汽车自动变速器原理与维修图解教程：改进后的3档行星齿轮变速器

辛普森式3档行星齿轮变速器由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。这两个换档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。例如：若2档制动器B₁释放后倒档及高档离合器C₁来不及接合，会使行星齿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，则行星齿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，加剧摩擦片或制动带的磨损。

为了防止出现上述情况，改善2～3档的换档平顺性，可在前后太阳轮组件和2档制动器B₁之间串联一个单向超越离合器F₂，称为2档单向超越离合器，如图4-8所示。其内环和前后太阳轮组件连接，外环和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。当行星齿轮变速器处于2档时，前进离合器C₂和2档制动器B₁仍同时工作。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档单向超越离合器F₂的外环被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档单向超越离合器锁止，使2档得以实现。当行星齿轮变速器由2档换至3档时，即使倒档及直接档离合器C₁在2档制动器B₁释放之前就已接合，但由于倒档及直接档离合器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档单向超越离合器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档单向超越离合器之后，若汽车在行星齿轮变速器处于2档时松开油门踏板减速或下坡，则在汽车惯性的作用下，驱动轮将通过变速器输出轴反向带动行星齿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，对前后太阳轮组件产生一个顺时针方向的力矩，而在顺时针方向上2档单向超越离合器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，在辛普森行星齿轮机构的4个独立元件中有2个处于自由状态，从而使该行星齿轮机构失去传递动力的能力，驱动轮和发动机脱离连接关系，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（见图4-7），即2档强制制动器。制动器B₂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位置（D）时，制动器B₃不工作；当变速杆位于前进低档位置（2、1或S、L）而行星齿轮变速器处于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档在汽车松开油门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。改进后的辛普森式行星齿轮变速器各换档执行元件的工作情况见表4-2。

图4-8 2档单向超越离合器的布置(www.xing528.com)

有些车型自动变速器的辛普森式行星齿轮机构的前后行星排排列顺序，即输入轴通过前进离合器C₂和后齿圈连接，输出轴与前齿圈和后行星架组件连接，但工作原理是一样的。

表4-2 改进后的辛普森式3档行星齿轮变速器换档执行元件工作规律

注：○——接合、制动或锁止。