自动变速器动力传递路线分析

2023年11月26日发(作者：二手奔驰s350)

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自动变速器动力传递路线分析（一）基本单级和双级行星

齿轮机构传动分析

内容简介：自动变速器的齿轮机构多数为行星齿轮机构，由两个到三个行星排，利用多个离合器

和制动器，实现某些元件作为输入，制动某些元件，组合出不同的传动比，从而实现换档过程。

而行星齿轮机构因为有齿轮的公转和自转，配合不同行星排组合、不同离合器和制动器组合，传

动过程复杂。本站文章来源于汽车维修与保养、汽车维修技师等杂志发表的自动变速器传动路线

原理，其中加入了本站站长对自动变速器的理解和认知！

自动变速器液力变矩器、齿轮变速机构、液压控制系统和电子控制系统组成。其中齿轮变速

机构分为固定平行轴式和行星齿轮式两种。除本田自动变速器采用固定平行轴式外，多数自

动变速器齿轮变速机构采用行星齿轮式。行星齿轮机构利用两个到三个行星排，配合多个离

合器、制动器和单身离合器，组合出不同的传动比，从而实现换档过程。

行星齿轮机构可分为单级行星齿轮机构和双级行星齿轮机构。

一 单排单级行星齿轮机构的传动规律分析：

最简单的行星齿轮机构由一个太阳轮、一个内齿圈和一个行星架和多个行星齿轮组成，

但是用于传递动力的有太阳轮、齿圈和行星架，也就是说，行星齿轮机构的三个构件是太阳

轮、齿圈和行星架。结构如图所示：

1－太阳轮；2－行星齿轮；3－齿圈；4－行星架

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单级行星齿轮机构图

1 单级行星齿轮机构太阳轮、齿圈和行星架齿数的规律

在单级行星齿轮机构中，太阳轮和齿圈的齿数是可以数出来的，而行星架的齿数是多少

呢？其中的原理计算我不写了，写了相信也没有人看的，我就直接说结论吧：

行星架的齿数＝太阳轮齿数＋齿圈的齿数；也说是说行星架齿数＞行星架齿数＞太阳轮

齿数。

2 单级行星齿轮机构太阳轮、齿齿圈和行星架运动方向规律总结

想想，如果让太阳轮顺转，将带动行星齿轮绕行星齿轮轴逆转，若此时将行星架固定不

动，行星齿轮的逆转将带动齿圈逆转。也就是说，若将行星架固定，太阳轮和齿圈的运动方

向相反。还是太阳轮顺转带动行星齿轮绕行星齿轮轴逆转。若将齿圈固定，逆转的行星齿轮

将绕内齿圈行走，从而带动行星架顺转。也说是说若将齿圈固定，太阳轮和行星架的运动方

向相反。那么若是将太阳轮固定，行星架与内齿圈的运动方向相同还是相反呢？我不再推导

了，直接说结果吧：

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单级行星齿轮机构太阳轮、齿齿圈和行星架运动方向规律总结图

3 如何实现直接档传动

如果将三者中太阳轮、齿圈和行星架的任何两个连接为一体，则整个行星齿轮机构以同

一速度旋转。对于自动变速器多数的三档（直接档）时，常常是要用两个离合器，这两个离

合器将输入轴动力传给太阳轮、齿圈和行星架中的两个，则第三个输出的转速与输入相同，

即行成了直接档。

二 单排双级行星齿轮机构的传动规律分析

1－齿圈；2－太阳轮；3－行星齿轮；4－行星齿轮；5－行星架；

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单排双级行星齿轮机构与单排单级行星齿轮机构相比，多了一组啮合行星齿轮,也就是

说太阳轮通过两组行星齿轮（称为双级即是这的原因吧）后将动力传给了齿圈了。

1 双级行星齿轮机构太阳轮、齿圈和行星架齿数的规律

在单级行星齿轮机构中， 行星架的齿数＝太阳轮齿数＋齿圈的齿数；也说是说行星架

齿数＞行星架齿数＞太阳轮齿数。而在双级行星齿轮机构中，行星架的假想齿数是内齿圈齿

数减去太阳轮齿数。即

行星架的齿数＝齿圈的齿数－太阳轮齿数；

所以在双级行星齿轮机构中，齿圈齿数是最多的，而太阳轮和行星架的齿数不同的设计

中有可能是太阳轮多，也可能是行星架齿数多。

2 双级行星齿轮机构太阳轮、齿齿圈和行星架运动方向规律总结

在在单级行星齿轮机构中，太阳轮与齿圈转向相反，但是双级中，因为中间多加了一级

行星齿轮，这一导以反了，也就是说太阳轮与齿圈转向相同了。其它的我就不分析了，直接

看结果规律吧：

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双级行星齿轮机构太阳轮、齿齿圈和行星架运动方向规律总结图

