丰田A43D自动变速器原理

A43D自动变速器是全液压控制的自动变速器，上世纪90年代就被电（子）液（压）控制的自动变速器所替代，目前也很难发现仍在行驶的A43D自动变速器，但院校实训室仍是用它做教具，很多《自动变速器原理与检修》的教材还要讲一番。因为电（子）液（压）控制的自动变速器是以全液压控制的自动变速器为基础而前进一步的，先学全液压控制的自动变速器是有益的，有利于理解电子控制系统的工作原理。

第一章 诠释丰田A43D自动变速器液压油路

A43D是全液压控制的自动变速器，安装在早期丰田皇冠轿车上。它的手动变速杆虽然是6个位置，但在D位置时，增加了一套电路控制，其开关叫O/D（超速档）主开关，按下O/D主开关（ON位置），O/D OFF（不用超速挡）指示灯不亮，就相当于其它车型“D4”的位置，变速器可以在1至4档之间自动变换。不按下O/D主开关（OFF位置），O/D OFF（不用超速挡）指示灯亮，就相当于其它车型“D 3”的位置，变速器只可以在1至3档之间自动变换，不能升到4档。与其它车型的对应关系见表1-1。

表1-1：

A43D自动变速器的动力传动机构由两大部分构成，前部是一个单一的行星齿轮组件，后部是辛普森式复合行星齿轮组件。单一的行星齿轮组件有两种工作状态，一种是转速比为1比1，另一种是转速比为0.7比1，起增速作用，通常称它为超速档行星齿轮组件（O/D档）(Overdrive)。辛普森式复合行星齿轮组件就是早期3档自动变速器的传动机构，它可以实现前进方向2.5比1、1.5比1和1比1三个档次的转速比，以及2.75比1的倒档。

第一节 A43D自动变速器动力传递路径

A43D自动变速器动力传动机构示意图

A43D自动变速器动力传动机构示意图如图1-1-1所示。前部为O/D行星齿轮组件，后部为辛普森式复合行星齿轮组件。

图1-1-1 动力传动机构示意图（图中的“输入轴”系沿用三档变速器的名称）

换档执行元件的名称和功能：

B0 ：O/D档制动器。B0 结合，可以将O/D恒星齿轮固定。

C0 ：O/D档离合器。C0结合，可以将O/D恒星齿轮与O/D行星齿轮轴架结合。 F0 ：O/D档单向离合器。F0结合，可以将O/D恒星齿轮与O/D行星齿轮轴架结合。 C1 ：前离合器（前进档离合器）。C1结合，可以将输入轴与中间轴结合，而中间轴和后内齿圈一体，即动力由输入轴经中间轴传给后内齿圈。

C2 ：后离合器（倒档离合器、直接档离合器）。C2结合，可以将输入轴与恒星齿轮结合。 B1 ：1号制动器。B1结合，可以将恒星齿轮固定。

B2 ：2号制动器。B2结合，可以将1号单向离合器的外环固定。

B3 ：3号制动器。B3结合，可以将前行星齿轮轴架固定。

F1 ：1号单向离合器（2档单向离合器）。在B2结合时，F1 可以阻止恒星齿轮逆时针转动。

F2 ：2号单向离合器（1档单向离合器）。F2 可以阻止前行星架逆时针转动。

二、A43D自动变速器动力传递路径

自动变速器换档执行元件的工作状况见表1-2

表1-2

注：表示换档执行元件处于结合状态

1． P位时的动力传递路径（参阅图1-1-2）

变速杆置于P位，经传动杆将驻车锁鈎与驻车棘齿相结合，变速器输出轴与壳体结合成一体，车轮与车体构成一体，3号制动器结合，增加了输出轴与壳体的接触面。

P位时的动力传递路径如图1-1-2所示。O/D档离合器C0结合，F0 处于锁止状态，使O/D档行星齿轮组件的转速比为1比1。发动机转动之后，O/D档行星齿轮组件空转。

图1-1-2 P位时的动力传递路径

2． N位时的动力传递路径（参阅图1-1-3）

变速杆置于N位，N位时的动力传递路径如图1-1-3所示。O/D档离合器C0结合，F0 处于锁止状态，使O/D档行星齿轮组件的转速比为1比1。发动机转动之后，O/D档行星齿轮组件空转。

