèi)。為方便測量,一般汽車自動變速

39、器殼體上都設(shè)有專門的主油路壓力測量孔。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 四、液壓系統(tǒng)控制元件與油路 液控液壓式控制系統(tǒng)包括信號部分和換檔控制部分。給自動變速器提供換檔操縱的有兩個換檔信號,即所謂的兩控制參數(shù):發(fā)動機負(fù)荷與車速。在液控液壓系統(tǒng)中,這兩個信號分別由節(jié)氣門閥和離心速度閥提供。 液壓控制系統(tǒng)中的換檔控制部分由手動閥和換檔閥來完成,換檔控制部分實質(zhì)上是一個由換檔信號操縱的油路開關(guān)。它負(fù)責(zé)給換檔執(zhí)行元件(離合器、制動器)加壓或泄壓,以此實現(xiàn)齒輪變速裝置的檔位切換。 另外在一些自動變速器中還裝有強制降檔閥。強制降檔閥用于節(jié)氣門全開或接近全開時,強制性地將自動變

40、速器降低一個檔位,使車輛獲得良好的加速性能。 1.換檔控制部分結(jié)構(gòu)與工作原理 換檔控制部分組根據(jù)換檔信號部分提供的信號,控制自動變速器中液壓操縱油路的方向,由此決定所處的不同檔位。換檔控制部分主要由手動選檔閥、換檔閥組成。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (1)手動選檔閥手動選檔閥又稱手動閥或選檔閥,它的功用是將對汽車行進(jìn)方向或?qū)ψ詣幼儞Q檔要求的信息傳遞給液壓系統(tǒng),使液壓系統(tǒng)在選定的范圍內(nèi)實現(xiàn)自動控制。手動閥是個液壓多路換向閥,位于液壓控制系統(tǒng)油路中(參看圖3-1所示油路圖),經(jīng)機械傳動機構(gòu)和自動變速器的選檔操縱手柄相連,由駕駛?cè)耸止げ僮?。手動閥的位置與操作手柄

41、位置對應(yīng)。操縱選檔手柄,能夠切換控制油路,按照人的意志改變工作油壓的流向,以滿足對汽車運行方式選擇的要求。圖3-18手動選檔閥結(jié)構(gòu)機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 自動變速器手動選檔閥的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖3-18所示。手動閥的滑閥由若干個閥肩和閥槽組成,閥肩可以封閉閥體上的油路,閥槽則可將槽寬范圍內(nèi)的油路相互接通。通過連接桿受變速桿操縱,滑閥能夠左右移動。手動閥的進(jìn)油口是來自主油壓力調(diào)節(jié)閥的管路壓力,出油口接到各換檔執(zhí)行油路。變速桿撥動滑閥移動時,可分別接通或關(guān)斷主油壓油路與閥體中的換檔油路。 當(dāng)手動閥處在P檔時,手動閥右側(cè)閥槽將主油路與倒檔R和低檔L油路接通,

42、而其他油路此時均與主油路斷開,如圖3-18a所示。變速桿處在R檔時,手動閥右移而又接通一條倒檔R油路,使變速器轉(zhuǎn)入倒檔工作狀態(tài)。變速桿在D檔時,手動閥將主油路與D檔油路接通,如圖3-18b所示。變速桿在L檔時,手動閥繼續(xù)右移,同時將主油路、L檔的油路接通而實現(xiàn)只有一個檔的運行。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (2)換檔閥換檔閥的作用是對應(yīng)速度閥和負(fù)荷閥調(diào)節(jié)的油壓改變滑閥的位置,實現(xiàn)換檔主油路的切換,主油壓力經(jīng)換檔閥送至不同的換檔執(zhí)行元件。自動變速器中機械速比的自動變換主要由換檔閥及換檔油路完成。換檔閥是由液壓控制的兩位油路換向閥,由它來切換油路流向或改變油路內(nèi)

