自动变速器:液压控制系统(一)作用和组成
自动变速器的自动控制是靠液压控制系统来完成的。液压控制系统按控制机构型式分为两大类:液控液压式和电控液压式。时至今日,大多数自动变速器已为电控液压式,但深入理解液控液压式的控制原理是掌握自动变速器的液压控制系统的基础,A140自动变速器的液压控制系统即为液控液压式。
A140自动变速器液压控制系统包括:
※ 动力源:液压泵;
※ 调压阀:主调压阀,次级调压阀,节气门压力修正阀,蓄压器控制阀,2档滑行调压阀,低档滑行调压阀,锁止调压阀;
※ 换向阀:1—2档换档阀,2—3档换档阀,3—4档换档阀,锁止信号阀,锁止继动阀; ※ 执行机构:离合器或制动器的液压缸;
自动变速器:液压控制系统(二)液压泵
A140自动变速器的液压泵为内啮合齿轮泵。安装在自动变速器壳体内的前部,由液力变矩器直接驱动。只要发动机运转,自动变速器油泵就处于工作状态并输出压力油。
如图4—1所示:内啮合齿轮泵由主动齿轮,从动齿轮(内齿轮),月牙型隔板,泵壳和泵盖等组成。
主动齿轮由变矩器驱动轮毂前端的缺口驱动(参见图2—12),主动齿轮旋转驱动从动齿轮同向旋转。月牙型隔板作为油泵壳体的一部分,将主动齿轮和从动齿轮之间的工作腔分为吸油腔和压油腔。
当发动机运转通过液力变矩器上的驱动轮毂驱动主动齿轮旋转,主动齿轮带动从动齿轮如图示逆时针旋转时,在吸油腔内,齿轮逐渐脱离啮合,吸油腔容积增大,自动变速器油被吸入吸油腔;并由于齿轮的旋转,把齿间的油液带到压油腔,在压油腔,齿轮逐渐进入啮合,压油腔容积减小,自动变速器油被加压后排出。
注:自动变速器内的行星齿轮机构的润滑依靠的油泵输出后经过降压的压力油流动润滑,若因发动机故障而被其它汽车强行拖车时,因发动机不工作,油泵没有压力油输出,变速器内的行星齿轮不能得到润滑,为了防止出现异常磨损,应限制拖车距离和拖车速度。
自动变速器:液压控制系统(三)主调压阀
1 主调压阀的作用:
主调压阀是根据发动机节气门的开度和行驶档位的变化,将油泵输出油压调整到规定值,形成稳定的工作油压即主油压。这是自动变速器内最基本最重要的油压,是自动变速器内所有的离合器、制动器的工作油压,是自动变速器所有其它液压控制压力阀的压力源。
2 主油压对自动变速器工作的影响:
主油压过高,会引起所有档位换档冲击;而主油压过低,会造成自动变速器内所有的离合器,制动器打滑,因此在主油路设置主油路调压阀。
3 主油路调压阀功能要求
※ 油门开度小时,自动变速器传递转矩较小,执行机构中的离合器,制动器不易打滑,
主油路压力可以降低。而油门开度较大时,传递的转矩较大,主油路压力要升高。
※ 汽车低速档行驶时,所传递转矩较大,主油路压力要高,而高速档行驶时,传递转矩较小,可降低油路压力。
※ 倒档使用时间较少,为减小变速器尺寸,倒档执行机构被做得较小,为避免打滑,倒档时需要提高操纵油压。
4 主调压阀的结构原理
主调压阀由阀芯,调压弹簧,套筒,增压柱塞等组成
油泵输出油压经过阀芯内的节流孔进入阀芯上端,力图使阀芯克服调压弹簧的弹力下移。同时压力油经过节流孔向次级调压阀供油。油泵输出油压力升高至1.05Mpa 时,阀芯上端的油压作用力大于调压弹簧力时,阀芯下移,主调压阀向次级调压阀泄油;当压力继续升高时,作用于阀芯上端的油压推动阀芯继续下移,向油底壳泄油,稳定系统压力。
当换档杆处于R 位(倒档),来自手动阀的油压经R 进入增压套筒,推动增压柱塞上移,从而推动阀芯上移,减小或关闭泄油口,使主油压升高,满足倒档时增压的要求 节气门阀输出的油压随节气门开度增大而增大,经过修正阀修正后由L 引入套筒,使增压柱寒上移,实现主油压随节气门开度增大而增大。
手动阀处于L 位(强制一档)时,主油压经过低档滑行调压阀调节后也由L 孔进入套筒,实现一档时增大主油压的要求。
通常主油压在低怠速时为0.3—0.8MPa, 节气门开度为50%左右时为1.2—1.4MPa; 倒档时为1.6—1.8MPa 。
自动变速器:液压控制系统(四)次级调压阀
次级调压阀实质上是一个限压滑阀,主要负责润滑自动变速器行星齿轮机构所需油压。自动变速器内的润滑用循环油压为0.4MPa 。此外,次级调压阀还和背压阀一起负责液力变矩器内的油压和油量。
在液力变矩器锁止离合器未进入锁止状态前,变矩器内油压保持在0.4MPa (由背压压阀调节)以保证自动变速器油充满液力变矩器。当液力变矩器锁止离合器进入锁止状态后,变矩器内油压控制在0.65-0.75MPa 范围内(由次级调压阀调节)。变矩器锁止油压过低会造成变矩器锁止离合器打滑,并产生高频振动,变矩器温度过高,车速上不去。锁止油压过高会影响涡轮旋转,使发动机附加载荷变大,同样会造成车速上不去。
次级调压阀的结构和工作原理:
来自主调压阀的压力油经次级调压阀内部的节流孔节流后产生润滑油压,压力油循环流动润滑行星齿轮机构。
