自動(dòng)變速器維修基礎(chǔ)

（2）爪型離合器的結(jié)構(gòu)與原理

爪型離合器是利用齒進(jìn)行嚙合的離合器，力矩的傳遞可以是兩個(gè)方向也可以是單方向的。這種離合器與摩擦離合器不同，它的力矩傳遞是靠齒嚙合進(jìn)行的，全無滑動(dòng)，傳遞準(zhǔn)確。其缺點(diǎn)是在離合器離合時(shí)伴有沖擊，切斷動(dòng)力傳遞需要較大的力。然而，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，力矩傳遞容量大，所以可以用在轉(zhuǎn)速或傳遞力矩被切斷時(shí)進(jìn)行通斷的前進(jìn)與后退的換擋上。

圖1-12所示是爪型離合器的一種結(jié)構(gòu)，爪型套靠液壓伺服缸活塞移動(dòng)。圖中所示是中間軸與中間倒擋齒輪相嚙合的位置。伺服缸活塞工作時(shí)，液壓離合器C的回路釋放，倒擋齒輪的力矩傳遞中斷，爪型套便容易動(dòng)作。

圖1-12  爪型離合器的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)

1-主軸  2-后退怠速齒輪 3-中間軸  4-中間軸倒擋齒輪  5-爪型套  6-中間軸前進(jìn)齒輪  7-伺服缸活塞  8-撥叉軸  9-撥叉  10-主倒擋齒輪。

2、制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與原理

制動(dòng)器是一種起制動(dòng)約束作用的機(jī)構(gòu)，它將行星齒輪機(jī)構(gòu)中的太陽輪、齒圈和行星架這三個(gè)基本元件之一與變速器殼體相連，使該元件被約束固定而不能旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式較多，目前最常見的是帶式制動(dòng)器和片式制動(dòng)器兩種。

（1）帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理

帶式制動(dòng)器是利用圍繞在鼓周圍的制動(dòng)帶收縮而產(chǎn)生制動(dòng)效果的一種制動(dòng)器。帶式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是：有良好的抱合性能；占用變速器較小的空間；當(dāng)制動(dòng)帶貼緊旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)使制動(dòng)鼓停止旋轉(zhuǎn)的所謂自增力作用的楔緊作用。

①帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)組成

帶式制動(dòng)器又稱為制動(dòng)帶，它主要由制動(dòng)鼓、制動(dòng)帶、液壓缸及活塞等組成，如圖1-13所示。

圖1-13  帶式制動(dòng)器

1-變速器殼體  2-制動(dòng)帶  3-制動(dòng)鼓  4-活塞  5-液壓缸施壓腔  6-液壓缸端蓋  7-液壓缸釋放腔  8-推桿  9-調(diào)整螺釘  10-回位彈簧

②制動(dòng)帶的結(jié)構(gòu)型式

帶式制動(dòng)器中的制動(dòng)帶是制動(dòng)器的關(guān)鍵元件之一，它是由在卷繞的鋼帶底板上粘接摩擦材料所制成的。鋼帶的厚度約為0.76mm～2.64mm。厚的鋼帶能產(chǎn)生大的夾緊力，用于發(fā)動(dòng)機(jī)功率大的汽車自動(dòng)變速器。薄的鋼帶能施加的夾緊力小，但因其柔性好，自增力作用強(qiáng)，所以能產(chǎn)生較大的制動(dòng)力。

粘接在鋼帶內(nèi)表面上的摩擦材料，其摩擦性能對(duì)自動(dòng)變速器的性能來說是十分重要的。用于自動(dòng)變速器的摩擦材料有多種類型，在商用汽車上一般采用硬度較高的銅基粉末冶金材料和半金屬摩擦材料，在小客車上采用紙基摩擦材料。紙基摩擦材料由纖維素纖維、酚醛樹脂和填充劑組成。酚醛樹脂作為粘接劑，將纖維素纖維連接成連續(xù)的基體。填充劑用來增加材料的強(qiáng)度、提高摩擦性能和耐磨性。自動(dòng)變速器摩擦材料的填充劑有石墨、金屬和陶瓷材料的粉末。現(xiàn)代的紙基摩擦材料已經(jīng)可以用作重載下工作的摩擦元件，摩擦性能穩(wěn)定，且纖維素纖維資源豐富，成本低，制造摩擦材料的工藝也較簡(jiǎn)單，可以降低自動(dòng)變速器的造價(jià)，因而得到廣泛的應(yīng)用。

