第四节液压操控系统.doc

第四节 液压操控系统
一、液力自动变速器的控制原理
迄今为止几乎所有的自动变速器都采用液力的工作方式。除了变矩器的工作需要液力之外，变速执行元件多片离合器和制动带的伺服油缸在作用或释放时也需要液力。另外自动变速器中的液体压力润滑也离不开液力。
根据前面所介绍的行星齿轮机构的变速原理已经知道，所谓自动变速器的档位变换，实际上就是对行星齿轮机构中的变速执行元件实行控制，也就是多片离合器作用或释放、制动带的作用或释放以及单向离合器和超越式离合器的锁止和释放。其中单向离合器和超越式离合器的锁上和释放不需要用液力来操纵，其两种状态的变化，仅仅取决于旋转方向或者是内外圈的相对速度。另外变矩器的锁止离合器也同样存在锁止和释放的两种状态。液力自动变速器中的多片离合器、制动带和变矩器锁止离合器的状态改变都依赖于液压系统中的控制阀（换向间），通过改变控制阀滑阀的位置，从而改变液压系统中的液体通道，实现对执行元件的控制。液力自动变速器的控制方式主要有两种方式：一种完全采用液压控制方式，称之为液控自动变速器；另一种采用电子控制方式，称之为电控自动变速器。两种不同控制方式，对于变速器换档信号的采集、处理方法不同，对于改变控制阀滑阀位置的方法也不同。
（一） 换档信号的采集和处理
无论是液控或电控自动变速器在执行档位变化之前，它都要获得下列几个重要的信号（见图10．1）。
1．预选杆的位置信号
也就是P、R、N、OD、D、2。1的位置信号。该信号是由驾驶员根据自己意愿选择的。驾驶员操纵预选杆，实际上是选择手动问和档位开关的位置，对于具有七个位置的预选杆，手动阀就有七个位置与其对应，手动闹中的每个位置，其内部的液体通道都是不同的。手动阀是自动变速器的控制阀之一。

2．发动机负荷信号
该信号变速器执行换档的重要信号之一。在液控自动变速中，该信号来自节气门开度阀（TV），或来自真空压力调制器。通过这些装置，使发动机的节气门开度或进气管内的真空度转换成相应的油压大小，直接对控制阀的滑阀位置进行控制。在电控自动变速中，发动机负荷信号主要通过节气门位置传感器和进气歧管绝对压力传感器来获取，并且把这些获取信号以电压大小的方式传送给电脑，经处理后由电脑给电磁阀发出通断电的指令，从而改变控制阀滑阀的位置。
3．汽车车速信号
该信号是变速器执行换档的另一个重要信号。在液控自动变速中，该信号来自与变速器输出轴连接的调速阀，使输出轴转速通过调速阀转换成相应的油压大小，直接对控制阀的滑阀位置进行控制。在电控自动变器中，汽车的车速信号则通过车速传感器获取，并且把车速信号以电压大小的方式传送给电脑，经处理后由电脑给电磁阀发出通断电的指令，从而改变控制阀滑阀的位置。
4．强制降档信号
该信号来自油门踏板。当驾驶员将油门踏板接近踩到底时，即节气门全开状态时，该信号发生，强制控制阀（换档阀）的滑阀处于打开位置，高压液体使液控换档阀中的滑阀强制变换位置，则变速器由高档换入低档。在液控自动变速中，油门踏板和强制降档阀是通过钢索联动的。在电控自动变速器中，强制降档信号则通过油门踏板上的强制降档（电）开关触点的闭合或断开，把该信号传给电脑，然后由电脑经处理之后给换档阀发出通断电的指令，实现强制降档的动作。
5．其他电子传感的信号
在电控自动变速器中，除了变速器换档的主要信号发动机负荷和汽车车速之外，还有其他的一些信号通过各种传感器传给电脑，这些附加的信号主要为了改善换档品质或者是为了提供报警的信号。图10．2示出了自动变速器的12个输人电信号。

