Model of the rate of flow of hydraulic fluid leaking through precision pairs in the electrohydraulic controller of an automatic transmission

• Autorzy: Dziubak T. , Szczepaniak P.

Identyfikatory

DOI

10.14669/AM.VOL78.ART3

Warianty tytułu

PL

Model natężenia przepływu płynu hydraulicznego przez nieszczelności par precyzyjnych sterownika elektrohydraulicznego automatycznej skrzyni biegów

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The conditions of operation and functions of automatic transmission fluid (ATF) in the automatic transmission (AT) have been presented. It has been shown that the ATF quality has a significant impact on the correct functioning of an electrohydraulic AT controller. The phenomenon of ATF flow through gaps (clearance) in precision hydraulic pairs, referred to as “internal leakage” and characterized by “internal leakage rate”, has been analysed. It has been shown that excessive “internal leakage”, caused by excessive wear of hydraulic parts and low oil viscosity, may result in a fluid pressure drop in the AT hydraulic system and in incorrect functioning of the transmission unit. A model of the rate of internal leakage of hydraulic fluid through precision pairs in distribution valves has been proposed. In the model, an equation has been used that defines the rate of internal leakage in a precision hydraulic pair with a concentric annular gap. The model assumptions adopted and the test conditions have been specified. The values of clearance between components of the precision pairs in the electrohydraulic controller were determined by measurements carried out on a real controller that had been normally operated for quite a long time. The related outer diameters of pistons and spools and inner diameters of spool valve sleeves and hydraulic dampers were measured. Multi-variant tests were carried out on the model, with determining the total leakage values for the AT hydraulic system controller with different values of the degree of wear of the precision pairs and at different values of fluid temperature (viscosity and density) for the conditions of vehicle drive in gears “1” and “2”.

PL

Przedstawiono warunki pracy oraz funkcje płynu ATF w automatycznej skrzyni biegów (ASB). Wykazano, że istotny wpływ na prawidłową pracę sterownika elektrohydraulicznego ASB ma jakość płynu ATF. Przeanalizowano zjawisko przepływu płynu ATF przez szczeliny (luzy) hydraulicznych par precyzyjnych „nazywane natężeniem przepływu nieszczelności wewnętrznej” lub „przeciekiem wewnętrznym”. Wykazano, że nadmierne „przecieki wewnętrzne”, spowodowane nadmiernym zużyciem elementów hydraulicznych i niską lepkością oleju, mogą być powodem spadku ciśnienia płynu w układzie hydraulicznym ASB i przyczyną jej nieprawidłowego jej działania. Zaproponowano model natężenia przepływu przez nieszczelności wewnętrzne hydraulicznych par precyzyjnych elementów rozdzielczych. Wykorzystano zależność na natężenie przepływu przez nieszczelności wewnętrzne hydraulicznej pary precyzyjnej ze szczeliną pierścieniową koncentryczną. Sformułowano założenia modelu i warunki badań. Wartości luzów par precyzyjnych sterownika elektrohydraulicznego określono podczas pomiarów na obiekcie rzeczywistym - po przebiegu eksploatacyjnym ASB. Pomierzono odpowiednie średnice tłoczków i suwaków oraz średnic wewnętrznych otworów cylindrycznych suwaków rozdzielczych i tłumików hydraulicznych. Przeprowadzono wariantowe badania modelu określając sumaryczne przecieki sterownika układu hydraulicznego ASB z różnymi wartościami stopnia zużycia par precyzyjnych i temperatury (lepkości i gęstości) płynu dla warunków jazdy na przełożeniu „1” i „2”.

Słowa kluczowe

EN

automatic transmissions (AT); hydraulic system; electro-hydraulic controller; precision hydraulic pair; internal leakage; ATF flow rate

PL

automatyczna skrzynia biegów; układ hydrauliczny; sterownik elektrohydrauliczny; hydrauliczna para precyzyjna; nieszczelności wewnętrzne; model natężenia przepływu płynu ATF

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 78, nr 4
• Strony: 43--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziubak T.

• Military University of Technology - Faculty of Mechanical Engineering, ul. Gen. Witolda Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

autor

Szczepaniak P.

