汽车电器设备与维修-传动装置结构原理

起动机的传动装置由单向离合器和移动叉组成。移动叉如图4－3中部件6所示，安装在离合器的滑环与电磁开关的活动铁芯之间，相当于一根杠杆。

单向离合器的功能是单方向传递力矩，即起动发动机时将电动机的驱动转矩传递给发动机曲轴（传递动力）；当发动机起动后自动打滑（切断动力），以免损坏电动机。

【知识链接】

发动机飞轮与起动机驱动齿轮之间的传动比为1∶10～1∶15，当发动机起动后，如果动力联系不及时切断，飞轮就会带动电枢以8 000～15 000 r／min的转速高速旋转，从而导致电枢绕组从铁芯槽中甩出而损坏电枢。

起动机采用的单向离合器有滚柱式、弹簧式和摩擦片式3种。

1.滚柱式单向离合器

汽车用功率较小的起动机，普遍采用滚柱式单向离合器。

1）滚柱式单向离合器的结构特点

滚柱式单向离合器的结构如图4－11所示，其主要由滑环、驱动弹簧、传动导管、驱动座圈、驱动齿轮和滚柱总成等组成。

传动导管与驱动座圈制成一体，驱动座圈内圆制成“＋”字形空腔。驱动齿轮另一端的内座圈伸入驱动座圈的空腔内，将“＋”字形空腔分割成楔形腔室，如图4－12所示。

传动导管套装在电枢轴上，导管内圆制有内螺旋键槽，与电枢轴上的外螺旋键槽配合传递动力。驱动齿轮与内座圈制成一体，并套装在电枢轴的光轴部分，既可轴向移动，也可绕轴转动。

滚柱总成由滚柱、压紧弹簧和弹簧帽组成。滚柱有4～6只，安放在楔形腔室内。弹簧一端套有弹簧帽，并安放在驱动座圈的径向小孔中。弹簧帽压在滚柱上，弹簧另一端压在铁皮外壳上，铁皮外壳将驱动座圈和内座圈卷压包装在一起。当起动机尚未投入工作时，弹簧张力将滚柱压向楔形腔室较窄的一端。

图4-11　滚柱式单向离合器的结构

1—滑环；2—驱动弹簧；3—传动导管；4—卡环；5—驱动座圈；6—壳体；7—驱动齿轮；8—滚柱；9—弹簧帽；10—压紧弹簧

图4-12　滚柱式单向离合器楔形槽的结构

1—驱动座圈；2—滚柱弹簧；3—滚柱；4—壳体；5—内座圈；6—驱动齿轮

2）滚柱式单向离合器的工作过程

（1）起动发动机时传递动力。起动发动机时，驾驶人操纵点火起动开关，在控制装置的作用下，移动叉下端便拨动离合器向车后移动，驱动齿轮与发动机飞轮齿圈进入啮合。

当电动机驱动转矩小于发动机阻力矩时，电枢轴仅带动传动导管与驱动座圈转动，此时驱动齿轮、内座圈和飞轮并不转动，在内座圈与滚柱之间的摩擦力矩和弹簧力矩的作用下，滚柱滚向楔形腔室较窄的一侧并将驱动座圈与内座圈卡成一体，如图4－13（a）所示，动力便经电枢轴、传动导管和驱动座圈、滚柱、内座圈和驱动齿轮传递到发动机飞轮齿圈。

【特别提示】

当电动机驱动转矩达到或超过发动机阻力矩时，驱动齿轮便带动飞轮旋转，直到发动机被起动为止。

在起动发动机时，离合器驱动齿轮为主动部件，发动机飞轮为被动部件。

（2）起动发动机后切断动力。发动机起动后，曲轴在活塞的作用下高速旋转，发动机飞轮转为主动部件，单向离合器驱动齿轮转为被动部件。由于飞轮齿圈与驱动齿轮之间的传动比较大，因此发动机一旦被起动，飞轮就会带动驱动齿轮高速旋转。由于驱动齿轮的转速远远高于电枢轴的转速，因此内座圈与滚柱之间的摩擦力矩便使滚柱克服弹簧力矩滚向楔形腔室较宽的一侧，如图4－13（b）所示，滚柱将在内座圈和驱动座圈之间跳跃滚动，发动机的动力不会传递给电枢轴，即动力联系切断。此时电枢轴仅由电枢绕组产生的电磁转矩驱动而空转，从而避免电枢超速旋转而损坏。

