四、4速拉维娜式行星齿轮变速原理分析
拉维娜式行星排结构紧凑,但比较复杂,现在大部分欧款车型使用的大都是这种形式的行星排,如大众车型的01M、01N系列,丰田威驰的U540E等。拉维娜式行星排是由一个单排单级齿轮组和一个单排双级齿轮组共同组成,它的最大特点是两个行星排中有两个自由太阳轮同时共用一个行星架、共用一个齿圈,而且齿圈还永远作为输出元件,如图3-23所示。
图3-23 拉维娜式行星齿轮组
4档拉维娜式动力传递以帕萨特B5轿车01N型变速器动力传递简图进行动力流分析。
1)当变速器执行1档时(图3-24),1档/3档离合器K1参与工作,将发动机输出动力经输入轴传递到单排双级齿轮组的小太阳轮上。在单排双级齿轮组中,由于行星架上面有两组行星轮,因此小太阳轮和这两组行星轮的组合关系为:在一个主动齿轮(小太阳轮)和一个从动齿轮(与齿圈啮合的行星轮)中间加一个中间齿轮(另一个行星轮),主从动的旋转方向是一致的;与齿圈相互啮合的行星轮和齿圈之间又是一个外啮合和一个内啮合的关系,因此齿圈如果与其相互啮合的行星轮相互啮合,旋转方向也是一致的。汽车未行驶前,输出齿圈相当于与输出驱动车轮相连,如果此时车辆静止将齿圈视为固定元件,那么在小太阳轮顺时针主动时行星架一定会形成反方向旋转趋势,而作用在传动路线中的单向离合器F此时恰恰又不允许行星架逆时针旋转,因此就会形成在单排双级齿轮里太阳轮主动行星架被固定,齿圈顺时针减速输出的结果即实现1档传动比。在此传动中,行星轮是以自传方式为主来驱动齿圈旋转(绕小圈),形成与输入轴旋转方向一致的减速1档。动力传递在单排双级齿轮组里完成。
图3-24 1档动力流程
2)当变速器执行2档时(图3-25),2档/4档制动器B2参与工作,将单排单级齿轮组中大太阳轮锁住,主动元件仍然是小太阳轮。在1档时与齿圈相互啮合的行星轮同时还与大太阳轮相互啮合旋转,大太阳轮与其相互啮合的行星轮又是两个外啮合齿轮相互啮合旋转,因此在1档时大太阳轮是逆转的。变速器控制单元发出2档命令后,大太阳轮立即被B2制动器固定住,这样就会使与齿圈啮合的行星轮不再以自传方式为主,而是以公转方式为主,带动行星架围绕大太阳轮旋转(绕大圈)给齿圈实现了一个加速度形成2档传动。速度的变化在于行星架上1档行星架为静止元件,2档行星架慢慢旋转实现加速度。动力传递在两个行星排中共同完成。
图3-25 2档动力流程
3)当变速器执行3档时(图3-26),2/4档制动器B2释放,3档/4档离合器K3接合将发动机动力经输入轴传递到行星架上,而前进档离合器K1继续工作仍然将动力传递到小太阳轮上,这样就形成了K1、K3两个离合器以同方向相同速度的输入到行星排中,致使整个行星排形成一个整体,而使输出齿圈也以同方相同速度的输出形成1∶1的直接档——3档。动力传递在两个行星排中完成。
4)当变速器执行超速档时(图3-27),前进档离合器K1释放,3档/4档离合器K3继续保持,同时2档/4档制动器B2再次被启动将大太阳轮锁住,因此就形成在单排单级齿轮组里3档/4档离合器K3主动行星架、B2制动器固定大太阳轮齿圈超速输出,即为超速4档传动比。动力传递在单排单级齿轮组里实现。
5)当变速器执行倒档时(图3-28),倒档离合器K2参与工作,将发动机动力经输入轴传递到单排单级齿轮中的大太阳轮上,同时,低档/倒档制动器B1参与工作,又将行星架固定住,这样就形成了在单排单级齿轮组里太阳轮主动、行星架固定齿圈反向减速输出,实现倒档传动比的结果。动力传递只是在单排单级齿轮组里完成。
图3-26 3档动力流程
图3-27 4档动力流程
图3-28 R位倒档动力流程