丰田A340E型自动变速器的结构原理及检修.docx

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丰田A340E型自动变速器的结构原理及检修

河南工业职业技术学院

HenanPolytechnicInstitute

毕业设计（论文）

题目丰田A346E自动变速器的结构原理及检修

班级汽车电子0901

姓名张辉

指导教师孙亮

1.3.3双离合器式自动变速器（DCT）5

2.3.1A340E传动原理16

摘要：

本文首先对自动变速器工作原理及与手动变速器的区别，之后对丰田A340E自动变速器进行了概述，即丰田A340E型自动变速器系统结构和工作原理。

然后介绍了丰田A340E型自动变速器在另类部件，分析自动变速器档位变换及各档位的控制油路。

丰田A340E型自动变速器实际上是自动变速器根据汽车速度、发动机转速、动力负荷等因素自动进行升降档位。

最后介绍了自动变速器的故障原因及维修方法，又介绍了自动变速器技术研究及发展趋势。

关键词：

丰田，A340E型自动变速器，传动路线，故障检修，发展趋势

Abstract：

Thispaperworksontheautomatictransmissionandthedifferencewiththemanualtransmission,followedbytheToyotaA340Eautomatictransmissionprovidesanoverview,theToyotaA340EAutomaticTransmissionsystemstructureandworkingprinciple.ThenintroducedtheToyotaA340Eautomatictransmissionpartsinthealternative,ofautomatictransmissiongearchangecontrolcircuitandthestalls.ToyotaA340Eautomatictransmissionautomatictransmissionisactuallybasedonvehiclespeed,enginespeed,powerloadautomaticallyticksizeandotherfactors.Finally,thereasonsforthefailureoftheautomatictransmissionandmaintenancemethods,butalsointroducedtheautomatictransmissionresearchanddevelopmenttrends.

KeyWords：

Toyota,A340Etypeautomatictransmission,transmissionline,breakdownmaintenanceanddevelopmenttrend

第一章自动变速器工作原理及与手动变速器的区别

自动变速器是指不依靠人的手力，而能自动实现换挡功能的装置，具有变速平滑、驾驶轻便等优点，是目前世界上使用最多的一种变速器。

汽车上自动变速器的诞生要追溯到上世纪40年代。

1940年，美国通用汽车公司在奥兹莫尔上安装了世界上第一台自动变速器，这标志着自动变速器的诞生。

1977年，美国克莱斯勒公司又开发了带闭锁离合器的液力变矩器，提高了燃油经济性，降低了变速器的工作温度，从而使自动变速器取得了新的发展。

1.1自动变速器工作原理

自动变速器根据汽车速度、发动机转速、动力负荷等因素自动进行升降档位，不需由驾驶者操作离合器换档，使用很方便。

特别在交通比较拥挤的城区马路行驶，自动变速器体现出很好的便利性。

自动变速器比手动变速器复杂得多，有很多方面不相同，但最大的区别在于控制方面。

手动变速器由驾驶员操纵档位，加档或减档由人工操作，而自动变速器是由机器自动控制档位，变换档位是由液压控制装置进行的。

以一个典型的自动变速器为例，液压控制装置根据节气门（油门）开度和变速器输出轴上输送来的信号控制升降档。

根据节气门开度变化，液压控制装置中的调节阀产生与加速踏板踏下量成正比的液压，该液压作为节气门开度“信号”加到液压控制装置；另外有装配在输出轴上的速控液压阀可产生与转速（车速）成正比的液压，作为车速“信号”加到液压控制装置。

因此，就有节气门开度“信号”和车速“信号”，液压控制装置根据这两个“信号”自动调节变速器油量，从而控制换档时机。

也就是说在汽车驾驶中，驾驶员踏下加速踏板（油门踏板），控制节气门开度和汽车的行驶速度（变速器输出轴转速），就能自动控制变速器内的液压控制装置，液压控制装置会利用液力去控制行星齿轮系统的离合器和制动器，以改变行星齿轮的传动状态。

自动变速器的核心控制装置是液压控制装置，液压控制装置由油泵、阀体、离合器、制动器以及连接所有这些部件的液体通路所组成。

关键部件是阀体，因此它是自动变速器的控制中心。

阀体的作用是根据发动机和底盘传动系的负载状况（节气门开度和输出轴转速），对油泵输出到各执行机构的油压加以控制，以控制液力变矩器，控制各离合器和制动器的结合与分离实现自动换档。

