奥迪01V五速拉维萘尔赫式行星齿轮变速器精品学习教程

目前，德国的绝大部分汽车采用的自动变速器均为拉维萘尔赫（Ravigneaux）式行星齿轮机构。如奥迪01V、09E、迈腾09G、奔驰722.9/W7A700等自动变速器均为拉维萘尔赫式行星齿轮机构。该结构形式与辛普森、改进辛普森式相比较，具有结构简单，布置紧凑，体积小，重量轻等优点。

拉维萘尔赫式行星齿轮机构具体结构实质是由两个单排行星齿轮机构组成的，即由一个单排单级行星齿轮机构和一个单排双级行星齿轮机构组合而成：前大太阳轮、长行星齿轮、共用内齿圈及共用行星架共同组成一个单排单级行星齿轮机构；后小太阳轮、短行星齿轮、长行星齿轮、共用内齿圈及共用行星架共同组成一个单排双级行星齿轮机构。

两个行星排共用一个内齿圈和一个行星架。因此，它只有4个独立元件，即前大太阳轮、后小太阳轮、共用内齿圈、共用行星架。这种行星齿轮机构具有结构简单、尺寸小、传动比变化范围大、灵活多变等特点，可以组成有3个前进档或4个前进档的行星齿轮变速器。

具体各元件之间的关系如图5-66所示。后小太阳轮与短行星轮外啮合；短行星轮与长行星轮外啮合；长行星轮除与内齿圈内啮合外，一端还与大太阳轮外啮合；长行星轮和短行星轮共同由一个行星架支撑。

奥迪A6于1998年开始在德国生产，1999年9月6日在一汽大众下线，2000年投放中国市场。奥迪系列轿车配用了ZF公司的多款自动变速器，ZF公司的5HP-19大量配备奥迪A6、A4和帕萨特B5轿车，它的大众服务名称为01V（图5-67）。奥迪A8和2005款奥迪A6L配备了ZF公司的6HP-26和6HP-19A自动变速器，大众公司服务名称分别为09E和09L自动变速器。6HP-26和6HP-19A的机械结构、功能和控制方面基本相同，只是两者的传递转矩不同，6HP-26为650N·m，6HP-19A为450N·m。6HP-19A自动变速器的传递转矩稍低，使某些元件的布置略有不同。另外，早期生产的奥迪轿车还装用ZF公司的4HP-18自动变速器。下面我们就详细讲解一下五速拉维萘尔赫式行星齿轮变速器01V的结构和传动原理。

图5-66 拉维萘尔赫式行星齿轮机构的基本结构

图5-67 奥迪01V自动变速器

1.奥迪A6采用的01V自动变速器特点

（1）变速杆的运动通道

带有Tiptronic功能的01V型自动变速器变速杆（图5-68）有两个换档通道（早期只有一个通道，如图5-69所示），左侧为DSP（动态换档程序），与一般变速器变速杆相似，有P、R、N、D、4、3、2共七个位置，各位置的换档控制由电脑根据车辆的行驶情况确定；右侧为手动换档程序通道，变速杆向（+）移动，变速器就会立即升高一个档，向（-）移动，变速器就会立即降低一个档。

驾驶人可以将变速杆从D位移动到右侧通道，推或拉变速杆就可以换档。无论是手动还是自动，在仪表中均可以显示挂入的位置。

图5-68 带有Tiptronic功能的变速杆

图5-69 奥迪A6采用的普通型变速杆

（2）动态换档程序（DSP）

01V型自动变速器中有一个动态换档程序（DSP），它能自动适应不同的驾驶人。目前，控制单元中装有两种切换特性曲线，如图5-70所示。

ECO（经济型）：在一般条件下，使用经济换档程序，换高档的车速较低，变速器主要考虑的是经济性原则。

Sport（运动型）：在车速较高或快速开启节气门时，变速器将使用运动换档程序，升入高档的发动机转速较高，可以比较好地利用发动机的加速性能。在此程序控制下，降低档的发动机转速也比较高。驾驶人快速踩下加速踏板时，电脑进入运动程序后，可以根据车速在较低的车速时降入低档，迅速提高车速。

为了使发动机在冷却状态下尽快加热，首先会切换到更高转速，由此也可以使催化转换器更快地加热（图5-71）。在斜坡路段上行驶时，控制单元将使所选的档适合上坡或下坡的情况，这样就不会频繁地换档（图5-72）。

