《自动变速器》-第四章

第一节内啮合齿轮泵结构与工作原理内啮合齿轮泵是自动变速器中应用最多的一种油泵，各种丰田汽车自动变速器都采用这种油泵。它具有结构紧凑、尺寸小、质量轻、自吸能力强、流量波动小、噪声低等特点。内啮合齿轮泵主要由小齿轮、内齿轮、前端壳和后端盖四部分组成，如图４-１所示。月牙板只是前端壳的构造。小齿轮为主动齿轮，由变矩器后的花键槽驱动。内齿轮为从动齿轮，它通常安装在变矩器的后方。月牙形隔板（简称月牙板）的作用是将小齿轮和内齿轮之间的工作腔分隔为吸油腔和压油腔，使其彼此不通；泵壳上有进油口和出油口。下一页返回第一节内啮合齿轮泵结构与工作原理发动机运转时，变矩器壳体后端的轴套带动小齿轮和内齿轮一起朝顺时针方向旋转。此时，在吸油腔，由于小齿轮和内齿轮不断退出啮合，容积不断增加，以致形成局部真空，将液压油从进油口吸入，且随着齿轮的旋转，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，容积不断减小，将液压油从出油口排出。这就是内啮合齿轮泵的泵油过程。油泵的理论泵油量等于油泵的“排量与油泵转速”的乘积，“排量”是油泵转一周排出液体的量。内啮合齿轮泵的排量取决于小齿轮的齿数、模数及齿宽，但实际上这些都是生产厂家的设计，不用我们考虑。上一页下一页返回第一节内啮合齿轮泵结构与工作原理油泵的实际泵油量会小于理论泵油量，因为油泵的出油口和进油口总有一定的连通，导致泄漏。其泄漏量与连通的间隙的大小及输出压力有关，间隙越大、输出压力越高，泄漏量就越大。上一页返回第二节摆线转子泵结构与工作原理摆线转子泵是一种特殊齿形的内啮合齿轮泵，它具有结构简单、尺寸紧凑、噪声小、运转平稳、高转速性能良好等优点；其缺点是流量脉动大，加工精度要求高。摆线转子泵由一对内啮合的转子及泵壳、泵盖等组成，如图４-２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。一般内转子的齿数可以为８个、１０个等，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的摆线转子泵的内转子都是１０个齿。下一页返回第二节摆线转子泵结构与工作原理发动机运转时，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、外转子中心线右侧的各个工作腔的容积由小变大，以致形成局部真空，将液压油从进油口吸入；在内转子、外转子中心线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。这就是摆线转子泵的泵油过程。上一页下一页返回第二节摆线转子泵结构与工作原理摆线转子泵的排量取决于内转子的齿数、齿形、齿宽及内外转子的偏心距。齿数越多，齿形、齿宽及偏心距越大，排量就越大。有人说，摆线转子泵和内啮合泵一样，只是齿形不同，这种认识是错误的，实际上它们的差别很大。第一是内齿轮和小齿轮的齿数相差数目不同；第二是运油方式不同，一个是内齿轮与小齿轮共同形成的运油腔运油，另一个是内齿轮和小齿轮必须有月牙板才能形成运油腔。上一页返回第三节双行程叶片泵结构与工作原理双行程叶片泵由定子、转子、叶片、壳体、泵盖等组成，该种泵具有流量均匀、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。转子由转子轴带动，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４-３所示为双行程叶片泵实物图。图４-４所示为双行程叶片泵工作原理图。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，在转子叶片槽内做往复运动。这样在每两个相邻叶片之间便形成密封的工作腔。下一页返回第三节双行程叶片泵结构与工作原理如果转子朝顺时针方向旋转，在转子与定子中心连线的左右两半部的工作腔容积逐渐增大，以致产生一定的真空，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愈大，叶片泵的排量就愈大。