图1-1-3 N位时的动力传递路径

3． D位1档时的动力传递路径（参阅图1-1-4）

变速杆置于D位，O/D档行星齿轮组件的C0结合，F0 处于锁止状态，O/D档行星齿轮组件的转速比为1:1。前离合器（前进档离合器）C1结合，动力经O/D档行星齿轮组件、C1、中间轴使后内齿圈顺时针转动，后行星齿轮顺时针转动，共用的恒星齿轮逆时针转动，前行星齿轮轴架产生反时针扭矩，F2锁止，前行星齿轮轴架锁止不动，动力由前内齿圈/后行星轴架/输出轴（这三者连接成一体）输出。辛普森式复合行星齿轮组件的转速比则约为

2.5比1，变速器处于1档。在油门减小时，车辆的惯性经车轮带动输出轴，单向离合器F

2滑脱，车轮不能反拖发动机，车辆靠惯性轻松滑行。

图1-1-4 D位1档时的动力传递路径

4． D位2档时的动力传递路径（参阅图1-1-5）

变速杆置于D位，O/D档行星齿轮组件的C0结合，F0 处于锁止状态；前离合器C1结合，2号制动器B2结合。动力经O/D档行星齿轮组件、C1、中间轴使后内齿圈顺时针转动，后行星齿轮顺时针转动，共用的恒星齿轮逆时针转动时F1锁止，恒星齿轮不能逆时针转动，动力由前内齿圈/后行星轴架/输出轴（这三者连接成一体）输出。此时前内齿圈带动前行星齿轮、前行星齿轮轴架空转（因F2滑脱）。辛普森式复合行星齿轮组件的转速比则约为1.5比1，变速器处于2档。在油门减小时，车辆的惯性经车轮带动输出轴，单向离合器F1滑脱，车轮不能反拖发动机，车辆靠惯性轻松滑行。

图1-1-5 D位2档时各档动力传递路径

5． D位3档时的动力传递路径（参阅图1-1-6）

变速杆置于D位，O/D档行星齿轮组件的C0结合，F0 处于锁止状态；前离合器C1结合，2号制动器B2结合，后离合器C2结合。动力经O/D档行星齿轮组件、C1、C2、使后内齿圈、恒星齿轮、后行星轴架同步转动，转速比则为1比1，变速器处于3档。此时前内齿圈带动前行星齿轮、前行星齿轮轴架空转（因F2滑脱）。在油门减小时，车辆的惯性经车

轮带动输出轴，反拖发动机，发动机起到制动作用。

图1-1-6 D位3档时的动力传递路径

6． D位4档时的动力传递路径（参阅图1-1-7）

变速杆置于D位，O/D档行星齿轮组件的B0结合，O/D恒星齿轮被固定，动力经O/D输入轴、O/D行星齿轮轴架带动O/D内齿圈顺时针转动，O/D档行星齿轮组件的转速比为0.7:1。前前离合器C1结合，2号制动器B2结合，后离合器C2结合，使后内齿圈、恒星齿轮、后行星轴架同步转动，辛普森式复合行星齿轮组件的转速比为1比1，变速器的转速比为0.7:1，处于4档。在油门减小时，车辆的惯性经车轮带动输出轴，反拖发动机，发动机起到制动作用。

图1-1-7 D位4档时的动力传递路径

7． 2位2档时的动力传递路径（参阅图1-1-8）

变速杆置于“2”位，O/D档行星齿轮组件的C0结合，F0 处于锁止状态；前离合器C1结合，1号制动器B1结合，恒星齿轮被固定（B2虽结合，但不起作用）。动力经O/D档行星齿轮组件、C1、中间轴使后内齿圈顺时针转动，后行星齿轮顺时针转动，由于恒星齿轮固定，动力由后行星轴架/输出轴输出。此时前内齿圈带动前行星齿轮、前行星齿轮轴架空转（因F2滑脱）。辛普森式复合行星齿轮组件的转速比则约为1.5比1，变速器处于2档。在油门减小时，车辆的惯性经车轮带动输出轴，由于恒星齿轮固定，车轮反拖发动机，发动机起

到制动作用。

图1-1-8 2位2档时的动力传递路径

8． L位时的动力传递路径（参阅图1-1-9）

变速杆置于L位，O/D档行星齿轮组件的C0结合，F0 处于锁止状态，O/D档行星齿轮组件的转速比为1:1。前离合器（前进档离合器）C1结合，B3制动，前行星齿轮轴架被固定。动力经O/D档行星齿轮组件、C1，使后内齿圈顺时针转动，后行星齿轮顺时针转动，共用的恒星齿轮逆时针转动，动力由前内齿圈/后行星轴架/输出轴（这三者连接成一体）输出。辛普森式复合行星齿轮组件的转速比则约为2.5比1，变速器处于1档。在油门减小时，车辆的惯性经车轮带动输出轴，由于B3制动，车轮反拖发动机，发动机起制动作用。

