自動變速箱行星齒輪組裝置的結構及運行原理
2021-01-19 汽車動力總成在自動變速箱的汽車中，行星齒輪裝置操縱減速、倒車、直接連接和加速。行星齒輪裝置由行星齒輪，離合器和制動器組成。前行星齒輪組和後行星齒輪組連接至用於連接和斷開動力的離合器和制動器。他們轉換輸入段和固定件，並產生不同的傳動比。下圖為一3AT行星齒輪裝置示意圖。
行星齒輪有3種類型的齒輪：齒圈、小齒輪和太陽齒輪、以及行星齒輪架。行星齒輪架連接至每個小齒輪的中心軸井使小齒輪轉動。利用這套互聯齒輪，小齒輪類似於行星圍繞太陽旋轉，所以他們被稱為行星齒輪。通常，多個行星齒輪組含在行星齒輪裝置內。
通過切換輸入，輸出和固定件，就能夠減速、倒車、直接連接和加速。
①減速
動力輸入：齒圈
動力輸出：行星齒輪架
固定的：太陽齒輪
當太陽齒輪是固定的時，僅小齒輪轉動和迴轉。因此，輸出軸只通過小齒輪的轉動與輸入軸成比例地減速。
箭頭的長度表示轉速，箭頭的寬度表示扭矩。箭頭越長，轉速越大；箭頭越寬，扭矩越大。
②倒車
動力輸入：太陽齒輪
動力輸出：齒圈
固定的：行星齒輪架
當行星齒輪架固定就位和太陽齒輪轉動時，齒圈在其軸上移動並且轉動方向相反。
箭頭長度表示轉速，其寬度表示扭矩。箭頭越長轉速越快，越寬扭矩越大。
③直接連接
動力輸入：太陽齒輪，齒圈
動力輸出：行星齒輪架
因為齒圈和太陽齒輪一起以同一速度轉動，行星齒輪架也以相同的速度旋轉。
箭頭長度表示轉速，其寬度表示扭矩。箭頭越長，轉速越高；箭頭越寬，力矩越大。
④加速
功率輸入：行星齒輪架
功率輸出：齒圈
固定的：太陽齒輪
行星齒輪架順時針轉動時，小齒輪繞太陽齒輪旋轉同時順時針轉動。因此，齒圈根據齒圈和太陽齒輪的齒數加速。
箭頭長度表示轉速，其寬度表示扭矩。箭頭越長轉速越快，越寬扭矩越大。
有兩種類型的制動器固定件：帶型和溼式多盤型。帶型用於B1制動器，溼式多盤型用於B2和B3型制動器。在某些自動變速箱中，溼式多盤型也用於B1制動器。
制動帶繞在鼓的外圓圈上。該制動帶的一端用銷固定到自動變速箱外殼上，而另一端通過液壓操縱的活塞杆接觸制動器制動活塞。制動活塞可通過壓縮彈簧而在活塞杆運動。提供2種不同長度的活塞杆以使制動帶和鼓之間的間隙能夠被調節。
當液壓施加到活塞上時，活塞在活塞缸內向左運動，壓縮彈簧。活塞杆隨活塞左移動並推動制動帶的一端。因為制動帶另一端是固定在變速箱外殼上的，所以制動帶的直徑減小，使制動帶夾緊在鼓上從而使鼓不能運動。此時，在制動帶和鼓之間產生大的摩擦力使鼓或一部分行星齒輪不能運動。當壓縮液體從缸中排出時，活塞和活塞杆被外彈簧的力推回，使鼓被制動帶拉開。同樣，內彈簧有兩個功能：吸收鼓的反作用力和減少制動帶夾緊時產生的震動。
B2制動器通過1號單向離合器運轉，防止前和後太陽齒輪逆時針轉動。各個盤用花鍵連接到1號單向離合器的外圈，而各個板固定到變速箱外殼上。1號單向離合器的內圈（前和後太陽齒輪）被設計成在逆時針轉動時鎖住而在順時針轉動時能夠自由轉動。B3制動器的目的是防止後行星齒輪架的移動。各個盤與後行星齒輪架的B3轂嚙合。B3轂和後行星齒輪架組成一個裝置並一起轉動。各個板固定到變速箱外殼上。
當液壓作用到活塞缸時，活塞在缸內運動，迫使板和盤相互接觸。結果在每個盤和板之間產生摩擦力。從而託架和太陽齒輪鎖定到變速箱外殼上。
