7.6行星齿轮变速器

• 4）由于D-2挡时,齿圈带动行星架转动，因此该挡 位是减速传动，变速器处于2挡。
• （3）D3档 C0、C1、C2、Ｂ2、F0工作 该档有发动 机制动效果 • 1）D-3挡时离合器C0、离合器C1和离合器C2接合。 • 2）同D-1挡一样，离合器C0接合时，超速行星排的 传动比为1∶1的输出。
• 传动比的计算：n21+α2n22―( α1+1 )n23 = 0 • 式中：n23 = 0 • i倒＝n21 / n22＝－α2 • 倒挡状态时，汽车有发动机制动作用。
⑤空挡 离合器、制动器都不工作，液力变矩 器的动力不能传至行星齿轮变速器，变速 器为空挡。
•
上面变速器在2挡换三挡时，制动器B1需要释 放，同时离合器C1需要接合。 • 如果制动器B1释放后，离合器C1接合过迟，行 星齿轮机构会出现打滑，发动机高速空转，引起 离合器C1接合冲击； • 如果离合器C1接合过早，而制动器B1为来得及 分开，行星齿轮机构就会出现干涉，使得换挡执 行元件打滑，从而导致摩擦元件磨损加剧，并会 增加变速器油温。
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B2（F1）：2档制动器在D2、D3、OD、 22均工作。 B3：低、倒档制动器，在R、L档工作； F0：超速档离单向合器，防止太阳轮超过行星 架， 除P、R、OD均工作； F1：与B2一起，阻止太阳轮逆时针 转，在D2 、 22工作； F2：阻止前行架逆时针转动，在D1时工作。
• 2）对超速行星排来说，离合器C0接合，将 行星架与太阳轮连接在一起，超速行星齿 轮排自锁。此时行星架与太阳轮成为一体 一起转动，传动比为1。
• 3）对三挡变速部分来说，前传动轴通过离 合器C1带动后传动轴和后排齿圈转动。对 于后排行星齿轮机构，齿圈顺时针输入， 带动太阳轮逆时针转动。
• 4）而对于前排行星齿轮机构，太阳轮将动 力传到前排行星齿轮机构后，由于单向离 合器不允许前排行星架逆时针转动，所以 当太阳轮逆时针转动时，行星架不转，齿 圈顺时针转动，带动输出轴转动，向外输 出。
•
在后行星排中，由于和输出轴连接的后齿圈转速很低， 后行星轮在后太阳轮驱动下朝顺时针方向作自转时，对后行 星架产生一个逆时针方向的力矩，而单向离合器Ｆ1对后行 星架在逆转时具有锁止作用，因此后行星架固定不动，使后 齿圈在后行星轮的驱动下朝顺时针方向转动（图2－24）。 由此可知，Ｄ位１挡时，由输入轴传入的动力经前后行星排 同时输出，其目的是防止在传递大的扭矩时单排传力而出现 过载损坏。
• 5）在整个传动过程中，经过两排行星齿轮 减速，变速器处于1挡。
• （2）D-2挡 C0、C1、Ｂ２、Ｆ0、F1工作 该档无发动 机制动效果 • 1）D-2挡时离合器C0和离合器C1接合、制动 器B2制动、单向离合器F1参加工作。 • 2）同D-1挡一样，离合器C0接合时，超速行 星排的传动比是1。
• 3）对三挡变速机构来说，离合器C1接合， 动力传到后排齿圈，这些也同于1挡。离合 器C2接合，动力传给太阳轮。对于后行星 齿轮排来说，齿圈和行星架都与中间轴连 接，所以后行星齿轮排自锁，由此也导致 了整个前、后排行星齿轮自锁。所以，前、 后行星齿轮成为一个整体一起转动，向外 输出。
• 4）由于超速行星排和三挡齿轮排传动比均 为1，所以整个传动的传动比为1，行星轮 只有公转没自转，通常称为直接挡。
•
Ｌ位（或１位）１挡时，离合器Ｃ2、 制动器Ｂ2工作，动力传递及传动比计算如 前，只是在反向传力时制动器Ｂ2使后行星 架固定，可以反向传力，因此可以实现发 动机制动。
• ②２挡 离合器Ｃ2和制动器Ｂ1工作。输入轴经离
合器Ｃ2带动齿圈顺时针旋转，因前、后太阳轮组件 被制动器Ｂ1制动而固定不动，所以带动前行星架顺 时针转动输出。此时后行星排处于自由状态。动力 只经前行星排输出（图2－25）。
行星齿轮机构。
多排行星齿轮机构一般布置形式
• 两排行星齿轮机构共用一个太阳轮——辛普 森式行星齿轮机构。
• 有两个太阳轮，两排行星齿轮共用一个齿
圈——拉威娜式行星齿轮机构。
• 有些附加一套单排行星齿轮机构实现超速挡。
