自动变速器2文档格式.docx

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泵盖也是一个经精加工的铸件，也有很多油道。

泵盖和泵体用螺栓连接在一起。

图1-20典型的齿轮泵

1-月牙形隔板2-驱动齿轮（外齿轮）3-被动齿轮（内齿轮）4-泵体5-密封环6-固定支承7-油封8-轴承。

内啮合齿轮泵的工作原理如图1-21所示。

月牙形隔板将内齿轮与外齿轮的之间空出的容积分隔成两个部分，在齿轮旋转时齿轮的轮齿由啮合到分离的那一部分，其容积由小变大，称为吸油腔；

齿轮由分离进入啮合的那一部分，其容积由大变小，称为压油腔。

由于内、外齿轮的齿顶和月牙形隔板的配合是很紧密的，所以吸油腔和压油腔是互相密封的。

当发动机运转时，变矩器壳体后端的轴套带动小齿轮和内齿轮一起朝图中顺时针方向运转，此时在吸油腔内，由于外齿轮和内齿轮不断退出喷合，容积不断增加，以致形成局部真空，将油盘中的液压油从进油口吸入，且随着齿轮旋转，齿间的液压油被带到压油腔；

在压油腔，由于小齿轮和内齿轮不断进入啮合，容积不断减少，将液压油从出油口排出。

油液就这样源源不断地输往液压系统。

图1-21内啮合齿轮泵

1-小齿轮2-内齿轮3-月牙形隔板4-吸油腔5-压油腔6-进油道7-出油道。

油泵的理论泵油量等于油泵的排量与油泵转速的乘积。

内啮合齿轮泵的排量取决于外齿齿轮的齿数、模数及齿宽。

油泵的实际泵油量会小于理论泵油量，因为油泵的各密封间隙处有一定的泄漏。

其泄漏量与间隙的大小和输出压力有关。

间隙越大、压力越高，泄漏量就越大。

内啮合齿轮泵是自动变速器中应用最为广泛的一种油泵，它具有结构紧凑、尺寸小、重量轻、自吸能力强、流量波动小、噪音低等特点。

各种丰田汽车的自动变速器一般都采用这种油泵。

2、摆线转子泵的结构与工作原理

摆线转子泵由一对内啮合的转子、泵壳和泵盖等组成（如图1-22所示）。

内转子为外齿轮，其齿廓曲线是外摆线；

外转子为内齿轮，齿廓曲线是圆弧曲线。

内外转子的旋转中心不同，两者之间有偏心距e。

一般内转子的齿数为4、6、8、10等，而外转子比内转子多一个齿。

内转子的齿数越多，出油脉动就越小。

通常自动变速器上所用摆线转子泵的内转子都是10个齿。

图1-22摆线转子泵

1-驱动轴2-内转子3-外转子4-泵壳5-进油腔6-出油腔e-偏心距

发动机运转时，带动油泵内外转子朝相同的方向旋转。

内转子为主动齿，外转子的转速比内转子每圈慢一个齿。

内转子的齿廓和外转子的齿廓是一对共轭曲线，它能保证在油泵运转时，不论内外转子转到什么位置，各齿均处于啮合状态，即内转子每个齿的齿廓曲线上总有一点和外转子的齿廓曲线相接触，从而在内转子、外转子之间形成与内转子齿数相同个数的工作腔。