图10.2自动变速器的电子控制装置
输入信号传感器 电子控制器 输出
l
一变速器压力开关总成（PSA） ·动力控制模块（PCM） 由电子控制的变速器的元件
2一变速器输入速度传感器（TISS） A—压力控制电磁阀（PCS）
3一变速器汽车速度传感器（VSS） ·故障诊断连接器（DLC）
4一变速器液体温度传感器（TFT） B—1—2换档电磁阀（“A”）
5一变速器预选档位开关
6—节气门位置传感器（TPS） C—2—3换档电磁阀（“B”）
7一发动机水温传感器（ECT）
8一发动机转速（点火模块） D一变矩器锁止离合器占空
9一变矩器锁止离合器（TCC）制动开关 比控制电磁阀（PWM）
10－空调（A／C）开关
11一巡航控制信号
12一进气歧管空气绝对压力传感器
在图10．l左侧并用虚线箭头表示的信号，称为外部的控制信号，这些信号主要执行对控制阀的滑阀位置控制。图右侧的循环框图主要反映变速器内部的控制关系，控制阀主要对变矩器、多片离合器和制动带执行接合或释放的控制。从变矩器进入体外循环的液体还必须连接到散热器上的油冷却器，然后再返回变速器的油盘。由于自动变速器内部结构十分紧凑，因此无法靠飞溅的方法实现润滑，必须采用压力润滑的方法，同时通过液体带走内部的摩擦热量。
（二） 换档控制过程
图10．3显示了液控自动变速器换档控制过程。在方向盘下面的操纵杆称为预选杆，分别有P、R、N、OD、D、2、1共Q七个档位。当驾驶员在操纵预选杆的同时，通过拉杆分别和棘轮。手动阀联动，当选择了预选杆位置也就确定了手动阀位置，手动阀位置不同，其内部通道也相应发生变化，手动阀的进油口和来自主回路的油压相接。汽车在行驶过程中，驾驶员脚踩油门踏板，通过一根钢索带动发动机进气管上的节气门，使其产生开度变化，与此同时通过另一根和节气门联动的钢索拉动一摇臂，使其产生角度变化。在有些结构中，摇臂被一个旋转的径向凸轮替代，摇臂角度变化实际上是推动强制降档间向左移动，同时压缩介于降档阀和节气门开度间之间的弹簧，随着角度变大，弹簧的预压缩量也增大，则从节气门的开度阀进入换档阀左侧控制口的油压也随之加大。在有些液控变速器中，进人换档阀一侧的油压不是来自节气门开度阀，而是来自真空压力调制器的油压，真空压力调制器中真空腔直接通过一根软管和发动机进气管连接。当换档阀左边节气门开度阀油压大于右边调速阀油压时，滑阀右移使来自油泵的主回路进人伺服油缸活塞下腔，活塞克服回位弹簧预紧力使制动带收紧，完成轮毂的固定。在图10．4上，变速执行元件是制动带和伺服油缸，根据同样的作用原理，这套装置可用于控制多片离合器。一个伺服油缸或一个多片离合器就应该配置一套两位三通换档阀，实现变速执行元件的作用或释放。但实际上，在自动变速器液压系统中，仅出现两至三个换档阀，通常一个换档阀就包含了几个两位三通问，其内部的通道也复杂得多，它可以同时控制几个变速执行元件的工作。

换档阀两侧的控制油压相互间始终是对抗的，来自调速阀的油压坚持变速器的档位往上升，而来自节气门开度阀的油压坚持变速器的档位往下降，最终滑阀位置取决于油压大的一侧。因此变速器换档点正确与否和调速阀、节气门开度阀自身的输出特性有很大关系，这些装置都有中间调节环节，应该根据要求检查和调节这些装置的输出特性（即速度一油压和节气门开度一油压曲线），否则会出现换档点延迟或提前的现象。注意进入换档间两侧的是控制油压，是随汽车工况变化的低压，而进人滑阀中间使制动带起作用的是来自主回路的高压。真空压力调制器和进气歧管相连，当节气门开度变化，实际影响迸气歧管的真空度；当真空压力调制器的真空腔压力变化时，就引起换档阀油压变化。尽管真空压力调制器没有和油门踏板有联动的装置，但它是从进气歧度的变化来获取发动机负荷变化的信号，并把信号转换成对应的油压。换档阀另一侧控制口的油压来自调速阀，该油压随调速阀转速的增加而增加。这样换档阀的两侧控制口分别作用了来自两处的油压，左侧来自节气门开度阀油压或者真空压力调制器油压，它反映的是发动机负荷的大小；右侧来自调速阀油压，它反映的是汽车车速的大小。当左侧油压大于右侧，换档阀滑阀右移，变速器就执行降档动作；反之，换档阀滑阀左移，变速器就执行升档动作。当驾驶员踩油门踏板时，节气门开度阀右侧的强制降档阀和它处于联动状态，在油门踏板行程接近踩到底时，强制降档阀把来自主回路的油压和换档阀左侧控制口油路接通，使换档阀左侧出现高压，迫使换档阀滑阀右移，实施强制降档。
图10．4显示了液控自动变速器换档阀控制变速执行元件的过程。在该图中，变速执行元件是制动带和伺服油缸。当右边来自调速阀的油压大于左边节气门开度阀油压时，洲滑阀左移，此时伺服油缸活塞下腔的油压经换档阀的回油孔流回油盘，使制动带释放。
二．液压系统的油压和调压装置
（一） 液压系统的油压
所有液控自动变速器都存在三种基本控制油压：主回路油压、节气门开度油压和速度油压。这些油压都是由调压阀、节气门开度阀和速度阀（调速阀）调节的。主回路油压是经调压阀调节后的油泵输出压力，变速器中的所有其他油压都是由主回路油压调节后形成的，主回路油压是液压系统设置的最高油压，该油压又称为主回路油压或工作油压（见图10．5）。主回路油压主要用于驱动制动带和多片离合器，经过减压装置或节流通道之后的油压则用于变矩器、润滑变速器以及作为控制滑阀的移位。速度油压是根据车速变化调节的油压。节气门开度油压是根据发动机负荷或节气门开度变化调节的油压。节气门开度油压和速度油压的综合作用控制变速器换档。

