辛普森式行星齒輪變速器的結構與工作原理[1]

1、辛普森式行星齒輪變速器的結構與工作原理辛普森式行星齒輪變速器的結構與工作原理[圖片圖片]辛普森式行星齒輪變速器是由辛普森式行星齒輪機構和相應的換檔執(zhí)行元件組成的，目前大部分轎車自動變速器都采用這種行星齒輪變速器。辛普森行星齒輪機構是一種十分著名的雙排行星齒輪機構，根據這兩排在變速器中的位置，分別稱之為前行星齒輪機構和后行星齒輪機構，這兩組齒輪機構由共用的太陽輪相連接。前后行星輪機構有兩種連接方式，一種是前行星齒輪機構的齒圈和后行星齒輪機

2、構的行星架相連，稱為前齒圈和后行星架組件，輸出軸通常與前齒圈和后行星架組件連接。另一種是前行星齒輪機構的行星架和后行星齒輪機構的齒圈相連，稱為前行星架和后齒圈組件，輸出軸通常與前行星架和后齒圈組件連接。經過上述組合，該機構成為一種具有四個獨立元件的行星齒輪機構。根據前進檔的檔數不同，可將辛普森式行星齒輪變速器分為三速和四速兩種在辛普森式行星齒輪機構中設置了二個離合器、二個制動器和一個單向離合器，共有五個換檔執(zhí)行元件，即可使之成為一個具有

3、三個前進檔和一個倒檔的行星齒輪變速器，各換檔執(zhí)行元件的功能見下表。來自輸入軸的動力由前進離合器C1輸入到后齒圈或由高、倒檔離合器C2傳至前后太陽輪組件，不同工況下，各換檔元件起作用，使動力經前齒圈和后行星架輸出至輸出軸。辛普森式三速行星齒輪變速器換檔執(zhí)行元件功能表換檔執(zhí)行元件功能前進離合器C1用來連接輸入軸和后齒圈高、倒檔離合器C2用來連接輸入軸和前后太陽輪組件2檔制動器B2用來制動前后太陽輪組件低、倒檔制動器B3用來制動前行星架單向離

4、合器F1防止前行星架逆轉辛普森式三速行星齒輪變速器的工作規(guī)律離合器制動器單向離合器選檔桿檔位C1C2B2B3F11檔○○2檔○○D3檔○○R倒檔○○1檔○○SL或212檔○○注：○接合、制動或鎖止；由表可知:當行星齒輪變速器處于停車檔和空檔之外的任何一個檔位時，五個換檔執(zhí)行元件中都有兩個處于工作狀態(tài)，即接合、制動或鎖止狀態(tài)，其余三個不工作，即分離、釋放或自由后排:n1α2n2’(1＋α2)n2＝0由于前行星架的轉速n3＝0，代入(1)式

5、得：n1＋α1n2＝0代入(2)式，整理后可以得到一檔的傳動比為：i1＝n2’n2＝（1α1α2）α2當汽車在一檔行駛時，若駕駛員突然松開油門踏板，發(fā)動機轉速立即降至怠速。此時汽車在慣性的作用下，仍以原來的車速前進，而與驅動輪連接的自動變速器輸出軸的轉速并未立即下降，反向帶動行星齒輪變速器運轉。行星齒輪機構的后行星架和前齒圈組件成為主動件，后齒圈則成為從動件。當后行星架朝順時針轉動，后齒圈朝順時針轉動的速度較低，后行星輪在向順時針方向公

6、轉的同時也朝逆時針方向作自轉，從而帶動前后太陽輪組件以較高轉速向順時針方向轉動，導致前太陽輪和前齒圈同時以較高的轉速朝順時針方向帶動前行星輪轉動，使前行星輪在自轉的同時對前行星架產生一個順時針方向的力矩。由于單向離合器F1只能防止前行星架的逆轉，因此，前行星架順時針自由轉動。在這種情況下，辛普森式行星齒輪機構的四個獨立元件中有兩個處于自由狀態(tài)，使行星齒輪機構失去傳遞動力的作用，與驅動輪連接的輸出軸的反向驅動力無法經過行星齒輪變速器傳給變

7、速器輸入軸，此時汽車相當于作空檔滑行，這種情況在一般使用條件下有利于提高汽車的乘坐舒適性和燃油經濟性，但在汽車下陡坡時卻無法利用發(fā)動機的怠速運轉阻力來實現發(fā)動機制動，讓汽車減速。為了使裝用自動變速器的汽車也能實現發(fā)動機制動，必須讓它在前進一檔有兩種不同的選擇狀態(tài)，即有發(fā)動機制動和無發(fā)動機制動兩種，這兩種狀態(tài)的選擇通常是改變自動變速器選檔桿的位置來實現。當選檔桿位于D位時，自動變速器的一檔處于不能產生發(fā)動機制動作用的狀態(tài)；當選檔桿位于L位

8、或1位時，自動變速器的一檔處于能產生發(fā)動機制動作用的狀態(tài)。2）有發(fā)動機制動作用的一檔具有發(fā)動機制動作用的一檔是通過低、倒檔制動器B3來實現的。當選檔桿位于L位或1位時，若行星齒輪變速器處于一檔，前進離合器C1和低、倒檔制動器B3同時起作用，此時行星齒輪變速器的工作狀態(tài)和D位一檔相同，但由于低、倒檔制動器B3處于制動狀態(tài)，無論是踩下油門踏板加速，還是松開油門踏板滑行，前行星架都是固定不動的，因此行星齒輪變速器的傳動比也都是固定不變的。當汽

9、車滑行，發(fā)動機處于怠速工況而車速仍較高時，驅動輪在汽車慣性的作用下通過變速器輸出軸帶動行星齒輪變速器運轉，驅動行星齒輪變速器輸入軸以原來的轉速旋轉，導致與行星齒輪變速器輸入軸連接的變扭器渦輪轉速高于與發(fā)動機曲軸連接的變扭器泵輪的轉速，來自汽車驅動車輪的反向驅動力通過變扭器作用于發(fā)動機曲軸。同樣，發(fā)動機怠速運轉的牽制阻力通過變速器和行星齒輪變速器作用于驅動輪，使驅動輪轉速下降，汽車隨之減速，實現了發(fā)動機制動。3）二檔汽車以一檔行駛，當車速