四档辛普森行星齿轮变速器的结构.docx
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四档辛普森行星齿轮变速器的结构
四档辛普森行星齿轮变速器的构造、组成
如图4－21、4－22所示为四档辛普森行星齿轮变速器的构造简图和元件位置图。
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构造简图
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局部组成。
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根底上开展起来的，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、后行星排的构造特点是，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
C0
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
B0
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
B2
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
F0
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
F1
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。
表4－2各档位时换档执行元件的动作情况
选档杆位置
档位
换档执行元件
发动机制动
C0
C1
C2
B0
B1
B2
B3
F0
F1
F2
P
驻车档
○
R
倒档
○
○
○
○
N
空档
○
D
一档
○
○
○
○
二档
○
○
○
○
○
三档
○
○
○
○
○
四档（OD档）
○
○
○
○
2
一档
○
○
○
○
二档
○
○
○
○
○
○
○
三档*
○
○
○
○
○
○
L
一档
○
○
○
○
○
○
二档*
○
○
○
○
○
○
○
注：
*：
只能降档不能升档。
○：
换档元件工作或有发动机制动。
各档位动力传动路线
1）D1档
如图4－23所示，D位一档时，C0、C1、F0、F2工作。
C0和F0工作将超速行星排的太阳轮和行星架相连，此时超速行星排成为一个刚性整体，输入轴的动力顺时针传到中间轴。
C1工作将中间轴与前行星排齿圈相连，前行星排齿圈顺时针转动驱动前行星排行星轮，前行星排行星轮即顺时针自转又顺时针公转，前行星排行星轮顺时针公转则输出轴也顺时针转动，这是一条动力传动路线。
由于前行星排行星轮顺时针自转，则前后行星排太阳轮逆时针转动，再驱动后行星排行星轮顺时针自转，此时后行星排行星轮在前后行星排太阳轮的作用下有逆时针公转的趋势，但由于F2的作用，使得后行星排行星架不动。
这样顺时针转动的后行星排行星轮驱动齿圈顺时针转动，从输出轴也输出动力，这是第二条动力传动路线。
图4－23D位一档动力传动路线
2）D2档
如图4－24所示，D位二档时，C0、C1、B2、F0、F1工作。
C0和F0工作如前所述直接将动力传给中间轴。
C1工作，动力顺时针传到前行星排齿圈，驱动前行星排行星轮顺时针转动，并使前后太阳轮有逆时针转动的趋势，由于B2的作用，F1将防止前后太阳轮逆时针转动，即前后太阳轮不动。
此时前行星排行星轮将带动行星架也顺时针转动，从输出轴输出动力。
后行星排不参与动力的传动。
图4－24D位二档动力传动路线
3）D3档
如图4－25所示，D位三档时，C0、C1、C2、B2、F0工作。
C0和F0工作如前所述直接将动力传给中间轴。
C1、C2工作将中间轴与前行星排的齿圈和太阳轮同时连接起来，前行星排成为刚性整体，动力直接传给前行星排行星架，从输出轴输出动力。
此档为直接档。
图4－25D位三档动力传动路线
想一想：
在此档时B2实际上不参与工作，那为什么还要让B2工作呢？
提示：
这样可以使得D2档升D3档时只需让C2工作即可，同样D3档降为D2档时也只需让C2停顿工作即可，这样相邻两档升降参与工作的元件少，换档方便，提高了可靠性和平顺性。