以上是自动变速器的基本控制形式，如果是电子控制自动变速器，就要在上述基础上增加电磁阀，ECU（电控单元）借助电磁阀控制自动变速器工作过程。

ECU输入电路接受传感器和其它装置输入的信号，对信号进行过滤处理和放大，然后转换成电信号驱动被控的电磁阀工作。

因此，电子控制自动变速器就要增加节气门位置传感器、车速传感器、水温传感器、液压温度传感器、发动机转速传感器、档位开关、刹车灯开关等数字信号汇入ECU，从而使得ECU精确控制电磁阀，使换档和锁止时间准确，令汽车运行更加平稳和节省燃油。

1.2自动变速器的分类

根据在汽车上的实际应用，自动变速器可分为有级式自动变速器（AT/AMT/DCT）和无级式自动变速器（CVT）两大类。

常用的有级式自动变速器有液力自动变速器（AT）、电控机械式自动变速器（AMT）和双离合器式自动变速器（DCT）三类。

目前AT（液力自动变速器）的档数从三速到八速，常用的是四、五、六速，档数越多结构越复杂，相应的技术含量越高；AMT（电控机械式自动变速器）具有传统机械变速器传动效率高的优点，在小排量乘用车挡动力中断的和重型商用车上具有比较优势；DCT（双离合器式自动变速器）既保留了机械变速器传动效率高的优点，又解决了换缺点，但结构相对复杂，制造难度大，有较好的发展潜力。

而CVT是真正意义上的无级自动变速器，在其传动比范围内，理论上档数无限，特别适合中小排量乘用车。

1.3自动变速器的应用现状

1.3.1液力自动变速器（AT）

液力自动变速器，或称液力机械自动变速器（HMT）发展的时间比较长，技术比较成熟，已经广泛应用于轿车、公共汽车、重型车辆和商用车辆上。

AT是一种利用汽车行驶速度和加速踏板踏入量之间的关系决定传动比，通过油压控制机构进行自动控制的变速器，对外负荷有良好的自动调节和适应性，使车辆起步平稳，加速均匀；其减振作用降低了传动系的动载和扭振，延长了传动系的使用寿命，提高了乘坐舒适性、行驶安全性。

常用的液力自动变速器一般由液力偶合器或变矩器、液压操纵系统和行星齿轮传动系统组成。

1.3.2电控机械式自动变速器（AMT）

随着汽车电子技术的发展，作为一种新型的自动变速器，电控自动变速器（AMT）应运而生。

最初开发只是为了方便操纵而应用于赛车上，后来，由于AMT的性能出众，1997年实现技术认可后才被应用于一些高档车型上，如奔驰、雷诺等，其主要由液力变矩器、行星齿轮机构、液压控制系统和电控系统四大部分组成。

与AT相比，AMT具有明显的优势，其既有液力自动变速器自动变速的优点，又有手动变速器传动效率高、成本低、结构简单、易制造的优点；采用电子控制，通过选择适合行驶状态的最佳传动比，可以提高汽车的动力性，提高乘坐的舒适性，并与发动机控制相结合，相应提高燃油的经济性。

目前，AMT的技术亦基本成熟，AMT技术势必将在国产汽车制造业产生革命性的影响。

1.3.3双离合器式自动变速器（DCT）

双离合器式自动变速器（DCT）既继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等优点，又实现了换挡过程的动力换挡，即在换挡过程中不中断动力。

双离合器变速箱具有液力自动变速箱和无级自动变速箱的便利性和舒适性，与手动变速箱相比，又是第一个可节省燃油高达10%，同时又有更高性能的自动变速箱。

与普通6速自动变速器AT相比，DCT的油耗要节省15%。

另外，它消除了手动变速器在换挡时的扭矩中断感，使驾驶更灵敏，同时充满乐趣。

在未来3-5年内，DCT的需求与增长将超过传统的AT、AMT和MT，从成本的角度分析，与CVT和AT、AMT相比，DCT具有很大的价格优势，将成为变速器系统发展的主流。

1.3.4无级变速器（CVT）

无级变速器（CVT）在操纵方便性方面与液力自动变速器（AT）不相上下，而其传动效率却远高于液力自动变速器，更主要的是它能充分发挥发动机动力，提高燃油经济性。

人们很早就意识到CVT是方便驾驶、提高车辆燃油经济性的理想装置，在20世纪70年代中后期CVT研制成功，并于1982年投放市场。

1987年，福特公司在世界上首次将装有CVT的轿车引入市场。

CVT主要是由组合式V形钢带和一组V型槽轮构成的传动系统，V型槽轮的轴向变化带来钢带在轮上的径向变化，形成了可变化的传动比（一般最大范围可达5:

