汽车自动变速器技术与检修-典型行星轮变速机构

1.辛普森式行星轮变速机构

辛普森式（Simpson）行星轮变速机构在自动变速器中被广泛使用，日本丰田的自动变速器几乎都采用这种结构，如A140E、A240E、A241E、A340和A350等型号的自动变速器都是采用这种结构。

辛普森式行星轮变速机构由行星轮机构及换档执行元件组成。辛普森式行星轮机构采用的是双行星排齿轮机构，其结构如图2-24所示。其结构特点是：前、后两个行星排的太阳轮连接在一起，形成前后太阳轮组件。前行星架和后齿圈连成一体，形成前行星架和后齿圈组件，输出轴通常与该组件相连。经过这样的组合，该行星轮机构只有4个独立元件，即前排齿圈、前后太阳轮组件、后排行星架以及前行星架和后齿圈组件。

图2-24 典型辛普森行星轮机构

1—前排行星轮 2—共用太阳轮 3—前排齿圈 4—后排行星轮 5—后排行星架 6—前排行星架与后排齿圈组件

（1）3档辛普森式行星轮变速机构 3档辛普森式行星轮变速机构是一个具有3个前进档和1个倒档的变速系统，其结构与换档执行元件的布置方式分别如图2-25、图2-26所示。它的换档执行元件设置了5个，分别是：倒档及高档离合器C1、前进离合器C2、2档制动器B1、低档及倒档制动器B2和低档单向离合器F1。各档位状态下执行元件的工作情况如表2-2所示。下面分析3档辛普森式行星轮变速器机构各档的动力传递路线及传动比。

设前后太阳轮组件、前齿圈、前行星架和后齿圈组件、后行星架的转速分别为n₁、n₂、n₃、n₄，由于前后行星排齿轮参数相同，设齿圈和太阳轮的齿数之比为α，则前后行星排运动方程式为：

前行星排：n₁＋αn₂－（1＋α）n₃=0

后行星排：n₁＋αn₃－（1＋α）n₄=0则根据各执行元件的工作情况可计算

各档的传动比。

图2-253 档辛普森式行星轮变速机构结构及布置形式

1—输入轴 2—倒档及高档离合器鼓 3—前进档离合器鼓和倒档及高档离合器鼓 4—前进档离合器毂和前齿圈 5—前行星排行星架 6—前后太阳轮组件 7—后行星排行星架和低档及高档制动器鼓 8—输出轴 C1—倒档及高档离合器 C2—前进档离合器 B1—2档制动器 B2—低档及倒档制动器 F1—低档单向离合器

图2-263 档行星轮变速机构布置形式

1—前行星排行星架 2—前行星排齿圈 3—前后太阳轮组件 4—后行星排齿圈 5—输出轴 6—后行星排行星轮 7—后行星排行星架 8—前行星排行星轮 C1—倒档及高档离合器 C2—前进档离合器 B1—2档制动器 B2—低档及倒档制动器 F1—低档单向离合器

表2-23 档行星轮变速机构各档执行元件工作情况

注：●表示接合、制动或锁止。

1）前进1档（D位1档）。前进离合器C2接合，低速档单向离合器F1处于自锁状态，输入轴与前行星排齿圈连成一体，后行星架被固定。来自发动机的动力经液力变矩器传至输入轴、前进离合器C2和前齿圈，使前齿圈顺时针方向转动。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。因此前行星轮在前齿圈的驱动下朝顺时针方向作公转，并力图带动前行星架以同样的方向旋转。另一方面，行星轮还作顺时针方向的自转，并带动前后太阳轮组件朝逆时针方向转动。在后行星排中，后行星轮在太阳轮的驱动下作顺时针方向自转，对后行星架产生逆时针方向的转矩，而低档单向离合器F1对后行星架逆时针方向的转动具有锁止作用，因此后行星架固定不动，使后齿圈作顺时针转动，从而与前行星架一起，驱动输出轴转动，汽车起步。汽车起步后，前后行星排元件的运动状态依然不变，但此时前行星架是以低速作顺时针旋转的。

