改进型四档辛普森行星齿轮机构

辛普森改进型行星齿轮机构是在原辛普森行星齿轮机构的基础上进行了一些改进，改变了行星齿轮机构的连接关系，增加了换档执行元件的数量，虽然只是使用两排行星齿轮，却可以获得包括超速档的4个前进档传动比，结构更加紧凑，在车辆上的使用逐渐广泛。国产神龙富康轿车自动变速器就采用了辛普森改进型行星齿轮机构。

辛普森改进型行星齿轮机构如图4-14所示。采用双排行星齿轮，其中的前齿圈仍然与后行星架连接并作为动力的输出元件，因此仍然将其称为辛普森行星齿轮机构。但由于双排行星齿轮不再共用太阳轮，因此将其称为辛普森改进型。

图4-14 辛普森改进型行星齿轮机构

辛普森改进型行星齿轮机构各元件作用如下表4-4所示。

表4-4 辛普森改进型自动变速器换档元件名称及作用

辛普森改进型行星齿轮机构各个档位的工作元件如表4-5所示。

表4-5 辛普森改进型行星齿轮机构换档执行元件工作表

注：●——有动作，但不参加动力传递。其动作的目的是为了升、降档或变速杆在各前进档位变换时的衔接，不致出现换档冲击。

○——有动作，并参加动力传递。

下面具体分析辛普森改进型自动变速器各档位工作原理：

1.R位

变速杆在R位时，倒档离合器（C₁）和低、倒档制动器（B₂）参加工作。

如图4-15所示，动力通过倒档离合器传给前太阳轮，由于低、倒档制动器固定了前行星架，前太阳轮通过前行星齿轮驱动前齿圈逆时针转动将动力输出，由于输出轴与输入轴的转动方向相反，因此是倒车档。

当输出轴转速高于输入轴转速时，由于低、倒档制动器固定了前行星架，动力可由车轮传至发动机，实现发动机制动。

2.D位

（1）D₁档D₁档时，前进档离合器（C₃）、前进单向离合器（F₁）和低档单向离合器（F₂）工作，如图4-16所示。

图4-15 R位传动原理图

图4-16 D₁档传动原理图

动力经输入轴直接传递给后排太阳轮，后太阳轮力图使后行星架顺时针转动，但此时汽车未起步，后行星架不动。后行星轮力图使后齿圈逆时针方向转动，由于前进单向离合器和前进档离合器工作，通过低档单向离合器阻止后齿圈逆时针转动，后行星架便开始顺时针转动，汽车起步。

有无发动机制动效果：

放松加速踏板时，输出轴转速高于输入轴转速，后行星架转速高于后太阳轮转速，后行星齿轮力图使后齿圈顺时针转动，而低档单向离合器不能阻止后齿圈顺时针转动，驱动轮动力无法传递至发动机，无发动机制动效果。

（2）D₂档D₂档时，前进档离合器（C₃）、前进单向离合器（F₁）、带式制动器（B₁）工作，如图4-17所示。

图4-17 D₂档传动原理图

动力经输入轴传给后太阳轮，后太阳轮带动后行星架顺时针转动，后行星架与前齿圈一起顺时针转动。由于带式制动器（B₁）工作，固定了前排太阳轮，前齿圈顺时针转动力图带动前行星架顺时针转动。而此时前进档离合器和前进单向离合器工作，前行星架带动后齿圈转动，动力经后太阳轮和后齿圈共同作用传给输出轴。

有无发动机制动效果：

放松加速踏板时，与无发动机制动的D₁档一样，后太阳轮的转速为发动机怠速转速，后行星架为后轮转速，并且为顺时针转动，由于后行星架速度高，因此后行星轮在绕后太阳轮转动的同时，绕本身轴线顺时针转动，带动后齿圈也顺时针转动，这时由于前进单向离合器不阻止后齿圈顺时针转动，因此无发动机制动效果。