图5-70 换档特性曲线图

图5-71 冷却状态换档程序

图5-72 斜坡路段换档程序

（3）手动换档程序（Tiptronic）

将变速杆从D位向右推才能进入手动换档程序。无论车辆处于静止或是运动状态，都可以启动手动换档程序。变速器一旦进入手动换档程序，仪表板显示屏立即显示出5、4、3、2、1的档位数字，并点亮当前的档位数字。

（4）变速杆的锁止

打开点火开关，如果变速杆在P位或N位，变速杆会被锁止，只有踩下制动踏板才能将其移出。变速杆处于N位而车速超过5km/h，锁止自动解除。关闭点火开关以后，变速杆只有处于P位时才能将点火钥匙拔出。钥匙拔出后，变速杆被锁止在P位。

2.01V自动变速器的齿轮变速系统

01V自动变速器采用拉维萘尔赫式行星齿轮系统，它主要由行星齿轮机构和换档执行元件两大机构组成。

（1）行星齿轮机构

行星齿轮机构由一套拉维萘尔赫式行星齿轮机构（图5-73）和一个单排单级行星齿轮机构（图5-74）共同组成。

图5-73 拉维萘尔赫式行星齿轮机构

图5-74 单排单级行星齿轮机构

（2）换档执行元件

在01V自动变速器中的换档执行元件有8个，即4个离合器，3个制动器和1个单向离合器。不同档时，各换档执行元件的动作情况见表5-11。

离合器：

1）离合器A：可以将输入轴与拉维萘尔赫式机构中的小太阳轮连接起来，使小太阳轮成为主动元件。

2）离合器B：可以将输入轴与拉维萘尔赫式机构中的大太阳轮连接起来，使大太阳轮成为主动元件。

3）离合器E：可以将输入轴与拉维萘尔赫式机构中的共用行星架连接起来，使共用行星架成为主动元件。

4）离合器F：可以将单排单级行星齿轮机构中的内齿圈和太阳轮连接起来，并能驱动太阳轮运转。(www.xing528.com)

制动器：

1）制动器C：固定拉维萘尔赫式机构中的大太阳轮。

2）制动器D：固定拉维萘尔赫式机构中的小太阳轮。

3）制动器G：固定单排单级行星齿轮机构中的太阳轮。

单向离合器F₁：单向锁止拉维萘尔赫式机构中的共用行星架。

表5-11 换档执行元件在各档的工作状态表

注：●表示执行元件工作。M1表示为手动1档，此时具有发动机制动效果。

3.动力传递路线分析

（1）D₁、41档动力传递路线分析传递路线如图5-75所示。

图5-75 奥迪01V自动变速器D₁、41档动力传递路线

为能表达清楚，现将01V行星齿轮机构分为两个齿轮组，即主行星齿轮组（拉维萘尔赫式行星齿轮机构）和次行星齿轮组（单级行星齿轮机构）。

D₁、41档时，主行星齿轮组中离合器A接合，输入轴的动力传递到主行星齿轮组中的小太阳轮，小太阳轮顺时针转动必然驱动短行星轮逆时针转动，长行星轮顺时针转动。由于汽车在起步之前阻力很大且在主行星齿轮组中内齿圈是输出元件，则内齿圈具有很大的阻力；此时长行星轮顺时针转动必然将致使主行星齿轮组中的行星架逆时针转动，而单向离合器F₁的作用是专门阻止行星架逆时针转动的，所以，最终的现象是行星架将固定不动，内齿圈将顺时针转动并将动力输出给次行星齿轮组中的内齿圈，使其顺时针转动。由于制动器G工作制动了次行星齿轮组中的太阳轮，则此时次行星齿轮组中的行星轮将顺时针转动，并将动力传递给行星架，致使行星架顺时针转动并将动力输出，完成D₁、41档的动力传递，此档为减速传动。由于有单向离合器的参与，此档不具有发动机制动。

为什么说是减速传动呢？

主行星齿轮组：行星架不动，小太阳轮主动，内齿圈从动，传动比大于1。

次行星齿轮组：太阳轮不动，内齿圈主动，行星架从动。在前面学习的单排单级行星齿轮机构中，我们知道此传动方案为减速传动，传动比大于1。

综合分析D₁、41档实质是两级减速，最终为减速传动。

31、21档时，离合器A、制动器D、制动器G工作，动力传动原理和D₁、41档时一样，31、21与D₁、41档不同的是让制动器D代替了单向离合器F₁，其目的只有一个，就是让其具有发动机制动效果，以满足汽车的行驶要求。

