辛普森四档自动变速器档位路线图

第二节 变速器的传动机构
添加标题
手动变速器的工作原理
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行星齿轮变速器的工作原理
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单排行星齿轮机构的传动原理
添加标题
多排行星齿轮机构布置形式
学习情境2
下图为三轴式手动变速器原理图，请分析下列问题：
变速器有什么特点？ 该变速器具有多少档位及动力传递路线是什么？
第二节 变速器的传动机构
第5学期：《汽车发动机故障诊断 实训》
基础篇
核心篇
提高篇
第一学年
第二学年
第三学年
汽车机械系统的 拆装与修复
汽车电控 系统检测
故障诊断
三、课程体系构建
发动机 实训
已建设 校内实训基地
汽车发动机课程模块
底盘 实训
汽车 电器
汽车虚拟仿真训室
汽车电控
汽车底盘课程模块
汽车电器课程模块
汽车电子控制课程模块
日常安全守则 工具不使用时应保持干净并放回原位。 尖锐的工具不要放到口袋里，以免扎伤自己或车辆。 手、衣服、工具应远离旋转设备或部件。 应知道车间灭火器、医疗急救包、洗眼处的位置。
分组：5个小组，每组6人，选一名组长。
第一节 概 述
自动变速器挡位介绍
液力耦合器与液力变矩器
自动变速器的分类
组件：泵轮、涡轮、壳体 泵轮是主动件 涡轮是从动件
01
泵轮和涡轮相对安装，两者端面间留有3mm~4mm间隙 ，没有机械联系。泵轮和涡轮装合后成为一整体。其轴线断面一般为圆形，成为循环圆，内腔充满工作液。
02
液力耦合器
03
液力耦合器与液力变矩器
04
第一节 概 述
液力耦合器与液力变矩器

辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线不同车型自动变速器在结构上往往有很大差异,主要表现在:前进挡的挡数不同,离合器,制动器及单向超越离合器的数目和布置方式不同,所采用的行星齿轮机构的类型不同.前进挡的数目越多,行星齿轮变速系统中的离合器,制动器及单向超越离合器的数目就越多.离合器,制动器,单向超越离合器的布置方式主要取决于行星齿轮变速系统前进挡的挡数及所采用的行星齿轮机构的类型.轿车自动变速器所采用的行星齿轮机构的类型主要有2类,即辛普森式和拉维萘赫式行星齿轮机构. 辛普森式行星齿轮机构由2个内啮合式单排行星齿轮机构组合而成, 庞成立其结构特点是:前后2个行星排的太阳轮连接为一体,称为前后太阳轮组件;前一个行星排的行星架和后一个行星排的齿圈连接为一体,称为前行星架和后齿圈组件;输出轴通常与前行星架和后齿圈组件连接.经过上述的组合后,该机构成为一种具有4个独立元件的行星齿轮机构.这4个独立元件是:前齿圈,前后太阳轮组件,后行星架,前行星架和后齿圈组件.根据前进挡的挡数不同,可将行星齿变速系统分为3挡行星齿轮变速系统和4挡行星齿轮变速系统2种.1.辛普森式3挡行星齿轮变速系统的结构和工作原理.(1)行星齿轮变速系统的结构:a)结构b)换挡执行元件的布置l一输入轴2一倒挡及高挡离合器毂3一前进离合器毂和倒挡及高档离合器毂4一前进离合器毂和前齿圈5一前行星架6一前后太阳轮组件7一后行星架和低挡及倒挡制动器毂8一输出轴C1一倒挡及高挡离合器c2一前进离合器B1—2挡制动器B2一低挡及倒挡制动器Fl一低挡单向超越离合器图1行星齿轮变速系统结构及元件布置图如图1(a图为结构图,b图为元件布置图)所示,行星齿轮机构中设置了5个换挡执行元件(2个离合器,2个制动器和1个单向超越离合器),使该系统成为一个具有3个前进挡和1个倒挡的行星齿轮变速系统.离合器C1用于连接输入轴和前后太阳轮组件, 离合器C2用于连接输入轴和前齿圈,制动器B1用于固定前后太阳轮组件, 制动器B2和单向超越离合器F1都是用于固定后行星架.5个换挡执行元件在各挡位的工作情况如表1所示.由表1中可知,当行星齿轮变速系统处于停车挡和空挡之外的任何一个挡位时,5个换挡执行元件中都有2个处于表1辛普森3挡行星齿轮变速系统换挡执行元件工作情况操纵手挡位换执仃兀件柄位置ClC2BlB2F1 1挡0 D2挡0O3挡OOR倒挡0OS.L或1档OO2,12挡0O注:0一接合,制动或锁止. 工作状态(接合,制动或锁止),其余 3个不工作(分离,释放或自由状态).处于工作状态的2个换挡执行元件中至少有一个是离合器Cl或 C2,以便使输入轴与行星排连接.当变速器处于任一前进挡时,离合器 C2都处于接合状态,此时输入轴与行星齿轮机构的前齿圈接合,使前齿圈成为主动件,因此离合器C2也称为前进离合器.倒挡时,离合器C1接合,C2分离,此时输入轴与行星齿轮机构的前后太阳轮组件接合,使前后太阳轮组件成为主动件;另外,离合器C1在3挡(直接挡)时也接合,因此,离合器C1也称为倒挡及高挡离合器.制动器B1仅在2挡才工作,称为2挡制动器.制动器B2在1挡和倒挡时都工作,因此称为低挡及倒挡制动器.由此可知,换挡执行元件的不同工作组合决定了行星齿轮变速系统的传动方向和传动比,从而决定了行星齿轮变速系统所处的挡位. (2)行星齿轮变速系统各挡的传动路线: ?1挡:如图2所示,此时前进离合器C2接合,使输入轴和前齿圈连接:同时单向超越离合器F1处于自锁状态,后行星架被固定.来自液力变矩器的发动机动力经输入轴,前汽车维修2011.6???1一输入轴2一前进离合器c23一倒挡及高挡离合器Cl4—2挡制动器B15一前齿圈 6,前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件10一后行星架ll一后行星轮 l2一低挡及倒挡制动器B213一低挡单向超越离合器F1l4一后齿圈图21挡路线-倒挡及 1一输入轴2一前进离合器C23高挡离合器C14—2档制动器B15一前齿圈6一前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件lO一后行星架 ll一后行星轮12一低挡及倒挡制动器B2 13一低挡单向超越离合器F114一后齿圈图43挡路线???a)前行星排b)后行星排l一输入轴2一前进离合器C23-倒挡及高挡离合器Cl4—2挡制动器B15一前齿圈6一前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件1O一后行星架11一后行星轮 12一低挡及倒挡制动器B2l3一低挡单向超越离合器F114一后齿圈图32挡路线进离合器C2传给前齿圈,使前齿圈朝顺时针方向旋转.在前行星排中,前行星齿轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向公转,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;在后行星排中,后行星轮在后太阳轮的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,而低挡单向超越离合器FI对后行星架在逆时针方向具 46汽车维修2011.6a)前行星排b)后行星排1一输入轴2一前进离合器C23-倒挡及高挡离合器C14—2挡制动器B15一前齿圈6一前行星轮7一前行星架8一输出轴9一前后太阳轮组件10一后行星架11一后行星轮12一低挡及倒挡制动器B2 13一低挡单向超越离合器F114一后齿圈图5倒挡路线有锁止作用,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.因此,在前进1挡时,由输入轴传给行星齿轮机构的动力是经过前后行星排同时传给前行星架和后齿圈组件,再传给与之相连接的输出轴,从而完成动力输出的.?2挡:如图3所示,前进离合器C2和2挡制动器B1同时工作. 此时输入轴仍经前进离合器C2和前齿圈连接,同时前后太阳轮组件被2 挡制动器B1固定.发动机动力经液力变矩器和行星齿轮变速系统的输入轴传给前齿圈,使其朝顺时针方向转动.由于前太阳轮转速为0,因此前行星轮在前齿圈的驱动下一方面朝顺时针方向作自转,另,方面朝顺时针方向作公转,同时带动前行星架及输出轴朝顺时针方向转动.此时后行星排处于自由状态,后行星轮在后齿圈的驱动下朝顺时针方向一边自转一边公转,带动后行星架朝顺时针方向空转.由此可知,2挡时发动机的动力全部经前行星排传到输出轴. ?3挡:如图4所示,前进离合器C2和倒挡及高挡离合器C1同时接合,把输入轴与前齿圈及前后太阳轮组件连接成一体.由于这时前行星排中有2个基本元件互相连接,从而使前行星排连成一体旋转,输入轴的动力通过前行星排直传给输出轴,即直接挡.此时后行星排处于自由状态,后行星轮在后齿圈驱动下朝顺时针方向一边自转一边公转,带动后行星架朝顺时针方向空转.?倒挡:如图5所示,倒挡及直接挡离合器C1接合,使输入轴与前后太阳轮组件连接,同时低挡及倒挡制动器B2产生制动,将后行星架固定. 此时发动机动力经输入轴传给前后太阳轮组件,使前后太阳轮朝顺时针方向转动.由于后行星架固定不动,后行星轮在后太阳轮的驱动下朝逆时针方向转动,并带动后齿圈朝逆时针方向转动,与前行星架和后齿圈组件连接的输出轴也随之朝逆时针方向转动, 从而改变了传动方向.此时,前行星排中由于前齿圈可以自由转动,前行星排处于自由状态,前齿圈在前行星轮的带动下朝逆时针方向自由转动.有些车型自动变速器的行星齿轮机构的前后行星排的排列顺序相反,即输入轴通过前进离合器C2和后齿圈连接,输出轴与前齿圈和后行星架组件连接,但工作原理都一样.2.3行星排4挡行星齿轮变速系统的结构与工作原理超越膏台嚣图64挡行星齿轮变速器元件位置图丰田CROWN(皇冠)3.0轿车所器B1之间串联了一个单向超越离合用的A340E电子控制自动变速器就器F2,称为2挡单向超越离合器.单采用了这种行星齿轮变速系统.向超越离合器的内环和前后太阳轮组 ?结构:这种4挡行星齿轮变速件连接,外环和2挡制动器B1连接, 器是在不改变原辛普森式3挡行星齿在逆时针方向对前后太阳轮组件具有轮变速系统的主要结构和大部分零部锁止作用.当行星齿轮变速系统处于件的情况下,另外再增加一个单排行2挡时,前进离合器C1和2挡制动器星齿轮机构和相应的换挡执行元件来Bl仍同时工作.汽车加速时,前后太产生超速挡而实现的.这个单排行星阳轮组件的受力方向为逆时针方向, 齿轮机构称为超速行星排,他安装在由于2挡单向超越离合器F2的外环行星齿轮变速系统的前端,其行星架被2挡制动器B1固定,因此前后太是主动件,与变速器输入轴连接;齿圈阳轮朝~_B,-j-针方向的旋转趋势被2挡为被动件,与后面的双排行星齿轮机制动器Bl及2挡单向超越离合器锁构连接.超速行星排的工作由直接离止,使2挡得以实现.当行星齿轮变速,直器由2挡换至3挡时,即使倒挡及直合器CO和超速制动器BO来控制接离合器CO用于将超速行星排的太接挡离合器C1在2挡制动器B1释阳轮和行星架连接,超速制动器BO放之前就已接合,但由于倒挡及直接用于固定超速行星排的太阳轮.如图挡离合C1接合之后,前后太阳轮组 6所示.件的受力方向改变为顺时针方向,而为了改善2,3挡的换挡平顺性在顺时针方向上2挡单向超越离合器和使变速器在前进低挡位置发动机有F2对前后太阳轮组件没有锁止作用, 制动作用,在原3挡行星齿轮变速系前后太阳轮组件仍可以朝顺时针方向统的基础上进行了改进.旋转,使换挡能顺利进行.a)在前后太阳轮组件和2挡制动b)在前后太阳轮组件和变速器壳表23行星排辛普森式4挡行星齿轮变速系统换挡执行元件的工作情况操纵手柄换挡执行元件位置挡位ClC2BlB2B3F1F2COB0F0 1挡oooo2挡ooOooD3挡00?oo超速挡0o?00R倒挡o0oo1挡0oooS,L或2,12挡o?oo3挡oOoo注:0一接合,制动或锁止;?一作用但不影响该挡位体之间另外设置了一个制动器B3,即2挡强带带动器.带0动器B3是否工作是由操纵手柄的位置决定的,当操纵手柄位于前进挡位置(D)时,制动器B3不工作:当操纵手柄位于前进挡位置(2,1或S,L)而行星齿轮变速器处于2挡时,制动器B3 工作.这样不论汽车加速或减速,前后太阳轮组件都被该制动器固定,此时的2挡在汽车放松加速踏板减速时能产生发动机制动作用.目前大多数轿车自动变速器都采用这种结构. ?工作原理:根据行星齿轮变速系统的变速原理,当超速制动器BO 放松,直接离合器CO接合时,超速行星排处于直接传动状态,其传动比为 1:当超速制动器BO制动,直接离合器CO放松时,超速行星排处于增速传动状态,传动IrL/J~于1.当行星齿轮变速系统处于1挡,2 挡,3挡或倒挡时,超速行星排中的超速制动器B0放松,直接离合器CO结合,使超速行星排处于传动比为1的直接传动状态,而后半部分的双排行星齿轮机构各换挡执行元件的工作和原辛普森式3挡行星齿轮变速器在1 挡,2挡,3挡及倒挡时的工作完全相同,如表2所示.来自变矩器的发动机动力经超速行星排直接传给后半部分的双排行星齿轮机构,此时行星齿轮变速系统的传动比完全由后半部分的双排行星齿轮机构及相应的换挡执行元件来控制.当行星齿轮变速系统处于超速挡时,后半部分的双排行星齿轮机构保持在3挡位置,而在超速行星排中,由于超速制动器BO,产生制动,直接离合器CO放松,使超速行星排处于增速传动状态,其传动比小于l. 直接离合器CO在自动变速器处于超速挡以外的任何一个挡位时都处于接合状态,因此当发动机刚刚起动而油泵尚未建立正常的油压时,直接离合器CO已处于半结合状态,这样易使其摩擦片因打滑而加剧磨损.为防止出现这种情况,在直接离合器CO 处并列布置了一个直接单向超越离合器FO,使超速行星排在逆时针对太阳轮产生锁止作用,防止直接离合器CO 的摩擦片在半接合状态下打滑. (作者单位:大连职业技术学院) 汽车维修2011.67。