当变矩器未进入锁止时,变矩器内的压力油引出后进入汽车水箱内的散热器进行强制降温,在此中间有一限压阀,称为变矩器调压阀,这一背压阀保持变矩器内的补偿油压为0.4MPa ;
当变矩器进入锁止工作时,变矩器内压力油不再需要冷却,由次级调压阀保证变矩器内的锁止油压:当变矩器内锁止油压升高时,由节流孔进入阀芯上部的压力油克服调压弹簧的力下移,部分油液经泄油口流回油底壳,使变矩器内锁止油压降低。当发动机停转时,变矩器油压减小,在调压弹簧力下,阀芯上移,将变矩器油路封闭,防止压力油从变矩器流出。
自动变速器:液压控制系统(五)节气门阀
在老式自动变速器的汽车中,在发动机节气门上有两根接线,一根拉线是油门拉线,即由司机踩油门踏板通过油门拉线拉动节气门打开;另一根拉线进入自动变速器,控制自动变速器的节气门阀工作,当节气门开度增大是时,通过此接线控制节节气门阀的输出油压。
节气门阀实物结构
节气门阀受发动机加速踏板控制,输出与节气门开度成正比的节气门油压,即节气门开度越大,节气门阀输出的节气门油压越大,节气门油压反映了发动机负荷的大小。
节气门油压的作用:节气门油压反映了发动机的负荷,在液控自动变速器中中,节气门油压作用于换档阀的一端,作为换档阀的换档信号;同时,节气门油压经过压力修正阀修正后,作用于主调压阀,实现主调压阀的输出主油压随着节气门开度的增大而增大。
节气门阀的结构和工作原理图
节气门阀由节气门阀凸轮,强制降档柱塞,调压弹簧,阀芯及回位弹簧组成。节气门阀凸轮由拉索控制,当踩下加速踏板,发动机节气门开大的同时,通过拉索拉动节气门阀凸轮顺时针转动。强制降档柱塞受到节气门阀凸轮作用向上移动,压缩调压弹簧,调压弹簧弹力增大使阀芯上移,节流口开大,节气门阀输出的节气门油压增大。同时节气门油压经节流孔进入阀芯的A 处,由于阀芯直径不同,油压在A 处将阀芯向下压,该压力与调压弹簧压力平衡时,阀芯处于稳定状态,节气门阀输出稳定的节气门油压。进一步踩下加速踏板,节气门继续开大时,强制降档柱塞继续上移压缩调压弹簧,阀芯继续上移,节气门油压随之增大并达到新的平衡。实现输出的节气门油压随节气门的开度的增大而增大。
减压阀受节气门阀产生的节气门油压和速控阀产生的速控油压控制,因减压阀阀芯直径的不同,输入的节气门油压将推动减压阀芯上移,使减压阀输出油压降低;而速控油压作用于减压阀芯上端使阀阀芯下移,减压阀输出油压升高。即减压阀输出油压随车速的升高而增大
减压阀的结构和工作原理:
减压阀的输出油压随车速的升高而增大,减压阀的输出油压作用于节气门阀阀芯B 处,因B 处阀芯直径不同,油压推动节气门阀阀芯下移,节气门阀输出油压将减小,即在汽车高速行驶时适当的减小节气门油压,使节气门阀输出油压能精确的反映发动机负荷的大小。同时减压阀输出压力油作用于强制降档柱塞D 处,油压力图使强制降档柱塞上移,以减轻司机踩加速踏板的力度,使操纵轻便。
注:节气门拉索过紧,节气门油压过高,可能造成变速器升档过迟,甚至没有三档和四档,同时节气门油压经修正后进入主调压阀的增压柱塞,使主油压随节气门开度的增大而增大,过高的节气门油压引起主油压过高,造成个别档位或所有的档都有换档冲击。相反,节气门拉索过松,节气门油压过低,可能造成升档过早,离合器和制动器打滑。
自动变速器:液压控制系统(六)强制降档阀
1 关于强制降档:
当汽车在超车等需要较大牵引力状况工作,而又不希望降低行驶速度的情况时,需要进行强制降档以迅速增加转矩,从而迅速提高车速。强制降档阀的作用是当油门踏板接近完全踩下时(节气门开度大于85%)时,实现自动变速器自动的从现行驶的档位降低一档,因档位下降,变速器输出转矩增大,在短时间内,因档位的下降引起的车速下降可因发动机转速的增加得到弥补,因而能起到强烈的加速作用。
2 强制降档阀
强制降档阀结构为上强制降档柱塞。
强制降档阀的结构和工作原理图
当油门踏板接近完全踩下时(节气门开度大于85%)时,来自减压阀的压力油经强制降档柱塞产生强制降档油压,作用于换档阀,推动换档阀阀芯移动进入低速档,实现降档增矩提速。当短时间急加速工作完成后,稍松油门踏板,强制降档柱塞关闭油路,自动变速器便自动回到高档工作。
在电控自动变速器中,换档阀的动作由电子控制单元通过换档电磁阀来控制,电子控制单元接收节气门装置传感器的信号监测发动机节气门的工度,当节气门开度达到80%以上或开度迅速增大时,电子控制单元判断司机想获得加速的需求,控制换档阀强制降档,有些自动变速器甚至可以连降两档,如奔驰的七档自动变速器,以获得强烈的加速作用。所以,电控自动变速器比液控自动变速器的强档控制更灵活。
自动变速器:液压控制系统(七)节气门油压修正阀
1 节气门油压修正阀的作用:
节气门阀输出的节气门油压与节气门的开度之间的关系:节气门油压随着节气门的开度的增大线性增加。节气门压力修正阀的作用是将节气门阀产生的节气门油压给予修正,修正后的油压称为节气门修正油压。
