自动变速器油泵的类型和工作原理
油泵的作用是为液力变扭器和液压操纵系统提供一定压力和流量的液压油,并保证行星齿轮机构等各摩擦副的润滑需要。
油泵安装在液力变扭器的后方,由液力变扭器后端的轴套驱动,在自动变速器的供油系统中,常用的油泵有内啮合齿轮油泵、转子式油泵和叶片式油泵。
自动变速器油泵通常安装在液力变矩器的后方,由液力变矩器壳后端的轴套驱动。在自动变速器 的供油系统中,油栗有定量泵和变量泵两种。
定量油泵
常用定量泵有内啮合齿轮泵、转子泵和叶片泵,应用最广泛的仍然是内啮合齿轮泵。内啮合齿轮泵主要由外齿齿轮、内齿齿轮、月牙形隔板、泵壳、泵盖等组成,其齿轮 紧密地装在泵体的内腔里,外齿齿轮为主动齿轮,内齿齿轮为从动齿轮,月牙形隔板将外 齿齿轮和内齿齿轮隔开。内齿和外齿齿轮紧靠着月牙形隔板,有微小的间隙。泵体是铸造 而成的,经过精加工,泵体内有很多油道,有进油口和出油口。泵盖也是一个经精加工的 铸件,也有很多油道,泵盖和泵体用螺栓连接在一起。
压油腔
内啮合齿轮泵的月牙形隔板将内齿轮与外齿轮之间空出的容积分隔成两个部分,在齿 轮旋转时齿轮的轮齿由啮合进入分离的那一部分,其容积由小变大,称为吸油腔;齿轮由 分离进入啮合的那一部分,其容积由大变小,称为压油腔。
由于内、外齿轮的齿顶和月牙 形隔板的配合是很紧密的,所以吸油腔和压油腔是互相密封的。当发动机运转时,变矩器 壳体后端的轴套带动外齿轮和内齿轮一起运转,此时在吸油腔内,由于外齿轮和内齿轮不 断退出啮合,容积不断增加,以致形成局部真空,将油盘中的液压油从进油口吸入,且随 着齿轮旋转,齿间的液压油被带到压油腔(在压油腔,由于外齿轮和内齿轮不断进入啮 合,容积不断减少,将液压油从出油口排出,油液就这样源源不断地输往液压系统。内啮 合齿轮泵的排量取决于外齿齿轮的齿数、模数及齿宽。
油泵的实际泵油量会小于理论泵油 量,因为油泵的各密封间隙处有一定的泄漏。
内啮合齿轮泵
内啮合齿轮泵是自动变速器中应用最为广泛的一种油泵,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。转子泵由一对内啮合的转子、泵壳和泵盖等组成。其排量取决于内转子的齿数、齿 形、齿宽以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。
内啮合齿轮泵应用最为广泛,它具有结构紧凑、自吸能力强、流量波动小、噪声低等特点。其主要由主动齿轮、从动齿轮、泵壳、泵盖等组成,如图2-68所示。
从动齿轮2是一个内齿圈,泵体的齿轮槽内有一个月牙形隔板3,把主、从动齿轮不啮合部分隔开,形成两个工作腔,高压和低压油腔,以保证油泵的正常工作。主动齿轮的内圈上有对称的两个凸键,安装在液力变扭器泵轮伸出轴端的键槽中。因此,只要发动机转动,主动齿轮就由液力变扭器带动旋转,使油泵处于供油状态。泵盖伸出轴端花键与液力变扭器中导轮的单向离合器相连,泵体和泵盖用螺栓连接后固定在自动变速器的壳体上。
泵工作时,其主动齿轮带动从动齿轮转动,轮齿脱开啮合的一端(吸油腔)容积不断变大,产生真空吸力,把液压油从油底壳经滤网吸进油泵,轮齿进入啮合的一端(压油腔),容积不断减小,油压升高,把油压出油泵。油泵不停地转动,为液压自动控制系统提供一定压力和流量的液压油。
摆线转子泵
摆线转子泵是一种具有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、高速性能良好等优点(但其流量脉动大,加工精度要求高。
摆线转子泵由泵壳、泵盖及一对内啮合的转子等组成,如图所示。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4、6、8、10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,通常在自动变速器上使用的内转子都是10个齿。
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。随转子的转动,工作腔的容积不断变化,当转子朝顺时针方向旋转时,内、外转子中心线右侧工作腔的容积由小变大,形成局部真空,将液压油从吸油口吸入,内、外转子中心线左侧工作腔的容积由大变小,将液压油从出油口排出。
叶片泵
叶片泵由定子、转子、叶片、壳体及泵盖等组成。转子由变矩器壳体后端的轴套带 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。 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越大,叶片泵的排量就越大。叶片泵具有运转平稳、噪声小、泵油量 均勻、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。
叶片泵由定子、转子、叶片、壳体及泵盖等组成,如图所示,
转子由液力变扭器壳体的轴套带动,绕其中心旋转,定子是固定不动的,转子与定子不同心,两者之间有偏心距。当转子转动时,在离心力的作用下,叶片向外张开,紧靠在定子内表面上,随转子的转动,在转子叶片槽内作往复运动,这样,每相邻叶片之间便形成密封的工作腔。若转子朝顺时针方向旋转,转子与定子中心线右侧的工作腔容积逐渐增大,产生一定的真空度,将液压油从进油口吸入,转子与定子中心线左侧的工作腔容积逐渐减小,液压油压力提高,从出油口排出。
变量油泵
为保证自动变速器在发动机怠速运转的低速工况下也能为其各部分提供足够大的流量 和压力液压油,油泵的排量应足够大。
定量泵的泵油量是随转速的增大而正比地增加,当发动机中高速运转时,油泵的泵油量将大大超过自动变速器的实际需要,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。
为此,将汽车自动变速器的叶片泵设计成排量可变的型式即称为变量泵。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作一定的摆动,以改变定子与转子的偏心距,如图3 .40所示。在油泵运转时,定子3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。
当油泵转速较低时,泵油量较小,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。
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,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。