换挡品质控制装置的结构与工作原理

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1、换挡品质

换挡品质是指换挡过程的平顺性,即换挡过程能平稳而无颠簸或冲击地进行。换挡品质控制是自动换挡液压控制系统中的基本组成部分之一。

对换挡过程的具体要求有两个:一是换挡过程应尽量迅速地完成,以减少由于换挡时长过长而使摩擦元件的磨损增加和减少因换挡期间输入功率低或中断而引起的速度损失;其二是换挡过程应尽量缓慢平稳过渡,以使车速过渡圆滑,没有过高的瞬时加速度或瞬时减速度,避免颠簸和冲击,以提高乘坐舒适性,减小传动系的冲击载荷,延长机件寿命。

以上两个要求是互相矛盾的。换挡过程快,就不可避免地产生较大的冲击和动载荷,换挡过程的平稳性就不好。而如果为了提高换挡过程的平稳性而延长过渡时长,则摩擦元件的滑转时长延长,累计滑摩功增加,导至摩擦元件温度升高、磨损增加。所以,在一般情况下,根据经验,最小滑摩时长在0.4s~1s较为合适,在此前提下再设法提高换挡过程的平稳性。

2、换挡品质控制

换挡过程品质控制的实质就是限制发生过于剧烈的扭矩扰动,改善换挡质量。

(1)自动变速器执行机构的缓冲控制

缓冲控制可从换挡执行机构本身结构 着手,如采用单向离合器代替摩擦元件,采用分阶段作用的液压缸活塞,或采用带缓冲垫的伺服液压缸。当采用可闭锁的液力变矩器时,在换挡过程中可通过断流解锁阀使它解锁成液力工况。

缓冲控制也可从换挡执行机构外部进行,如在液压控制系统内采用蓄能器、缓冲阀、限流阀、节流阀以及节流孔等。

①断流解锁阀

断流解锁阀的功能是在换挡瞬间切断向锁止离合器的供油,使变矩器在换挡过程及随后一段时长内保持在液力工况下工作,以便利用液力元件的减振缓冲作用,改善换挡过程品质。换挡期间断流的时长与车辆的诸多因素有关。在有些重型自动变速器中,完成换挡后保持液力工况的时长为0.3s~0.8s。

图1-34是一种解锁断流阀的结构简图。它由一个阶梯形滑阀1与单向阀2等主要部件组成。主压力油从油道输入,并作用于滑阀的最右端。主压力油液经节流孔3和油道b输往换挡离合器。油道b又经单向阀2与滑阀1左端的油室连通。滑阀1腰部的油道d与c是向变矩器锁止离合器的供油通道。当滑阀1处于如图所示的右端位置时,其腰部环槽将油道d与c连通,变矩器实现闭锁。如果滑阀1左移到一定位置,则将d 与c的通路切断,并将油道c与泄油道相通,这就切断了锁止离合器的供油,并使它泄油解锁。

换挡品质控制装置的结构与工作原理

图1 断流解锁阀结构简图

1-滑阀 2-单向节流阀 3-节流孔 a-主压力油进油道 b-换挡离合器供油道 c-锁止离合器供油道。

与变速器换挡时,油道b中的油压瞬时内发生短时长下降。此时,单向节流阀2的两侧也立即产生压力差,使单向阀打开,滑阀左端油室中的油压也随之下降。这就破坏了滑阀两端油压的平衡,滑阀右端的主油压大于左端的压力,因而向左移动。滑阀左移一方面切断锁止离合器的供油使之解锁,同时还使节流孔3被短路,使油道a和b直接连通,保证换挡离合器迅速充油结合。

随着换挡离合器充油过程的完成,油道b中的油压逐渐回升。在单向节流阀2的两侧,逐渐产生反向压差,使油道b中的油压大于滑阀左端油室中的油压,油液自油道b经单向节流阀2的节流孔向滑阀左端的油室充油,左端油室油压回升。由于阶梯形滑阀面积差的作用,当油压升至一定值时就推动滑阀右移。由于单向节流阀2的节流作用,左端油室充油较缓慢,到滑阀完全复位需要一定的时长。只有经过一定时长滑阀复位后,才能恢复向锁止离合器供油,使其重新锁止。

图1-35为一种串联在锁止阀前的一组柱塞阀组成的断流解锁阀。柱塞阀的输出油道e经锁止阀输往锁止离合器。而输入油道则是与各挡离合器供油通道相连通的一组油道a(二挡)、b(三挡)、c(四挡)、d(五挡)。每当换挡发生时,原来挡位的离合器泄油,因此也使锁止离合器立即泄油解锁。但是向锁止离合器的再次充油,必须在换挡离合器完成充油过程之后,经过一段时长才能实现。这样就能保证液力变矩器在换挡期间解锁而得到液力工况。

换挡品质控制装置的结构与工作原理

图2 串联在锁止阀前的断流解锁阀

1、2、3-柱塞 a、b、c、d-各挡断流滑阀的进油道 e-断流柱塞阀的输出油道。

例如在二档升三挡时,油道a立刻泄油卸压,锁止离合器立即分离解锁。与此同时,由于三挡离合器充油,油道b也充油升高。但是,由于柱塞2与1与所处的位置还不能使油道b与油道e马上接通,必须有足够的压力油液推动柱塞2与1移位后,油道才能畅通。由于油道内有一系列节流孔的节流作用,实现柱塞2与1的移位,使油道畅通要经过一定时长。这就使锁止离合器的重新锁止需要有一个时长间隔。

其它挡位的升、降过程,断流阀的作用原理相同,只是因油路结构参数不同,断流时长有所差别。

②限流阀

图3是一种限流阀的结构简图。它实际上是一种可控制调节的节流阀,串联在供油通道中。

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图3 一种限流阀的结构简图

1-弹性阀片 2-柱塞 3-进油口 4-出油口 Pa-节气门信号油压。

液流自进油口3经弹性阀片1上的小孔及周边的缝隙流向出口4,输往液压执行元件。如图所示,弹性阀片1的开度则由柱塞2来控制,而柱塞2又受节气门信号油压控制。当节气门开度增大时,作用在柱塞2上的控制油压增大,弹性阀片1的开度也增大。反之,节气门开度小时,柱塞上的油压减小,弹性阀片的开度小,这就使得在小节气门开度时供油量减小,液压执行元件完成动作的时长延长。

③缓冲阀

缓冲阀在有的自动变速器中称软接合阀,图1-37所示为一种缓冲阀的结构简图。这主要由滑阀芯1、阀体2和弹簧3等组成。在阀体2上,有4个油道,油道c是主压力油进油道,并通过内部油道以及节流孔4和油道a相通,油道b为主压力油的出油道,通往换挡执行机构,使换挡执行机构接合,d为节气门调节压力输入油道。由图可见,经节流后的主压力作用在滑阀芯1的左端,节气门调节压力作用在滑阀芯的右端。在换挡时,主压力油经油道c进入滑阀的中间。同时也经节流孔4进入左端,并克服变化着的节气门调节油压的作用力和弹簧力使滑阀芯右移,使出油孔b开度减小,节制和缓冲了换挡执行机构油压的升高。

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