3 如何实现直接档传动

与单级行星齿轮机构相同，对于双级，如果将三者中太阳轮、齿圈和行星架的任何两个

连接为一体，则整个行星齿轮机构以同一速度旋转，形成直接档。

三 自动变速器行星齿轮机构规律介绍

自动变速器实际应用中常常采用多排行星齿轮机构，各车型自动变速器采用的行星齿轮

机构连接方式不同，执行元件（即离合器、制动器和单向离合器）作用布置不同。对于各种

车型自动变速器传动原理分析，各类汽车维修杂志也基本上写的不能再写了。实际上许多自

动变速器传动基本相同，所以从规律上来说，主要的四大类有：辛普森结构、单向串联式、

双向串联式和拉维那式。本站在后面将一一分析各种齿轮机构传动路线、规律和重点难点。

自动变速器动力传递路线分析（二）辛普森式行星齿轮机

构传动原理

内容简介：本期自动变速器传动路线分析首先要分析的是辛普森式行星齿轮机构的换档原理。相

信上过汽车维修培训学校的汽车维修工有想法了：我们在学校学的就是辛普森式行星齿轮机构的

变速器！确实是这样，在多数汽车维修技术培训学校的的自动变速器课程，都是以丰田的辛普森

式行星齿轮机构分析自动变速器的换档原理和过程。为什么呢？

本期自动变速器传动路线分析首先要分析的是辛普森式行星齿轮机构的换档原理。相信上过

汽车维修培训学校的汽车维修工有想法了：我们在学校学的就是辛普森式行星齿轮机构的变

速器！确实是这样，在多数汽车维修技术培训学校的的自动变速器课程，都是以丰田的辛普

森式行星齿轮机构分析自动变速器的换档原理和过程。为什么呢？

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原因有三点：

1 一是丰田早期的自动变速器如140、140E、340E等自动变速器全部采用辛普森式

行星齿轮机构，这些自动变速器在国内现在很容量买到，几百元一个，所以学校从自动变速

器的购置成本上优先考虑的就是中田的辛普森式自动变速器了

说明一点：现在丰田的自动变速器已不再采用辛普森式行星齿轮机构了！

2 辛普森式行星齿轮机构变速器的相关书籍、资料较多，教师很容易得到这些变速器

的相关资料。

3 辛普森式式行星齿轮机构是一个经典，我是这么认为的，他内部的离合器、制动器、

单向离合器、齿轮机构的在各档位的组合适应了当时自动变速器液压和电控技术的要求！为

什么这么说呢，看本站站长给你详解辛普森式行星齿轮构的传动原理。

辛普森式行星齿轮机构的特点：

辛普森式行星齿轮机构有两个单级行星排，这两个行星排的元件却有两个太阳轮、两个

行星架和两个齿圈。但是这两个行星排的太阳轮是公共的，也就是说两个行星排共用一个太

阳轮；第二个特点是一个行星排的齿圈和另一个行星排的行星架连接，成为一个共同旋转的

组件，称为前齿圈后行星架组件，这个组件被被用于输出。如图所示：

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1－公共太阳轮；2－前排行星架；3－后排齿圈；4－前齿圈后行星架组件（用作输出）；

辛普森式行星齿轮机构可这实现三个前进档和一个倒档，现采用丰田A340E自动变速

器的结构分析辛普森式行星齿轮机构需要的执行元件（离合器、制动器和单向离合器）及换

档过程：

辛普森式行星齿轮机构图

从图上可以看出，有两个离合器C1和C2，离合器C1连接的输入与后排齿圈，离合器

C2连接输入与公共太阳轮。注意制动器B2和单向离合器F2，这两个执行元件均负责前排

行星架，制动器B2制动前排行星架，而单向离合器F2可以单向的制动前排行星架，即只

允许前排行星架单向旋转。

制动器B3、B1和单向离合器F1负责制动公共电太阳轮。制动器B3双向的制动公共太

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阳轮，而制动器B1制动的是单向离合器F1，而单向离合器F1只能单向的制动太阳轮，即