教学目标 教学过程 课堂小结 布置作业
教学目标 教学过程 课堂小结
4挡辛普森式行星齿轮变速器的结构简图
布置作业
教学目标 教学过程 课堂小结 布置作业
C0 C1 C2 B0 B1 B2
换挡执行元件的功能
换挡执行元件 超速挡离合器 前进挡离合器 直接挡、倒挡离合器 超速挡制动器 2挡滑行制动器 2挡制动器 功能 连接超速行星排的太阳轮与超速行星架 连接前排齿圈 连接公共太阳轮 制动超速太阳轮 制动公共太阳轮 制动F1外座圈，当F1起作用时，可以防止公 共太阳轮逆时针转动
C1结合—后齿圈—后行星架
C2结合—太阳轮
--输出
教学目标 教学过程 课堂小结 布置作业
图6 D4挡动力传递路线
教学目标 教学过程 课堂小结 布置作业
2 1挡
21挡的工作与D1挡相同。
2 2挡
22挡时，C0、C1、B1、F0工作。22挡动力传递路线与D2 挡时相同。区别在于B1的工作，使得22挡存在发动机制动， 而D2挡却无此现象。因为D2挡采用单向离合器F1，而22挡采 用了制动器B1，所以22挡有发动机制动。
D3挡传递路线：
输入轴—超速排行星架—C0结合，直接传动，超速排齿圈 -前C1结合—后齿圈—后行星架 C2结合—太阳轮 --输出轴
教学目标 教学过程 课堂小结 布置作业
图5 D3挡动力传递路线
教学目标 教学过程 课堂小结 布置作业
D4挡
D4挡时，C1、C2、B0、B2、F1工作。B0工作，将超速排太阳 轮固定。动力由输入轴输入，带动超速排行星架顺时针转动， 驱动超速排的内齿圈顺时针转动，此时的传动比小于1，所以 整个机构以超速挡传递动力。 D4挡传递路线： 输入轴—超速排行星架—超速排行星齿轮—B0作用，超速排 齿圈--

