齒輪變速機構的換擋執行機構組成和工作原理

05-23

換擋執行機構組成和功用
換擋執行機構由離合器、制動器和單向超越離合器3種不同的執行元件組成。
用來改變行星齒輪中的主動元件運動或固定某個元件！改變動力傳遞的方向和傳動比。
換擋執行機構各執行元件通過按一定規律對行星齒輪機構的某些基本元件進行連接、固定或鎖止，讓行星齒輪機構獲得不同的傳動比，從而實現擋位變換。

1)離合器
離合器將行星齒輪變速機構的輸人軸與行星排中的某個基本元件連接，以傳遞動力，或將前一個行星排的某一個基本元件與后一個行星排的某個基本元件連接，以約束這兩個基本元件的運動，即起連接作用，現大多采用多片濕式離合器。

多片濕式離合器的結構。
多片濕式離合器通常由離合器鼓、離合器活塞、回位彈簧、彈簧座、一組鋼片、一組摩擦片、調整墊片、離合器轂及幾個密封圈組成。

多片濕式離合器的剖面圖如圖3 . 3 6所示，離合器活塞3安裝在離合器鼓2內，它是一種環狀活塞，由活塞內外圓的密封圈保證其密封，從而和離合器鼓一起形成一個封閉的環狀液壓缸，并通過離合器內軸頸上的進油孔和控制油道相通。鋼片4和摩擦片5交錯排列，兩者統稱為離合器片。鋼片4的外花鍵齒安裝在離合器鼓2 的內花鍵齒圈上，可沿齒圈鍵槽做軸向移動（摩擦片5由其內花鍵齒與離合器轂的外花鍵齒連接，也可沿鍵槽做軸向移動。摩擦片的兩面均為摩擦系數較大的銅基粉末冶金層或合成纖維層。一般情況下離合器轂為主動件，離合器鼓為從動件。

離合器工作原理。

當來自控制閥的液壓油進人離合器液壓缸時，作用在離合器活塞上液壓油的壓力推動活塞，使之克服回位彈簧的彈力而移動，將所有的鋼片和摩擦片相互壓緊在一起，鋼片和摩擦片之間的摩擦力使離合器鼓和離合器轂連接為一個整體，此時離合器處于結合狀態。;

當液壓控制系統將作用在離合器液壓缸內的液壓油的壓力解除后，離合器活塞在回位彈簧1的作用下被壓回液壓缸的底部，將液壓油排出。此時鋼片4和摩擦片5相互分離，兩者之間無壓力，離合器鼓和離合器轂可以朝不同的方向或以不同的轉速旋轉，離合器處于分離狀態。

此時離合器活塞和離合器片之間有一定的軸向間隙，以保證鋼片和摩擦片之間無軸向壓力。這一軸向間隙稱為離合器的自由間隙，其大小可以用擋圈的厚度來調整，離合器自由間隙標準的大小取決于離合器的片數和工作條件。通常離合器片數越多或該離合器的交替工作越頻繁，其自由間隙就越大。
有些離合器在活塞和鋼片之間有一個碟形環，它具有一定的彈性，可以減緩離合器結合時的沖擊力。

離合器處于分離狀態時，其液壓缸內仍殘留有少量液壓油。其在離心力的作用下會被思向液壓缸夕卜緣處，并在該處產生一定的油壓。若離合器鼓的轉速較高，這一壓力有可能推動離合器活塞壓向離合器片，使離合器處于半結合狀態，導致鋼片和摩擦片因互相接觸摩擦而產生不應有的磨損，影響離合器的使用壽命。為此，在離合器活塞或離合器鼓的液壓缸壁面上設有一個由鋼球組成的單向閥。當液壓油進人液壓缸時，鋼球在油壓的推動下被壓緊在閥座上，單向閥處于關閉狀態，保證了液壓缸密封；當液壓缸內的油壓被解除后，鋼球在離心力的作用下離開閥座，使單向閥處于開啟狀態，殘留在液壓缸內的液壓油在離心力的作用下從單向閥的閥孔中流出，保證了離合器的徹底分離。

2)制動器
制動器將行星齒輪機構中的太陽輪、齒圈和行星架這3個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。制動器的結構型式較多，目前最常見的是帶式制動器和片式制動器兩種。

