齿轮变速机构的换挡执行机构组成和工作原理

05-23

换挡执行机构组成和功用
换挡执行机构由离合器、制动器和单向超越离合器3种不同的执行元件组成。
用来改变行星齿轮中的主动元件运动或固定某个元件！改变动力传递的方向和传动比。
换挡执行机构各执行元件通过按一定规律对行星齿轮机构的某些基本元件进行连接、固定或锁止，让行星齿轮机构获得不同的传动比，从而实现挡位变换。

1)离合器
离合器将行星齿轮变速机构的输人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个基本元件连接，以约束这两个基本元件的运动，即起连接作用，现大多采用多片湿式离合器。

多片湿式离合器的结构。
多片湿式离合器通常由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、弹簧座、一组钢片、一组摩擦片、调整垫片、离合器毂及几个密封圈组成。

多片湿式离合器的剖面图如图3 . 3 6所示，离合器活塞3安装在离合器鼓2内，它是一种环状活塞，由活塞内外圆的密封圈保证其密封，从而和离合器鼓一起形成一个封闭的环状液压缸，并通过离合器内轴颈上的进油孔和控制油道相通。钢片4和摩擦片5交错排列，两者统称为离合器片。钢片4的外花键齿安装在离合器鼓2 的内花键齿圈上，可沿齿圈键槽做轴向移动（摩擦片5由其内花键齿与离合器毂的外花键齿连接，也可沿键槽做轴向移动。摩擦片的两面均为摩擦系数较大的铜基粉末冶金层或合成纤维层。一般情况下离合器毂为主动件，离合器鼓为从动件。

离合器工作原理。

当来自控制阀的液压油进人离合器液压缸时，作用在离合器活塞上液压油的压力推动活塞，使之克服回位弹簧的弹力而移动，将所有的钢片和摩擦片相互压紧在一起，钢片和摩擦片之间的摩擦力使离合器鼓和离合器毂连接为一个整体，此时离合器处于结合状态。;

当液压控制系统将作用在离合器液压缸内的液压油的压力解除后，离合器活塞在回位弹簧1的作用下被压回液压缸的底部，将液压油排出。此时钢片4和摩擦片5相互分离，两者之间无压力，离合器鼓和离合器毂可以朝不同的方向或以不同的转速旋转，离合器处于分离状态。

此时离合器活塞和离合器片之间有一定的轴向间隙，以保证钢片和摩擦片之间无轴向压力。这一轴向间隙称为离合器的自由间隙，其大小可以用挡圈的厚度来调整，离合器自由间隙标准的大小取决于离合器的片数和工作条件。通常离合器片数越多或该离合器的交替工作越频繁，其自由间隙就越大。
有些离合器在活塞和钢片之间有一个碟形环，它具有一定的弹性，可以减缓离合器结合时的冲击力。

离合器处于分离状态时，其液压缸内仍残留有少量液压油。其在离心力的作用下会被思向液压缸夕卜缘处，并在该处产生一定的油压。若离合器鼓的转速较高，这一压力有可能推动离合器活塞压向离合器片，使离合器处于半结合状态，导致钢片和摩擦片因互相接触摩擦而产生不应有的磨损，影响离合器的使用寿命。为此，在离合器活塞或离合器鼓的液压缸壁面上设有一个由钢球组成的单向阀。当液压油进人液压缸时，钢球在油压的推动下被压紧在阀座上，单向阀处于关闭状态，保证了液压缸密封；当液压缸内的油压被解除后，钢球在离心力的作用下离开阀座，使单向阀处于开启状态，残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下从单向阀的阀孔中流出，保证了离合器的彻底分离。

2)制动器
制动器将行星齿轮机构中的太阳轮、齿圈和行星架这3个基本元件之一与变速器壳体相连，使该元件被约束固定而不能旋转。制动器的结构型式较多，目前最常见的是带式制动器和片式制动器两种。