时滞试验
油压试验
自动变速器档位的变换由液压控制系 统控制，而液压控制系统则是借助于液 压来实现的，因此自动变速器必须有正 常的工作液压。 而自动变速器工作液压 的正常与否又取决于各液压装置（如油 泵，各控制阀）的工作状态。液压试验 的目的就是通过检查自动变速器各种工 作液压是否正常，来判断液压装置的工 作状态。
道路试验
一般路试有两种手段：
1、接车前的路试－－确认故障信息 2、竣工后的路试－－依据所修车型的维修
数据 验证维修成功（换档点、换档品质、 油温、工作油压、强制降档、发动机制动 及变扭器锁止离合器功能等。）
加压试验
检测用油 元件及其 工作油路 的泄漏状 态
自动变速器电路元件检查
传感器
➢TPS
自动变速器检查及档位路线
自动变速器的发展史:
1914年德国奔驰公司最先推出全自动齿轮变速器.
1940年美国通用公司在奥兹莫比( OLDSMOBILE)采 用了液力自动变速器.
1956年克莱斯勒( CHRYSLER)公司最早生产了带 有变扭器并且首先采用了辛普森式( SIMPSON)结 构复合行星齿轮机构.
d. 与发动机转速传感器共同作用计算TCC的打滑量 （直接档）
检测：
a. 磁电感应式：测量阻值，一般为几百欧 姆（600~1200欧左右），另外检测输出波 形，为正弦波。
b. 霍尔式：测量供电，一般为5伏，输出 电压测量波形，为方波。
检测线路的阻值，低于1.5欧姆；检测传感 器与信号发生器的气隙，约0.5~1mm；检 查传感器头部是否有铁粉。
• TPS信号首先送给发动机的ECU，再通过 线路或CAN-BUS送达TCM
• 作用： • a. 与VSS一同确定换档曲线 • b. 根据节气门的不同位置调节工作油压 • c. 根据节气门开启的加速度来实现换档的模

D位2档的传动原理
辛普森式三档行星齿轮变速机构
同理，可推出2档的传动比为与前进1档时一样，单 向离合器F1只能锁住前后太阳轮组件不作逆时针方向转 动。当松开发动机油门时，汽车即作滑行行驶，如正处 于下坡，则无法利用发动机的低转速进行减速制动。
④手动2档(2位2档) 为了利用发动机制动，可将变速器操纵手柄从
“D”位移至“2”位。自动变速器在手动2位的2档时处 于能产生发动机制动作用的状态(如图)。
2位2档的传动原理
辛普森式三档行星齿轮变速机构
发动机的制动作用是由2档强制制动器B2来实现的。 当操纵手柄位于“2”位，而行星齿轮变速器处于2档时 ，前进离合器C1和制动器B2同时工作。动力从发动机传 往驱动轮时，行星齿轮机构各元件的工作状态及传动比 与前进1档时相同。而当节气门松开，发动机处于怠速 而汽车进行滑行时，汽车驱动轮通过变速器输出轴驱动 行星齿轮机构，因前后太阳轮组件始终被B2固定，行星 齿轮变速器输入轴被反向驱动，以原来的转速旋转，变 矩器涡轮转速高于泵轮的转速，成为汽车驱动轮通过变 矩器逆向驱动发动机曲轴的工况，因此可利用发动机制 动。
辛普森式三档行星齿轮变速机构
⑤前进3档(D位3档) 前进档离合器C1和倒档及高档离合器C2同时结合，前
排齿圈与太阳轮组件转速相同，前行星排被连接成一个整 体同速旋转，从行星架输出动力至输出轴。后行星架虽然 与输出轴同速，但只是作空转。此时，行星齿轮变速器的 传动比i=1，即为直接档(如图)。
D位3档的传动原理
档位与执行元件关系（见下表）。
四档辛普森式行星齿轮变速器传动简图
1-输入轴 2-超速行星排 3-中间轴 4-前行星排 5-后行星排 6-输出轴
C0 -直接离合器 C1- 前进离合器 C2 –倒档及高档离合器 B0 – 超速制动 B1 – 2档单向离合器 B2 – 2档强制制动器 B3 – 抵档及倒档制动器 F0- 直接单向离合器 F1 – 2档单向离合器 F2- 抵档单向离合器