图1-1-9 L位时的动力传递路径

9． R位时的动力传递路径（参阅图1-1-10）

变速杆置于R位，O/D档行星齿轮组件的C0结合，F0 处于锁止状态，O/D档行星齿轮组件的转速比为1:1。后离合器（倒档离合器）C2结合，B3制动，前行星齿轮轴架被固定。动力经O/D档行星齿轮组件、C2，使共用的恒星齿轮顺时针转动，由于前行星齿轮轴架被固定，前行星齿轮和后行星齿轮都逆时针转动，前内齿圈、后行星齿轮轴架和输出轴逆时针

转动，变速器处于倒档。辛普森式复合行星齿轮组件的转速比则约为2.75比1。

图1-1-10 R位时的动力传递路径

第二节 液压控制系统中各元件的功能和基本工作原理

A43D自动变速器的液压控制系统是自动变速器的控制中心，油路图可以形象地表述液压自动控制系统的工作状况。P位时的油路图如图1-2-1所示。

图1-2-1 P位时的油路图

一、 液压源的元件（参阅图1-2-2）

自动变速器的液压系统是一个非完全密封的液压系统，从油泵流出的油液有3个流向：①经液力变矩器→散热器→油池；②经限流孔到变速器动力传动机构的各摩擦副，进行润滑后回油池；③经阀体中相应的控制阀到离合器或制动器，以及阀体中各油压调制阀转换成相应的信号油压。前两部分是不停地流动着的油流，而③这一部分的经常状态是稳定的油压，只是在工作状态转换过程中有微量的泄油。在此液压系统中，供油量等于泄油量时，主油路油压则稳定于相应数值；供油量大于泄油量，主油路油压则随之上升；供油量小于泄油量，主油路油压则随之下降。主油路油压以下简称主油压。设置主油压调节阀，一是在油泵工作转速范围内保持相对不变的基准油压；二是根据需要人工改变基准油压；三是人工实时控制主油压。

1．油泵

油泵为内啮合式齿轮泵，由发动机输出轴直接驱动，将油液不停地泵入液压系统油路中，每转一圈的排油量是恒定的，属于定排量油泵，每分钟的输出流量随发动机的转速增加而增加。其结构和工作原理，很多书中都有详述，本文从略。系统的主油压，是由主油压调节阀的调节而保持的油压值。

2．主油压调节阀（Primary Regulator Valve）

此主油压调节阀是泄流式调节阀，转速高时，泵入液压系统的油量虽大，但主油压调节阀通往油池的泄油口变大，泄出的油量大；转速低时，泵入的油量虽小，但主油压调节阀通往油池的泄油口变小，泄出的油量小，从而使主油压保持在设定植。其结构和工作原理如图1-2-2所示。

图1-2-2 主油压调节阀的结构和工作原理

2．1 主油压调节阀的结构

主油压调节阀的结构如图1-2-2中的A。主油压调节阀分成上下两部分，上部柱塞、弹簧和4个阀门进、出油口（以下简称阀口）构成自动调节阀，下部2个阀门活塞（以下简称阀塞）和2个阀口构成人工控制阀。

自动调节阀的柱塞上有3个阀门活塞（以下简称阀塞），3个阀塞的直径相同（阀塞1和阀塞2之间或阀塞2和阀塞3之间施加油压，柱塞上的合力为0。）。阀口1经限流孔（节流孔）与油泵和主油路相接，是自动调节过程的采样点；阀口2与液力变矩器和润滑油路相接，油液不停地经此处流向液力变矩器和润滑油路；阀口3接油泵和主油路，油液经此处流入；阀口4为泄油口与油池相接。

人工控制阀有两个可以自由活动的阀塞4和阀塞5；阀口5与手动阀相接，在倒档位置时，经手动阀引入主油压；阀口6引入节气门信号油压。油路连接状况如如图1-2-2中的B所示。

2．2 主油压调节阀的工作原理

2．2．1 自动调节阀的工作原理

①主油压的建立过程

发动机不转动时，柱塞在弹簧弹力的作用下而停于顶部（参阅图1-2-2中的A），阀口2与阀口3被阀塞2隔断，阀口3与阀口4被阀塞3隔断，防止主油路中的油液泄出，使液压系统始终保有适量的油液，油路中充满着无压的油液。