一、三挡辛普森式行星齿轮变速器
• 三挡辛普森式齿轮变速器设有5个换挡执行元 件：2个离合器C1和C2、2个制动器B1和B2、1个单 向离合器F1，使之成为一个具有3个前进挡和一个 倒挡的行星齿轮变速器。
• • • • • •
1挡传动比的计算： n11+α1n12― (α1+1) n13＝0 （前排） n21+α2n22― (α2+1) n23＝0 (后排) 式中：n23=0; n11=n22; n13=n22 经整理得:i=n12／n13= (1 + α1 + α2)／α1 当汽车在Ｄ位１挡工作时，若驾驶员突然松开 油门踏板，发动机转速将立即降至怠速。汽车在 惯性作用下仍以原车速前进，驱动车轮将通过自 动变速器输出轴反向带动行星齿轮变速器运转， 行星齿轮机构的前行星架和后齿圈组件成为主动 件，前齿圈为从动件。
•
前进离合器Ｃ２连接输入轴和前齿圈，倒挡及高 挡离合器Ｃ１用于连接输入轴和前、后太阳轮组件， ２挡制动器Ｂ１用于固定前、后太阳轮组件，倒挡及 低挡制动器Ｂ２和低挡单向离合器F1都用于固定后行 星齿轮架。
• 从下表中可看出，无论变速器处于前进档 还是倒挡，5个执行器中总有两个处于工作 （接合）状态，其余三个则处于释放状态。
改进的三挡辛普森式行星齿轮变速器
• 增加了控制太阳轮组件的2挡单向离合器F1，制动器B2
•
车起步前转速为零。因此，前排行星齿轮在齿圈的驱动 下按顺时针做公转，并力图带动行星架以同样方向旋转。同 时，行星轮还做顺时针方向自转，带动后太阳轮组件向逆时 针方向转动。另一方面，在后行星排中，后行星轮在太阳轮 的驱动下做顺时针自转时，对后行星架产生逆时针方向的转 矩，而单向离合器F2对后行星架逆时针转动有阻碍作用，因 此，后行星架不动，迫使后齿圈做顺时针转动。从而与前行 星架一起，驱动输出轴转动，汽车起步。起步后，前、后行 星排各元件的运动方式依然不变。但注意此时前排行星架是 以低速做顺时针方向转动。
• 在３挡状态下的行星齿轮变速器具有反向传递动 力的能力，当汽车滑行时能实现发动机制动。
④倒挡
离合器Ｃ1和制动器Ｂ2工作。输入轴经离 合器Ｃ1带动前后太阳轮组件顺时针旋转，在后行 星排中因制动器Ｂ2将后行星架制动，后行星架的 转速为０，从而带动齿圈逆时针旋转输出。此时动 力经后行星排输出，前行星排处在自由状态。
• （5） L档 C0、C1、Ｂ3、F0工作 该档有发动机 制动效果 • 1）L挡时,离合器C0、离合器C1接合、制动器B3制动。 • 2）对超速行星排来说，离合器C0接合，将行星架与 太阳轮连接在一起，超速行星齿轮排自锁，作为一 体转动，传动比为1。
• 3）对三挡变速部分来说，前传动轴通过离合器C1带动后传 动轴和后排齿圈转动。对于后排行星齿轮机构，齿圈顺时针 输入，带动太阳轮逆时针转动。 • 4）而对于前排行星齿轮机构，太阳轮将动力传到前排行星 齿轮机构后，由于制动器B3不允许前排行星架转动，所以当 太阳轮逆时针转动时，行星架不转，齿圈顺时针转动，带动 输出轴转动，向外输出。
• 1、执行元件认识 • C0：超速档离合器，除超速档外均工作（P、R、N、 D、2、L）； • C1：前进档离合器，除倒档外均工作（手柄在D、 2、L位臵）； • C2：高档、倒档离合器，D3、OD、R档工作； • B0：超速档制动器，只有OD档时工作； • B1：2档滑行制动，自22档时工作；
• （4）OD档 C1、C2、B0、Ｂ2工作 该档有发动机制 动效果 • 1）D-4挡时制动器B0制动、离合器C1和离合器C2接 合。 • 2）超速时，制动器B0制动太阳轮固定，超速行星 排中行星架输入，太阳轮固定，齿圈输出，传动比 小于1，此时为超速传动。
• 3）对于三挡部分来说，传动同于D-3挡，即传动比为1。 • 4）超速部分与三挡部分合起来的整个传动为超速传动。自动 变速器处于4挡。
• 3）对三挡变速机构来说，离合器C1接合，动力传到后排齿 圈，这些同于1挡。制动器B2和单向离合器F1工作，不允许 太阳轮逆时针转动，允许顺时针转动。对于后排行星齿轮机 构来说，齿圈顺时针输入，力图使太阳轮逆时针转动，而太 阳轮不动，所以齿圈带动行星架转动，行星架带动输出轴转 动而输出。对于前排行星齿轮机构来说，齿圈顺时针转动， 行星架自由转动，不影响后排行星齿轮机构输出。
