学习任务4 串联式行星齿轮变速器和平行轴式齿轮变速器的认识

学习任务4 串联式行星齿轮变速器和平行轴式齿轮变速器的认识

【学习目标】

1. 知识目标

（1） 串联式行星齿轮变速器的组成和各挡动力传动路线。

（2） 平行轴式齿轮变速器的组成和各挡动力传动路线。

2. 技能目标

（1） 为串联式行星齿轮变速器的检修打下基础。

（2） 为平行轴式齿轮变速器的检修打下基础。

【相关知识】

一、 串联式行星齿轮变速器

1. 串联式行星齿轮变速器的组成

串联式行星齿轮变速器由串联式行星齿轮机构和换挡执行元件组成，常见的为通用汽车的4T60E、4T65E自动变速器和福特汽车的AXOD自动变速器。下面以4T65E自动变速器为例，介绍串联式行星齿轮变速器。

1） 串联式行星齿轮机构

串联式行星齿轮机构由两个简单的行星齿轮机构串联而成，也称为改进的辛普森行星齿轮机构，其结构示意图如图3-4-1所示。

图3-4-1串联式行星齿轮机构的结构示意图

1—前排齿圈；2—前排行星轮；3—前排太阳轮；4—前排行星架；

5—后排齿圈；6—后排行星轮；7—后排太阳轮；8—后排行星架

串联式行星齿轮机构的前后排太阳轮独立运动，前排行星架与后排齿圈连在一起，前排齿圈与后排行星架连在一起，是输出元件。输入元件是前排太阳轮或前排行星架。不同的挡位，各元件的状态见表3-4-1。

表3-4-1不同挡位时各元件的状态

2）  4T65E串联式行星齿轮变速器

4T65E串联式行星齿轮变速器的组成示意图如图3-4-2所示，由串联式行星齿轮机构和10个换挡执行元件组成。

图3-4-2 4T65E串联式行星齿轮变速器的组成

各换挡执行元件的名称和功能见表3-4-2。

表3-4-2各换挡执行元件的名称和功能

2. 串联式行星齿轮变速器各挡动力传动路线

4T65E串联式行星齿轮变速器的结构简图如图3-4-3所示，不同挡位时换挡执行元件的动作情况见表3-4-3。

图3-4-3 4T65E串联式行星齿轮变速器的结构简图

1,4—输出轴；2—主减速器；3—差速器

表3-4-3不同挡位时换挡执行元件的动作情况

注：A—作用；H—保持；O—超速；*—作用或保持，但没有负荷，不传递动力。

1） D位一挡动力传动路线

D位一挡动力传动路线如图3-4-4所示。在D位一挡，输入离合器C₃接合，驱动输入单向离合器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；因后排行星架/前排齿圈与车体相连，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，前进挡制动器B₄工作，低速挡单向离合器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。

图3-4-4D位一挡动力传动路线

1,4—输出轴；2—主减速器；3—差速器

由以上分析可知，输入单向离合器F₂和低速挡单向离合器F₃的锁止是动力传递不可缺少的环节，当转矩来自车轮时，前排太阳轮有同向增速旋转的趋势，则F₂和F₃滑转，动力不能反向传递，所以，D位一挡没有发动机制动。

2） D位二挡动力传动路线

D位二挡动力传动路线如图3-4-5所示。在D位二挡，二挡离合器C₁接合，通过二挡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，前进挡制动器B₄工作，低速挡单向离合器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。

图3-4-5 D位二挡动力传动路线

1,4—输出轴；2—主减速器；3—差速器

D位二挡时，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。这是因为，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趋势，所以输入单向离合器F₂超越滑转。D位二挡时也没有发动机制动。

3） D位三挡动力传动路线

D位三挡动力传动路线如图3-4-6所示。D位三挡时，二挡离合器C₁接合，通过二挡驱动套将动力传给前排行星架/后排齿圈；同时三挡离合器C₂接合。对于前行星排而言，二挡离合器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，三挡离合器C₂接合，三挡单向离合器F₁锁止，使前排太阳轮不能超速旋转，转速被限定在三挡离合器的转速(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，则整个行星齿轮机构整体旋转，传动比为1∶1。

图3-4-6D位三挡动力传动路线

1,4—输出轴；2—主减速器；3—差速器

当转矩来自车轮时，对前排行星齿轮机构而言，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，此时三挡单向离合器F1超越，没有发动机制动。

4） D位四挡动力传动路线

D位四挡动力传动路线如图3-4-7所示。D位四挡时，二挡离合器C₁接合，通过二挡驱动套将动力传给前排行星架/后排齿圈；四挡制动器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。D位四挡时，动力传递没有采用单向离合器，故有发动机制动。

图3-4-7D位四挡动力传动路线

1,4—输出轴；2—主减速器；3—差速器

5）  倒挡动力传动路线

倒挡动力传动路线如图3-4-8所示，倒挡时，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。倒挡制动器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。

图3-4-8倒挡动力传动路线

1,4—输出轴；2—主减速器；3—差速器

二、 平行轴式齿轮变速器

本田汽车的自动变速器有很多型号，如MAXA、B7XA、BCLA、MCLA、BAYA等，但它们的基本结构变化不大，都是采用平行轴式变速器。下面以MAXA自动变速器为例进行介绍。

