22之三换档执行机构

第二节电控液力自动变速器的结构与工作原理

二、齿轮变速机构行星齿轮变速器中的所有齿轮都处于常啮合状态，挡位变换必须通过以不同方式对行星齿轮机构的基本元件进行约束(即固定或连接某些基本元件)来实现。能对这些基本元件实施约束的机构，就是行星齿轮变速器的换挡执行机构。执行机构主要由离合器、制动器和单向离合器三种执行元件组成，离合器和制动器是以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离合器则是以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。第1页/共17页1．多片离合器离合器的作用是将变速器的输入轴和行星排的某个基本元件连接，或将行星排的某两个基本元件连接在一起，使之成为一个整体转动。自动变速器中所用的离合器为湿式多片离合器。通常由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片、花键毂等组成，其结构见图2-34所示。离合器鼓通过花键与主动元件相连或与其制成一体，钢片通过外缘键齿与离合器鼓的内花键槽配合，与主动元件同步旋转。离合器花键毂与行星齿轮机构的主动元件制成一体，摩擦片通过内缘键齿与花键毂相连，钢片和摩擦片均可以轴向移动。压盘固定于离合器鼓键槽中，用以限制钢片、摩擦片的位移量，其外侧安装了限位卡环，活塞装于离合器鼓内，回位第2页/共17页第3页/共17页弹簧一端抵于活塞端面；另一端支撑在保持座上，回位弹簧有周置螺旋弹簧、中央布置螺旋弹簧和中央布置碟形弹簧3种不同形式。当离合器处于分离状态时，活塞在回位弹簧的作用下处于左极限位置，钢片、摩擦片间存在一定间隙。当压力油经油道进入活塞左腔室后，液压力克服弹簧张力使活塞右移，将所有钢片、摩擦片依次压紧，离合器接合。该元件成为输入元件，动力经主动元件、离合器鼓、钢片、摩擦片和花键毂传至行星齿轮机构。油压撤出后，活塞在回位弹簧的作用下回位，离合器分离，动力传递路线被切断。第4页/共17页离合器处于分离状态时，活塞左端的离合器液压缸内不可避免的残留有少量变速器油。当离合器鼓随同主动元件一起旋转时，残留的变速器油在离心力的作用下被甩向液压缸的外缘，并在该处产生一定的油压。若离合器鼓的转速较高，该油压将推动活塞压向离合耱’片，力图使离合器接合，从而导致钢片和摩擦片间出现不正常滑磨，影响离合器的使用寿命。为了防止出现这种现象，在离合器活塞或离合器鼓左端的壁面上设有一个由钢球组成的安全阀，见图2-35所示。当压力油进入液压缸内时，钢球在油压的作用下压紧在阀座上，安全阀处于关闭状态，保谭了油压缸的密封。当液压缸内的压力油通过油路排出时，缸体内的液压力下降，安全阀的钢球在离心力的作用下离开阀座，阀处于开启状态，残留在缸内的液压油因离心力的作用从安全阀的阀孔排出，使离合器得以彻底分离。第5页/共17页第6页/共17页

2．制动器制动器的作用是固定行星齿轮机构中的基本元件，阻止其旋转。在自动变速器中常用的制动器有片式制动器和带式制动器两种。

(丑)片式制动器片式制动器由制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动器毂等组成，见图2-36所示。结构和工作原理与湿式多片离合器基本相同，只是其钢片通过外花键齿安装在变速器壳体的内花键齿圈上，摩擦片则通过内花键齿和制动器毂上的外花键槽相连，制动器毂与行星齿轮机构的元件相连。当液压缸中没有压力油时，制动毂可以自由旋转，当压力油进入制动器的液压缸后，通过活塞将钢片和摩擦片压。紧在一起，制动器毂以及与其相连的行星齿轮机构的某一元件被固定住而不能旋转。第7页/共17页第8页/共17页

