遊星歯車装置

科目：

サンギヤ、キャリア、リングギヤ
自動変速機
遊星歯車式トランスミッション
XNUMX速ギア比を計算する
XNUMX速ギア比を計算する
XNUMX速ギアのギア比を計算する

サンギヤ、キャリア、リングギヤ:
遊星歯車システムは、太陽歯車、キャリア、リング歯車を備えた少なくとも XNUMX 組の歯車で構成されています。したがって、遊星歯車システムの操作に関する基本的な知識が必要です (太陽歯車、衛星歯車付きキャリア、およびリング歯車の回転など、ページを参照) オートマチックギアボックス).
以下はギアセットの画像です。サンギアは緑、サテライトギアを備えたキャリアは青、リングギアは赤です。ギアセットが XNUMX つに分かれていることがはっきりとわかります。計算は方程式で行われるので、すべてをXNUMXで割っても問題ありません。結局のところ、比率は同じままです。

さらにこのページでは、比率 Z、D、R を使用して計算します。さまざまな遊星系を結ぶ線をたどることで、関連するギアの総変速比は、Z、D、R のすべての比率を使用して決定できます。

オートマチックギアボックス:
従来の自動変速機は、異なる遊星歯車システムを切り替えることによって動作します。「」の章を参照してください。オートマチックギアボックス。

以下は、オートマチックトランスミッションの XNUMX セットの遊星歯車システムの概略図です。前進ギアには XNUMX つのシステムがあり、後進ギアには XNUMX つのシステムがあります。赤い線はオートマチックトランスミッションを通る力の方向を示します。左側（トルクコンバータを備えたエンジン側）から、遊星システムを備えた完全な部分（黒い線）を通って、プロペラシャフトのカップリングまで。ギアボックス内のシステムをよく見ると、上の画像がそれらから派生したものであることがわかります。ギアボックスには XNUMX つのシステムが使用されており、それぞれに Z、D、R (サンギア、キャリア、リングギア) が付いています。

遊星歯車システムは中心線の上下で対称です。走行中に内装が回転してしまうので仕方がありません。ギアが噛み合ったときに何が起こるかを理解するために、以下の画像の遊星系の被駆動部分も赤で強調表示されています。

上の画像では、ギア 1 が噛んでいます。ギア 1 を接続するには、クラッチを接続する必要があります。このリンクは青色で表示されます。密閉カップリングと遊星システムの一方の被駆動側では、一部の部品も回転する必要があります。この場合、部品の寸法によって伝達比が決まります (小さな入力ギアと大きな出力ギアを考えてください。その場合、大きなギアの方がゆっくりと回転します。大きなギアの歯数が小さなギアの 1 倍である場合、比率は 2:XNUMX になります)。
原則として、これはオートマチックトランスミッションにも当てはまります。リングギア、サンギア、サテライトギアの寸法は、XNUMX つのシステムすべてで異なります。ここで、別のクラッチ (左側のシステムなど) が通電されると、出力シャフトの速度が変化することがおそらく想像できるでしょう。

さらにこのページでは、オートマチックトランスミッションの遊星歯車システムが走行中にどのように変速するかを画像、説明、計算で説明します。

遊星歯車方式トランスミッション：
次に、ギアボックスの上半分を見ていきます (ボックスは上下対称なので、下の図を参照してください)。この画像から、ページの後半で送信を決定します。システムの上には、そのシステムが何番号であるかが表示されます。 1から3までとシステムR（リバース）。
各銀河には独自の Z、D、R があります。これは画像には示されていませんが、このページの上部にある画像をもう一度見るとそれがわかるでしょう。これについては、このページで後ほど説明します。

画像の左下にカップリング「K4」が表示されます。このカップリングにより、システムの 3 つの側が同時に接続されます。システム 1 はシステム 2 および 1 に接続されています。他に閉じられた接続はないため、システム全体が「ブロック」されます。エンジン速度は、変速比なしで 1 対 XNUMX で車両の車輪に伝達されます。これを価格直接と呼びます。これはXNUMX速に入っています。
マニュアルギアボックスを備えた車では、1 速ギアもダイレクトドライブであることがよくあります。ここでも、エンジン回転数は 1 対 XNUMX で車輪に伝達されます。
入力軸（エンジンまたはトルクコンバータ）と出力軸（車両）の速度差をギア比といいます。

