1.离合器的结构： 离合器是自动变速器中最重要的换挡执行元件之一。它通常由回位弹簧、弹簧座、一组钢片、一组摩擦片、离合器鼓、离合器活塞、离合器毂及几个密封圈组成,如图3-17所示。
离合器活塞安装在离合器鼓内。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,并通过离合器鼓内圆轴颈上的进油孔和控制油道相通。钢片和摩擦片交错排列,两者统称为离合器片。钢片的外花键齿安装在离合器鼓的内花键齿槽上,可沿齿圈键槽做轴向移动;摩擦片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。近年来也有以纸质或者合成纤维材料浸树脂代替粉末冶金材料。为保证离合器接合柔和且及时散热,把离合器片浸在油液中工作,因而称为湿式离合器。
离合器片内侧的是离合器毂;而与钢片外花键连接的,一般作为离合器外壳体,是离合器鼓。一般离合器自由间隙为0.5~2.0mm,离合器自由间隙标准的大小取决于离合器摩擦片的片数和工作条件。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。
离合器鼓和离合器毅分别以一定的方式与变速器输入轴及行星排的某个基本元件相连,与输入轴相连的通常为主动件,而另一个为从动件。
四育些离合器在活塞和钢片之间有一个碟形缓冲片,它具有一定的弹性,可以减缓离合器接合时的冲击力。离合器自由间隙取决于离合器摩擦片的数量,摩擦片的数量×0.3mm为合器大修后的正常工作间隙。
2.离合器的工作原理：
当ATF经油道进入活塞左面的液压缸时,ATF的作用力克服回位弹簧的弹力使活塞右移,将所有离合器片压紧,即离合器接合,与离合器主、从动部分相连的输入轴及行星机构元件也被连接在一起,以相同的速度旋转。动力经输入轴、离合器钢片、离合器摩擦片传给齿圈,如图3-18所示。
当作用在离合器液压缸上的ATF压力解除后,离合器活塞在回位弹簧的作用下压回液压缸底部,并将缸内的ATF从进油孔排出。此时钢片和摩擦片相互分离,两者之间无压力,离合器鼓和离合器毂可以朝不同的方向以不同转速旋转,离合器处于分离状态。此时离合器片和摩擦片之间无任何轴向压力,这一间隙称为离合器间隙。
离合器处于分离状态时,活塞左端的油缸内不可避免地会残留少量变速器油。当离合器鼓随同变速器输入轴或行星排某一元件一起旋转时,残留的变速器油在离心力的作用下被甩向液压缸的外侧,并在该处产生一定的油压。若离合器鼓的转速较高,该油压将推动活塞压向离合器片,力图使离合器接合,从而导致钢片和摩擦片间出现不正常滑磨,影响离合器片的使用寿命。为了防止出现这种情况,在离合器活塞或离合器鼓右端的壁面上设有一个由钢球组成的单向阀。如图3-19所示,当压力油进入液压缸内时,钢球在油压的作用下压紧在阀座上,单向阀处于关闭状态,保证了液压缸的密封。当液压缸内的压力油通过油路排出时,缸内的液压力下降,单向阀的钢球在离心力作用下离开阀座,阀处于开启状态,残留在缸内的液压油因离心力的作用从安全阀的阀孔中排出,使离合器得以彻底分离。
3.新式离合器的结构：
新式离合器的结构和控制有所改变,如图3-20所示。在新式离合器主活塞设计中,加入了一个静态不可移动的活塞(称为副活塞,也有的称为挡板、离合器平衡器、离合器平衡活塞或封油板),用一个油封封住其外边缘。这个活塞在离合器的工作侧与回位侧(弹簧力)形成一个压力平衡腔(主、副活塞之间)。工作腔的离心力与平衡腔的离心力一样,两种离心力抵消,活塞在弹簧力的作用下与离合器片分离,主动片和从动片之间有足够的间隙,不会产生不必要的摩擦。工作活塞(主活塞)从静态平衡活塞的油封移动滑过。
像在离合器液压缸中一样,封闭在压力均衡空间的油受到同样的力(动态压力建立)，因此离合器活塞的表面压力得到均衡。传统的离合器活塞上或离合器鼓上都设有一个单向球,其作用就是消除因离合器旋转而产生的动态离心压力,防止离合器活塞在释放时离合器的摩擦片和钢片之间形成不必要的摩擦而烧损离合器片。