1）。

CVT的突出优点是工作速比范围宽，容易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放，具有较高的传送效率，功率损失少，经济性高。

理想的无级变速器是在整个传动范围内能连续的、无档比的切换变速比，使变速器始终按最佳换档规律自动变速，无级化是对自动变速器的理想追求随着汽车技术的进步，人们已经越来越不满足于液力自动变速器，希望能彻底改进无级变速器，实现汽车无级变速的重大飞跃。

1.4手动变速器与自动变速器的异同

手动变速器（MTManualTransmission）采用齿轮组，由于每挡的齿轮组的齿数是固定的，所以各挡的变速比是个定值（也就是所谓的“级”）。

比如，一挡变速比是3.455,二挡是2.056,再到五挡的0.85,这些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有5个值（即有5级），所以说它是有级变速器。

　　自动变速器（ATAutomaticTransmission）是利用车速和负荷（油门踏板的行程）进行双参数控制，挡位根据上面的两个参数来自动升降

电脑控制系统电脑控制系统由ECU、输入元件和愉出元件即执行器组成。

输入元件有模式选择开关、空挡启动开关、节气门位置传感器、车速传感器、停车灯开关、O/D开关、巡航控制ECU、水温传感器.输出元件有1号和2号电磁阀、锁定电磁阀和O/D OFF指示灯。

ECU根据各种传感器和开关信号使换挡执行元件和电磁阀接合，决定换挡正时和锁定正时。

皇冠A340E自动变速器零部件安装位置，如下图所示。

第一章丰田A340E型自动变速器的结构及原理

2.1A340E系列的基本结构形式

⑴行星齿轮机构简图（图2-1）如下：

图2-1A340E行星齿轮结构简图

1-超速离合器（C0），2-超速制动器（B0），3-二檔滑行制动器（B1），4，直接离合器（C2），

5-前进离合器（C1），6-二檔制动器（B2），7-倒檔制动器（B3），8-后行星架，9-后环齿圈，10-输出轴，11-太阳轮，12-第二单向离合器，13-第一单向离合器，14-前环齿圈，15-前行星架，16-超速环齿圈，17-超速行星架，18-超速太阳轮，19-输入轴，20-超速单向离合器，21-超速输入轴

2.2主要另部件简介

（1）超速行星排组件

图（2-3）为超速行星排组件的另部件分解图（2-3）。

它和A43D既相似又有不同之处。

相似之处是：

超速行星架（轮）、超速离合器毂、超速输入轴为一体，超速单向离合器仍安装于超速离合器毂内，超速离合器鼓和超速太阳轮也为一体。

不同之处是：

A340E超速离合器鼓的外花键表面就是超速制动器的制动毂，所以，A340E的离合器鼓是三件（离合器鼓、制动毂、太阳轮）一体。

图2-3超速行星排组件

1座圈，2止推轴承，3离合器鼓，4活塞，5O型圈，6回位弹簧，7卡簧，8钢片，

9摩察片，10法兰，11、12卡环，13挡板，14单向离合器，15外环，16止推垫圈，

17超速行星架，18、20座圈，19止推轴承，21唤齿圈，22齿圈法兰，23卡环

（2）超速制动器组件

如图（2-）4所示为超速制动器的分解图（2-4）。

超速支架固连于自动变速器壳体上；超速制动器活塞安装于超速支架内；卡环依次把活塞回位弹簧（座）、活塞限制于超速支架内。

要注意的是，在超速制动器组件内并没有超速制动器鼓和超速制动毂。

超速制动器鼓是自动变速器壳体而超速制动毂是超速离合器鼓的外表面。

图2-4超速制动器组件

（5）直接离合器和前进离合器组件

前进离合器C1和直接离合器C2分别作为超速行星排和辛普森双排行星齿轮机构之间的连接机构，把超速行星排输出的动力传递至双排行星齿轮机构4个基本组件中的前环齿圈或前行星架后环齿圈组件。