修正阀输出的节气门修正油压与节气门开度之间的关系:开始时,随着节气门开度的增大,修正阀输出的节气门修正油压随着节气门开度的增大而线性的增加,修正油压等于节气门油压,当节气门开度达到一定时,随着节气门开度的增大,修正油压增长放缓,此时修正油压小于节气门油压
2 节气门油压修正阀的工作原理:
修正阀输出的修正油压等于输入的节气门油压
节气门开度小,节气门油压低,油压对阀芯的作用力较小,此时弹簧起主要作用,弹簧和阀芯下端处油压对阀芯的作用力大于阀芯上端处的油压对阀芯作用力时,阀芯处于最上端,此时修正阀输出的修正油压等到于节气门油压。
修正阀输出的修正油压小于输入的节气门油压
随着节气门开度增大,节气门油压增大,同是修正油压也随之增大。油压对阀芯的作用力增大,因为阀芯上端处面积大于阀芯下端处作用面积,所以随着油压的增大,油压在阀芯上端的作用力增长量要大于油压在阀芯下端的作用力增长量。当阀芯上端的油压对阀芯作用力大于弹簧和阀芯下端的油压对阀芯的作用力时,阀芯下移,此时修正阀输出的修正油压小于节气门油压。
修正油压作用于主调压阀的增压柱塞,因修正油压的降低,使主油压适当降低,以更好的满足发动机输出功率对主油路压力的要求。同时修正油压还作用于蓄压器控制阀。
自动变速器:液压控制系统(八)速控阀
自动变速器中,主要发换档信号有两个:即发动机节气门的开度信号和汽车的行驶速度信号。在纯液控制自动变速器中,反映发动机节气门开度信号的是节气门阀,节气门阀输出的节气门油压反映了发动机节气门的开度;而速控制阀输出的速控油压反映了汽车的行驶速度。
速控阀受变速器输出轴转速控制,输出与输出轴转速成正比的速控油压。也即车速越高,速控阀输出的速控油压越大,速控油压反映了汽车行驶速度的高低。
速控阀实物图
速控阀的基本原理是利用轴旋转时重块产生离心力来控制阀芯的位置,A140自动变速器为前轮驱动形式,采用一种被称为中间传动复合式双级调速阀,如下图所示:
速控阀结构图
它的体积较小,阀体可以被放置在变速器的轴管内。阀体上装有从动齿轮,由变速器输出轴通过齿轮驱动旋转。它由阀体、阀芯、主重块、次重块、弹簧、从动齿轮等组成。阀体上有进油口,出油口和泄油口。
速控阀的工作原理:
当汽车没有起步时,输出轴转速为零,阀芯处于最下端。此时,输出口和泄油口相通,所以没有速控油压输出,即速控油压为零;汽车起步后,输出轴旋转,输出轴通过齿轮驱动
阀体、主重块、次重块旋转。在离心力下,主重块绕销子向外摆动,通过弹簧推动次重块绕销子也向外摆动,次重块的另一端推动阀芯上移,主油压经节流口节流后形成速控油压经输出口输出,同时速控油压经阀芯内部的节流孔进入阀芯上端,对阀芯产生向下的作用力。转速保持稳定时,阀芯上下所受力平衡而保持不动,速控阀输出稳定的速控油压。
速控阀的工作原理图
若车速升高,重块的离心力增大,阀芯下端所受的推力增大,阀芯上移,节流口增大,速控阀输出速控油压升高,直至达到新的平衡位置,从而实现速控阀输出油压能随着输出轴转速(即车速)的增大而增高。
自动变速器:液压控制系统(九)手动阀
手动阀是一多路换向阀,由架驶室内的自动变速器换档手柄控制。自动变速器的换档手柄与普通手动变速器的换档手柄不同。手动变速器的换档手柄的工作位置就是变速器的档位,变速器有几个档位,手柄就有几个位置。而自动变速器的换档手柄操纵手动阀处于不同的位置,实现控制油路的变换,决定自动变速器的工作方式。
A140自动变速器换档手柄有六个位置,分别为:P ,R ,N ,D ,2,L ;
P 位:停车档,换档手柄控制自动变速器内的锁止机构将输出轴锁住,输出轴不能转动,也即汽车不能被移动。
R 位:倒档,汽车处于倒档。
N 位:空档,汽车只有在换档手柄处于P 位和N 位时才能起动。
D 位:前进档,对于A140变速器,自动变速器可以在一档至四档之间自动变换。
2位:强制2档:自动变速器可在一档至二档之间自动变换,但不能升至三档。
L 位:强制低档:自动变速器被限制在一档工作。
A140自动变速器手动阀的结构:
A140自动变速器手动阀实物图
手动阀的阀体上共有七条油道,一条进油道与主油路相连,输入主油压;共有四条出油道:在这里我们可分别称为D ,2,L 和R ;两条泄油道;通过换档手柄控制手动阀阀芯移动,使主油压进入不同的输出油道而实现自动变速器处于不同的工作方式。
自动变速器手动阀经构图
1 换档手柄处于P 位时手动阀的工作状态:
换档手柄处于P 位时手动阀的工作状态图
换档手柄处于P 位时,主油压进入手动阀,但主油压没有输出。D 、2、L 、和R 油道均与泄油口相通而泄油。
2 换档手柄处于R 位时手动阀的工作状态:
换档手柄处于R 位时手动阀的工作状态图
换档手柄处于R 位时,主油压进入手动阀后经出油道R 口输出,之后通过换档阀控制实现倒档的离合器接合或制动器制动,实现倒档传动。D 、2和L 油道均与泄油口相通而泄油