变速杆在P/N位，起动发动机。在起动过程中，随着油泵转速的上升，供油量和主油压随之增加，主油压经阀口1作用于阀塞1的顶部，大于弹簧的预紧力之后，压缩弹簧，柱塞随之下移。当柱塞下移到阀塞3与阀口4错开时，泄油口泄油。如果稳定在此转速下，整个系统的供油量等于总的泄油量，主油压则稳定在此数值，称为主油压的额定值。通常将达到额定油压的转速称为油泵的额定转速。从额定转速到最大转速，称为油泵工作的转速范围。在此之前，泄油口（阀口4）未打开，油压随转速上升而迅速上升，上升速率大。当达到额定油压后，自动调节阀自动调节泄油口的泄油量，油泵转速变化，主油压变化很小。油泵的额定转速略小于怠速，即怠速时泄油口已经打开，主油压已达到额定值。如图2-3A的虚线部分。油压曲线只是定性的描述，仅供参考。

图1-2-3A 主油压与油泵转速的对应关系 图1-2-3B 主油压与节气门位置的对应关系

②主油压的自动调节

由于主油压经阀口1作用于柱塞顶部，此处是调节过程的采样点，在额定转速之上，油泵转速上升某一数值，泵油量增加，主油压首先上升，作用于柱塞顶部的力大于弹簧弹力，柱塞下移，泄油口开度增大，泄油量增加，主油压又回落一点，柱塞回移一点，泄油口开度回缩一点。经这样的反复之后，柱塞两端受力平衡，柱塞停于新的位置，泄油口开度有所增加，主油压有所上升，但数值很小。

同理，油泵转速下降某一数值，油泵的的供油量减少，主油压首先下降，作用于柱塞顶部的力小于弹簧弹力，柱塞上移，泄油口开度减小，泄油量减少，主油压又回升一点，柱塞回移一点，泄油口开度回缩一点。经这样的反复之后，柱塞两端受力平衡，泄油口开度有所减小，主油压有所下降，但数值很小。

由于调节系统具有一定的阻尼系数，自动调节过程不会产生上述的反复，其实际情况是：转速上升，油泵泵油量增加，主油压上升，调节器的泄油口开度则稍有加大，泄油量增加，主油压只上升少许。转速下降，油泵泵油量减少，主油压下降，调节器的泄油口开度则稍有减小，泄油量减小，主油压只下降少许。在正常转速范围内，转速变化，主油压微量变化，如图1-2-3A的实线部分（曲线②）。

当油泵稳定于某一转速时，油泵的泵油量未变，但由于换档过程中主油路容积变化，以及产生的微量泄油，则会引起主油压下降，主调节阀的柱塞顶部（采样点）受力减小，柱塞上移，经自动调节，泄油口开度减小，减少泄油，主油压就又恢复到原来数值，保持主油压不变。即主油压降低时，弹簧弹力使柱塞上移，泄油口减小，减少泄油，主油压又恢复到原来数值。反之，当主油压升高时，柱塞压缩弹簧而下移，泄油口增大，增大泄油，主油压又恢复到原来数值。这样，就可以使主油压保持稳定。

2．2．2 人工控制阀的工作原理

自动调节阀装配完好后，弹簧的预紧压力已定，油泵工作在转速范围内，其基准油压则保持为设定数值，当人为地改变柱塞的受力状况，经自动调节后，主油压的数值就会发生改变。 ①变速杆在D、2、L位（前进档），主油压调节阀的阀口6引入节气门油压阀的油压（以下简称节气门油压），该油压作用于阀塞5，推动阀塞4与柱塞相接，使柱塞底部受力。当节气门增加某一开度时，节气门油压的作用力，打破了柱塞上受力的平衡，使柱塞上移，泄油口开度减小，总泄油量减小，主油压上升。经自动调节过程之后，所增油压的作用力与所增节气门油压的作用力相抵，柱塞上的力又处于平衡状态，柱塞回到原来的位置，总泄油量又等于泵油量，主油压升高到一个新的数值。变速杆在D位，改变节气门的开度，主油压则在基准油压的基础上随之改变，主油压与节气门位置的对应关系如图1-2-3B中的曲线②。即节气门开度增加，象征着变速器传动机构传递的转矩增加，主油压则在基准油压的基础上随之增加，确保参与换档的离合器和制动器不会打滑。

②变速杆置于R位，手动阀移到R位，经手动阀将主油压引到主油压调节阀的阀口5，此油压推动阀塞4上移，与柱塞相连接，作用于柱塞的底部，改变了柱塞上原有的（手动阀在P/N、D、2、L位）受力状况，经自动调节阀调节后的基准油压数值升高，油压与转速的对应关系如图1-2-3A中曲线①。