在某些工况下，主回路油压必须升高。例如在发动机大负荷的工况下，为了使制动带箍紧和多片离合器接合更可靠以及延迟升档，必须提高主回路油压。当主回路油压升高到超过一般工况下的油压时，才可能使汽车克服重载，实现拖挂或爬坡。
当汽车重载行驶时，节气门开度油压（或真空压力调制器油压）作为发动机负荷的信号，以信号油压的方式作用于调压阀上的升压阀。作用在升压阀上的节气门开度油压与调压阀弹簧一起作用在调压阀的一侧，直至主回路油压升高到与调压阀弹簧力与节气门开度油压作用力之和相等为止。主回路油压的升高增强了变速执行元件的抗滑转能力，并自动升高了换档点。有些自动变速器的调压阀上装有两个升压阀，另外一个升压阀则用于改善倒档和低档的换人以及进一步增大倒档和低档工作时变速执行元件接合和固定的能力。
在电控自动变速中，由于采用电磁阀换档的方式，通常就不出现调速阀油压和节气门开度阀油压。但是在有些半电控的自动变速器上，为了使主回路油压能随发动机负荷的变化而变化，因此保留了节气门开度阀或真空压力调制器，把发动机的负荷变化通过其中一个装置转换成对应的控制油压信号，并施加在调压阀的升压阀上，使主回路油压发生相应的变化。
自动变速器的主回路压力调节系统采取随发动机负荷变化和预选杆档位变化的控制方式，其最大的优点是可以减少发动机燃油消耗，降低油温，改善换档冲击和在发动机小负荷工况下实现提前换档。
在变矩器正常工作时，其内部的油压通常是一种低压，主回路油压经过第二调压阀（减压阀）或者限压阀的降压，然后进人变矩器。但是当变矩器的锁止离合器处于锁止状态时，则进入变矩器的油压是来自主回路的油压。
自动变速器的润滑油压，一般都是经过第二调压阀调节后的低压，或者是主回路油压经过油道上的节流孔产生比较大的油压降，然后再执行润滑
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作用。
（二） 调压阀
当油泵把油液输送到液压系统时，油泵的输出油压随着发动机的转速增加而升高，过高的油压可能引起油泵停转或部件损坏。为了防止这种现象发生，在液压系统都设有调压阀，以调节和保持主回路的油压，起到限压和溢流的作用。
调压阀有三种主要的用途和工作方式：使油液充满变矩器。泄压和建立平衡的工作状态（如图10.6所示）。当油泵开始转动，系统中的油液阻力很小，无法建立油压。这时调压阀在弹簧力的作用下使泄油口处于关闭状态。由于油压作用在调压阀中的滑阀上端，而弹簧力作用在滑阀的另一端，使调压阀处于平衡位置。随着液压系统的油压不断上升，作用在滑阀的油压迫使滑阀克服弹簧的预紧力下移，一直移至泄油口开启时，主回路油压和弹簧力平衡。该油压就是主回路设定的最高油压。一旦液压系统的油压小于弹簧力，调压阀中的滑阀上升，关闭泄油口，允许液压系统中的油压再次升高，直到重新打开泄油口保持新的平衡。滑阀这种不断的往复移动，维持系统压力的恒定不变。调节主回路油压的调压阀称为主调压阀。

变矩器正常工作时，其内部充满了液体，但是其内部的油压往往要低于主回路油压。为了实现这种降低油压的变化，通常在进人变矩器之前，设置第二调压阀或者限压阀。第二调压阀实际上是一种减压阀，来自主回路的油压经过该阀后实现了降压，通常该阀的设置油压为0．4－0．5 MPa。来自主调压阀的油压输人第二调压阀的下端控制口，使滑阀克服上端弹簧力上移，输人的油压和打开的泄油口相通，使油压下降，当下端控制口油压低于弹簧力时，泄油口重新关闭，滑阀的上下移动使输出油压始终保持一个恒定值。第二调压阀的工作原理和主调压阀类似，只是该阀的弹簧力比主调压阀小得多。
前面已提到，自动变速器中的主回路油压是随着发动机负荷和预选杆档位变化而变化的。但前面介绍的主调压阀，它的设定油压是恒定的，因为弹簧预紧力不可调节。为了是实现主回路油压可调节，在原调压阀的基础上，又附加了一个升压阀（见图10．7），升压阀上有两个控制口，其中一个控制口油压来自节气门开度阀或真空压力调制器，另外一个控制口则来自手动阀的倒档或低档输出口，无论哪个控制口作用油压，都会推动升压阀移动，这样作用在去调压楼的滑阀力除兀原弹簧力外还附加升压阀的作用力，这样调压阀就获得新设置的主回路油压。由于升压阀一个控制口的油压是来自随发动机负荷而变化的信号油压，因此调压阀的调节油量也随之变化。
三、 反映发动机负荷变化的感应装置
无论是液控和电控的自动变速器，在换档之前都需要获得有关发动机负荷变化的信号，其中液控自动变速器的发动机负荷信号来自节气门开度问或真空压力调制器，并且是改变换档滑阀位置的动力源。另外变速器的换档时机和换档特性也随发动机负荷而变化。当汽车处于大负荷状态下工作时，为了防止多片离合器和制动带打滑，需要提高液压系统主回路的油压。在自动变速器中，反馈发动机负荷信息，并使主回路油压产生相应变化的装置，除了电子传感器装置之外，广泛采用的机械装置就是真空压力调制器或者节气门开度阀。其中4T60E自动变速器采用的是真空压力调制器，而丰田汽车公司的自动变速器则广泛采用节气门开度阀。
（一） 真空压力调制器
真空压力调制器是利用发动机的真空度（负压），传感发动机的负荷信号。真空压力调制器是根据真空度信号，增加或降低油压的负荷传感装置，其真空度信号随节气门开度和汽车负荷而改变（如图10．8所示）。发动机的节气门开度大时负压低，而节气门开度小时负压高。当负压低时真空压力调制器使信号油压升高，而负压高时真空压力调制器使信号油压降低。当高负压（在某一确定的发动机转速和节气门开度工况下）作用于真空压力调制器时，使调压阀正常工作，并保持正常的油压。但是，当低负压作用于真空压力调制器时，真空压力调制器输送到调压阀的升压阀的信号油压升高，则调压阀使液压系统主回路油压也随之升高。