3 换档手柄处于D 位时手动阀的工作状态:
D 位时,主油压进入手动阀的由出油道D 口输出,之后通过换档阀控制相应的离合器接合或制动器制动,实现变速器在一档与四档之间自动变换。2、L 和R 油道均与泄油口相通而泄油
4 换档手柄处于2位时手动阀的工作状态:
2位时,主油压由D 口和2口输出,2口输出的油压作用于换档阀,控制换档阀最高可升至二档;同时,控制相应的制动器制动(B3制动),使二档时具有发动机制动作用。L 和R 油道均与泄油口相通而泄油
5 换档手柄处于L 位时手动阀的工作状态:
L 位时,主油压由D 口、2口及L 口输出,L 口输出的油压作用于换档阀,控制换档阀使变速器工作在一档状态,并使相应的制动器制动(B2制动),使一档时具有发动机制动作用。R 油道与泄油口相通而泄油
自动变速器:液压控制系统(十)蓄压器及控制阀
1 蓄压器的作用:
自动变速器采用蓄压器来缓冲换档冲击,蓄压器一般有减振活塞、背压弹簧和两个橡胶密封圈组成,它与离合器或制动器并联工作。
2 蓄压器的工作原理:
蓄压器的结构和工作原理图
当换档阀控制某个离合器或制动器工作时,压力油进入离合器或制动器活塞液压缸的同时也进入蓄压器,压力油使减振活塞克服背压弹簧作用力而下移,油路中部分压力油进入蓄压器工作腔,延长了离合器或制动器内液压缸的充油时间,油压的增长速度减缓,磨擦片逐渐接合,因而减小了换档冲击。
3 蓄压器控制阀
蓄压器的存在延长了离合器或制动器内液压缸的充油时间,油压的增长速度减缓,磨擦片接合柔合,减小了换档冲击。但磨擦片接合过程延长会增加接合过程中的磨损,尤其是大负荷时,磨损更为加剧。所以希望离合器或制动器的磨擦片在大负荷时的接合速度较小负荷
时快,以减轻磨擦片的磨损。
改变蓄压器活塞的背压的大小可改变离合器或制动器磨擦片的接合速度,活塞背压增大时,进入蓄压器工作腔的压力油将减小,所以离合器或制动器液压缸的充油速度加快,使磨擦片接合速度加快。
蓄压器控制阀用于控制蓄压器活塞的背压的大小,从而实现大负荷时增大蓄压器活塞的背压,使离合器或制动器的磨擦片在大负荷时的接合速度较小负荷时快,以减轻磨擦片的磨损。
蓄压器控制阀的输入油压为主油压,输出油压将作用于蓄压器活塞背部,以增大蓄压器活塞的背压。蓄压器控制阀的输出油压随着发动机负荷的增大而增大,实现蓄压器活塞的背压随发动机负荷的增大而增大,减轻大负荷时离合器或制动器内磨擦片因接合时间较长而产生的过度磨损。
蓄压器控制阀的工作原理:
阀芯下端作用着来自节气门压力修正阀的节气门修正油压及弹簧力,而蓄压器调控制阀的输出油压,经过节流孔作用于阀芯上端。发动机负荷小时,即节气门开度小时,来自节气门压力修正阀的修正油压较小,修正油压对蓄压器控制阀阀芯向上的作用力较小,蓄压器控制阀的节流口开度较小,蓄压器控制阀输出油压低,也即对蓄压器活塞背部作用力较小。在离合器或制动器工作时,离合器或制动器内液压缸的充油时间较长,油压的增长速度减缓,磨擦片接合速度较慢,因而减小了换档冲击。
发动机负荷大时,即节气门开度大时,来自节气门压力修正阀的修正油压增大,节气门修正油压对蓄压器控制阀阀芯向上的作用力增大,阀芯上移,节流口开大,蓄压器控制阀输出油压增大,蓄压器活塞的背压增大。在离合器或制动器工作时,离合器或制动器内液压缸的充油时间较节气门开度小时缩短,油压的增长速度加快,磨擦片接合速度加快,减轻了磨擦片接合时的磨损。
自动变速器:液压控制系统(十一)单向球阀
如果分解自动变速器的液压控制阀体,会在控制阀体与隔板(处于上下阀体之间)之间多处有小球,材料有钢质,塑料和橡胶三种,小球和阀体及中间隔板组成的控制阀称为单向球阀。单向球阀有两种型式:一种起到节流作用,一种用于控制压力油的流向。
1 节流作用的单向球阀作用原理:
节流作用的单向球阀位于控制油压和离合器或制动器液压缸之间。隔板上有两个油孔,一大一小,如下图所示:
节流作用的单向球阀
节流作用的单向球阀的工作原理:当离合器或制动器需要工作时,来自换档阀的控制油压使塑料球封住隔板上较大的孔,迫使油液经较小的油孔进入离合器或制动器的液压缸,使离合器或制动器接合速度变慢,防止换档时离合器、制动器结合过猛产生的换档冲击。 当离合器或制动器需要退出工作时,离合器或制动器液压缸内液压油通过隔板上的两个油孔流回换档阀,经换档阀流回油底壳,加速了分离过程。如下图所示:
从节流作用的单向球阀的原理可以看出,他与蓄压器的作用相同,都是为了控制离合器或制动器液压缸的充油时间,从而保证离合器接合或制动器制动的柔合性,减少换档冲击。
2 控制作用的单向球阀
控制作用的单向球阀负责控制双管油路,即对来自不同油路的自动变速器油向同一个出油孔输送油压进行控制。
若输入油压A 大于输入油压B ,输出油压等于油压A ;
若输入油压A 小于输入油压B ,输出油压等于油压B
