自動變速器維修基礎

（2）爪型離合器的結構與原理

爪型離合器是利用齒進行嚙合的離合器，力矩的傳遞可以是兩個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行的，全無滑動，傳遞準確。其缺點是在離合器離合時伴有沖擊，切斷動力傳遞需要較大的力。然而，因為其結構簡單，力矩傳遞容量大，所以可以用在轉速或傳遞力矩被切斷時進行通斷的前進與后退的換擋上。

圖1-12所示是爪型離合器的一種結構，爪型套靠液壓伺服缸活塞移動。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，液壓離合器C的回路釋放，倒擋齒輪的力矩傳遞中斷，爪型套便容易動作。

圖1-12  爪型離合器的轉換機構

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-中間軸前進齒輪  7-伺服缸活塞  8-撥叉軸  9-撥叉  10-主倒擋齒輪。

2、制動器的結構與原理

制動器是一種起制動約束作用的機構，它將行星齒輪機構中的太陽輪、齒圈和行星架這三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）帶式制動器的結構與工作原理

帶式制動器是利用圍繞在鼓周圍的制動帶收縮而產生制動效果的一種制動器。帶式制動器的優點是：有良好的抱合性能；占用變速器較小的空間；當制動帶貼緊旋轉時，會產生一個使制動鼓停止旋轉的所謂自增力作用的楔緊作用。

①帶式制動器結構組成

帶式制動器又稱為制動帶，它主要由制動鼓、制動帶、液壓缸及活塞等組成，如圖1-13所示。

圖1-13  帶式制動器

1-變速器殼體  2-制動帶  3-制動鼓  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-調整螺釘  10-回位彈簧

②制動帶的結構型式

帶式制動器中的制動帶是制動器的關鍵元件之一，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。厚的鋼帶能產生大的夾緊力，用于發動機功率大的汽車自動變速器。薄的鋼帶能施加的夾緊力小，但因其柔性好，自增力作用強，所以能產生較大的制動力。

粘接在鋼帶內表面上的摩擦材料，其摩擦性能對自動變速器的性能來說是十分重要的。用于自動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的基體。填充劑用來增加材料的強度、提高摩擦性能和耐磨性。自動變速器摩擦材料的填充劑有石墨、金屬和陶瓷材料的粉末。現代的紙基摩擦材料已經可以用作重載下工作的摩擦元件，摩擦性能穩定，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單，可以降低自動變速器的造價，因而得到廣泛的應用。

③帶式制動器的工作原理

帶式制動器的制動鼓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。制動帶的工作由作用在活塞上的液壓油壓力所控制。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，制動帶與制動鼓之間有一定的間隙，制動鼓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的施壓腔時，作用在活塞上的液壓油壓力推動活塞，使之克服回位彈簧的彈力而移動，活塞上推桿隨之向外伸出，將制動帶箍緊在制動鼓上，于是制動鼓被固定住而不能旋轉，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的釋放腔時，由于釋放腔一側的活塞面積大于是施壓一側的活塞面積，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，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，制動帶被放松，使制動器由制動狀態轉成釋放狀態。這種控制方式可以使控制系統得到簡化。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，間隙太大或太小都會影響制動器的正常工作。這一間隙的大小可用制動帶調整螺釘來調整。在裝復時，一般將螺釘向內擰緊至一定力矩，然后再退回規定的圈數（通常為2圈～3圈）。

帶式制動器結構簡單、軸向尺寸小，維修方便，在早期的自動變速器中應用較多；但它的工作平順性較差。為了克服一缺陷，可在控制油路中設置緩沖閥或減振閥，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。

④伺服機構的結構與工作原理

伺服機構是一種自動控制機構，它能以一定的精度自動按照輸入信號的變化規律動作。對于帶式制動器的伺服機構來說，要根據節氣門信號和轉速信號自動地調節作用力。伺服機構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帶的方式有以下幾種：

油壓作用在與彈簧力相反的一側。當油壓作用在活塞上，活塞所受的推力克服彈簧的彈力向右運動，并推動作用桿使制動帶夾緊制動鼓，如圖1-14（a）所示。當作用在活塞上油壓被切斷并被泄放掉時，作用在活塞另一側的彈簧彈力推動活塞左移，使活塞回到原先的位置，制動器放松，如圖1-14(b)所示。這是一種最簡單的結構。

圖1-14   油壓作用在活塞一側的伺服油缸

1-缸筒   2-活塞   3-彈簧   4-作用桿

油壓在不同的時該分別作用于活塞的左側或右側。當油壓作用于活塞的左側時，右側的油腔通泄油道，活塞右移壓縮彈簧，并把作用桿推向制動帶抱住制動鼓，如圖1-15（a）所示。當活塞左側的油腔泄油時，右側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，制動器放松，如圖1-15(b)所示。當活塞回到原來位置后，伺服油缸的釋放側（右側）仍保持油壓作用，以使制動器保持在不起作用的位置。這是一種較為常用的結構型式，其優點是制動器結合比較平穩，要求制動器不起作用時，分離比較迅速。

