Simpson-planeettavaihde

Simpson-planeettavaihde on parannettu versio kahden hammasluvuiltaan identtisen, yksinkertaisen planeettavaihteen yhdistelmärakenteesta, jossa kummallakin planeettavaihteella on yhteinen aurinkopyörä sekä toisen plv:n kehäpyörä on yhdistetty toisen planeettakannattimeen. Toiminnan kannalta rakenteessa on neljä erillistä osakokonaisuutta: aurinkopyörät (A), kehäpyörä (K), planeettakannatin (P) sekä kehäpyörän ja planeettakannattimen yhdistelmä (KP).

Simpson-planeettavaihteen keksijä on yhdysvaltalainen Howard W. Simpson.

Simpson-planeettavaihteen ominaispiirre on se, että ulostulona toimii aina kehäpyörän ja planeettakannattimen yhdistelmä (KP) ja että sisääntuloina vaihtelevat kehäpyörä (K) ja aurinkopyörät (A). Lukittavina osina ovat planeettakannatin (P) ja aurinkopyörät (A). Simpson-plv:n toteutustapa on sellainen, että rattaiden hammasluvut vaikuttavat vähän saataviin välityssuhteisiin, jolloin hyvin erilaisillakin hammasluvuilla saadaan vaihteiden välille sopiva porrastus. Haittapuolena on kapeaksi jäävä välityssuhdealue, jota pystyy laajentamaan vain lisäämällä vaihteistoon yksi tai useampi planeettavaihde.

Simpson-planeettavaihde

Vaihde	C1	C2	B1	B2	F1	Input	Lukittu	Output	Välityssuhde
1.	X	-	-	(x)	X	K	P	KP	$i_{1}=2+{\tfrac {1}{u}}$
2.	X	-	X	-	-	K	A	KP	$i_{2}=1+{\tfrac {1}{u}}$
3.	X	X	-	-	-	K&A	-	KP	$i_{3}=1\,\!$
R.	-	X	-	X	-	A	P	KP	$i_{R}=-u\,\!$
$u=Z_{K}/Z_{A}\,\!$ (Z on ko. osan hammasluku)

Eri vaihteet kytketään oheisessa taulukossa esitetyllä tavalla. Ajettaessa eteenpäin monilevykytkin C₁ on päällä kaikilla vaihteilla. 1-vaihteella toinen aktiivinen elementti on vapaakytkin F₁. 2-vaihteella lukittuna on jarrupanta B₁. 3-vaihde on suora välitys ja se saadaan lukitsemalla monilevykytkin C₂.

Peruutusvaihteella momentti tuodaan sisään monilevykytkimen C₂ kautta ja lisäksi jarrupanta B₂ on kytkettynä. Vapaakytkin F₁ pyörii peruutusvaihteella väärään suuntaan, joten se pysyy auki eikä välitä momenttia. 1-vaihteella vapaakytkin tarkoittaa sitä, että moottorijarrutusta ei ole lainkaan, jolloin liikkuminen pehmeämpää, mutta jarrutusominaisuudet kärsivät. Kun ajetaan mäkisessä maastossa tai suurella kuormalla, ajaminen pelkällä 1-vaihteella vähentää nopeuden kiihtymistä alamäissä ja säästää jarruja. Tällöin jarrupanta B₂ korvaa vapaakytkimen F₁.

Simpson-planeettavaihde on tunnistettavissa välityssuhteiden perusteella: Ensimmäiseksi ylin eli 3-vaihde on aina suora. Toiseksi 1-vaihteen välityssuhde on aina "2 pilkku joitain desimaaleja" ja 2-vaihteen välityssuhde "yksi pilkku samat desimaalit", esimerkiksi arvo u=2,50 antaa välityksiksi 2,40, 1,40 ja 1,00.

Lähteet

G. Lechner, H. Naunheimer: Automotive Transmissions: Fundamentals, Selection, Design and Application. Springer Science & Business Media, 1999. ISBN 3-540-65903-X. (englanniksi)

Bosch: Autoteknillinen taskukirja, s. 552-553. Jyväskylä: Gummerus Oy, 1993. ISBN 951-9155-12-0. (suomeksi)