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1、福特S MAX AWF21六速自动变速器动力传福特S-MAX AWF21六速自动变速器动力传递路线分析2011年11月25日福特S-MAX采用AWF21自动变速器，它是福特公司与日本Aisin Warner公司共同研发的新一代电控6速自动变速器。其结构紧凑，质量轻（总质量94kg），运用高精度液压离合器控制系统使变速器换挡平顺。它的变速机构由两组行星齿轮组组成，一组为简单的行星齿轮组，另一组为拉威那式行星齿轮组。在其 TCM内部有TR开关，安装在变速器壳体上，并通过高速CAN BUS 系统进行多路传输信息。它采用先进换挡技术、自适应策略配合驾驶员操作及车辆运行环境的变化。其换挡执行元件使用3组
2、多片式离合器、1组多片式制动器、1个制动带及1组滚柱式单向离合器来对行星齿轮组进行控制。 一、行星齿轮机构与换挡执行元件 AWF21自动变速器动力传递路线如图1所示。它采用前、后两个行星齿轮组，前面的是一个单排单级行星齿轮机构，福特原资料称其为减速排行星齿轮组；后面的是一个拉威那式行星齿轮机构，后排行星齿轮组的齿圈是动力输出端。变速器内各换挡执行元件的作用见表1，不同挡位时各换挡执行元件的状态见表2，不同挡位的传动比见表3。 二、动力传递路线分析 1. 1挡（ D1挡）动力传递路线 1挡动力传递路线如图2所示，为了便于理解，现将减速行星齿轮组和拉威那行星齿轮组的状态分别说明如下： （1）减速行
3、星齿轮组：动力由涡轮轴传至减速行星齿轮组内齿圈，太阳轮固定，则行星架同向减速输出；离合器C1工作，将减速行星齿轮组的行星架和拉威那行星齿轮组后排太阳轮连接在一起，将涡轮轴动力经减速行星齿轮组减速后传至拉威那行星齿轮组后排太阳轮。 （2）拉威那行星齿轮组：动力由拉威那行星齿轮组后排太阳轮输入；单向离合器F1锁止，单向固定拉威那行星齿轮组共用行星架，拉威那行星齿轮组后排是一个双级行星齿轮机构，则共用齿圈同向减速输出。各齿轮的旋转状态是：后排太阳轮顺时针旋转，短行星齿轮逆时针旋转，长行星齿轮顺时针旋转，因长行星齿轴与齿圈是内啮合，则齿圈也是顺时针旋转。 由以上分析可知，在1挡时，单向离合器F1锁止是
4、动力传递不可缺少的条件。当动力反向传递时，单向离合器会打滑空转，故在1挡没有发动机制动。 2. M1挡动力传递路线 M1挡动力传递路线如图3所示，为了便于理解，现将减速行星齿轮组和拉威那行星齿轮组的状态分别说明如下： （1）减速行星齿轮组：与1挡相同。 （2）拉威那行星齿轮组：当需要发动机制动时，可用手动选择M1挡，此时制动器B2工作，双向固定拉威那行星齿轮组共用行星架。制动器B2与单向离合器F1并联，单向离合器锁止不再是动力传递的必要条件，故可以获得发动机制动。 3. 2挡（ D2挡）动力传递路线 2挡动力传递路线如图4所示，为便于理解，现将减速行星齿轮组和拉威那行星齿轮组的状态分别说明如下
5、： （1）减速行星齿轮组：动力由涡轮轴传至内齿圈，太阳轮固定，则行星架同向减速输出；离合器C1工作，将减速行星齿轮组的行星架和拉威那行星齿轮组后排太阳轮连接在一起，将涡轮轴动力经减速行星齿轮组减速后传至拉威那行星齿轮组后排太阳轮。 （2）拉威那行星齿轮组：动力由拉威那行星齿轮组后排太阳轮输入；制动器B1工作，固定拉威那行星齿轮组前排太阳轮，则共用齿圈同向减速输出。在1挡时，拉威那行星齿轮组共用行星架固定，前排行星轮顺时针旋转，前排太阳轮逆时针旋转。2 挡时，前排太阳轮固定，共用行星架顺时针旋转，驱动共用内齿圈顺时针旋转，故转速比1挡时要快一些。 4. 3挡（ D3挡）动力传递路线 3挡动力传递