上一页返回第四节变量泵结构与工作原理上述３种油泵的排量都是固定不变的，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成正比地增加的，发动机怠速一般在７５０ｒ／ｍｉｎ，高速一般在６０００ｒ／ｍｉｎ，二者泵油量相差在８倍左右。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阀板上的主调压阀泄油返回油底壳，油泵泵油量愈大，其拖动油运转的阻力也愈大，试想一个排量小的泵和一个排量大的泵产生同样的压力时哪个做功要多些。下一页返回第四节变量泵结构与工作原理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，目前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形式（称为变量泵或可变排量式叶片泵）。采用这种油泵的车型有福特、马自达、大宇等轿车。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做一定的摆动，以改变定子与转子的偏心距，从而改变油泵的排量。图４-５所示为马自达车系变量泵实物图。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，泵油量较小。上一页下一页返回第四节变量泵结构与工作原理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（主调压阀用于控制油泵泵口油压）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。上一页返回第五节奔驰副油泵奔驰液控变速器是唯一带有副油泵的自动变速器，优点是可以在发动机的起动机不工作时若有牵引仍可以起动，同时还不损坏自动变速器的调速器。图４-６、图４-７所示为奔驰副油泵位置图。这也是唯一值得大家关注的液控变速器。因为实践中尽管奔驰车较高级，早期的四挡变速器也较多应用，不过也快消失了，就像化油器一样退出历史舞台。发动机正常工作时副油泵主动齿轮和调速器之间的驱动连接在活塞作用下右移，花键驱动连接分离，副油泵不泵油。发动机不工作，但有外力牵引时，如图４-７所示活塞左侧没有油时，活塞在右部弹簧作用下左移，花键驱动连接接合，油泵开始由下向上泵油。泵出的油向上去往主油路，向下去润滑调速器齿轮。返回第六节油泵的检修一、内啮合泵１.油泵的分解（１）拆下油泵后端轴颈上的密封环。（２）按照对称交叉的顺序依次松开油泵螺栓，打开油泵。（３）用油漆在小齿轮和内齿轮端面上做一标记，取出小齿轮及内齿轮。一些自动变速器厂家已在齿轮的端面上用圆形坑、方形坑或三角形坑来作标记。（４）拆下油泵前端盖上的唇形油封，装时别忘在唇口上涂上自动变速器油。下一页返回第六节油泵的检修在分解油泵时应注意，对于油泵壳体为铝材料，例如宝马车系（ＺＦ公司配套）的一些油泵壳，不要损伤铝合金的油泵前端盖，不可用冲子在油泵齿轮和油泵壳上作记号。２.油泵零件的检修（１）用厚薄规分别测量油泵内齿轮外圆与油泵壳体之间的间隙或内齿轮齿顶与月牙板之间的间隙（两数值一样），小齿轮及内齿轮的齿顶与月牙板之间的间隙如图４-８所示，小齿轮及内齿轮端面与泵壳平面的端隙如图４-９所示。将测量结果与表４-１对照，如不符合标准，应更换齿轮、泵壳或油泵总成。上一页下一页返回第六节油泵的检修（２）检查油泵小齿轮、内齿轮、泵壳端面有无肉眼可见的磨损痕迹。特别是油泵前后端盖的端面沟状磨损情况，这是不能用测量端面间隙测量的，但实际中会影响泵油量，如有可见磨损痕迹应更换新件。以上检查是针对影响泵油量的因素的检修，实际在修理中还要检查和更换一些相关部件。检查导轮支撑套是否变蓝，即检查变矩器导轮是否有烧蚀。这样检查有利于预见性修理或提醒。检查导轮支撑套管内前后铜套内径是否正确，有无严重的偏磨损。上一页下一页返回第六节油泵的检修