43、的壓力,發(fā)動機負(fù)荷(節(jié)氣門開度)或汽車速度的變化,決定了換檔閥的位置狀態(tài),以控制液壓執(zhí)行元件的動作,使自動變速器處于最適合汽車行駛狀態(tài)的檔位上。自動變速器液壓控制根據(jù)傳動比多少需要若干個換檔閥組成自動換檔控制油路(參看圖3-4自動變速器油路圖)。 換檔閥的工作原理如圖3-19所示,換檔閥的右端作用來自速度閥的速度油壓p1,左端作用來自節(jié)氣門閥的負(fù)荷油壓p2和換檔閥彈簧的彈力。換檔閥的位置取決于兩端控制壓力的大小。當(dāng)右端的速度油壓低于左端的負(fù)荷油壓與彈簧彈力之和時,換檔閥保持在右端,如圖3-19a所示;當(dāng)右端的速度油壓高于左端的負(fù)荷油壓與彈簧彈力之和時,換檔控制閥移至左端,如圖3-19b所示。換

44、檔閥左右移動時,接通或關(guān)閉主油路,從而讓主油路液壓油進(jìn)入不同的換檔執(zhí)行元件,使之處于工作狀態(tài),以實現(xiàn)不同的檔位。當(dāng)換檔閥移至左端時,自動變速器升高一個檔位;反之,換檔閥由左端移至右端時,自動變速器降低一個檔位。圖3-19換檔閥的工作原理1滑閥2彈簧3主油路進(jìn)油孔4至低檔換檔執(zhí)行元件5至高檔換檔執(zhí)行元件6、7泄油孔p1速度油壓p2負(fù)荷油壓F彈簧力機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS圖3-20實用換檔閥結(jié)構(gòu)a) 低速檔時b) 高速檔時p1執(zhí)行元件油路油壓p2負(fù)荷油壓p3主油路油壓p4速度油壓機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 速度壓力隨汽車

45、速度變化。不等式(3-1)、(3-2)表明了實現(xiàn)升檔和降檔時的速度壓力p4的大小并不相同。不等式中,設(shè)負(fù)荷壓力不變,忽略彈簧變形的彈性增量,則可知:升檔時壓力大于降檔時壓力,即同一個換檔閥控制的升檔車速高于降檔的車速。 換檔滑閥采用不同尺寸的閥肩與供油結(jié)構(gòu),其目的是在升速與降速時獲得不同的換檔點。換檔點是指汽車在一定負(fù)荷下升檔或降檔時汽車所具有的速度。當(dāng)汽車在負(fù)荷不變條件下,其升檔與降檔若為同一車速,則在這一車速附近運行時會出現(xiàn)兩檔之間不斷往復(fù)動作的現(xiàn)象,致使此時的驅(qū)動能力不穩(wěn)定。為保證自動換檔的穩(wěn)定性,自動變速器的升檔與降檔時的換檔車速不同。即在同一負(fù)荷條件下,降檔點的車速應(yīng)低于升檔點車速。

46、 液壓自動變速器的換檔是按汽車的負(fù)荷和車速兩個參數(shù)進(jìn)行控制的。只有按設(shè)計要求進(jìn)行自動換檔,才能保證獲得良好的汽車動力與經(jīng)濟(jì)性能。在負(fù)荷一定條件下,可確定升、降檔點。當(dāng)根據(jù)汽車負(fù)荷發(fā)生一系列變化時,所描繪的變速點連成的曲線,被稱為換檔規(guī)律曲線,如圖3-21所示。圖3-21自動變速器換檔規(guī)律曲線機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (3)強制降檔閥的結(jié)構(gòu)與工作原理強制降檔是自動變速器控制的瞬時工作狀態(tài)。強制降檔閥的功用是在汽車急加速時能夠迅速提高傳動比,在短時間內(nèi)為汽車提供所需的強勁動力和較大轉(zhuǎn)矩。 由換檔閥工作原理分析可知,一般條件下只有車速降低到一定數(shù)值時,換檔閥才

47、能由高檔換入低檔。這種換檔條件不能滿足汽車在加速時大轉(zhuǎn)矩提速的要求。為此,在換檔控制中設(shè)計有強制降檔閥,以在需要加速時及時換入低檔,提高汽車的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。對于降檔后可能引起的車速下降,則通過提升發(fā)動機轉(zhuǎn)速來彌補。當(dāng)汽車克服加速阻力達(dá)到相應(yīng)的車速后,換檔閥自動換入高速檔,并降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速。一般來說,加速的要求得到滿足后,駕駛?cè)藭饾u放松加速踏板,強制降檔的功用解除,恢復(fù)到正常的自動變速控制狀態(tài)。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 強制低檔閥是裝在節(jié)氣門閥內(nèi)的一個柱塞閥。強制低檔閥的作用是:汽車處在小、中負(fù)荷狀態(tài)時,在節(jié)氣門凸輪作用下強制降檔閥適量移動壓縮彈簧,從而調(diào)節(jié)