自动变速器:液压控制系统(一)作用和组成
自动变速器的自动控制是靠液压控制系统来完成的。液压控制系统按控制机构型式分为两大类:液控液压式和电控液压式。时至今日,大多数自动变速器已为电控液压式,但深入理解液控液压式的控制原理是掌握自动变速器的液压控制系统的基础,A140自动变速器的液压控制系统即为液控液压式。
A140自动变速器液压控制系统包括:
※ 动力源:液压泵;
※ 调压阀:主调压阀,次级调压阀,节气门压力修正阀,蓄压器控制阀,2档滑行调压阀,低档滑行调压阀,锁止调压阀;
※ 换向阀:1—2档换档阀,2—3档换档阀,3—4档换档阀,锁止信号阀,锁止继动阀; ※ 执行机构:离合器或制动器的液压缸;
自动变速器:液压控制系统(二)液压泵
A140自动变速器的液压泵为内啮合齿轮泵。安装在自动变速器壳体内的前部,由液力变矩器直接驱动。只要发动机运转,自动变速器油泵就处于工作状态并输出压力油。
如图4—1所示:内啮合齿轮泵由主动齿轮,从动齿轮(内齿轮),月牙型隔板,泵壳和泵盖等组成。
主动齿轮由变矩器驱动轮毂前端的缺口驱动(参见图2—12),主动齿轮旋转驱动从动齿轮同向旋转。月牙型隔板作为油泵壳体的一部分,将主动齿轮和从动齿轮之间的工作腔分为吸油腔和压油腔。
当发动机运转通过液力变矩器上的驱动轮毂驱动主动齿轮旋转,主动齿轮带动从动齿轮如图示逆时针旋转时,在吸油腔内,齿轮逐渐脱离啮合,吸油腔容积增大,自动变速器油被吸入吸油腔;并由于齿轮的旋转,把齿间的油液带到压油腔,在压油腔,齿轮逐渐进入啮合,压油腔容积减小,自动变速器油被加压后排出。
注:自动变速器内的行星齿轮机构的润滑依靠的油泵输出后经过降压的压力油流动润滑,若因发动机故障而被其它汽车强行拖车时,因发动机不工作,油泵没有压力油输出,变速器内的行星齿轮不能得到润滑,为了防止出现异常磨损,应限制拖车距离和拖车速度。
自动变速器:液压控制系统(三)主调压阀
1 主调压阀的作用:
主调压阀是根据发动机节气门的开度和行驶档位的变化,将油泵输出油压调整到规定值,形成稳定的工作油压即主油压。这是自动变速器内最基本最重要的油压,是自动变速器内所有的离合器、制动器的工作油压,是自动变速器所有其它液压控制压力阀的压力源。
2 主油压对自动变速器工作的影响:
主油压过高,会引起所有档位换档冲击;而主油压过低,会造成自动变速器内所有的离合器,制动器打滑,因此在主油路设置主油路调压阀。
3 主油路调压阀功能要求
※ 油门开度小时,自动变速器传递转矩较小,执行机构中的离合器,制动器不易打滑,
主油路压力可以降低。而油门开度较大时,传递的转矩较大,主油路压力要升高。
※ 汽车低速档行驶时,所传递转矩较大,主油路压力要高,而高速档行驶时,传递转矩较小,可降低油路压力。
※ 倒档使用时间较少,为减小变速器尺寸,倒档执行机构被做得较小,为避免打滑,倒档时需要提高操纵油压。
4 主调压阀的结构原理
主调压阀由阀芯,调压弹簧,套筒,增压柱塞等组成
油泵输出油压经过阀芯内的节流孔进入阀芯上端,力图使阀芯克服调压弹簧的弹力下移。同时压力油经过节流孔向次级调压阀供油。油泵输出油压力升高至1.05Mpa 时,阀芯上端的油压作用力大于调压弹簧力时,阀芯下移,主调压阀向次级调压阀泄油;当压力继续升高时,作用于阀芯上端的油压推动阀芯继续下移,向油底壳泄油,稳定系统压力。
当换档杆处于R 位(倒档),来自手动阀的油压经R 进入增压套筒,推动增压柱塞上移,从而推动阀芯上移,减小或关闭泄油口,使主油压升高,满足倒档时增压的要求 节气门阀输出的油压随节气门开度增大而增大,经过修正阀修正后由L 引入套筒,使增压柱寒上移,实现主油压随节气门开度增大而增大。
手动阀处于L 位(强制一档)时,主油压经过低档滑行调压阀调节后也由L 孔进入套筒,实现一档时增大主油压的要求。
通常主油压在低怠速时为0.3—0.8MPa, 节气门开度为50%左右时为1.2—1.4MPa; 倒档时为1.6—1.8MPa 。
自动变速器:液压控制系统(四)次级调压阀
次级调压阀实质上是一个限压滑阀,主要负责润滑自动变速器行星齿轮机构所需油压。自动变速器内的润滑用循环油压为0.4MPa 。此外,次级调压阀还和背压阀一起负责液力变矩器内的油压和油量。
在液力变矩器锁止离合器未进入锁止状态前,变矩器内油压保持在0.4MPa (由背压压阀调节)以保证自动变速器油充满液力变矩器。当液力变矩器锁止离合器进入锁止状态后,变矩器内油压控制在0.65-0.75MPa 范围内(由次级调压阀调节)。变矩器锁止油压过低会造成变矩器锁止离合器打滑,并产生高频振动,变矩器温度过高,车速上不去。锁止油压过高会影响涡轮旋转,使发动机附加载荷变大,同样会造成车速上不去。
次级调压阀的结构和工作原理:
来自主调压阀的压力油经次级调压阀内部的节流孔节流后产生润滑油压,压力油循环流动润滑行星齿轮机构。