③帶式制動(dòng)器的工作原理

帶式制動(dòng)器的制動(dòng)鼓與行星齒輪機(jī)構(gòu)的某一個(gè)基本元件相連接，并隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)。制動(dòng)帶的一端支承在變速器殼體上的制動(dòng)帶支架或制動(dòng)帶調(diào)整螺釘上，另一端與液壓缸活塞上的推桿連接。液壓缸被活塞分隔為施壓腔和釋放腔兩部分，分別通過各自的控制油道與控制閥相通。制動(dòng)帶的工作由作用在活塞上的液壓油壓力所控制。當(dāng)液壓缸的施壓腔和釋放腔內(nèi)均無液壓油時(shí)，帶式制動(dòng)器不工作，制動(dòng)帶與制動(dòng)鼓之間有一定的間隙，制動(dòng)鼓可以隨著與它相連接的行星排基本元件一同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)液壓油進(jìn)入制動(dòng)器液壓缸的施壓腔時(shí)，作用在活塞上的液壓油壓力推動(dòng)活塞，使之克服回位彈簧的彈力而移動(dòng)，活塞上推桿隨之向外伸出，將制動(dòng)帶箍緊在制動(dòng)鼓上，于是制動(dòng)鼓被固定住而不能旋轉(zhuǎn)，此時(shí)制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)。在制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)且有液壓油進(jìn)入液壓缸的釋放腔時(shí)，由于釋放腔一側(cè)的活塞面積大于是施壓一側(cè)的活塞面積，活塞兩側(cè)所受的液壓壓力不相等，釋放腔一側(cè)的壓力大于施壓腔一側(cè)的壓力，因此活塞在這一壓力差及回位彈簧彈力的共同作用下后移，推桿隨之回縮，制動(dòng)帶被放松，使制動(dòng)器由制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)成釋放狀態(tài)。這種控制方式可以使控制系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化。當(dāng)帶式制動(dòng)器不工作或處于釋放狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)帶與制動(dòng)鼓之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)拈g隙，間隙太大或太小都會(huì)影響制動(dòng)器的正常工作。這一間隙的大小可用制動(dòng)帶調(diào)整螺釘來調(diào)整。在裝復(fù)時(shí)，一般將螺釘向內(nèi)擰緊至一定力矩，然后再退回規(guī)定的圈數(shù)（通常為2圈～3圈）。

帶式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸小，維修方便，在早期的自動(dòng)變速器中應(yīng)用較多；但它的工作平順性較差。為了克服一缺陷，可在控制油路中設(shè)置緩沖閥或減振閥，使之在開始結(jié)合時(shí)液壓缸內(nèi)的油壓能緩慢上升，以緩和制動(dòng)力的增長速度，改善工作平順性。

④伺服機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理

伺服機(jī)構(gòu)是一種自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，它能以一定的精度自動(dòng)按照輸入信號(hào)的變化規(guī)律動(dòng)作。對(duì)于帶式制動(dòng)器的伺服機(jī)構(gòu)來說，要根據(jù)節(jié)氣門信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)自動(dòng)地調(diào)節(jié)作用力。伺服機(jī)構(gòu)由伺服油缸和伺服桿系組成。

a.伺服油缸

伺服油缸由缸筒、活塞和復(fù)位彈簧等主要零件組成。伺服油缸起作用以夾緊和松開變速器的制動(dòng)帶的方式有以下幾種：

油壓作用在與彈簧力相反的一側(cè)。當(dāng)油壓作用在活塞上，活塞所受的推力克服彈簧的彈力向右運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)作用桿使制動(dòng)帶夾緊制動(dòng)鼓，如圖1-14（a）所示。當(dāng)作用在活塞上油壓被切斷并被泄放掉時(shí)，作用在活塞另一側(cè)的彈簧彈力推動(dòng)活塞左移，使活塞回到原先的位置，制動(dòng)器放松，如圖1-14(b)所示。這是一種最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。

圖1-14   油壓作用在活塞一側(cè)的伺服油缸

1-缸筒   2-活塞   3-彈簧   4-作用桿

油壓在不同的時(shí)該分別作用于活塞的左側(cè)或右側(cè)。當(dāng)油壓作用于活塞的左側(cè)時(shí)，右側(cè)的油腔通泄油道，活塞右移壓縮彈簧，并把作用桿推向制動(dòng)帶抱住制動(dòng)鼓，如圖1-15（a）所示。當(dāng)活塞左側(cè)的油腔泄油時(shí)，右側(cè)的油腔和壓力油道接通，在彈簧彈力和油壓的作用下，活塞左移，制動(dòng)器放松，如圖1-15(b)所示。當(dāng)活塞回到原來位置后，伺服油缸的釋放側(cè)（右側(cè)）仍保持油壓作用，以使制動(dòng)器保持在不起作用的位置。這是一種較為常用的結(jié)構(gòu)型式，其優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)器結(jié)合比較平穩(wěn)，要求制動(dòng)器不起作用時(shí)，分離比較迅速。