图4-13　滚柱式单向离合器的工作原理

（a）传递动力；（b）切断动力
1—驱动齿轮；2—发动机飞轮齿圈；3—楔形槽；4—滚柱；5—电枢轴

2.弹簧式单向离合器

弹簧式单向离合器的结构简单、成本低廉、工作可靠，但其扭力弹簧轴向尺寸较大，因此一般仅在体积较大的起动机中采用。

1）弹簧式单向离合器的结构特点

弹簧式单向离合器的结构如图4－14所示，主要由驱动齿轮、扭力弹簧、传动导管、缓冲弹簧和移动滑环等部件组成。

图4-14　弹簧式单向离合器的结构(www.xing528.com)

1—驱动齿轮；2，7—挡圈；3—月牙形垫圈；4—扭力弹簧；5—护套；6—传动导管；8—缓冲弹簧；9—移动滑环；10—卡环

传动导管内缘制作有内螺旋键槽，套装在电枢轴的外螺旋键上。驱动齿轮套装在起动机电枢轴的光轴上。在驱动齿轮与传动导管之间，采用两个月牙形垫圈进行连接，其目的是在驱动齿轮与传动导管之间只能产生相对转动，不能产生轴向移动。扭力弹簧安放在驱动齿轮与传动导管的外缘上。扭力弹簧两端分别箍紧在驱动齿轮尾部与传动导管上。

2）弹簧式单向离合器的工作过程

当起动发动机时，电枢轴的电磁转矩通过其外螺旋键和传动导管的内螺旋键槽传递到传动导管。因为扭力弹簧两端分别箍紧在驱动齿轮尾部与传动导管上，所以，当电枢轴的电磁转矩小于发动机的阻力矩时，电磁转矩就会通过传动导管使扭力弹簧张紧，并使驱动齿轮与传动导管连成一体，动力便经电枢、电枢轴外螺旋键、传动导管内螺旋键槽、传动导管、扭力弹簧和驱动齿轮传递到发动机飞轮齿圈。

【特别提示】

当电磁转矩达到或超过发动机阻力矩时，驱动齿轮便带动飞轮旋转，直到发动机被起动为止。

在起动发动机时，离合器驱动齿轮为主动部件，发动机飞轮为从动部件。

当发动机起动后，发动机飞轮转为主动部件，驱动齿轮转为从动部件。由于飞轮齿圈与驱动齿轮之间的传动比较大，因此，发动机飞轮就会带动驱动齿轮高速旋转，扭力弹簧就会放松，使驱动齿轮与传动导管之间的动力联系切断，防止电枢超速运转而损坏。此时驱动齿轮将随发动机飞轮旋转，电枢轴仅由电枢绕组产生的电磁转矩驱动空转。

3.摩擦片式单向离合器

柴油发动机汽车功率较大，其起动机普遍采用摩擦片式单向离合器。

1）摩擦片式单向离合器的结构特点

摩擦片式单向离合器的结构如图4－15所示，主要由传动导管与主动盘、被动盘、主动摩擦片、被动摩擦片、锥面盘、保险弹性垫圈、驱动齿轮轴套等部件组成。

传动导管2内缘制有螺旋键槽，套装在制有外螺旋键槽的电枢轴上，既可随电枢轴转动，也可在电枢轴上作轴向移动。主动盘的一端制有4个缺口，主动摩擦片8外缘的4个凸起安放在主动盘的缺口内，以便主动盘驱动主动摩擦片转动。被动盘5内缘制有螺旋键槽，套装在驱动齿轮轴套10的外螺旋键槽上。被动盘5外缘制有4个凹槽，被动摩擦片9内缘的4个凸起分别安放在被动盘5的4个凹槽内，以使被动盘5能随被动摩擦片9一起转动。主动摩擦片8与被动摩擦片9相间排列，并能在主动盘与被动盘5上作轴向移动。

驱动齿轮轴套10套装在电枢轴的光轴部分。轴套的一端（图中右端）制有驱动齿轮，另一端（图中左端）制有螺旋键槽。在螺旋键槽的端部制有环槽，以便锁圈4、卡环3将被动盘5上的零部件锁住。锥面盘13、保险弹性垫圈15和承推环16依次套装在驱动齿轮轴套10的外螺旋键槽上，保险弹性垫圈15一侧（图中右侧）装有卡环14，用以限定保险弹性垫圈15的安装位置。保险弹性垫圈15一面（图中右面）中央部分靠在锥面盘13上，另一面（图中左面）靠在承推环16的凸起上。在被动盘5上装套有压盘6，压盘6与摩擦片之间装有调整垫圈7。

