汽车自动变速器技术-动力传递路线分析

1.行星轮变速机构

4T65E自动变速器采用改进型双排4速辛普森式行星轮变速器，其前行星排的行星架与后行星排的齿圈为一体，前行星排的齿圈与后行星排的行星架为一体，如图3-133所示。因此，4T65E的行星轮变速器共有4个独立部件，分别为前排太阳轮（输入太阳轮）、前排行星架/后排齿圈组件（输入行星架）、后排太阳轮（被动太阳轮）和后排行星架/前排齿圈组件（被动行星架），动力可由前排太阳轮或前排行星架/后排齿圈组件输入，也可由二者共同输入，而动力输出则由后排行星架/前排齿圈组件来完成。双排行星轮变速器具有10个换档执行元件，通过不同形式的组合实现4个前进档和1个倒档。不同档位时行星轮变速器构件的组合方案见表3-37。

图3-133 4T65E行星轮变速器传动简图

1—2档离合器C1 2—3档离合器C2 3—输入离合器C3 4—4档制动器B1 5—倒档制动器B2 6—低速档制动器B3 7—前进档制动器B4 8—3档单向离合器F1 9—输入单向离合器F2 10—低速档单向离合器F3

表3-37 不同档位行星轮变速器构件的组合方案

在4T65E自动变速器的换档执行元件中，有3个离合器、4个制动器（包括1个片式制动器和3个带式制动器）和3个单向离合器，分别为2档单向离合器C1、3档离合器C2、输入离合器C3、4档制动器B1、倒档制动器B2、低速档制动器B3、前进档制动器B4、3档单向离合器F1、输入单向离合器F2、低速档单向离合器F3，如图3-133所示。换档执行元件在不同档位时工作状态如表3-38所示。

表3-38 换档执行元件在不同档位时的工作状态

注：○表示元件工作；●表示元件工作但不传递动力。

2.动力传递路线分析

4T65E自动变速器动力传递路线示意图如图3-134所示。

图3-134 4T65E自动变速器动力传递路线示意图

1、4—输出轴 2—主减速器 3—差速器 C1—2档离合器 C2—3档离合器 C3—输入离合器 B1—4档制动器 B2—倒档制动器 B3—低速档制动器 B4—前进档制动器 F1—3档单向离合器 F2—输入单向离合器 F3—低速单向离合器

（1）P/N档 P或N位时，输入离合器C3接合，动力输入单向离合器F2外圈，输入单向离合器F2锁止，动力传至前排（输入）太阳轮。但此时前排太阳轮、前排行星架/后排齿圈、后排太阳轮三个部件中没有固定部件，都在空转，所以没有动力传递。

（2）D1档动力传递路线 D1档动力传递路线如图3-135所示，在D1档，输入离合器C3接合，动力输入单向离合器F2外圈，输入单向离合器F2锁止，动力传至前排（输入）太阳轮。因前排齿圈/后排行星架与车体相连，可视为固定或限定转速，则前排太阳轮驱动前排行星架/后排齿圈同向旋转。因前排齿圈/后排行星架与车体相连，可视为固定或限定转速，则后排太阳轮有反向旋转的趋势。此时，前进档制动器B4工作，低速档单向离合器F3锁止，后排太阳轮被固定，则前排齿圈/后排行星架被同向减速驱动，车辆前行。

图3-135 D1档动力传递路线

1、4—输出轴 2—主减速器 3—差速器 C1—2档离合器 C2—3档离合器 C3—输入离合器 B1—4档制动器 B2—倒档制动器 B3—低速档制动器 B4—前进档制动器 F1—3档单向离合器 F2—输入单向离合器 F3—低速单向离合器

当汽车滑行时，驱动轮带动后排行星架顺时针转动，后排太阳轮将顺时针转动，单向离合器F3不能锁止，后排太阳轮空转，因而两个行星排没有固定或受限制的构件，不能反向传递动力，所以D1档没有发动机制动作用。

图3-136 D2档动力传递路线

1、4—输出轴 2—主减速器 3—差速器 C1—2档离合器 C2—3档离合器 C3—输入离合器 B1—4档制动器 B2—倒档制动器 B3—低速档制动器 B4—前进档制动器 F1—3档单向离合器 F2—输入单向离合器 F3—低速单向离合器

（3）D2档动力传递路线 D2档动力传递路线如图3-136所示，在D2档，2档离合器C1接合，通过2档驱动套驱动前排行星架/后排齿圈旋转，对后行星排而言，后排齿圈驱动，后排行星架与车体相连，可视为固定或限定转速，则后排太阳轮有反向旋转的趋势。此时，前进档制动器B4工作，低速档单向离合器F3锁止，后排太阳轮被固定，则后排行星架/前排齿圈被同向减速驱动，车辆前行。2档时，输入离合器C3仍处于接合状态，但输入单向离合器F2处于滑转状态。因为对于前行星排而言，前排齿圈/后排行星架与车体相连，可视为固定或限定转速，则前排太阳轮有同向增速旋转的运动趋势，所以输入单向离合器F2滑转。

同理，在D2档时也没有发动机制动。

（4）D3档动力传递路线 D3档动力传递路线如图3-137所示，在D3档时，2档离合器C1接合，通过2档驱动套将动力传给前排行星架/后排齿圈，同时3档离合器C2接合。对于前行星排而言，2档离合器C1接合，驱动前排行星架旋转，因前排齿圈/后排行星架与车体相连，可视为固定或限定转速，则前排太阳轮有同向增速旋转的趋势。此时，3档离合器C2接合，3档单向离合器F1锁止，使前排太阳轮不能超速旋转，转速被限定在3档离合器的转速（即输入转速）。这相当于同时驱动了前排行星架与前排太阳轮，则整个行星轮机构整体旋转，传动比为1∶1。