在实施倒车时，与前进行驶相比，相同的节气门开度，其主油压的数值要大一些，如图1-2-3B中的曲线①，以确保倒车时变速器传动机构的需要。

对图1-2-3A、1-2-3B的说明：

图1-2-3A中曲线②和曲线①都是形象地描述主油压与油泵转速的对应关系，曲线②可在下述情况下测绘出来：变速杆置于P或N位，起动发动机后处于怠速工作状态，稍微踩下油门踏板，因发动机负荷很小，转速就会迅速上升，从750—6000r/min ，节气门开度不大，节气门油压的作用可以忽略不计，这种状态下所测绘出的油压曲线可以代表主油压与油泵转速的对应关系。曲线①是在曲线②的基础上推导出来的。

图1-2-3B中曲线②和曲线①都只是的在发动机转速为怠速条件下，改变节气门位置时，对应的节气门油压使主油压产生相应的变化，这只是一种假定。因为节气门开度增加，发动机转速就随之变化，而节气门开度与发动机转速之间的关系不是一个简单的单值函数，所以只能用这样一个假定，形象地描述节气门位置变化时，主油压是在基准油压之上增加的趋势。

3．副油压调节阀(Secondary Regulator Valve)

3．1 副油压调节阀的结构

图1-2-4 副油压调节阀的结构和工作原理

副油压调节阀的结构如图1-2-4中的A，各阀口对外连接如图1-2-4中的B，虚线框内为变矩器油路和润滑油路。

发动机不转动时，柱塞在弹簧预紧弹力的作用下而停在顶端，阀口4关闭，变矩器的回油口油路不通，变矩器中的油液不会经冷却器泄往油池。变矩器进油口内的单向阀可以防止变矩器内的油液经润滑油路泄出，变矩器内就可以始终保持足够的油液。

3．2 副油压调节阀的工作原理

发动机处于怠速时，主油压已达到额定值，主油压调节阀的阀塞2打开进油口，从主油压调节阀阀口2引出的油压，给润滑油路加压，油液经各个摩擦副流到油池。同时到副油压调节阀的阀口1和阀口2，从阀口1给柱塞的上端施压，使柱塞下移，阀塞3首先打开阀口4，阀口4与阀口3连通，开通变矩器油路，油液从主油压调节阀的阀口2→变矩器的进油口→变矩器的回油口→副油压调节阀的阀口4→阀口3→冷却器→油池。阀塞2再打开泄油口，从阀口3泄油，这三条油流，都是由主油压调节阀的阀口2流出，不停地流动着。油液从主油压调节阀的阀口3进，阀口2出，这一段等效成一个限流孔，油液流过时，产生相应的油压降，油压降的大小与油流成正比。阀口3处为主油压，阀口2处则为降低后的油压，称其为副油压或二级油压。副油压加在变矩器油路、润滑油路和副调压阀的阀口1，这三点的油压相等，阀口1为自动调节过程中的采样点。

即怠速时，主油压为额定值，副调压阀阀口1的油压使泄油口打开相应开度而泄油，变矩器油路、润滑油路则保持设定的油压（副油压），比主油压低相应的数值。

当主油压升高时，升高之初，副油压随之上升，副油压调节阀阀口1（采样点）的油压上升，作用于柱塞顶部的力增加，柱塞下移，泄油口增大，从主油压调节阀阀口3→阀口2的油流增加，油压降增加，副油压又下降一点。经这样一个自动调节过程后，副油压稍稍增加一点，使副油压调节阀的泄油口微微增加。同理，当主油压降低时，副油压调节阀自动将副油压调低。

3．人工控制副油压的数值

从副油压调节阀的阀口5引入节气门油压，给柱塞一个向上的作用力，改变了弹簧的受力状态，经自动调节后，泄油口的缝隙随之减小，使副油压上升，流经变矩器、润滑油路的油流增加。人工改变节气门位置，使副油压随之改变，这样，在变矩器传递扭矩增加时，产生的热损耗增加，将油液的流量随之增加，热量迅速带走，就可以防止变矩器的油温超出设定数值。各摩擦副的油流增加，也是为了满足传递大转矩的需要。

4．安全阀（减压阀）(Pressure Relief Valve)

