第一节 行星齿轮机构、离合器、制动器、单向离合器原理与诊断维修
行星齿轮机构、离合器、制动器、单向离合器、液力变矩器和油泵，简称行星齿轮机构和四器一泵，是自动变速器重要的组成部分。又因行星齿轮机构、离合器、制动器、单向离合器在所有变速器中，它们的结构和工作原理完全相同，所以，只要将本章内容理解透彻，便可将所有行星轮式自动变速器的结构、原理破难为易。
一、单排行星齿轮机构原理与诊断维修
1.行星齿轮机构结构
单排行星齿轮机构有辛普森式和拉维娜式，辛普森式行星齿轮机构如图2-1-1所示。
从图2-1-1可知，辛普森式行星齿轮机构在行星架上，只套装了一组行星轮，各行星轮与太阳轮外啮合，与齿圈内啮合。综上可知，单行星排由太阳轮、行星架、齿圈组成，简称三轮。
拉维娜式行星齿轮机构，行星架上套装了两组行星轮，第一组行星轮与太阳轮外啮合，第二组行星轮与第一组行星轮外啮合，再与齿圈内啮合。
只要通过离合器、制动器、单向离合器，对三轮进行不同的主动和制动组合，便可得到各种不同传动比的输出。
2.行星齿轮机构故障诊断
（1）行星齿轮及轴过热
行星齿轮机构因缺油或变速器油温过高导致变形，齿轮及轴过热严重磨损，出现这种故障常伴随轻微的齿轮传动的异响。应检查油温过高的原因。
图2-1-1 辛普森式行星齿轮机构图
（2）行星齿轮机构磨损严重
由于变速器油质差，或长期不换油，或自动变速器年久失修，使齿轮机构严重磨损，或齿轮与行星架轴磨损间隙过大，或齿轮表面有剥落等，均会引起升降档或收加油时，出现瞬间异响。行星轮与行星架轴径向间隙应为0.03～0.04mm，极限值不得大于0.15mm；行星轮轴向间隙应为0.05～0.15mm，极限值不得大于0.20mm，否则易造成异响和换档冲击，应单件或总成更换。行星轮与行星架轴烧蚀，多由过载引起，应更换总成。
（3）推力轴承或止推垫片破碎
若有推力轴承散架或止推垫片破碎，必会使行星齿轮机构在传动中产生移位，产生运动干涉并造成传动中异响。推力轴承或止推垫片破碎，应更换推力轴承或止推垫片及相关零件。
（4）深度解析
因行星轮及行星架是行星齿轮机构中受力最大的零件，因此，行星架和行星轮及其推力轴承，是行星齿轮机构最易损坏的零件，具体参见行星齿轮机构传动原理。
二、多片湿式离合器原理与诊断维修
1.多片湿式离合器组成
在各类自动变速器内，均安装有结构、原理完全相同的多片湿式离合器，它们的结构如图2-1-2所示。
从图2-1-2可知，多片湿式离合器由离合器鼓、离合器毂、活塞、回位弹簧、摩擦片等组成。
（1）离合器鼓
从图2-1-2可知，内圆带键槽并与外圆带凸键的离合器片键配合的元件称为离合器鼓，鼓就是（或间接是）输入轴或行星齿轮机构的某一轮。鼓内组装着离合器其他各元件。
图2-1-2 多片湿式离合器结构
（2）离合器毂
从图2-1-2可知，外圆带键槽并与内圆带凸键的离合器片键配合的元件称离合器毂，毂就是（或间接是）行星齿轮机构的某一轮。
（3）离合器活塞
从图2-1-2又知，离合器活塞上套装了一个密封橡胶圈，活塞安装在鼓内，在鼓内液压作用下可轴向移动，将离合器钢片和摩擦片压紧在一起，以便将离合器的毂和鼓连成一体。活塞上有一个单向球阀，在鼓内油压作用下关闭泄油口，给离合器活塞加压。当离合器泄压活塞回位时，单向球阀因油压降低而打开，以便把因离心力甩在鼓腔外圆周上的液压油泄出，使离合器片分离彻底。