48、負(fù)荷油壓,改變換檔閥變速點(見圖3-22)。當(dāng)需要汽車加速或大負(fù)荷時,急劇踩下加速踏板(節(jié)氣門開度大于85%),節(jié)氣門凸輪迫使強制降檔閥劇烈移動,將主油路與強制降檔油路接通,如圖3-22所示。主油壓力直接作用在換檔閥上,強制換檔閥向低檔方向移動,切換高、低檔油路,變速器由高檔轉(zhuǎn)化為低檔。與此同時,發(fā)動機轉(zhuǎn)速迅速上升,彌補降檔引起的行駛速度下降。圖3-22機械式強制低檔閥機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 有些自動變速器采用電磁式強制低檔閥。如圖3-23所示,它由電磁閥、強制降檔開關(guān)等組成。強制降檔開關(guān)安裝在節(jié)氣門踏板上,當(dāng)加速踏板快踩到底時,強制降檔開關(guān)閉合,電磁

49、閥通電,滑閥在電磁力的作用下移動,打開油路。液壓油經(jīng)滑閥通至換檔閥的節(jié)氣門閥油壓作用端,使換檔閥滑閥向降檔方向移動,自動變速器在低一檔的位置上工作。 (4)節(jié)氣門閥節(jié)氣門閥用于產(chǎn)生與節(jié)氣門開度相對應(yīng)的節(jié)氣門油壓,該閥在電控自動變速器中被取消,這里不再贅述。 (5)速控閥速控閥是用于產(chǎn)生與汽車行駛速度相對應(yīng)的速控油壓,該閥在電控自動變速器中被取消,這里不再贅述。圖3-23電磁式強制低檔閥機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 2.換檔油路分析 由換檔閥分析可知,一個換檔閥只能實現(xiàn)一個或兩個油路的切換。若要實現(xiàn)多檔油路切換,需要通過幾個換檔閥的邏輯組合,控制不同的液壓執(zhí)行

50、元件。由換檔閥和其他控制閥組成用于控制液壓執(zhí)行元件的油路稱為液壓換檔油路。 (1)3檔自動變速器液壓系統(tǒng)換檔原理圖3-24所示為3檔自動變速器液壓系統(tǒng)油路,執(zhí)行元件工作規(guī)律見表3-1。該系統(tǒng)采用帶鎖止離合器的變矩器,圖3-24中的腳用來表示發(fā)動機負(fù)荷(節(jié)氣門閥)油壓,轉(zhuǎn)速表用來表示速度閥(汽車行駛速度)油壓。這兩個油壓用來控制換檔閥變速點。圖3-243檔自動變速器液壓系統(tǒng)油路機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS選檔與檔位選檔與檔位C1C2B1B2FP R N D1 2 3 2 L(1) 表3-13檔辛普森行星變速器換檔執(zhí)行元件工作規(guī)律機 械 工 業(yè) 出 版 社CHI

51、NA MACHINE PRESS 由圖3-24可以看到,當(dāng)手動選檔閥選擇自動前進(jìn)檔時,來自主壓力調(diào)節(jié)器的油液經(jīng)手動選檔閥后成三油路輸出。一路油液可直接到達(dá)后離合器,手動選檔閥不變化,此離合器始終處于接合工作狀態(tài)。另一路油液可通過1/2換檔閥到達(dá)制動帶,而制動帶工作與否受1/2換檔閥控制。再一路油液經(jīng)2/3換檔閥可達(dá)前離合器、制動帶的釋放邊和鎖止離合器控制油路,它們工作與否受2/3換檔閥控制。1/2換檔閥、2/3換檔閥受汽車速度與發(fā)動機負(fù)荷的控制,實現(xiàn)自動換檔。 1)1檔。當(dāng)變速桿放在驅(qū)動位置(D),汽車處于起步狀態(tài),主油路壓力由手動選檔閥達(dá)到后離合器,此時車速低,速度閥產(chǎn)生的壓力低,1/2換檔