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7
6）倒档：C0、F0、C2、B3工作
传力过程： 5 －C2 －9 －13－7 －10
•
11－12
• B3制动使行星架14固定，此时后排行星齿轮机构处于空载状态。
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8
自动变速器
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1
2.辛普森式齿轮机构
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2
1）空档：B0、F0、C1、C2、B1、B2、B3、F1、F2不工 作，动力无法传递。（5与6不通，5与9不通）
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3
2）D－1档：C0、F0、C1、F2工作 传力过程：5－C1－6－8－11－12
9－13－7－ 10 F2防止前行星架14逆转
PPT学习交流43）D－2档来自C0、F0、C1、B2、F1工作
• 传力过程：5－C1－6－8－11－9－12－10
• 后齿圈顺转带动后行星齿轮顺转，试图使太阳轮逆转，由于太阳 轮被B2、F1单向锁止，故后行星齿轮绕太阳轮旋转，并带动后行 星架顺转。此时前排行星齿轮机构处于空载运行。
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5
4）D－3档（直接档）：C0、F0、C1、C2、B2工作 • 传力过程：5－C1－6－8－
C2－9－－11－12－10
8与9同向同样速度旋转，后排行星齿轮机构成为一个整体。
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6
5）超速档：C1、C2、B0、B2工作
• 传力过程：1 －15 －3－2 －5 －C1 － C2 －10
• B0制动，超速太阳轮4被固定，架15主动，圈2从动，为 超速档。

图3-1-12 四档辛普森行星齿轮变速器的结构简图
图3-1-13换档执行结构
2、各档位动力传输流程
(1)空档：B0、F0、C1、C2、B1、B2、B3、F1、F2 不工作，动力无法传递。（5与6不通，5与9不通）
(2)D－1档：C0、F0、C1、F2工作 力过程：5－C1－6－8－11－12
9－13－7－10 F2防止前行星架14逆转
• 反拖时：输出轴转速＞后内齿圈转速
• 传力过程：输出轴顺转－后行星架顺转－行星齿 轮逆转－太阳轮顺转－前齿圈顺转－带动前行星 架顺转（此时F2不起作用，前行星齿轮不转）－ 反拖力无法传倒输入轴。
• D-1档无发动机制动
(3)D－2档：C0、F0、C1、B2、F1工作
（二）简图
图3-1-6 辛普森行星齿轮机构简图 1-前排齿圈；2-前行星轮；3-前行星架后齿圈组件；
4-前后太阳轮组件；5-后行星轮；6-后行星架。
三、辛普森行星齿轮机构的工作 原理
• 三档辛普森式齿轮变速器设有五个换档执 行元件：两个离合器、两个制动器、一个 单向离合器。
(b)换档执行元件的布置
图3-1-9 2档时前后行星排的工作原理示意图
• 3．3档
C2和C1工作。输入轴通过C1、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同向旋转，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3-1-10)，即为直接档。在3档状态下的行星 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。
• 思考：为什么操纵手柄位于D位时，1档无 发动机制动，而L位（或1位）时有发动机 制动？
• L位（或1位）1档时，C2、B2工作，动力 传递及传动比计算如前，只是在反向传力 时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。

超速制动器
超速排的太阳轮制动到壳体上
超速离合器
连接太阳轮和行星架
2档滑行制动器
太阳轮制动到壳体上
前进档离合器
连接输入轴和前齿圈
2档制动器
单向制动太阳轮
高倒档离合器
连接输入轴和太阳轮
低倒档制动器
制动后排行星架
超速单向离合器
行星架顺向锁止太阳轮
2档单向离合器
单向锁止太阳轮
1档单向离合器
单向锁止后行星架
前行星架与驱动轮，起步前转速为零；前行星轮自转（顺）——前后太阳轮（逆）—-后行星轮（顺），F2接合后行星架被锁死——后齿圈（顺）——输出轴。
起步后其转速也很低，但在前齿圈的驱动下，前行星轮（顺）公转——前行星架（顺）——输出轴。 前行星排 b)后行星排
D4档传动路线
D4位公式推导：
B0 制动太阳轮 动力由行星架输入 增速 一般为0.75 其它档位时B0放松，C0连接太阳轮和行星架成为一固定排后顺向把行星架与太阳轮锁止，行星架顺向锁死太阳轮增加C0的作用。
D4档
R倒档（只用后排）动力传递路线为: 自动变矩器（顺）——超速输入轴（顺）——超速行星架（顺）， C0、F0工作（超速排直接档）——超速排齿圈（顺）——输入轴（顺）——C2接合——太阳轮（顺）——后行星轮（逆），由于B3接合，后行星架固定——后行星轮
D位2档传递路线
1
2
公式推导：
1）（只用前排） C1 B2 F1 工作，太阳轮逆向锁 止不动 2）前齿圈顺转，行星轮顺转 3）由于太阳轮不动，行星架随行星轮顺转 4）后行星排空转 此时 ※当汽车进行滑行时，车速较快而发动机的转速较慢时，前行星架使太阳轮发生顺时针方向的转动，无法限制其运动，动力也就无法传递到发动机，汽车也就相当于空档滑行。