当制动器B1制动后，F1单向锁止公共太阳轮。

自动变速器动力传递路线分析（三）AL4双向串联式自动

变速器动力传递路线分析

内容简介：在上一期中介绍了丰田辛普森式行星齿轮机构的换档原理，辛普森式行星齿轮机构（两

个行星排）只能实现三个前进档，为了实现四档传动，还需要一个超速排。所以近年来，一种称

为辛普森式改进式行星齿轮机构广泛应用（称为双向串联式更准确一些），他利用实现两个行星

排实现四个前进档传动。这种双向串联式行星齿轮机构广泛应用于东风雪铁龙公司AL4自动变

速器、一汽/海南马自达FN4A-EL自动变速器，北京现代伊兰特F4A42自动变速器。

在上一期中介绍了丰田辛普森式行星齿轮机构的换档原理，辛普森式行星齿轮机构（两个行

星排）只能实现三个前进档，为了实现四档传动，还需要一个超速排。所以近年来，一种称

为辛普森式改进式行星齿轮机构广泛应用（称为双向串联式更准确一些），他利用实现两个

行星排实现四个前进档传动。这种双向串联式行星齿轮机构广泛应用于东风雪铁龙公司AL4

自动变速器、一汽/海南马自达FN4A-EL自动变速器，北京现代伊兰特F4A42自动变速器。

AL4自动变速器是由法国PSA集团（即Peugeot SA 标致集团）与雷诺公司联合开发设

计的横置、少维护、电子控制自动变速器，具有4个前进挡和一个倒挡，目前主要装备在雪

铁龙公司XSARA、XANTLA第 二阶段车的XU汽、柴油发动机和神龙公司生产的TU5JP/K

发动机上。在我国，该自动变速器主要用于神龙公司生产的富康988、浪潮、爱丽舍、赛纳

及毕 加索等乘用车上。不同车型装用的AL4自动变速器的机械构造基本相同，只是电控系

统有所不同。

AL4双向串联式行星齿轮机构有两个行星排，第一排的齿圈与第二排的行星架连接，称

为前齿圈后行星架组件；第一排的行星架与第二排的齿圈连接，称为前行星架后齿圈组件，

这个组件被作为输出。结构如下图所示：

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AL4双向串联式行星齿轮机构图

离合器C1：连接输入轴与后排太阳轮；

离合器C2：连接输入轴与前齿圈后行星架组件；

制动器B1：制动后排太阳轮；

制动器B2：制动前齿圈后行星架组件；

制动器B3：制动前太阳轮；

输出部件：前行星架后齿圈组件作为输出部件；

AL4自动变速器一档工作：

一档时，离合器C1接合、制动器B3制动；

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AL4自动变速器一档工作

输入轴顺转－＞离合器C1－＞后太阳轮顺转－＞后排齿圈与输出连接，在汽车没有起

步前输出不转，即后排齿圈暂时是不转的－＞后排行星架在后太阳轮驱动下顺转－＞前排齿

圈顺转－＞因为制动器B3固定了前排太阳轮，前排齿圈的顺转驱动前行星架顺转－＞前行

星架顺转输出动力，汽车起步。同时后排齿圈与前行行星架串联同时低速旋转。

即在一档时，前后两排均参与了动力传递。

AL4自动变速器二档工作：

二档时，离合器C2接合，制动器B3制动；

AL4自动变速器二档工作

输入轴顺转－＞离合器C2接合－＞后行星架顺转（因为后排的太阳轮自由旋转，所以

后排没有动力传递）－＞前齿圈顺转－＞前排太阳轮被B3制动，前排行星架在齿圈的驱动

下同向顺转输出动力，形成二档。

即在二档工作时只有前排传递动力。

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AL4自动变速器三档工作：

三档时，离合器C1和离合器C2均接合；

AL4自动变速器三档工作

输入轴通过离合器C1驱动后排太阳轮；通过离合器C2驱动后排行星架，即后排的太

阳轮和行星架-同时与输入连接同速同向旋转，则后排齿圈也同速同向旋转。因为后排齿圈

连接输出。所以形成直接档传动。

即三档时只有后排传递动力；

AL4自动变速器四档工作：

四档时离合器C2接合、制动器B1制动；

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AL4自动变速器四档工作

输入轴顺转－＞离合器C2接合－＞后排行星架顺转－＞因为后排的太阳轮被制动器

B1制动固定，后排齿圈在后排行星架的驱动下超速旋转，输出动力，形成超速档。

即在四档时只有后排传递动力。

AL4自动变速器倒档工作：

倒档时离合器C2接合，制动器B2制动；

AL4自动变速器倒档工作

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离合器C2接合带动后太阳轮顺转，因为制动器制动后行星架，则后齿圈在太阳轮的驱

动下反向旋转输出动力，从而形成倒档。

倒档时只有后排传递动力。

如果对比一下丰田的丰田辛普森式行星齿轮机构换档过程和AL4双向串联式行星齿轮

机构换档过程可以看出，丰田丰田辛普森式采用了两个单向离合器，分别负责1档升二档，

二档升三档的平稳换档，换档过程中没有涉及离合器或制动器交替切换。而在AL4双向串

联式变速器中，换档过程涉及了离合器或制动器的交替切换，这个过程配合即对变速器液压

和电控系统提出了要求。正是电子控制技术的发展，完全有能力实现换档的精确交替切换，

才使变速器的结构更加简单！

自动变速器动力传递路线分析（四）马自达FN4A-EL双向

串联式自动变速器动力传递路线分析

内容简介：上一期介绍了雪铁龙AL4双向串联式自动变速器动力传递路线，本期将介绍另一种

采用双向串联式的自动变速器FN4A-EL，他是一款电子控制4速自动变速器，用于一汽轿车生

产的马自达M6和海南马自达轿车。一汽马自达M6和海南马自达装备的FN4A-EL的基本构造

相同，动力传递路线相同，只是最终传动比及控制系统有所不同。

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上一期介绍了雪铁龙AL4双向串联式自动变速器动力传递路线，本期将介绍另一种采用双

向串联式的自动变速器FN4A-EL，他是一款电子控制4速自动变速器，用于一汽轿车生产

的马自达M6和海南马自达轿车。一汽马自达M6和海南马自达装备的FN4A-EL的基本构

造相同，动力传递路线相同，只是最终传动比及控制系统有所不同。

之前先来看看FN4A-E自动变速器与AL4自动变速器在动力传递路线上的区别：

注：为了统一说明，功能相同的离合器和制动器的命名做到尽量统一。

马自达FN4A-EL自动变速器动力传递路线图

离合器C1：连接输入轴与后排太阳轮；

离合器C2：连接输入轴与前齿圈后行星架组件；

制动器B1：制动后排太阳轮；

制动器B2：制动前齿圈后行星架组件；

单向离合器F：单向的锁止制动前齿圈后行星架组件；

离合器C3：连接输入轴与前太阳轮；

输出部件：前行星架后齿圈组件作为输出部件；

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雪铁龙AL4自动变速器所采用的双向串联式传动路线图

从马自达FN4A-EL自动变速器和雪铁龙AL4自动变速器行星齿轮机构完全相同（双向

串联，前行星架后齿圈组件作为输出部件），执行元件中C1，C2，B1，B2控制的元件相同，

只是对前排太阳轮的控制不同，马自达FN4A-EL自动变速器采用了离合器C3连接输入与前

排太阳轮，而雪铁龙AL4自动变速器采用制动器B3制动器前排太阳轮。但是正是这点变化，

在各档工作时，执行元件变化很大！

马自达FN4A-EL自动变速器参数表

马自达FN4A-EL自动变速器一档动力传递：

一档时（没有发动机制动作用），离合器C3接合，单向离合器F锁止；

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马自达FN4A-EL自动变速器一档动力传递图

输入轴顺转－＞离合器C3接合－＞驱动前排太阳轮顺转－＞前太阳轮的顺转力图使前

齿圈逆转，但是被单向离合器F锁止，不允许前齿圈逆转－＞前太阳轮顺转驱动前行星架顺

转输出动力，形成一档。

因为单向离合器对前齿圈的逆转锁止，而允许前齿圈顺转，所以当下坡时，输出动力不

能反传给输入，即不具备发动机制动作用。

如果一档要具有发动机制动作用，需要制动器B2制动前齿圈，双向的固定前齿圈，下

坡时，输出动力能反传给输入，即具备发动机制动作用。

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马自达FN4A-EL自动变速器具有发动机制动作用一档动力传递

马自达FN4A-EL自动变速器二档动力传递：

二档时，离合器C3接合，制动器B1制动

马自达FN4A-EL自动变速器二档动力传递图

一档时，离合器C3接合驱动前排太阳轮顺转，前排齿圈力图逆转但是被单向离合器F

或制动器B3固定，所以前排行星架在前太阳轮的驱动下顺转输出动力。因为前行星架与后

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排齿圈串联，带动后排齿圈顺转，因后排太阳轮无约束，后排太阳轮在后齿圈的驱动下自由

