基于辛普森电控系统的液压控制油路的分析研究.pdf

设 计 研 究 汽 乍 实 用 技 术 AUT0MOB I LE APPL I ED TECl { NOLOGY 2 0 1 4 第3 期 20l4 N0．3 基于辛普森电控系统的液压控制油路的分析研究 邢 帅，张琦 德州学院 汽车工程学院，德州 2 5 3 0 2 3 摘 要 通过汽车 自动变速器的国内外现状的研究得出我国在汽车 自动变速器传动技术上严重 缺乏其设计与研 究开发能力以及一整套完整 的分析方法和设计理论。 本文以液压控制现代 4 A T自 动变速器液压回路分析为基础，对辛普森 自动变速器 四个挡位 的液压油路进行测绘，分析其原理 及其各种阀在当中起到的作用，为后期 的设计工作奠定坚实的基础 。 关键词 汽车 ；自动变速器 ；液压 ；换挡机理 中国分类号U 4 6 3 ．2 2 文献标识码A 文章编号1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 4 0 3 7 6 0 4 Ana l y s i s a n d Re s e a r c h o f o i l c i r c ui t o f Co nt r o l l e d by Hyd r a u l i c pr e s s ur e ba s e d on Si mps o n o f El e c t r i c Co nt r o l Sy s t e m Xi n g S h u a i ， Z h a n g Q i C o l l e g e o f Au t o mo t i v e E n g i n e e r i n g ， De z h o u Un i v e r s i t y , S h a n d o n g De z h o u 2 5 3 0 2 3 Abs t r a c t Th r o u g h t h e r e s e a r c h o f t h e d o me s t i c a nd f o r e i g n c u r r e n t r e s e a r c h o f a u t o ma t i c t r a n s mi s s i o n ， i t C an b e a c q u i r e d t ha t d r i v e t e c h n o l o g y o f a u t o ma t i c t r a n s mi s s i o n i n o u r c o u n t r y h a v e fl s e r i o u s l a c k o f i t s d e s i g n， r e s e a r c h a n d d e v e l o p me n t a b i l i t y , a s we l l a s a c o mpl e t e a n a l y s i s me t ho d a n d d e s i g n t h e o r y ． Ba s e d o n t h e An a l y s i s o i l c i r c ui t of f o u r AT Co n t r o l l e d b y Hy d r a ul i c p r e s s u r e．t h e h y d r a u l i c oi l c i r c ui t o f f o ur g e a r s o f S i mp s o n a u t o ma t i c t r a n s mi s s i o n i s s u r v e y e d a n d ma p pe d a n d a l l k i n d s o f va l v e s a r e a n a l y z d t h e p r i n c i p l e a n d f un c t i o n ． Th e s e wo r k s wi l l p r o v i d e t h e s o l i d f o un d a t i o n f o r t he l a t e r d e s i g n s ． Ke y wo r d s a ut o mo bi l e ； a ut o ma t i c t r a ns mi s s i o n； Hy dr a ul i c pr e s s u r e ；s h i ft me c h a ni s m CLC NO． U4 6 3 ． 