马自达FN4A-EL四速改进辛普森式行星齿轮变速器

1.马自达FN4A-EL自动变速器的基本参数

由一汽生产的马自达6和海南马自达轿车装备的FN4A-EL自动变速器，该自动变速器是新开发的电控四速自动变速器，其前身是FB4A-EL自动变速器。与前身相比，FN4A-EL自动变速器的零件数量大大减少，体积减小，质量减轻，其总体构造见图5-37所示，基本技术参数见表5-5。一汽马自达6和海南马自达轿车装备的FN4A-EL自动变速器基本结构相同，只是最终速比及控制系统有所不同，所以在这里一并讲解。

2.马自达FN4A-EL自动变速器的结构

马自达FN4A-EL自动变速器的齿轮变速机构的总体结构主要由两个行星排和6个换档执行元件组成，其中离合器3个、制动器2个（1个片式制动器和1个带式制动器）、单向离合器1个。FN4A-EL自动变速器的齿轮变速机构采用改进辛普森式行星齿轮机构，即前后行星排的太阳轮各自独立运动，前排行星架和后排内齿圈为一个整体，是动力的输出端。前排太阳轮、后排太阳轮、后排行星架和前排内齿圈均可通过离合器接合作为整个自动变速器的输入端。

下面先介绍FN4A-EL自动变速器中换档执行元件的名称及功用，然后再讲述其传动原理。

表5-5 FN4A-EL自动变速器的基本技术参数

（续）

（1）FN4A-EL自动变速器中换档执行元件的名称及功用

1）离合器。

①离合器C₁（直接档、倒档离合器），可以将输入轴与后排的太阳轮连接起来，使后排的太阳轮成为主动元件，由于其只有在直接档、倒档参加工作，所以，将其称为直接档、倒档离合器。

②离合器C₂（3-4档离合器），可以将输入轴与前圈后架连接起来，使前圈后架成为主动元件，由于其只有在3、4档参加工作，所以，将其称为3-4档离合器。

③离合器C₃（前进档离合器），可以将输入轴与前太阳轮连接起来，使前太阳轮成为主动元件，由于在所有前进档位置（D、S、L）C₃均参加工作，所以，将其称为前进档离合器。

2）制动器。

①制动器B₁（2-4档制动器），该制动器为带式制动器，其工作可以将后太阳轮制动。由于只有在2档和4档工作，所以，称为2-4档制动器。

②制动器B₂（低档、倒档制动器），可以将前圈后架与变速器壳体连接使其固定。由于只有在变速杆处于S、L位时使用且工作在1档和倒档，所以，称为低档、倒档制动器。

3）单向离合器。单向离合器F（1档单向离合器），可以阻止前圈后架逆时针制动。它主要工作在1档，所以，称为1档单向离合器。

图5-37 FN4A-EL自动变速器的总体构造

1—2-4档制动器 2—倒档离合器 3—3-4档离合器 4—后行星排 5—前行星排 6—前进档离合器 7—自动变速器油泵 8—液力变矩器 9—差速器 10—输出齿轮 11—次级变速齿轮 12—初级变速齿轮 13—单向离合器 14—低档和倒档制动器

（2）变速杆各位置的功能

如图5-38所示。

Hold开关是保持模式开关，当驾驶人按下此开关后，变速杆置于D位锁3档，S位锁2档，L位锁1档，以满足驾驶人的乐趣。

（3）变速杆的动作

如图5-39所示。

3.马自达FN4A-EL自动变速器各档位的传动原理

FN4A-EL自动变速器采用改进型辛普森式行星齿轮机构，即前、后行星排的两个太阳轮独立运动，后排行星架与前排内齿圈为一体；后排内齿圈与前排行星架为一体，是动力输出端。在变速器内部有3个离合器、2个制动器和1个单向离合器，动力传递路线如图5-40所示。不同档位时，各换档执行元件的工作状态见表5-6。

图5-38 马自达6变速杆功能

P—驻车档 R—倒档 N—空档 D—前进档，可以在1-2-3-4档之间来回自动换档 S—可以在1-2-3档之间来回自动换档且具有发动机制动作用 L—可以在1-2档之间来回自动换档且具有发动机制动作用

图5-39 马自达6变速杆的动作(www.xing528.com)

图5-40 FN4A-EL自动变速器动力传递路线

表5-6 换档执行元件在不同档位下的工作状态

注：1.×表示换档执行元件工作。

2.电磁阀A、B、C是脉冲式换档电磁阀，电磁阀D、E是开关式换档电磁阀。

3.“开”表示将线性压力传给执行元件，“关”表示泄掉执行元件的线性压力，“通”表示将固定压力传给执行元件，“断”表示泄掉执行元件的固定压力。

（1）P/N位动力传递路线

在P位或N位，没有换档执行元件工作，行星齿轮机构处于空转状态。

（2）R位动力传递路线

倒档时，倒档离合器C₁工作，驱动后排太阳轮顺时针转动；低档和倒档制动器B₂工作，固定后排行星架/前排内齿圈，后排内齿圈/前排行星架反向减速输出，动力传递路线如图5-41所示。

图5-41 FN4A-EL自动变速器R位动力传递路线

（3）1档动力传递路线

1）D₁、S₁（Non-Hold）和L₁（Non-Hold）档动力传递路线。前进档离合器C₃工作，驱动前排太阳轮顺时针转动；单向离合器F锁止，单向固定前排内齿圈/后排行星架，后排内齿圈/前排行星架同向减速输出，动力传递路线如图5-42所示。

图5-42 FN4A-EL自动变速器D₁、S₁（Non-Hold）和L₁（Non-Hold）档动力传递路线

2）L₁（Hold）档动力传递路线。在L₁（Hold）档，前进档离合器C₃工作，驱动前排太阳轮顺时针转动；低档和倒档制动器B₂工作，双向固定前排内齿圈/后排行星架，后排内齿圈/前排行星架同向减速输出。因动力传递过程没有单向离合器参与工作，故有发动机制动效果，动力传递路线如图5-43所示。

图5-43 FN4A-EL自动变速器L₁（Hold）档动力传递路线

（4）2档动力传递路线

2档时，前进档离合器C₃工作，驱动前排太阳轮顺时针转动；2-4档带式制动器B₁工作，固定后排太阳轮，后排内齿圈/前排行星架同向减速输出。因动力传递过程没有单向离合器参与工作，故有发动机制动效果，动力传递路线如图5-44所示。

图5-44 FN4A-EL自动变速器2档动力传递路线

（5）3档动力传递路线

3档时，前进档离合器C₃工作，驱动前排太阳轮顺时针转动；同时3-4档离合器C₂接合，驱动前排内齿圈/后排行星架，因前排行星齿轮机构中内齿圈与太阳轮两个部件被同时驱动，则整个行星齿轮机构以一个整体同向等速旋转，为直接传动档，由后排内齿圈/前排行星架同向等速输出，传动比为1∶1。因动力传递过程没有单向离合器参与工作，故有发动机制动效果，但不明显，动力传递路线如图5-45所示。

图5-45 FN4A-EL自动变速器3档动力传递路线

（6）4档动力传递路线

4档时，3-4档离合器C₂接合，驱动前排内齿圈/后排行星架，同时2-4档带式制动器工作，固定后排太阳轮，则后排内齿圈/前排行星架同向增速输出，因动力传递过程没有单向离合器参与工作，故有发动机制动效果，但很不明显，动力传递路线如图5-46所示。

图5-46 FN4A-EL自动变速器4档动力传递路线