當壓縮液從活塞缸內排出時，活塞由回動彈簧回到起原來位置，是制動器鬆開。
離合器C1的作用是將來自液力變矩器的動力傳遞到前齒圈（通過輸入軸）。盤和板交錯排成直線。前齒圈用花鍵連接齒圈凸緣而前進檔離合器鼓用花鍵連接直接檔離合器轂。離合器C2將輸入軸的動力傳遞到直接檔離合器鼓（太陽齒輪）。盤用花鍵連接到直接檔離合器轂而板用花鍵連接到直接檔離合器鼓。直接離合器鼓與太陽齒輪輸入鼓嚙合而太陽齒輪輸入鼓用花鍵來界到前和後太陽齒輪。其結構是盤、板和鼓的3個裝置一起移動。
當壓縮液體流入活塞缸時，推動活塞止回球，使該球封閉單向閥。這又使活塞在缸內運動，迫使板與盤接觸。由於板和盤之間大的摩擦力，傳動側板和從動盤以同一速度轉動。即離合器被接合，輸入軸接至齒圈以及輸入軸的動力被傳遞給齒圈。
當增壓的液壓傳動裝置釋放時，缸內的液壓降低。這使止回球運動離開單向閥，這是因為離心力的作用而試圖做的，並且缸內液體通過單向閥排出。其結果是活塞受回到彈簧的作用回到原來的位置，使離合器脫開。
在常規的離合器中，為防止離合器鬆開時作用在活塞液壓室中液體的離心力產生壓力，配備一隻止回球用於排放液體。因此，在能夠接著應用離合器之前，需要時間讓液體充滿活塞液壓室。在換檔期間，除了閥體控制的壓力外，作用到活塞液壓室中液體上的壓力也產生影響，這取決於發動機轉速的波動。為了消除這種影響，相對與活塞液壓室配有一個消除液壓室。通過利用如軸那樣使用的潤滑液，施加相同的離心力，於是消除了作用於活塞本身的離心力。因此，沒有必要利用止回球排放液體，並且獲得高靈敏和平穩的換檔特性。
在不考慮換檔衝擊設計行星齒輪裝置時，不需要B2, F1和F2，C1, C2, B1和B3即足夠。而且，使液壓施加於制動器上的同時釋放離合器的工作液壓是困難的。因此，1號單向離合器（F1）通過B2制動器運轉以防前和後太陽齒輪逆時針轉動。2號單向離合器（F2）防止後行星齒輪逆時針轉動。2號單向離合器的外圍固定到變速箱外殼上。它被裝配成當內圈（後行星齒輪）逆時針轉動時鎖住，而在順時針轉動時自由轉動。由此可見，使用單向離合器，通過始終對一個部件施加或釋放液壓來轉換齒輪。這就是說，行星齒輪裝置中的單向離合器的功能是確保平穩換檔。
(1) 輸入軸通過C1使前行星齒輪順時針轉動。
(2) 前行星小齒輪自轉和公轉並使太陽齒輪逆時針轉動。
(3) 在後行星齒輪中，後行星齒輪架被F2固定，所以太陽齒輪通過後行星齒輪使後行星齒圈順時針轉動。
(4) 前行星齒輪架和後行星齒圈使輸出軸順時針轉動。
(1) 輸入軸通過C1使前行星齒輪順時針轉動。
(2) 因為太陽齒輪被B2和F1固定，動力不傳遞到後行星齒輪。
(3) 前行星齒輪架使輸出軸順時針轉動。
(1) 輸入軸通過C1使前行星齒圈順時針轉動，同時通過C2使太陽齒輪順時針轉動。
(2) 因為前行星齒圈和太陽齒輪以相同的轉速一起轉動，整個行星齒輪裝置也以同一轉速轉動以及來自前行星齒輪架的動力輸出到輸出軸。在第三檔，減速比為1。
(1) 輸入軸通過C2使太陽齒輪順時針轉動。
(2) 在後行星齒輪，由於後行星齒輪架被B3固定，所以後行星齒圈通過後行星小齒輪逆時針轉動，並且輸出軸逆時針轉動。
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