三、4速串联式行星齿轮变速原理分析

目前一些新款小排量轿车所用的4AT使用的串联式行星排也比较常见，这种串联式实际上就是过去传统辛普森式的改进型（过去传统辛普森式已不再使用）。它的最大特点是结构比较紧凑，两个单排中除了两个单独的太阳轮外，前排齿圈和后排行星架连为一体，而前排行星架又和后排齿圈连为一体，同时前排齿圈和后排行星架还永远作为输出元件，这种组合可实现4前1倒的变速功能（图3-17）。目前国内使用这种结构的自动变速器车型有三星道奇旅行车的41TE型变速器、现代轿车的F4A42变速器、标致及雪铁龙系列的AL4变速器、上海通用系列的4T65E和4HP-16变速器及丰田花冠轿车的U341E变速器等。

图3-17 串联式行星齿轮组

下面分析41TE型变速器各档动力传递流程。

1）当变速器执行1档时（图3-18），参与工作的元件有离合器C1和制动器B2，低档/直接档离合器C1接合将发动机输出动力经输入轴传递到后排太阳轮上。低档/倒档制动器B2工作后又将前架和后圈固定住，因此在后排就相当于后太阳轮主动齿圈固定，行星架大速比减速输出，形成1档传动比。动力传递在后单排单级齿轮里完成。

图3-18 1档动力流程

2）当变速器由1档切换2档时（图3-19），主动元件仍然是后太阳轮，而固定元件不再是制动器B2，通过2档/4档制动器B1的工作来固定前太阳轮。传递路线为：由于变速器在执行1档时，制动器B2不但固定了后齿圈，同时还固定了前行星架，输出车轮与后架前圈相连，因此变速器在1档时，由于前圈（后架和车轮）顺转前架被固定使前太阳轮形成自由的逆转；但变速器控制单元发出2档命令时由于B1制动器参与工作将前太阳轮锁死，这样在前排里就形成了前圈主动、前太阳轮固定、前架输出的减速装置。由于前架和后圈为一体，因此就相当于前架给后圈实现一个减速输出，后圈由原来1档的静止状态慢慢的转动起来，这样在后单排中后太阳轮以输入轴的转速输入后齿圈已远远低于输入轴的转速输入（同方向而不同速度输入），迫使后行星架高于1档速度输出而仍低于输入轴的输入转速形成2档传动比。1档与2档速度的变化在于后齿圈上（1档圈静止、2档圈转动），动力传递在两个行星排里完成。

图3-19 2档动力流程

3）当变速器执行3档时（图3-20），B1制动器释放而直接档/超速档离合器C2接合，C2离合器参与工作，将发动机输出动力经输入轴传递到前架和后圈上，而C1离合器继续保持发动机输出动力仍然传递到后太阳轮上，这样在后行星排中就形成了后太阳轮和后齿圈以同方向、同样速度输入，致使后行星架以同方相同速度的输出形成1∶1传动的直接档。动力传递在两个行星排中完成。

图3-20 3档动力流程

4）当变速器执行超速4档时（图3-21），C1离合器释放B1制动器再次接合，主动元件仍以C2离合器为主来驱动前架和后圈，B1制动器再次接合将前太阳轮又一次固定住，因此在前排里就形成架主动太阳轮固定齿圈超速输出的结果。由于前圈与后架连为一体，因此4档的动力传递只是在前排里完成。

图3-21 4档动力流程

5）当变速器变速杆置于倒档位置时（图3-22），倒档离合器C3参与工作将发动机动力经输入轴传递到前排太阳轮上，同时低档/倒档制动器B2参与工作，又将前架和后圈固定住，这样就形成了在前排里太阳轮主动、行星架固定齿圈反向减速输出的结果即实现出与输入方向相反的倒档传动比。动力传递只是在前排里完成。

图3-22 R位倒档动力流程