由此可知，在D位1档时，动力传递路线有两条：一条为输入轴（顺）→前进离合器C2→前行星排齿圈（顺）→前行星排行星轮（顺）→前后太阳轮组件（逆）→后行星排行星轮（顺）→后行星排齿圈（顺）→输出轴（顺）；另一条为输入轴（顺）→前进离合器C2→前行星排齿圈（顺）→前行星排行星架（顺）→输出轴（顺）。动力传递路线如图2-27所示，此时传动比i₁=2＋1/α。

图2-27 D位1档动力传递路线

2）手动1档（1位或L位）。当汽车在行驶过程中处于D位1档时，若驾驶员突然松开加速踏板，发动机转速将立即降至怠速。此时由于汽车的惯性作用，驱动轮将通过变速器输出轴逆向驱动行星轮机构的前行星架和后齿圈组件以较高的转速旋转，使其成为主动件，前齿圈则成为从动件。当前行星架朝顺时针方向带动前行星轮转动时，由于前齿圈转速低，前行星轮在向顺时针方向作公转的同时也作逆时针方向自转，从而带动前后太阳轮组件以较高转速作顺时针方向转动，导致后太阳轮和后齿圈同时以较高的转速带动后行星轮作顺时针方向转动，使后行星轮在自转的同时对后行星架产生一个顺时针方向的转矩。由于低档单向离合器F1对后行星架在顺时针方向的转动无锁止作用，后行星架在后行星轮的带动下朝顺时针方向自由转动。此时，行星轮机构的四个独立元件中有两个处于自由状态，行星轮机构失去动力传递能力，与驱动轴相连的输出轴反向驱动力无法经过行星轮变速机构传给变速器输入轴，此时汽车相当于作空档滑行。这种情况在一般使用条件下有利于提高汽车的乘坐舒适性和燃油经济性，但在汽车下坡时却无法利用发动机的怠速运转阻力来实现发动机制动，让汽车减速。

为了利用发动机制动，可将变速器变速杆从D位移至1位（或L位）。自动变速器变速杆在1位（或L位）时，前进离合器C2接合，低档及倒档制动器B2制动，输入轴与前行星排齿圈连成一体，后行星排行星架制动。其动力传递路线及传动比与自动变速器变速杆在D位1档时完全相同。当松开加速踏板后，发动机处于怠速工况而汽车在惯性的作用下作滑行时，汽车驱动轮通过变速器输出轴驱动行星轮机构，因后行星架始终被低档及倒档制动器B2固定，则与前进1档不同，此时可反向驱动行星轮变速机构输入轴以原来的转速旋转，导致与变速器输入轴相连的液力变矩器涡轮转速高于与发动机曲轴相连的液力变矩器泵轮转速，使汽车驱动轮通过行星轮变速器和变矩器逆向驱动发动机曲轴的工况。而发动机怠速运行阻力限制驱动轮的转动，汽车减速，实现了利用发动机制动（图2-28）。

图2-28 L位1档动力传递路线

3）前进2档（D位2档）。前进离合器C2接合，2档制动器B1制动，输入轴与前行星排齿圈连成一体，前后太阳轮组件被固定。此时来自发动机的动力仍经液力变矩器传至输入轴、前进离合器C2和前齿圈，使前齿圈顺时针方向转动。由于前太阳轮被固定，前行星轮在前齿圈的驱动下一方面作顺时针方向自转，另一方面还作顺时针方向公转，同时带动前行星架及输出轴作顺时针方向转动。此时后行星排处于自由状态，发动机的动力全部经前行星排传至输出轴。

D位2档动力传递路线是：输入轴（顺）→前进离合器C2→前行星排齿圈（顺）→前行星排行星架（顺）→输出轴（顺）。传动路线如图2-29所示，传动比为i₂=1＋1/α。

图2-29 2档动力传递路线

4）手动2档（2位或S位）。自动变速器变速杆在S（或2位）位2档时，前进离合器C2接合，2档制动器B1制动，其动力传递路线及传动比与自动变速器变速杆在D位2档时完全相同。