•
当前行星架朝顺时针方向带动前行星轮转动时， 由于前齿圈转速较低，前行星轮在顺时针公转的同时 也朝逆时针方向作自转，从而带动前、后太阳轮组件 以较高的转速顺时针转动，导致后太阳轮和后齿齿圈 同时以较高的转速朝顺时针方向带动后行星齿轮转动， 使后行星轮在自转的同时对后行星架产生一个顺时针 方向的力矩。单向离合器Ｆ1对后行星架无顺时针旋 转锁止作用，后行星架在后行星轮的带动下顺时针自 由转动。
•
此时，行星齿轮机构的四个独立元件中 有两个处于自由状态，失去传力作用。来 自变速器输出轴的反向力无法经行星齿轮 变速器传给输入轴，即在下坡时无法利用 发动机的怠速运转阻力来实现汽车的减速， 称为无发动机制动。此时汽车相当于作空 挡滑行。
•
为使装有自动变速器的汽车也能实现发 动机制动，必须让它的１挡有两种不同的状 态，即有发动机制动和无发动机制动两种。 这两种状态的选择通常通过改变操纵手柄的 位臵来实现。操纵手柄位于Ｄ位时，１挡无 发动机制动，而Ｌ位（或１位）时有发动机 制动。
• 传动比的计算：n11+α1n12―(α1+1) n13= 0
• • • 式中：n11 = 0 ί = n12／n13= (α1 + 1)／α1
在上述２挡状态下，汽车滑行时驱动轮的反 向力可经行星齿轮变速器传至发动机，即具有发 动机制动作用。
• ③３挡 离合器Ｃ2和离合器Ｃ1工作。输入轴通过
离合器Ｃ1、离合器Ｃ2将前齿圈和前后太阳轮组件 连接为一个整体。由于这时前行星排中有两个基本 元件互相连接，从而使前行星排固定地连成一体而 一起作正向旋转，输入轴的动力通过前行星排直接 传给输出轴，其传动比i3等于１（图2-26），即为 直接挡。
4odod档档c1c1c2c2b0b0bb22工作工作该档有发动机制该档有发动机制动效果动效果11dd44挡时制动器挡时制动器b0b0制动离合器制动离合器c1c1和离合器和离合器c2c2接接22超速时制动器超速时制动器b0b0制动太阳轮固定超速行星制动太阳轮固定超速行星排中行星架输入太阳轮固定齿圈输出传动比排中行星架输入太阳轮固定齿圈输出传动比小于小于11此时为超速传动
图
改进的辛普森3挡行星齿轮变速器
二、四挡辛普森行星齿轮系统
• • 在三挡辛普森式行星齿轮机构前面加一排超速行星齿 轮机构，就变成了四挡辛普森行星齿轮系统。 四挡辛普森行星齿轮变速器总共有10个变速机构。三 个离合器C0、C1、C2，四个制动器B0、B1、B2、B3，三个
单向离合器F0、F1、F2。
第六节 行星齿轮变速器
组合式行星齿轮系统
由于单排行星齿轮机构不能满足汽车行 驶中变速变矩的需要。为了增加传动比的 数目，可以通过增加行星齿轮机构来实现。 在自动变速器中，两排或多排行星齿轮机
构组合在一起，用以满足汽车行驶需要的
多种传动比。目前，常见的复合式行星齿
轮机构有：辛普森式齿轮机构和拉维娜式
• ①1挡
Ｄ位１挡时，离合器Ｃ2和单向离合器Ｆ1工作。输 入轴通过离合器Ｃ2带动前齿圈顺时针转动，因前行星架和后 齿圈与输出轴相连在汽车起步前转速为０（起步后转速也为 一个确定的低值），所以前行星轮在前齿圈的驱动下一方面 朝顺时针方向作公转，带动前行星架朝顺时针方向转动，另 一方面作顺时针方向的自转，并带动前、后太阳轮组件朝逆 时针方向转动。
• 5）与D-1挡比较，L挡时，制动器B3制动前排行星架，所以 在正向传动中，即由发动机向车轮传动时，L挡工作原理与 D-1挡完全相同。但是，在反向传动时，即由车轮向发动机 传动时，由于制动器B3制动了前排行星架，所以在L挡时反 拖，而D-1挡不反拖。
辛普森式行星齿轮机构结构形式
前行星架和后齿圈组件
前齿圈 前后太阳轮组件
后行星架
辛普森式行星齿轮机构啮合形式
1-前齿圈；2-前行星轮；3-前行星架和后齿圈组件 4-前后太阳轮组件；5-后行星轮；6-后行星架
2、工作原理
• （1）齿轮变速D1和2－1档，该档无发动机制动效果： • 1）在D-1挡时，控制系统使离合器C0和离合器C1接合，单向 离合器F2参加工作 。