1.MAXA平行轴式变速器的组成

MAXA平行轴式变速器的结构简图如图3-4-9所示，主要包括平行轴、各挡齿轮和离合器等组成。平行轴有三根，即一轴、中间轴和二轴。一轴与发动机曲轴主轴颈轴线同轴。一轴上装有三挡和四挡离合器以及三挡、四挡、倒挡齿轮和驱动齿轮，倒挡齿轮与四挡齿轮制为一体。中间轴上装有主减速器的主动齿轮及一挡锁定离合器、一挡、二挡、三挡、四挡、倒挡、惰轮以及驻车齿轮和倒挡接合套，主减速器的主动齿轮与中间轴制成一体，一挡齿轮通过单向离合器装在中间轴上；二轴上装有一挡、二挡离合器和一挡、二挡齿轮及从动齿轮。中间轴四挡齿轮及其倒挡齿轮可以锁止在二轴中部，工作时是锁止四挡齿轮还是倒挡齿轮则取决于倒挡接合套的移动方式。一轴和二轴上的齿轮与中间轴上的齿轮保持常啮合状态。行车中，当通过控制系统使变速器中某一组齿轮实现啮合时，动力将从一轴和二轴传递到中间轴，并由中间轴输出。

图3-4-9MAXA平行轴式变速器的结构简图

1—液力变矩器；2—中间轴一挡齿轮；3—中间轴三挡齿轮；4—一轴三挡齿轮；5—三挡离合器；6—四挡离合器；7—一轴四挡齿轮；8—一轴倒挡齿轮；9—倒挡惰轮；10—一轴驱动齿轮；11—一轴；12—中间轴二挡齿轮；13—中间轴惰轮；14—驻车齿轮；15—中间轴；16—驻车锁销；17—二轴；18—二轴从动齿轮；19—中间轴倒挡齿轮；20—二轴二挡齿轮；21—倒挡接合套；22—中间轴四挡齿轮；23—伺服阀；24—二挡离合器；25—一挡离合器；26—二轴一挡齿轮；27—单向离合器；28—一挡锁定离合器；29—主减速器；30—油泵

2.mAXA平行轴式变速器的换挡执行元件

MAXA平行轴式变速器有5个离合器、1个单向离合器和1个伺服阀，共7个换挡执行元件，各换挡执行元件的功能见表3-4-4。

表3-4-4各换挡执行元件的功能

3.mAXA平行轴式变速器各挡动力传动路线

MAXA平行轴式变速器不同挡位时换挡执行元件的动作情况见表3-4-5。

表3-4-5不同挡位时换挡执行元件的动作情况

1） OD/D位一挡动力传动路线

OD/D位一挡时，一挡离合器和单向离合器工作，动力传动路线为：一轴→一轴驱动齿轮→中间轴惰轮→二轴从动齿轮→二轴→一挡离合器→二轴一挡齿轮→中间轴一挡齿轮→单向离合器→中间轴。此挡由于有单向离合器的工作，所以没有发动机制动。

2） OD/D位二挡动力传动路线

OD/D位二挡时，二挡离合器工作，动力传动路线为：一轴→一轴驱动齿轮→中间轴惰轮→二轴从动齿轮→二轴→二挡离合器→二轴二挡齿轮→中间轴二挡齿轮→中间轴。

3） OD/D位三挡动力传动路线

OD/D位三挡时，三挡离合器工作，动力传动路线为：一轴→三挡离合器→一轴三挡齿轮→中间轴三挡齿轮→中间轴。

4） OD位四挡（超速挡）动力传动路线

OD位四挡时，四挡离合器工作，伺服阀工作使倒挡接合套左移，动力传动路线为：一轴→四挡离合器→一轴四挡齿轮→中间轴四挡齿轮→倒挡接合套→中间轴。

5） 2位二挡动力传动路线

2位二挡的情况同OD/D位二挡。

6） 1位一挡动力传动路线

1位一挡时，一挡离合器、一挡锁定离合器和单向离合器工作，动力传动路线为：一轴→一轴驱动齿轮→中间轴惰轮→二轴从动齿轮→二轴→一挡离合器→二轴一挡齿轮→中间轴一挡齿轮→一挡锁定离合器（单向离合器）→中间轴。由于一挡锁定离合器参与工作，所以1位一挡时有发动机制动。

7） R位动力传动路线

R位时，四挡离合器工作，伺服阀工作使倒挡接合套右移，动力传动路线为：一轴→四挡离合器→一轴倒挡齿轮→倒挡惰轮→中间轴倒挡齿轮→倒挡接合套→中间轴。

8） P位动力传动路线

P位时，所有离合器都不工作，因而动力不能传到中间轴。此时，依靠制动锁块与驻车齿轮的互锁作用实现驻车。

9） N位动力传动路线

N位时，所有离合器都不工作，所以动力不能传到中间轴。

当选挡杆从OD位换到N位时，倒挡接合套将使中间轴四挡齿轮与中间轴相固连；而当选挡杆从R位换到N位时，中间轴倒挡齿轮也将处于啮合状态。但由于此时无动力传递给中间轴，因而上述两种情况均无动力输出。从而使车辆处于空挡位置。