在2档工作状态下（无论变速杆置于D位、S位或2位），来自驱动轮逆向传入变速器的动力可以直接传至发动机，实现发动机制动。

5）前进3档（D位3档）。前进离合器C2和倒档及高档离合器C1同时处于接合状态，此时前后太阳轮组件和前行星排齿圈均与输入轴相连，由于此时前行星排中有两个基本元件互相连接，从而使前行星排固定连成一体而旋转，输入轴的动力通过前行星排直接传给输出轴，其传动比为1，即为直接档。其动力传递路线有两条：一条是输入轴（顺）→倒档及高速档离合器C1→前后太阳轮组件（顺）→输出轴（顺）；另一条为输入轴（顺）→前进离合器C2→前行星排齿圈（顺）→前行星排行星架（顺）→输出轴（顺）。传递路线如图2-30所示，此时后排行星轮机构处于空转状态。

在3档状态下，行星轮变速机构具有逆向传递动力的能力，可实现发动机制动功能。

6）倒档（R位）。此时倒档及高档离合器C1接合，使前后太阳轮组件成为输入元件，同时低档及倒档制动器B2制动，将后行星架固定。此时发动机动力经输入轴传给前后太阳轮组件，使前后太阳轮朝顺时针方向转动。由于后行星架固定不动，在后行星排中，后行星轮在后太阳轮的驱动下逆时针方向转动，并带动后齿圈逆时针方向转动，此时输出轴也逆时针转动，从而改变了传动方向。倒档动力传递路线为：输入轴（顺）→倒档及高档离合器C1→前后太阳轮组件（顺）→后行星排行星轮（逆）→后行星排齿圈（逆）→输出轴（逆）。传递路线如图2-31所示，此时前排行星轮机构处于空转状态，传动比i_R=－α。

图2-30 3档动力传递路线

图2-31 倒档动力传递路线

7）空档（N位）或停车档（P位）。自动变速器变速杆置于N位或P位时，所有换档执行元件都不工作，输入轴空转。当自动变速器变速杆置于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2-32所示，驻车锁止机构由输出轴外齿圈、输出轴、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。当变速杆置于P位时，手控连杆机构通过锁止凸轮将锁止棘爪推向输出轴外齿圈，使锁止棘爪上的齿嵌入输出轴外齿中，使变速器输出轴与壳体相连而无法转动，如图2-32b所示。当自动变速器变速杆处于除P位以外的任一位置时，锁止凸轮退回，锁止棘爪在回位弹簧弹力的作用下从输出轴外齿圈中弹出并压紧在锁止凸轮表面，锁止撤销，如图2-32a所示。

图2-32 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

（2）改进后的3档辛普森式行星轮变速机构 原3档辛普森式行星轮变速器（图2-36）由2档换至3档时，一方面2档制动器B1要释放，另一方面倒档及高档离合器C1要接合。这两个执行元件的工作交替应及时准确，太快或太慢都会影响换档质量和变速器的使用寿命。若2档制动器B1释放后，倒档及高档离合器C1来不及接合，会使行星轮变速器出现打滑现象，使发动机出现空转，并出现换档冲击；若2档制动器B1未完全释放，倒档及高档离合器C1便过早接合，则行星轮机构各独立元件之间会产生运动干涉。迫使换档执行元件打滑，加剧摩擦片或制动箍带的磨损。

图2-33 2档单向离合器的布置

C1—倒档及高档离合器 C2—前进档离合器 B1—2档制动器 B2—低档及倒档制动器 B3—2档强制降档制动器 F1—低档单向离合器 F2—2档单向离合器

为了防止出现上述情况，改善2—3档的换档平顺性，在前后太阳轮组件和2档制动器B1之间串联了一个单向离合器F2，称为2档单向离合器（图2-33）。其内圈与前后太阳轮组件连接，外圈和2档制动器B1连接，在逆时针方向对前后太阳轮组件具有锁止作用。当行星轮变速器处于2档时，前进离合器C2和2档制动器B1同时工作。汽车加速时，前后太阳轮组件的受力方向为逆时针方向，由于2档单向离合器F2的外圈被2档制动器B1固定，因此前后太阳轮朝逆时针方向的旋转趋势被2档制动器B1及2档单向离合器F1锁止，2档得以实现。当行星轮变速器由2档换至3档时，即使倒档及高档离合器C1在2档制动器B1释放之前就已接合，但由于倒档及高档离合器C1接合之后，前后太阳轮组件的受力方向改变为顺时针方向，而在顺时针方向上2档单向离合器F2对前后太阳轮组件没有锁止作用，前后太阳轮组件仍可以向顺时针方向旋转，因此使换档得以顺利进行。