这些工作腔的容积随着转子的旋转而不断变化，当转子朝顺时针方向旋转时，内转子、外转子中心线的左侧的各个工作腔的容积由大变小，将液压油从出油口排出。

这就是转子泵的工作过程。

摆线转子泵的排量取决于内转子的齿数、齿形、齿宽以内外转子的偏心距。

齿数越多，齿形、齿宽及偏心距越大，排量就越大。

摆线转子泵是一种特殊齿形的齿形的内啮合齿轮泵，它具有结构简单、尺寸紧凑、噪音小、运转平稳、高速性能良好等优点；

基制点是流量脉动大，加工精度要求高。

3、叶片泵的结构与工作原理

叶片泵由定子、转子、叶片、壳体及泵盖等组成，如图1-23所示。

转子由变矩器壳体后端的轴套带动，绕其中心旋转；

定子是固定不动的，转子与定子不同心，二者之间有一定的偏心距。

图1-23叶片泵

1-转子2-定位环3-定子4-叶片A-进油口B-出油口。

当转子旋转时，叶片在离心力或叶片底部的液压油压力的作用下向外张开，紧靠在定子内表面上，并随着转子的转动，在转子叶片槽内作往复运动。

这样在每两个相邻叶片之间便形成密封的工作腔。

如果转子朝顺时针方向旋转，在转子与定子中心连线的右半部的工作腔容积逐渐减小，将液压油从出油口压出。

这就是叶片泵的工作过程。

叶片泵的排量取决于转子直径、转子宽度及转子与定子的偏心距。

转子直径、转子宽度及转子与定子的偏心距越大，叶片泵的排量就越大。

叶片泵具有运转平稳、噪音小、泵油油量均匀、容积效率高等优点，但它结构复杂，对液压油的污染比较敏感。

4、变量泵的结构与工作原理

上述三种油泵的排量都是固定不变的。

所以也称为定量泵。

为保证自动变速器的正常工作，油泵的排量应足够大，以便在发动机怠速运转的低速工况下也能为自动变速器各部分提供足够大的流量和压力的液压油。

定量泵的泵油量是随转速的增大而正比地增加的。

当发动机在中高速运转时，油泵的泵油量将大大超过自动变速器的实际需要，此时油泵泵出的大部分液压油将通过油压调节阀返回油底壳。

由于油泵泵油量越大，其运转阻力也越大，因此这种定量泵在高转速时，过多的泵油量使阻力增大，从而增加了发动机的负荷和油耗，造成了一定的动力损失。

为了减少油泵在高速运转时由于泵油量过多而引起的动力损失，上述用于汽车自动变速器的叶片泵大部分都设计成排量可变的型式（称为变量泵或可变排量式叶片泵）。

这种叶片泵的定子不是固定在泵壳上，而是可以绕一个销轴作一定的摆动，以改变定子与转子的偏心距，如图1-24所示。

从而改变油泵的排量。

图1-24变量泵

1-泵壳2-定子3-转子4-叶片5-进油口6-滤网7-回位弹簧8-销轴9-反馈油道10-出油口11-卸压口

在油泵运转时，定子的位置由定子侧面控制腔内来自油压调节阀的反馈油压来控制。

当油泵转速较低时，泵油量较小，油压调节阀将反馈油路关小，使反馈压力下降，定子在回位弹簧的作用下绕销轴向顺时针方向摆动一个角度，加大了定子与转子的偏心距，油泵的排量随之增大；

当油泵转速增高时，泵油量增大，出油压力随之上升，推动油压调节阀将反馈油路开大，使控制腔内的反馈油压上升，定子在反馈油压的推动下绕销轴朝逆时针方向摆动，定子与转子的偏心距减小，油泵的排量也随之减小，从而降低了油泵的泵油量，直到出油压力降至原来的数值。

定量泵的泵油量和发动机的转速成正比，并随发动机转速的增加而不断增加；

变量泵的泵油量在发动机转速超过某一数值后就不再增加，保持在一个能满足油路压力的水平上，从而减少了油泵在高转速时的运转阻力，提高了汽车的燃油经济性。

（三）调压装置

自动变速器的供油系统中，必须设置油压调节装置，一方面是因为油泵泵油量是变化的。

自动变速器的油泵是由发动机直接驱动的，油泵的理论泵油量和发动机的转速成正比，为了保证自动变速器的正常工作，当发动机处于最低转速工况（怠速）时，供油系统中的油压应能满足自动变速器各部分的需要，防止油压过低使离合器、制动器打滑，影响变速器的动力传递；

但如果只考虑怠速工况，由于发动机在怠速工况下的转速（750r/min左右）和最高转速（6000r/min左右）之间相差太大，那么当发动机高速运转时，油泵的泵油量将大大超过自动变速器各部分所需要的油量和油压，导致油压过高，增加发动机的负荷，并造成换挡冲击。

