從上一期研發(fā)THS的歷史背景中看到，THS最初的設(shè)計(jì)邏輯仍然是將「發(fā)動(dòng)機(jī)」作為主要驅(qū)動(dòng)裝置的混動(dòng)系統(tǒng)，圍繞著提升動(dòng)力總成的經(jīng)濟(jì)性，工程師們?yōu)椤赴l(fā)動(dòng)機(jī)」配備一個(gè)主要用于調(diào)節(jié)「發(fā)動(dòng)機(jī)」工況和發(fā)電的「1號(hào)電機(jī)」（暫稱）和一個(gè)主要用于（輔助）驅(qū)動(dòng)的「2號(hào)電機(jī)」（暫稱）。從省油的角度來(lái)看，「1號(hào)電機(jī)」用來(lái)幫助「發(fā)動(dòng)機(jī)」省油，而「2號(hào)電機(jī)」用來(lái)幫助整套動(dòng)力總成省油。

行星齒輪組（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

接下來(lái)的問(wèn)題就是：如何選擇一套能將「發(fā)動(dòng)機(jī)」和「電機(jī)」混搭在一起的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這就好比給人介紹對(duì)象的『媒人』，見個(gè)面，吃個(gè)飯，這事兒很簡(jiǎn)單，關(guān)鍵能不能成的第一步，就是看『媒人』怎么撮合。否者，就算兩個(gè)人再優(yōu)秀，連初步的了解都實(shí)現(xiàn)不了，那何談此后的深入交流呢？

而豐田汽車為THS這套系統(tǒng)尋來(lái)的『媒人』則是被各大自媒體老師聊出了八仙過(guò)海、百鬼夜行效果的——「行星齒輪機(jī)構(gòu)」。

自動(dòng)變速箱（AT）結(jié)構(gòu)示意圖

其實(shí)「行星齒輪機(jī)構(gòu)」并非是什么開天辟地的發(fā)明，其應(yīng)用幾乎覆蓋了整個(gè)機(jī)械領(lǐng)域。而且在汽車領(lǐng)域的運(yùn)用也隨處可見，比如使用在「自動(dòng)變速器」（此處特指帶液力變矩器的AT）中進(jìn)行變速。

分動(dòng)器中的行星齒輪組

我們還可在「全時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)」找到它的身影，它位于「變速器」與「驅(qū)動(dòng)橋」之間的「分動(dòng)器」中（如上圖）。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或遇到特殊路況時(shí)，左右「車輪」會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)扭速差（即兩根「輸出軸」轉(zhuǎn)速不同）。此時(shí)，便可以通過(guò)「分動(dòng)器」中的「行星齒輪機(jī)構(gòu)」按一定的比例將轉(zhuǎn)扭分配給兩根「輸出軸」，確保各個(gè)「車輪」之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，比如實(shí)現(xiàn)泥路脫困。

行星齒輪組示意圖（僅供參考）

「行星齒輪機(jī)構(gòu)」的核心組件「行星齒輪組」的結(jié)構(gòu)其實(shí)并不復(fù)雜，由內(nèi)到外分別是「太陽(yáng)齒輪」、「行星齒輪」（日系著作中也會(huì)被翻譯為「小齒輪」）和「齒圈」（在研究齒比時(shí)，通常指「內(nèi)齒圈」）。通常情況下，多個(gè)「行星齒輪」會(huì)通過(guò)一個(gè)支架進(jìn)行連接，這個(gè)支架被稱為「行星齒輪盤」（或稱「行星架」）。

太陽(yáng)系示意圖（亮點(diǎn)自找，源自網(wǎng)絡(luò)）

「行星齒輪組」與太陽(yáng)系的運(yùn)行結(jié)構(gòu)非常相似，以恒星太陽(yáng)為中心，行星地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，衛(wèi)星月球繞著地球轉(zhuǎn)。此外，太陽(yáng)、地球和月球都還可「自轉(zhuǎn)」。故此，我們可以看到3種帶齒的組件也存在著「自轉(zhuǎn)」（即繞本體軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)）和「公轉(zhuǎn)」（即是繞其它齒輪軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)）運(yùn)行原理。當(dāng)我們固定「太陽(yáng)齒輪」、「行星齒輪」和「齒圈」中的3種「齒輪」中的一種，便可利用另外2種「齒輪」進(jìn)行變速了。是否感覺(jué)有點(diǎn)抽象？那我們來(lái)舉個(gè)具體的例子。

行星齒輪組的參數(shù)假設(shè)

假設(shè)一組「行星齒輪組」中，「太陽(yáng)齒輪」的半徑為1個(gè)單位，「行星齒輪盤」的半徑為2個(gè)單位，「齒圈」的半徑為3個(gè)單位。我們來(lái)觀察以下5種工況中，「行星齒輪組」是如何通過(guò)切換輸入和輸出的「齒輪」，進(jìn)而改變「齒輪」的半徑比，從而達(dá)到變速的效果。

