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汽车自动变速器辛普森机构中单向离合器的作用分析.pdf

汽车自动变速器辛普森机构中单向离合器的作用分析

zhoye
2012-08-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《汽车自动变速器辛普森机构中单向离合器的作用分析pdf》,可适用于工程科技领域

汽车自动变速器辛普森机构中单向离合器的作用分析贺萍董铸荣(深圳职业技术学院汽车工程系广东深圳)摘要:汽车自动变速器的部件比较复杂许多从事自动变速器维修及相关工作的技术人员对其某些机构(如单向离合器)的理解不够全面许多专业资料对于单向离合器的作用也没有系统的分析。本文以丰田ADE自动变速器为例详细分析了自动变速器中辛普森式行星齿轮机构中的各个单向离合器的设计意图及他们的作用和工作原理以供借鉴。关键词:自动变速器辛普森式行星齿轮机构单向离合器中图分类号:U文献标识码:A文章编号:()汽车自动变速器系统是一个比较复杂的系统单向离合器是其中重要的一个部件几乎所有关于自动变速器工作原理的资料文献都会涉及到单向离合器的作用但对于单向离合器作用与工作原理的分析不够深入。笔者根据工作实践较为详细地分析了自动变速器中辛普森式行星齿轮机构中的各个单向离合器的原理及作用以为相关从业人员提供指导。现有文献对于单向离合器的描述图所示为辛普森式行星齿轮机构在超速行星排中有一单向离合器F在前、后行星排中有个单向离合器F和F。从图分析F似乎是多余的因为它与离合器C并联它的功能完全可以由C来完成F与F也同样有这个问题。世纪年代出产的自动变速器都没有设计单向离合器只有制动器和离合器年以后生产的自动变速器才开始设计有单向离合器。那么单向离合器到底是可有可无、还是对自动变速器的性能产生至关重要的作用呢?设计单向离合器的意图是什么呢?下面以丰田ADE自动变速器为例作一分析。图辛普森式行星齿轮机构工作原理示意图表为丰田ADE自动变速器操纵元件工作情况表表示自动变速器在不同档位时起作用的各个部件状态。一般文献中是这样描述各个单向离合器的作用的:)单向离合器F的作用:当变速器处于非超速档时超速离合器C和超速单向离合器F均起作用使得超速行星架与超速太阳轮联锁在一起超速行星齿轮机构作为一个整体直接传递动力。)单向离合器F的作用:在“D”位二档时锁止太阳轮使输出轴按二档转速输出。当发动机减速时使太阳轮在无载荷状态下空转未将惯性动力从输出轴传递给输入轴故无发动机制动功能。)单向离合器F的作用:在“D”或“”位年第期JournalofShenzhenPolytechnicNo,深圳职业技术学院学报收稿日期:作者简介:贺萍()女湖南人博士副教授主要研究领域为现代汽车技术。深圳职业技术学院学报第卷一档时锁止前行星架使输出轴按一档转速输出。当发动机减速时使前行星齿轮机构空转未将惯性动力从输出轴传递给输入轴故无发动机制动功能。从以上的描述我们无法获知单向离合器是如何起作用的工作过程是怎样的。因此有必要对其进一步深入分析才能真正了解单向离合器的原理与作用。表丰田ADE自动变速器操纵元件工作情况后离合器C号制动器B变速杆位置档位超速离合器C超速制动器B超速单向离合器F前离合器C内活塞外活塞号制动器B号制动器B号单向离合器F号单向离合器F内活塞外活塞P停车○○R倒档○○○○○○N空档○○○○○○○○○○○○○○○○D○○○○○○○○○○○⊙○○L○○○○⊙⊙注:⊙利用发动机制动时起作用单向离合器的作用和工作原理探讨单向离合器F的作用和工作原理从图可以看出一旦离合器C结合单向离合器F就不起任何作用了则前文中所叙述的“当变速器处于非超速档时超速离合器C和超速单向离合器F均作用”显然是不对的。当自动变速器正常工作时对于超速行星排来说除了超速档(档)时是制动器B工作其他任何档位如:P档、R档、N档、前进D档(档)都是离合器C起作用在这些工况下单向离合器F都不起任何作用。当汽车启动时自动变速器的油泵由于转速低油压较低离合器C尚未完全结合也就是超速行星架与太阳轮尚未完全联锁(当没有单向离合器时)发动机转速已传递到超速行星架而超速太阳轮还未转动使得离合器盘(外边缘凸缘与超速太阳轮啮合)和离合器片(内边缘键槽与超速行星架啮合)由于有转差且处于相对运动状态造成很大磨损严重时烧蚀摩擦片。增加单向离合器F后只要超速行星架有比太阳轮高速的趋势单向离合器F就起作用将超速行星架和超速太阳轮联锁在一起。避免了因离合器C未结合造成的磨损。世纪年代生产的自动变速器由于没有单向离合器F的设计离合器C片子多且大仍然容易烧蚀而年以后生产的自动变速器由于增加了单向离合器F所设计的离合器C片子只有片而且半径很小原因正由于此。此外当非超速档和超速档之间转化时离合器C和制动器B存在交叉作用的可能为防止运动干涉液压元件的泄油速度要高于注油速度因此会出现离合器C和制动器B均不工作的情况即空档。由于超速齿圈是超速行星排的输出元件并与车轮连接惯性大速度短时间内无变化而超速行星架是超速行星排的输入元件并与发动机连接。如果没有单向离合器F的设计在此空档时期发动机会升速(档升档时)或降速(档降档时)一旦制动器B或离合器C完全结合而起作用时由于超速行星架和超速齿圈速度不匹配从而造成换档冲击。