圖1-15  兩側(cè)有油壓作用的伺服油缸

1-作用油孔  2-缸筒  3-彈簧  4-放松油孔  5-活塞  6-伺服桿系

b.伺服桿系

伺服桿系是連接制動(dòng)伺服油缸和制動(dòng)帶的杠桿系統(tǒng)，有直桿式、杠桿式、懸臂梁式等型式。

直桿式  這種型式的作用桿是一根直推桿，直接將伺服油缸的力傳給制動(dòng)帶的自由端。這種型式桿系只有在制動(dòng)鼓受最大扭矩作用時(shí)，因伺服油缸的尺寸足夠大，使變速器內(nèi)有空間安裝直桿時(shí)才采用。

杠桿式  杠桿式桿系是用一個(gè)杠桿推動(dòng)制動(dòng)帶的作用推桿。這種桿系用在因變速器殼空間位置所限制，不能安裝直桿式伺服桿系的地方。這種桿系改變了活塞桿推力的作用方向，同時(shí)也增大了作用在制動(dòng)帶上的推力。

懸臂梁式  這種伺服桿系用一個(gè)搖臂和一個(gè)作用于制動(dòng)帶兩端的懸臂將伺服油缸的作用桿和制動(dòng)帶連接起來，制動(dòng)帶沒有固定支座。當(dāng)活塞的作用力施加到作用桿上時(shí)，通過搖臂、懸臂梁和推桿將制動(dòng)帶收緊。因?yàn)橹苿?dòng)帶由推桿和懸臂梁相向夾緊，所以懸臂梁式伺服桿系像杠桿式伺服桿系那樣起到增大作用力的作用。同時(shí)由于制動(dòng)帶能自動(dòng)定心和平穩(wěn)地繞著制動(dòng)鼓收縮，所以制動(dòng)帶作用平順，磨損減少。

（2）片式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)與工作原理

片式制動(dòng)器由制動(dòng)鼓、制動(dòng)器活塞、回位彈簧、鋼片、摩擦片及制動(dòng)轂等部件組成。它的工作原理和多片濕式摩擦離合器基本相同，但片式制動(dòng)器的制動(dòng)鼓（相當(dāng)于離合器鼓）固定在變速器殼體上（圖1-16）。鋼片通過外花鍵齒安裝在固定于變速器殼體上的制動(dòng)鼓內(nèi)花鍵齒圈中，或直接安裝在變速器殼體上的內(nèi)花鍵齒圈中，摩擦片則通過內(nèi)花鍵齒和制動(dòng)鼓上的外花鍵齒連接。當(dāng)制動(dòng)器不工作時(shí)，鋼片和摩擦片之間沒有壓力，制動(dòng)器轂可以自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)制動(dòng)器工作時(shí)，來自控制閥的液壓油進(jìn)入制動(dòng)器轂內(nèi)的液壓缸中，油壓作用在制動(dòng)器活塞上，推動(dòng)活塞將制動(dòng)器摩擦片和鋼片夾緊在一起，與行星排某一基本元件連接的制動(dòng)器轂就被固定住而不能旋轉(zhuǎn)。

圖1-16  片式制動(dòng)器

1-制動(dòng)轂  2-卡環(huán)  3-擋圈  4-鋼片和摩擦片  5-彈簧座  6-回位彈簧  7-制動(dòng)器活塞 

8、9-密封圈  10-碟形環(huán)  11-變速器殼體。

片式制動(dòng)器的工作平順性優(yōu)于帶式制動(dòng)器，因此近年來在轎車自動(dòng)變速器中，采用片式制動(dòng)器的越來越多。另外，片式制動(dòng)器也易于通過增減摩擦片的片數(shù)來滿足不同排量發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。