逆转。

升为二档后，制动器B1制动后太阳轮，后太阳轮不能逆转，则顺转的后齿圈将驱动后

行星架顺转，单向离合器F解锁或制动器B2解除对前齿圈后行星架的制动。前齿圈顺转，

因为对于单级行星齿轮机构，齿圈与行星架的转向相同，前齿圈的顺转将带动前行星架顺转，

所以前行星架的转速相对于一档时提高。变速器升为二档。

所以二档时两个行星排均参与传递动力。

马自达FN4A-EL自动变速器三档动力传递：

三档时离合器C3接合，离合器C2接合

马自达FN4A-EL自动变速器三档动力传递

离合器C3接合，输入通过离合器C3驱动前太阳轮；离合器C2接合，输入驱动前齿圈，

所以前行星架同速旋转输出，形成直接档。

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三档时只有前排传递动力。

马自达FN4A-EL自动变速器四档动力传递：

四档时离合器C2接合，制动器B1制动；

马自达FN4A-EL自动变速器四档动力传递图

离合器C2接合，输入驱动后排行星架，制动器B1制动后排太阳轮，所以后排齿圈在

行星架的驱动下增速旋转，由后排齿圈输出动力，形成超速四档。

即四档时只有后排传递动力

马自达FN4A-EL自动变速器倒档动力传递：倒档时，离合器C1接合，制动器B2制动；

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马自达FN4A-EL自动变速器倒档动力传递

离合器C2接合带动后太阳轮顺转，因为制动器B2制动后行星架，则后齿圈在太阳轮

的驱动下反向旋转输出动力，从而

形成倒档，倒档时只有后排传递动力。

自动变速器动力传递路线分析（八）ZF 4HP－14自动变

速器动力传递路线分析

内容简介：上期介绍了大众的01M、01N自动变速器的动力传递路线，本期介绍的ZF公司的4HP

－14自动变速器被上汽奇瑞、韩国大宇等国产、进口车广泛使用。采用与01M、01N相同的拉

威娜式行星齿轮机构，只是比01M和01N多了一个制动器和单向离合器。看看有什么区别呢？

4HP－14自动变速器是ZF公司生产的产品，被上汽奇瑞、韩国大宇等国产、进口车广泛使

用。4HP-14自动变速器是横置前驱、四前进挡轿车自动变速器，其1 挡、2挡和倒挡传动

是纯液力传动，动力由发动机传递给液力变矩器，再由变矩器传递给变速机构；3挡传动是

混合传动，约41%是液力传动，59%是机械传动；四挡传动是纯机械传动。

4HP－14自动变速器传动结构图：

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4HP－14自动变速器传动结构图

大众01N、01M自动变速器传动结构图

比对ZF4HP－14和大众01M、01N变速器传动结构图，会发现他们传动结构基本相同：

（1）4HP－14的离合器E将来自液力变矩器锁止离合器的机械传动传递给行星架，也

就是说，当离合器E接合时，传给行星架的是来自于机构传动。因为四档时离合器E接合，

所以四档时纯机械传动。

（2）4HP－14的离合器A和离合器B将液力变矩器的动力传递给小太阳轮和大太阳轮，

和大众01M、01N的离合器C1和C2相同。

（3）4HP－14的制动器D和单向离合器F1用于制动行星架，和大众01M、01N自动

变速器的制动器B1和单向离合器F相同，只是在变速器内的安装位置不同。

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（4）对于小太阳轮，大众01M、01N自动变速器只有制动器B2负责制动；而在4HP

