莱派特式（lepelletier）齿轮变速机构档位传动分析

莱派特式（ lepelletier）齿轮变速机构档位传动 分析

王正旭

广州市工贸技师学院 510425

摘要：随着世界汽车产业的不断发展，汽车自动变速器的档位越来越多，使得换挡过程越来越平顺。档位多使变速器具有更大的速比范围和更细密的档位之间的速比分配，从而改善汽车的动力性、燃油经济性和换档平顺性。例如宝马7系或奥迪A8装配ZF产的6档自动变速器（ZF6HP-26），首次采用Lepelletier (发音：La-pelt-e-ay), 译为莱派特式齿轮变速机构。这种轮系是1990年，法国人皮埃尔· 莱派特(Pierre Lepelletier )开发Lepelletier（莱派特）轮系自动变速器，并获得专利。下面详细分析莱派特齿轮传动机构。

关键词：莱派特 自动变速器 档位分析

正文：
这种轮系由一个简单的行星齿轮和一个拉维娜(Ravigneaus)轮系组成。前端的行星齿轮不换档，太阳轮一直固定。德国ZF公司的ZF6HP-26自动变速器首次使用这种轮系。之后，通用、福特、大众、沃尔沃、劳斯莱斯等车型开始使用。

图 1 莱派特式档位传动图一

其结构特点是：采用前、后两个行星齿轮组，前面是一个单排单级行星齿轮机构，称为初级行星齿轮组；后面是一个拉维娜式行星齿轮机构，它由一个单级行星齿轮机构和一个双级行星齿轮机构复合而成，称为次级行星齿轮组。初级行星齿轮组的太阳轮是永久固定不动的。次级行星齿轮组的齿圈是动力输出端。

各换档执行元件的作用：

离合器K1—连接前排行星架与拉维娜小太阳轮。

离合器K2—连接输入轴与拉维娜行星排行星架。

离合器K3—连接前排行星架与拉维娜大太阳轮。

制动器B1—固定拉维娜大太阳轮。

制动器B2—固定拉维娜式行星排行星架。

单向离合器F—阻止拉维娜行星排行星架逆时针转动。

各档位换挡执行元件工作表

●—表示接合状态○—表示有发动机制动时接合

为形象表达更清楚可用下图2表示档位传动路线：

最早使用莱派特式齿轮变速机构的是德国ZF公司生产的ZF6HP-19A和ZF6HP-26。这两款自动变速器分别装在宝马E60和E65上，至此引领自动变速器的发展进入6速时代，具有划时代的意义。

二、动力传递路线分析

图 2 莱派特式档位传动图二

1．1档动力传递路线：K1、F、(B2)工作

1. 1. 1档动力传递路线如图3所示，初级单排单级行星齿轮组太阳轮与壳体连接，为永久固定件，齿圈输入，行星架输出，减速后向后输出。经K1离合器接合，传到小太阳轮，由于齿圈有阻力，使得行星架有逆时针转动的趋势，被单向离合器F固定，由齿圈减速输出。经过初级行星齿轮组和次级行星齿轮组两次减速后，完成1档动力传递。

在D位1档，单向离合器F工作。没有发动机制动作用。档驾驶员选用1位1档时，制动器B2工作，将次级行星齿轮组的行星架双向固定，此时有发动机制动作用，在路况不好或下坡时使用该档位。

2．2档动力传递路线：K1、B1工作。

2档动力传递路线如图4所示，初级行星齿轮组太阳轮固定，齿圈输入，行星架输出。同向减速后由离合器K1将动力传递到小太阳轮。在1档的基础上，由制动器B1将大太阳轮固定。使行星轮绕着太阳轮做公转，使得行星架也做顺时针转动，使齿圈加速转动。实现2档。为能表达清楚，现将初级、次级行星齿轮组的状态分别说明如下：

在1档时，次级行星齿轮组共用行星架被F单向固定，前排行星轮顺时针旋转，前排大太阳轮逆时针旋转—空转。2档时，前排大太阳轮被固定，则共用行星架也顺时针旋转，驱动共用内齿圈顺时针旋转，故齿圈的转速比1档时要快一些。

3．3档动力传递路线：K1、K3工作。

3档动力传递路线如图5所示，由初级行星齿轮组减速后，由K1输给小太阳轮，K3输给大太阳轮，次级行星排被卡死，作为整体旋转，没有改变传动比。因此3档的传动比只由初级单独完成。为能表达清楚，现将初、次级行星齿轮组的状态分别说明如下

次级行星齿轮组前后两个太阳轮被同时驱动，由整个行星齿轮机构以一个整体旋转，次级行星齿轮组的齿轮传动比为1：1，即次级行星齿轮组共用齿圈相对离合器K1、K3的输入转速而言是同向等速输出。自动变速器的总传动比等于初级行星齿轮组和次级行星齿轮组传动比的乘积，初级行星齿轮组是一个减速传动，传动比大于1；在3档时，次行星齿轮机构没有参与传动比变化，次级行星齿轮组是等速传动，传动比等于1，则整个自动变速器的传动比等于初级行星齿轮组传动比，即总传动比大于1。

倒档动力传递路线：K3、B2工作。

倒档动力传递路线，涡轮轴转速经初级行星齿轮组减速后，通过离合器K3，将动力传递到次级行星齿轮组前排大太阳轮，制动器B2将行星架固定，齿圈反向减速输出。倒档时，有初级和次级两次减速。为能表达清楚，现将初、次级行星齿轮组的状态分别说明如下。

结束语：自动变速器采用莱派特(lepelletier)行星齿轮变速机构，档位分布合理，只用了5个或6个换档执行元件就完成了6个前进档和1个倒档的相互转换。换档执行元件的布置合理紧凑，在09L/09E自动变速器中只有5个换档执行元件，即3个片式离合器K1，K2，K3和2个片式制动器B1，B2，没有单向离合器，使自动变速器的结构大为简化，重量减轻，损耗减小，效率提高，每个档位都有发动机制动。但在换档过程中存在着换档重叠，发动机扭矩有重叠或干涉，这给电控系统提出了更高的要求。自动变速器控制单元检测自动变速器输入转速传感器信号，通过调整换档油压来实现重叠换档，并使在换高档时会减小发动机扭矩输出，在换低档时会增加发动机扭矩输出，与行驶状态相适应。