4）D4档
如图4－26所示，D位四档时，C1、C2、B0、B2工作。
B0工作，将超速行星排太阳轮固定。
动力由输入轴输入，带动超速行星排行星架顺时针转动，并驱动行星轮及齿圈都顺时针转动，此时的传动比小于1。
C1、C2工作使得前后行星排的工作同D3档，即处于直接档。
所以整个机构以超速档传递动力。
B2的作用同前所述。
图4－26D位四档动力传动路线
21档
二位一档的工作与D位一档一样。
6）22档
如图4－27所示，二位二档时，C0、C1、B1、B2、F0、F1工作。
动力传动路线与D位二档时一样。
区别只是由于B1的工作，使得二位二档有发动机制动，而D位二档没有。
此档为高速发动机制动档。
图4－272位二档动力传动路线
发动机制动是指利用发动机怠速时的较低转速以及变速器的较低档位来使较快的车辆减速。
D位二档时，如果驾驶员抬起加速踏板，发动机进入怠速工况，而汽车在原有的惯性作用下仍以较高的车速行驶。
此时，驱动车轮将通过变速器的输出轴反向带动行星齿轮机构运转，各元件都将以相反的方向转动，即前后太阳轮将有顺时针转动的趋势，F1不起作用，使得反传的动力不能到达发动机，无法利用发动机进展制动。
而在二位二档时，B1工作使得前后太阳轮固定，既不能逆时针转动也不能顺时针转动，这样反传的动力就可以传到发动机，所以有发动机制动。
7）23档
二位三档的工作与D位三档一样。
8）L1档
如图4－28所示，L位一档时，C0、C1、B3、F0、F2工作。
动力传动路线与D位一档时一样。
区别只是由于B3的工作，使后行星排行星架固定，有发动机制动，原因同前所述。
此档为低速发动机制动档。
图4－28&
L2档
L位二档的工作与二位二档一样。
10）R位
如图4－29所示，倒档时，C0、C2、B3、F0工作。
C0和F0工作如前所述直接将动力传给中间轴。
C2工作将动力传给前后行星排太阳轮。
由于B3工作，将后行星排行星架固定，使得行星轮仅相当于一个惰轮。
前后行星排太阳轮顺时针转动驱动后行星排行星架逆时针转动，进而驱动后行星排齿圈也逆时针转动，从输出轴逆时针输出动力。
图4－29R位动力传动路线
11）P位（驻车档）
选档杆置于P位时，一般自动变速器都是通过驻车锁止机构将变速器输出轴锁止实现驻车。
如图4－30所示，驻车锁止机构由输出轴外齿圈、锁止棘爪、锁止凸轮等组成。
锁止棘爪与固定在变速器壳体上的枢轴相连。
中选档杆处于P位时，与选档杆相连的手动阀通过锁止凸轮将锁止棘爪推向输出轴外齿圈，并嵌入齿中，使变速器输出轴与壳体相连而无法转动，如图4－30b）所示。
中选档杆处于其他位置时，锁止凸轮退回，锁止棘爪在回位弹簧的作用离开输出轴外齿圈，锁止撤销，如图4－30a）所示。
图4－30驻车锁止机构
1－输出轴外齿圈2－输出轴3－锁止棘爪4－锁止凸轮
．几点说明
通过分析各档位换档执行元件的工作情况及各档位的动力传动路线，可以得出以下结论：
（1）如果C1故障，则自动变速器没有前进档，即将选档杆置于D位、2位或L位时车辆都无法起步行驶。
但对于倒档没有影响。
（2）如果C2故障，则自动变速器没有三档，倒档也将没有。
（3）如果B2或F1故障，则自动变速器没有D位二档，但对于二位二档没有影响。
（4）如果B3故障，则自动变速器没有倒档。
（5）如果F0故障，则自动变速器三档升四档时会产生换档冲击。
这是由于三档升四档时，相当于由C0切换到B0，但C0、B0有可能同时不工作。
此时负荷的作用将使超速行星排的齿圈不动，如果没有F0，在行星架的驱动下太阳轮将顺时针超速转动，当B0工作时产生换档冲击。
（6）如果F2故障，则自动变速器没有D位一档和二位一档，但对于L位一档没有影响。
（7）换档时，单向离合器是自动参与工作的，所以只考虑离合器和制动器的工作即可。
D1档升D2档是B2工作，D2升D3档是C2工作，D3和D4互换，相当于C0和B0互换。
（8）如果*档位的动力传动路线上有单向离合器工作，则该档位没有发动机制动。
提示：
有些档位虽然标明有单向离合器工作，但有可能被其他元件取代而实际上不工作。
如二位二档的B1工作后，F1实际上已不起作用，C0也可以取代F0，这样此档虽标明有单向离合器的工作，但都不起作用，所以有发动机制动。
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