• Military University of Technology - Faculty of Mechanical Engineering, ul. Gen. Witolda Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Advanced Test and Automation: Automatic Transmission Hydraulic Pump Performance and Durability Test Stand. Canada. 2011.
• [2] Allison Transmission: Fluid and Filter Change Recommendations. USA. 2011.
• [3] Baczewski K, Hebda M. Filtracja płynów eksploatacyjnych (Filtration of operating fluids). Radom: MCNEMT. 1991/92.
• [4] Baczewski K, Szczawiński P. Investigation of the process of ageing of hydraulic oil during its use. The Archives of Automotive Engineering – Archiwum Motoryzacji. 2016; 73(3): 5-18.
• [5] Bashta T. M. Gidroprivod i gidropnevmoavtomatika. Mashinostroyeniye. Moskva, USSR. 1972.
• [6] Dziubak T, Szczepaniak P. Problemy eksploatacji automatycznych skrzyń biegów (ASB) samochodów osobowych (Operational problems of automatic transmissions (AT)). Logistyka. 2015; 3: CD 1227-1236.
• [7] Dziubak T, Szczepaniak P. Filtration ATF in automatic transmissions (AT) of cars. Bulletin of the Military University of Technology. 2014; (LXIII) 2: 163-177.
• [8] Dziubak T, Szczepaniak P. Field testing of an automatic transmission (AT) of an off-road vehicle. The Archives of Automotive Engineering – Archiwum Motoryzacji. 2014; 64(2): 3-18.
• [9] Dziubak T, Szczepaniak P. Pressure drop-flow characteristic investigations of ATF filter in automatic transmissions (AT) of cars (ASB). Bulletin of the Military University of Technology. 2014; (LXIII) 4: 259-271.
• [10] Dziubak T, Szczawiński P, Szczepaniak P. Effect of ATF operational run on shift quality and life of automatic transmission (AT) of cars. Bulletin of the Military University of Technology. 2013; (LXII) 2: 219-232.
• [11] Dziubak T. Filtracja powietrza wlotowego do silników spalinowych pojazdów mechanicznych (Intake air filtration in internal combustion engines of motor vehicles). Military University of Technology. Warszawa. 2012.
• [12] Gyu-Hong J, Baek-Hyun Ch, Kyo-Il. L. Dynamic Analysis and Closed-loop Shifting Control of EF-Automatic Transmission with Proportional Control Solenoid Valves. FISITA World Automotive Congress. Seoul, Korea. 12-15 June 2000.
• [13] Jaguar Cars Limited. ZF 4HP22/24 Automatic Transmission Service Manual. UK. 1994.
• [14] Jasiński R. Ocena zdatności hydraulicznych zespołów sterujących uruchamianych w niskich temperaturach otoczenia (Evaluation of ability of hydraulic control components to start up in low ambient temperatures). Diagnostyka. 2008; 46.
• [15] Jasiński R. Działanie podzespołów sterujących układów hydraulicznych w niskich temperaturach otoczenia w warunkach zasilania gorącym czynnikiem roboczym (Performance of hydraulic control systems fed with hot working fluid in low ambient temperatures). Diagnostyka. 2004; 30.
• [16] Jędrzykiewicz Z, Strojek J, Rosikowski P. Napęd i sterowanie hydrostatyczne (Hydrostatic drive and control systems). WIMiR AGH. Kraków. 2017.
• [17] Kotnis G. Budowa i eksploatacja układów hydraulicznych w maszynach (Construction and operation of hydraulic systems in machines). KaBe. Krosno. 2011.
• [18] Land Rover. Range Rover Automatic Transmission System Information Document. 1997.
• [19] Lipski J. Napędy i sterowanie hydrauliczne (Hydraulic drive and control systems). WKŁ. Warszawa. 1977.
• [20] Orlen oil. Hipol ATF IID, Product Data Sheet. Version 3. 2008.
• [21] Rover Technical Communication. Workshop Manual: Range Rover LRL0326ENG. 1999.
• [22] Stawiński Ł. Experimental and modeling studies of hydrostatic systems with the counterbalance valves which are used in hydraulic lifting systems with passive and active load. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability. 2016; 18 (3): 406-412.
• [23] Tomczyk J. Modele dynamiczne elementów i układów napędów hydrostatycznych (Dynamic models of hydrostatic drive systems and their components). WNT. Warszawa. 1999.
• [24] Ułanowicz L. Modelling of a process, which causes adhesive seizing (tacking) in precise pairs of hydraulic control devices. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability. 2016; 18 (4): 492–500.
• [25] Ułanowicz L. Badanie procesów destrukcyjnych w lotniczych napędach hydraulicznych w aspekcie ich trwałości (Research on destructive processes in aircraft hydraulic drive systems from the point of view of system durability). ITWL. 2013.
• [26] Zboiński M. Modelowanie i identyfikacja wpływu kontaminacji cieczy roboczej na trwałość instalacji hydraulicznych statków powietrznych (Modelling and evaluation of effects of working liquid’s contamination upon aircraft hydraulic units’ life). Diagnostyka. 2007; 41.