52、閥在彈簧力和系統(tǒng)壓力作用下推動滑閥右移,切斷通往制動帶的油路;由于節(jié)氣門閥產(chǎn)生的壓力大于速度閥壓力,2/3換檔閥在節(jié)氣門壓力作用下推動滑閥右移,其輸出油路也被阻斷。此狀態(tài)下只有后離合器接合,變速器以1檔運行。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 2)2檔。當(dāng)車速達(dá)到一定值,速度閥壓力大于彈簧力與系統(tǒng)壓力,推動1/2檔滑閥左移,接通制動帶5油路,制動器伺服閥上移,使制動器制動,此時節(jié)氣門閥壓力仍大于速度閥壓力,2/3換檔閥維持原位置不變。此狀態(tài)下,后離合器與制動帶工作,變速器以2檔運行,如圖3-25所示。圖3-252檔液壓油路機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MA

53、CHINE PRESS 3)3檔。當(dāng)汽車運行速度進(jìn)一步提高到某一值,速度閥壓力大于節(jié)氣門閥壓力,1/2檔滑閥被進(jìn)一步左移切斷制動帶油路,2/3檔的滑閥被推向左側(cè),主油路到前離合器的油路被接通,使制動器釋放、前離合器接合。在此狀態(tài)下,前、后離合器工作,變速器以3檔運行,如圖3-26所示。3檔油路接通的同時,主油壓力也到達(dá)鎖止離合器控制油路。圖3-263檔液壓油路機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (2)液壓控制鎖止離合器的工作原理鎖止離合器的動作由鎖止控制閥、鎖止信號閥進(jìn)行控制。鎖止控制閥、鎖止信號閥的動作由速度閥油壓和最高檔的油路油壓控制,如圖3-27 所示。 1

54、)鎖止離合器分離。圖3-28a所示變矩器控制部分,在3檔較低車速時,速度閥控制壓力小于鎖止信號閥滑閥的彈簧作用力,滑閥向右側(cè)移動,切斷來自2/3換檔閥的油壓,鎖止控制閥右側(cè)的控制油壓下降,鎖止控制閥滑閥在彈簧力的作用下移到右側(cè),使變矩器調(diào)節(jié)油壓同時作用于鎖止離合器左右兩側(cè),使兩側(cè)壓力相等,鎖止離合器處于分離狀態(tài)。此時,發(fā)動機動力經(jīng)變矩器傳至變速器輸入軸。圖3-27鎖止離合器的工作原理圖3-28鎖止離合器控制閥機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 2)鎖止離合器接合。圖3-28b所示為變矩器控制部分,在3檔較高車速時,速度閥控制壓力大于鎖止信號閥滑閥的彈簧作用力,滑閥

55、向左側(cè)移動,使主油壓力作用于鎖止控制閥右側(cè),克服鎖止離合器彈簧力,控制閥滑閥移到右側(cè),將鎖止離合器左側(cè)的油路與泄油口接通,壓力下降,鎖止離合器在右側(cè)壓力作用下與變矩器轂接合形成剛性連接。此時,發(fā)動機動力不經(jīng)變矩器,而是直接傳至變速器輸入軸。 鎖止控制閥的動作壓力來自于最高檔換檔油路,所以在其他低速檔位,即使速度閥超過規(guī)定車速油壓使鎖止信號閥動作,鎖止控制閥也不會動作,鎖止離合器兩側(cè)壓力相等而保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 五、換檔品質(zhì)及控制 換檔品質(zhì)是指換檔過程的平順性,即換檔過程能否平穩(wěn)而無沖擊地進(jìn)行。換檔品質(zhì)控制是指自動換檔液壓控制系統(tǒng)中設(shè)計

56、有效的利用節(jié)流、調(diào)壓和延時等措施,在液壓換檔執(zhí)行元件動作的過渡階段消除或減緩換檔沖擊,以改善換檔品質(zhì)。 根據(jù)行星齒輪換檔傳動分析和換檔油路分析可知,升降檔時需要不同的離合器、制動器接合或分離。兩個不同檔位的換檔元件的分離與接合過程和過渡時間稱為換檔重疊,如圖3-29所示。如果這個時間不合適,兩組元件會產(chǎn)生運動干涉,不可避免伴隨著轉(zhuǎn)矩擾動,產(chǎn)生相應(yīng)的換檔沖擊。引起沖擊的原因可能來自以下三個方面:圖3-29換檔重疊機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (1)換檔機構(gòu)動作定時換檔時不允許換檔執(zhí)行元件過多重合動作或動作間斷時間過長。前者可能會出現(xiàn)“雙鎖止”現(xiàn)象,引起傳動系統(tǒng)