圖1-15  兩側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伺服油缸和制動帶的杠桿系統，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帶的自由端。這種型式桿系只有在制動鼓受最大扭矩作用時，因伺服油缸的尺寸足夠大，使變速器內有空間安裝直桿時才采用。

杠桿式  杠桿式桿系是用一個杠桿推動制動帶的作用推桿。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，同時也增大了作用在制動帶上的推力。

懸臂梁式  這種伺服桿系用一個搖臂和一個作用于制動帶兩端的懸臂將伺服油缸的作用桿和制動帶連接起來，制動帶沒有固定支座。當活塞的作用力施加到作用桿上時，通過搖臂、懸臂梁和推桿將制動帶收緊。因為制動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。同時由于制動帶能自動定心和平穩地繞著制動鼓收縮，所以制動帶作用平順，磨損減少。

（2）片式制動器的結構與工作原理

片式制動器由制動鼓、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摩擦離合器基本相同，但片式制動器的制動鼓（相當于離合器鼓）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鼓內花鍵齒圈中，或直接安裝在變速器殼體上的內花鍵齒圈中，摩擦片則通過內花鍵齒和制動鼓上的外花鍵齒連接。當制動器不工作時，鋼片和摩擦片之間沒有壓力，制動器轂可以自由旋轉。當制動器工作時，來自控制閥的液壓油進入制動器轂內的液壓缸中，油壓作用在制動器活塞上，推動活塞將制動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器轂就被固定住而不能旋轉。

圖1-16  片式制動器

1-制動轂  2-卡環  3-擋圈  4-鋼片和摩擦片  5-彈簧座  6-回位彈簧  7-制動器活塞 

8、9-密封圈  10-碟形環  11-變速器殼體。

片式制動器的工作平順性優于帶式制動器，因此近年來在轎車自動變速器中，采用片式制動器的越來越多。另外，片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。

3、單向超越離合器的結構與工作原理

單向超越離合器又稱單向嚙合器或自由輪離合器，與其他離合器的區別是，單向超越離合器無需控制機構，它是依靠其單向鎖止原理來發揮固定或連接作用的，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，當與之相連接元件的受力方向與鎖止方向相同時，該元件即被固定或連接；當受力方向與鎖止方向相反時，該元件即被釋放或脫離連接；即在驅動軸與從動軸之間 ，只能使從動軸作一個方向回轉，反方向具有空轉機能。

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。

當外輪相對于棘輪順時針方向旋轉時，棘爪卡住棘輪，外輪與棘輪連為一體，不能相對運動，離合器處于鎖止狀態；當外輪相對于棘輪逆時針方向旋轉時，棘爪與棘輪之間產生相對滑動，外輪成為自由輪，單向超越離合器處于自由狀態。

（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、內環、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  2-內環  3-滾柱  4-彈簧。

內環通常用內花鍵和行星齒輪排的某個基本元件或者和變速器殼體連接，外環則通過外花鍵和行星排的另一側基本元件連接或者和變速器外殼連接。在外環的內表面制有與滾柱相同數目的楔形槽。內外環之間的楔形槽內裝有滾柱和彈簧。彈簧的彈力將各滾柱推向楔形槽較窄的一端。當外環相對于內環朝順時針方向轉動時，在剛剛開始轉動的瞬間，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，于是內外環互相連接成一個整體，不能相對轉動，此時單向超越離合器處于鎖止狀態，與外環連接的基本元件被固定住或者和與內環相連接的元件連成一整體。當外環相對于內環朝逆時針方向轉動時，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，出現打滑現象，外環相對于內環可以作自由滑轉，此時單向超越離合器脫離鎖止而處于自由狀態。

單向超越離合器的鎖止方向取決于外環上楔形槽的方向。在裝配時不得裝反，否則，會改變其鎖止方向，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環上，其工作原理和楔形槽開在外環上的相同。

（3）楔塊式單向超越離合器

楔塊式單向超越離合器的結構和滾柱斜槽式單向超越離合器的結構基本相似，也有外環、內環、滾子（楔塊）等（如圖1-19所示）。不同之處在于，它的外環或內環上都沒有楔形槽，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外環之間的距離B，而在C方向上的尺寸略小于B。當外環相對于內環朝順時針方向轉動時，楔塊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鎖止狀態；當外環相對于內環朝逆時針方向旋轉時，楔塊在摩擦力的作用下傾斜，脫離自鎖狀態，內環與外環可以相對滑動，此時單向超越離合器處于自由狀態。

圖1-19  楔塊式單向超越離合器

1-外環   2-內環   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。維修時不可裝反，以免影響自動變速器的正常工作。