－14自动变速器中，有三个元件负责制动小太阳轮，分别是制动器C2、制动器C和单向离

合器F2；当制动器C2制动时，双向的固定小太阳轮；而当制动器C制动时，因为单向离合

器F2的作用，只能单向的锁止小太阳轮。

自动变速器动力传递路线分析（九）大众01V自动变速器

动力传递路线分析

内容简介：奥迪汽车配用了德国ZF公司的多款自动变速器。其是奥迪A6、A4和帕萨特B5配备

了ZF公司的5HP-19型自动变速器，5HP－19自动变速器在大众公司称为01V。01V自动变速

器是电控手/自一体5速自动变速器，变矩器锁止离合器可在3、4、5挡时结合。

奥迪汽车配用了德国ZF公司的多款自动变速器。其是奥迪A6、A4和帕萨特B5配备了ZF

公司的5HP-19型自动变速器，5HP－19自动变速器在大众公司称为01V，5HP－19（01V）

型自动变速器是电控手/自一体5速自动变速器，变矩器锁止离合器可在3、4、5挡时结合。

5HP-19型自动变速器又可分为前驱和四驱两种，前驱型号分别为5HP-19FL，四驱型号

5HP-19FLA。

5HP－19自动变速器的含义：5－五档；H－液压控制；P－行星齿轮机构；19－传递扭

矩参数；

5HP- 19型自动变速器行星齿轮机构与换挡执行元件的布置

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01V自动变速器行星齿轮与执行元件图

01V自动变速器动力传递路线图

01V自动变速器各档位工作图

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大众01M、01N自动变速器动力传递路线图

01V自动变速器具有五个前进档，如果对比大众01M、01N四速自动变速器，实际上

就是在01M、01N自动变速器拉威那行星齿轮排的基础上加了一个行星排。增加的行星排

有两种工作状态（减速传动和直接传动）

主行星排（01M、01N拉威那行星齿轮排）：

离合器A：连接输入与小太阳轮；

离合器B：连接输入与大太阳轮；

离合器E：连接输入与行星架；

制动器C：制动大太阳轮；

制动器D：制动行星架；

单向离合器Ff：单向的锁止行星架，防止行星架逆转，允许行星架顺转；

齿圈作为输出；

增加的副行星排：齿圈作为输入，行星架作为输出；

离合器F：连接输入与太阳轮；

制动器G：制动太太阳轮；

一、1挡动力传递路线

1挡动力传递路线如图3所示，为能表达清楚，现将主、次行星齿轮组的状态分别说明如下：

1．主行星齿轮组：离合器A工作，驱动大中心齿轮（后排太阳轮）；单向离合器Ff锁止，

单向固定前行星架，则齿圈同向减速输出。

2．次行星齿轮组：动力由齿圈输入；制动器G工作，固定后接中心齿轮（太阳轮），则后

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接行星架同向减速输出。

在直接1挡，因单向离合器Ff锁止是动力传递不可缺少的条件，故没有发动机制动。

二、 2、1挡动力传递路线

2、1挡动力传递路线如图4所示，为能表达清楚，现将主、次行星齿轮组的状态分别说明

如下：

1．主行星齿轮组：离合器A工作，驱动大中心齿轮（后排太阳轮）；单向离合器Ff锁止，

同时，制动器D工作，双向固定前行星架，则齿圈同向减速输出。

2．次行星齿轮组：动力由齿圈输入；制动器G工作，固定后接中心齿轮（太阳轮），则后

接行星架同向减速输出。

在2、1挡，制动器D工作，将行星架双向固定，故有发动机制动。

三、2挡动力传递路线

2挡动力传递路线如图5所示，为能表达清楚，现将主、次行星齿轮组的状态分别说明如下：

1．主行星齿轮组：离合器A工作，驱动大中心齿轮（后排太阳轮）；制动器C工作，固定

小中心齿轮（前排太阳轮），则齿圈同向减速输出。

2．次行星齿轮组：动力由齿圈输入；制动器G工作，固定中心齿轮（太阳轮），则后接行

星架同向减速输出。

在直接2挡，因没有单向离合器参与动力传递，故有发动机制动。

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四、3挡动力传递路线

3挡动力传递路线如图6所示，为能表达清楚，现将主、次行星齿轮组的状态分别说明如下：

1．主行星齿轮组：3挡时，主行星齿轮组的状态与2挡相同。

2．次行星齿轮组：动力由齿圈输入；离合器F工作，将齿圈与后接太阳轮连接为一体，则

整个行星齿轮机构为一体旋转，后接行星架的输出相对于齿圈的输入没有减速。

在直接3挡，因没有单向离合器参与动力传递，故有发动机制动。

五、4挡动力传递路线

4挡动力传递路线如图7所示，为能表达清楚，现将主、次行星齿轮组的状态分别说明如下：

1．主行星齿轮组：离合器A工作，驱动大中心齿轮（后排太阳轮）；同时，离合器E工作，

驱动前行星架，因行星齿轮机构中有两个部件被同时驱动，则整个行星齿轮机构为一体旋转。

2．次行星齿轮组：次行星齿轮组的状态与3挡时相同。

4挡时，主、次级行星齿轮组的传动比均为1：1，故为直接挡。在直接4挡，因没有单向

离合器参与动力传递，故有发动机制动。

六、5挡动力传递路线

5挡动力传递路线如图8所示，为能表达清楚，现将主、次行星齿轮组的状态分别说明如下：

1．主行星齿轮组：离合器E工作，驱动前行星架；制动器C工作，固定小中心齿轮（前排

太阳轮），则齿圈同向增速输出。

2．次行星齿轮组：次行星齿轮组的状态与3挡时相同。

5挡时，主行星齿轮组传动比小于1，次行星齿轮组传动比为1，故总体传动比小于1，为

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超速挡。在直接5挡，因没有单向离合器参与动力传递，故有发动机制动。

七、倒挡动力传递路线

倒挡动力传递路线如图9所示，为能表达清楚，现将主、次行星齿轮组的状态分别说明如下：

1．主行星齿轮组：离合器B工作，驱动小中心齿轮（前排太阳轮）；制动器D工作，固定

前行星架，则齿圈反向减速输出。

2．次行星齿轮组：动力由齿圈输入；制动器G工作，固定后接中心齿轮（太阳轮），则后

接行星架同向减速输出。

01V自动变速器各档位工作图

自动变速器动力传递路线分析（十）5L40E自动变速器动

力传递路线分析

内容简介：5L40E型自动变速器是一个电控、5速（前进挡）、后轮驱动式自动变速器，用于上

海通用生产的别克荣御和凯迪拉克。

5L40E型自动变速器采用用两排双级行星齿轮机构，两个行星排共用行星架，结构如图所示：

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5L40E型自动变速器采用用两排双级行星齿轮机构图

1－ 前排太阳轮；2－后排太阳轮；3－行星架；4－前排齿圈；5－后排齿圈，用于输出；

将这两排双级行星齿轮机构分解后，他实际上内含三个行星排：两个双级行星排和一个

单级行星排。如果所示：

分解后的前行星排和后行星排图

1 前排太阳轮；2 后排太阳轮；3－行星架（前后排共用）；4－前排齿圈；5－后排齿圈，

用于输出；

注意内部的单级行星排：

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前排太阳轮1、行星架（共用）3和后排齿圈5是一个单级行星排。

5L40E 型自动变速器执行元件有四个离合器、五个制动器和四个单向离合器组成，可以

说这是本人见过的现在最多执行元件的自动变速器，如图所示：

5L40E 型自动变速器执行元件图

离合器CC：称为滑行离合器，驱动后排太阳轮；

离合器FC：称为前进离合器；

单向离合器FCF：称为前进单向离合器，当离合器FC接合后，驱动单向离合器FCF，

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单向离合器FCF锁止，驱动后太阳轮顺转，但是当后太阳轮的转速高入输入轴的转速时，