(1)带式制动器。
带式制动器是利用围绕在制动鼓周围的制动带收缩而产生制动效果的一种制动器。带式制动器主要由制动鼓3、制动带2、液压缸及活塞4等组成，如图
3.37所示。带式制动器的制动鼓3与行星齿轮机构的某一个基本元件相连接，并随之一起转动。制动带的一端支承在变速器壳体1上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。液压缸被活塞4分隔为液压缸施压腔5和液压缸释放腔7两部分，分别通过各自的控制油道与控制阀相通。
当液压缸的施压腔和释放腔内均无液压油时，带式制动器不工作。制动带2与制动鼓3之间有一定的间隙，制动鼓3可以随着与它相连接的行星排基本元件一同旋转。

当液压油进入制动器液压缸施压腔5时，作用在活塞4上的液压油压力推动活塞，使之克服回位弹賛10的弹力而移动，活塞上推杆8随之向外伸出，将制动带2無紧在制动鼓3上，于是制动鼓被固定而不能旋转。此时制动器处于制动状态。

在制动器处于制动状态且有液压油进入液压缸释放腔7时，由于液压缸释放腔7 一侧的活塞面积大于是施压腔一侧的活塞面积，活塞两侧所受的液压压力不相等，释放腔一侧的压力大于施压腔一侧的压力，推杆8随之回缩，制动带2被放松，使制动器由制动状态转成释放状态。

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，这一间隙的大小可用制动带调整螺钉来调整。
带式制动器结构简单、轴向尺寸小，维修方便，但它的工作平顺性较差。因此，可在控制油路中设置缓冲装置，使之在开始结合时液压缸内的油压能缓慢上升，以缓和制动力的增长速度，改善工作平顺性。

(2)片式制动器。
片式制动器由制动器活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片及制动毂等部件组成。它的工作原理和多片湿式离合器基本相同，制动鼓固定在变速器壳体上，如图

3. 38所示。钢片4通过外花键齿安装固定在变速器壳体11上的内花键齿圈中，摩擦片4则通过内花键齿和制动毂1上的外花键齿连接。

当制动器不工作时，钢片和摩擦片之间没有压力，制动毂1可以自由旋转。当制动器工作时，来自控制阀的液压油进入制动毂1内的液压缸中，油压作用在制动器活塞7上，推动活塞将制动器钢片和摩擦片4夹紧在^*起，与行星排某^*基本元件连接的制动威1就被固定住而不能旋转。
片式制动器的工作平顺性优于带式制动器，也易于通过增减摩擦片的片数来满足不同排量发动机的要求，但结构复杂，轴向尺寸增大。

3)单向离合器
单向离合器又称单向超越离合器，与其他离合器的区别是，单向离合器无须控制机构，它是依靠其单向锁止原理来发挥固定或连接作用的。
单向锁止发挥连接作用是指把某个行星排的3个基本元件中的两个在某个方向连接在一起，使其以相同的转速一同旋转，产生直接传动。
单向超越离合器有多种型式，常用有棘轮式、滚柱斜槽式和楔块式3种型式。

楔块式单向超越离合器
楔块式单向超越离合器使用的较为广泛，其由外环、内环、楔块等组成，如图3. 39所示。
外环或内环上设有楔形槽，其滚子不是圆柱形的，而是特殊形状的楔块，如图3.39(a)所示，楔块在A方向上的尺寸略大于内外环之间的距离B，而在C方向上的尺寸略小于B。

当外环2相对于内环3朝顺时针方向转动时，楔块1在摩擦力的作用下立起，因自锁作用而被卡死在内外环之间，使内环与外环无法相对滑转，此时单向超越离合器处于单向锁止状态，如图3. 39(c)所示。当外环2相对于内环3朝逆时针方向旋转时，楔块1在摩擦力的作用下斜，脱离自锁状态，内环3与外环2可以相对滑动，此时单向超越离合器处于自由状态，如图3. 39(b)所示。