基于辛普森電控系統(tǒng)的液壓控制油路的分析研究

邢帥，張琦

（德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院，德州 253023）

基于辛普森電控系統(tǒng)的液壓控制油路的分析研究

邢帥，張琦

（德州學(xué)院 汽車工程學(xué)院，德州 253023）

通過(guò)汽車自動(dòng)變速器的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的研究得出：我國(guó)在汽車自動(dòng)變速器傳動(dòng)技術(shù)上嚴(yán)重缺乏其設(shè)計(jì)與研究開(kāi)發(fā)能力以及一整套完整的分析方法和設(shè)計(jì)理論。本文以液壓控制現(xiàn)代4AT自動(dòng)變速器液壓回路分析為基礎(chǔ)，對(duì)辛普森自動(dòng)變速器四個(gè)擋位的液壓油路進(jìn)行測(cè)繪，分析其原理及其各種閥在當(dāng)中起到的作用，為后期的設(shè)計(jì)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

汽車；自動(dòng)變速器；液壓；換擋機(jī)理

CLC NO.:U463.22Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)03-76-04

引言

隨著電子技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，自60年代末期開(kāi)始，采用電子控制技術(shù)的液壓系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)，促進(jìn)了自動(dòng)變速器技術(shù)的發(fā)展[1]。本文對(duì)液壓控制現(xiàn)代4AT自動(dòng)變速器液壓油路的詳細(xì)測(cè)繪與分析，同時(shí)對(duì)液壓控制現(xiàn)代4AT自動(dòng)變速器的機(jī)械結(jié)構(gòu)、工作原理、液壓換擋機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

1、辛普森4檔自動(dòng)變速器簡(jiǎn)介

辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)是汽車自動(dòng)變速器中普遍采用的一種行星齒輪變速機(jī)構(gòu)[2]，辛普森(Simpson)式行星齒輪變速器是由辛普森行星齒輪機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的換擋執(zhí)行元件組成，雙排行星齒輪結(jié)構(gòu)由兩個(gè)內(nèi)嘴臺(tái)式單排行星齒輪機(jī)構(gòu)組合而成的[3]，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：前后兩個(gè)行星排的太陽(yáng)輪連接稱為前后太陽(yáng)輪

組件：前一個(gè)行星排的行星架和后一個(gè)行星排的齒圈連接，稱為前行星架和后齒圈組件[4]：輸出軸通常與前行星架和后齒圈組件連接，如圖1所示。

2、辛普森4檔自動(dòng)變速器換擋機(jī)理分析

現(xiàn)代4AT自動(dòng)變速器為液力變矩器和辛普森式行星齒輪系組成的變速機(jī)構(gòu)，主要由液力變矩器、行星齒輪變速箱、主減速器、差速器及液壓閥塊五部分組成[5]，不同換擋執(zhí)行元件在工作過(guò)程中的作用如表1所示，辛普森變速器處于不同擋位時(shí)各換擋執(zhí)行元件的工作狀態(tài)如表2所示。

表1 各換擋執(zhí)行元件的作用

表2 不同擋位時(shí)各換擋執(zhí)行元件的狀態(tài)

LR制動(dòng)器蓄壓器、OD離合器蓄壓器、2ND制動(dòng)器蓄壓器、UD離合器蓄壓器是辛普森自動(dòng)變速器中的4個(gè)蓄壓器。蓄壓器的作用：吸收油壓的波動(dòng)，使油壓平穩(wěn)建立，離合器和制動(dòng)器動(dòng)作更加平穩(wěn)，減少換擋過(guò)程中的沖擊[6]，使換擋更加平順。

2.1 液壓控制系統(tǒng)概述

（1）液壓控制系統(tǒng)油壓的建立：由齒輪式油泵建立液壓控制系統(tǒng)的油壓。

（2）兩個(gè)重要的油壓調(diào)節(jié)閥：一個(gè)是變矩器壓力調(diào)節(jié)閥，其功用是穩(wěn)定到變矩器的油壓[7]。操縱換擋桿使換擋桿處于不同的位置和不同的擋位時(shí)，就會(huì)有不同的系統(tǒng)油壓，這個(gè)過(guò)程是由機(jī)械式調(diào)壓閥實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有使用壓力控制電磁閥；二是系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥，其作用是調(diào)節(jié)變速器的工作壓力。

（3）液壓控制系統(tǒng)組成：5個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的脈寬調(diào)制式電磁閥。其中4個(gè)電磁閥分別控制著4個(gè)換擋執(zhí)行元件的工作，稱為換擋電磁閥[8]；另外一個(gè)用于控制變矩器鎖止離合器的工作。

（4）4個(gè)蓄壓器作用：分別控制著4個(gè)離合器和制動(dòng)器的油壓建立速度，蓄壓器彈簧按照特定的回路特性校準(zhǔn)，從而控制換擋進(jìn)程，使換擋順暢。