单向离合器FC解锁，允许后太阳轮相对于输入轴顺转；

离合器DC：称为直接离合器，驱动公共行星架；

离合器RC：称为倒档离合器，驱动前太阳轮；

制动器OB、制动器IB和单向离合器IBF：这三个执行元件均负责前太阳轮，其中制动

器OB直接制动前太阳轮，而制动器IB用于制动单向离合器IBF，由单向离合器IBF锁止前

太阳轮，防止前太阳轮逆转，对前太阳轮的顺转解锁。

制动器LRB和单向离合器LBF：这两个执行元件用于负责行星架，其中制动器LRB直接

制动行星架，而单向离合器LBF单向的锁止行星架：对行星架的逆转锁止（防止行星架逆转），

而对行星架的顺转解锁（允许行星架顺转）。

制动器SCB、制动器SB和单向离合器SBF：这三个执行元件用于负责前齿圈，其中制

动器SCB制动前齿圈，而制动器SB用于制动单向离合器SBF，当制动器SB工作后，单向

离合器SBF单向锁止前齿圈，对前齿圈的逆转锁止，而对前齿圈的顺转解锁。

5L40E自动变速器动力传递路线分析

1 5L40E自动变速器1挡动力传递路线

1 档时，前进离合器FC结合，前进单向离合器LBF锁止；滑行离合器CC结合，单向

离合器LBF锁止；

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5L40E自动变速器一档动力传递路线

前进离合器FC和滑行离合器CC同时接合，同时驱动后太阳轮顺时针旋转；由后太阳

轮、行星架和后齿圈组成的双级行星排中，顺转的后太阳轮力图驱动行星架逆转，但是被单

向离合器LBF锁止而不能逆转，所以后齿圈在后太阳轮的驱动下顺转输出形成一档。

一档时，单向离合器LBF只能单向的锁止行星架，所以没有发动机制动作用，如果想有

具有发动机制动作用，与单向离合器并联的制动器LRB工作，固定行星架后，实现发动机

制动作用。

2 5L40E自动变速器2挡动力传递路线：

一档时，前进离合器FC和滑行离合器CC同时接合，同时驱动后太阳轮顺时针旋转；

由后太阳轮、行星架和后齿圈组成的双级行星排中，顺转的后太阳轮力图驱动行星架逆转，

但是被单向离合器LBF锁止而不能逆转，所以后齿圈在后太阳轮的驱动下顺转输出形成一

档。

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在一档时，由前太阳轮、行星架和后齿圈组成的单级行星排中，后齿圈的顺转驱动前太

阳轮逆转；而前太阳轮、行星架和前齿圈组成的前双级行星排中，前太阳轮的逆转驱动前齿

圈逆转。

5L40E自动变速器2挡动力传递路线

升为二档后，制动器SB制动单向离合器SBF，对前齿圈的逆转锁止后，行星架不能逆

转，则行星架在前太阳轮（逆转）的驱动下顺转，单向离合器LBF对行星架顺转解锁。行星

架的顺转又带动齿圈顺转，所以齿圈的转速提高，变速器升为二档。

所示二档时工作元件：前进离合器FC结合，前进单向离合器LBF锁止；滑行离合器CC结

合；制动器SB制动，单向离合器SBF锁止行星架。

因为单向离合器SBF只能单向锁止行星架，所以不具备发动机制动作用，如果想要在二

档时具有发动机制动作用，则制动器LRB直接制动行星架。

3 5L40E自动变速器3挡动力传递路线

在分析三档动力传递前，先回到一档传动，一档时，由后太阳轮（输入）、行星架（力

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图逆转但被单向离合器LBF锁止）和后齿圈（输出）组成的双级行星排实现。

由前太阳轮、行星架、后齿圈组成的单级行星排中，后齿圈的顺转将驱动前太阳轮逆转。

而由前太阳轮、行星架和前齿圈组成的双级行星排中，前齿圈在前太阳轮的驱动下自由逆转。

二档时，因为制动器SB和单向离合器锁止了前齿圈而不能逆转，行星架在前太阳轮的

驱动下顺转，而行星架的顺转又带动后齿圈（输出）转速提高，从而升为二档。

三档时，制动前太阳轮后，由前太阳轮、前齿圈和行星架组成的双级行星排中，前齿圈

的顺转驱

自动变速器动力传递路线分析（十三）ZF公司09L、09E

自动变速器动力传递路线

内容简介：本期介绍的是ZF公司的09L、09E自动变速器，就用于奥迪A6L和A8，是一款六速

自动变速器，应用的是一种称为莱佩莱捷式(Lepelletier)行星排，实际上就是一组减速单排加一组

拉维那共同组合实现6前一倒的变速功能。

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2005 款奥迪A6L装备了09L自动变速器，09L变速器的原型是ZF公司的6HP－19A自动变

速器。奥迪A8装配的是09E自动变速器，09E变速器的原型是ZF公司的6HP－26自动变

速器。它们的机械结构和控制系统基本相同，只是6HP－19A变速器传递扭矩要低一些

（6HP-19A和6HP-26的扭矩分别为450N·m和 650N·m）。宝马E60和E65也分别装

用6HP-19A和6HP-26这两款自动变速器。该系列自动变速器是电控6前进挡自动变速器，

根据各车型不同，可配备“tiptronic”方向盘操控手、自动一体化操作功能。

09L、09E自动变速器应用的是一种称为莱佩莱捷式(Lepelletier)行星排，实际上就是一

组减速单排加一组拉维那共同组合实现6前一倒的变速功能，结构如图：

09L、09E自动变速器执行元件图

09L、09E自动变速器莱佩莱捷式(Lepelletier)行星排动力传递路线图

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莱佩莱捷式(Lepelletier)行星排共用三个行星排：其中中排和后排组成的是典型的拉威娜

式行星齿轮机构，大众的01M、01N、01V完全相同：中排为单级行星排，后排为双级行星

排，两排共用行星架和齿圈；齿圈作为输出元件。增加的行星排（即前排）是一个减速排，

输入轴将动力传给减速排的齿圈，而由行星架输出，形成减速。

离合器E：连接输入轴与中排后排行星架；

离合器A：连接减速排输出与后排太阳轮；

离合器B：连接减速排输出与中排太阳轮；

制动器C：制动中排太阳轮；

制动器D：制动中排后排行星架；

09L、09E自动变速器各档位执行元件工作状态表

1 09L、09E自动变速器一档动力传递路线

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09L、09E自动变速器一档动力传递路线图

2 09L、09E自动变速器二档动力传递路线

09L、09E自动变速器二档动力传递路线图

3 09L、09E自动变速器三档动力传递路线

09L、09E自动变速器三档动力传递路线图

4 09L、09E自动变速器四档动力传递路线

自动变速器阀体的真空测试法

内容简介：自动变速箱的阀体一直是修理者感到比较麻烦的部分，一般都是以置换阀体总成了事。

其问题关键还是阀体故障的诊断难以掌握，在很多情况下修理工只知道更换了阀体故障就解决了

却不知道到底是阀体的那部分出了问题。美国索奈克斯公司整理出了一套利用真空来测试阀体磨

损情况的方法，简单有效，特别适合于小型的修理厂和一线的操作人员。

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自动变速箱的阀体一直是修理者感到比较麻烦的部分，一般都是以置换阀体总成了事。其问