9.2
辛普森行星齿轮变速器
1) D1档：C0、C1、F0、F2
9.2
辛普森行星齿轮变速器
2) D2档：C0、C1、B2、F0、F1
9.2
辛普森行星齿轮变速器
3) D3档：C0、C1、C2、B2、F0
9.2
辛普森行星齿轮变速器
4) OD档：C1、C2、B0、B2Байду номын сангаас
9.2
辛普森行星齿轮变速器
5) 21档：同D1 6) 23档：同D3 7) L2档：同22
6) R档：C2、B3
9.2
辛普森行星齿轮变速器
7) P档：
9.2
辛普森行星齿轮变速器
二、四档Simpson行星齿轮变速器 以凌志LS400的A341E、A342E为例。 1. 结构、组成
9.2
辛普森行星齿轮变速器
9.2
辛普森行星齿轮变速器
9.2
辛普森行星齿轮变速器
2. 各档动力传动路线
9.2
9.2
辛普森行星齿轮变速器
一、三档Simpson行星齿轮变速器 1. 结构、组成
9.2
辛普森行星齿轮变速器
1) 结构特点 • 二根轴：输入轴、输出轴 • 两个离合器（C1、C2），三个制动器（B1、B2、B3）， 两个单向离合器（F1、F2） • 两排行星齿轮机构：共用一个太阳轮，前排行星架、 后排齿圈与输出轴相连
9.2
辛普森行星齿轮变速器
8) L1档： C0、C1、B3、F0、F2
9.2
辛普森行星齿轮变速器
9) R位：C0、C2、B3
9.2
辛普森行星齿轮变速器
10) P位：
3. 各档动力传动路线： 1) D1档：C1、F2

28
单元三 行星齿轮变速装置
（1）D2档转矩传动分析
从表3-3可知，D2档时除C0、C1、F0，仍工作外，制动器B2也投入 工作。如图3-47所示，C0与F0工作后，便将超速行星排的太阳轮与行
星架连成一体，使整个超速行星排连成一个刚体（原理如前所述）。这
样，超速行星排的齿圈便将涡轮的转速以1∶1的速比传给离合器C1的鼓
11
单元三 行星齿轮变速装置
（2）D1档传动分析、转矩传动路线和传动比计算
图3-44a D位D1档齿轮变速装置转矩传动示意图（C0、C1、F0、F2工作） 12
单元三 行星齿轮变速装置
B0 C0
F0
B1
B2
C2
C1
F1
B3 F2
1 图3-44b D1档行星齿轮变速装置转矩传动结构简图
13
单元三 行星齿轮变速装置
在第三排，共用太阳轮主动顺时针旋转，而行星架被动逆时针旋转 （两齿轮外啮合），但因太阳轮转速高于行星架的转速，所以行星 轮高转速逆时针旋转，使第三排齿圈也高转速空转，但对第二排输 出不干涉。
8
单元三 行星齿轮变速装置
2）R档（倒档）转矩传动路线：
超速行星排行星架→超速行星排行星轮→超速行星排齿圈→中间轴 →C2→共用太阳轮→前行星排行星轮→前行星排齿圈（后行星架）→ 输出轴。
与毂。
因C1离合器工作，便将超速行星排的齿圈转矩传递给第三行星排齿
圈，使第三行星排齿圈主动顺时针旋转，其齿圈轮齿必给第三行星排行
星轮轮齿一个推力，使第三行星排行星轮顺时针旋转（两齿轮内合），
第三行星排行星轮齿顺时针旋转时又必给太阳轮齿一个作用力，使太阳
轮必逆时针旋转（两齿轮外啮合），但太阳轮逆时针旋转必使F1锁止，

丰田A341E自动变速器的结构与工作原理自动变速器能够根据发动机负荷和车速等情况自动变换传动比，使汽车获得良好的动力性和燃料经济性，并减少发动机排放污染。

自动变速器操纵容易，在车辆拥挤时，可大大提高车辆行驶的安全性及可靠性。

丰田A341E自动变速器的结构剖面图如图3-1所示。

1-变矩器2-锁止离合器3-锁止电磁阀4-油压电磁阀5-换挡电磁阀B 6-换挡电磁阀A C0-直接离合器C1-倒档及高档离合器C2-前进挡离合器B0-超速制动器B1-二档制动器B2-抵挡及倒档制动器B3-二档强制制动器F0-直接单向超越离合器F1-抵挡单向超越离合器F2–二档单向超越离合器图3-1丰田A341E自动变速器结构剖面图3.1 液力变矩器的工作原理目前，轿车上广泛采用由泵轮、涡轮和导轮组成的单级双相三元件闭锁式综合液力变矩器如图3-2所示。