单向离合器F正是为解决换档第期贺萍董铸荣:汽车自动变速器辛普森机构中单向离合器的作用分析冲击而设计的。图所示为超速行星排平面示意图有种工况:一是当制动器B起作用时超速太阳轮被固定超速行星架输入此时单向离合器F不起作用超速齿圈增速输出为超速档。另一种工况是当制动器B不起作用时由于超速齿圈是超速行星排的输出元件与车辆连接运动阻力大相当于被固定超速行星架顺时针输入则超速太阳轮顺时针增速输出此时单向离合器F内圈转速快外圈转速慢相对超速太阳轮来说超速行星架逆时针转动则单向离合器F立即起作用它夹持超速行星架与超速太阳轮同速旋转相当于离合器的作用。故非超速档和超速档之间转化时不存在空档只要制动器B起作用时就是超速档B一脱掉F立即起作用就是非超速档。图超速行星排工作原理示意图从上述分析可知单向离合器F的作用主要有:)汽车启动时油压还未建立时保护离合器C减少磨损)由超速档向档降档时制动器B一脱离立即起到离合器C的作用避免换档过程出现的空档环节消除降档时的冲击。单向离合器F的作用和工作原理如图所示在“D”位档时制动器B不起作用、B起作用那么单向离合器F是否起作用取决于太阳轮的运动趋势。如何判断太阳轮的运动趋势呢?如图所示后行星排行星架为输出元件与车轮连接阻力大相当于有外力阻止输出元件转动可假设其转速为相当于后行星架被固定当后齿圈按顺时针方向输入时则太阳轮有逆时针方向旋转的运动趋势而单向离合器F正是起阻止太阳轮逆时针旋转的作用将太阳轮固定。因此后齿圈按顺时针方向输入以使后行星架即输出轴按顺时针二档转速输出。图“D”位档时后行星排工作原理示意图当驾驶员突然松开节气门踏板发动机减速进入怠速工况而汽车在惯性作用下仍以原来的车速行驶。此时驱动轮将通过自动变速器输出轴反向带动行星齿轮机构运转后行星架成为主动件后齿圈则变成从动件。由于后齿圈比输出轴旋转更慢促使后行星轮按逆时针方向绕其轴旋转。因此太阳轮被强制按顺时针方向旋转如图所示。然而单向离合器F不能阻止太阳轮按顺时针方向旋转因此太阳轮在无载荷状态下按顺时针方向旋转未传递扭矩至后齿圈。故在此种工况下自动变速器自动进入空档状态。图“D”位档发动机减速时后行星排工作原理示意图应该注意到单向离合器F必须在制动器B起作用后才能起作用。本来BF只在“D”位档起作用但根据丰田ADE各档操纵元件工作情况表可知在“D”位档(直接档)时B也起作用从表面上看起来这似乎多余因为档是前、后离合器CC起作用无需B起任何作用。但此时B结合正是为档、档相互转换时由深圳职业技术学院学报第卷BF共同作用解决换档过程的空档问题。所以单向离合器F的作用主要有:)在“D”位档时起制动器的作用产生二档传动比)在“D”位档时当发动机减速时使自动变速器自动进入空档状态)档向档转换时后离合器C一脱离F立即起制动器的作用避免换档过程出现的空档环节消除换档冲击。单向离合器F的作用经分析可知单向离合器F的作用有:)在“D”或“”位档时起制动器的作用产生一档传动比)当发动机减速时使自动变速器自动进入空档状态)避免换档过程出现的空档环节使得换档平稳不冲击)避免汽车起步过程出现的空档环节使汽车起步平稳不冲击。参考文献:薛矫智.单向离合器在自动变速器中的作用分析J.公路与汽运().王遂双.汽车电子控制系统的原理与检修(底盘和车身部分)M.北京:北京理工大学出版社.全国汽车维修专项技能认证技术支持中心编写组.自动变速器M.北京:教育科学出版社.万茂松.汽车自动变速器换档品质改进的研究J.郑州航空工业管理学院学报:.FunctionsofOneWayClutchesinSimpsonPlanetGearMechanismofAutomotiveAutoTransHEPing,DONGZhurong(DepartmentofAutomotiveEngineering,ShenzhenPolytechnic,Shenzhen,Guangdong,China)Abstract:Autotransofautomotiveissocomplicatedthatmanytechniciansfailtogetanindepthunderstandingoftheirmechanism,suchasonewayclutchesinautotrans,andasystematicalanalysisisstillunavailableinsometechnicalliteratureThispapertakesToyotaADEautotransasanexampletoanalyzeindetailthedesignofvariousonewayclutchesinSimpsonplanetgearmechanismofanautomatictransmission,aswellastheirfunctionsandworkingprinciplesKeywords:autotransSimpsonplanetgearmechanismonewayclutches(责任编辑:王璐)

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