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图3-137 D3档动力传递路线

1、4—输出轴 2—主减速器 3—差速器 C1—2档离合器 C2—3档离合器 C3—输入离合器 B1—4档制动器 B2—倒档制动器 B3—低速档制动器 B4—前进档制动器 F1—3档单向离合器 F2—输入单向离合器 F3—低速单向离合器

当转矩来自车轮时，对前行星排齿轮机构而言，因前行星架被C1驱动，可视为固定或限定转速，则前排太阳轮有减速旋转的趋势，此时3档单向离合器F1超越，没有发动机制动。

（5）D4档动力传递路线 D4档动力传递路线如图3-138所示，在D4档时，2档离合器C1接合，通过2档驱动套将动力传给前排行星架/后排齿圈。4档制动器B1工作，将前排太阳轮固定，则前排齿圈/后排行星架（与车体相连）为同向增速输出。

在D4档时，动力传递没有通过单向离合器，故有发动机制动。

（6）R档 R档动力传递路线如图3-139所示，在R档，输入离合器C3接合，输入单向离合器F2锁止，驱动前排太阳轮旋转。倒档制动器B2工作，将前排行星架固定，则前排齿圈/后排行星架（与车体相连）为反向减速输出。

（7）3位 变速杆位于3位时，变速器的实际档位只在1、2和3档之间变化，不能升入4档。变速杆位于3位时，1、2档与D1、D2完全相同，没有发动机制动，这里分析3位3档动力传递路线。

图3-138 D4档动力传递路线

1、4—输出轴 2—主减速器 3—差速器 C1—2档离合器 C2—3档离合器 C3—输入离合器 B1—4档制动器 B2—倒档制动器 B3—低速档制动器 B4—前进档制动器 F1—3档单向离合器 F2—输入单向离合器 F3—低速单向离合器

图3-139 R档动力传递路线

1、4—输出轴 2—主减速器 3—差速器 C1—2档离合器 C2—3档离合器 C3—输入离合器 B1—4档制动器 B2—倒档制动器 B3—低速档制动器 B4—前进档制动器 F1—3档单向离合器 F2—输入单向离合器 F3—低速单向离合器

3位3档动力传递路线如图3-140所示。3位3档时除了C1和C2工作外，输入离合器C3也接合，它不传递动力，只是为了获得发动机制动。当转矩来自车轮时，对前行星排而言，因前行星架被驱动，可视为固定或限定转速，则前排太阳轮有减速旋转的趋势，此时3档单向离合器F1超越，它不能起到发动机制动的作用。而此时输入离合器工作，输入单向离合器F2锁止，F2和F1的锁止方向相反，F2阻止了前排太阳轮的减速趋势，起到了发动机制动的作用。

图3-140 3位3档动力传递路线

1、4—输出轴 2—主减速器 3—差速器 C1—2档离合器 C2—3档离合器 C3—输入离合器 B1—4档制动器 B2—倒档制动器 B3—低速档制动器 B4—前进档制动器 F1—3档单向离合器 F2—输入单向离合器 F3—低速单向离合器

（8）2位 变速杆在2位时，变速器只在1和2档之间变化，不能升入3档。在2位时，1档与D1档相同，没有发动机制动，这里分析2位2档动力传递路线。

2位2档动力传递路线如图3-141所示，2位2档与D2档的不同之处就是低速档制动器B3工作，将后排太阳轮抱死双向固定。当转矩来自车轮时，对后行星排而言，后太阳轮固定，后齿圈有一个同向增速的趋势，这个转矩通过2档驱动套传递给2档离合器，而2档离合器此时接合，将转矩传给输入轴，起到了发动机制动作用。

图3-141 2位2档动力传递路线

1、4—输出轴 2—主减速器 3—差速器 C1—2档离合器 C2—3档离合器 C3—输入离合器 B1—4档制动器 B2—倒档制动器 B3—低速档制动器 B4—前进档制动器 F1—3档单向离合器 F2—输入单向离合器 F3—低速单向离合器

（9）1位 变速杆位于1位时，变速器只能在1档工作，不能升档。

1位动力传递路线如图3-142所示，变速杆在1位时，输入离合器C3接合，驱动输入单向离合器F2外圈，F2锁止，动力传至前排（输入）太阳轮。同时，3档离合器C2接合，因前排太阳轮转速为输入轴转速，故3档单向离合器F1不传递动力。在1位时，低速档制动器B3工作，将后排太阳轮抱死双向固定。当转矩来自车轮时，对后行星排而言，后太阳轮固定，后排齿圈/前排行星架有一个同向增速的趋势，前排行星架给前排太阳轮有一个同向增速的趋势，因3档离合器C2接合，3档单向离合器F1锁止，强迫前排太阳轮转速与输入转速相同，起到了发动机制动作用。

图3-142 1位1档动力传递路线

1、4—输出轴 2—主减速器 3—差速器 C1—2档离合器 C2—3档离合器 C3—输入离合器 B1—4档制动器 B2—倒档制动器 B3—低速档制动器 B4—前进档制动器 F1—3档单向离合器 F2—输入单向离合器 F3—低速单向离合器