①直接离合器分解图

图5为直接离合器的分解图（2-5）。

在直接离合器内主要安装了直接离合器活塞、摩擦片等。

直接离合器毂不在该组件中，却在前进离合器组件中，它和前进离合器鼓为一体，在前进离合器鼓的左侧。

图2-5直接离合器分解图

1离合器鼓，2活塞，3O型圈，4回位弹簧，5卡环，6推力垫，7钢片，8摩察片，9法兰，10卡环。

②前进离合器分解图

下图（2-6）为前进离合器的分解图。

前进离合器是超速行星排和双排行星齿轮机构的前环齿圈之间的动力传递纽带。

由于前进离合器要把动力传递至双排行星齿轮机构的前环齿圈，所以，前进离合器的离合器毂和双排行星齿轮机构的前环齿圈为一体（见后述）。

图2-6前进离合器分解图

1封油环，2止推轴承，3离合器鼓，4、6O型圈，5活塞，7回位弹簧，8卡环，9座圈，10止推轴承，11缓冲板，12钢片，13法兰，14卡环，15摩察片。

（4）前行星排组件

A340E双排行星齿轮机构的4个基本组件是前环齿圈、前行星架后环齿圈组件、共享太阳轮和后行星架。

在前行星排组件中，它被分为两个部分。

一个是前行星架部分（含前环齿圈），另一个是太阳轮部分（含第一单向离合器）。

①前行星架

它主要包含前环齿圈和前行星架。

前环齿圈的左端为前进离合器毂，动力经由前进离合器传递至前环齿圈。

作为辛普森双排行星齿轮机构的一个组件，前行星架通过内花键孔与输出轴和后环齿圈固连为一体，该组件即成为整个自动变速器中的输出组件。

图2-7前行星架分解图

1座圈，2前环齿圈，3座圈，4止推轴承，5座圈，

6前行星架（轮），7座圈，8止推轴承。

②共享太阳轮

下图（2-8）所示为共享太阳轮和第一单向离合器的分解图。

双排行星轮系有两个动力输入埠。

一个经由前进离合器把超速行星排输出的动力传递至前环齿圈；另一个经由直接离合器把动力传递至共享太阳轮。

所以，在共享太阳轮上有一个输入鼓，它和直接离合器鼓轴向啮合。

图2-8共享太阳轮分解图

1卡环，2共享太阳轮，3密封圈，4输入鼓，5卡环，

6推力垫，7第一单向离合器和二檔制动毂总成。

（5）第二制动器（二档制动器）

下图（2-9）为第二制动器另部件分解图。

第二制动器又称二檔制动器。

它是用来制动太阳轮。

需要指出的是，第二制动器和第一单向离合器是一个联动组件；第二制动器只能锁止太阳轮连同单向离合器F1外环的逆时针转动，而不能锁止太阳轮的顺时针方向转动。

图2-9二档制动器分解图

1卡环，2法兰，3摩察片，4、6钢片，5活塞套筒，7推力垫，8卡环，

9弹簧座，10回位弹簧，11制动活塞，12O型圈，13二档制动毂。

（6）第一制动器

下图（2-10）为第一制动器的分解图。

第一制动器又称二档滑行制动器；它是一个带式制动器，用来连接自动变速器壳体和太阳轮。

当汽车以二档下坡时，由于第二制动器不能完成对太阳轮顺时针方向的锁止，所以，需要第一制动器B1对太阳轮顺时针方向的旋转进行制动。

使动力能顺利进行反向传递，则发动机制动减速，的功能得以实现。

图2-10第一制动器

1E型环，2锁杆，3制动带，4弹簧，5活塞杆，6挡圈，7弹簧，

8密封油环，9活塞，10E型环，11活塞，12卡环，13O型圈

（7）后行星排组件

下图（2-11）为后行星排组件的分解图。

再后行星排组件中主要有第二单向离合器、后行星架、后环齿圈和输出轴。

后行星架（轮）的左端为一档与倒档制动器B3的制动毂，在该制动毂内，装有第二单向离合器F2。

F2的外环即为该制动毂的内表面；F2的内环是一个独立组件。

图2-11后行星排组件分解图

（8）一文件及倒档制动器组件

下图（2-12）为一档及倒档制动器的分解图。

在该组件中，制动鼓是自动变速器壳体，而制动毂不在该组件中。

由于一档及倒档制动器是用来制动后行星架的，所以一档及倒档制动器的制动毂和和后行星架为一体。

这样，当该制动器结合时，后行星架即被制动。

止推轴承

图2-12一档及倒档制动器分解图

2.3A340E传动原理档位及传动路线图

2.3.1A340E传动原理

A340E的双排行星齿轮机构和A43D略有不同。

A340E是前行星架和后环齿圈组成一个组件成为双排行星齿轮机构4个基本组件中一个；前进离合器C1是把输入轴19和前环齿圈14连在一起，而直接离合器C2和A43D的形式一样，它把超速行星排的输出和太阳轮连接在一起。

图2-13A340E传动原理图

2.3.2A340E档位传动路线图:

表1换文件执行组件动作表:

手柄位置

传动档位

工作元件

停车档

●

○

倒档

●

○

●

○

●

○

空档

●

○

一档

●

○

●

○

●

二档

●

○

●

○

●

○

三档

●

○

●

○

●

○

超速档

●

○

●

○

一档

●

○

●

○

●

二档

●

○

●

○

●

○

三档

●

○

●

○

●

○

一档

●

○

●

○

●

二档

●

○

●

○

●

○

（1）P位和N位

当操纵手柄置于P位或N位时，电液控制系统使换文件执行机构中的超速离合器C0处于工作状态。

由于前进离合器C1和直接离合器C2均不在啮合位置，超速行星排的动力无法传递至后续的双排行星齿轮机构，所以。

超速行星排处于空转状态，而整个自动变速器处于空档。

在P位时有停车闭锁装置

输出轴

图2-14停车闭锁凸轮

（2）R位倒档

在该档位动作的换檔执行机构是C0、C2、B3和F0。

超速离合器C0的啮合把超速太阳轮和超速行星架连为一体而处于直接档状态。

C2的动作使超速行星排的输出通过输入轴19经该离合器传递至共享太阳轮11。

在后行星排中，后行星架被倒档制动器B3制动。

当太阳轮顺时针旋转时，后行星架上的行星轮只能逆时针自转带动后环齿圈逆时针转动，所以输出轴也随之做逆时针方向旋转，形成倒档传动状态，

图2-15倒档传动原理图

该档位动作的换档执行机构是C0、C2、B3和F0。

（3）D位一档

当操纵手柄置于D档位时，整个自动变速器处于前进状态。

当发动机负荷很小或行驶阻力很大时，电液控制装置自动接通一文件油路，换档执行机构中的C0、C1、F2工作。

图2-16D位一档传动原理图

换档执行机构中的C0、C1、F2工作。

（4）D位二档

汽车起步后，如果发动机的负荷增大（油门加大）或行驶阻力减小（这两种情况都会在电液控制系统中产生不同的响应，详见后述），电液控制装置将自动接通二档控制油路。

换档执行机构的动作组件在D位一文件的基础上增加了二档制动器B2；二档制动器B2的啮合，使第一单向离合器F1的外环被固定。

图2-17D位二档传动原理图

该档位动作的换档执行机构是C0、C1、B2。

（5）D位三档

在行驶过程中，如果发动机负荷更大，或行驶阻力更小时，电液控制系统自动接通三档油路。

换文件执行机构的动作组件较之D位二档又增加了直接离合器C2的动作。

整个换档执行机构的动作组件是：

C0、C1、C2、B2、F0。

图2-18D位三文件传动原理图

（6）D位超速档

从D位三档转换到D位超速档时，作用于双排行星齿轮机构的换文件执行机构组件并没有增加，仍是C1、C2、B2三个换文件执行组件，而作用于超速行星排的换文件执行组件却有变化。

电液控制系统使在前三个档位一直啮合的超速离合器脱开啮合，而使超速制动器进入啮合。

超速制动器B0的啮合使超速行星排中超速太阳轮被制动而成为超速行星排中的固定件。

图2-19超速档传动原理图

整个换档执行机构的动作组件是：

B0、C1、C2、B2、F0。

（7）2位（或S位）一档

2位或S位是一种低速前进档。

主要应用有坡道行驶和利用发动机制动减速的行驶状态。

如果用D档位上坡，在三档和超速档之间或二档与三档之间可能出现“循环跳档”的情况。

当手柄置于2位（S位）时，自动变速器的电液控制系统保证了在该文件位变速机构只能在一档和二档之间变速而不能升至三档或超速档，但二位一档没有发动机制动功能。

图2-202位（S位）一档传动原理图

换档执行机构中的C0、C1、F2工作。

（8）2位二档

2位二档和D位二档在形式上的区别主要在2位二档时，除了D位二档时动作的换文件执行机构组件外，还多加了二档滑行制动器的动作B1动作。

在下坡时利用2位二档的发动机制动减速功能，由于整个传动方向发生变化，二档滑行制动器B1就起到关键作用。

使共享太阳轮在顺时针方向的旋转被制动。

图2-212位二档传动原理图

该档位动作的换档执行机构是：

C0、C1、B1、B2。

（9）L位一档

L位是一个只能降档不能升文件的位置。

在上下坡时，手柄由D位或2位移至L位时，它可以由D位三档强制降档到L位二档。

L位二文件和2位二文件的原理一样具有发动机制动减速功能。

如果上下坡度较大，它自动降为L位一档

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