当变矩器未进入锁止时,变矩器内的压力油引出后进入汽车水箱内的散热器进行强制降温,在此中间有一限压阀,称为变矩器调压阀,这一背压阀保持变矩器内的补偿油压为0.4MPa ;
当变矩器进入锁止工作时,变矩器内压力油不再需要冷却,由次级调压阀保证变矩器内的锁止油压:当变矩器内锁止油压升高时,由节流孔进入阀芯上部的压力油克服调压弹簧的力下移,部分油液经泄油口流回油底壳,使变矩器内锁止油压降低。当发动机停转时,变矩器油压减小,在调压弹簧力下,阀芯上移,将变矩器油路封闭,防止压力油从变矩器流出。
自动变速器:液压控制系统(五)节气门阀
在老式自动变速器的汽车中,在发动机节气门上有两根接线,一根拉线是油门拉线,即由司机踩油门踏板通过油门拉线拉动节气门打开;另一根拉线进入自动变速器,控制自动变速器的节气门阀工作,当节气门开度增大是时,通过此接线控制节节气门阀的输出油压。
节气门阀实物结构
节气门阀受发动机加速踏板控制,输出与节气门开度成正比的节气门油压,即节气门开度越大,节气门阀输出的节气门油压越大,节气门油压反映了发动机负荷的大小。
节气门油压的作用:节气门油压反映了发动机的负荷,在液控自动变速器中中,节气门油压作用于换档阀的一端,作为换档阀的换档信号;同时,节气门油压经过压力修正阀修正后,作用于主调压阀,实现主调压阀的输出主油压随着节气门开度的增大而增大。
节气门阀的结构和工作原理图
节气门阀由节气门阀凸轮,强制降档柱塞,调压弹簧,阀芯及回位弹簧组成。节气门阀凸轮由拉索控制,当踩下加速踏板,发动机节气门开大的同时,通过拉索拉动节气门阀凸轮顺时针转动。强制降档柱塞受到节气门阀凸轮作用向上移动,压缩调压弹簧,调压弹簧弹力增大使阀芯上移,节流口开大,节气门阀输出的节气门油压增大。同时节气门油压经节流孔进入阀芯的A 处,由于阀芯直径不同,油压在A 处将阀芯向下压,该压力与调压弹簧压力平衡时,阀芯处于稳定状态,节气门阀输出稳定的节气门油压。进一步踩下加速踏板,节气门继续开大时,强制降档柱塞继续上移压缩调压弹簧,阀芯继续上移,节气门油压随之增大并达到新的平衡。实现输出的节气门油压随节气门的开度的增大而增大。
减压阀受节气门阀产生的节气门油压和速控阀产生的速控油压控制,因减压阀阀芯直径的不同,输入的节气门油压将推动减压阀芯上移,使减压阀输出油压降低;而速控油压作用于减压阀芯上端使阀阀芯下移,减压阀输出油压升高。即减压阀输出油压随车速的升高而增大
减压阀的结构和工作原理:
减压阀的输出油压随车速的升高而增大,减压阀的输出油压作用于节气门阀阀芯B 处,因B 处阀芯直径不同,油压推动节气门阀阀芯下移,节气门阀输出油压将减小,即在汽车高速行驶时适当的减小节气门油压,使节气门阀输出油压能精确的反映发动机负荷的大小。同时减压阀输出压力油作用于强制降档柱塞D 处,油压力图使强制降档柱塞上移,以减轻司机踩加速踏板的力度,使操纵轻便。
注:节气门拉索过紧,节气门油压过高,可能造成变速器升档过迟,甚至没有三档和四档,同时节气门油压经修正后进入主调压阀的增压柱塞,使主油压随节气门开度的增大而增大,过高的节气门油压引起主油压过高,造成个别档位或所有的档都有换档冲击。相反,节气门拉索过松,节气门油压过低,可能造成升档过早,离合器和制动器打滑。
自动变速器:液压控制系统(六)强制降档阀
1 关于强制降档:
当汽车在超车等需要较大牵引力状况工作,而又不希望降低行驶速度的情况时,需要进行强制降档以迅速增加转矩,从而迅速提高车速。强制降档阀的作用是当油门踏板接近完全踩下时(节气门开度大于85%)时,实现自动变速器自动的从现行驶的档位降低一档,因档位下降,变速器输出转矩增大,在短时间内,因档位的下降引起的车速下降可因发动机转速的增加得到弥补,因而能起到强烈的加速作用。
2 强制降档阀
强制降档阀结构为上强制降档柱塞。
强制降档阀的结构和工作原理图
当油门踏板接近完全踩下时(节气门开度大于85%)时,来自减压阀的压力油经强制降档柱塞产生强制降档油压,作用于换档阀,推动换档阀阀芯移动进入低速档,实现降档增矩提速。当短时间急加速工作完成后,稍松油门踏板,强制降档柱塞关闭油路,自动变速器便自动回到高档工作。
在电控自动变速器中,换档阀的动作由电子控制单元通过换档电磁阀来控制,电子控制单元接收节气门装置传感器的信号监测发动机节气门的工度,当节气门开度达到80%以上或开度迅速增大时,电子控制单元判断司机想获得加速的需求,控制换档阀强制降档,有些自动变速器甚至可以连降两档,如奔驰的七档自动变速器,以获得强烈的加速作用。所以,电控自动变速器比液控自动变速器的强档控制更灵活。
自动变速器:液压控制系统(七)节气门油压修正阀
1 节气门油压修正阀的作用:
节气门阀输出的节气门油压与节气门的开度之间的关系:节气门油压随着节气门的开度的增大线性增加。节气门压力修正阀的作用是将节气门阀产生的节气门油压给予修正,修正后的油压称为节气门修正油压。