另一方面是因为自动变速器中各部分对油压的要求也不相同。

因此，要求供油系统提供给各部分的油压和流量应是可以调节的。

自动变速器供油系统的油压调节装置是由主油路调压阀（又称一次调节阀）、副调压阀（又称二次调节阀）、单向阀和安全阀等组成。

图1-25所示为一种油压调节阀装置的结构图。

图1-25油压调节装置

1-一次调节阀2-油泵3-安全阀4-二次调节阀5-单向阀

1、主油路调压阀

主油路调压阀又称一次调节阀，它的作用是根据汽车行驶速度和化油器节气门开度的变化，自动调节流向各液压系统的油压，保证各系统液压的稳定，使各信号阀工作平稳。

主油路调压阀一般由阀芯，阀体和弹簧等主要元件组成。

图1-26所示为油压调节阀的结构简图。

图1-26油压调节阀的结构简图

1-阀芯2-阀体3-弹簧a-来自油泵的压力油进口b-输往选挡阀的出油口c-和a连通的进油口d输往变矩器的出油口e-泄油道f-节气门调节压力的进口

来自油泵的压力油液从进油口a进入，并作用到阀芯的右端，来自于节气门调节阀和手动阀倒挡油路的两个反馈油压则经进油口f作用在阀芯的左端。

当发动机负荷较小，输出功率较小时，此时的节气门调节压力也较低，作用在阀芯右端的油液压力较高，油压所产生的作用力大于阀芯左端弹簧预紧力和节气门调节压力对阀芯的作用力时，弹簧将被压缩，阀芯向左移动，阀芯中部的密封台肩将使泄油口露出一部分（来自油泵的油液压力越高则泄油口露出越多），来自油泵的油液有一部分经出油口b输住选挡阀，有一部分经出油口d输出往变矩器，还有一部分泄油口流回油盘，使油压下降，直至油液压力所产生的推力与调压弹簧的预紧力和节气门调节压力的合力保持平衡为止，此时调压阀以低于油泵输入压力的油压输出；

当节气门开度增大，输出功率增大时，此时增大了的节气门调节油压将使阀芯向右移动，阀芯中部的密封台肩将堵住泄油口，泄油口开度降低，泄油道减小或处于封闭状态，使油压上升，调节阀以高于油泵输入压力的油压输出。

节气门开度越大，调压阀输出的压力越高，输往选挡阀和变矩器去的油液压力将随所要传递的功率的增大而增大，则时可使油液压力保持在相对稳定的范围（通常为0.5MPa~1MPa）内。

