自动变速箱油泵设计自动变速箱泵设计.doc

自动变速箱油泵的设计 王中华,翁晓明，翟青泉 （安徽江淮汽车股份有限公司 合肥市经开区 2 理论排量的计算 2.1竞品分析 对竞品进行分析，是设计的重要组成部分，我们可以从各种自动变速箱的油泵可以总结出一个经验，自动变速箱油泵的排量在14～18cc/rev. 下表是几种自动变速箱油泵的理论排量。 表1 几种自动变速箱油泵理论排量 品牌 型号 排量(cc/rev) 现代 F4A51 14.89 爱信 TF60SN 17.79 福特 5R55 15.93 大众 DQ250 17.56 2.2 自动变速器的需求 油泵的排量必须是基于自动变速箱的需求； 1) 在传统的AT中，变矩器的散热。因为变矩器在工作时存在功率损失，产生热量，必须对变矩器的工作液体进行强制冷却，使一定流量的油经散热器来散热，使变矩器的工作油温保持在正常范围内，同时要保证一定的供油压力，以防止变矩器产生气蚀现象。在DCT中，取消了传统的变矩器。 2) 换档操纵系统所需的油流量，换档过程中要求结合元件结合迅速，有一定的响应速度。 a) 在传统的AT中，换档时，需要动作的是离合器和制动器，需要保证响应速度的充油时间约需要10L/min的油流量。在稳定工况下，油泵维持压力，保证结合元件处于结合状态。 b) 在WDCT中，换档时，需要的是双离合器和换档拨叉的动作，需求的油的流量为 4l/min 3) 提供变速器所需的润滑油，所需的流量与变速器结构和油路系统有关，一般在4～10l/min. 4) 供给调压和电磁阀等控制用油需4l/min。 5) 补充密封泄漏大约0.05l/min. 对于定量泵来说，要按照在发动机低转速的情况下，满足流量需求来确定其流量。 油泵的流量是油泵的排量与转速的乘积。 往往油泵的实际流量与理论流量由一个差值，主要由两方面因素而造成的。 ①油泵本身的内部泄漏而造成的 ②油泵的气穴而引起的。 综合变速箱各部分的需求，得出在整车各种工况下的的流量需求，即可求出在各种工况下的理论排量，求取最大值，就是油泵的理论排量 下表是展示了某款自动变速箱在各种工况下的的流量需求和按照油泵在各种工况下的效率，根据下面公式求解出在各种工况下理论排量值，取最大值即为变速箱油泵的理论排量 表2 自动变速箱油泵理论排量计算 使用工况 温度 （℃） 出口压力 （bar） 发动机转速 (rpm) 总的用油 （l/min） 容积效率 理论排量 （cc/rev） Power launch 90 12.7 2700 30.8 75% 15.21 Hot idle 120 4.5 700 9.4 80% 16.78 Hill creep 120 10.0 1000 11.9 70% 17 通过比较，即可得出该自动变速箱油泵的理论排量为17 cc/rev. 3转子的设计 3.1 转子型线的选择 转子的型线对于油泵的容积效率、机械效率、噪声等方面都有着很大的影响，因此选择一种合适的齿形对于油泵性能起着关键的作用。 转子的型线有渐开线，摆线，双中心，trochocentric型线，这几种型线中，渐开线（见图1）因为效率等各种原因已经逐渐被淘汰，摆线（图2）经常使用在发动机机油泵上，双中心齿轮型线（见图3）是在摆线的基础上发展起来的，在日本的自动变速箱使用的比较多，而trochocentric（图4） 是一种目前在自动变速箱上使用的比较多的一种型线，其齿数差值为2，转子腔内设置了月牙形隔板，通过一个面来实现高低压腔的密封，这样就更有利于油泵效率的提高，所以在现在的变速箱油泵上，更喜欢用带月牙形隔板的trochocentric 齿形，在通用的6AT，福特的5AT，大众的DSG均是采用的此种齿形。 图1 带月牙形隔板的渐开线齿轮泵 图2 摆线转子泵 图3 双中心齿轮泵 图 4 Trochocentric泵 3.2转子设计中的约束条件 1）油泵的驱动方式直接决定了油泵内转子的大小，在传统的AT中，油泵靠TC的HUB来驱动，HUB的外径直接的决定了油泵内转子的外径，因为HUB的直径比较大，这样就会直接导致内转子由一个大的外径和比较多的齿数，虽然多的齿数可以降低出油口压力的波动，但是大的直径直接会导致在低转速的情况下引起了气穴的发生。 解释：因为在油底壳内的油压通常为大气压力，所以用于充油的压力最大就为101.3kpa，使用伯努利方程计算，按照油液的密度0.85*1000kg/m3,将这个压力转换为油液的速度达到15.4m/s,最快的运动部件为内转子的顶部，当转子顶部的线速度超过了15.4m/s，就会引起局部压力的降低，油泵就会产生气穴。