真空压力调制器通常为一个拧在或压装在变速器壳后部的小圆形金属盒。真空压力调节器通过真空管路与发动机进气歧管连通，从而获得发动机的真空度（如图10．9所示）。

真空压力调制器金属盒的内脏被膜片分隔成两个密封的气室。靠近变速器壳体的气室通大气，另一侧气室与大气隔绝，即形成真空气室。在与大气相通的一侧膜片上连接着一个推杆，推杆的另一端与真空压力调制器的双边节流阀相连。在真空气室中位于膜片和金属盒端面间装有螺旋弹簧。
在低负压时，真空压力调制器在螺旋弹簧预压缩力的作用下，推动双边节流阀向右移动，直接输送油压到其控制装置，而在高负压时则阻止输送油压。在发动机低负荷且节气门开度小时，进气歧管的高负压将使真空压力调制器的真空腔克服弹簧力，把膜片连同推杆吸过一段距离，即推杆作用在双边节流阀顶端的作用力减小，双边节流阀的输出油压和推杆的作用力平衡。当发动机负荷增高且节气门开度加大时，进气歧管负压降低，膜片弹簧通过膜片和推杆推动双边节流阀从而提高输出油压。真空压力调制器和双边节流阀的输出油压，与进气歧管的真空度（负压）成反比，而与发动机节气门开度成正比。
真空膜片对膜片一边的大气压与另一边真空度的差值作出反应。由于在海拔较高地方大气压和发动机真空度较小，则一般真空压力调制器反应较小。有些真空压力调节器采用高度补偿真空闲，高度补偿真空阀是一个安装在真空压力调制器大气室的弹簧式膜盒。在膜盒制作时，抽成真空以使大气压能压缩膜盒。当海拔提高而大气压降低时，由于压差减小，膜盒膨胀。膜盒的膨胀对真空压力调制器的真空气室侧膜片施加一个作用力，而补偿了因海拔较高大气压较低的影响。
真空压力调制器的缺点是：当膜片破损而漏气时，有可能把变速器的油液吸人发动机进气歧管，使变速器的液压油损耗加快；如果是液控自动变速器，其换档信号来自真空压力调制器，则膜片漏气还会引起控制上的误差，使整个换档控制系统出现相当于节气门全开的控制效果，出现主回路油压升高、换档点车速增大、换档粗暴等现象。
（二） 节气门开度阀和联动装置
节气门开度阀和联动装置是另外一种反映发动机负荷的传感装置，通过操纵油门踏板洲节气门开度阀的工作。节气门开度问根据节气门开度，把加在其上的主回路油压改变成节气门开度阀的油压（如图10．10所示）。联动装置使油门踏板的移动转变成节气门开度阀一侧弹簧的预紧力，油门踏板的移动位移越大，弹簧预紧力越大，节气门开度问输出油压则越高，直到等于主回路油压。节气门开度阀钢索一端连接在节气门联动装置上，另一端连接在变速器壳体的节气门开度阀的拉臂或凸轮上。
当踩下油门踏板时，节气门开度阀打开，产生节气门开度油压，节气门开度油压直接作用在调压阀上的控制口。节气门开度油压与调压阀弹簧共同使调压阀保持在关闭泄油口位置上，使油压上升。由于主回路的油压升高使变速执行元件的施力装置压紧，防止在发动机大负荷下变速执行元件打滑。当释放油门踏板时，节气门开度油压降低，主回油路的油压也降低。在液控换档的自动变速器中，当车速降至特定值时，这一主回路油压的下降引起降档。
如果迅速踩下油门踏板，节气门开度油压和主回路油压会突然增大，这使节气门开度油压比速度阀油压高。在换档阀上的节气门开度油压和换档阀弹簧共同作用下，使换档阀克服速度阀油压向降档的位置移动，变速器实现自动降档。换档阀在这一位置时切断了口，阻止这时升档。许多自动变速器装有强制降档阀，可额外增大作用在换档阀的油压，以迅速及时降档。