2）摩擦片式单向离合器的工作过程

摩擦片式单向离合器装配示意如图4－16所示。起动发动机时，在控制装置的作用下，拨叉推动离合器右移，使离合器驱动齿轮与发动机飞轮齿圈进入啮合。

图4-15　摩擦片式单向离合器的结构

1—拨叉环；2—传动导管与主动盘；3，14—卡环；4—锁圈；5—被动盘；6—压盘；7—调整垫圈；8—主动摩擦片；9—被动摩擦片；10—驱动齿轮轴套；11—后端盖；12—挡圈；13—锥面盘；15—保险弹性垫圈；16—承推环

图4-16　摩擦片式单向离合器装配示意

1—电枢轴；2—拨叉环；3—传动导管与主动盘；4—卡环；5—锁圈；6—调整垫圈；7—主动摩擦片；8—保险弹性垫圈；9—锥面盘；10—驱动齿轮轴套；11—驱动齿轮；12—挡圈；13—承推环；14—被动摩擦片；15—压盘；16—被动盘

当起动机电枢转动时，电枢轴便通过传动导管带动主动盘和主动摩擦片转动，主动摩擦片与被动摩擦片之间的摩擦力便将电动机动力传递到被动摩擦片和被动盘。在起动开关刚刚接通时，发动机阻力矩很大，驱动齿轮及轴套并不转动。因此，主、被动摩擦片之间的摩擦力就会使被动盘沿驱动齿轮轴套上的螺旋键槽转动（从驱动齿轮一端查看，被动盘沿顺时针方向转动）。如果把被动盘看作螺母，把驱动齿轮轴套上的螺旋键槽看作螺栓，那么被动盘沿顺时针方向转动相当于拧紧螺母，并沿轴向右移。因为保险弹性垫圈右侧装有卡环限位，所以被动盘右移将使主、被动摩擦片之间的正向压力增大，能够传递的摩擦力矩也随之增大。

【特别提示】

当摩擦片间传递的摩擦力矩达到或超过发动机阻力矩时，被动盘将停止轴向移动，并随主动盘一起转动，电动机产生的电磁转矩即可通过主、被动摩擦片和驱动齿轮带动发动机飞轮旋转，当转速达到起动转速（汽油发动机为30～50 r／min，柴油发动机为150～200 r／min）时，即可起动发动机。

保险弹性垫圈的拱曲变形量取决于发动机阻力矩的大小。在被动盘压紧摩擦片的同时，作用在承推环上的压力将使保险弹性垫圈产生拱曲变形。发动机阻力矩越大，被动盘轴向右移量就越大，保险弹性垫圈的拱曲变形量也越大，摩擦片间的正压力也越大，摩擦片能够传递的转矩也就越大。反之，发动机阻力矩越小，保险弹性垫圈的拱曲变形量也越小。

摩擦片式单向离合器能够传递的最大驱动转矩取决于被动盘的最大轴向移动量。当被动盘轴向右移到极限位置（即被动盘右端抵住保险弹性垫圈的内缘）时，主、被动摩擦片间的压力将达到极限值，离合器所能传递的驱动转矩也达到最大值。如果发动机阻力矩超过这一极限值，那么主、被动摩擦片之间将产生滑摩现象，从而避免电枢轴超负荷而折断，同时也防止电动机长时间处于制动状态而烧坏。

【知识链接】

摩擦片式单向离合器能够传递的最大转矩又称为打滑力矩。因为打滑力矩取决于被动盘的最大轴向移动量，所以，通过增加或减少调整垫圈，就可调整离合器的打滑力矩。在使用过程中，主、被动摩擦片都会磨损，摩擦片厚度会变薄，被动盘轴向右移量会减小，摩擦片间的正压力也会减小，从而导致离合器的打滑力矩减小。因此，可以增加调整垫圈进行调整。

【特别提示】

发动机起动后，若未及时断开点火起动开关，驱动齿轮将被飞轮带动高速旋转，其转速将远远高于电枢转速。此时被动盘在惯性作用下，将在驱动齿轮轴套的螺旋键槽上沿逆时针方向转动，并沿轴向左移。被动盘将沿螺旋键槽向左退出，相当于拧松螺母，摩擦片间的压力消失使离合器分离，切断飞轮与电枢之间的动力联系。