导轮支撑管内前后铜套用于密封锁止离合器分离油压，即通往变矩器锁止离合器前部分离油压，一旦泄漏量过大时，影响进入变矩器的油压过低会影响变矩器的传动效率，使油温升高，氧化变质，同时导致润滑压力过低，烧蚀各个单向超越离合器及行星排齿轮，如图４-１０和图４-１１所示。检查油泵前壳内铜套内径是否正确，有无严重的偏磨损。油泵前壳内铜套是用于密封锁止离合器锁止油压的，一旦泄漏量过大，会使锁止离合器因锁止压力不足而打滑，如图４-１２所示。上一页下一页返回第六节油泵的检修

有的人可能会提出疑问：此油封能密封从铜套和变矩器驱动轴套之间渗出的油吗？在设计时已充分考虑过这个问题，设计上在此油封和铜套之间做了个回油孔，渗出的油会从回油孔回油，一般不会渗出油来。但一旦出现唇口的损坏，油可以在旋转力作用下飞溅出来，如图４-１３所示。（３）油泵前壳Ｏ形油封每次拆变速器后必须更换。尽管油泵和变速器壳体之间有螺丝紧固，油也要在油泵和变速器壳体（无论两者之间有无密封纸垫）之间渗出来，向外渗时有油封密封，只能向油泵和变速器壳体间隙内渗油。但一旦此油封损坏时，很易造成前油封漏油，所以必须更换。上一页下一页返回第六节油泵的检修（４）油泵后端轴颈上的密封环，除铸铁密封环可以重复使用外，其他环均需更换。３.油泵的组装用干净的汽油清洗油泵的所有金属零件，在清洗后的零件上涂少许液压油，按下列步骤组装。（１）在油泵前端盖上装入新的油封。（２）更换所有的Ｏ形密封圈，并在新的Ｏ形密封圈上涂液压油。（３）按分解时相反的顺序组装油泵各零件。（４）按照对称交叉的顺序，依次拧紧油泵盖螺栓，拧紧力矩为１０Ｎ·ｍ。上一页下一页返回第六节油泵的检修（５）在油泵后端轴颈上的密封环槽内涂上变速器油，安装新的尼龙密封环。（６）检查油泵运转性能：将组装后的油泵插入变矩器中，转动油泵，油泵齿轮转动应平顺，无异响。若不平顺，可能有杂质夹在端面或力矩不正确。若转动有异响则应更换。二、摆线转子泵油泵零件的检修如下：（１）用厚薄规分别测量油泵主动齿轮与从动齿轮相接触工作面的间隙，一般间隙很小或无间隙，如图４-１４所示。测量主动齿轮及从动齿轮端面与泵壳平面的端隙，将测量结果与标准值对照，如不符合标准，应更换油泵总成。上一页下一页返回第六节油泵的检修（２）检查油泵主动转子、从动转子、泵壳端面有无肉眼可见的磨损痕迹。特别是油泵前后端盖的端面沟状磨损情况，这是不能用测量端面间隙测量的，但实际中会影响泵油量，如有磨损痕迹应更换油泵。三、变量泵１.油泵零件的检修（１）只有叶片泵才能变排量，所以变量泵的检修最终和叶片泵相同。测量主动转子及叶片端面与泵壳平面的端隙，将测量结果与标准值对照，如不符合标准，应更换油泵总成。（２）检查油泵主动转子、叶片、泵壳端面有无肉眼可见的磨损痕迹，特别是油泵前后端盖的端面沟状磨损情况是不能用测量端面间隙测量的，但实际中会影响泵油量，如有可见磨损应更换油泵。上一页下一页返回第六节油泵的检修２.变量泵安装注意事项（１）有的转子两端端面并不一样大或端面的构造不同，所以朝向在拆开时应记清。这种泵支撑环和转子为铸铁材料，若出现垫起时，在拧端盖时很易碎裂。（２）对于美国前驱车的变量泵，只有在阀板先竖立安装到变速器壳体上后，才能装油泵定子内部元件。若先装油泵内部元件，在向壳体上装配阀体时，阀体竖立后，转子会在重力作用下下落，使阀体安不到壳体上。粗心的修理人员此时可能用螺丝代阀体，结果使油泵转子和油泵后端盖损坏。严重时需更换整个阀板，造成几万元损失。图４-１５所示为美国通用公司生产的４Ｔ６０Ｅ变量泵，上海通用汽车国产化后为４Ｔ６５Ｅ。上一页返回第七节油泵检修总结其实这个总结也是机械部件检查修理的总结。概括为一句话，只要是机械件在工作中有运动接触的或工作中不存在运动接触但存在冷热变形的都要检查。运动接触的磨损程度在相同时间内及相同时间内的不同区域内不同。在每一次检查中可以分为对结果有直接影响的相关性检修和对结果没有直接影响或根本没影响的非相关性检修。预见性检修会扩大修理范围，减