工況1：固定外部「齒圈」，用手轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)部的「太陽(yáng)齒輪」。此時(shí)「行星齒輪」會(huì)被帶著有橫向移動(dòng)的趨勢(shì)，這種趨勢(shì)使得「行星齒輪」進(jìn)行反向自轉(zhuǎn)，這些「行星齒輪」一起繞著「太陽(yáng)齒輪」公轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)「行星齒輪盤」轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)「太陽(yáng)齒輪」與「行星齒輪盤」的半徑比是1：2；

工況2：固定內(nèi)部的「太陽(yáng)齒輪」，用手轉(zhuǎn)動(dòng)「行星齒輪盤」，「行星齒輪」自轉(zhuǎn)的同時(shí)繞著「太陽(yáng)齒輪」公轉(zhuǎn)。最終，帶動(dòng)外部的「齒圈」旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，「行星齒輪盤」與「齒圈」的半徑比是2：3；

工況3：三種「齒輪」都不固定，此時(shí)用手轉(zhuǎn)動(dòng)任何一種「齒輪」，不久后，其余的「齒輪」都會(huì)以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，圖中我們轉(zhuǎn)動(dòng)的是「行星齒輪盤」，「齒圈」對(duì)外輸出，「太陽(yáng)齒輪」空轉(zhuǎn)?？偟脕?lái)說(shuō)，「輸入齒輪」與「輸出齒輪」的半徑比是1：1；

工況4：固定內(nèi)部的「太陽(yáng)齒輪」，用手轉(zhuǎn)動(dòng)「齒圈」?！感行驱X輪」自轉(zhuǎn)的同時(shí)繞著「太陽(yáng)齒輪」公轉(zhuǎn)。最終，帶動(dòng)「行星齒輪盤」旋轉(zhuǎn)，「齒圈」與「行星齒輪盤」的半徑比是3：2；

工況5：固定外部「齒圈」，用手轉(zhuǎn)動(dòng)「行星齒輪盤」?！感行驱X輪」自轉(zhuǎn)的同時(shí)繞著「太陽(yáng)齒輪」公轉(zhuǎn)。最終，帶動(dòng)「太陽(yáng)齒輪」旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，「行星齒輪盤」與「太陽(yáng)齒輪」的半徑比是3：1。

5種行星齒輪組的工況（僅供參考）

不同的「齒輪」半徑比，對(duì)應(yīng)了不同的轉(zhuǎn)速，不知道大家是不是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)我舉這5種工況的意圖？若我們把每一種工況中，轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力源換成「發(fā)動(dòng)機(jī)」，并將「車輪」與輸出的「齒輪」連接后，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)……

自動(dòng)變速器（AT）的5個(gè)擋位邏輯（僅供參考）

沒(méi)錯(cuò)，這5種工況恰好對(duì)應(yīng)了5個(gè)擋位。若通過(guò)這幾張表格已經(jīng)有了一些眉目，那恭喜你，你已經(jīng)初步的理解了「行星齒輪組」的變速的初步邏輯。

手動(dòng)變速器1擋齒比通常為1：4

至于如何控制發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力在行星齒輪組之間切換，這就是「自動(dòng)變速器」其他組件的事兒了，這里不展開贅述。此外，補(bǔ)充說(shuō)明一點(diǎn)，或許你會(huì)想到，「手動(dòng)變速器」在1擋時(shí)的輸入/輸出「齒輪」的半徑比一般為1∶4，而我舉例的「行星齒輪組」在1擋時(shí)的半徑比只有1∶2，那會(huì)不會(huì)造成起步時(shí)，扭矩不足呢？

自動(dòng)變速器中存在多組行星齒輪組

這個(gè)問(wèn)題十分關(guān)鍵，別急，在后續(xù)THS的原理介紹中，我們還會(huì)詳解。對(duì)于「自動(dòng)變速器」而言我們選擇了一條簡(jiǎn)單粗暴的方式——再增加一組「行星齒輪組」！經(jīng)過(guò)兩組「行星齒輪組」齒比調(diào)整后，輸入/輸出「齒輪」的半徑比就會(huì)變成1∶4，與手動(dòng)變速器的1擋相同。

當(dāng)然，我們可以通過(guò)不停地增加「行星齒輪組」來(lái)增加檔位數(shù)，但考慮到實(shí)用性、變速器體積、控制難度等因素，故此，我們不會(huì)那樣做，限于篇幅，這里不做展開。

自動(dòng)變速器（AT）5擋基本工作原理示意圖（動(dòng)圖，僅供參考）

至此，我試圖用「自動(dòng)變速器」的工作原理來(lái)解釋「行星齒輪組」變速的原理，這可能是全網(wǎng)唯一份吧，不知道大家是否能拿捏住呢？歡迎大家在評(píng)論區(qū)留言。

下一期，我會(huì)將THS的三個(gè)動(dòng)力源——「發(fā)動(dòng)機(jī)」和兩個(gè)「電機(jī)」與「行星齒輪組」相連接，進(jìn)一步解析THS的結(jié)構(gòu)和工作原理。記得關(guān)注我哦~~