辛普森式行星齒輪變速器從70年代開始，為通用、福特、克萊斯勒、豐田、日產等多家公司用于其汽車自動變速器上。
辛普森式行星齒輪變速器由辛普森行星齒輪機構及相應的換檔執行元件組成。辛普森行星齒輪機構采用雙行星排，其機構特點是：前后兩個行星排的太陽輪連為一個整體，稱為太陽輪組件；前排的行星架和后排的齒圈連接成一體，稱為前行星架和后齒圈組件，輸出軸通常與該組件相連（如圖）。這樣一來，該行星機構只具有四個獨立元件：前排齒圈、前后太陽輪組件、后排行星架、前行星架和后齒圈組件。

這是一種十分著名的行星齒輪機構，以設計發明者H．W．Simpson工程師命名的機構，從20世紀4O年代至今廣泛采用于世界各國的汽車自動變速器中，它的特點是由兩個完全相同的齒輪參數的行星排組成，見圖9．14。整個機構具有相同齒圈，六個相同的行星輪和一個供兩個行星排合用的加長太陽輪（故又稱共同太陽輪行星齒輪機構），它的前行星架和后齒圈為同一構件，并且和輸出軸連接。該機構可組成三個前進檔和一個倒檔。 1．各執行元件的功能
辛普森行星齒輪機構設置了五個變速執行元件：C1前多片離合器，C2后多片離合器、B1微動帶，B2后制動帶、F1 單向離合器。五個變速執行元件的作用效果如下（見圖9．15）。
①當C1前多片離合器作用時，把來自渦輪輸出軸的動力接通至太陽輪。
②當C2后多片離合作用時，把來自渦輪輸出軸的動力接通至前排赤圈。
③當B1前制動帶作用時，固定太陽輪。
④當B2后制動帶作用時，固定后行星架。
⑤當F1單向離合器作用時，固定后行星架。
在辛普森機構中的B1和B2實際上是一種制動器，在某些變速器中該制動器采用制動帶，而在有些變速器中則采用多片離合器作為制動器，例如日本豐田的自動變速器。
表9.3反映了辛普森行星齒輪機構變速器變速執行元件的工作規律。 2．動力流分析
下面進行辛普森機構各檔位的動力流分析。
l）l檔
把預選桿置于D位置，C2后多片離合器作用把輸入動力傳給前齒圈，F1單向離合器作用，使后行星架固定不動。由于后排行星架被FI單向離合器固定，因此后排行星齒輪機構具有確定傳動比，且是減速機構，另外后排行星齒輪機構通過后齒圈輸出，它的輸出轉速和轉動方向應該和前行星架保持一致，因為前行星架和后齒圈為同一構件。根據這兩個條件，就可以確定前行星架和太陽輪之間的轉速分配，顯然太陽輪的轉速比前行星架快得多。
太陽輪逆時針的旋轉帶動后行星輪順時針轉動，行星輪再帶動后齒圈順時針轉動，由于后齒圈順時針轉動時，會給后行星架施加一個逆時針的力矩，通過F1單向離合器將后行星架固定。后排行星齒輪機構的傳動比是后齒圈和太陽輪齒數之比，但辛普森機構1檔傳動比要大得多，計算也更復雜且有確定的傳動比。
辛普森機構的1檔具有汽車滑行 功能，當驅動輪的轉速超過了發動機的轉速之后，來自驅動輪的逆向動力通過后齒圈和前行星架輸入機構，使后行星架順時針旋轉，脫離F1單向離合器鎖止，實現了汽車滑行。當驅動輪轉速低于發動機時，單向離合器重新鎖止，變速器恢復驅動狀態。
若要在1檔實現發動機制動，則需要把預選桿置于L或1位置，此時后行星架被B2后制動帶固定，驅動輪逆向傳入的動力通過變速器將發動機轉速提高，從而消耗動力使驅動輪轉速迅速下降，實現發動機制動。
2）2檔
C2后多片離合器和B1前制動帶同時作用。此時渦輪輸出軸經C2后多片離合器和前齒圈連接，同時太陽輪組件被B2后制動帶固定。
其動力經輸入軸傳給前齒圈，使之作順時針旋轉，由于太陽輪被固定，因此前行星輪在前齒圈帶動下，既有自轉，又隨行星架公轉，行星輪和行星架都是順時針轉動，行星架最后帶動輸出軸順時針旋轉。2檔傳動比取決于行星架當量齒數和前齒圈齒數之比，它是一種傳動比大于1的減速運動。2檔的傳動比僅僅和前排行星齒輪機構有關。
另外當輸出軸轉動時，同時會帶動后齒圈順時針轉動，后太陽輪已被固定，此時后行星輪和后行星架都順時針空轉F1 單向離合器處于釋放狀態。
在上述的辛普森機構的2檔工作狀態下（預選桿置于D位），來自驅動輪的逆向傳入變速器的動力，可以直接傳至發動機，實現發動機制動。
3）3檔
C1前多片離合器和C2后多片離合器同時作用。C1前多片離合器的接合把動力傳至太陽輪，C2后多片離合器的接合把動力傳至前齒圈。根據上述行星齒輪機構特征：任意兩元件同速同方向旋轉即為直接檔，則機構鎖成一整體。在3檔狀態，前齒圈和太陽輪均有相同旋轉方向和速度。從另外角度分析，當來自C2后多片離合器的動力傳至前齒圈，再由前齒圈帶動太陽輪逆時針轉動，而來自C1前多片離合器的動力直接傳給太陽輪，使之順時針轉動，因此同一個太陽輪不可能出現兩個轉動方向，只能相互間鎖止成一整體。當機構整體順時針轉動時，n單向離合器和后行星架處于釋放狀態。3檔是直接檔，它的傳動比是1：1。
在3檔狀態下，只存在發動機制動的功能，而不存在汽車滑行的作用。
4）倒檔
C1前多片離合器和B2后制動帶同時作用。C1前多片離合器的接合把動力傳給太陽輪，B2后制動帶的作用使后行星架固定。此時動力經輸R入軸傳給了太陽輪并使其順時針轉動，因后行星架已被固定，后行星輪成了過渡輪，因此后行星輪是逆時針轉動，井使后齒圈也逆時針轉動，最終后齒圈帶動輸出軸逆時針旋轉。倒檔傳動比等于后齒圈齒數和太陽輪齒數之比，是傳動比大于1的減速運動。從上述可知，倒檔的傳動比僅僅和后排行星齒輪機構相關。