（5）對(duì)應(yīng)于4個(gè)換擋電磁閥，還有4個(gè)換擋油壓控制滑閥，換擋油壓控制滑閥受4個(gè)換擋電磁閥控制，其功能是調(diào)節(jié)作用在離合器和制動(dòng)器上的液壓壓力。

（6）變速器擋位的選擇（P、R、N、D）由駕駛員通過(guò)操縱手動(dòng)控制閥進(jìn)行的選擇。

（7）假如出現(xiàn)嚴(yán)重故障，自動(dòng)變速器進(jìn)入失效保護(hù)模式，變速器鎖定在3擋，倒擋離合器由手動(dòng)閥控制，保證在失效保護(hù)模式下的倒擋運(yùn)行。失效保護(hù)功能由開(kāi)關(guān)閥、失效保護(hù)閥協(xié)助共同完成。

2.2 油路分析

（1）1擋油路分析

如圖2所示，當(dāng)自動(dòng)變速器需要1擋工作時(shí)，自動(dòng)變速器控制單元（TCU）給UD電磁閥斷電，UD離合器壓力控制閥動(dòng)作，UD離合器接合。這樣，自動(dòng)變速器的接合部件是UD離合器和LR制動(dòng)器，自動(dòng)變速器處于1擋。當(dāng)換擋桿至于D位時(shí)，手動(dòng)閥向執(zhí)行元件壓力控制閥、失效保護(hù)閥以及各換擋電磁閥和壓力調(diào)節(jié)閥供油。

（2）2擋油路分析

如圖3所示，控制單元（TCU）通電（ON），放開(kāi)LR制動(dòng)器，2擋工作；同時(shí)，TCU控制2ND擋制動(dòng)器，使LR電磁閥斷電（OFF），2ND制動(dòng)器壓力控制閥動(dòng)作，2ND制動(dòng)器接合。這樣，UD離合器和2ND制動(dòng)器構(gòu)成接合部件，變速器2擋工作。

（3）3擋油路分析

如圖4所示，當(dāng)TCU給OD離合器斷電（OFF），OD離合器接合時(shí)， 3擋工作。同時(shí)，自動(dòng)變速器控制單元（TCU）給2擋制動(dòng)器（2ND）電磁閥通電（ON），2ND制動(dòng)器釋放不工作；UD離合器繼續(xù)保持工作。UD離合器和OD離合器構(gòu)成自動(dòng)變速器的接合部件，自動(dòng)變速器3擋工作。

（4）4擋油路分析

如圖5所示， TCU給2ND擋制動(dòng)器斷電（OFF），2ND制動(dòng)器壓力控制閥動(dòng)作，2ND制動(dòng)器接合，4擋工作。同時(shí)，自動(dòng)變速器控制單元（TCU）給UD離合器電磁閥通電（ON），UD離合器釋放不工作。這樣， OD離合器和2ND制動(dòng)器構(gòu)成接合部件，自動(dòng)變速器4擋工作。

3、總結(jié)

辛普森電控四AT液壓控制油路的每個(gè)結(jié)合元件采用單獨(dú)電磁閥直接控制，可以實(shí)現(xiàn)精確地?fù)Q擋控制。整個(gè)液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單明了，液壓閥數(shù)量減少，

僅十一個(gè)，比通常AT閥數(shù)量減少40%～60%。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)代4AT自動(dòng)變速器的測(cè)繪，能夠很好的理解自動(dòng)變速器的工作原理，為下一步的控制策略的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，初步把系統(tǒng)的二維和三維模型建立了起來(lái)。

[1] 黃康，曾億山.汽車自動(dòng)變速器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005.12，1-5.

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[5] 曹利民.汽車維修技師[J].汽車雜志,2007,9.

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[8] Tadashi Kondo，Kunihiro Iwatsuki，Yutaka Taga.Toyota "Ect-I"--A NewAutomatic Transmission With Intelligent Electronic ControlSystem.SAE900550,1990.

Analysis and Research of oil circuit of Controlled by Hydraulic pressure based on Simpson of Electric Control System

Xing Shuai, Zhang Qi
(College of Automotive Engineering, Dezhou University, Shandong Dezhou 253023)

Through the research of the domestic and foreign current research of automatic transmission, it can be acquired that drive technology of automatic transmission in our country have a serious lack of its design ,research and development ability, as well as a complete analysis method and design theory.Based on the Analysis oil circuit of four AT Controlled by Hydraulic pressure , the hydraulic oil circuit of four gears of Simpson automatic transmission is surveyed and mapped and all kinds of valves are analyzd the principle and function.These works will provide the solid foundation for the later designs.

automobile; automatic transmission; Hydraulic pressure; shift mechanism

A

1671-7988(2014)03-76-04

邢帥，學(xué)士，就讀于德州學(xué)院，研究方向：汽車運(yùn)用工程。