汽车自动变速箱过滤系统设计方法与试验研究

高玲玲 南京劲力传动技术有限公司

一、引言

在各种交通工具不断出现、发展和进步的情况下，汽车的隐私性设计和便捷的出行方式仍然受到人们的喜爱。同时，人们的需求也促使着将先进技术融入控制系统，使汽车在发展中越来越注重人性化设计。

汽车车用变速箱的功能主要是：在经常变化的行驶条件下行驶，使发动机工作时功率较高而油耗较低；同时便于变速器换挡或进行动力输出。自汽车自动变速箱发明以来，由于其操作简便省力，提高了驾驶的舒适性；降低排放污染，且避免因外界负荷突增而造成过载和发动机熄火而得到广泛应用。

目前汽车自动变速箱常见的有四种形式，分别是液力自动变速箱(AT)、机械无级自动变速箱(CVT)、电控机械自动变速箱(AMT)和双离合自动变速箱。

其中，随着电子控制技术的发展，液力自动变速箱的设计不断完善，也凭借技术的优势，成为自动变速箱的主流。

二、自动变速箱过滤系统的重要性

自动变速箱是集成了许多运动机械件和电液控制零部件等的复杂系统。在各零部件生产和使用时，会产生大量的杂质。工作过程中也容易混入金属磨屑、纤维物，这些杂质在油液的环境下，会随着油液的运动，进入到各个可能的地方。

所以油液的清洁同时影响着变速箱的多项指标。电液控制变速箱的整机故障中，超过一半都直接或间接与变速箱油的污染有关。

过滤系统能够在剧烈的温度变化下将油液中的各种杂质物质分离，保证变速箱的正常运转。因此，为降低油品污染对变速箱带来的负面影响，需要对过滤系统进行充分的考虑和设计，保证功能的完备。

三、自动变速箱常见过滤系统的组成

汽车自动变速箱的过滤系统基本上包括滤网和滤清器。

变速箱滤网是一种安装在变速箱内起过滤作用的装置，用来过滤变速箱中的油污。变速箱滤网通常采用整体式结构，设计合理，使用方便，易更换，使用寿命长，成本低，能起到保护变速箱的作用。

不过，过滤系统的集中体现还是在过滤器及其零部件上。自动变速箱滤清器是自动变速箱润滑系统中负责清洁油液、分离与储存污染物的一个零部件，提供过滤后的变速箱油液，保证变速箱的正常工作。

过滤器形式繁多，从外形上区分可分为：开放式/复合式/金属式/全塑式滤清器。按照安装位置和功能分，则有以下几种类型：吸入式滤油器、压力侧滤油器和集成安装在其他零件上的窗式滤油器等。

过滤系统的设计按原理分为分流过滤、串联过滤和并联过滤3种形式。分流过滤是使系统中的油液分部分通过滤网和滤器。串联过滤是分级设置过滤器，通常上下游各设置一个过滤器，下游滤器的过滤精度较高，起到分散过滤负担，延长系统使用寿命的作用。并联过滤是组合式并联设置过滤器，满足系统的流量要求。

过滤器的技术参数规范通常技术参数指标有如下三个：

(1)过滤精度，过滤精度简称为过滤度，即以微米级颗粒计数的过滤效率。分为名义精度和绝对精度，正如在液压系统研究文献中所指出的，“名义过滤度”不说明问题，故在飞机液压系统中已不再使用；绝对精度是指能够通过过滤器的最大颗粒尺寸。其选择和定义通常分为良好、中等、不良和恶劣4 个等级。

(2)过滤效率，是滤除的污染物与污染物总量之比，过滤效率的高低与流体特性、颗粒类型、滤膜类型和滤材质有关。

(3)过滤比，是过滤器上游油液单位体积内所含大于某一给定尺寸的颗粒数，与经过滤器后下游油液单位体积内所含大于同一尺寸的颗粒数之比。用β表示即：βx ＝NuNd。式中βx 就是对某一给定尺寸x（μm）的过滤比。

四、自动变速箱过滤系统的设计要求

自动变速技术和制造技术的发展使自动变速箱广泛受到应用，因汽车自动变速箱过滤系统结构空间紧凑、精度要求高的特殊要求，显然已经对过滤和分离技术的需求加大，以便通过采用有效的过滤，从而减少机加工零件的缺陷和重新加工。

所以过滤器目前都采用更高效率的材料，运用各种创新技术，比如引入纳米材料。通过纳米涂层技术，依据分子间粘合作用原理在过滤器产品的表面均匀附着一层纳米级的聚合物薄膜层。

在进行过滤系统设计时，首先需要满足以下要求：

1)满足自动变速箱液压系统的要求；2)在够小的压力损失之下具有足够大的过滤能力；3) 结构强度达到标准，抗油压破坏能力经得起极限条件的考验；4) 对ATF 油品的抗腐蚀性和兼容性；5)不同温度条件下的稳定性；6)结构尽可能简单紧凑，操作难度较低，便于布置、维修和更换。

五、结束语

近年来，许多厂家开发出车辆终生免维护的过滤系统。但实际上，终身免维护只是理想状态。车辆在使用过程中产生的油品污染在所难免，而几乎所有的自动变速器失效都是过热和自动变速器润滑油久未更换，杂质影响性能导致的。为安全和性能考虑，建议该种车辆在行驶10 万公里左右，进行一次油品和变速系统的更换。

本文分析了说明了油品污染对自动变速箱的危害，阐明了过滤系统对自动变速箱的重要性，同时分析了自动变速箱的过滤系统类型和设计要求，可以对自动变速箱过滤系统的设计提供一点参考。