泵轮和涡轮均为盆状的。

泵轮与变矩器外壳连为一体，是主动元件。

涡轮悬浮在变矩器内，通过花键与输出轴相连，是从动元件。

导轮悬浮在泵轮和涡轮之间，通过单向离合器及导轮轴套固定在变速器外壳上。

发动机启动后，曲轴带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出，这部分工作液既具有随泵轮一起转动的圆周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。

这些工作液冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。

图3-2 液力变矩器的组成液力变矩器靠工作液传递转矩，比机械变速器的传动效率低。

在液力变矩器中设置锁止离合器，可以在高速工况下将泵轮与涡轮锁在一起，实现动力直接传递，此时发动机的动力经液力变矩器壳体、锁止活塞、扭转减振器、涡轮轮毂传给后面的机械变速器，相当于将泵轮和涡轮刚性连在一起，传动效率为100％。

3.2 行星齿轮变速器的组成行星齿轮变速器是由行星齿轮机构及离合器、制动器和单向离合器等执行元件组成。

行星齿轮机构通常由多个行星排组成，行星排的多少与档数的多少有关。

丰田A341E自动变速器是由四档辛普森行星齿轮机构和换档执行元件两大部分组成如图3-3所示。

四档辛普森行星齿轮变速器的结构、组成如图4－21、4－22所示为四档辛普森行星齿轮变速器的结构简图和元件位置图。

注意：不同厂家的四档辛普森行星齿轮变速器的元件位置稍有不同。

图4－21 四档辛普森行星齿轮变速器的结构简图1－超速（OD）行星排行星架2－超速（OD）行星排行星轮3－超速（OD）行星排齿圈4－前行星排行星架5－前行星排行星轮6－后行星排行星架7－后行星排行星轮8－输出轴9－后行星排齿圈10－前后行星排太阳轮11－前行星排齿圈12－中间轴13－超速（OD）行星排太阳轮14－输入轴C0－超速档（OD）离合器C1－前进档离合器C2－直接档、倒档离合器B0－超速档（OD）制动器B1－二档滑行制动器B2－二档制动器B3－低、倒档离合器F0－超速档（OD）单向离合器F1－二档（一号）单向离合器F2－低档（二号）单向离合器图4－22 四档辛普森行星齿轮变速器的元件位置图四档辛普森行星齿轮变速器由四档辛普森行星齿轮机构和换档执行元件两大部分组成。

其中四档辛普森行星齿轮机构由三排行星齿轮机构组成，前面一排为超速行星排，中间一排为前行星排，后面一排为后行星排，之所以这样命名是由于四档辛普森行星齿轮机构是在三档辛普森行星齿轮机构的基础上发展起来的，沿用了三档辛普森行星齿轮机构的命名。

输入轴与超速行星排的行星架相连，超速行星排的齿圈与中间轴相连，中间轴通过前进档离合器或直接档、倒档离合器与前、后行星排相连。

前、后行星排的结构特点是，共用一个太阳轮，前行星排的行星架与后行星排的齿圈相连并与输出轴相连。

换档执行元件的功能换档执行元件功能C 0 超速档（OD）离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架C1前进档离合器连接中间轴与前行星排齿圈C2直接档、倒档离合器连接中间轴与前后行星排太阳轮B超速档（OD）制动器制动超速行星排太阳轮B1二档滑行制动器制动前后行星排太阳轮B 2 二档制动器制动F1外座圈，当F1也起作用时，可以防止前后行星排太阳轮逆时针转动B3低、倒档离合器制动后行星排行星架F 0 超速档（OD）单向离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架F 1 二档（一号）单向离合器当B2工作时，防止前后行星排太阳轮逆时针转动F2低档（二号）单向离合器防止后行星排行星架逆时针转动四档辛普森行星齿轮变速器各档传动路线在变速器各档位时，换档执行元件的动作情况见表4－2。

这种四档变速器是在不改变原辛普森式三档行星齿轮变速器的主要结构和大部分零部件的情况下，另外再增加一个单排行星齿轮机构和相应的换档执行元件来产生超速档。

这个单排行星齿轮机构称为超速行星排，它装在行星齿轮变速器的前端，如图9．16所示。

其行星架是主动件，与变速器输入轴连接；齿圈则作为被动件，与后面的双排辛普森行星齿轮机构连接。

超速行星排的工作由直接多片离合器CO和超速制动器BO来控制，直接多片离合器CO用于将超速行星排的太阳轮和行星架连接，超速排的制动器BO用于固定超速行星排的太阳轮。

