汽车自动变速器油综述

２０１１年第８期　液压与气动　３　汽车自动变速器油综述　王尔烈，陈慧岩，孟飞，李春芾　Ｓｕｍｍａｒｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｆｌｕｉｄ　ＷＡＮＧ　Ｅｒ—ｌｉｅ，ＣＨＥＮ　Ｈｕｉ—ｙａｎ，ＭＥＮＧ　Ｆｅｉ，ＬＩ　Ｃｈｕｎ－ｆｕ　（北京理工大学机械与车辆学院，北京１０００８１）　摘要：ＡＴ（液力机械式自动变速器）是目前使用最为广泛的自动变速器，作为其工作介质，ＡＴＦ（自动　变速器油）的品质直接关系到变速器乃至整车的性能。系统阐述了ＡＴＦ的主要性能要求，并对ＡＴＦ的使用　作了详细的说明。为提高整车的燃油经济性，随着ＡＴ体积变小和档位的增加，新型ＡＴＦ将朝着降低油液黏　度、提高油液摩擦性能和对齿轮及轴承保护性能、延长使用寿命的方向发展。　关键词：ＡＴＦ；性能要求；使用；发展　

中图分类号：ＴＨ１３７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００－４８５８（２０１　１）０８－０００３－０５　１前言　汽车变速器是影响汽车动力性、燃油经济性和乘　坐舒适性的重要总成之一。其主要功用是传递动力，　并在此过程中改变传动比，增大驱动轮转矩和转速的　变化范围，以适应经常变化的行驶条件¨Ｊ。汽车变速　器一般分为手动变速器（ＭＴ）、传统自动变速器（ＡＴ）　及新型自动变速器等三大类，新型自动变速器又可分　为ＡＭＴ、ＤＣＴ／ＤＳＧ、ＣＶＴ等。　作为主流自动变速器，ＡＴ虽然存在结构复杂、效　率偏低等缺点，但由于其能显著改善舒适性、实现动力　性换档等优点，特别在重型车辆上更体现出ＡＴ的优　势，如在大型客车、重型自卸车、高通过性军用越野车　都有广泛的应用。从全球范围来看，虽然ＡＴ在日本、　北美等部分地区占有量呈下降趋势，但是其总量仍在　增长，在目前及今后相当长的时间内，ＡＴ仍占自动变　速器的主导地位。图１为国外某公司生产的ＺＦ．Ｅｃｏ—　ｍａｔ自动变速器结构剖视图。　

图１　ＺＦ－Ｅｃｏｍａｔ自动变速器结构剖视图　收稿Ｅｔ期：２０１１－０３－２１　作者简介：王尔烈（１９８５一），男，湖南娄底人，博士研究生，主　要从事液力机械自动变速器控制技术方面的研究工作。　

０　０．５　１　１．５　２　２．５　ｔ｜　ａ）时域响应信号１　

Ｏ　Ｏ．５　１　１．５　２　２．５　ｔ／ｓ　ｂ）时域响应信号２　

图９系统响应信号　５结论　弹簧一气囊式阻尼器是在普通弹簧阻尼器基础上　基于ＰＲＯ／Ｅ软件的二次开发产品，该产品的减振性能　以１Ｃ的传递率衰减，振级落差可达２５－３０　ｄＢ，工作　