修正阀输出的节气门修正油压与节气门开度之间的关系:开始时,随着节气门开度的增大,修正阀输出的节气门修正油压随着节气门开度的增大而线性的增加,修正油压等于节气门油压,当节气门开度达到一定时,随着节气门开度的增大,修正油压增长放缓,此时修正油压小于节气门油压
2 节气门油压修正阀的工作原理:
修正阀输出的修正油压等于输入的节气门油压
节气门开度小,节气门油压低,油压对阀芯的作用力较小,此时弹簧起主要作用,弹簧和阀芯下端处油压对阀芯的作用力大于阀芯上端处的油压对阀芯作用力时,阀芯处于最上端,此时修正阀输出的修正油压等到于节气门油压。
修正阀输出的修正油压小于输入的节气门油压
随着节气门开度增大,节气门油压增大,同是修正油压也随之增大。油压对阀芯的作用力增大,因为阀芯上端处面积大于阀芯下端处作用面积,所以随着油压的增大,油压在阀芯上端的作用力增长量要大于油压在阀芯下端的作用力增长量。当阀芯上端的油压对阀芯作用力大于弹簧和阀芯下端的油压对阀芯的作用力时,阀芯下移,此时修正阀输出的修正油压小于节气门油压。
修正油压作用于主调压阀的增压柱塞,因修正油压的降低,使主油压适当降低,以更好的满足发动机输出功率对主油路压力的要求。同时修正油压还作用于蓄压器控制阀。
自动变速器:液压控制系统(八)速控阀
自动变速器中,主要发换档信号有两个:即发动机节气门的开度信号和汽车的行驶速度信号。在纯液控制自动变速器中,反映发动机节气门开度信号的是节气门阀,节气门阀输出的节气门油压反映了发动机节气门的开度;而速控制阀输出的速控油压反映了汽车的行驶速度。
速控阀受变速器输出轴转速控制,输出与输出轴转速成正比的速控油压。也即车速越高,速控阀输出的速控油压越大,速控油压反映了汽车行驶速度的高低。
速控阀实物图
速控阀的基本原理是利用轴旋转时重块产生离心力来控制阀芯的位置,A140自动变速器为前轮驱动形式,采用一种被称为中间传动复合式双级调速阀,如下图所示:
速控阀结构图
它的体积较小,阀体可以被放置在变速器的轴管内。阀体上装有从动齿轮,由变速器输出轴通过齿轮驱动旋转。它由阀体、阀芯、主重块、次重块、弹簧、从动齿轮等组成。阀体上有进油口,出油口和泄油口。
速控阀的工作原理:
当汽车没有起步时,输出轴转速为零,阀芯处于最下端。此时,输出口和泄油口相通,所以没有速控油压输出,即速控油压为零;汽车起步后,输出轴旋转,输出轴通过齿轮驱动
阀体、主重块、次重块旋转。在离心力下,主重块绕销子向外摆动,通过弹簧推动次重块绕销子也向外摆动,次重块的另一端推动阀芯上移,主油压经节流口节流后形成速控油压经输出口输出,同时速控油压经阀芯内部的节流孔进入阀芯上端,对阀芯产生向下的作用力。转速保持稳定时,阀芯上下所受力平衡而保持不动,速控阀输出稳定的速控油压。
速控阀的工作原理图
若车速升高,重块的离心力增大,阀芯下端所受的推力增大,阀芯上移,节流口增大,速控阀输出速控油压升高,直至达到新的平衡位置,从而实现速控阀输出油压能随着输出轴转速(即车速)的增大而增高。
自动变速器:液压控制系统(九)手动阀
手动阀是一多路换向阀,由架驶室内的自动变速器换档手柄控制。自动变速器的换档手柄与普通手动变速器的换档手柄不同。手动变速器的换档手柄的工作位置就是变速器的档位,变速器有几个档位,手柄就有几个位置。而自动变速器的换档手柄操纵手动阀处于不同的位置,实现控制油路的变换,决定自动变速器的工作方式。
A140自动变速器换档手柄有六个位置,分别为:P ,R ,N ,D ,2,L ;
P 位:停车档,换档手柄控制自动变速器内的锁止机构将输出轴锁住,输出轴不能转动,也即汽车不能被移动。
R 位:倒档,汽车处于倒档。
N 位:空档,汽车只有在换档手柄处于P 位和N 位时才能起动。
D 位:前进档,对于A140变速器,自动变速器可以在一档至四档之间自动变换。
2位:强制2档:自动变速器可在一档至二档之间自动变换,但不能升至三档。
L 位:强制低档:自动变速器被限制在一档工作。
A140自动变速器手动阀的结构:
A140自动变速器手动阀实物图
手动阀的阀体上共有七条油道,一条进油道与主油路相连,输入主油压;共有四条出油道:在这里我们可分别称为D ,2,L 和R ;两条泄油道;通过换档手柄控制手动阀阀芯移动,使主油压进入不同的输出油道而实现自动变速器处于不同的工作方式。
自动变速器手动阀经构图
1 换档手柄处于P 位时手动阀的工作状态:
换档手柄处于P 位时手动阀的工作状态图
换档手柄处于P 位时,主油压进入手动阀,但主油压没有输出。D 、2、L 、和R 油道均与泄油口相通而泄油。
2 换档手柄处于R 位时手动阀的工作状态:
换档手柄处于R 位时手动阀的工作状态图
换档手柄处于R 位时,主油压进入手动阀后经出油道R 口输出,之后通过换档阀控制实现倒档的离合器接合或制动器制动,实现倒档传动。D 、2和L 油道均与泄油口相通而泄油
