车辆自动变速器构造原理与设计方法

行星齿轮变速器的换档执行机构由离合器(drivingclutchesorinputclutches)、制动器或锁定离合器(holdingclutches)或制动带(transmissionbands)和单向超越离合器(one-wayclutch)(单向自由轮机构)等3种不同的执行组件组成，它有3个基本作用，即连接、固定和锁定；所谓连接是指将行星齿轮变速器的输入轴与行星排中的某个基本元件连接，以传递动力，或将前一个行星排的某一个基本元件与后一个行星排的某一个基本元件连接，以约束这两个基本组件的运动；所谓固定是指将行星排的某一基本元件与自动变速器的壳体连接，使之被固定住而不能旋转；所谓锁定是指把某个行星排的3个基本元件中的两个连接在一起，从而将该行星排锁定，使其3个基本元件以相同的转速一同旋转，产生直接传动。第6章自动变速器换档执行机构设计6.1离合器的结构与工作原理1.离合器(drivingclutchesorinputclutches)的作用1)连接作用2)锁定作用离合器的连接作用是传递动力，将行星齿轮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，它是自动变速器中最重要的换档执行组件之一；在自动变速器换档执行机构中，目前作为自动变速器换档执行组件普遍采用的离合器是圆盘式多片湿式离合器(multiple-discclutches)，如图6-1所示2.离合器的分类1)按离合器的数目分单离合器、双离合器。2)按离合器油缸的工作方式分油缸旋转的缸体移动或活塞移动、油缸可旋转可固定、油缸固定不动(制动器)。3)按活塞受压力方式分活塞单面受压、活塞双面受压、活塞分阶段受压。4）按摩擦压紧力传递方式分活塞直接压紧、经压板压紧、经杠杆和压板压紧、经弹簧(盘片)和压板压紧。图6.1倒档离合器与OD档离合器1.5.9—挡圈，2.6—离合器反作用板，3.7—离合器摩擦片，4.8—离合器钢片，10—弹簧座圈11.14.16.18.19—O型密封圈，12—回位弹簧，13—OD离合器活塞，15—倒档离合器活塞，17—倒档离合器缸体离合器通常由离合器鼓（缸体）(clutchdrum)、离合器活塞(piston)、回位弹簧(returnspring)、弹簧座(springretainer)、钢片(steeldiscs)、摩擦片(frictiondiscs)、离合器压板(pressureplate)、卡环(snapring)、离合器壳(clutchhub)及密封圈(pistonsealrings)组成，如图6-2所示。图6.2离合器组件图有些离合器在活塞和钢片之间有一个碟形环，如图6-3所示。它具有一定的弹性，可以减缓离合器接合时的冲击力。图6.3离合器挡圈（卡环）和碟形环离合器活塞回位弹簧有4种型式，如图6-4所示，即圆周均布螺旋弹簧式(severalsmallersprings)、中央螺旋弹簧式(centerspring)、波形弹簧式(coilreturnspring)和膜片弹簧式(Bellevillespring)。图6.4离合器活塞回位弹簧类型6.2.制动器结构与工作原理在液压传动装置中的制动器按用途可分换档制动器、转向制动器和停车制动器。在自动变速器中所使用之制动器为换档制动器，制动器(holdingclutches)的作用是将行星排中的太阳轮、内齿圈、行星齿轮架这3个基本元件之一与变速器壳体相连，使该元件约束而固定，以执行换档。在自动变速器中作为换档执行机构的制动器的结构型式较多，分类方法如下：1.按其结构特性区分1）带式1)单带式：单端操纵、浮式、双端操纵；2)双带式。2）片式：1)多片式：油缸加压、机械加压；2)圆盘式。3）锥式1)单面2)双面。目前最常见的是带式制动器和片式制动器两种。