郝凯敏，严思敏，龙彬，安元卜，李谦

变速器压力调节阀油路通断节流设计研究

郝凯敏，严思敏，龙彬，安元卜，李谦

（陕西法士特齿轮有限责任公司智能传动研究所，陕西 西安 710077）

变速箱液压压力调节在车辆驾驶过程中对换挡舒适性及阀芯的安全性起着至关重要的作用。针对现有阀芯在油路连通和关闭处存在瞬间液压力转换，压力差变化较大，流量波动明显，出现阀芯摆动，导致滑阀口产生噪声气蚀甚至破坏的问题。文章设计了一种AT变速器压力调节阀的油路通断节流设计，利用阀芯在不同位移处调节开启面积，在阀芯油路连通处设计过流节流装置，流动介质进入面积缓变，压力提前缓增，进入型腔缓冲，能量转换变缓，减少气蚀，减少瞬时液压力对阀芯的冲击。

节流设计；压力调节；开启面积

前言

汽车在不同的道路环境下，需要以不同的速度行驶，自动变速器在工作的过程中，阀板上的过油孔会有流动介质快速流动，实现档位切换。在档位切换的时候，随着发动机转速的增加，大量高压流动介质从油泵口进入，为使流动介质在变速器稳压口稳定的流出至对应油路，阀芯向左移动，当阀芯在压力调节阀的油路通断处移动时，大量流动介质进入中压变矩器位置和低压油底壳位置，实现调压和泄压的作用，因过流面从无到有，从小缝到大缝，在瞬间液压力作用下，压力差较大，流量波动比较明显，出现了阀芯摆动，导致滑阀口产生噪声气蚀甚至破坏。在此基础上，本文设计了一种变速器压力调节阀的油路通断节流设计，利用阀芯在不同位移处调节开启面积，在阀芯油路连通处设计过流节流装置，减少了阀芯处的噪声。在调节阀的油路断开时，流动介质回流到变矩器或者回流到油底壳时，因压力调节阀的断流节流作用，实现流动介质流出面积缓变，压力逐步减少，降低了调节阀在断开时的噪音。

1 压力调节阀的工作原理

压力调节阀通常包括弹性装置、阀芯装置、高压进油口、高压出油孔口、中压出油口和低压出油口等。换挡时，换挡轴驱动自锁装置转动并使之到达需求挡位位置，自锁装置上方的销驱动液压阀板上的手动阀芯，将液压油路切换至对应的档位中，从而实现换挡。其中，随着发动机转速的增加，大量高压流动介质从油泵口吸入，为使流动介质在变速器稳压口稳定的流出至对应油路，阀芯向左移动，当阀芯在压力调节阀的油路通断处移动时，大量流动介质进入中压变矩器位置，实现调压和泄压的作用；当发动机转速再增加时，中压位置无法满足调压和泄压要求时，为减少油耗，阀芯继续向左移动，大量的流动介质从输入口油泵处回流到油底壳低压处。

图1 换挡时压力调节工作原理简图

在图1所示的换挡压力调节中，油泵处有大量的流动介质输入，回流到变速器中压变矩器处时不进行滑阀口过流节流设计，在油路连通和关闭处存在非常大的瞬时液压力，节流面面积增加明显，大量的流动介质进入，阀芯受力不均匀，能量转换较快，对阀芯的冲击力较强，大量流动介质冲击滑阀口产生噪声。

2 优化设计

为了解决这种问题，本文对换挡时的压力调节阀进行优化，当油泵处压力较大时，为稳定流向阀板处的压力，将流动介质回流到节流面设计为锥形变矩器输出口时，可以提前逐步稳定的增加节流面积，减小压力差变化量；当油泵处压力特别大时，流动介质将回流到油底壳，将流动介质的过流节流面设计为上下不同心的圆弧，创建油路通断节流的四个关键点，减少瞬时液压力对阀芯的冲击。

在调节阀的油路断开时，流动介质回流到变矩器时或者回流到油底壳时，因压力调节阀的断流节流作用，实现流动介质流出面积缓变，压力逐步减少，降低了调节阀在断开时的噪音。

图2 优化后压力调节阀简图

图3 优化后中压力变矩器输出口

图4 优化后低压力油底壳输出口

图5 优化后输出口关键位置编号

图6 优化后的锥形节流面

如图2所示，流动介质从油泵口吸入，稳压流出到阀板内部；当发动机转速增加时，为稳定阀板压力，流动介质将通过油路通断节流设计（图3）回流到变矩器；当发动机转速继续增加时，流动介质将通过油路通断节流设计（图4所示）回流到油底壳。阀芯向左移动位移为x1，S1为阀芯向左移动时，流动到中压变矩器处的流量；S为从为阀芯向左移动x2时，流动到低压油底壳处的流量，S2为从关键位置1和3（如图5）之间的流量，S3为从关键位置2和4之间的流量。

