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El conjunto de engranajes planetarios Simpson es un tren de engranajes planetarios compuesto que consta de dos conjuntos de engranajes planetarios que comparten un engranaje solar común. Un conjunto de engranajes Simpson proporciona tres marchas hacia adelante y una marcha atrás, además de punto muerto, y se emplea comúnmente en transmisiones automáticas de tres y cuatro relaciones . [1] Es uno de los varios diseños inventados por el ingeniero estadounidense Howard Simpson .
Los dos planetarios son interdependientes a través de dos conexiones permanentes, que comúnmente, aunque no necesariamente, tienen los mismos engranajes y relaciones de transmisión ; ambos conjuntos de engranajes comparten un engranaje solar común. El portasatélites del primer conjunto de engranajes ("primero" significa más cercano al eje de entrada) está sincronizado con el anillo del segundo conjunto de engranajes. Debido a estas conexiones, solo se necesitan dos bandas y dos embragues para controlar los conjuntos de engranajes. [2]
En la primera marcha, 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 sol gire en sentido inverso, lo que hace que el primer conjunto de engranajes aumente la relación de reducción. En la primera marcha, la entrada está bloqueada en el primer anillo. El primer portador está bloqueado en la salida y el segundo anillo. El segundo portador está bloqueado, por lo que el movimiento de su anillo hace que el sol común gire retrógrado . El giro retrógrado reduce la reacción del primer portador a su movimiento de anillo, duplicando así la reducción del primer conjunto y la salida. [3]
El mando de la segunda marcha es más sencillo: se libera el segundo portaengranaje y se frena el accionamiento solar. De esta forma, la entrada se bloquea en el primer anillo y la salida se bloquea en el primer portaengranaje.
La tercera marcha es siempre de accionamiento directo (1:1), al alimentar la entrada tanto al accionamiento solar como al primer anillo, ambos portadores se bloquean de manera efectiva, por lo que la entrada impulsa directamente la salida.
Un problema al cambiar de primera a segunda marcha es que las dos bandas deben actuar en sincronía: el portasatélites del segundo juego de engranajes debe soltarse al mismo tiempo que se acciona la banda solar. Los embragues de cuña mitigan la aspereza cuando un cambio requiere que se liberen o accionen una combinación de bandas.
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 unidades modernas de 4 velocidades, evitan la primera marcha tanto como pueden, subiendo a 2.ª tan pronto como sea posible y evitando reducir a 1.ª a menos que sea absolutamente necesario (velocidad muy lenta más aceleración a fondo ).
En los años 1990 y 2000, el engranaje Simpson pasó de moda y fue reemplazado por transmisiones más complejas. Un engranaje planetario Ravigneaux se combinó con un engranaje planetario simple para formar un engranaje Lepelletier , que ofrece seis marchas hacia adelante útiles.
Incluso las últimas transmisiones de 4 velocidades no son Simpson: solo tienen dos juegos planetarios, mientras que una transmisión Simpson necesita tres juegos planetarios para obtener cuatro velocidades, siendo el tercer planetario una sobremarcha integrada.
Sin embargo, todavía es posible encontrar nuevas cajas de cambios automáticas basadas en el engranaje Simpson. Estas cajas de cambios tienen tres o cuatro velocidades y, a menudo, son versiones controladas electrónicamente de proyectos más antiguos. Se mantienen en producción porque son baratas, fiables, conocidas y lo suficientemente buenas para la aplicación a la que están destinadas.