钢片、摩擦片均由钢板冲压而成，摩擦片表面有厚度为0．38-0．76mm的摩擦材料层。为保证分离彻底，钢片和摩擦片间必须有足够的间隙，标准间隙范围为0．25—0．38mm，可通过选择适当的压盘、·卡环及摩擦片厚度等方法调整该值。片式离合器、制动器所能传递的动力的大小与摩擦片的面积、片数及钢片与摩擦片间的压紧力有关，压紧力的大小由作用在活塞上的油压及作用面积决定，但增大油压会弓I起接合时的冲击。当压紧力一定时，传递动力的大小就取决于摩擦片的面积和片数。考虑到通用化、标准化等因素争其基本尺寸基本相近或相同，因不同离合器、制动器所传递动力大小各异，所以所使用的摩擦片的片数不同，一般摩擦片为2-6片，钢片等于或多余摩擦片的片数。这样，同一厂家同一类型的自动变速器可以在不改变离合器、制动器外形和尺寸的条件下，通过增减摩擦片的片数来满足不同排量车型传递动力的要求。增加或减少摩擦片的片数时，要相应地减少或增加钢片的片数，或者增减调整垫片的厚度，以保证离合器的自由间隙不变。因此，有些离合器在相邻两个摩擦片间有两片钢片，就是使自动变速器在改型时具有灵活性，而不是漏装了摩擦片.

片式制动器的工作平顺性较好，还能通过增减摩擦片的片数来满足不同排量发动机的要求，因此近年来在轿车自动变速器中使用的越来越多。2．液力偶合器的动力传递过程第9页/共17页

(2)带式制动器带式制动器由制动带及其伺服装置(控制油缸)组成。制动带是内表面带有镀层的开口式环形钢带，开口的一端支撑在与变速器壳体固连的支座上，另一端与伺服装置相连。按变形能力可分为刚性制动带和挠性制动带。刚性制·动带比挠性制动带厚，具有较大的．强度和热容性，但不能产生与制动鼓相适应的变形。挠性制动带在工作时可与制动鼓完全贴合，而且价格低廉。按结构可分为单边式和双边式制动带两种类型，双边式制动带具有自行增力功能，制动效果更好，多用于转矩较大的低挡和倒挡制动器。用于不同挡位的同类型制动带内表面镀层的材料不尽相同，低、倒挡制动带镀层多采用金属摩擦材料，其作用是保证足够的制动力·矩，高挡制动带一般使用有机耐磨材料，防止制动鼓过度磨损。第10页/共17页第11页/共17页制动器伺服装置有直接作用式和间接作用式两种类型。直接作用式制动器结构见图2-37所示。制动带开口的一端通过摇臂支撑于固定在变速器壳体的支承销上，另一端支承于油缸活塞杆端部，活塞在回位弹簧和左腔油压的作用下位于右极限位置，此时，制动带和制动鼓之间存在一定间隙o’

制动时，压力油进入活塞右腔，克服左腔油压和回位弹簧的作用力推动活塞左移，制动带以固定支座为支点收紧，在制动力矩的作用下，制动鼓停止旋转，行星齿轮机构某元件被锁止。随着油压撤除，活塞逐渐回位，制动解除。若仅依靠弹簧张力，则活塞回位速度较慢，目前大多数制动器设置了左腔进油道。在右腔撤除油压的同时左腔进油，活塞在油压和回位弹簧的共同作用下回位，可迅速解除制动。第12页/共17页图2-38所示为间接作用式伺服装置。它与上述结构的区别在于制动器开口的一端支承于推杆的端部，活塞杆通过杠杆控制推杆的动作，由于采用杠杆结构将活塞作用力放大，制动力矩进一步增加。制动解除后，·制动带与制动鼓之间应存在一定间隙，否则会造成制动带过度磨损和制动鼓的滑磨，影响行星齿轮系统的正常工作。调整该间隙的常见结构有以下三种：

1)长度可调整的支承销。

2)长度可调的活塞杆(或推杆)。

3)调整调整螺钉。第13页/共17页3．单向离合器单向离合器的作用是使某元件只能按一定方向旋转，在另一个方向上锁止。在行星齿轮系统中有若干个单向离合器，其工作性能对变速器的换挡品质有很大影响。执行机构的灵敏性直接影响换挡的平顺性，单向离合器具有灵敏度高的优点，可瞬间锁止(或解除锁止)，提高了换挡时机的准确性。另外，单向离合器不需要附加的液压或机械操纵装置，结构简单，不易发生故障。单向离合器有滚子式和楔块式两种类型。滚子式单向离合器见图2-39所示，它由滚子、弹簧、弹簧保持座和内、外座圈组成。外座圈的内表面制有若干偏心的弧形滚道，因此，‘由光滑的内座圈和外座圈构成的滚子滚道第14页/共17页的宽度不均匀，滚子被弹簧压向小端。在外座圈固定的情况下，内座圈可沿顺时针方向旋转，带动滚子压缩弹簧，使其落人滚道大端。若内座圈沿逆时针方向旋转，滚子被带向滚道小端，内座圈卡住不能转动，单向离合器锁止。