XNUMX速ギアが入っています。
システム I のキャリアを固定することにより (カップリング K1 を使用)、サンギヤからキャリアに力を伝達することができます。キャリアが車両に接続されているため、エンジンとギアボックスが直接接続されています。部品の寸法によってギア比が決まります (これについては後で詳しく説明します)。

赤い線は力の進行を示します。緑の線は、他のコンポーネントが実行中であることを示します。これは、赤の線に直接接続されているためです。これらの部品は回転しますが、クラッチは通電されていないため、何も起こりません。彼らはただ無為に走り続けるだけだ。青い線は、カップリング K1 が通電されたときに固定される内容を示します。これにより、1 系のキャリアが固定されるだけでなく、3 系のキャリアと R 系のサンギヤもブロックされます。

説明したように、クラッチ K1 は 1 速にシフトするときに通電されます。 XNUMX 速にシフトすると、クラッチ KXNUMX が切断され、別のクラッチが作動します。これは表からもわかります。

2 速に変速するときは、クラッチ K2 が作動します。次に、システム 2 のリングギアが固定されます。 1系統のサンギヤは固定されており、サンギヤが駆動することでキャリアが回転します。このキャリアはシステム 1 を駆動します。システム XNUMX では、今回はリングギアがブロックされず、別のシステムによって駆動されます。したがって、その場合、出力速度 (車両のライン) は、XNUMX 速ギアがシフトされたときよりも低速になります。

このページでは、画像、説明、計算を使用してさらに詳しく説明します。

XNUMX速ギアのギア比を計算します。
以下の表によると、リンク K1 は閉じられています。したがって、リングギアはロックされます。エンジンからの駆動力はサンギヤを通り、キャリアを経由して車両に伝達されます。システム 1,00 のサンギアが 3,00、リングギアが 1 という比率も指定されています。これを使用して計算します。
遊星歯車システムの歯車比を計算するための基本式は次のとおりです。

ω を表す オメガ そしてそれは 角速度 回しながら。

システム 1 で計算するため、すべての後に 1 を置きます。以下のシステムではこの番号を変更します。特に複数のシステム (一方のシステムが他方のシステムを駆動する場合) の場合は、このように注意する必要があります。そうしないと、非常に混乱が生じます。
以下はXNUMX速ギアの図です。明確にするために、Z (サンギア)、D (キャリア)、および R (リングギア) は青色で描かれています。

ここで、最初のシステムの基本式を入力します。オメガは不明で、着用者は静止しています。したがって、これについては何も記入できません。 Z1 と D1 はわかっているので、それらを入力します。 R1 は静止しているので、それを取り消します。式には何も追加しません。

4 速ギアのギア比が XNUMX であることがわかります。
自動車技術では、このようなことは決して起こりません。そうでないと、ギアは常に同じ面で互いに接触するため (余分な摩耗)、常に 4 をわずかに上回るか下回ります。ただし、ここでは例として計算する方が簡単です。オメガが既知であることもわかります。
ωZ1 = 4
ωD1 = 1
これらのオメガは、システム内の軸の角速度です。 XNUMX 速ではオメガはそれほど重要ではありませんが、ダブルドライブシステムを計算する場合 (XNUMX 速で明らかになるように) は重要です。

XNUMX 速ギアのギア比を計算します。
1 番目のギアの伝達比を計算するときは、2 番目のシステムが二重駆動であることを考慮する必要があります。システムXNUMXのサンギヤはモーターで駆動され、キャリアはシステムXNUMXで駆動されます。これにより、リングギアが停止している状況 (XNUMX 速ギアなど) とは異なる車両速度が発生します。

計算するときは、常に駆動のみを行うシステムから開始します。この場合、サンギアを介してモーターのみで駆動されるため、システム 2 になります。

5,1番目のシステムによって実行される送信は1です。これは、エンジンとホイールの間のトランスミッションではなく、エンジンとシステム 1 の間のトランスミッションです。オメガは既知であるため、システム 2 からのデータを使用してシステム XNUMX のトランスミッション比を計算します。
ωZ2 = 4,1
ωD2 = 0,8
図を見ると、システム 1 とシステム 2 のサンギアが相互に接続されていることがわかります。２系統のキャリアと１系統のリングギヤも接続されています。接続された部分のオメガは同じなので、次のように言えます。
ωZ2＝ωZ1＝4,1
ωD2＝ωR1＝0,8
これを注意深く観察することが非常に重要です。常に図の線に従ってください。

ここで、これらのオメガをシステム 1 の計算に入力します。