5L40E型自動(dòng)變速器是一個(gè)電控、5速（前進(jìn)擋）、后輪驅(qū)動(dòng)式自動(dòng)變速器，用于上海通用生產(chǎn)的別克榮御和凱迪拉克，其基本參數(shù)見表1。

一、行星齒輪機(jī)構(gòu)與換擋執(zhí)行元件

    5L40E型自動(dòng)變速器采用拉維那式行星齒輪機(jī)構(gòu)，由2個(gè)單排雙級(jí)行星齒輪機(jī)構(gòu)組成；換擋執(zhí)行元件包括9組機(jī)械摩擦式離合器/制動(dòng)器和4個(gè)單向離合器，各離合器的控制部件見表2。在原廠資料中，將所有9個(gè)換擋執(zhí)行元件都稱為“離合器”，但其中有5個(gè)在工作時(shí)是固定行星齒輪機(jī)構(gòu)某部件的，業(yè)內(nèi)習(xí)慣稱為“制動(dòng)器”，這樣也便于理解其工作原理和動(dòng)力傳遞路線路線分析。在本文的敘述中將工作時(shí)固定部件的“離合器”改稱為“制動(dòng)器”，如原“超速離合器”改稱為“超速制動(dòng)器”，這一點(diǎn)讀者在參考其它5L40E型自動(dòng)變速器資料時(shí)請(qǐng)注意。5L40E型自動(dòng)變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)與換擋執(zhí)行元件的布置如圖1所示，各換擋執(zhí)行元件的作用見表2，不同擋位時(shí)各換擋執(zhí)行元件的狀態(tài)見表3。

二.動(dòng)力傳遞路線分析
 
    5L40E型自動(dòng)變速器動(dòng)力傳遞路線示意圖見圖2，現(xiàn)將各擋位動(dòng)力傳遞路線分析如下。

1. 1擋動(dòng)力傳遞路線

（1）無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

    1擋時(shí)，前進(jìn)離合器結(jié)合，前進(jìn)單向離合器鎖止；滑行離合器結(jié)合，前進(jìn)離合器和滑行離合器同時(shí)驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)輪，后太陽(yáng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；行星架有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，因低擋單向離合器鎖止，單向固定行星架；則后齒圈順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)。因動(dòng)力傳遞過程中，低擋單向離合器鎖止，單向固定行星架是不可缺少的條件，所以當(dāng)動(dòng)力由車輪傳至變速器時(shí)，低擋單向離合器會(huì)超越打滑，沒有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，動(dòng)力傳遞路線如圖3所示。

圖3  1檔動(dòng)力傳遞路線（無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)）

（2）有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

    1擋時(shí)，自動(dòng)變速器控制模塊可根據(jù)情況控制自動(dòng)變速器是否有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。當(dāng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，前進(jìn)離合器結(jié)合，前進(jìn)單向離合器鎖止；滑行離合器結(jié)合，前進(jìn)離合器和滑行離合器同時(shí)驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)輪，后太陽(yáng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；行星架有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，低/倒擋制動(dòng)器工作，雙向固定行星架；則后齒圈順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)（輸出）。因動(dòng)力傳遞過程中，沒有單向離合器單獨(dú)參與動(dòng)力傳遞，故有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，動(dòng)力傳遞路線如圖4所示。

圖4 1檔動(dòng)力傳遞路線（有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)）

2. 2擋動(dòng)力傳遞路線：

（1）無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

    2擋時(shí)，動(dòng)力輸入元件與1擋一樣，即前進(jìn)離合器結(jié)合，前進(jìn)單向離合器鎖止；滑行離合器結(jié)合，前進(jìn)離合器和滑行離合器同時(shí)驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)輪，后太陽(yáng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；第二制動(dòng)器工作，固定第二單向離合器外圈，第二單向離合器鎖止，前內(nèi)齒圈被單向固定，不能逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；則后齒圈順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)（輸出）。因動(dòng)力傳遞過程中，第二單向離合器鎖止，單向固定前排齒圈是不可缺少的條件，所以當(dāng)動(dòng)力由車輪傳至變速器時(shí)，第二單向離合器會(huì)超越打滑，沒有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，動(dòng)力傳遞路線如圖5所示。