增加了2档单向离合器F2之后，若汽车在行星轮变速器处于2档时松开加速踏板减速或下坡，则在汽车惯性力作用下，驱动轮将通过变速器输出轴逆向带动行星轮机构的前行星架和后齿圈组件以较高的转速旋转。由于此时发动机处于怠速运转状态，和输入轴连接的前齿圈转速较低，前行星轮在前行星架的带动下朝顺时针方向作公转的同时，对前太阳轮组件产生一个顺时针方向的力矩，而太阳轮在顺时针方向旋转时，2档单向离合器F2对前后太阳轮组件没有锁止作用，因此即使2档制动器B1仍处于制动状态，前后太阳轮组件还是可以朝顺时针方向自由旋转。这样，在辛普森式行星轮机构的四个独立元件中有两个处于自由状态，从而使该行星轮机构失去传递动力的能力，驱动轮和发动机脱离连接，因此不能产生发动机制动作用。为了在需要时让2档也能产生发动机制动作用，必须在前后太阳轮组件和变速器壳体之间另外再设置一个制动器B3（图2-33），即2档强制降档制动器。制动器B3在2档是否工作，是由变速杆的位置决定的，当变速杆位于前进档D位时，制动器B3不工作；当变速杆位于前进低档位（2或S）而行星轮变速器处于2档时，制动器B3工作。这样不论汽车加速或减速，前后太阳轮组件都被该制动器固定，此时的2档在汽车松开加速踏板、减速或下坡时能产生发动机制动作用。目前大多数轿车自动变速器已采用这种结构，改进后的3档辛普森式齿轮变速机构各换档执行元件的工作情况如表2-3所示。

表2-3 改进后的3档辛普森式齿轮变速机构各换档执行元件的工作情况

注：●表示接合、制动或锁止。

（3）4档辛普森式行星轮变速机构 20世纪80年代后，越来越多的轿车自动变速器采用了4档行星轮变速器，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4档行星轮变速机构是在辛普森式3档变速机构的基础上发展起来的，它有两种类型：一种是在辛普森式3档变速机构原有的双排行星轮机构的基础上再增加一个单排行星轮机构，用三个行星排组成四个前进档的行星轮变速机构。另一种是对辛普森式双排行星轮机构进行改进，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4档行星轮变速机构。

1）3行星排辛普森式4档行星轮变速机构。图2-34所示为三行星排辛普森式4档行星轮变速机构，它是在不改变原辛普森式3档行星轮变速机构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轮机构和相应的换档执行元件来产生超速档。这个增加的单排行星轮机构称为超速行星排，它装在行星轮变速器的前端（图2-34）。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轮机构连接。

超速行星排由超速离合器C0和超速制动器B0来控制，超速离合器C0用于将超速行星排的太阳轮和行星架相连，超速制动器B0用于固定超速行星排的太阳轮。根据单排行星轮机构变速原理，当制动器B0放松、超速离合器C0接合时，超速行星排的太阳轮和行星架被连接在一起，行星排处于直接传动状态，其传动比为1。当超速制动器B0制动、超速离合器C0分离时，超速行星排太阳轮被固定，行星排处于增速传动状态，其传动比小于1。

当行星轮变速机构处于1档、2档、3档或倒档时，超速行星排中超速离合器C0接合，超速制动器B0放松，使超速行星排处于传动比为1的直接传动状态，而后半部分的双排行星轮机构各换档执行元件的工作和原辛普森式3档行星轮变速机构在1档、2档、3档及倒档的工作完全相同（表2-4）。当行星轮变速器处于超速档时，后半部的双排行星轮机构保持在3档的工作状态，其传动比为1；而在超速行星排中，由于超速制动器B0产生制动，超速离合器C0分离，使超速行星排处于增速传动状态，其传动比小于1（该传动比即为该行星轮变速器在超速档时的传动比）。

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图2-34 三行星排辛普森式4档行星轮变速机构

1—输入轴 2—超速行星排 3—中间轴 4—前行星排 5—后行星排 6—输出轴 C0—超速离合器 C1—倒档及高档离合器 C2—前进离合器 B0—超速制动器 B1—2档制动器 B2—低档及倒档制动器 B3—2档强制制动器 F0—超速单向离合器 F1—低档单向离合器 F2—2档单向离合器

