汽车自动变速器典型齿轮变速机构分析

赵海宾（河北交通职业技术学院汽车工程系,石家庄　050091）



汽车自动变速器典型齿轮变速机构分析

赵海宾
（河北交通职业技术学院汽车工程系,石家庄050091）

摘 要：汽车用自动变速器的齿轮变速机构结构复杂，常采用多行星排结构，且不同行星排组合形式多样，是汽车维修中比较棘手的项目，本文针对常见的齿轮变速机构辛普森式和拉维纳式行星齿轮机构，分析其结构特点及工作原理，有利于快速拆装自动变速器及其故障诊断。

关键词：自动变速器；行星齿轮；典型

1　引言

液力变矩器虽然能在一定范围内自动地、无级地改变传动比和变矩比，但其变矩系数较小，难以满足汽车使用要求。为此汽车上采用液力变矩器串联齿轮变速机构组成的液力机械传动。齿轮变速机构能够使扭矩扩大2至4倍的变化范围，同时实现倒档和空档。目前，在自动变速器上使用的多排行星齿轮机构中，应用较多的是辛普森（Simpson）式行星齿轮机构和拉维纳式（Ravigneaux）行星齿轮机构。

2　行星齿轮变速机构的结构特点

最基本的行星齿轮机构称为单排行星齿轮机构，主要由太阳轮、齿圈、行星架和行星轮等组成。

齿圈轴心与太阳轮中心在一条轴线上，行星轮一般有3～6个，支承在行星架的行星轮轴上，并同时与齿圈和太阳轮啮合。当行星齿轮机构运转时，行星轮既可绕自身轴线进行自转，又可以随着行星架一起绕太阳轮进行公转。在该行星齿轮机构中，具有固定轴线的太阳轮、齿圈和行星架被称为三个基本元件。

由于结构的限制，单排行星齿轮机构的传动比变化范围有限，往往不能满足汽车行驶的需要。因此在实际应用的行星齿轮变速器中一般有两至三排单行星齿轮机构组成。不同型号的自动变速器常采用辛普森式和拉维纳式行星齿轮机构。

3　辛普森式行星齿轮机构分析

辛普森行星齿轮机构是由美国褔特汽车公司的工程师Howard Simpson设计发明的。辛普森行星齿轮机构就是将双行星排中其中一排的齿圈和另一排的行星架连接为一体，可以实现3个或4个前进档，而且具有结构简单紧凑、传动效率高、工艺性好、制造费用低、换档平稳、操纵性能好等一系列优点，适用于各种自动变速器和动力换档变速器。

辛普森式行星齿轮机构常用的有公共太阳轮式和独立太阳轮式两种结构类型。

3.1公共太阳轮式

公共太阳轮式辛普森式行星齿轮机构是指将前、后两行星齿轮组的太阳轮连接为一个整体，输出轴通常与“行星架/齿圈组件”相连接，工作原理如图1所示。丰田汽车自动变速器多采用此类结构。

3.2独立太阳轮式

独立太阳轮式辛普森行星齿轮机构是指在前、后两行星齿轮组中各有一个独立太阳轮，通常将该种型式也称为辛普森改进式，工作原理如图2所示。别克君威自动变速器、马自达汽车公司生产的自动变速器多采用此类结构。

4　拉维纳式行星齿轮机构分析

拉维纳式行星齿轮机构由两个行星排组合而成：大太阳轮和长行星齿轮、行星架、内齿圈共同组成一个单行星齿轮式行星齿轮组；小太阳轮、短行星齿轮、长行星齿轮、行星架和内齿圈共同组成一个双行星齿轮式行星齿轮组；该行星齿轮机构共用一个内齿圈和一个行星架，其工作原理如图3所示。因此，它有四个独立元件：大太阳轮、小太阳轮、行星架、内齿圈。

与辛普森式行星齿轮机构相比，拉维纳式行星齿轮机构结构紧凑、相互啮合的齿数较多，可以传递较大的扭矩，传动比变化范围大，一般应用于前驱式轿车的自动变速器上。其应用车型有：德系，福特、 大众、通用等汽车公司生产的自动变速器。

5　结论

辛普森式和拉维纳式行星齿轮机构是自动变速器齿轮变速机构中典型的两种类型。只有充分了解典型齿轮变速机构的结构，才能在后期自动变速器的维修中得心应手。

参考文献：

[1]刘志忠,丁垚.汽车自动变速器原理与检修[M].北京：清华大学出版社,2014.

[2]张国瑞,张展.行星传动技术[M].上海:上海交通大学出版社,2012.

[3]赵海波,张涛.汽车自动变速器构造与维修[M].北京:机械工业出版社,2011.

作者简介：赵海宾(1978-)，男，河北魏县人，硕士,讲师，研究方向:汽车电子控制技术及故障诊断。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.236