6、路线如图5所示，为了便于理解，现将减速行星齿轮组和拉威那行星齿轮组的状态分别说明如下： （1）减速行星齿轮组：动力由涡轮轴传至内齿圈，太阳轮固定，则行星架同向减速输出；离合器C1工作，将减速行星齿轮组的行星架和拉威那行星齿轮组后排太阳轮连接在一起，将涡轮轴动力经减速行星齿轮组减速后传至拉威那行星齿轮组后排太阳轮，同时，离合器C3工作，将涡轮轴动力经减速行星齿轮组减速后传至拉威那行星齿轮组前排太阳轮。 （2）由以上分析可知，拉威那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，拉威那行星齿轮组的齿轮传动比为1，即拉威那行星齿轮组共用齿圈相对离合器C1、C3的输入转速而言是同
7、向等速输出。自动变速器的总传动比等于减速行星齿轮组和拉威那行星齿轮组传动比的乘积，减速行星齿轮组是一个减速传动，传动比大于1；拉威那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减速行星齿轮组传动比，即总传动比大于1，是同向减速运动。 5. 4挡（ D4挡）动力传递路线 4挡动力传递路线如图6所示，为了便于理解，现将减速行星齿轮组和拉威那行星齿轮组的状态分别说明如下： （1）减速行星齿轮组：动力由涡轮轴传至内齿圈，太阳轮固定，则行星架同向减速输出；离合器C1工作，将减速行星齿轮组的行星架和拉威那行星齿轮组后排太阳轮连接在一起，将涡轮轴动力经减速行星齿轮组减速后传至拉威那行星齿
8、轮组后排太阳轮。 （2）拉威那行星齿轮组：离合器C2工作，将涡轮轴与拉威那行星齿轮组行星架连接为一体，涡轮轴动力未经减速直接传至拉威那行星齿轮组行星架。 拉威那行星齿轮组是一个双级行星齿轮机构，行星架被以涡轮轴转速等速驱动，如果后排太阳轮固定，则拉威那行星齿轮组齿圈为同向减速输出；如果后排太阳轮也被以涡轮轴转速等速驱动，则拉威那行星齿轮组齿圈为同向等速输出；现在，后排太阳轮被减速驱动，则拉威那行星齿轮组齿圈的输出转速介于以上两种情况之间，即同向减速输出。 6. 5挡（ D5挡）动力传递路线 5挡动力传递路线如图7所示，为了便于理解，现将减速行星齿轮组和拉威那行星齿轮组的状态分别说明如下： （1
9、）减速行星齿轮组：动力由涡轮轴传至内齿圈，太阳轮固定，则行星架同向减速输出；离合器C3工作，将减速行星齿轮组的行星架和拉威那行星齿轮组前排太阳轮连接在一起，涡轮轴动力经减速行星齿轮组减速后传至拉威那行星齿轮组前排太阳轮。 （2）拉威那行星齿轮组：离合器C2工作，将涡轮轴与拉威那行星齿轮组行星架连接为一体，涡轮轴动力未经减速直接传至拉威那行星齿轮组行星架。 拉威那行星齿轮组的前排是一个简单的单级行星齿轮机构，行星架以涡轮轴转速被等速驱动，如果前排太阳轮固定，则拉威那行星齿轮组齿圈为同向增速输出；如果前排太阳轮也被以涡轮轴转速等速驱动，则拉威那行星齿轮组齿圈为同向等速输出；现在，前排太阳轮被减速驱
10、动，则拉威那行星齿轮组齿圈的输出转速介于以上两种情况之间，即同向增速输出。 7. 6挡（ D6挡）动力传递路线 6挡时，只有拉威那行星齿轮组参与动力传递，动力传递路线如图8所示。离合器C2工作，将涡轮轴与拉威那行星齿轮组行星架连接为一体，涡轮轴动力未经减速直接传至拉威那行星齿轮组行星架。制动器B1工作，固定前排太阳轮。拉威那行星齿轮组前排是一个简单的单级行星齿轮机构，行星架被以涡轮轴转速等速驱动，前排太阳轮固定，则拉威那行星齿轮组齿圈为同向增速输出。传动比的定性分析参考5挡，这里从略。 8. 倒挡（ R挡）动力传递路线 倒挡动力传递路线如图9所示，为了便于理解，现将减速行星齿轮组和拉威那行星齿轮组的状态分别说明如下： （1）减速行星齿轮组：动力由涡轮轴传至内齿圈，太阳轮固定，则行星架同向减速输出；离合器C3工作，将减速行星齿轮组的行星架和拉威那行星齿轮组前排太阳轮连接在一起，涡轮轴动力经减速行星齿轮组减速后传至拉威那行星齿轮组前排太阳轮。 （2）拉威那行星齿轮组：动力由前排太阳轮输入；制动器 B2工作，固定行星架，因拉威那行星齿轮组前排是一个简单的单级行星齿轮机构，则拉威那行星齿轮组齿圈反向减速旋转。