表2-43 行星排4档辛普森式行星轮变速机构换档执行元件工作情况

注：●表示接合、制动或锁止；○表示接合或制动，但不传递动力。

超速离合器C0在自动变速器处于超速档之外的任一档位（包括停车档、空档和倒档）都处于接合状态，因此当发动机刚起动而油泵尚未建立起正常的油压时，超速离合器C0将处于半接合状态，这容易使其摩擦片因打滑而加剧磨损。为了防止这种情况出现，在与超速离合器C0并列的位置上设置了一个超速单向离合器F0。在发动机刚起动并带动自动变速器输入轴转动时，它就让超速行星排的太阳轮和行星架锁止为一个整体，防止超速离合器C0的摩擦片在半接合状态下打滑。超速单向离合器F0的另一个作用是改善由3档升至超速档的换档平顺性。在3档升至超速档的过程中，为了防止超速制动器B0和超速离合器C0同时接合，造成超速行星排各基本元件之间的运动干涉，必须在超速离合器C0完全分离后再使超速制动器B0接合。但这可能导致超速离合器C0分离后，超速制动器B0来不及接合，使行星轮变速器出现打滑现象。超速单向离合器F0可以在超速离合器C0已分离，而超速制动器B0尚未完全接合时，代替超速离合器C0的工作，将超速行星排太阳轮和行星架锁止在一起，防止超速行星排出现打滑现象，而在超速制动器B0接合后又能及时脱离锁止，让超速行星排顺利进入超速档工作状态。

由三行星排组成的辛普森式四档行星轮变速机构的各换档执行元件在各档位的工作情况见表2-4。此形式的四档行星轮变速机构可以使原辛普森式三档行星轮变速机构的大部分零部件都得到利用，有利于减少生产投资，降低成本。

2）双行星排辛普森式4档行星轮变速机构。这种4档行星轮变速机构是对原辛普森式3档行星轮变速机构中的双排行星轮变速机构进行改进而成的。它增加了换档执行元件的数量，使前后行星排的基本元件之间具有更多复杂的组合，从而形成包括超速档的4个前进档。

改进后的辛普森式行星轮变速机构中前齿圈仍然与后行星架互相连接成为一体，前后行星排的其他基本元件则全部各自独立，形成一种具有5个独立元件的辛普森行星轮机构。在这5个独立元件中，后太阳轮始终和输入轴连接，输出轴则与前齿圈和后行星架组件相连。由于双行星排不再共用太阳轮，因此将其称为辛普森改进型。

图2-35所示为辛普森改进型4档行星轮变速机构示意图。其中倒档离合器C1用于连接输入轴和前太阳轮，高档离合器C2用于连接输入轴和前行星架，前进离合器C3和前进单向离合器F1串连布置，一同用于连接前行星架和后齿圈，前进单向离合器F1在逆时针方向对后齿圈产生锁止作用。前进强制离合器C4同样用于连接前行星架和后齿圈，和前进离合器C3、前进单向离合器F1并联布置，提供发动机制动的档位。带式制动器B1用于固定前太阳轮，低档及倒档制动器B2和低档单向离合器F2并联，一同用于固定前行星架，低档单向离合器F2在逆时针方向对前行星架产生锁止作用。这8个换档执行元件在各档位工作情况如表2-5所示。

表2-5 辛普森改进型4档行星轮变速机构换档执行元件工作情况表

（续）

注：●表示接合、制动或锁止；○表示接合或制动，但不传递动力。

图2-35 辛普森改进型4档行星轮变速机构

1—输入轴 2—前太阳轮 3—前行星轮 4—前行星架 5—前齿圈 6—后行星架 7—后齿圈 8—后行星轮 9—后太阳轮 10—输出轴 C1—倒档离合器 C2—高档离合器 C3—前进离合器 C4—前进强制离合器 B1—带式制动器 B2—低档及倒档制动器 F1—前进单向离合器 F2—低档单向离合器

2.拉维奈尔赫式行星轮变速机构

拉维奈尔赫式（Ravigneavx）行星轮机构也称作拉维那式行星轮机构，与辛普森式行星轮机构齐名，从20世纪70年代起，被奥迪、福特、马自达等公司使用于其轿车自动变速器中，特别是前驱车型。

