行星齿轮是混动汽车动力分配的核心部件,由太阳轮、行星轮、齿圈和行星架组成。其核心功能是功率分流,能将发动机的动力智能分配给车轮和发电机,从而优化能效。它以结构紧凑、传动比大著称,尤以丰田THS系统为代表,通过固定或驱动不同部件,实现低速高扭矩、高速高效等不同工况的平顺切换
在看各种汽车技术解析的时候,经常会听到“行星齿轮”这个概念,那么行星齿轮究竟是什么?混动汽车中行星齿轮主要发挥着什么作用呢?今天这篇文章就来简要介绍一下行星齿轮。

汽车的齿轮系统是一个复杂而关键的部分,汽车本身是要跑起来的,动力系统产生的动力需要有效地传到轮子上,才能带动汽车行驶。齿轮系分为两大类,一种是传统的定轴齿轮,在这种齿轮系中,所有齿轮的几何轴线都是固定的,即齿轮在传动过程中只做旋转运动,而不做轴向移动。定轴齿轮系常用于传递速度和扭矩,例如汽车的变速器。
还有一种就是行星齿轮,行星齿轮从它的名字上其实就可以推测出其大概的原理。我们都知道,地球作为太阳系的一颗行星,在不停围绕着太阳公转,公转一圈就是一年,而且在公转的同时自身也在不断自转,自传一圈就是一天。行星齿轮的工作原理也正是和这相似。齿轮(称为行星轮)除了能围绕自己的轴线转动(自转)外,还能随着一个支架(称为行星架)围绕另一个齿轮(中心轮或太阳轮)的轴线转动(公转)。这种运动方式与太阳系中的行星运动相似,因此得名。

行星齿轮系统主要由太阳轮、行星轮、外齿圈(或称为环形齿轮)和行星架组成。太阳轮位于中心,行星轮分布在太阳轮周围并与太阳轮和外齿圈啮合,而行星架则支撑行星轮并允许它们公转。

在旋转方向上,太阳轮与行星轮是外啮合关系,二者的旋转方向相反。行星轮与齿圈是内啮合关系,二者的旋转方向相同。行星齿轮传动通过太阳轮、行星轮和齿圈的相互作用实现动力传递,可以实现较大的传动比变化。按照行星架上安装的行星齿轮的组数不同,行星齿轮机构可分为单行星排和双行星排。
在混动汽车中,不同行驶速度下汽车动力的运行状态也不同,行星齿轮的主要功能是进行动力传递、功率分流、高载荷与大传动比等等,具有构造紧凑、传动效率高、承载能力强等特点。
功率分流:
行星齿轮系统能够实现功率的有效分流。在混动汽车中,行星齿轮组常被用作动力分配器,将发动机和电动机的动力以不同比例分配到车轮上,让发动机在不同工况下拥有不同的扭矩分配,非常适合充当各种传动系统中的减速器、增速器和变速装置,从而优化动力性能和燃油经济性。
高载荷与大传动比:
行星齿轮系统具有高载荷和大传动比的特点,使其能够承受较大的扭矩和转速变化。这使得行星齿轮系统特别适合用于混动汽车中,因为混动汽车需要在不同的工况下高效地传递动力。
紧凑性:
行星齿轮系统的同心布置使其具有紧凑的结构设计。这对于混动汽车来说尤为重要,因为混动汽车需要在有限的空间内集成发动机、电动机、电池等多个部件。
很多人对行星齿轮组的理解,是从丰田THS混动技术开始。丰田的混动系统在这方面的应用比较典型,其采用了独特的行星齿轮技术,该行星齿轮组能够高效分配和调节发动机与电机之间的扭矩,实现动力的最优利用。
在行星齿轮的作用下,不同档位状态的动力分配也不同。

当汽车处于低档位时,动力主要通过太阳轮输入到行星齿轮机构组中。当太阳轮主动旋转时,它会带动行星齿轮进行公转(围绕太阳轮的旋转)和自转(行星齿轮自身的旋转)。由于外齿圈(或称为齿圈)在低挡位时保持固定,行星齿轮的公转运动会被限制,从而导致更多的动力被传递到太阳轮这一侧,实现低挡位的高扭矩输出。
当汽车处于中档位时,动力通过外齿圈输入到行星齿轮机构中。当外齿圈主动旋转时,它会推动行星齿轮进行公转和自转。在这个过程中,太阳轮会被固定,不再参与动力的直接传递。因此,动力主要通过行星架(与行星齿轮架相连的部分)输出,实现中挡位的平稳过渡。
当汽车处于高档位时,动力通过行星架输入到行星齿轮机构中。当行星架主动旋转时,它会带动行星齿轮进行公转和自转。由于太阳轮在高挡位时保持固定,行星齿轮的公转运动会更多地传递到外齿圈上,实现高挡位的高速输出。

在丰田的THS混动系统中,通过精心设计的行星齿轮组,发动机的动力被分配到外齿圈和太阳轮上。具体来说,大约72%的扭矩被分配给外齿圈,而剩下的28%的扭矩则被传递给太阳轮,丰田的混动正是通过行星齿轮来实现功率分流的。
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