圖5  2檔動(dòng)力傳遞路線（無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)）

（2）有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

    2擋時(shí)，自動(dòng)變速器控制模塊可根據(jù)情況控制自動(dòng)變速器是否有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。當(dāng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，前進(jìn)離合器結(jié)合，前進(jìn)單向離合器鎖止；滑行離合器結(jié)合，前進(jìn)離合器和滑行離合器同時(shí)驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)輪，后太陽(yáng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；第二滑行制動(dòng)器工作，雙向固定前內(nèi)齒圈；則后齒圈順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)（輸出）。因動(dòng)力傳遞過程中，沒有單向離合器單獨(dú)參與動(dòng)力傳遞，故有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，動(dòng)力傳遞路線如圖6所示。

圖6  2檔動(dòng)力傳遞路線（有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)）

3. 3擋動(dòng)力傳遞路線

（1）無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

    3擋時(shí)，動(dòng)力輸入元件與1擋一樣，即前進(jìn)離合器結(jié)合，前進(jìn)單向離合器鎖止；滑行離合器結(jié)合，前進(jìn)離合器和滑行離合器同時(shí)驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)輪，后太陽(yáng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；中間制動(dòng)器工作，固定中間單向離合器外圈，中間單向離合器鎖止，單向固定前排太陽(yáng)輪，則后齒圈順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)（輸出）。因動(dòng)力傳遞過程中，中間單向離合器鎖止，單向固定前排太陽(yáng)輪是不可缺少的條件，所以當(dāng)動(dòng)力由車輪傳至變速器時(shí)，中間單向離合器會(huì)超越打滑，沒有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，動(dòng)力傳遞路線如圖7所示

圖7  3檔動(dòng)力傳遞路線（無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)）

（2）有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

    3擋時(shí)，自動(dòng)變速器控制模塊可根據(jù)情況控制自動(dòng)變速器是否有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。當(dāng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，前進(jìn)離合器結(jié)合，前進(jìn)單向離合器鎖止；滑行離合器結(jié)合，前進(jìn)離合器和滑行離合器同時(shí)驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)輪，后太陽(yáng)輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；超速擋制動(dòng)器工作，雙向固定前排太陽(yáng)輪，則后齒圈順時(shí)針減速旋轉(zhuǎn)（輸出）。因動(dòng)力傳遞過程中，沒有單向離合器單獨(dú)參與動(dòng)力傳遞，故有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，動(dòng)力傳遞路線如圖8所示。

圖8  3檔動(dòng)力傳遞路線（有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)）

4. 4擋動(dòng)力傳遞路線

    4擋時(shí)，輸入元件與1擋相同，即前進(jìn)離合器結(jié)合，前進(jìn)單向離合器鎖止；滑行離合器結(jié)合，前進(jìn)離合器和滑行離合器同時(shí)驅(qū)動(dòng)后太陽(yáng)輪；同時(shí)直接擋離合器結(jié)合，驅(qū)動(dòng)行星架，則整個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)以一個(gè)整體同步旋轉(zhuǎn)，為直接擋，傳動(dòng)比為1:1。因4擋動(dòng)力傳遞過程中，沒有單向離合器單獨(dú)參與動(dòng)力傳遞，故有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，動(dòng)力傳遞路線圖9所示。

圖9  4檔動(dòng)力傳遞路線

5. 5擋動(dòng)力傳遞路線

    5擋時(shí)，直接離合器結(jié)合，驅(qū)動(dòng)行星架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，超速擋制動(dòng)器工作，固定前排太陽(yáng)輪，則后排齒圈同向增速旋轉(zhuǎn)，為超速擋。因5擋動(dòng)力傳遞過程中，沒有單向離合器單獨(dú)參與動(dòng)力傳遞，故有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，動(dòng)力傳遞路線如圖10所示。

圖10  5檔動(dòng)力傳遞路線

6. R擋動(dòng)力傳遞路線

    R擋時(shí)，倒擋離合器結(jié)合，驅(qū)動(dòng)前排太陽(yáng)輪；同時(shí)/低倒擋制動(dòng)器工作，固定行星架，則后排齒圈反向減速旋轉(zhuǎn)（輸出），力傳遞路線如圖11所示。

圖11  R檔動(dòng)力傳遞路線