图7 优化后圆弧过流节流面

阀芯向左移动x时，流量S1（如图6）如下：

油泵处吸入大量的油量，阀芯继续向左移动，阀芯向左移动x2（如图7）时：

阀芯继续向左继续时，关键位置2开启，阀芯向左移动x3=x2+0.9：

从而得到流往油底壳的流量S为：S=S2+S3。

3 优化结果

图1所示的换挡时压力调节阀中，为稳定进入阀板内的液压压力，大量的高压流动介质进入变矩器和油底壳，产生了极大的气蚀。

图8 有锥阀节流与无锥阀节流的流入量

在中压变矩器输入处，油路连通处压力变化较大，能量转换较快，阀芯处的噪音较大，在回油过程中，油路通断节流处过油面由小变大（如图6）流入，滑阀口的面积提前缓增（如图8），压力也缓慢增加，能量缓慢转换，使得阀芯的噪音有效减少。当油泵处压力特别大时，使用不同心的圆弧（如图5），在油路通断节流处将流动介质先后从关键点1和关键点2流出至油底壳，流动介质进入面积提前缓增（如图9），在型腔内提前进行能量转换，减少了压差对阀芯的冲击力，能量转换减慢，减少了流动介质在压力调节处油路连通时产生的噪声。

图9 有两段圆弧节流与无节流的流入量

当油泵处压力减少时，为稳定流向阀芯内部的压力，阀芯将向右移动，流动介质在回流低压油底壳时，从大缝变成小缝，再从小缝变成圆弧，先后从关键点4、关键点3、关键点2、关键点1逐步减少。当油泵处压力继续减少时，阀芯继续向右移动，先后从中压变矩器处的关键点6、关键点5完成油路断开。在断开过程中，瞬时液压力逐步减少，能量损耗降低，阀芯处的压力逐步减少，减少了阀芯处的流动介质在压力调节处油路断开时产生的噪声。

根据本文的结构优化设计方案能够弥补压力调节阀的不足。与现有技术相比，该优化设计有以下优点。

1）降低了油路通断处的噪音；

2）能量转换变缓，能量损耗降低；

3）压力提前缓增，减少了瞬时液压力对阀芯的冲击；

4）减少了油路通断处的气蚀。

4 结论

本文对AT自动变速箱的压力调节阀的油路通断节流设计进行了详细介绍，优化结果表明，该方案实现流动介质从油泵位置回流到变矩器和油底壳时，实现了进入面积缓变，压力提前缓增，进入型腔缓冲，能量转换变缓，减少气蚀，减少瞬时液压力对阀芯的冲击。

[1] 刘银水,许福玲.液压与气压传动（第四版）[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2] 郭孔辉,周晓晖,王爽,等.自动变速器换挡机构的建模和结构参数优化[J].汽车技术,2008, 000(012):1-3.

Research on the Design of Transmission Pressure Control Valve Oil Circult on-off Throttling

Hao Kaimin, Yan Simin, Long Bin, An Yuanbo, Li Qian

( Shaanxi Fast Gear Co., Ltd. Intelligent Transmission Research Institute, Shaanxi Xi’an 710077 )

The hydraulic pressure regulation of gearbox plays an important role in the comfort of gear shifting and the safety of valve core during vehicle driving. In view of the problem of instantaneous liquid pressure conversion in the oil connection and closure of the existing valve cores, the pressure difference changes greatly, the flow fluctuation is obvious, the valve core swings, resulting in noise cavitation and even damage at the slide valve mouth. This paper designed a kind of pressure regulating valve AT the transmission oil on and off the throttle is designed, using the valve core AT different displacement adjusting the open area, oil on the valve core design flow throttling device connected, flow medium graded into the area, the pressure slowly increasing ahead of time, into the cavity buffer, energy conversion warming and reducing cavitation, reduce the impact of the transient fluid pressure to the valve core.

Throttling design; Pressure regulation; Open area

A

1671-7988(2020)24-55-03

U463.212

A

1671-7988(2020)24-55-03

郝凯敏，机械设计工程师，就职于陕西法士特齿轮有限责任公司智能传动研究所，主要研究内容：AT变速箱结构设计及理论分析

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.019

CLC NO.: U463.212