2 2 Do c u me n t Co d e A Ar t i c l e I D 1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 4 0 3 - 7 6 0 4 引言 随着 电子技术和微机技术 的飞速发展 ，自6 O年 代末期开始 ，采用 电子控制技术 的液压系统陆续出 现 ， 促进了 自动变速器技术的发展【 ” 。本文对液压控 制现代 4 A T 自动变速器液压油路的详细测绘与分 析，同时对液压控制现代 4 A T自动变速器的机械结 作者简介 邢帅，学士， 就读于德州学院， 研究方向汽车 运用 工程 。 构、工作原理、液压换挡机理进行 了详细的分析。 1 、辛普森 4档 自动变速器简介 辛普森行星齿轮机构是汽车 自动变速器中普遍 采用的一种行星齿轮变速机构[2 J ，辛普森 S im p s o n 式行星齿轮变速器是由辛普森行星齿轮机构和相应 的换挡执行元件组成，双排行星齿轮结构 由两个 内 嘴台式单排行星齿轮机构组合而成 。 1 ， 其结构特点 是 前后两个行星排 的太阳轮连接称为前后太阳轮 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 7 汽车实用技术 2 0 1 4年第 3期 组件前一个行星排的行星架和后一个行星排的齿 圈连接， 称为前行星架和后齿圈组件【 ] 输出轴通常 与前行星架和后齿圈组件连接 ，如图 1 所示 。 。’ ‘ ’ ’’’ ’ ’ ’ ’ 。。 。 。。 。 ’ ’ 。 。。 ’ 。 。 ’ 。。 。 ’ 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 』 图 1 辛普森式双排行星齿轮结构 1 前齿圈 2一前行星轮 3一前后太阳轮组件 4一后行 星轮 5一后行星架 6一前行星架与后齿圈组件 7一输出轴 2 、辛普森 4档 自动变速器换挡机理分析 现代 4 A T自动变速器为液力变矩器和辛普森式 行星齿轮系组成 的变速机构 ，主要由液力变矩器、 行星齿轮变速箱 、主减速器、差速器及液压阀块五 部分组成【 ， 不 同换挡执行元件在工作过程 中的作用 如表 1所示，辛普森变速器处于不同挡位时各换挡 执行元件的工作状态如表 2所示。 表 1 各换挡执行元件的作用 换挡执行元件 作用 减速传动离合器 U D 将输入轴连接到降速太阳轮 倒挡离合器 R E V 将输人轴连接到倒挡太阳轮 超速离合器 O D 将输入轴连接到超速挡行星架 低倒挡制动器 L ／ R 固定低倒 挡齿圈和超速挡行星架 二挡制动器 2 ND 固定倒挡太阳轮 表 2 不同挡位时各换挡执行元件的状态 换挡执行元 件 P ， N R D1 D 2 D 3 D 4 减速离合器 0 o 0 倒挡离合器 。 超速挡离合器 0 o 低倒挡制动器 0 O o 二挡制 动器 0 0 注O表示接合或制动。 L R 制动器蓄压器、0 D离合器蓄压器、2 N D制动 器蓄压器、u D离合器蓄压器是辛普森 自动变速器 中 的 4个蓄压器。蓄压器的作用 吸收油压的波动 ， 使油压平稳建立 ，离合器和制动器动作更加平稳 ， 减少换挡过程中的冲击【 ，使换挡更加平顺。 2 ． 1液压控制系统概述 1 液压控制系统油压的建立由齿轮式油泵 建立液压控制系统的油压 。 2 两个重要的油压调节阀一个是变矩器压 力调节阀， 其功用是稳定到变矩器的油压【 。操纵换 挡杆使换挡杆处于不 同的位置和不同的挡位时，就 会有不同的系统油压 ，这个过程是由机械式调压 阀 实现 ，没有使用压力控制 电磁 阀；二是系统压力调 节阀，其作用是调节变速器的工作压力。 3 液压控制系统组成5个结构完全相 同的 脉宽调制式电磁 阀。其中 4个 电磁 阀分别控制着 4 个换挡执行元件的工作， 称为换挡电磁 】 ；另外一 个用于控制变矩器锁止离合器的工作。 4 4个蓄压器作用 分别控制着 4个离合器 和制动器的油压建立速度 ，蓄压器弹簧按照特定的 回路特性校准，从而控制换挡进程，使换挡顺畅。 5 对应于 4个换挡电磁 阀， 还有 4个换挡油 压控制滑阀，换挡油压控制滑阀受 4个换挡电磁阀 控制，其功能是调节作用在离合器和制动器上的液 压压力。 6 变速器挡位的选择 P 、R、N、D由驾 驶员通过操纵手动控制 阀进行的选择 。 7 假如 出现严重故障，自动变速器进入失效 保护模式，变速器锁定在 3挡 ，倒挡离合器由手动 阀控制 ，保证在失效保护模式下的倒挡运行 。