（2）2档动力传递路线分析

传递路线如图5-76所示。

图5-76 奥迪01V自动变速器2档动力传递路线

2档时，离合器A接合，输入轴的动力传递到主行星齿轮组中的小太阳轮，小太阳轮顺时针转动必然驱动短行星轮逆时针转动，由于2档时制动器C参与工作，制动了大太阳轮，则最终将致使长行星轮在大太阳轮上顺时针滚动并驱动内齿圈顺时针转动，且将动力传递给次行星齿轮组中的内齿圈。由于制动器G工作制动了次行星齿轮组中的太阳轮，则此时次行星齿轮组中的行星轮将顺时针转动，并将动力传递给行星架，致使行星架顺时针转动并将动力输出，完成2档的减速传动。

（3）3档动力传递路线分析

传递路线如图5-77所示。

3档时，离合器A接合，输入轴的动力传递到主行星齿轮组中的小太阳轮，小太阳轮顺时针转动必然驱动短行星轮逆时针转动，由于3档时制动器C参与工作，制动了大太阳轮，则最终将致使长行星轮在大太阳轮上顺时针滚动并驱动内齿圈顺时针转动，且将动力传递给次行星齿轮组中的内齿圈。在次行星齿轮组中，由于离合器F工作将内齿圈和太阳轮连接为一体，则将致使太阳轮、内齿圈、行星架三元件同步，形成直接传动并由行星架将动力输出，完成3档的动力传递，为减速传动。与2档相比稍快，主要原因为3档时主行星齿轮组的工作状态与2档一样为减速传动，但次行星齿轮组与2档则不一样，为直接传动。

（4）4档动力传递路线分析

传递路线如图5-78所示。

图5-77 奥迪01V自动变速器3档动力传递路线

图5-78 奥迪01V自动变速器4档动力传递路线

4档时，离合器A和E同时接合，输入轴的动力分别经离合器A、离合器E传递到主行星齿轮组中小太阳轮和行星架，此时，小太阳轮和行星架均顺时针转动且转速等同于输入轴，最终致使整个主行星齿轮组形成一个公转的整体，实现直接传动，进而将动力传递给次行星齿轮组中的内齿圈。次行星齿轮组与3档的工作状态相同，离合器F工作将内齿圈和太阳轮连接为一体，致使太阳轮、内齿圈、行星架三元件同步，形成直接传动并由行星架将动力输出，完成4档的动力传递。综合分析可知，主、次行星齿轮组均为直接传动，因此，4档的传动比为1，为直接档。

（5）5档动力传递路线分析

传递路线如图5-79所示。

5档时，离合器E接合，输入轴的动力经离合器E传递到主行星齿轮组中的行星架，使其顺时针转动，由于制动器C参与工作制动了大太阳轮，则此时的行星架顺时针转动必然驱动长行星轮顺时针转动，长行星轮顺时针转动的同时将驱动内齿圈顺时针转动，在主行星齿轮组中将形成一个超速传动，传动比小于1。对于次行星齿轮组而言，工作元件以及工作状态和3、4档相同，即离合器F工作，致使次行星齿轮组仍然为直接传动，最终次行星齿轮组中的行星架将动力输出，完成5档的动力传递，此档为超速档。

图5-79 奥迪01V自动变速器5档动力传递路线

（6）R位动力传递路线分析

传递路线如图5-80所示。

图5-80 奥迪01V自动变速器R位动力传递路线

R位时，离合器B接合，输入轴的动力传递到主行星齿轮组中的大太阳轮，大太阳轮顺时针转动的同时驱动长行星轮逆时针转动，由于制动器D参与工作制动了行星架，长行星轮逆时针转动必然将致使内齿圈逆时针转动并将动力传递给次行星齿轮组中的内齿圈，在这一部分的传动中为减速反向传动。

又由于制动器G工作制动了次行星齿轮组中的太阳轮，则在次行星齿轮组中，内齿圈逆时针转动，将带动行星轮逆时针转动并驱动行星架逆时针减速转动并将动力输出。最终传动效果为两级减速传动，输入与输出的方向相反，此档为倒档。