(1)帶式制動器。
帶式制動器是利用圍繞在制動鼓周圍的制動帶收縮而產生制動效果的一種制動器。帶式制動器主要由制動鼓3、制動帶2、液壓缸及活塞4等組成，如圖
3.37所示。帶式制動器的制動鼓3與行星齒輪機構的某一個基本元件相連接，并隨之一起轉動。制動帶的一端支承在變速器殼體1上的制動帶支架或制動帶調整螺釘上，另一端與液壓缸活塞上的推桿連接。液壓缸被活塞4分隔為液壓缸施壓腔5和液壓缸釋放腔7兩部分，分別通過各自的控制油道與控制閥相通。
當液壓缸的施壓腔和釋放腔內均無液壓油時，帶式制動器不工作。制動帶2與制動鼓3之間有一定的間隙，制動鼓3可以隨著與它相連接的行星排基本元件一同旋轉。

當液壓油進入制動器液壓缸施壓腔5時，作用在活塞4上的液壓油壓力推動活塞，使之克服回位彈賛10的彈力而移動，活塞上推桿8隨之向外伸出，將制動帶2無緊在制動鼓3上，于是制動鼓被固定而不能旋轉。此時制動器處于制動狀態。

在制動器處于制動狀態且有液壓油進入液壓缸釋放腔7時，由于液壓缸釋放腔7 一側的活塞面積大于是施壓腔一側的活塞面積，活塞兩側所受的液壓壓力不相等，釋放腔一側的壓力大于施壓腔一側的壓力，推桿8隨之回縮，制動帶2被放松，使制動器由制動狀態轉成釋放狀態。

當帶式制動器不工作或處于釋放狀態時，制動帶與制動鼓之間應有適當的間隙，這一間隙的大小可用制動帶調整螺釘來調整。
帶式制動器結構簡單、軸向尺寸小，維修方便，但它的工作平順性較差。因此，可在控制油路中設置緩沖裝置，使之在開始結合時液壓缸內的油壓能緩慢上升，以緩和制動力的增長速度，改善工作平順性。

(2)片式制動器。
片式制動器由制動器活塞、回位彈簧、鋼片、摩擦片及制動轂等部件組成。它的工作原理和多片濕式離合器基本相同，制動鼓固定在變速器殼體上，如圖

3. 38所示。鋼片4通過外花鍵齒安裝固定在變速器殼體11上的內花鍵齒圈中，摩擦片4則通過內花鍵齒和制動轂1上的外花鍵齒連接。

當制動器不工作時，鋼片和摩擦片之間沒有壓力，制動轂1可以自由旋轉。當制動器工作時，來自控制閥的液壓油進入制動轂1內的液壓缸中，油壓作用在制動器活塞7上，推動活塞將制動器鋼片和摩擦片4夾緊在^*起，與行星排某^*基本元件連接的制動威1就被固定住而不能旋轉。
片式制動器的工作平順性優于帶式制動器，也易于通過增減摩擦片的片數來滿足不同排量發動機的要求，但結構復雜，軸向尺寸增大。

3)單向離合器
單向離合器又稱單向超越離合器，與其他離合器的區別是，單向離合器無須控制機構，它是依靠其單向鎖止原理來發揮固定或連接作用的。
單向鎖止發揮連接作用是指把某個行星排的3個基本元件中的兩個在某個方向連接在一起，使其以相同的轉速一同旋轉，產生直接傳動。
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3種型式。

楔塊式單向超越離合器
楔塊式單向超越離合器使用的較為廣泛，其由外環、內環、楔塊等組成，如圖3. 39所示。
外環或內環上設有楔形槽，其滾子不是圓柱形的，而是特殊形狀的楔塊，如圖3.39(a)所示，楔塊在A方向上的尺寸略大于內外環之間的距離B，而在C方向上的尺寸略小于B。

當外環2相對于內環3朝順時針方向轉動時，楔塊1在摩擦力的作用下立起，因自鎖作用而被卡死在內外環之間，使內環與外環無法相對滑轉，此時單向超越離合器處于單向鎖止狀態，如圖3. 39(c)所示。當外環2相對于內環3朝逆時針方向旋轉時，楔塊1在摩擦力的作用下斜，脫離自鎖狀態，內環3與外環2可以相對滑動，此時單向超越離合器處于自由狀態，如圖3. 39(b)所示。