安全阀是由一颗钢珠和弹簧构成，当油压调节阀失效而使主控油路（简称主油路）的油压过高时，钢珠被顶开而泄油，油压迅速下降，确保油路中的元件不会受损。

5．限流孔（节流孔）

限流孔是比正常油路细的小孔，在两个油压调节阀的阀口1处，都设有一个限流孔，一侧为主油压，另一侧是封闭的，封闭区的油压可升高到主油压，当主油路油压降低时，封闭区的油压可下降到主油压。在油压调节过程中，这条油路具有负反馈功能，可减小油压的波动，孔径的大小，只影响自动调节的灵敏度，而不影响调节后的稳定数值。限流孔的孔径根据需要而不同。

如果一侧为主油压，另一侧是开放的，油液就从小孔泄出。由于主油路设有主油压调节阀，其泄油量很小，主油压调节阀可以使主油路油压保持不变，而另一侧油压则为零。

6．单向阀

单向阀内部有1个钢珠（或塑料珠），一个通道，一侧来油时，钢珠堵住出油口，油液不能从出油口流出，如图1-2-5A；另一侧来油时，将钢珠推开，油液从出油口流出，如图

1-2-5 B。

图1-2-5 单向阀

二、换档控制元件

1．手动阀（手动档位选择阀）(Manual Valve)

手动阀是由变速杆（换档杆）带动，变速杆置于P、R、N、D、2、L中的不同位置，就带动手动阀的柱塞停于相应位置，柱塞上的4个阀塞与5个阀口，构成不同的通道，引导主油压的去向，使变速器实现相应的工作状态。

手动阀的结构如图1-2-6所示。阀口3是进油口，主油压由此口进入。

手动阀在P位：阀口3与阀口4（L）相通，油液由阀口4引出。

手动阀在R位：阀口3与阀口4、5相通，油液由阀口4、5引出。

手动阀在N位：阀口3与所有阀口都不通，各阀口无油液送往执行器。

手动阀在D位：阀口3与阀口2相通，油液由阀口2引出。

手动阀在2位：阀口3与阀口2、1相通，油液由阀口2、1引出。

手动阀在L位：阀口3与阀口2、4相通，油液由阀口2、4引出。

图1-2-6手动阀结构

2． 1—2换档阀(1—2 Shift Valve)和L位闭锁阀

1—2换档阀的结构如图1-2-7A所示，其顶部设置了一个L位（1档）闭锁阀，两者共用一个弹簧，弹簧的弹力将1—2换档阀的柱塞推向底部，将L位闭锁阀的柱塞推向顶部。

A B C

图1-2-7 1—2换档阀和L位闭锁阀的结构

1—2换档阀的柱塞上有5个阀塞，控制着相应油路。代表负荷的节气门信号油压（以下简称节气门油压）加在阀塞1和阀塞2的上侧，其作用力和弹簧弹力使柱塞下移。代表车速的车速信号油压（以下简称车速油压）加在阀塞5的下侧，其作用力使柱塞上移。 ①在1档时，节气门油压和弹簧的作用力大于车速油压的作用力，使柱塞停在底部，如图1-2-7中的A所示，阀口8的主油压被堵塞，送不到2档制动器B2。

此时，C0、F0、C1、F2起作用，而C0、F0、C1、F2都不受换档阀的控制，变速器则处于1档。

C0的油压是从油泵经3—4换档阀的一个阀口直接到达的，参阅图1-2-1。

前进档离合器C1的油压是由手动阀引入，参阅D位时的油路。

②在1档时，车速增加，当车速油压的作用力大于节气门油压和弹簧的作用力，使柱塞上移到顶部，如图1-2-7中的B所示，阀口8与阀口9相通，主油压经此送至2档制动器B2，B2制动。此时，C0、F0、C1、B2、F1起作用，变速器处于2档，可参阅D位2档时的油路。

柱塞上移后，阀塞2将阀口3堵塞，阻断节气门油压进入柱塞顶部，阀口4、5相通，柱塞顶部油液由阀口5泄出，柱塞顶部只剩下弹簧的弹力。此时，柱塞底部的车速油压作用力远大于弹簧的作用力，升入2档后，既是车速减小一点，柱塞也不会下移，这就防止了

在换档过程中出现频繁换档。升入2档后，车速要减小很多，柱塞底部的车速油压作用力才小于弹簧的作用力，柱塞被推移到底部，变速器才由2档降到1档。

③L位闭锁阀的柱塞上有3个阀塞，阀口1无油压时，柱塞被弹簧弹力推在顶部，当变速杆放在L位时，阀口1才加油压，柱塞下移并压缩弹簧，将1—2换档阀的柱塞压到底部，如图1-2-7中的C所示，再大的车速油压也不能将柱塞推到顶部，变速器就闭锁在1档，不能升到2档。