（3）D₃档D₃档时，高档离合器（C₂）、前进档离合器（C₃）、前进单向离合器（F₁）工作，如图4-18所示。

动力经输入轴传给后太阳轮，同时通过高档离合器传给前行星架。动力在传给前行星架时，由于前进档离合器工作，使前进单向离合器外圈力图相对于内圈顺时针转动，但单向离合器限制外圈相对内圈顺时针转动，因此动力经前进档离合器和前进单向离合器也传给了后齿圈。即动力同时传给了后太阳轮和后齿圈，前、后排行星机构不起变速作用，汽车处于直接档传动。(www.xing528.com)

图4-18 D₃档传动原理图

有无发动机制动效果：

放松加速踏板时，后太阳轮和前行星架为发动机怠速转速，后行星架为驱动轮转速，这时由于后行星架转速较高，后行星轮在绕后太阳轮旋转的同时，自身会绕行星架轴顺时针转动，并力图带动后齿圈顺时针转动，而前进单向离合器不阻止内圈相对外圈顺时针转动，因此后轮动力不能通过前行星架或后太阳轮传递至发动机，无发动机制动效果。

（4）D₄档D₄档时，高档离合器（C₂）、带式制动器（B₁）工作，如图4-19所示。

图4-19 D₄档传动原理图

由于带式制动器工作，前排太阳轮固定。动力经高档离合器传给前行星架，然后经前齿圈传给驱动轮。此时，主动齿轮（前行星架）齿数大于从动齿轮（前齿圈）齿数，传动比小于1，为超速档传动。

有无发动机制动效果：

放松加速踏板时，由于只有前排行星机构工作，且有固定传动比，驱动轮动力可以传递至发动机，有发动机制动效果。

3.2位

自动变速器变速杆处于2位置时，有21、22两个档位。

（1）21档21档时，前进档强制离合器（C₄）、低、倒档制动器（B₂）工作，如图4-20所示。

图4-20 21档传动原理图

21档与D₁档相比较，采用了前进档强制离合器代替了前进档离合器和前进单向离合器，用低、倒档制动器代替了低档单向离合器，即使用单向离合器的档位没有发动机制动，有发动机制动的档位不使用单向离合器。

动力经输入轴传给后排太阳轮，由于后排齿圈被前进档强制离合器和低、倒档制动器固定住，动力经后排行星架直接传给输出轴。

有无发动机制动：

放松加速踏板时，由于这时只有后排行星机构工作，且齿圈被锁止，因此驱动轮动力可以传至发动机，有发动机制动效果。

（2）22档22档时，前进档强制离合器（C₄）、带式制动器（B₁）工作，如图4-21所示。

与D₂档类似，动力经输入轴传给后太阳轮，后太阳轮顺时针转动，带动后行星架顺时针转动，因为前齿圈与后行星架连接在一起，所以前齿圈也顺时针转动。前齿圈转动时，由于前排太阳轮被固定，所以前行星架顺时针转动。前行星架转动时，由于有前进档强制离合器工作，后排齿圈被带动顺时针转动。动力便经后排行星架传给驱动轮。

有无发动机制动：

放松加速踏板时，后排太阳轮为发动机转速，后行星架为驱动轮转速。由于驱动轮转速高，后行星架（后行星轮）会绕太阳轮顺时针转动，这时后行星轮在绕太阳轮转动时会绕自身轴线顺时针转动，带动后齿圈顺时针转动。

后齿圈与前行星架被前进档强制离合器连接在一起，驱动轮与前齿圈连接在一起，前太阳轮被制动带固定，即驱动轮与前行星架有固定传动比，也即后齿圈与驱动轮（后行星架）有固定传动比，因此动力可由驱动轮传给发动机，有发动机制动效果。

图4-21 22档传动原理图

（3）23档23档时，高档离合器（C₂）、前进档强制离合器（C₄）工作，如图4-22所示。

图4-22 23档传动原理图

动力经输入轴传给后排太阳轮，与此同时经高档离合器、前进档强制离合器传给后排齿圈，故正向驱动时与D₃档相同。

有无发动机制动效果：

放松加速踏板时，驱动轮动力同时传给后行星架和后齿圈，后排行星机构处于锁止状态，后太阳轮的转速与后行星架相同，驱动轮动力可以传给发动机，有发动机制动效果。