四、 反映汽车车速变化的感应装置
调速阀是由变速器输出轴驱动的控制装置。它传感车速，并向阎体输送升档或降档的油压信号，基本上是由调速阀根据车速控制变速器的换档点和换档特性。调速阀根据车速把主回路油压升高或降低，把输出轴的转速信号转变成为速度油压信号。速度油压随车速的提高而增大，并且直接输送给换档阀的一侧的控制口，该油压和另一侧节气门开度油压对峙，决定换档滑阀的位置。

机械式调速阀通过活动重块离心力的作用反应车速的变化。随着变速器输出轴转速的增加，重块在离心力的作用下，距离旋转轴线越来越远。重块的这种运动，使调速阀输送给换档阀更高的油压。当变速器输出轴转速降低，就会引起速度油压下降。
自动变速器中采用的调速阀有许多不同的型式，但不论哪种型式的调速阀都根据车速提供不同的油压信号。调速阀可以与变速器输出轴一起转动，也可以是被输出轴驱动。调速阀既可以远离变速器输出轴安装在变速器壳体中，而通过蜗轮驱动，也可以直接安装在变速器输出轴上。对于前轮驱动汽车，调速阀通过主减速器上的齿轮驱动。
调速阀一般包括一个单独的小阀体，其上具有主回路油压进口、速度油压出口和回油底壳的泄油口。调速阀体有一个或两个由重块和弹簧力控制的阀。当汽车不动时，调速阀体上主回路进口被关闭。当汽车起步时，调速阀开始转动，使重块在离心力的作用下移动阀。这样主回路油压经调节后，进入速度油压回路输送到换档阀。
调速阀一般有三种型式：输出轴式、齿轮驱动单向球阀式和齿轮驱动线轴滑阀式（如图10.11所示）。这些型式都有大小两个重块和弹簧，并且该间通过阀轴与变速器输出轴连接。大的初级重块在低速时向外移动，而小的次级重块在高速时向外移动。
输出轴式调速阀有一个装在变速器输出轴上具有弹簧的线轴式滑阀（见图10.11a）。调速间重块的设置是：当次级重块克服主回路油压移动时，初级重块克服弹簧力移动。位于输出阶侧两重块和弹簧的总作用力，比输出轴另一侧滑阀自重的离心力大得多。因此，当输出轴以较高的速度转动时，滑阀被阀轴向内拉；当转速增高时，速度油压被输送到换档阀。
当输出轴转速升高时，速度阀逐步打开主回路压力油人口，而增大速度油压，直到速度油压等于主回路油压。如果这时油液被排泄，压力就会降低。油液被排泄后，滑阀一旦又被重块的离心力向内拉，主回路压力油又进人调速阀，又开始重复如上的循环。
车速在95 km/h或110 km/h时，调速阀仍可起调节作用。有些调速阀在更高的速度也可以起调节作用，这取决于重块和弹簧力的选择。当汽车停止时，调速间在弹簧力的作用下，关闭主回路压力油人口。如果供给调速阀的主回路油压是后油泵提供的，则只有在汽车行驶中调速阀才会有主回路油压。
齿轮驱动单向球阀式调速阀垂直于输出轴方向安装在变速器上（见图10.11b）。离心重块直接作用在单向球阀上，以打开或关闭两个泄油口。当主回路油压推开单向问时，通过调速阀体泄油。汽车停车时，单向阀打开，供给调速阀的主回路油压就被泄掉了。当车速增加时，重块离心力使单向阀部分关闭，而限制油液排泄。这使速度油压上升，直到单向球阀关闭到完全没有泄漏时，速度油压等于主回路油压。这时速度油压增高，并作用在换档间上。
齿轮驱动线轴滑阀式速度阀垂直于输出轴方向安装在变速器上，并由输出轴驱动（见图10.11C）。这种型式调速阀的油压调节很像安装在输出轴上的调速阀，但它的机械结构不同。它由离心重块通过杠杆间接控制滑阀，重块兼作杠杆。当车速增加时，在离心力下，重块向外甩，引起滑阀向阀孔内滑动，而关闭泄油口，井使速度油压增加。
五 自动变速器中的阀
在液压系统中，阀可以分成控制阀和压力调制阀两种基本型式。另外还有其他型式的阀，如单向阀和起阻尼、节流作用的小孔，它们协助变速器的液压系统工作。
前面介绍的调速阀、节气门开度间和真空压力调制器都属于这种压力调制阀。这种阀输人的油压基本是恒定的，但输出油压则随着外部信号的变化而变化，这个外部信号可以是真空度、作用力或位移。在电子控制的压力调制问中，其外部信号也可以是电流大小或脉冲宽度的大小，这在下面的章节中介绍。
控制阀不同于压力调制阀，其作用主要是为了改变液控变速执行元件的作用和释放，通过改变控制阀中的滑阀位置，变换液体在控制阀中的流动方向。这种流动方向的变化不会改变控制阀的输出油压和输入油压的关系，即在控制阀中输人和输出的油压基本是一致的。
液压系统绝大多数采用的是滑阀，又称为线轴式滑阀，因其外形类似缝纫的线轴而得名（如图10．12所示）。阀的较粗部位称为阀轴，阀轴表面与阀体孔精确配合，几个阀轴通过阀杆连在一起。阀杆比阔轴细，而且是非精加工部分。阀轴之间的空隙称为阀槽。当滑间装人阀孔内，阀槽在闹座孔间形成了油压通道。