3． 2—3换档阀(2—3 Shift Valve)和2位2档闭锁阀

2—3换档阀的结构如图1-2-8中的A所示，其顶部设置了一个2位2档闭锁阀，两者共用一个弹簧，弹簧的弹力将2—3换档阀的柱塞推向底部，将2位2档闭锁阀的柱塞推向顶

部。

A B C

图1-2-8 2—3换档阀的结构

2—3换档阀的柱塞上有4个阀塞，控制着相应油路。节气门油压加在阀塞1的上侧，其作用力使柱塞下移。车速油压加在阀塞4的上下两侧和阀塞3，其作用力使柱塞上移。 ①在2档或1档时，节气门油压和弹簧的作用力大于车速油压的作用力，使柱塞停在底部，如图1-2-8中的A所示，阀口3的主油压被堵塞，送不到后离合器C2，变速器则仍处于2档。

②在2档时，随着车速的增加，或节气门开度的减小，车速油压的作用力大于节气门油压和弹簧的作用力，柱塞则上移到顶部，如图1-2-8中的B所示，阀口3与阀口4相通，主油压经此送至后离合器C2，C2接合。此时，C0、F0、C1、C2、B2起作用，变速器升入3档。

在2档时，柱塞停在底部，车速油压加在阀塞4的上下两侧，上下相抵，相当于车速油压只作用于阀塞3这样的面积上。升入到3档之后，如图中的B，车速油压只作用在阀塞4的底侧，作用在柱塞上的力陡然增加，这就防止了在换档过程中出现频繁换档。

③2位2档闭锁阀的柱塞上有2个阀塞，阀口1无油压时，柱塞被弹簧弹力推在顶部，当变速杆放在2位时，阀口1加油压，柱塞下移并压缩弹簧，将2—3换档阀的柱塞压到底部，如图1-2-8中的C所示，再大的车速油压也不能将柱塞推到顶部，变速器就闭锁在2档，不能升到3档。

4． 3—4换档阀（3—4 Shift Valve）和3档闭锁阀

3—4换档阀的结构如图1-2-9中的A所示，其顶部设置了一个3档闭锁阀，在3档闭锁阀的阀口1油路中，连接者一个常闭型的电磁阀（不通电时阀门关闭），叫超速档电磁阀（O/D电磁阀），按下超速档主开关（O/D主开关），电磁阀线圈通电，电磁阀内的阀门打开而泄油，阀口1无油压。由于3档闭锁阀和3—4换档阀共用一个弹簧，弹簧的弹力将3—4换档阀的柱塞推向底部，将3档闭锁阀推向顶部（如图中A

图）。

A B C

图1-2-9 3—4换档阀的结构

3—4换档阀的柱塞上有4个阀塞，控制着相应油路。节气门油压经阀口1加在阀塞1的上侧，其作用力使柱塞下移。车速油压加在阀塞4的上下两侧和阀塞3，其作用力使柱塞上移。

①在3档或2档、1档时，节气门油压和弹簧的作用力大于车速油压的作用力，使3—4换档阀的柱塞停在底部，如图1-2-9中的A所示，阀口4与阀口3相通，超速离合器C0接合，超速挡行星齿轮组的传动比为1:1，变速器处于3档或2档、1档。

②在3档时，随着车速的增加，或节气门开度的减小，车速油压的作用力大于节气门油压和弹簧的作用力，柱塞则上移到顶部，如图1-2-9中的B所示，阀口4与阀口5相通，主油压经此送至超速制动器B0，B0制动。此时，B0、C1、C2、B2起作用，变速器升入4档。 车速油压作用于3—4换档阀的情况与2—3换档阀的情况相同，同理可以防止在换档过程中出现频繁换档。

③不按下超速档主开关时，触点断开，电磁阀线圈断电，如图1-2-9中的C所示，电磁阀关闭而不泄油，阀口1加油压，柱塞下移并压缩弹簧，将3—4换档阀的柱塞压到底部，再大的车速油压也不能将柱塞推到顶部，变速器就闭锁在3档，不能升到4档。

车上的实际电路如图1-2-10所示，（A）图是按下O/D主开关，O/D继电器线圈和O/

D OFF指示灯断电，继电器的常闭触点接通，电磁阀通电而泄油。（B）图是不按下O/D

主开关，O/D继电器线圈和O/D OFF指示灯通电电，继电器的常闭触点断开，电磁阀断电而不泄油。O/D OFF指示灯亮，告知驾驶员：变速器不能升到4档（超速挡），即闭锁在3