2.多片湿式离合器的组装
多片湿式离合器的组装如图2-1-3所示。
图2-1-3 多片湿式离合器组装
（1）离合器活塞和回位弹簧安装
首先，将外圆套装密封圈的活塞装入离合器鼓内，再装上活塞回位弹簧和压盖，再用卡簧将压盖限位。
（2）离合器片安装
安装离合器摩擦片前，新片应在变速器油内浸泡至少2h以上，旧片应浸泡30min以上，使其充分吸油。
安装时应将钢片和摩擦片交替相继装入鼓内，但第一片和最后一片一定要安装钢片，且使每一片钢片外圈上的凸键与离合器鼓内圆上的键槽键配合，将钢片和摩擦片全部装完后，装上卡簧限位。
用塞尺测量装配后的总自由间隙，因各型自动变速器离合器片的数量不同，因此总自由间隙也不相同，一般每两片间应留有0.3～0.5mm的自由间隙。若不符合标准，有的可用厚度不同的压盘调整，有的可用卡环调整。
（3）安装离合器毂
最后再将离合器毂插入离合器片内，并左右转动离合器毂，以便使每一片摩擦片内缘上的凸键与离合器毂外圆上的键槽键配合。
（4）重要提示
有些离合器或制动器的鼓内装有内外两个直径不等的活塞，两活塞可先后分别对同一个离合器片加压，使离合器或制动器瞬间有一个半离合的过程，以减小升档时的冲击。
3.多片湿式离合器故障诊断
若活塞和密封圈磨损严重，引发泄油或卡滞、单向球阀密封不严，必造成离合器片打滑，或换档冲击的故障，应更换活塞总成。
1）活塞回位弹簧。主要有螺旋弹簧、碟簧及片簧三种。安装碟簧时锥角小头应面对活塞，若有两片碟簧，两片碟簧大头应相对安装。
2）若弹簧发生疲劳，弹力失准或折断等，必定会造成该离合器参与的档工作不良或产生冲击的故障。
3）离合器片由钢片和摩擦片组成，从图2-1-2可知，离合器钢片外圆上的键与离合器鼓上的键槽键配合，钢片在鼓上可轴向移动，但不能相对转动。
从图2-1-2又可知，两面涂有摩擦材料的摩擦片的内花键，与离合器毂的外花键槽键配合，摩擦片可在毂的键槽内轴向移动，但不能相对转动。钢片与摩擦片交替安装，但第一和最后一片要安装钢片。
当活塞在鼓内液压作用下，克服弹簧弹力将钢片和摩擦片压紧时，便可将毂和鼓连成一体，而毂和鼓就是（或间接是）输入轴和行星轮中的某一轮，可见，离合器的作用是将输入轴和行星轮中某一轮连成一体，使行星齿轮机构中的某轮主动旋转，或将某两轮连成一体。
4）摩擦片的两侧多涂有用纤维材料制成的涂料。摩擦片有带含油层和带润滑油槽的两种，带含油层的摩擦片上打有数字或英文字母印记，若印记磨光应更换。若带润滑油槽的摩擦片发生涂料磨损、烧蚀变形、剥落等，均应更换。
若个别档工作不良或冲击，应检查该档离合器片是否有上述故障。
4.多片湿式离合器的维修
1）观察检查摩擦片的摩擦材料是否有严重磨损、烧焦、剥落、若有应更换。
2）细心检查活塞及鼓壁的表面是否有划伤和拉毛，若有应修复或更换。
3）检查活塞上的密封橡胶圈是否老化变形或拉伤，若有应更换。
4）检查离合器回位弹簧是否有变形、扭曲，弹力是否减弱，是否折断，若有应更换。
5）检查活塞上的单向球阀是否有卡滞、密封不严，若卡滞或密封不严，应更换活塞总成。
6）发动机1000r/min时，若汽车仍不能起步，是变矩器不传递转矩或D1档发生了离合器或制动器或单向离合器已打滑。
7）上坡或急速踩下加速踏板时，若发动机转速与车速不同步，是相应档有离合器或制动器发生了打滑。