图2-36 拉维奈尔赫式行星轮机构

1—小太阳轮 2—大太阳轮 3—短行星轮 4—长行星轮 5—齿圈 6—行星架

拉维奈尔赫式行星轮变速机构也是采用双行星排组合，其特点是：两行星排共用行星架和齿圈，小太阳轮、短行星轮、长行星轮、行星架及齿圈组成双行星轮系行星排，大太阳轮、长行星轮、行星架及齿圈组成一个单行星轮系行星排，有四个独立元件，仅有一个齿圈和输出轴连接，其结构简图如图2-36所示。如果配上相应的换档执行元件，可使拉维奈尔赫式行星轮机构组成具有3个前进档或4个前进档的行星轮变速系统。

（1）拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构 最简单的拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构如图2-37所示，该变速机构中的换档执行元件只使用了5个，包括前进离合器C1、倒档及直接档离合器C2、2档制动器B1、低档及倒档制动器B2和1档单向离合器F1。各档执行元件工作情况如表2-6所示。

图2-37 拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构

1—输入轴 2—大太阳轮 3—小太阳轮 4—长行星轮 5—短行星轮 6—行星架 7—齿圈 8—输出轴 C1—前进离合器 C2—倒档及直接档离合器 B1—2档制动器 B2—低档及倒档制动器 F1—1档单向离合器

表2-6 拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构换档执行元件工作情况表

注：●表示接合、锁止或制动。

下面分析拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构各档动力传递路线及传动比。

1）前进1档（D位1档）。当变速杆处于D位而行星轮变速机构处于1档起步时，前进离合器C1接合，输入轴与小太阳轮连接，小太阳轮顺时针旋转，通过短行星轮和长行星轮带动齿圈作顺时针方向转动。因汽车载荷作用，此时与输出轴相连的齿圈转速为0或很低，长行星轮带动齿圈顺时针转动的同时，对行星架产生一个逆时针方向的转矩，但行星架逆时针方向转动的趋势被单向离合器F1锁止。发动机动力经输入轴、小太阳轮、短行星轮、长行星轮、齿圈到输出轴。根据行星排的运动特性方程，可得出1档的传动比i₁=α₁，其中α₁为行星排齿圈齿数与小太阳轮齿数之比。

当汽车处于滑行状态时，由驱动轮逆向输入的动力驱动齿圈顺时针高速旋转，并通过长行星轮对行星架产生顺时针转动的作用力矩，与此同时，小太阳轮仍有来自发动机的怠速动力带动使其顺时针低速旋转。此时行星架脱离单向离合器的锁止，顺时针自由空转。行星轮机构失去动力传递能力，无法利用发动机制动。

2）手动1档（S、L或2、1的1档）。当变速杆处于S、L或2、1位而行星轮变速机构处于1档时，前进离合器C1和低档及倒档制动器B2同时工作，行星架由低档及倒档制动器B2固定。汽车加速时，动力传动路线与D位1档时完全相同。当汽车滑行时，驱动轮可以通过行星轮机构反向带动发动机，利用发动机怠速运转阻力实现发动机制动。

3）前进2档（D位2档）。当变速杆处于D位而行星轮变速机构处于2档时，前进离合器C1和2档制动器B1同时作用，小太阳轮仍然是驱动件，大太阳轮被2档制动器B1固定。发动机动力经前进离合器C1传至小太阳轮，小太阳轮驱动短行星轮逆时针旋转、长行星轮顺时针旋转。由于大太阳轮被固定，长行星轮在作顺时针方向自转的同时，还以顺时针方向作公转，从而带动齿圈与输出轴以较快的速度作顺时针方向转动输出动力。此时动力传递路线是：由小太阳轮经短行星轮、长行星轮传至前行星排，再传至齿圈和输出轴。D位2档的传动比为i₂=（α₁＋α₂）/（1＋α₂）。其中α₂为行星排齿圈齿数与大太阳轮齿数之比。

当处于2档时，驱动轮逆向传入的动力，由于太阳轮被双向固定，在车辆滑行时，与输出轴连接的齿圈通过长短行星轮驱动小太阳轮顺时针加速转动，可利用发动机怠速运转阻力实现发动机制动。