3、單向超越離合器的結(jié)構(gòu)與工作原理

單向超越離合器又稱單向嚙合器或自由輪離合器，與其他離合器的區(qū)別是，單向超越離合器無需控制機(jī)構(gòu)，它是依靠其單向鎖止原理來發(fā)揮固定或連接作用的，力矩的傳遞是單方向的，其連接和固定完全由與之相連接元件的受力方向所決定，當(dāng)與之相連接元件的受力方向與鎖止方向相同時(shí)，該元件即被固定或連接；當(dāng)受力方向與鎖止方向相反時(shí)，該元件即被釋放或脫離連接；即在驅(qū)動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間 ，只能使從動(dòng)軸作一個(gè)方向回轉(zhuǎn)，反方向具有空轉(zhuǎn)機(jī)能。

單向超越離合器有多種型式，常用有棘輪式、滾柱斜槽式和楔塊式三種型式。

（1）棘輪式單向超越離合器

棘輪式單向超越離合器主要由外輪、棘輪、棘爪和葉片彈簧等組成，如圖1-17所示為棘輪式單向超越離合器的一種型式。

圖1-17  棘輪式單向超越離合器

1-外輪  2-棘爪  3-棘輪  4-葉片彈簧。

當(dāng)外輪相對(duì)于棘輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，棘爪卡住棘輪，外輪與棘輪連為一體，不能相對(duì)運(yùn)動(dòng)，離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)外輪相對(duì)于棘輪逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，棘爪與棘輪之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，外輪成為自由輪，單向超越離合器處于自由狀態(tài)。

（2）滾柱斜槽式單向超越離合器

滾柱斜槽式單向超越離合器由外環(huán)、內(nèi)環(huán)、滾柱、滾柱回位彈簧等組成，如圖1-18所示。

圖1-18  滾柱斜槽式單向超越離合器

1-外環(huán)  2-內(nèi)環(huán)  3-滾柱  4-彈簧。

內(nèi)環(huán)通常用內(nèi)花鍵和行星齒輪排的某個(gè)基本元件或者和變速器殼體連接，外環(huán)則通過外花鍵和行星排的另一側(cè)基本元件連接或者和變速器外殼連接。在外環(huán)的內(nèi)表面制有與滾柱相同數(shù)目的楔形槽。內(nèi)外環(huán)之間的楔形槽內(nèi)裝有滾柱和彈簧。彈簧的彈力將各滾柱推向楔形槽較窄的一端。當(dāng)外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在剛剛開始轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬間，滾柱便在摩擦力和彈簧彈力的作用下被卡死在楔形較窄的一端，于是內(nèi)外環(huán)互相連接成一個(gè)整體，不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)單向超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，與外環(huán)連接的基本元件被固定住或者和與內(nèi)環(huán)相連接的元件連成一整體。當(dāng)外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)朝逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾柱在摩擦力的作用下，克服彈簧的彈力，滾向楔形槽較寬的一端，出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)可以作自由滑轉(zhuǎn)，此時(shí)單向超越離合器脫離鎖止而處于自由狀態(tài)。

單向超越離合器的鎖止方向取決于外環(huán)上楔形槽的方向。在裝配時(shí)不得裝反，否則，會(huì)改變其鎖止方向，使行星齒輪變速器不能正常工作。

有些單向超越離合器的楔形槽開在內(nèi)環(huán)上，其工作原理和楔形槽開在外環(huán)上的相同。

（3）楔塊式單向超越離合器

楔塊式單向超越離合器的結(jié)構(gòu)和滾柱斜槽式單向超越離合器的結(jié)構(gòu)基本相似，也有外環(huán)、內(nèi)環(huán)、滾子（楔塊）等（如圖1-19所示）。不同之處在于，它的外環(huán)或內(nèi)環(huán)上都沒有楔形槽，其滾子不是圓柱形的，而是特殊形狀的楔塊。楔塊在A方向上的尺寸略大于內(nèi)外環(huán)之間的距離B，而在C方向上的尺寸略小于B。當(dāng)外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)朝順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，楔塊在摩擦力的作用下立起，因自鎖作用而被卡死在內(nèi)外環(huán)之間，使內(nèi)環(huán)與外環(huán)無法相對(duì)滑轉(zhuǎn)，此時(shí)單向超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)外環(huán)相對(duì)于內(nèi)環(huán)朝逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，楔塊在摩擦力的作用下傾斜，脫離自鎖狀態(tài)，內(nèi)環(huán)與外環(huán)可以相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)單向超越離合器處于自由狀態(tài)。

圖1-19  楔塊式單向超越離合器

1-外環(huán)   2-內(nèi)環(huán)   3-楔塊。

楔塊式單向超越離合器的鎖止方向取決于楔塊的安裝方向。維修時(shí)不可裝反，以免影響自動(dòng)變速器的正常工作。