在阀芯的右端还作用着另一个反馈油压，它来自于压力校正阀。

这一反馈油压对阀芯产生一个向左的推力，使主油路调压阀所调节的主油路油压减小。

当自动变速器处于前进挡的1挡或2挡时，倒挡油路油压为0，压力校正阀关闭，调压阀右端的反馈油压也为0。

而当变速器处于3挡或超速挡时，若车速增大到某一数值，压力校正阀开启，来自节气门阀的压力油经压力校正阀进入调压阀右端。

增加了阀芯向左的推力，使主油路油压减小，减小了油泵的运转阻力。

当自动变速器处于倒挡时，来自手动阀的倒挡油路压力油进入阀芯的左端，阀芯左端的油压增大，主油路调压阀所调节的主油路压力也因此升高，满足了倒挡时对主油路油压的需要。

此时的主油路油压称为倒挡油压。

2、副调压阀和安全阀

副调压阀又称二次调节阀，它的作用是根据汽车行驶速度和化油器节气门开度的变化，自动调节变矩器的油压、各部件的润滑油压和冷却装置的冷却油压。

二次调节阀也是由阀体、阀芯和弹簧等组成。

当发动机转速低或化油器油门关闭时，二次调压阀在弹簧的作用下，把通向液压油冷却装置的油道切断。

当发动机转速升高和液力变矩器油压升高时，把油路开放。

发动机停止转动时，二次调压阀用一个单向控制阀把液力变矩器的油路关闭，使液压油不能外流，以免影响转矩输出。

安全阀实际上也是一个调压阀，由弹簧和钢球组成，并联在油泵的进、出油口上，以限制油泵压力。

当油泵压力高时，压开钢球，油经钢球和油道流回油盘。

旁通阀（单向阀）是液压油冷却装置的保护器，与冷却装置并联。

当流到冷却装置的液压油温度过高、压力过大时，阀体打开，起旁通作用，以免高温、高压的液压油损坏冷却装置。

（四）辅助装置

自动变速器供油系统中除了油泵及各种流量控制阀外，还包括许多辅助装置。

这里仅就油箱和滤清器作一些简单介绍。

1、油箱

自动变速器的油箱，常见的型式有总体式和分离式两类。

前者与自动变速器连成一体，直接把变速器的油底壳作为油箱使用。

后者则分开独立布置，由管道与变速器连通。

分离式油箱在布置上比较自由，允许有足够的容量而不增加变速器的高度。

通常油箱都有可靠的密封，以防油液泄漏和杂质进入，有时还可采用充压密封式油箱，以改善油泵的吸油效果。

对于某些工程车辆和重型车辆的综合传动箱，还可根据箱体结构分隔成两个或多个互通的油池，以保证可行的油液循环。

在一定条件下，油箱高度取决于油箱尺寸的大小。

在正常油箱温度条件下工作时，油箱液面应保持正确的高度。

油面过低，则油泵在吸油时可能吸入空气。

空气的可压缩性会导致难以正常工作，并且使换挡过程中出现打滑和接合延迟现象，使得变速器机件发热和加速磨损。

反之，若油面过高，则将因齿轮等零件搅拌而形成泡沫层，同样也会产生过热和打滑，加速油液的氧化。

正确的液面高度根据冷态和热态时不同的标尺刻度进行检查。

泵的吸油口应低于最低油面高度，以防吸入空气。

此外，一般油箱还应有个通气孔，以保证油箱内正常的大气压。

2、滤清器

自动变速器由于液压系统零件的高精密度及工作性能的灵敏度，使其对油液的清洁程度要求极高。

经过长期使用后，由于油液变质、零件磨损颗粒、摩擦衬面剥落、密封件磨损脱落、空气中的尘埃颗粒，以及其它污物都可能使油液污染，而导致各种故障的发生，如滑阀受卡、节流孔堵塞、随动滑阀失灵，因此，应采用多种措施对油液进行严格过滤。

在自动变速器供油系统中，通常设有三种形式的滤油装置。

（1）粗滤器

精滤器通常装在油泵的吸油管端，用以防止大颗粒或纤维杂物进入供油系统。

为了避免出现吸油气穴现象，一般采用80μm～110μm的金属丝网或毛织物作为滤清材料，以保证不产生过大的降压。

（2）精滤器

精滤器通常设置在回油管道或油泵的输出管道上，它的作用是滤去油液中的各种微小颗粒，提高油液的清洁度，避免颗粒杂物进入控制系统。

因此，要求精滤器有较高的过滤精度。

例如有的重型自动变速器的精滤器的过滤精度为40μm，保证大于0.04mm的颗粒杂物不得进入控制系统。

这样，油液必须在压力状态下通过精滤器，并产生一定的压降。

在某些复杂的重型车辆和工程车辆中，常设计有专用的旁路式精滤器，用一个专用的油泵来驱使油液通过精滤器。

（3）阀前专用滤清器

在一些自动变速器的控制系统中，常在一些关键而精密的控制阀前，例如，双边节流的参数调压阀前的油路中，串接设置有专用的阀前滤清器，以防止杂质进入节流孔隙处造成调压阀失灵，影响整个控制系统的工作。

这种阀前滤清器应尽量设置在接近于被保护的控制阀处，并且只为该阀所专用。

通常，由于它要求通过的流量不大，这种滤清器的尺寸都做得很小，过滤材料则用多层的金属丝或微孔滤纸。

四、自动换挡控制系统的结构与工作原理

自动变速器控制系统由各种控制阀板总成、电磁阀、控制开关、控制电路等组成，电子控制自动变速器的控制系统还包括各种传感器、执行器、电脑等。

控制系统的主要任务是控制油泵的泵油压力，使之符合自动变速器各系统的工作需要；

根据操纵手柄的位置和汽车行驶状态实现自动换挡；

控制变矩器中液压油的循环和冷却，以及控制变矩器中锁止离合器的工作。

控制系统的工作介质是油泵运转时产生的液压油。

油泵运转时产生的液压油进入控制系统后被分成两个部分：

一部分用于控制系统本身的工作，另一部分则在控制系统的控制下送至变矩器或指定的换挡执行元件，用于操纵变矩器及换挡执行元件的工作。

（一）自动换挡控制的原理

为实现自动换挡，必须以某种（或某些）参数作为控制的依据，而且这种参数应能用来描述车辆对动力传动装置各项性能和使用的要求，能够作为合理选挡的依据，同时，在结构上易于实现，便于准确可靠地获取。