4）手动2档（2位或S位2档）。此时，各执行元件工作状况、动力传递路线及传动比与前进2档完全相同。

5）前进3档。前进离合器C1和倒档及直接档离合器C2同时作用，动力同时从大小太阳轮输入，大小太阳轮连接成整体，长短行星轮的自转被限制，整个行星轮组一起转动。输出轴转速与输入轴转速相同，传动比为1，即形成直接档。该档位也具有反向传递动力能力，可以利用发动机制动。

6）倒档。和低档及倒档制动器B2同时作用，大太阳轮作为驱动件，行星架被固定。发动机动力从涡轮输出轴经倒档及直接档离合器C2传给大太阳轮作顺时针转动，并带动长行星轮逆时针转动，由于行星架固定不动，长行星轮只能自转并带动齿圈逆时针转动。输出轴的转动方向与发动机相反，提供倒档。倒档传动比i_R=－α₂，传动比大于1，输出轴是一种减速运动。

（2）改进后的拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构 上面介绍的简单拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构仅有三个前进档，而且只有D位1档存在汽车滑行。改进后的拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构，在前进离合器C1和小太阳轮之间串连了一个前进单向离合器F2，输入轴和小太阳轮之间增加一个前进强制离合器C3，如图2-38所示，使2档和3档也有两种状态。

1）当变速杆位于前进档D位置时，前进离合器C1接合，前进强制离合器C3分离。当汽车加速时，发动机动力由输入轴经前进离合器C1和前进单向离合器F2传至小太阳轮，此时行星轮变速器在各前进档的工作情况及传动比和上述1档、2档、3档时完全相同。但在汽车滑行时，由于前进单向离合器F2脱离锁止状态，使小太阳轮可以自由转动，行星轮变速机构失去反向传递动力的能力，不能产生发动机制动作用。

2）当变速杆位于前进低档（S、L或2、1）位置时，前进强制离合器C3接合，输入轴通过它直接和小太阳轮连接。此时行星轮变速机构各前进档在汽车加速时的工作情况和上述1档、2档、3档时相同，而在汽车滑行时，在2档、3档也能实现发动机制动。改进后的拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构换档执行元件工作情况见表2-7。

（3）拉维奈尔赫式4档行星轮变速机构 目前的自动变速器以四个前进档居多，在拉维奈尔赫式行星轮机构的原型上通过再增加一排行星轮机构或增加换档执行元件，可实现四个前进档。

图2-38 改进后的拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构

1—输入轴 2—大太阳轮 3—小太阳轮 4—齿圈 5—输出轴 6—短行星轮 7—长行星轮 C1—前进离合器 C2—倒档及直接档离合器 C3—前进强制离合器 B1—2档制动器 B2—低档及倒档制动器 F1—1档单向离合器 F2—前进单向离合器

在改进后的拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构的输入轴和行星架之间增加一高档离合器C4，即可成为具有超速档的4档行星轮变速机构，如图2-39所示，各档执行元件的工作情况如表2-8所示。与拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构比较，其1档、2档及倒档的工作情况完全相同，区别在于：

表2-7 改进后的拉维奈尔赫式3档行星轮变速机构换档执行元件工作情况表

注：●表示接合、制动或锁止。

表2-8 拉维奈尔赫式4档行星轮变速机构各换档执行元件工作情况表

注：●表示接合、制动或锁止；○表示接合或制动，但不传递动力。

图2-39 拉维奈尔赫式4档行星轮变速机构

1—输入轴 2—大太阳轮 3—小太阳轮 4—齿圈 5—输出轴 6—短行星轮 7—长行星轮 C1—前进离合器 C2—倒档离合器 C3—前进强制离合器 C4—高档离合器 B1—2、4档制动器B2—低档及倒档制动器 F1—1档单向离合器 F2—前进单向离合器

1）在3档工作时，高档离合器C4和前进离合器C1同时工作，使后行星排有2个基本组件互相连接，形成直接档。

2）在O/D档（4档或超速档）时，高档离合器C4和2、4档制动器B1同时工作，使输入轴与行星架连接，同时前太阳轮被固定。发动机动力经高档离合器C4传至行星架，行星架带动长行星轮朝顺时针方向一边自转一边公转，并带动齿圈和输出轴朝顺时针方向转动，其传动比为i₄=α₁/（1＋α₂）。其值小于1，所以4档为超速档。