根据行星齿轮变速器的变速原理，当制动器BO放松、直接多片离合器CO接合时，超速行星排处于直接传动状态，其传动比为1。

当超速制动器BO制动、直接离合器CO放松时，超速行星排处于增速传动状态，其传动比小于1。

l）l档把预选杆置于D位置，C2后多片离合器作用把输入动力传给前齿圈，F1单向离合器作用，使后行星架固定不动。

辛普森1档的动力流分析比较困难，因为在该档位前后行星排可通过两个构件相互间连接。

其输入动力经C2后多片离合器传给前齿圈，使其顺时针旋转。

前齿圈又带动前行星轮顺时针转动，由于前行星轮既可带动前行星架顺时针转动（输出轴的转动），又可带动太阳轮边时针转动，因此前齿圈的转速通过前行星轮被分解成两条传动路线，其中前星行架和太阳轮的转动方向比较明确，但前行星架和太阳轮转速如何分配呢？由于后排行星架被FI单向离合器固定，因此后排行星齿轮机构具有确定传动比，且是减速机构，另外后排行星齿轮机构通过后齿圈输出，它的输出转速和转动方向应该和前行星架保持一致，因为前行星架和后齿圈为同一构件。

根据这两个条件，就可以确定前行星架和太阳轮之间的转速分配，显然太阳轮的转速比前行星架快得多。

太阳轮逆时针的旋转带动后行星轮顺时针转动，行星轮再带动后齿圈顺时针转动，由于后齿圈顺时针转动时，会给后行星架施加一个逆时针的力矩，通过F1单向离合器将后行星架固定。

辛普森式自动变速器结构原理及各挡位传动路线
庞成立
【期刊名称】《汽车维修》
【年(卷),期】2011(000)006
【摘要】@@ 不同车型自动变速器在结构上往往有很大差异,主要表现在:前进挡的挡数不同,离合器、制动器及单向超越离合器的数目和布置方式不同,所采用的行星齿轮机构的类型不同.前进挡的数目越多,行星齿轮变速系统中的离合器、制动器及单向超越离合器的数目就越多.离合器、制动器、单向超越离合器的布置方式主要取决于行星齿轮变速系统前进挡的挡数及所采用的行星齿轮机构的类型.轿车自动变速器所采用的行星齿轮机构的类型主要有2类,即辛普森式和拉维萘赫式行星齿轮机构.
【总页数】3页(P45-47)
【作者】庞成立
【作者单位】大连职业技术学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.辛普森式自动变速器动力分析的教学实践与探究 [J], 魏发国
2.UG对一般自动变速器齿轮组教具的设计——以拉维娜式和辛普森式为例 [J], 王华
3.大众01N型自动变速器八个前进挡位动力传递路线的分析 [J], 胡天明
4.A342E自动变速器各档位动力传动路线及传动比的分析 [J], 赵建宁
5.GF9自动变速器传动路线分析及传动比计算 [J], 宫涛;李耀平;刘福华
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经过拆检AT， 发现原来是F2 装反，造成B2 烧坏，正确安 装F2，一切正 常。
•大修清洗
•发动机制动效 果 •F2装反、B2 •D档
• 案例
•
•
维修
•
知识点
诊断
第 2 页
辛普森式
拆装
最简 辛普森
改进 辛普森Βιβλιοθήκη 自动变速器档位 路线
其他 辛普森
一、拆装
1、顺序：
附件前后壳 体-油 底壳阀板油泵变速机 构
阚建辉 制作
一辆丰田佳美 装用A140E， 该车AT因摩擦 片烧损进行大 修，把变速器 拆开分解，清 洗后组装。
挂入D档后试车（该 车仍在升降机上，驱 动轮未着地，车辆明 显发生一阵振动，然 后没有任何前进挡， 但可以感觉到变速器 对发动机有明显的制 动作用，无需拆下制 动踏板，发动机也只 能达到2000r/min,倒 档未见异常，
检测发现F1打滑， 更换F1，重新 组装AT，故障 排除。
F1打滑会造成2档 时无法限制公 共太阳轮的逆 时针旋转。
案例
维修
总结
四、其他辛普森
GM公司凯迪拉克自动变 速器
丰田海狮(HIACE) 自动变速器
日产3N71B型 自动变速器
丰田CROWN3.0 自动变速器
五、改进型辛普森变速机构
1 行星齿轮：
2
判断：
是否具有此效果，取决于该档位换挡执行元件是否有单向离合器参与工作。
3
影响：
1、平整路面行驶，无发动机制动效果，可提高燃油经济性； 2、破路行驶，有发动机制动效果，可提高安全性。
发动机制动与排气制动同为车辆的辅助制动 装置，能够实现车辆减速功能。
爆胎时需用发动机制动 急刹车是第一杀手

辛普森变速箱四个前进档一个倒车档的方案
三档辛普森自动变速器是由双排行星齿轮机构组合而成，共有换挡执行原件7个，其中离合器2个，制动器3个，单项离合器2个.其中1号离合器是负责向后排齿圈输送转矩的；2号离合器是向公用太阳轮输送转矩的；1号制动器和1号单项离合器串联在一起，是负责公用太阳轮在逆时针旋转时将其固定，顺时针转动时不能将其固定；2号制动器是负责固定前排行星齿轮架的，2号单项离合器是负责前排行星齿轮架在逆时针旋转时将其固定，顺时针旋转是其不被固定。

1档工作元件：1号离合器，2号单向离合器。

2档工作元件：1号离合器，1号制动器，1号单项离合器。

3档工作元件：1号离合器，2号离合器。