山东交通学院毕业设计（论文）

2 丰田A341E自动变速器的结构组成及其工作原理

A341E自动变速器是LEXUSLS400(凌志)汽车上装备使用的新研发一款四速自动变速器，它具有一套智能控制系统。变速器的换档正时控制和锁止正时控制以及行星齿轮系统中执行机构的液压油压力和换档正时的发动机扭矩都是智能系统通过使用电子技术来完成的。因此，它能够使驾驶员获得最佳的换档体验。

2.1 丰田A341E自动变速器的结构组成

A341E:A表示自动变速器；第一位阿拉伯数字为1是指前轮驱动；第二位阿拉伯数字4表示具有4个前进档；第三位阿拉伯数字1为产品序列：1表示第二代产品；末端字母E表示电子控制。

A341E自动变速器装配于丰田轿车上，在原来的3速辛普森式双排行星齿轮机构的基础上再增加一个单级单排行星齿轮机构（成为超速行星排），组成具有3排行星齿轮的4速辛普森式自动变速器。

丰田A341E自动变速器共有10个换档执行元件，包括3个离合器，4个制动器和3个单向离合器。

目前，汽车上使用的自动变速器在结构上虽然各有不同，但是基本结构和工作原理基本相同。同其它变速器一样，丰田的A341E自动变速器由液力变矩器、行星齿轮变速系统、换档执行器、液压操纵系统、电子控制系统等五大部分构成[1]。如图2.1所示。

图2.1 电控液力自动变速器的组成

Fig.2.1 Composition electronically controlled hydraulic automatic transmission

（1）液力变矩器：在发动机和变速器之间，和飞轮固定在一起，以液压油为工作介质，传递转矩，改变扭矩。

（2）行星齿轮变速机构：行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之一，主要由太

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阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成，用来改变液力变矩器输入的转速和转矩。

（3）换档执行机构：根据操纵手柄的位置，选择相应工作模式，结合速度的变化，通过不同齿轮的啮合来改变动力传递路线和改变速度。由多片式离合器、制动器和单向离合器等部分组成。

（4）液压控制系统：这一部分主要由油泵（油泵是自动变速器最重要的总成之一，通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动）、调压阀、油箱、过滤器、散热器及管道等组成。主要为自动变速器提供液压油，对部件进行润滑、冷却。对换档执行元件进行操纵，对液压油进行冷却等。

（5）电子控制系统：包括传感器，执行器，控制器TCU，用于采集自动变速器个传感器和其他控制器的信号，通过TCU自身的控制逻辑的判断输出控制信号，驱动换档执行机构的执行器（如电磁阀）的动作，切换液压通道。进而使换档执行元件分离或结合，实现不同档位的切换。

丰田A341E自动变速器的结构剖面图，如图2.2所示。

图2.2 丰田A341E自动变速器的结构剖面图

Fig.2.2 Toyota A341E automatic transmission is a sectional view of the structure

1-液力变矩器；2-锁止离合器；3-锁止电磁阀；4-油压电磁阀；5-换档电磁阀B；6-换档电磁阀A； C0-直接离合器；C1-前进档离合器；C2-倒档及高档离合器；B0-超速制动器；B1-二档制动器；

B2-低档及倒档制动器；B3-L2档制动器；F0-直接单向离合器；F1-一档单向离合器；F2–二档档单向离合器

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2.2 液力变矩器的工作原理

在当今汽车市场上，泵轮、涡轮、导轮以及壳体组成的液力变矩器普遍的装配在轿车上使用，这中变矩器是一种单级双相三元件闭锁式综合液力变矩器[1]，如图2.3所示。

泵轮和涡轮的形状都是盆形。分为主动和从动两部分，分别是与外壳连在一起的泵轮和通过花键与输出轴连接的涡轮。泵轮和壳体与发动机的输出轴相连，动力由此进入变矩器。涡轮与变速箱输入轴连接，起动力输出作用。位于泵轮和涡轮之间的是导轮，导轮悬浮于液压油中，通过单向离合器及导轮轴套和变速器外壳固定在一起。发动机启动后，曲轴带动泵轮旋转，泵轮叶片间的油液会由于泵轮的旋转在离心力的作用下沿叶片从内缘向外缘甩出进入涡轮，涡轮由于油液的冲击作用而旋转，推动涡轮与泵轮同方向转动，动力通过涡轮向后输出。

导轮总成中具有单向离合器：

①当单向离合器起作用的时候，液力变矩器相当于变矩器起作用，达到增加扭矩效果； ②当单向离合器不工作时，这种情况下的导轮反转，液力变矩器不在起到变矩器的作用，而是作为偶合器使用。

图2.3 液力变矩器的组成

Fig.2.3 Composition of the torque converter

同机械变速器相比，液力变矩器转矩的传递是通过油液来完成的，传动效率不高。为了克服这一问题，液力变矩器中的锁止离合器的作用就显得尤为重要。当发动机高速运转时，锁止离合器将将泵轮与涡轮锁在一起，这时没有动力损失，变矩器只是起到动力传动的作用，动力通过液力变矩器壳体、锁止活塞、扭转减振器、涡轮轮毂又传给后面的机械变速器，传动效率为100％。

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2.3 行星齿轮变速器的组成

行星齿轮机构、离合器、制动器和单向离合器是行星齿轮变速器的重要组成部分，其中，行星齿轮变速机构有几个行星排组成，档位的数量和行星排的数量有关。

如图2.4所示，丰田A341E自动变速器是由具有四档的辛普森式行星齿轮机构和换档执行元件两大部分组成。四档辛普森行星齿轮机构具有三个行星排组成，位于前面一行星排为超速行星排，中间一行星排为前行星排，后面一行星排为后行星排。这样特殊的命名方式是原于它的前身，三档辛普森行星齿轮机构[5]。

其中，它的超速行星排的行星架和输入轴连接在一起，超速行星排的齿圈和中间轴是连接在一起的。前排行星架与后排齿圈两者都与输出轴相连，组成所谓的前架后圈结构，而且前后太阳轮共用。这是丰田A341E自动变速器的一个显著的结构特点。

图2.4 行星齿轮机构的元件组成

Fig.2.3 composed of the planetary gear mechanism

2.4 控制机构的组成功用与工作原理

（1）自动变速器控制机构由传感器，开关，ECU，执行器组成，如图2-5所示。

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