Juego de engranajes planetarios Simpson

Los dos conjuntos de engranajes planetarios están acoplados entre sí mediante dos conexiones fijas, que normalmente —aunque no necesariamente— utilizan los mismos engranajes y relaciones de transmisión . La primera conexión une los engranajes solares: en la mayoría de los casos, ambos conjuntos de engranajes comparten un engranaje solar común. La segunda conexión une el porta-engranajes del primer conjunto de engranajes (el primero es el que está más cerca del eje de entrada) con la corona dentada del segundo conjunto de engranajes. Gracias a estas conexiones, solo se necesitan dos frenos y dos embragues para controlar los conjuntos de engranajes. ^{[ 2 ]}

Además de ZF, todos los principales fabricantes también obtuvieron una licencia para este diseño.

El primer conjunto de engranajes actúa sobre el segundo conjunto de engranajes y el eje de salida; el segundo conjunto de engranajes reacciona y hace que el engranaje solar gire en sentido inverso, lo que provoca que el primer conjunto de engranajes aumente la relación de reducción.

La entrada está acoplada con la primera corona dentada. El primer portador está acoplado con la salida y la segunda corona dentada. El segundo portador está frenado, por lo que el movimiento de su corona dentada provoca que el engranaje solar común gire en sentido retrógrado . El giro retrógrado reduce la reacción del primer portador al movimiento de su corona dentada, duplicando así la reducción de la salida del primer conjunto de engranajes. ^{[ 3 ]}

La orden es mucho más sencilla: se libera el segundo portador y se frena el engranaje solar. La entrada se acopla al primer engranaje anular y la salida al primer portador.

Siempre se trata de una transmisión directa (1:1), ya que al acoplar la entrada tanto al primer engranaje solar como al primer engranaje anular, cada conjunto de engranajes queda efectivamente bloqueado y gira como una sola unidad, por lo que la entrada acciona directamente la salida.

El segundo engranaje solar es la entrada y el segundo portador está frenado, por lo que el segundo engranaje anular es la salida.

Un problema al cambiar de primera a segunda marcha es que dos elementos de cambio deben activarse de forma sincronizada: el portaplanetarios del segundo engranaje debe liberarse al mismo tiempo que se frena el primer engranaje solar. Los embragues de rueda libre reducen la brusquedad cuando un cambio requiere la liberación o activación de varios elementos.

Las transmisiones Turbo Hydra-Matic 350 y 400 de GM utilizaban embragues de rueda libre tanto en las marchas bajas como en las intermedias, lo que permitía cambios totalmente progresivos sin "superposición". Los patrones de cambio de marchas en algunas cajas de cambios Simpson, incluidas las modernas unidades de cuatro velocidades, evitan la primera marcha en la medida de lo posible, subiendo a segunda tan pronto como sea posible y evitando reducir a primera a menos que sea absolutamente necesario (velocidad muy baja más acelerador a fondo ).

En 1995, ZF presentó un nuevo diseño que permite la implementación de transmisiones de cuatro velocidades con sobremarcha en una configuración de engranajes planetarios Simpson , sin necesidad de un engranaje planetario adicional . La sobremarcha se proporciona mediante un elemento de cambio adicional, integrado en los engranajes Simpson originales. Esto mantiene el diseño compacto y rentable, lo que lo hace adecuado para diferentes modelos de transmisión, tanto para instalación longitudinal como transversal .

Además de ZF, todos los principales fabricantes también ofrecían transmisiones de este diseño.

Para aplicaciones específicas, algunas transmisiones se mantienen en producción porque son compactas, económicas, fiables, conocidas y suficientemente buenas para la aplicación prevista.