57、動載過大和加劇摩擦元件的磨損。后者會使發(fā)動機力矩急劇變化,造成沖擊度增大,引發(fā)汽車前沖后仰的顛簸。 (2)慣性能量換檔時,傳動比變化頻繁,與發(fā)動機剛性相連的慣性能量會變成巨大的反作用轉(zhuǎn)矩作用于汽車,形成換檔沖擊。 (3)執(zhí)行元件的摩擦轉(zhuǎn)矩摩擦轉(zhuǎn)矩的增長速度與作用力大小與摩擦因數(shù)及油壓有關(guān)。由于充放油過程是個動態(tài)過程,伴隨油壓的波動,造成了摩擦轉(zhuǎn)矩不能平順增長。 換檔品質(zhì)控制的任務(wù)是:換檔過程應(yīng)實現(xiàn)平穩(wěn)過渡,沒有過高的瞬時加速度;減少因換檔期間輸入功率變化或中斷而引起的速度損失;避免汽車顛簸和沖擊,以提高乘坐舒適性;減小傳動系統(tǒng)的沖擊載荷和磨損,延長機件壽命。 要改善換檔品質(zhì),可以通過換檔執(zhí)行元

58、件部的液壓換檔油路進(jìn)行控制,實現(xiàn)執(zhí)行元件接合的緩沖、換檔元件的定時動作和壓力控制。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 1. 緩沖控制 緩沖控制是指通過對換檔油路節(jié)流,適當(dāng)延緩作用于換檔執(zhí)行元件上壓力的劇烈變化,以減小換檔時的沖擊。如在液壓控制系統(tǒng)內(nèi)采用節(jié)流閥以及節(jié)流孔、緩沖閥、限流閥、蓄能器等。 (1)單向節(jié)流閥節(jié)流閥是液壓系統(tǒng)中較為常見的抑制油壓、增大速率的裝置。在油路中設(shè)置小孔,液體在流過小孔時會產(chǎn)生壓力損失,通過小孔的流量隨之減小。節(jié)流的速度與孔的大小有關(guān)。在換檔閥至換檔執(zhí)行元件之間的油路中布置節(jié)流孔,其作用就是適當(dāng)抑制液壓油的流速,減緩換檔執(zhí)行元件側(cè)壓力上

59、升速度,以減小換檔沖擊。圖3-30單向節(jié)流閥a)整體型b)分立型機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS 在實際控制離合器或制動器時,按照功能要求其能夠緩慢接合并迅速分離,故采用單向節(jié)流閥,使其正向流動具有節(jié)流功能,反向流動時能夠迅速排油。為滿足功能要求,需要節(jié)流閥與單向閥組合,如圖3-30所示。 圖3-30a所示為整體型單向節(jié)流閥。節(jié)流孔設(shè)在柱塞單向閥上,由彈簧將單向閥關(guān)閉。在充油時,單向閥關(guān)閉,液壓油只能從節(jié)流孔通過,從而產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)。在回油時,液壓油將單向閥推開,節(jié)流孔不起作用。 圖3-30b所示為分立型單向節(jié)流閥。在充油時,液壓油將球閥壓緊在閥座上,液壓油只能從

60、旁通道的節(jié)流孔經(jīng)過,產(chǎn)生節(jié)油效應(yīng),減緩了充油速率?；赜蜁r,球閥開啟,迅速釋放油壓。機 械 工 業(yè) 出 版 社CHINA MACHINE PRESS (2)緩沖閥緩沖閥仍然是利用節(jié)流原理實現(xiàn)油壓上升速率控制。緩沖閥通過滑閥控制進(jìn)、出油口的截面積實現(xiàn)節(jié)流,從而控制出油壓力的上升速率,達(dá)到緩沖調(diào)節(jié)的目的。 1) 節(jié)流型緩沖閥。圖3-31所示為一種節(jié)流型緩沖閥的結(jié)構(gòu)形式。緩沖閥由滑閥3、 彈簧2和閥堵1 組成。 在閥體上有3個油道,A是控制油壓,B是來自換檔閥的換檔油壓,C是至執(zhí)行器的緩沖油壓。由圖3-31可見,換檔油壓進(jìn)入滑閥后,由于兩閥肩尺寸的不同,在滑閥上產(chǎn)生向左的推力。推力克服彈簧力使滑閥左移