题关键还是阀体故障的诊断难以掌握，在很多情况下修理工只知道更换了阀体故障就解决了

却不知道到底是阀体的那部分出了问题。一般来说，阀体的检测需要价值高昂的阀体测试仪，

但它有两个缺点使它无法被广泛应用。第一，阀体测试仪价格昂贵，而且每种阀体都需要配

备专用的阀体测试板，成本不菲，是一般小型修理厂无法承受的。第二，也是最主要的原因，

阀体测试仪将阀体作为一个总成来测试，如果要确认阀体内具体的失效部位，则需要操作人

员从总体的测试数据中具体分析，这是一般一线修理工所难以做到的。第三，或是由于具体

的阀体测试仪的问题，或是由于操作人员的问题，国内很多有阀体测试仪设备的修理厂都反

应阀体测试仪在测试比较新款的电控变速箱时测试并不太准确。基于这些现实问题，美国索

奈克斯公司整理出了一套利用真空来测试阀体磨损情况的方法，简单有效，特别适合于小型

的修理厂和一线的操作人员。

我们以国内最常见的大众01M/01N阀体为例，在图中已经标出了所有需要测试的测试点。

如果排除人为因素，阀体的自然磨损是有规律可循的，随着里程数增加，阀体内可能出现磨

损失效的地方不外乎有限的几个地方，只要针对这些地方抽真空，然后和标准值进行比较就

能快捷地判断出阀体的哪个位置的状态如何了。

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大众01N/01M阀体的正面测试点 图

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大众01N/01M阀体的反面测试点图

如果我们仔细分析，会发现所有这些标出的测试点都和这几个阀有关：主调压阀，增压阀，

电磁阀调节阀以及处于一个阀孔内的TCC锁止阀和锁止增压阀，以及各个封堵油路的端塞。

TCC锁止增压阀和阀套是最经常出现磨损和卡阀的地方，大家已经熟知，而同一孔内的锁止

阀也会使阀孔磨损，现在用真空测试法，通过测试图1中的335U节流孔就可以知道其阀孔

的磨损情况了。此外，主调压阀也是常出现问题的地方，但是一般由于此处的磨损用眼睛看

比较难以判断，因此很多人并不注意这个地方。如果主油压的变化不稳定，或者入档时档位

啮合滞后，或者怠速时引擎熄火，很多情况下都和这个主油压调节阀孔有关。用真空测试法，

立刻就可以测出这个阀孔的磨损状态，然后决定是否需要修复。对几个滑阀端塞（俗称堵头）

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的检测也很重要，因为如果这些端塞不彻底掉出阀体，一般我们不会去注意它们是否漏油，

也没有简单合适的方法去测量，但是这些端塞的泄漏会直接影响到变速箱的换档质量。它们

分大号的（用于主调压阀上）、中号、小号以及带棘齿的可调端塞（用于增压阀上的）。在

里程数比较高的阀体中，由于这些端塞的塑料材质容易老化变性，因此最好更换以SONNAX

的铝制端塞，密封效果更好。

310L 换档电磁阀供给油路 没有换档

310L5 TCC电磁阀供给油路 TCC锁止故障

*341L TCC增压阀套 TCC锁止故障

*335U TCC作用阀 TCC打滑

*301L 作用在主调压阀上的电磁阀调节阀信号 换档冲击

320L 作用在主调压阀上的降压油路（在P档时作用） 高主油压，入档冲击，D档怠速时引

擎熄火

*303U 作用在主调压阀上的增压信号 换档疲软

340U 主调压阀上的平衡油路 D档或R档时主油压过高，引擎熄火，换档冲击，变扭器故

障

302U 增压调节阀上的主油路入口 （测量时需移动阀的位置以封闭测量油路） 升档时引擎

空转（出现空挡）

*309U 增压调节阀的平衡油路 换档冲击，主油压过高

301L2 电磁阀调节阀油路（测量时需移动阀的位置） 换档问题

305L 电磁阀调节阀的平衡油路 换档问题

339U 变扭器调节阀平衡油路 变扭器压力过高

2-3换档正时阀，端塞 2-3换档问题

3-4换档调节阀，端塞 3-4换档问题

B2控制阀，端塞 换档问题

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真空测试的检验数据标准

如果用量程为30英寸汞柱的真空压力表来测量，20英寸汞柱以上的测量读数为可用。原厂

新件的读数一般在22-23英寸汞柱，用SONNAX改进型阀的读数一般在23-25英寸汞柱，

17-19英寸汞柱的读数说明阀孔或阀有磨损，而16英寸汞柱一下则说明严重磨损。这里需

要注意的是美国一般用的量程为30英寸汞柱的真空压力表相当于中国用的0.1MPa的真空

压力表。1英寸汞柱=0.003388MPa, 20英寸汞柱就相当于0.1MPa的2/3，17英寸汞柱就相

当于0.1MPa的17/30，以此类推。这个标准不但适用于大众01M/01N阀体，也普遍适用于

其他阀体。

真空测试设备的制作和校验

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此设备可以自制，所有部件都可以从市场上购得。它们包括一台真空泵、一个0.1MPa

