自动变速器执行机构的结构与原理

自动变速器执行机构的结构与原理

1、单向离合器

在汽车自动变速器执行机构中，除湿式多片离合器外，还有一种起单向止动作用的单向离合器。它可以是滚子式的，也可以是楔块式的。一般来说，前者使用得更为普遍一些。当然，在自动变速器中，单向离合器的使用还不仅仅局限于执行机构，例如，在液力变矩器的导轮支承处，也采用了单向离合器。

1)滚子式单向离合器

滚子式单向离合器由外围、滚子、弹簧和内圈组成，滚子数目通常为6—8个。工作过程中，若单向离合器的外圈相对于内圈沿逆时针方向转动，那么，滚子便在具有凸轮型线的开口槽中向大端移动并压缩弹簧。这时，单向离合器不会出现锁止现象，而允许外圈转动，也就是说，图示的单向离合器在任何时候都允许其外圈相对于内圈作逆时针转动。换一种说法，即允许其内圈相对于

外圈作顺时针转动。

但在工作过程中，若单向离合器的外圈试图相对于内圈沿顺时针方向转动，那么，滚子便在开口槽中向小端移动，楔入内、外圈之间，将两者锁住，与此同时，还可以在两者之间传递扭矩。此刻，弹簧的作用是改善滚子最初的楔入动作，一旦滚子楔入开口槽的小端，则单向离合器出现锁止，从而不允许其外圈相对于内圈作顺时针转动，或内圈相对于外圈作逆时针转动。

外圈与滚子的接触面制成凸轮型线表面，并具有一定的楔入角。在现有结构中，此角一般为6度—8度。考虑到机加工误差及使用中磨损的影响，为在接触区段保持不变的楔入角，常将开口槽的凸轮表面型线加工成对数螺旋线。

滚子式单向离合器工作时，最大接触应力发生在滚子与内、外圈的接触处。严格地讲，由于滚子两侧的作用力相等，而且其与内圈凸面的接触面积要

小于与外圈凹面的接触面积，所以，最大接触应力发生在滚子与内圈的接触表面上。这里，最易发生的是表面疲劳磨损，典型的失效形式是点蚀剥落。制造单向离合器滚子及内、外圈的金属材料，一般与滚动轴承材料相同。

由于单向离合器工作时，滚子始终受到旋转离心力的作用，因而总是试图从与外围的接触点向外偏移。所以，必须借助弹簧将滚子向开口槽小端压紧，以制止这种偏移，这也就是为什么要求弹簧应有一定预紧力的原因。

2)楔块式单向离合器

楔块式单向离合器由外圈、8字形楔块、保持弹簧和内圈组成，这些楔块以与滚子式单向离合器中的滚子类似的方式工作。当图示中的外圈相对于内圈沿逆时针方向转动时，楔块被推动发生倾斜，在内、外围之间让出一定空间，因而不会锁止离合器。换言之，图示楔块式单向离合器在任何时候都允许其外圈相对于内圈沿逆时针方向旋转，或允

许其内圈相对于外围沿顺时针方向旋转。

然而，若外圈试图相对于内圈沿顺时针方向转动时，楔块因几何形状的缘故，将卡在内、外圈之间无法活动，从而将两者锁死在一起。这就是说，一旦楔块卡住内、外圈，则单向离合器出现锁止，使外圈无法相对于内圈按顺时针方向旋转，或内圈相对于外圈按逆时针方向旋转。为保证楔块能可K地楔在内、外圈之间，在这种单向离合器中，装有一个保持弹簧，使楔块按能锁住两圈的方向，始终保持一点倾斜。

