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第2章 A340E自动变速器的结构和工作原理

只有了解了被试件的结构、工作原理、特性及与其他部件的匹配关系后，才能更好地对试验台和被试件的连接及试验台机械系统进行合理的设计改进。在此根据试验台设计及测试过程的要求对丰田A340E自动变速器的结构和工作原理进行了阐述，进而制定自动变速器台架的试验方法(包括试验所需采集数据、试验流程等)。

本设计选取A340E型自动变速器作为工作演示自动变速器。A340E自动变速器被用于丰田皇冠轿车上，该变速器有四个前进档，液力变矩器带锁止离合器，行星齿轮变速器为三行星排辛普森式，采用电液式控制系统。是用于后轮驱动的自动变速器。

2.1 A340E自动变速器的结构及工作原理

A340E自动变速器是电控液力式自动变速器，由液力传动装置(液力变矩器)、辅助变速器(行星齿轮机构)、液压控制系统及电子控制系统四大部分组成。

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2.1.1 液力传动机构

图2.1 带锁止离合器的液力变矩器结构

车用液力传动装置有液力耦合器和液力变矩器两种，变矩器是用液力来传递汽车动力的，而工作油液的内部摩擦会造成一定的能量损失，因而传动效率较低。为提高汽车的传动效率，减少燃油消耗，丰田A340E自动变速器采用一种带锁止离合器的液力变矩器。结构如图2.1所示。

锁止离合器由主动部分、从动部分和控制部分组成。主动部分为液力变矩器外壳，从动部分为一个可作轴向移动的压盘。压盘右侧的工作油液与液力变矩器水、泵轮、涡轮等中的工作油液相通，压盘左侧的工作油液通过变矩器输出轴中间的控制油道与

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阀体总成上的锁止控制阀相通。锁止控制阀有油道与压盘的左右油腔相接，通过改变压盘两侧的油压使锁止离合器处于分离或接合状态。

当车速较低时锁止离合器压盘左侧油腔与来自锁止离合器控制装置的进油道相通，锁止离合器压盘两侧保持相同的油压，此时锁止离合器处于分离状态，输入液力变矩器的动力通过工作油液全部传至涡轮。当车速等因素满足锁止离合器的锁止条件时，控制装置便改变油路方向，使油道进油，A油道回油；锁止离合器压盘左侧的油压下降，而压盘右侧的油压仍为液力变矩器油压，压盘在左右两侧压力差的作用下压紧在液力变矩器壳上，此即锁止离合器处于接合状态。这时输入液力变矩器的动力通过琐止离合器的动力通过琐止离合器的机械连接，由压盘直接传至输出轴输出，传动效率为100%。 2.2.2 行星齿轮机构

图2.2 A340E自动变速器的行星齿轮机构和换档执行机构

图2.3 丰田A340E自动变速器行星齿轮机构

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A340E型自动变速器的辅助变速器为行星齿轮机构，其前、后两排行星齿轮共用一个太阳轮，输出轴与前行星架和后齿圈相连，前进档离合器C1连接的是输入轴和前齿圈，而倒档及高速档离合器C2则将输入轴和共用太阳轮连接在一起。在各档制动器中，2档滑行B1为一带式制动器，位于变速器壳体与共用太阳轮之间，用于固定共用太阳轮。2档制动器和倒档制动器都是多片式制动器，B2位于变速器壳体与2档单向离合器F2之间，通过F2的联合作用，防止共用太阳轮发生逆时针方向的转动；而B3则位于壳体与后行星架之间，工作时固定后行星架，使其无法转动，单向离合器F1与倒档制动器B3并联安装，作用是防止后行星架的逆时针转动。

超速档单排行星齿轮机构的超速档输入轴与超速档行星架相连，超速档离合器C0连接的则是超速档太阳轮和超速档行星架，超速档制动器B0也是多片式结构，位于变速器壳体与超速档太阳轮之间，作用是工作时固定住太阳轮。超速单向离合器F0与C0并联，可防止超速档太阳轮逆时针旋转。超速档行星齿轮机构通过超速档齿圈与后面双排行星齿轮机构的输入轴连接在一起。

换档执行元件的不同组合将产生不同的传动比，变速器的传动比根据车速和发动机负荷自动变换。A340E自动变速器各档传动比列表2.1。

表2.1 A340E自动变速器各档传动比

各档传动比 自动变速器档位 1档 2档 3档 O/D档 倒档 传动比 2.804 1.531 1.000 0.705 2.393 2.2.3 液压控制系统

液压控制系统是根据汽车行驶速度和发动机负荷自动或手动地改变控制液压的流向，从而实现对辅助变速器换档执行元件的控制。液压控制系统的主要作用为： （1）控制换档元件在合适时刻接合或分离； （2）根据车速和发动机负荷变化，决定换档时刻；

（3）向液力变矩器提供一定压力的工作液，防止变矩器内工作液出现气蚀现象，同时对各运动部件进行润滑。

A340E自动变速器的液压控制系统由油泵、阀体、电磁阀、离合器及连结上述各部件的油道组成。油泵用于给变矩器提供一定压力的工作液，使行星齿轮得到润滑，为变速器液压控制系统提供控制油压。控制阀总成将油泵输出的油压按照需要分配到

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各用油部位，它是液压控制油路的核心组成部分，其主要由控制阀壳体及压力调节阀、手动控制阀、换档阀、节流阀等多个阀门组成，所有阀门都装配在控制阀壳体内，控制阀总成通过螺栓固定在辅助变速器壳体的下方。液压控制框图如图2.4。

ECU 油道转换 油泵 油压控制 电磁阀 离合器及制动器 行星齿轮排 液力变矩器 图2.4 液压控制框图

控制系统中的油压信号是测试过程中的重要参数，这些油压信号反映了执行换档

元件的工作状态[3]。 （1）油路压力

油路压力对自动变速器的工作性能工作状况尤为重要，它控制着自动变速器中所有离合器。

如果初级调压阀工作不正常，油路压力会出现过高或过低。若油路压力过高会导致换档冲击加大以及由于油泵负荷加重而带来的发动机功率损失；油路压力过低会导致离合器的打滑，严重时会使车辆无法行驶。如果出现此种现象则应测试油路压力是否标准。

（2）节气门油压

节气门油压始终与发动机节气门开度保持一致。

该节气门油压作用于初级调压阀，因此，油路压力也就会随节气门阀开度变化。 在全液压控制的自动变速器中，节气门油压是作用于调节油路压力以及作为变速器升档、降档的信号压力。然后，对于ECU，节气门油压仅作用于控制调节油路压力。因此，变速器油门拉线调整不当就会导致油路压力过高或过低，从而又产生换档抖动及离合器、制动器打滑的故障。 2.2.4 电子控制系统

电子控制系统的作用是控制换档工作点和锁止离合器的工作状况，A340E自动变速器的电控系统包括：传感器、ECU、执行器，图2-5为其控制系统图。

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