浅谈AT在中国的基因之液压系统——来自老郭的分享

  老郭:IND4汽车人资深注册用户。2004年毕业于湖北汽车工业学院,毕业后曾在国内汽车企业就职超过8年时间,参与过汽车变速器研发、匹配、售后技术支持等主要岗位。

AT,也就是自动变速器,指包含液力变矩器、行星齿轮、离合器等组成的自动变速器。

中国目前AT公司正在艰难起步,而AT从1939年至今,已经发展近百年,但在中国的发展时间却是近十年而已。AT中,我们觉得最为神秘的控制、执行机构,其中的控制是指TCU,执行就是液压执行机构,包括机油泵、电磁阀、阀体、阀芯、阀板……。

某6AT的液压阀体总成

某6AT的液压泵、滤清器总成

想要超越经典,就必须先向经典致敬!

从第一张图中,可以清晰看到,PRND的手动阀连接着P挡的棘轮锁,其它5个执行机构的压力比例阀,2个开关阀以及一个主油路的流量比例阀,通过TCU直接控制,确保6AT的正常运行。而第二幅图中的机油泵、滤清器总成,可以清晰看到机油泵和泵外的油路,从外观可以猜测,这是一台摆线泵。

  下面,我们将解析阀体的油路。

  

从左到右依次是上阀板、中阀板上、中阀板下、下阀板

3层阀板,所有的工作油路,都是在下阀板完成与外界的接口,也就是下阀板与箱体直接连接,箱体有各种油路与其想通,而中、上阀板,布置阀芯、蓄能器、单向阀、泄压阀、小滤清器、梭阀等。

从左到右依次是上阀板、中阀板上、中阀板下、下阀板图

油路的分析向来都是AT工程师最细心的部分,无论是原理分析,结构分析,工艺分析或者更多的如同考古般的解密分析。

从左到右依次是上阀板、中阀板上、中阀板下、下阀板含阀芯图

在绘制原理图的过程中,含阀芯的图是详细的分析过。里面密密麻麻的阀芯、弹簧、油路……,最后分析得到的就是上图中的油路原理图。

而离合器的扭矩、离合器的压紧液压缸,与油压需求,时间等等,所涉及到的液压计算,一般都是参考“伯努利方程式”和“帕斯卡原理”。

帕斯卡原理—密闭容器内的压力处处相等。

在密闭容器内有一质点,该质点作用在容器四壁的各个方向的压力相等。

如果我们对上述容器的形状予以适当的变形,如图所示:

  容器的左右两侧分别施加了重量和截面不等的重块,依据帕斯卡原理可知,容器内的压力处处相等,即P1和P2相等,结合压力、压强和截面积的关系,那么F1/S1=F2/S2,这个公式揭示出这样一个道理,在一个相对密闭的容器内,只要我们在截面较小的一侧施加一个较小的作用力,就可以托举起较重的物体,日常生活中的千斤顶就是依据此原理工作的。

图中左侧的杠杆,是一种作用相同的等效图,说明了帕斯卡原理的特性,可借助该图,加深对原理的理解和领悟。

帕斯卡原理在自动变速器中的应用,主要体现在阀柱的移动和移动方向的控制方面,通过对压力、压强和阀柱截面积这三个基本量的变换,完成阀柱左移、右移和停止这三种状态的随机转换。

  例1

如图所示,当控制油压同时施加在阀柱的左右两侧时,由于阀柱两侧的截面积相等,控制油压所产生的作用力大小相等相互抵消,所以阀柱处于静止状态。

例2

如图所示,当控制油压施加在阀柱的中间部位时,由于阀柱两侧的截面积大小相等,控制油压所产生的作用力大小相互抵消,所以阀柱也处于静止状态。

  例3

如图所示,当控制油压同时施加在阀柱的两侧位置时,由于阀柱右侧的截面积大于左侧的截面积,依据压力与压强的关系可知,控制油压在阀柱右侧所形成的作用力大于左侧的作用力,所以阀柱向左移动。

例4

如图所示,当控制油压施加在阀柱的中间位置时,由于阀柱右侧的截面积大于左侧的截面积,所以控制油压在阀柱右侧的作用力大于左侧的作用力,其结果阀柱向右移动。

再来看看实际中的阀设计。下图中阀芯的设计与帕斯卡原理是相同的,考虑到实际应用以及控制过程对时间的要求,适当根据实际情况增加弹簧辅助阀芯的运动。

  

  

  

  

阀芯的分解示意

某6AT的液压系统原理图

  现在问题来了,从油路图中,我们可以清晰看到,5个执行机构(离合器与制动器)中,任何一个执行机构都是一个液压缸,但有多条油路,那么,一个液压缸为什么不是一条液压回路,而是多条?

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