楔块式单向离合器的失效形式及制造材料等，均与滚子式单向离合器相同。

比较而言，单向离合器较之其他型式的执行装置，有几个显著的特点：首先，单向离合器是纯粹而简单的机械装置，因而不必通过液压油来使其工作；

其次，当作用于其内、外圈上的

力矩方向或相对运动方向发生改变时，即可自动地产生或解除锁止；

再者，单向离合器的锁止与松脱几乎是瞬时发生的。

2、自动变速器制动器的结构与工作原理

汽车自动变速器的制动器，有湿式多片式和带式两种。浸在自动变速器油中工作的湿式制动器，采用多片式结构，其主要优点在于接触面多，所以制动平顺柔和，可以保证换档质量。另外，制动器浸在油液中工作，能及时带走摩擦时所产生的热量，提高可K性和耐久性。至于带式制动器，其最大的长处是结构简单，占用空间小。无论是片式制动器还是带式制动器，都是通过液力的方式而起作用的，即通过一个液压活塞来控制其动作。

a．湿式多片制动器

湿式多片制动器在工作原理上，与湿式多片离合器相同，只不过是出于不同的工作要求，在具体结构上略有差

异而已。

摩擦片内缘处有内花键齿，以便与制动器鼓上的外花键相啮合。与摩擦片相互交错排列的仍是钢片盘，它们的外缘上加工有花键齿，且与在自动变速器壳体中的内花键相啮合。

显然，若在摩擦片与钢片盘间留有间隙，则制动器鼓就可以自由地沿顺时针或逆时针两个方向旋转。一旦湿式多片制动器接合，即其、中的摩擦片与钢片盘之间的间隙由于液压活塞的动作而消失，那么，两组盘片将被压紧成为一体。由于壳体是静止的，盘片间的摩擦力矩阻止了制动器鼓的转动。因此，与制动器鼓相连的行星齿轮机构部件也被夹持固定，直至湿式多片制动器再度分离为止。

与湿式多片离合器相同的是，驱动湿式多片制动器工作的活塞，也位于在自动变速器壳体中加工出的缸孔内，而壳体中加工出的油液通道，则将自动变速器油引向制动器油缸处。另外，汽

车自动变速器湿式多片制动器的工作原理，也与湿式多片离合器相仿；制动作用的化解，一般是在制动油压解除后，K制动器活塞复位弹簧的张力使活塞复位，从而使制动器盘片分离来实现的。当然，也有在制动器油缸的复位弹簧一侧另外提供一个油压来帮助活塞复位的情形。

b．带式制动器

汽车自动变速器中的带式制动器，采用一条内敷摩擦材料的制动带，包绕在转鼓的外圆表面，制动带的一端固定在变速器壳体上，另一端则与制动油缸中的活塞相连。当制动油进入制动油缸后，压缩活塞复位弹簧推动活塞，进而使制动带的活动端移动，箍紧转鼓。由于转鼓与行星齿轮机构中的某一部件构成一体，所以箍紧转鼓即意味着夹持固定了该部件，使其无法转动。制动油压力解除后，复位弹簧使活塞在制动油缸中复位，并拉回制动带活动端，从而松开转鼓，解除制动。

显然，对带式制动器来说，箍紧转鼓的制动力矩的大小，取决于制动带的长度和宽度，以及作用于制动带活动端的力之大小。

在自动变速器中，依其所需完成的任务不同，制动带在尺寸和结构上有所不同。例如，某些制动带仅由一根柔性的，内表面敷有摩擦材料的钢片制成，称为单匝制动带；也有除两端外，中间完全分开的双匝制动带。一般来说，双匝制动带能更好地与转鼓外圆表面贴合，因而在活动端作用力一定的情况下，可以提供更大的制动摩擦力矩；同时，双匝制动带与转鼓的接合也较单匝制动带更为平稳，使换档动作更趋柔和。然而，自动变速器中的单匝制动带，就其制造成本来说，要较双匝制动带低，而且在许多应用场合其性能也相当令人满意，因此，大多数新型汽车自动变速器都采用柔性好、轻巧、成本低且制造简单的单匝制动带。

在制动时，允许制动带与转鼓之