8）如果自动变速器油变黑，有臭味，用手捻有微小磨屑，或出现丢档，应检查离合器或制动器摩擦片是否已烧蚀。
三、多片湿式制动器原理与诊断维俢
多片湿式制动器结构与离合器结构完全相同，它也是由制动器毂、制动器鼓、活塞、弹簧和钢片、摩擦片组成的，也是通过钢片和摩擦片将两元件连成一体。所不同的是制动器连接的两元件之一是变速器壳体，因此制动器是将变速器三轮中的一轮制动而已。因此，它的故障诊断与检修与离合器完全相同。
四、单向离合器原理与诊断维修
常用的单向离合器有滚柱式和楔块式两种。
1.滚柱式单向离合器
滚柱式单向离合器如图2-1-4所示。
图2-1-4 滚柱式单向离合器结构
从图2-1-4可知，这种离合器是在单向离合器的内环、外环之间夹有滚柱，但内外环间所形成的安装滚柱的空间是一个楔形，在内外环无相对运动时，滚柱被弹簧推至楔形空间的最小处。
（1）单向离合器解锁
当内外环相对运动时，若运动时的摩擦力使滚柱压缩弹簧滚至楔形空间的宽敞处，滚柱不对内外环的相对运动产生干涉，内环或外环可以自由相对运动，即单向离合器解锁。
（2）单向离合器锁止
如果内外环相对运动时，对滚柱的摩擦力使滚柱滚动至楔形空间的狭窄处，滚柱便将内外环卡在一起，即将内外环单向连成一体，或通过内外环将行星齿轮机构某两元件单向连成一体，即单向离合器锁止。
（3）故障诊断
若个别档丢失或产生冲击，应检查该档是否有单向离合器参与，若有应检查：
1）单向离合器是否装反。
2）单向离合器是否因磨损过甚出现打滑、卡滞等。
2.楔块式单向离合器
这种单向离合器是在内环与外环间夹着一个对角线不等长的楔块，如图2-1-5所示。
从图2-1-5可知，若内环与外环相对运动产生的摩擦力使楔块立起，楔块长轴便将内外环卡在一起，因内外环分别与两元件键配一体，于是便将两元件单向连成一体锁止。
若内环与外环相对运动产生的摩擦力使楔块卧倒，楔块不干涉内外环的相对运动，单向离合器解锁。
图2-1-5 楔块式单向离合器结构
（1）单向离合器解锁
从图2-1-5可见，单向离合器的内外环间距为L，楔块对角线短轴长度为L2，L2小于内外环的间距L，楔块对角长轴为L1，L1大于内外环间距L。因此，当内外环相对转动时，内外环对楔块的摩擦力使楔块卧倒，则楔块对角线长度L2小于内外环的间距L，因此楔块不干涉内外环的相对运动，内外环可各自按自己的转向自由旋转，称为单向离合器解锁。
（2）单向离合器锁止
若内外环之间相对运动的摩擦力使楔块立起，则楔块对角线长轴L1大于内外环之间的间距L，因此楔块被挤在内外环间，对内外环的相对运动产生干涉，便把内外环单向锁成一体，称单向离合器锁止。
因内外环就是变速器的某两个元件，或与某两轮键配一体，可见，单向离合器可单向将某轮制动或将某两轮单方向连成一体。
3.单向离合器的作用
1）可在档位切换瞬间，自动消除空档间隙，以减轻换档时的冲击。
2）汽车低速档滑行时解锁，可使发动机对滑行无制动作用，以保证低速档下汽车可自由滑行。
3）与离合器或制动器并联，起步时可分担离合器或制动器的转矩，并消除起步冲击。
4.重要提示
因所有自动变速器的行星齿轮机构、离合器、制动器、单向离合器的结构和工作原理完全相同，只要将上述内容真正理解透彻，今后在所有变速器中遇到它们时，其结构原理便可一目了然。