改变滑阀在阀孔中的位置，可改变液体流动路线。改变滑阀的位置，可以通过机械或液压作用加以控制。有些液压控制的滑阀有不同大小的阀轴，并且装有弹簧，当作用在滑阀上的液体压力引起滑阀朝较大阀轴一侧移动时，它还需克服大阀轴一侧的弹簧预紧力。滑阀另一侧油压必须比没有装弹簧以前更大，才有可能移动滑阀的位置。
（一） 控制阀的操纵方式
控制阀的操纵方式在液压系统中通常有下列几种。
（1）手动操纵（如图10．13a所示）

具有一定压力的液体通过通道A被控制阀接受，又经过滑问中的阀槽进人通道C，这样液体压力就能够作用到多片离合器或制动带的伺服油缸上。当操纵杆运动时，滑阀移动，结果A通道关闭人通道打开，则液体压力通过B通道解除，制动带或多片离合器就释放。
在自动变速器中，手动阀是通过预选杆联动装置操纵的线轴式滑阀。当预选杆位于前进档或倒档时，手动间把主回路油压输送到相应的执行元件的油路中。由预选杆联动装置决定手动阀中滑阀的位置。当驾驶员选择了预选杆的档位，滑阀所处位置和它对应，能够使液体通过滑阀中的阀槽经过其出口输送到前进档油路。如果预选杆被选择倒档位置时，则滑阀移动到打开倒档进油口，同时打开输出油压到倒档油路的出口。
（2）单向液控操纵（如图10．13b所示）
控制阀的一侧有控制口，另一侧有弹簧预紧力作用在滑阀的端部。当液体压力通过D通道进人滑阀左端时，则滑阀克服弹簧力右移，液体从A流到C。当D通道的控制油压释放，回位弹簧将滑阀移向左侧，停留在它原先位置，这时液体从B流到C，而A日关闭。该间实际上是一个两位三通阀。通常单向液控的控制阀的滑阀仅有两个位置，要么停留在左端，否则就停留在右端。由于进人控制口的油压仅需要推动滑阀移动，因此它的油压都较低，来自主回路油压经过减压阀或者经过节流口产生这种油压。
自动变速器中的单向液控阀，比图示的阀要复杂，阀的位置只有两个，但阀中的通道远不止三个。它兼有控制其他油路的功能。
（3）双向液控操纵（如图10．13C所示）
通过通道D的压力使A通道打开，允许液体经过滑阀流到C通道中。如果液体压力通过E通道作用于滑阀右侧，则滑阀在弹簧力和油压的共同作用下，使滑阀左移，关闭A通道，打开B通道。
在液控自动变速器中，换档阀就是采用双向液控的方式，换档阀一侧的控制油压来自节气门开度问而另一侧来自调速阀，两侧油压比较大小，最终滑阀的位置取决于油压大的一侧。
（4）电液控操纵
在电控的自动变速器中，换档阀滑阀的位置变化往往采用电液联合作用的方式（如图10．14所示），滑阀位置变化，不仅仅取决于D控制通道是否有液体进人，还取决于电磁阀线圈通断电的状态。并联在D通道上的电磁阀实际上是一个两位两通电磁阀（如图10．15所示），当电磁线圈断电时，依靠弹簧的预紧力推动锥阀把阀门关闭，这样D通道中的油压建立，在油压的作用下，克服右侧弹簧力使滑阀右移，通道A和C相通人通道关闭。当电磁阀线圈通电时，通过线圈的磁场力克服电磁阀中的弹簧力，使锥阀打开，这样D通道的液体和回油口相通，油压迅速跌落，此时换档阀中的滑间在右侧弹簧力的作用下，使滑阀左移，这样换档网中通道B和C相通人通道关闭。在电控自动变速器中，若要实现档位的变换，只要电子控制单元（ECU）给换档阀的电磁线圈发出通断电的指令，即可实现换档阀中滑阀状态变化，即实现了档位变化。

