改进辛普森行星齿轮机构

辛普森式行星齿轮变速器的结构与工作原理 [图片]辛普森式行星齿轮变速器是由辛普森式行星齿轮机构和相应的换档执行元件组成的，目前大部分轿车自动变速器都采用这种行星齿轮变速器。

辛普森行星齿轮机构是一种十分著名的双排行星齿轮机构，根据这两排在变速器中的位置，分别称之为前行星齿轮机构和后行星齿轮机构，这两组齿轮机构由共用的太阳轮相连接。

前后行星轮机构有两种连接方式，一种是前行星齿轮机构的齿圈和后行星齿轮机构的行星架相连，称为前齿圈和后行星架组件，输出轴通常与前齿圈和后行星架组件连接。

另一种是前行星齿轮机构的行星架和后行星齿轮机构的齿圈相连，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。

经过上述组合，该机构成为一种具有四个独立元件的行星齿轮机构。

根据前进档的档数不同，可将辛普森式行星齿轮变速器分为三速和四速两种在辛普森式行星齿轮机构中设置了二个离合器、二个制动器和一个单向离合器，共有五个换档执行元件，即可使之成为一个具有三个前进档和一个倒档的行星齿轮变速器，各换档执行元件的功能见下表。

来自输入轴的动力由前进离合器C1输入到后齿圈或由高、倒档离合器C2传至前后太阳轮组件，不同工况下，各换档元件起作用，使动力经前齿圈和后行星架输出至输出轴。

辛普森式三速行星齿轮变速器换档执行元件功能表辛普森式三速行星齿轮变速器的工作规律由表可知:当行星齿轮变速器处于停车档和空档之外的任何一个档位时，五个换档执行元件中都有两个处于工作状态，即接合、制动或锁止状态，其余三个不工作，即分离、释放或自由状态。

处于工作状态的两个换档执行元件中至少有一个是离合器C1或C2，以便使输入轴和行星排连接。

当变速器处于任一前进档时，离合器C1都处于接合状态，此时输入轴与行星齿轮机构的后齿圈接合，使后齿圈成为主动件，因此，离合器C1也称前进离合器。

倒档时，离合器C2接合，C1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。

“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器档位与操纵元件关系表
（1）三档辛普森式行星齿轮变速器各档的传动路线 ①前进1档（D位1档）
前进离合器C1结合，输入轴与前齿圈连接；单向离合 器F2处于自锁状态，后行星架被固定（如图）。来自发动 机的动力通过液力变矩器后，传至输入轴、前进离合器 C1 和前齿圈使前齿圈向顺时针方向转动。此时，由于汽 车载荷的作用，与输出轴相连的前排行星架在汽车起步 前转速为0。因此，前排行星齿轮在齿圈的驱动下按顺时 针方向作公转，并力图带动行星架以同样的方向旋转。
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
辛普森式三档行星齿轮变速机构

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F0：行星架 顺锁太阳轮
F0两种状态： 内圈转速慢于外圈，自由/超越状态，如B0工作时；（
太阳轮不转，自由） 内圈转速快于外圈，锁止状态，如B0不工作时。（太阳
轮顺转，被锁）
辛普森式四档行星齿轮变速机构
3、超越离合器F0的作用？
思考： ➢CO已释放，BO尚未 完全接合时 如何防止打滑？ ➢BO接合后（自由/ 超越） 太阳轮与行星架如何 迅速脱开啮合？
到壳体上。 接C太0 超阳速轮离和合行器星：架联接C输1入前轴进和离前合齿器圈：轮联
F0 超速单向离合 器：行星架顺锁 太阳轮
C2 高倒档离合器（直接 档离合器）：联接输入轴 和太阳轮
F1 单向离合器：逆 锁太阳轮
B1 2档滑行制动器： 直接制动太阳轮
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1、A341E结构
辛普森行星齿轮机构换档执行元件工作表
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齿轮系统
一、辛普森式变自速动机变构速器
辛普森式三档行星齿轮变速机构 辛普森式四档行星齿轮变速机构 运用实例—丰田A341E
二、串联式变速机构--辛普森2型齿系 三、拉维娜式行星齿轮机构 四、定轴常啮合式齿轮机构
（一）辛普森三档行星齿轮机构的结构
1-齿轮机构
3
（一前行）星辛排行普星森架 三档行星齿轮机构的结构
二、串联式变速机构--辛普森2型齿系 三、拉维娜式行星齿轮机构 四、定轴常啮合式齿轮机构
运用实例—丰田A341E
A1、34结1构E结构
视频：各组件的分解、检查与装合
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B0 超速排制动器：超
B3 低倒档制动B器2 ：2F档2 单制向动离器合：器通：
速排制动器，制动太阳轮
制动后行星架过F逆1间锁接行制星动架太阳

⾟普森式四档⾏星齿轮机构的传动路线分析_汽车底盘电⼦控制技术课题⼗⾟普森式四档⾏星齿轮机构的传动路线分析⼀、实训课时：12⼆、主要内容及⽬的（1）了解⾟普森⾃动变速器的结构、⼯作原理。

（2）熟悉并掌握阿A341⾃动变速器的拆装及检修⽅法。

早期的轿车⾃动变速器⼤多采⽤三档⾏星齿轮变速器，其最⾼档3档是传动⽐为1的直接档。

20世纪80年代后，随着发达国家对汽车燃油经济性的要求⽇趋严格，越来越多的轿车⾃动变速器采⽤了四档⾏星齿轮变速器。

其最⾼档4档是传动⽐⼩于1的超速档。

这种⾃动变速器的优点是除了能降低汽车燃油消耗外，还可以使发动机经常处于较低转速的运转⼯况，以减⼩运转噪声，延长发动机的使⽤寿命。

⾟普森式四档⾏星齿轮变速器是在⾟普森式三档变速器的基础上发展起来的，它有两N类型：⼀种是在⾟普森式三档变速器原有的双排⾏星齿轮机构的基础上再增加⼀个单排⾏星齿轮机构，⽤三个⾏星排组成四个前进档的⾏垦齿轮变速器；另⼀种是对⾟普森式双排⾏星齿轮机构进⾏改进，通过改变前后⾏星排各基本元件的组合⽅式和增加换档执⾏元件，使之成为带有超速档的四档⾏星齿轮变速器。

下⾯介绍其中的⼀种，三个⾏星排⾟普森式四档⾏星齿轮变速器的结构与⼯作原理。

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。