目前常用的控制参数是车速和发动机节气门开度。

至目前为止，常用的控制系统有两种：

一种是只以车速或变速器输出轴转速作为控制参数的系统称为单参数控制系统；

另一种是以车速和节气门开度作为控制参数的系统称为双参数控制系统。

1、单参数控制系统的原理

单参数控制系统只是以车速为控制参数。

在发动机负荷一定的条件下，车速越大，说明行驶阻力越小，一般应选择传动比小的高挡工作；

车速越低，说明路面阻力大，应选择较低挡位工作，以保证有足够的驱动力。

单参数控制系统的原理如图1-27所示。

轴1以与车速成正比的转速旋转，转速升高，重锤2的离心力增大，使重锤向外甩动，推动轴3向右移动，使弹簧5压缩。

轴3上连接的触点4与各挡的导电薄片相接触时，可以接通换挡机构的控制电路，得到相应的挡位。

轴3与触点4的位置，即是重锤2的离心推力与弹簧力平衡的位置。

图1-27单参数控制系统的原理示意图

1-旋转轴2-重锤3-推力轴4-触点5-弹簧6-挡位导电薄片。

当车速增大的，旋转轴1的转速也增大，离心推力带动推力轴3和触点4进一步右移，当车速增加到定一值，触点4由薄片I移至II，变速器也相应地由一挡换入二挡，实现自动变速。

2、双参数控制系统的原理

双参数控制系统是以车速和节气开度为控制参数的。

通常，节气门开度的大小，反映了车速对发动机负荷（或动力）的需求。

在自动换挡控制系统中，发动机负荷的大小，除了用加速踏板位置或节气门的位置表示外，还可以用进气管真空度来表示。

对柴油机来说，则可用供油调节拉杆的位置来表示。

所有这些统称为节气门开度。

一般来说，节气门开度越大，发动机的负荷就越大，输出的功率也就越大。

图1-28为双参数控制自动变速机构的原理示意图。

这个机构和单参数控制系统不同之处是在弹簧5的右端还受与加速踏板8相连的节气门作用轴7的作用。

当踩下加速踏板时，节气门开度增大，负荷增大，这时通过轴7从右端压缩弹簧5。

因此，轴3和触点4的位置取决于车速的大小，还受节气门踏板位置的影响。

如果节气门开度增加，则需要有更高的车速才能使轴3克服弹簧5的作用力而右移。

也就是说，在节气门开度（负荷）增大时，需要较高的车速才能升挡，同样，降挡时的车速也较高。

因此，单参数控制机构不能广泛地反映汽车和发动机的工作情况，所以只有在早期的自动变速器中得到采用。

现代汽车自动变速器中，广泛采用双参数控制系统。

图1-28双参数控制系统的原理示意图

1-旋转轴2-重锤3-推力4-触点5-弹簧6-挡位导电薄片7-加速踏板。

（二）自动换挡控制信号及装置

车速和节气门开度的变化要转变成油液压力变化的控制信号，输入到相应的控制系统，改变液压控制系统的工作状态，并通过各自的控制执行机构来进行各种控制，从而实现自动换挡。

这种转速装置，称为信号发生器或传感器，常用的控制信号有液压信号和电气信号。

1、液压信号装置

液压信号装置是将发动机负荷（节气门开度）和车速的变化转变成液压信号的装置。

常见的液压信号装置有节气门调压阀（简称节气门阀）和速度调压阀（简称速度阀或调速器）两种。

（1）节气门调压阀

节气门调压阀用于产生节气门油压，以便控制系统根据汽车油门（即节气门）开度的大小改变主油路油压和换挡车速，使自动变速器的主油路油压和换挡规律满足汽车的实际使用要求。