的真空压力表，T型头和一个带调节口的连接管，塑料软管和一个橡皮头，以及一个滤网。

你可以使用各种各样的真空泵，但要有效使用真空测试法，泵的真空容量必须达到3CFM，

真空容量太小的泵会影响准确性。真空泵的读数会随着使用时间而发生变化，因此需要在每

次使用前都进行校验。具体方法是：取下塑料软管上的橡皮吸头，装上另一个橡皮头或其它

任何堵头，只要其带有一个0.035英寸（0.9mm）直径的小孔，这时打开真空泵，看看真空

读数是否能到6英寸汞柱，如果偏离了，就需要调整图4中金属连接管上的节流孔（这个

管子可以在五金店买到现成的），直到读数回到6英寸汞柱，这样就完成了真空泵的校验，

然后换上原来的橡皮吸头就可以进行真空测试了。有时候在使用过程中，阀体上的ATF油

以及其它杂质会被吸入软管中影响真空读数，因此我们建议在使用真空测试法时先吹干阀

体，同时再在软管上接一个滤网，这样不但可以提高测量准确度，而且也会延长设备使用寿

命。

真空测试法在其它阀体上的应用

真空测试法可以应用在很多阀体上，如果测试点是象大众01M/01N阀体上的小节流孔，那

就可以使用如图5中的橡皮吸嘴来进行测试。如果测试点是不规则形状，则需使用图6中

显示的SONNAX湿气测试板，板上有小孔，可以将橡皮嘴插入这个小孔对油路抽真空，而

湿气测试板则封闭其余的区域。

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湿气测试板和真空测试用的橡皮吸嘴

检测5HP19阀体上的TCC控制阀图

上图显示的是检测5HP19阀体上的TCC控制阀。下图的AFL阀孔很容易磨损，而导致

电磁阀工作不正常，很多人会忽略检查这个阀孔而误认为是电磁阀出问题了。现在只有在图

中显示的小节流孔处用真空吸一下就可以知道这里的磨损情况了。

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测试4T65E阀体盖板上的AFL阀

4T65E阀体中还有几个常见的故障点可以用真空测试法来测量，效果很好，它们是图9中的

增压阀，图10中的TCC锁止作用阀和图11中的TCC锁止调压阀。增压阀的磨损表现在阀

套内部，用眼睛难以观测。它的磨损会既会导致倒档冲击，也会导致升档乏力（尤其是1-2

档），这主要是由于其阀套内部磨损区域的不同所造成的。因此我们既需要测量其倒档油路，

也需要测量其EPC油路，以及低速/1档油路，如下图所示。

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测试4T65E的增压阀油路图

测试4T65E的TCC锁止阀油路

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测试4T65E的TCC调压阀油路

阀体测试的方法有很多，但目前为止还是真空测试法最实用和最有效。更详细和系统的阀体

检测和修复方法可以参考SONNAX 2007年的《阀体培训DVD》。

自动变速器动力传递路线：奔驰722.3变速器动力传递路

线分析

内容简介：奔驰722.3自动变速器为四档液控自动变速器，应用于奔驰300SEL轿车，W140底

盘，配置直列6缸M104型发动机，722.3自动变速器动力传递路线与722.3自动变速器基本相

同！

奔驰722.3自动变速器四全液控四档自动变速器，动作传递路线如下图所示：

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奔驰722.3自动变速器实物图

奔驰722.3自动变速器动力传递路线图

奔驰722.3自动变速器采共有三个行星排，其中前两排采用拉威娜式行星排：第一排（称

为前排）为双级行星排、第二排（称为中排）为单级行星排，这两排共用行星架和齿圈；第

三排（称为后排）为单级行星排。在这三个行星排中，共有两个离合器和三个制动器及一个

单向离合器：

离合器K1：称为高档离合器，负责连接前排小太阳轮和拉威娜行星架；

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离合器K2：称为倒档离合器，负责连接接威娜行星排齿圈和后排太阳轮；

单向离合器F1：与倒档离合器K2并联；

制动器B1：称为二档制动器，负责制动前排小太阳轮；

制动器B2：称为前进档制动器，负责制动后排太阳轮；当倒档离合器K2接合、制动器

B2制动时，B2通过K2也可以制动拉威娜齿圈；

制动器B3：制动接威娜行星架；

1 奔驰722.3自动变速器一档动力传递路线分析：

奔驰722.3自动变速器一档动力传递路线分析图

一档时，制动器B2制动，单向离合器F1锁止。

输入直接驱动中排太阳轮顺转，对于中排为单级行星排，太阳轮的顺转力图使齿圈逆转，

因为制动器B2制动，单向离合器F1锁止，不允许中排齿圈逆转，所以行星架在太阳轮的

驱动下顺转，将动力传给排齿圈。

在后排中，齿圈作为输入，行星架作为输出，太阳轮被制动器B2固定，所以同向减速

输出。

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2 奔驰722.3自动变速器二档动力传递路线分析：

奔驰722.3自动变速器二档动力传递路线分析图

二档时，制动器B2保持制动，但是单向离合器F1解除对拉威娜齿圈的锁止，制动器

B1参与制动。

一档时，前排小太阳轮将自由逆转，升为二档后，制动器B1制动了前排小太阳轮不能

逆转，所以拉威娜行星架要在原来基础上再围绕前小太阳轮顺转，所以行星架的转速比一档

提高。

后排传动与一档时相同，齿圈作为输入，行星架作为输出，太阳轮被制动器B2固定，

所以同向减速输出。

3 奔驰722.3自动变速器三档动力传递路线分析：

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奔驰722.3自动变速器三档动力传递路线分析图

三档时，制动器B2保持制动，离合器K1接合；

因为离合器K1的接合，连接前排小太阳轮和拉威娜行星架，所以此时拉威娜行星排成

为一个整体，由行星架输出到后排齿圈。

后排传动与一档和二档时相同，齿圈作为输入，行星架作为输出，太阳轮被制动器B2

固定，所以同向减速输出。

4 奔驰722.3自动变速器四档动力传递路线分析：

奔驰722.3自动变速器四档动力传递路线图

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四档时，离合器K1保持接合，离合器K2接合；

因为离合器K1的接合，连接前排小太阳轮和拉威娜行星架，所以此时拉威娜行星排成

为一个整体，由行星架输出到后排齿圈。这一点与三档时相同。

后排中因为离合器K2接合，将拉威娜行星排齿圈与后排太阳轮连接，因为拉威娜行星

排成为一个整体，所以通过离合器K2驱动后太阳轮，此时后排相当于有两个同速的输入：

太阳轮和齿圈；所以后排行星架同速输出。

所以奔驰722.3自动变速器四档时为直接档。

5 奔驰722.3自动变速器倒档动力传递路线分析：

奔驰722.3自动变速器倒档动力传递路线图

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