这种新式离合器主要特点如下。
①离合器在未工作前因旋转而在主活塞和副活塞之间形成动态离心压力,但此时不会影响离合器片的工作间隙,当主活塞进油侧建立主油压时,离合器开始工作,这样两种压力(主活塞进油侧系统油压和两个活塞间的离心压力)会相互抵消,减小换挡时的冲击。
②当离合器停止工作时,两活塞间的离心压力还会协助主活塞的回位弹簧使主活塞迅速回到原始位置,保证离合器的主动片和从动片产生足够的间隙。新式离合器的结构及工作过程如图3-21所示。
4.新式离合器的工作原理：
如图3-22所示,新式离合器主活塞两侧都可以进油(一侧进入的是润滑油道,另侧进入的是系统主油路油压),同时冲击离合器主活塞(离合器工作压力远远大于从润滑油道进入后所实现的动态离心压力),通过静态副活塞(图3-22中的挡板)实现。静态副活塞与活塞形成一个动态压力均衡的密闭空间,只能用润滑油通道对压力均衡空间充装很小的压力。当离合器主活塞侧没有进油同时离合器又没有旋转时,进来多少润滑油都会从副活塞中间流出。一旦离合器旋转起来,像在离合器油缸中一样,封闭在压力均衡空间(两个活塞中间的油腔)的油受到同样的力(动态压力建立),因此离合器主活塞的表面压力得到均衡。
新式离合器的改变可实现两方面的作用:一是像传统离合器活塞上的单向球一样，当离合器在释放压力时协助离合器活塞迅速回到原始位置;二是离合器在未工作前,静态活塞和工作活塞之间的工作腔已形成少量的压力油,由于离合器旋转,在这个工作腔内就形成了动态的离心压力。当离合器需要工作时,从工作活塞进来的主油压与动态的离心压力就会相互抵消一部分压力,这样离合器的压力得到了均衡,即起到了减缓作用,如图3-23所示。
离合器的工作阶段如下。
(1)充油开始阶段：如图3-24所示中的位置1和2处。图中明显看出,这是变速器的换挡开始阶段,此时液压系统快速向离合器液压缸充油并迅速消除油道和离合器液压缸的自由空间。由于分离弹簧的作用,离合器活塞并没有移动,不产生摩擦力矩,因此可以理解为离合器处于接合前的临界点。
(2)升压阶段：如图3-24所示中位置2和3处。明显看出这是离合器开始升压阶段,离合器的自由空间充满油后,油压陡然上升,直到压力能够推动离合器液压
缸活塞克服回位弹簧的预压力,使其开始移动。此时由于无流量的变化时间极短,通常忽略不计。
(3)活塞移动消除离合器自由形成阶段：如图3-24所示中位置3和4处。液压缸中的离合器活塞克服回位弹簧的预压力而开始移动,直到消除摩擦片之间的间隙为止,此时摩擦片刚刚开始产生摩擦力矩,这段时间也较短。
(4)升压接合阶段：如图3-24所示中的位置4和5处。摩擦片产生滑磨。随充油压力升高,摩擦片压紧程度增加,摩擦力矩增加,离合器主、被动侧的转速差减小,直到达到同步。该阶段只有充油压力的变化,无流量变化,如不进行控制,升压过程将极其急促,产生转矩冲击,换挡平稳性变差。若这段时间过长,又会因滑磨而导致发热,动力损失增加。因此一般这段时间控制在0.5~1.5s。
(5)充油结束：如图3-24所示中位置5和6处。当离合器的主、被动侧转速达到同步完成结合时,急剧升压不会影响换挡平稳性。该阶段以极短的时间升压,直至主压力值完成整个充油过程。
5.红旗H7带离心液压取消装置的离合器：
在需要快速反应的2-3、3-4、4-5以及5-6换挡时,在进行接合、断开的C1、C2、C3以及C4离合器构造中,采用了离心液压取消装置,不仅提高了响应速度,而且能够顺畅换挡,如图3-25所示。
随着离合器转速的增快,离合器内的机油在离心力的作用下压力升高,提前进行啮合。
并且因输入端和输出端的转速差,有时会产生换挡冲击现象,因此在离合器机构中的活塞液压腔对面设置了取消液压腔,将相同力度的反向离心液压力作用于活塞,排除其影响,如图3-26所示。