特性优于现有产品，减振性能趋于平稳。　参考文献：　［１］　杨小华，陈夏平．电动车液压阻尼器的动态特征研究　［Ｊ］．液压与气动，２００９，２５（２）：３６—３８．　［２］　朱梅．液压与气压技术［Ｍ］．北京：机械工业出版　社，２００８．　［３］胡志强．随机振动试验应用技术［Ｍ］．北京：机械工业出　版社，１９９６．　［４］　Ｒｉｃｅ　Ｓ　０．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒａｎｄｏｍ　ｎｏｉｓｅ［Ｊ］．Ｂｅｌｌ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｊｏｕｒｎａｌ，１９４４，（２３）：５—３１．　４　液压与气动　２０１１年第８期　ＡＴ以自动变速器油（ＡＴＦ）作为工作介质，因此，　ＡＴＦ的性能对自动变速器乃至整车性能都有十分重要　的影响。　２　自动变速器油液性能要求　根据《商用车润滑导则》的定义，自动变速器油　（ＡＴＦ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｆｌｕｉｄ）是用于汽车自动变　速器的液力偶合器和液力变矩器中的多功能润滑　油　ｊ。其主要功用是传递转矩和液压，以实现车辆液　力传动并完成换档操纵；此外，还具有润滑、冷却、清洁　和密封的作用。由于ＡＴ内部零件长期处于高温、滑　摩及高速旋转状态，对工作环境要求严格，因而对ＡＴＦ　的品质提出了很高的要求。一般来说，ＡＴＦ应具备如　下性能。　２．１摩擦特性　摩擦特性是ＡＴＦ最重要的关键性能。下面以　ＨＤ４０７０ＰＲ变速器２档起步挂档为例说明摩擦性能对　换档冲击度的影响。ＡＴ换档是通过控制相应的离合　器充放油来完成的。在换档即将结束时，充油离合器　的主从动摩擦片转速接近相等，此时摩擦系数由动摩　擦系数转变为静摩擦系数，容易产生转矩波动，造成换　档冲击。因此，为提高换档品质，ＡＴＦ需要有匹配的　动、静摩擦系数。动摩擦系数过小会影响传递功率，使　离合器打滑、换档时间延长；静摩擦系数过大会使换档　后期扭矩急剧增大，产生换档冲击，使换档品质降低。　自动变速器换档品质最重要的客观评价方法是冲　击度　Ｊ，其大小用车辆纵向加速度的变化率来表示：　．ｄａ　ｄ２“　ｄＭｏ　，１、　ｄ　ｄｔ　ｉ０・Ｊｖ　ｄｔ　（１）式中，ｒｄ为驱动轮半径；ｉ。为从变速器输出轴　到驱动轮的传动速比；Ｉ，　为与变速器输出轴相联的车　辆等效转动惯量；　为变速器输出轴转矩。　如图２所示，变速器２档（Ｂ３、Ｃｌ充油结合）起步　挂档时，Ｂ３制动器已完全结合（空档时Ｂ３充油结　合），Ｃ１离合器充油结合，完成挂档。以Ｃｌ从动部　分、Ｐ３行星排及输出轴为研究对象，列方程式：　Ｍｏ＝Ｍ　１・ｉ２　（２）　式（２）中，Ｍ　为ｃ１离合器的摩擦转矩；　为２档　传动比。换档执行元件传递转矩　即为摩擦元件传　递力矩：　Ｍ。ｌ＝ｎｓｒｔｘＰ　（３）　＝Ｋ（￣ｄ．．Ｐ＋尸　）　（４）　式（３）、（４）中，　为摩擦片数；　为接合元件油缸　活塞面积；ｒ为摩擦片有效作用半径；　为摩擦系数；ｐ　为接合元件液压缸的油压；Ｋ为转换系数。　

ｌ　Ｊ【　Ｊ　Ｉ－　

Ｍｃｌ　Ｉ　、Ｉ　、　ｆ　、　图２　ＨＤ４０７０ＰＲ变速器２档传动简图　可见起步挂档过程的冲击度取决于离合器充油压　力的变化率及摩擦系数变化率。因此，为减少换档冲　击，ＡＴＦ的摩擦系数变化率要尽可能小。　

一般来说，一种性能优异的ＡＴＦ要求有较低的静　摩擦系数　。和尽可能高的动摩擦系数　，并且　＜１，同时还要有稳定的摩擦耐久性。　２．２密度　液力变矩器属叶片式流体机械，其转矩特性为：　Ｍ＝Ａｐｇｎ　Ｄ　（５）　式中，　为泵轮或涡轮的转矩；Ａ为转矩系数；ｐ为　工作介质密度；ｇ为重力加速度；Ｄ为变矩器有效工作　直径；ｎ为转速。可见，变矩器传递转矩的能力与ＡＴＦ　密度成正比，故ＡＴＦ要有较大的密度。　２．３黏度特性　ＡＴＦ的使用温度范围约为一２５℃～１７０　ｏＣ，在工　作温度范围内，要求ＡＴＦ有较低的黏度以降低搅油损　失，提高液力传动效率；同时，又必须有一定的黏度以　保证润滑和密封性能。此外，还要有合适的低温流动　性，以利于车辆在低温环境下正常启动。因此，要求　ＡＴＦ有良好的黏度特性。　２．４抗氧化性　ＡＴＦ的正常工作温度一般在７Ｏ℃一９０℃之间，　最高可达１５０℃一１７０　ｏＣ。在高温下，ＡＴＦ容易氧化　变质，造成油液黏度变化，产生沉渣，影响变速器正常　工作。因此，ＡＴＦ需要有良好的抗氧化性。　２．５抗泡沫性　ＡＴＦ既是变矩器传递动力的介质，同时也是变速　器自动控制和润滑冷却的介质。如果油液中存在泡　沫，不仅影响变矩器的性能，导致变矩器传递功率下　降；还影响换档阀工作，破坏换档控制的准确性。此外　泡沫的存在还影响系统供油，破坏液压系统的正常工　作，减少了润滑冷却油量，导致运动件的磨损甚至烧蚀。　２０１１年第８期　液压与气动　５　此外，ＡＴＦ还应有良好的剪切稳定性、储存安定　性、防腐抗锈性能、与密封材料的适应性、良好的润滑　性等性能。　对ＡＴＦ的性能要求非常严格，要实现这些要求需　要加入多种添加剂。可见，ＡＴＦ组成的复杂程度超过　了一般的润滑油。　３　自动变速器油液的使用　３　ｌ油液分类　自动变速器油（ＡＴＦ）作为液力传动装置的工作介　质，又称液力传动油，一般加有染料，外观红色清亮透　明。参照ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａ１）　和ＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）的分类方案，ＡＴＦ　分为ＡＴＦ　１、ＡＴＦ－２、ＡＴＦ一３三类，具体如下表１。　表１　ＡＴＦ分类　１　