档。

图1-2-10 O/D电磁阀的控制电路

三、换档信号元件

手动变速器的升档或降档，是驾驶员根据发动机负荷和车速来选定。自动变速器的升档或降档，也是根据发动机负荷和车速来选定。发动机的负荷与节气门位置相关联，设置一个节气门位置信号油压产生器，将节气门位置转换成相对应的油压，此装置就是节气门油压调制阀，通称节气门油压阀。车速与变速器输出轴的转速相关联，设置一个车速信号油压产生器，将车速转换成相对应的信号油压，此装置就是车速油压调制阀，通称车速油压阀。（我不主张给“车速信号油压产生器”这种装置命名为调速阀或速控阀，上世纪八十年代出版的自动变速器书刊曾使用这两个名词，现在仍有人沿用。）

负荷大或车速低时适宜选低档，负荷小或车速高时适宜选高档。

1．车速油压阀

车速油压阀安装在变速器输出轴上，其结构如图1-2-11所示。车辆起步前，车速等于0，重锤、阀杆、复位弹簧和活动阀处于初始位置，如图1-2-11中的A，活动阀芯将阀口1堵塞，阀口3与活动阀芯错开，阀口3泄油，阀腔和阀口2内无油压，车速信号油压为0。 车辆在运行中，车速增加，在加速过程中，重锤、阀杆、复位弹簧和活动阀芯，在离心力的作用下，沿径向外移，活动阀芯与阀口1错开一个缝隙，主油压使油液经阀口1进阀腔、阀口2、进入车速信号油压的油路，因油路是封闭的，油压随之上升，如图1-2-11中的B。此油压在阀腔内作用在活动阀芯的下部，给活动阀芯一个沿径向内移的作用力，使活动阀芯沿阀杆向内移的作用，当加速过程结束时，活动阀芯又将阀口1关闭，截断主油压，此时阀腔内的油压作用于活动阀芯的力与活动阀芯上的离心力相平衡，此油压就代表了此时的车速，如图1-2-11中的C。

车速减小，在减速过程中，离心力减小，重锤、阀杆、复位弹簧和活动阀芯内移，阀口3打开一个缝隙，经阀口3泄油，如图1-2-11中的D。阀腔和阀口2的车速信号油压随之减小，加给活动阀芯上的作用力减小，使活动阀芯沿阀杆向外移，当减速过程结束时，将阀口3关闭，截断了泄油。此时阀腔内的油压作用于活动阀芯的力与活动阀芯上的离心力相平衡，新的油压值就代表了减速后的车速。

车速油压阀输出的油压，其数值与变速器输出轴的转速成一一对应关系，变速器输出轴可以换算成车速，它就是车速信号油压，简称车速油压。

图1-2-11 车速油压阀的结构和工作原理

该车速油压阀的特性曲线如图1-2-12所示。变速器输出轴的转速在950r/min之前，曲线的斜率较大，950r/min之后，曲线的斜率较小。这是因为在950r/min之后，在离心力的作用下，阀杆与壳体紧靠在一起，如图1-2-11中的F，转速升高，阀杆和重锤已不能沿径向外移，只剩下活动阀芯和复位弹簧产生的离心力，此离心力使活动阀芯外移，因其质量小，增加相同的转速，离心力的增量小，车速油压的增量亦小，曲线的斜率就小。在950r/min之前，重锤、阀杆、复位弹簧和活动阀芯，四者一体，沿径向外移，因其质量大，

增加相同的转速，离心力的增量大，车速油压的增量大，曲线的斜率就大。

图1-2-12 车速信号油压与输出轴转速（代表了车速）的对应关系

2． 节气门油压阀（Throttle Valve）和反向阀(Cut-back)

2．1 节气门油压阀

图1-2-13 节气门油压阀的结构

节气门油压阀的结构如图1-2-13中的A所示（上部为节气门油压阀，下部为强制降档阀），它的柱塞两端各有一个弹簧，上端的弹簧软，下端的弹簧硬，经下端弹簧与强制降档阀的柱塞相接。在强制降档阀柱塞的外端与一个凸轮相接触，凸轮由节气门钢索带动而旋转，凸轮外沿各点的半径不同，节气门全关闭时半径最小，节气门全开时半径最大，强制降档阀的柱塞随凸轮外沿而停于不同位置，进而带动节气门油压阀的柱塞。

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