电控自动变速器的换档电磁阀通常有两个，就有可能实现四个前进档的变换。但换档阀和电磁阀的数量并不对应，通常四个前进档的自动变速器应该有三个换档阀，即1—2换档阀。2—3换档阀和3－4换档阀，但换档电磁阀仅有两个（A和B）电磁阀，也就是说在三个换档阀中，其中有两个采用电液控制方式，而另外一个则采用液控方式。当然在电控自动变速器中，可能还有更多的电磁阀，那是作为其他用途使用的。
（二） 单向阀和节流阀
在液压阀体总成上，设置不少单向阀，这些单向阀的材料既有钢制的，也有塑料制成的。它主要用于保持油缸中的油液的压力，并且防止油液倒流到油底壳中。当油液正向流动时单向阀打开，而液体流动停止时单向阀关闭。当液体逆向流动时，液体作用在钢球上，使钢球和问座紧密贴合，单向间关闭。单向阀在单管路回路中可以起到止回阀的作用，由液体的流动方向控制单向间的开启和关闭。
如果单向间和节流口组成并联油路（如图10．16所示），则通常是为了实现变速执行元件作用时比较缓慢、平稳，而执行元件释放时快速。当液体进人变速执行元件的回路时，由于单向阀关闭，则液体只能从节流口进人，因此流量变少，而且存在压力降，这样油缸活塞的运动比较缓慢。如果换档阀的滑阀改变位置，则执行元件中的压力油迅速地打开单向阀，通过换档间流人油底壳，实现变速执行元件的快速释放。

没有弹簧的球形单向阀若用于液压双管路中，可以起到改变液体流动方向的作用，这一功能类似换档阀。在这种情况下，一个球形单向阀通常有两个阀座，球阀落位于哪个阀座，哪个通道就关闭。从两个不同方向油管来的压力油都要输向同一个出油口，当一侧油管中的压力大于另一侧油管压力时，球阀就落位于低压油管上的阀座，使该油管通道关闭，则高压油管通道和输出口相通。如果另一侧油管压力高，则球阀就落位于另一个阀座上当两侧油管压力相同时，球阀在中问漂浮，两侧油管通道向时和出油口相通（见图10.17）
在阀体总成的油道上，经常会设置一些节流口（见图10．18）。液体流动时的压力会受到节流作用的影响，即产生压力降，也就是液体计经过节流口时，入口处的压力比出口处的压力高，利用节流口产生的压力降，可以起到降压和减缓流量的作用，这对改善执行元件的动作是有利的。但是节流口产生的压力降，仅出现在液体的流动过程，一旦液体停止流动，节流口前后的压力差消除。换句活说，当多片离大器或制动带尚未锁上时，使油缸活塞移动的油压是比较低的，等到离合器或制动带完全锁止了。活塞不再移动，此时作用压增高，节流口的压力不存在。节流口的这种作用，对改善变速特的换档冲击十分有益。

六、 油泵
自动变速器的变速执行元件和变矩器的作用以及液体在自动变速器内部的循环都离不开产生压力源的油泵。自动变速器普遍采用的油泵有两种型式，一种是月牙型的定量泵，另一种是叶片式的变量泵。所谓定量泵就是指油泵的输人轴每转一圈，它的液体排量是恒定的。而变量泵则指油泵的排量会随着主回路的油压升高，自动地调节油泵排量，使油泵排量随着油压上升而逐渐降低。变量泵的应用对于降低燃油消耗，减少油液温升是十分有利的。当自动变速器完成了换档过程之后，为了保证内部液体循环和泄漏补偿所需要的排量之外，不再需要更多的液体，变量泵能够根据主回路反馈的油压，调月牙型油泵节油泵排量，或在保持液压系统油压不变的情况下，自动地改变排量。
１、 月牙型油泵
这种油泵实际上也属于齿轮泵，其中一个是内齿轮而另外一个是外齿轮，两齿轮的接合区域形成了月牙状的空腔，泵也由此得名（如图10．19所示）。齿数少的外齿轮带动齿数多的内齿轮转动，内外齿轮部分啮合。当外齿轮转动时，内外齿轮不断地进人和脱离啮合。当轮齿脱离啮合时，在齿轮间产生低压，从而在月牙型油泵人口处形成真空，则油底壳的油液在大气压力的推动下，进人油泵的月牙状的容积腔内。当齿轮转动时，在齿轮和月牙型腔内充满了油液，油液在齿轮的带动下，沿着壳体不断地向出口运送。当液体位于出口处时，由于在这个位置上两齿轮刚好进人啮合状态，轮齿之间的间隙逐渐变小，因此使油液的压力逐渐随之增高，迫使油液从出口处排出，不断流向变速器的液压回路。

通常在月牙型腔内还设置了一个月牙型的隔离块，它的作用是防止内外齿轮进人啮合状态时，由于油液在出口处产生的高压而引起外齿轮和内齿轮的啮合状态的变坏，从而影响液体高压的产生。因此在内外齿轮啮合区域的对面，设置月牙型的隔离块，防止外齿轮在高压作用下齿轮轴线的径向偏移。
月牙型油泵是一种定量泵，每转动一圈输出的排量是相同的，输出油液的流量随发动机的转速而变化。由于月牙型油泵具有轴向安装尺寸小，连接方便、结构简单等特点，因此在后轮驱动的自动变速器中广泛采用。
２、 叶片式变量油泵
许多自动变速器都装用了叶片式的变量油泵（如图10.20所示）。这种油泵的排量是可变的。当主回路油压较高时，油泵的排量相应减少。为了实现自动调节油泵的排量，把主回路的油压信号作用在背面，借助于滑座背面的液体压力克服紧贴滑座另一侧的弹簧力，从而改变滑座与叶片转子中心的偏心距。这样就控制了油泵的输出流量。