失效 保护功能由开关阀、失效保护阀协助共同完成。 2 ． 2 油路分析 1 1 挡油路分析 如图 2所示，当自动变速器需要 1 挡工作时， 自动变速器控制单元 T C U给 UD 电磁阀断电， U D离合器压力控制阀动作， U D离合器接合。 这样， 自动变速器的接合部件是 UD离合器和 L R制动器， 自动变速器处于 1 挡。当换挡杆至于 D位时，手动 阀向执行元件压力控制 阀、失效保护 阀以及各换挡 电磁阀和压力调节 阀供油。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 9 汽车实用技术 2 0 1 4年第 3期 仅十一个 ，比通常 A T阀数量减少 4 0 ％～ 6 0 ％。本文 通过对现代 4 A T自动变速器的测绘 ，能够很好 的理 解 自动变速器的工作原理 ，为下一步的控制策略的 研究打下了坚实的基础，初步把系统的二维和三维 模型建立 了起来 。 参考文献 [ 1 ]黄康，曾亿山． 汽车 自动变速器技术的发展现状[ J ] ． 合肥 合肥工业大学学报，2 0 0 5 ． 1 2 ，1 - 5 ． [ 2 】张慧永． 液力变矩器离合器比索和滑差控制系统开发[ M】 吉林大学2 0 0 3 ，2 - 5 0 ． [ 3 】吴修义． 德国福伊特迪瓦第三代 3 E自动变速器[ J ] ． 北京 MC现代零部件，2 0 0 5 ． 1 ， 8 5 ． 8 7 ． [ 4 ]宋勇． 电子控制 自动变速器液压控制系统设计[ D】 ． 长沙 湖南大学，2 0 0 7 ． [ 5 ]曹利民． 汽车维修技师[ J ] ． 汽车杂志， 2 0 0 7 ， 9 ． [ 6 】宋福昌等，电控液力自动变速器的结构与维修[ M] ． 北京． 科学出版社， 2 0 0 9 4 2 3 ． 2 5 ． [ 7 】 Hi r o j i T a n i g u c h i ， Y a s u s h i An d o ．An a l y s i s o f a Ne w Au t o ma t i c T r a n s mi s s i o n Co n t r o l S y s t e m f o r Le x u s Ls 4 0 0 ． S AE9 1 0 6 3 9 ， 1 9 9 1 ． [ 8 】T a d a s h i Ko n d o ，K u n i h i r o 1 w a t s u k i ，Y u t a k a T a g a ． T o y o t a ” Ec t I “ - - A Ne wAu t o ma t i c T r a n s mi s s i o n W i t h I n t e l l i g e n t E l e c t r o n i c Co n t r o l S y s t e m ． S AE9 0 0 5 5 0 ， 1 9 9 0 ． 汽车防盗新科技 由动作组成的“ 密钥‘ Ca r t he f t o f n e w t e c h n o l o g y b y t h e a c t i o n c o n s i s t s o f” k e y ’ 汽车防盗技术与窃贼偷盗技术一直在不断地交替上升 中，而如今 ，对于那些先进 的防盗技术例如警报 系统、密钥系统，其总有某些漏洞可以被利用。新闻中曾报道过，窃贼利用信号截取装置拦截司机车钥匙 与车辆 间的密钥传输信号，并进行偷盗。这让车主防不胜 防。对于这个问题，一 家来 自智利的科技创新公 司开发 出了一款新装置 ，名为 G o o d l o c k 。 G o o d l o c k 可以嵌入在车内的某个系统中， 并生成一段只有车主 自己知道的密钥。听上去和传统密钥系 统没啥两样 ，但实际上 ，其产生的密钥并非想象中那样。 所谓的密钥并不是一串 数字，而是由 3个特定的动作组成的 “ 行为组合” 。举个例子，车主可以设定 动作为先按一下喇叭，紧接着系上安全带，最后再按下空调按钮。一旦如此设定后，任何其他妄想将车开 走的人都无法启动车辆， 除非他能正确按照顺序作出以上 3 个动作一 一 除了车主本身显然没有其他人知道这 串 “ 密钥” 。车载系统功能越来越丰富，如今一辆汽车中能够排列出约 1 3 ，0 0 0种不同的行为组合，例如司 机也可以选择先打开收音机、接着踩下加速踏板、最后将变速箱切换到行驶档。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m