分类　特点　应用　相关产品　低温下流动性、　轿车、轻型　ＧＭ　ＤＥＸＲＯＮ系列　ＡＴＦ　１　黏度和启动性及　货车的ＡＴ　Ｆｏｒｄ　ＭＥＲＣＯＮ／Ｆ系列　黏温特性好。　Ｃｈｒｙｓｌｅｒ　ＭＳ－４２２８／３２５６　适于重负荷下工　重型车、越　ＧＭ　Ｔｒｕｃｋ、Ｃｏａｃｈ　ＡＴＦ．２　作，极压（ＥＰ）、　野车、工程　ＧＭ　Ａｌｌｉｓｏｎ　Ｃ一３，Ｃ４、Ｃ－５　抗磨性能好。　机械等ＡＴ　Ｃａｔｅｒｐｉｌｌａｒ　ＴＯ一３，ＴＯ－４　极压抗磨性和负　农业机械／　Ｊｏｈｎ　Ｄｅｅｒ　Ｊ２０一Ａ　ＡＴＦ．３　荷承载能力比　野外建筑　Ｆｏｒｄ　Ｍ２ＣＡ１Ａ、Ｍ１Ｃ８６Ａ　ＰＴＦ－２更高。　机械传动　Ｍａｓｓｅｙ　Ｆｅｒｇｕｓｏｎ　Ｍ一１　１３５　

目前，我国自主开发的液力传动油产品，按中国石　化总公司企业标准分为６号液力传动油和８号液力传　动油两种；另外还有一种拖拉机传动、液压两用油。这　三种油液都是石油基油。　６号液力传动油适用于内燃机车或载重车液力变　矩器，其性能接近于ＡＴＦ－２类油。　８号液力传动油适用于具有ＡＴ的各种小轿车、轻　型载货车等，其性能接近于ＡＴＦ．１类油。　拖拉机传动、液压两用油适用于大功率的拖拉机　和工程机械，作为液压系统的工作介质和齿轮传动机　构的润滑油，其性能接近于ＡＴＦ．３类油。　３．２油液选择　ＡＴＦ的选用应严格遵循使用规定，不同牌号、不同　品种的ＡＴＦ不能混用，同牌号不同生产厂家的也不宜　混用。　例如，ＤＥＸＲＯＮ系列ＡＴＦ含摩擦改进剂，其静摩　擦系数较低。当推荐使用ＤＥＸＲＯＮ系列ＡＴＦ的自动　变速器误用不含摩擦改进剂的Ｆ型ＡＴＦ时，会导致换　

档冲击，容易造成零部件损坏；相反，当推荐使用Ｆ型　ＡＴＦ的自动变速器误用ＤＥＸＲＯＮ系列ＡＴＦ时，容易　造成变速器离合器／制动器打滑，加速磨损。　１）乘用车用油选择　选用乘用车ＡＴＦ时，首先应采用车辆使用说明书　规定或推荐的ＡＴＦ；也可按照以下方法选用：日本、欧　洲车系，推荐使用ＤＥＸＲＯＮ—ｌＩ／ｍ／１ｖＡＴＦ；福特车型　常选ＡＴＦ．Ｆ，其他美国车系多使用ＤＥＸＲＯＮ．１／／ｌｌＩ；国　产乘用车则选用８号ＡＴＦ或者ＤＥＸＲＯＮ一Ⅱ。表２给　出了国内部分常见乘用车型所用ＡＴＦ型号。　表２国内部分常见车型所用ＡＴＦ　

车型　装用变速器　ＡＴＦ　上海通用别克、别克　君威、ＧＬ８及陆尊　４Ｔ６５Ｅ变速器　ＤＥＸＲ０ＮⅢ　

凯迪拉克、别克荣御　５Ｌ４０Ｅ变速器　富康、爱丽舍　ＡＩＡ变速器　ＣＩＴＲ０ＥＮ９７．３６．２２　捷达、宝来　０１Ｍ变速器　大众零件号：　Ｇ　０５２　１６２　桑塔纳、帕萨特　０１Ｎ变速器　Ａ１（０．５　Ｌ／桶）　Ｇ　０５２　１６２　奥迪Ａ６、帕萨特Ｂ５　ＺＦ　５ＨＰ．１９　Ａ２（１　Ｌ／桶）