油泵的转子和叶片被装在滑座孔内。滑座可在销轴上回转摆动，其位置决定了油泵的输出（如图10.21所示）。当滑座在弹簧力作用下处于完全伸开位置时（转子中心和滑座中心的偏心量最大），滑座和叶片处于最大的排量输出位置。当转子和叶片在滑座孔内转动时，由于工作腔的容积从大到小变化，从而形成的油压从低压到高压。从进油孔吸人叶片间的油液被运送到出油口。当滑座从完全伸开位置，朝中心摆动时（偏心量逐渐减小），大量的油液从出口侧流回人口侧。当滑座与转子同心时，油泵不能输出。因为滑座随着传给它的输出油信号而回转摆动，所以它能够处于任何可能的位置，包括空转或不输出的位置。变量泵的输出取决于自动变速器的需要，而不依据发动机的转速，因此它比定量泵节省能量。在油泵转速低，而又需要油液流量大时，变量泵能够大流量输出。反之，当油泵转速高，而需要的流量较小时，变量泵可以相应地减小输出。一旦达到满足变速器的需要，变量泵就仅输出保持调节油压所需要的流量。
3．油泵的驱动方式
油泵都是由发动机曲轴通过变矩器外壳驱动的。几乎所有的后轮驱动的自动变速器的油泵，都由变矩器上油泵驱动壳带动。在驱动壳上加工有两个槽或平面，以连接油泵的主动件（如图10．22所示）。当发动机带动变矩器外壳转动时，油泵被驱动壳直接带动。许多前轮驱动的变速驱动桥，通过与变矩器中心的花键孔相配合的花键轴或六方轴驱动油泵，这种驱动方式称为内驱动（如图10．23所示）。上述两种油泵驱动方式，都要求油泵主动件的中心线和变矩器在同一中心线上。许多老式和少数新式变速器采用一个辅助油泵，安装在变速器壳体的后部，由变速器输出轴驱动。只要变速器输出轴转动，辅助油泵就工作。这种设计，主要为了满足发动机熄火后，汽车被拖动时，对变速器油泵进行强制润滑，以避免可能引起的磨损和高温烧蚀。因此对于没有辅助油泵的变速器，一旦发动机抛锚，汽车若被牵引，则要求驱动轮抬离地面。若无法实施，则要求对牵引速度和牵引距离加以控制。

由于只有发动机工作，油泵才能工作，因此油泵的输出取决于发动机的转速，则油泵的输出视为可变的。在某些转速时油泵的排量增大会使液压系统的油压高于变速器所需的油压，此时可通过调压阀限制液压系统的油压。在变量泵系统中，可以通过反馈的信号油压，使油泵减少排量。
10.6.4 储能器
自动变速器的换档性能取决于制动带或多片离合器的施力装置在液压作用下，起作用的速度和作用在施力活塞上的油压。有些施力活塞油路中利用储能器，以减慢起作用的速度，但不降低施力装置的作用力。储能器与伺服装置类似，它也包括活塞和液压缸。储能器的作用是缓和施力装置的作用力。由弹簧或油压控制需要作用于储能器活塞上的油压。当弹簧压缩时，作用于伺服装置或多片离合器的油压增大。这一压力的增大作用于储能器上从而引起伺服装置或多片离合器受到的高压延迟。因而使换档略有延迟但冲击减小。储能器是伺服装置和多片离合器作用力的缓冲器，储能器通过临时转移部分液压油到并联油路或油腔中，缓冲油液压力的突然增大。这可使油液压力逐步增大，从而使制动带或多片离合器平稳接合。
有些变速器没有采用储能器，而是在伺服装置上或多片离合器施力活塞油路中设置节流孔。这一节流作用减少了初始作用力，但是最终仍使全部的油压作用在活塞上。
另外，还有不少储能器使用一种储能器油压，来协助弹簧共同吸收伺服装置和多片离合器施力活塞上的油压。这种储能器油压是根据汽车的工作条件通过储能器调节间产生的（如图10．24所示）。储能器调节阀的主要控制信号来自发动机负荷：既可以来自节气门开度阀，也可以来自真空压力调制器。当伺服装置或多片离合器施力活塞油压克服储能器弹簧力使活塞上升时，部分油液从储能器间排出。当发动机处于大负荷状态时，储能器的油压调节到一个较高油压，增加了储能器油压，使得伺服装置或多片离合器施力活塞的移动更困难。结果使得伺服装置和多片离合器施力活塞的液压回路油压上升更迅速并提供一种更稳定的档位。