辛普森式行星齿轮变速机构

【辛普森式行星齿轮变速机构】 辛普森式行星齿轮变速器由辛普森行星齿轮机构及相应的换档执行元件组成 。辛普森行星齿轮机构采用双行星排,其机构特点是:前后两个行星排的太阳轮连为一个整体,称为太阳轮组件;前排的行星架和后排的齿圈连接成一体,称为前行星架和后齿圈组件,输出轴通常与该组件相连 。包括辛普森式三档行星齿轮变速机构和辛普森式四档行星齿轮变速机构 。

辛普森式行星齿轮变速机构概述 辛普森式行星齿轮变速器从70年代开始,为通用、福特、克莱斯勒、丰田、日产等多家公司用于其汽车自动变速器上 。
辛普森式行星齿轮变速器由辛普森行星齿轮机构及相应的换档执行元件组成 。辛普森行星齿轮机构采用双行星排,其机构特点是:前后两个行星排的太阳轮连为一个整体,称为太阳轮组件;前排的行星架和后排的齿圈连接成一体,称为前行星架和后齿圈组件,输出轴通常与该组件相连(如图) 。这样一来,该行星机构只具有四个独立元件:前排齿圈、前后太阳轮组件、后排行星架、前行星架和后齿圈组件 。1-前齿圈 2-太阳轮组件 3-行星齿轮 4-后行星架 5-前行星架和后齿圈组件 辛普森式行星齿轮机构简图
辛普森式三档行星齿轮变速机构 这是一种十分著名的行星齿轮机构,以设计发明者h.w.simpson工程师命名的机构,从20世纪4o年代至今广泛采用于世界各国的汽车自动变速器中,它的特点是由两个完全相同的齿轮参数的行星排组成,见图9.14 。整个机构具有相同齿圈,六个相同的行星轮和一个供两个行星排合用的加长太阳轮(故又称共同太阳轮行星齿轮机构),它的前行星架和后齿圈为同一构件,并且和输出轴连接 。该机构可组成三个前进档和一个倒档 。1.各执行元件的功能
辛普森行星齿轮机构设置了五个变速执行元件:c1前多片离合器,c2后多片离合器、b1微动带,b2后制动带、f1 单向离合器 。五个变速执行元件的作用效果如下(见图9.15) 。
①当c1前多片离合器作用时,把来自涡轮输出轴的动力接通至太阳轮 。
②当c2后多片离合作用时,把来自涡轮输出轴的动力接通至前排赤圈 。
③当b1前制动带作用时,固定太阳轮 。
④当b2后制动带作用时,固定后行星架 。
⑤当f1单向离合器作用时,固定后行星架 。
在辛普森机构中的b1和b2实际上是一种制动器,在某些变速器中该制动器采用制动带,而在有些变速器中则采用多片离合器作为制动器,例如日本丰田的自动变速器 。
表9.3反映了辛普森行星齿轮机构变速器变速执行元件的工作规律 。2.动力流分析
下面进行辛普森机构各档位的动力流分析 。
l)l档
把预选杆置于d位置,c2后多片离合器作用把输入动力传给前齿圈,f1单向离合器作用,使后行星架固定不动 。由于后排行星架被fi单向离合器固定,因此后排行星齿轮机构具有确定传动比,且是减速机构,另外后排行星齿轮机构通过后齿圈输出,它的输出转速和转动方向应该和前行星架保持一致,因为前行星架和后齿圈为同一构件 。根据这两个条件,就可以确定前行星架和太阳轮之间的转速分配,显然太阳轮的转速比前行星架快得多 。
太阳轮逆时针的旋转带动后行星轮顺时针转动,行星轮再带动后齿圈顺时针转动,由于后齿圈顺时针转动时,会给后行星架施加一个逆时针的力矩,通过f1单向离合器将后行星架固定 。后排行星齿轮机构的传动比是后齿圈和太阳轮齿数之比,但辛普森机构1档传动比要大得多,计算也更复杂且有确定的传动比 。

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