2.带式制动器结构与工作原理带式制动器结构：带式制动器又称制动带(transmissionbands)，如图6-5所示图6.5带式制动器带式制动器工作原理：制动鼓通常就是离合器的外壳，制动鼓与行星排的某一基本组件连接，并随之一同旋转，制动带的一端支承在变速器壳体的制动带支架或制动带调整螺钉上，另一端与液压缸活塞上的推杆连接，制动带内表面为一层摩擦系数较高的摩擦衬片；液压缸被活塞分隔为施压腔和释放腔两部分，分别通过各自的控制油道与控制阀相通，制动带的工作由作用在活塞上的液压力控制，当液压缸的施压腔和释放腔内均无工作油时，带式制动器不工作。制动带与制动鼓之间有一定的间隙，制动鼓可以随着与它相连接的行星排基本元件一同旋转，当工作油进入制动器液压缸的施压腔时，作用在活塞上的油压推动活塞，克服回位弹簧的弹力，活塞上的推杆(operatingrod)随之向外伸出，将制动带箍紧在制动鼓上，于是制动鼓被固定住而不能旋转，此时制动器处于制动状态；在制动器处于制动状态时，工作油进入液压缸的释放腔，由于释放腔一侧的活塞面积大于施压腔一侧的活塞面积，活塞两侧所受的工作油作用力不相等，释放腔一侧的力高于施压腔一侧的作用力，因此活塞在这一压力差及回位弹簧弹力的共同作用下向后移，推杆随之回缩，制动带被放松，使制动器由制动状态转变成释放状态，这种控制方式可以使控制系统得到简化。当带式制动器不工作或处于释放状态时，制动带与制动鼓之间应有适当的间隙，间隙太大或太小都会影响制动器的正常工作，间隙的大小可用制动带调整螺钉来调整，在组装时，一般将螺钉锁紧至一定力矩，然后再退回规定的圈数。3.片式制动器结构与工作原理片式制动器结构：片式制动器由制动器鼓(drum)、制动器活塞(applypiston)、回位弹簧(returnspring)、钢片(steeldiscs)、摩擦片(frictiondiscs)及制动器壳(case)组成，如图6-6所示。图6.7汽车片式制动器结构件1—后盖；2—止推座圈；3—密封环；4—输入轴后轴承；5、7、9、18、21—止推轴承；6—倒档及OD离合器；8—OD离合器轮毂；10—行星倒挡太阳齿轮；11、22、24、35、46—扣环；12—第2制动器活塞；13、37—回位弹簧；14、27—压板；15—第2制动器片；16—第2制动器板；17—OD行星架；19—输出行星架；20—OD太阳齿轮；23—反作用板；25—低-倒档制动器片；26—低-倒档制动器板；28—波形弹簧；29—驻车爪轴；30—隔圈；31—驻车爪弹簧；32—驻车滚子支架轴；33—驻车爪；34—驻车滚子支架；36—弹簧挡圈；38—低-倒档制动器活塞；39—驱动轴驱动齿轮；40—盖子；41—防松松帽；42—输出轴；43—锥形滚子轴承；44、47—外座圈；45—隔圈；48—变速器壳；49—套环6.3单向离合器结构设计1.单向超越离合器结构与工作原理单向超越离合器有多种形式，目前最常见的是滚柱斜槽式(one-wayrollerclutch)和楔块式(one-wayspragclutch)两种。1）滚柱斜槽式单向超速离合器滚柱斜槽式单向超越离合器由外环(drum)、内环(hub)、滚柱(roller)、滚柱回位弹簧(springs)等组成，如图6-7所示。2）楔块式单向超越离合器楔块式单向超越离合器的构造和滚柱斜槽式单向超越离合器相似，也有外环、内环、滚子（楔块sprags）等，如图6-8所示。图6.8滚柱斜槽式单向超速离合器图6.9楔块式单向超速离合器2.单向超越离合器的结构设计根据各个单向离合器的计算简图和相关的计算公式可以初步地进行离合器的结构设计。(a)(b)图6.10滚柱超越离合器(a)内星轮(b)外星轮(a)(b)图6.11楔块超越离合器(a)内环带凹槽(b)内环为整圆表6-3超越离合器的计算()