3 换档手柄处于D 位时手动阀的工作状态:
D 位时,主油压进入手动阀的由出油道D 口输出,之后通过换档阀控制相应的离合器接合或制动器制动,实现变速器在一档与四档之间自动变换。2、L 和R 油道均与泄油口相通而泄油
4 换档手柄处于2位时手动阀的工作状态:
2位时,主油压由D 口和2口输出,2口输出的油压作用于换档阀,控制换档阀最高可升至二档;同时,控制相应的制动器制动(B3制动),使二档时具有发动机制动作用。L 和R 油道均与泄油口相通而泄油
5 换档手柄处于L 位时手动阀的工作状态:
L 位时,主油压由D 口、2口及L 口输出,L 口输出的油压作用于换档阀,控制换档阀使变速器工作在一档状态,并使相应的制动器制动(B2制动),使一档时具有发动机制动作用。R 油道与泄油口相通而泄油
自动变速器:液压控制系统(十)蓄压器及控制阀
1 蓄压器的作用:
自动变速器采用蓄压器来缓冲换档冲击,蓄压器一般有减振活塞、背压弹簧和两个橡胶密封圈组成,它与离合器或制动器并联工作。
2 蓄压器的工作原理:
蓄压器的结构和工作原理图
当换档阀控制某个离合器或制动器工作时,压力油进入离合器或制动器活塞液压缸的同时也进入蓄压器,压力油使减振活塞克服背压弹簧作用力而下移,油路中部分压力油进入蓄压器工作腔,延长了离合器或制动器内液压缸的充油时间,油压的增长速度减缓,磨擦片逐渐接合,因而减小了换档冲击。
3 蓄压器控制阀
蓄压器的存在延长了离合器或制动器内液压缸的充油时间,油压的增长速度减缓,磨擦片接合柔合,减小了换档冲击。但磨擦片接合过程延长会增加接合过程中的磨损,尤其是大负荷时,磨损更为加剧。所以希望离合器或制动器的磨擦片在大负荷时的接合速度较小负荷
时快,以减轻磨擦片的磨损。
改变蓄压器活塞的背压的大小可改变离合器或制动器磨擦片的接合速度,活塞背压增大时,进入蓄压器工作腔的压力油将减小,所以离合器或制动器液压缸的充油速度加快,使磨擦片接合速度加快。
蓄压器控制阀用于控制蓄压器活塞的背压的大小,从而实现大负荷时增大蓄压器活塞的背压,使离合器或制动器的磨擦片在大负荷时的接合速度较小负荷时快,以减轻磨擦片的磨损。
蓄压器控制阀的输入油压为主油压,输出油压将作用于蓄压器活塞背部,以增大蓄压器活塞的背压。蓄压器控制阀的输出油压随着发动机负荷的增大而增大,实现蓄压器活塞的背压随发动机负荷的增大而增大,减轻大负荷时离合器或制动器内磨擦片因接合时间较长而产生的过度磨损。
蓄压器控制阀的工作原理:
阀芯下端作用着来自节气门压力修正阀的节气门修正油压及弹簧力,而蓄压器调控制阀的输出油压,经过节流孔作用于阀芯上端。发动机负荷小时,即节气门开度小时,来自节气门压力修正阀的修正油压较小,修正油压对蓄压器控制阀阀芯向上的作用力较小,蓄压器控制阀的节流口开度较小,蓄压器控制阀输出油压低,也即对蓄压器活塞背部作用力较小。在离合器或制动器工作时,离合器或制动器内液压缸的充油时间较长,油压的增长速度减缓,磨擦片接合速度较慢,因而减小了换档冲击。
发动机负荷大时,即节气门开度大时,来自节气门压力修正阀的修正油压增大,节气门修正油压对蓄压器控制阀阀芯向上的作用力增大,阀芯上移,节流口开大,蓄压器控制阀输出油压增大,蓄压器活塞的背压增大。在离合器或制动器工作时,离合器或制动器内液压缸的充油时间较节气门开度小时缩短,油压的增长速度加快,磨擦片接合速度加快,减轻了磨擦片接合时的磨损。
自动变速器:液压控制系统(十一)单向球阀
如果分解自动变速器的液压控制阀体,会在控制阀体与隔板(处于上下阀体之间)之间多处有小球,材料有钢质,塑料和橡胶三种,小球和阀体及中间隔板组成的控制阀称为单向球阀。单向球阀有两种型式:一种起到节流作用,一种用于控制压力油的流向。
1 节流作用的单向球阀作用原理:
节流作用的单向球阀位于控制油压和离合器或制动器液压缸之间。隔板上有两个油孔,一大一小,如下图所示:
节流作用的单向球阀
节流作用的单向球阀的工作原理:当离合器或制动器需要工作时,来自换档阀的控制油压使塑料球封住隔板上较大的孔,迫使油液经较小的油孔进入离合器或制动器的液压缸,使离合器或制动器接合速度变慢,防止换档时离合器、制动器结合过猛产生的换档冲击。 当离合器或制动器需要退出工作时,离合器或制动器液压缸内液压油通过隔板上的两个油孔流回换档阀,经换档阀流回油底壳,加速了分离过程。如下图所示:
从节流作用的单向球阀的原理可以看出,他与蓄压器的作用相同,都是为了控制离合器或制动器液压缸的充油时间,从而保证离合器接合或制动器制动的柔合性,减少换档冲击。
2 控制作用的单向球阀
控制作用的单向球阀负责控制双管油路,即对来自不同油路的自动变速器油向同一个出油孔输送油压进行控制。
若输入油压A 大于输入油压B ,输出油压等于油压A ;
若输入油压A 小于输入油压B ,输出油压等于油压B