节气门调压阀是由节气门开度所控制的，根据控制方式的不同，节气门调压阀有机械作用式节气门调压阀、真空作用式节气门调节阀、带海拔高度补偿装置的真空作用式节气门调节阀及反变化的节气门调节阀等几种型式。

在几种型式的节气门调压阀中，由于机械作用式节气门调压阀结构简单、工作可靠，所以使用最广泛。

图1-29是一种机械式节气门调压阀的结构简图。

它由柱塞2、阀芯4、弹簧3和阀体等组成。

a为进油口，b为出油口，c为泄油口，d为强制降挡油口。

图1-29机械作用式节气门调压阀结构简图

1-摇臂2-柱塞3-弹簧4-阀芯a-进油口b-出油口c-泄油口d-强制降挡油口。

当踩下加速踏板，使节气门开度增大时，摆臂1沿逆时针方向转动，推动柱塞2右移，压缩弹簧3，使弹簧力增大，弹簧力则推动阀芯4右移，使进油口a的开口量增大，而泄油口的开口量减小，于是通往控制装置的输出油压Pa上升。

阀芯右端的油室与出油口b相通，Pa压力油对阀芯4产生向左的液压推力。

当Pa压力油对阀芯的作用力与弹簧3的作用相平衡时，阀芯就保持在某一工作位置，得到一个稳定的输出信号油压Pa。

当摆臂1沿逆时针方向转到最大转角位置时，柱塞2移动右端位置，其环槽把油口d与b接通，此时输出压力达最大值pamax，并从d口输出，从而达到强制降挡的控制目的。

（2）速度调压阀

自动变速器液压操纵系统速度调节阀一般装在输出轴上，使调节阀能够感应出汽车速度的变化，以得到和汽车速度相对应的输出油压，从而控制自动变速器的换挡时机。

速度调压阀有单锤式、双锤式和复锤式等型式。

图1-30所示为近代汽车自动变速器中应用最广的复锤式速度调压阀。

它有两个大小不同的重锤，但只有一个双边节流阀。

两个重锤在不同转速范围所起的作用也不同：

在低速范围内，大小两个重锤的离心力都作用在滑阀上；

在高速范围内，只有小锤的离心力继续作用在滑阀上，速度调压阀的输出信号油压出现不同的两个阶段，所以这种速度阀也称作两级式速度阀，而把单锤式速度阀称作单级式速度阀。

图1-30复锤式速度调压阀结构简图

1-大重锤2-小重锤3-滑阀4-弹簧5-拉杆6、7-锁止环8-变速器输出轴。

复锤式速度调压阀的结构特点是大小重锤1、2和滑阀3布置在变速器输出轴8的两侧，通过拉杆5相连。

大重锤1是个套筒，当输出轴8旋转时，在离心力作用下，它能在阀体内沿轴线方向滑动。

在其内部，通过弹簧4将离心力传给小锤即套筒2。

两重锤的离心力又通过拉杆5，传递给在输出轴另一侧的滑阀3。

大小重锤在甩动外移时，其移动距离受锁片7或6的限制。

速度阀工作时，压力油作用于滑阀的阶梯形环面上，与输出轴另一侧的重锤离心力相平衡。

当输出轴转速较低时，大小重锤的离心力都通过拉杆5作用在滑阀3上，因此输出油压Pa随车速的增加而急剧升高。

随着输出轴转速的增加，大重锤离心力迅速增大，以至克服弹簧4的张力，外移至极限位置，被锁止片7挡住。

这时大重锤的离心力除压缩弹簧4外，不再传递给拉杆5，而由锁止环所承受。

当转速再升高时，除了弹簧4的弹力继续作用外，只有小锤2的离心力继续与滑阀环面上的油液压力相平衡。

这时由于离心重量变小，速度阀输出信号油压的变化也较缓慢，出现了输出信号油压的阶段性，这种复锤式速度调压阀的信号油压，可以在较大的车速范围内满足换挡控制的要求。

2、电气信号

将控制参数的变化转换成电气信号（通常是电压或频率的变化），经调制后再输入控制器。

或将电器信号输入电子计算机，电子计算机根据各种信号输入，作出是否需要换挡的决定，并给换挡控制系统发出换挡指令。

在计算机控制的自动变速器上，传感器节气门开度信号的是节气门位