(2)锁止离合器的工作过程
①车辆低速行驶时,液力变矩器处于变矩工况,如图5-12所示。此时自动变速器液压油(ATF)由液压自动操纵系统控制,经变矩器输出轴(变速器输入轴)中心油道B进入锁止离合器压盘前部,经导轮轴套上油道C流出,在油压的作用下,锁止离合器压盘向右移动,锁止离合器分离。
图5-12 锁止离合器的分离
A-变矩器出油道;B、C-锁止离合器控制油道
②当车辆转入高速行驶时,液力变矩器转换成液力偶合工况。此时液压自动操纵系统控制通向变矩器的液流反向流动,即ATF由导轮轴套上油道C流入变矩器内部,经变速器输入轴中心油道B排出,如图5-13所示。致使锁止离合器压盘的左侧油压低而右侧油压高。锁止压盘在压差作用下向左移动,从而压靠在变矩器前壳体上,锁止离合器结合。泵轮与涡轮被机械地锁止在一起,提高了高车速下液力变矩器的传动效率。
图5-13 锁止离合器的工作原理 A-变矩器出油道;B、C-锁止离合器控制油道
二、行星齿轮式变速传动机构
(一)行星齿轮机构的组成
除日本本田前轮驱动车辆采用定轴斜齿轮传动外,自动变速器的变速传动齿轮均采用行星齿轮传动,下面分别介绍。
1.单排行星齿轮机构
(1)组成
单排行星齿轮机构由三个元件组成,分别为太阳轮、齿圈、行星架,如图5-14、15所示。三元件的回转中心重合,制动任一元件,其余两元件之间即可实现动力传递。
图5-14 单排行星齿轮机构的组成
图5-15 自动变速器中的行星齿轮
(2)传动关系
三元件之间的传动关系可用图5-16说明。图中Zc表示行星架的当量齿数,Z1表示太阳轮齿数,Z2表示齿圈齿数。三者之间的关系为Zc>Z2>Z1,且Zc=Z2+Z1。
① 制动齿圈
太阳轮主动,行星架被动,降速,同向;i=(Z2+Z1)/Z1>1。常用传动比为2.5~5。 太阳轮被动,行星架主动,增速,同向;i= Z1/ (Z2+Z1)<1。多不用。
② 制动太阳轮
齿圈主动,行星架被动,降速,同向;i=(Z2+Z1)/Z2>1。常用传动比为1.25~1.67。 齿圈被动,行星架主动,增速,同向;i= Z2/ (Z2+Z1) <1。常用传动比为0.6~0.8。 ③ 制动行星齿轮架
太阳轮主动,齿圈被动,降速,反向;i=Z2/Z1>1。常用传动比为1.5~4。 太阳轮被动,齿圈主动,增速,反向;i=Z1/Z2<1。多不用。 ④ 制动任意两个元件,行星轮不能自转,i=1,为直接挡。 ⑤ 任一元件主动,而无制动元件,其余两元件必自由,为空挡。
图5-16 单排行星齿轮三元件形量关系图
2.辛普森式行星齿轮机构
(1)辛普森基本型行星齿轮机构 辛普森行星齿轮机构有两组行星排,共用一个太阳轮,其中间轴从太阳轮的内孔中穿过,前行星架与后齿圈连为一体作为动力输出元件,如图5-17所示。整个机构共有四个独立元件,即太阳轮、前行星架与后齿圈、前齿圈、后行星架。两个行星排可组成三个前进挡和一个倒挡。加装超速(O/D)挡行星排后,即可组成一个四挡变速器。
图5-17 丰田A341E自动变速器中的辛普森行星齿轮机构
(2)辛普森改进型行星齿轮机构
辛普森改进型行星齿轮机构也称为串联式行星齿轮机构,富康AL4自动变速器就采用这种形式,如图5-18所示。第一行星排的齿圈、行星架分别与第二行星排的行星架、齿圈相连,太阳轮不再公用一个。整个系统共有四个独立元件,即前太阳轮、后太阳轮、前齿圈与后行星架、前行星架与后齿圈。这样可以由两个行星排实现四个前进挡和一个倒挡,从而减小了变速器的尺寸和重量。
图5-16 富康AL4自动变速器用辛普森行星齿轮机构
3.拉维尼喔式行星齿轮机构
拉维尼喔式行星齿轮机构实际上是由两个行星排组合而成的双联式行星齿轮机构,如图5-19所示。其中一个行星排由大太阳轮、行星架(长行星轮)、齿圈组成,另一个行星排由小太阳轮、行星架(短行星轮、长行星轮)、齿圈组成。该行星齿轮机构有四个独立元件,即大太阳轮、小太阳轮、行星架、齿圈,具有结构简单、尺寸小、传动比变化范围大、灵活多变等特点,因此得到了广泛应用。特别是用在前轮驱动轿车上,如宝来、捷达、奥迪、三菱、现代等。
图5-19 拉维尼喔式行星齿轮机构
图5-20所示为大众01V自动变速器中的拉维尼喔式行星齿轮机构。增加单排行星齿轮机构后,构成了五前进挡一倒挡的五速自动变速器。
图5-20 大众01V自动变速器齿轮传动机构
(二)换挡执行元件
自动变速器中的换挡执行元件有单向离合器、多片湿式离合器、制动器,其中单向离合器前已述及。
1.离合器
(1)离合器的作用 离合器的作用是连接轴与轴、轴与行星排的任一元件或行星排的元件与元件,以实现动力传递。丰田A341E自动变速器离合器C1的安装位置如图5-31所示,离合器C1用于连接中间轴和前排齿圈并实现动力传递。
图5-21 丰田A341E自动变速器后三挡齿轮系统
(2)离合器的构造 离合器为湿式多片结构,零件分解如图5-22所示。主要由离合器输入转鼓、活塞、回位弹簧、钢片、摩擦片、挡圈(比钢片厚,装在最外端)、离合器输出转毂等组成。
图5-22 自动变速器离合器的组成
摩擦片的单面或双面粘有摩擦材料,表面有存油槽,如图5-23所示。摩擦片的内边缘有凸齿,与离合器输出转毂配合。摩擦片与钢片(外齿摩擦片)交替排列,二者靠摩擦力实现输入转鼓与输出转毂间的动力传递。
图5-23 离合器摩擦片
活塞回位弹簧的形状除图5-22所示沿圆周分布的圆柱形螺旋弹簧外,还有布置在中央的圆柱形螺旋弹簧及膜片式弹簧两种,分别如图5-24、25所示。