豐田A340E型自動變速器設(shè)計及運動仿真【豐田A341E自動變速器】【三維SW模型】【含CAD圖紙、說明書】【QX系列】

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豐田A340E型自動變速器 從90年代起，豐田公司推出了A340系列，這是一個電控、四速帶鎖止離合器的系列。多用于高級轎車。其中A341E和A342E的電液控制系統(tǒng)為智能型控制系統(tǒng)；但它的行星齒輪機構(gòu)卻基本沒有改變。 1． A340E系列的基本結(jié)構(gòu)形式 ⑴ 行星齒輪機構(gòu)簡圖（圖3-5-1） ⑵ 另部件簡圖（圖3-5-2） 1-超速離合器（C0），2-超速制動器（B0），3-二檔滑行制動器（B1），4，直接離合器（C2）， 5-前進離合器（C1），6-二檔制動器（B2），7-倒檔制動器（B3），8-后行星架，9-后環(huán)齒圈， 10-輸出軸，11-太陽輪，12-第二單向離合器，13-第一單向離合器，14-前環(huán)齒圈，15-前行星架， 16-超速環(huán)齒圈，17-超速行星架，18-超速太陽輪，19-輸入軸，20-超速單向離合器，21-超速輸入軸 圖3-5-1 A340E行星齒輪結(jié)構(gòu)簡圖 圖3-5-2 A340E另部件簡圖 2、主要另部件簡介 （1）超速行星排組件 圖3-5-3為超速行星排組件的另部件分解圖。它和A43D既相似又有不同之處。 相似之處是：超速行星架（輪）、超速離合器轂、超速輸入軸為一體，超速單向離合器仍安裝于超速離合器轂內(nèi)，超速離合器鼓和超速太陽輪也為一體。 不同之處是：A340E超速離合器鼓的外花鍵表面就是超速制動器的制動轂，所以，A340E的離合器鼓是三件（離合器鼓、制動轂、太陽輪）一體。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 1 座圈，2 止推軸承，3 離合器鼓，4 活塞，5 O型圈，6 回位彈簧，7 卡簧，8 鋼片， 9 摩察片，10 法蘭，11、12卡環(huán)，13 擋板，14單向離合器，15 外環(huán)，16 止推墊圈， 17 超速行星架，18、20 座圈，19 止推軸承，21喚齒圈，22 齒圈法蘭，23 卡環(huán) 圖3-5-3 超速行星排組件 （2）超速制動器組件 如圖3-5-4所示為超速制動器的分解圖。超速支架固連于自動變速器殼體上；超速制動器活塞安裝于超速支架內(nèi)；卡環(huán)依次把活塞回位彈簧（座）、活塞限制于超速支架內(nèi)。要注意的是，在超速制動器組件內(nèi)并沒有超速制動器鼓和超速制動轂。超速制動器鼓是自動變速器殼體而超速制動轂是超速離合器鼓的外表面。 卡環(huán) 法蘭 摩察片 鋼片 法蘭 座圈 止推軸承 卡環(huán) 回位彈簧 O型圈 活塞 超速支架 密封油環(huán) 止推墊圈 座圈 圖3-5-4 超速制動器組件 （5）直接離合器和前進離合器組件 前進離合器C1和直接離合器C2分別作為超速行星排和辛普森雙排行星齒輪機構(gòu)之間的連接機構(gòu)，把超速行星排輸出的動力傳遞至雙排行星齒輪機構(gòu)4個基本組件中的前環(huán)齒圈或前行星架后環(huán)齒圈組件。 ① 直接離合器分解圖 圖3-5-5為直接離合器的分解圖。在直接離合器內(nèi)主要安裝了直接離合器活塞、摩擦片等。直接離合器轂不在該組件中，卻在前進離合器組件中，它和前進離合器鼓為一體，在前進離合器鼓的左側(cè)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 離合器鼓，2 活塞，3 O型圈，4 回位彈簧，5 卡環(huán)，6 推力墊，7 鋼片，8 摩察片，9 法蘭，10 卡環(huán)。 圖1-45 直接離合器分解圖 ② 前進離合器分解圖 圖3-5-6為前進離合器的分解圖。前進離合器是超速行星排和雙排行星齒輪機構(gòu)的前環(huán)齒圈之間的動力傳遞紐帶。由于前進離合器要把動力傳遞至雙排行星齒輪機構(gòu)的前環(huán)齒圈，所以，前進離合器的離合器轂和雙排行星齒輪機構(gòu)的前環(huán)齒圈為一體（見后述）。 1 封油環(huán)，2止推軸承，3 離合器鼓，4、6 O型圈，5 活塞，7 回位彈簧，8 卡環(huán)，9 座圈， 10 止推軸承，11 緩沖板，12 鋼片，13 法蘭，14 卡環(huán)，15 摩察片。 圖3-5-6 前進離合器分解圖 （4）前行星排組件 A340E雙排行星齒輪機構(gòu)的4個基本組件是前環(huán)齒圈、前行星架后環(huán)齒圈組件、共享太陽輪和后行星架。在前行星排組件中，它被分為兩個部分。一個是前行星架部分（含前環(huán)齒圈），另一個是太陽輪部分（含第一單向離合器）。 ① 前行星架 它主要包含前環(huán)齒圈和前行星架。前環(huán)齒圈的左端為前進離合器轂，動力經(jīng)由前進離合器傳遞至前環(huán)齒圈。作為辛普森雙排行星齒輪機構(gòu)的一個組件，前行星架通過內(nèi)花鍵孔與輸出軸和后環(huán)齒圈固連為一體，該組件即成為整個自動變速器中的輸出組件。 1 座圈，2 前環(huán)齒圈，3 座圈，4 止推軸承，5 座圈， 6 前行星架（輪），7 座圈，8 止推軸承。 圖3-5-7 前行星架分解圖 ② 共享太陽輪 圖3-5-8所示為共享太陽輪和第一單向離合器的分解圖。雙排行星輪系有兩個動力輸入埠。一個經(jīng)由前進離合器把超速行星排輸出的動力傳遞至前環(huán)齒圈；另一個經(jīng)由直接離合器把動力傳遞至共享太陽輪。所以，在共享太陽輪上有一個輸入鼓，它和直接離合器鼓軸向嚙合。 1 卡環(huán)，2 共享太陽輪，3 密封圈，4 輸入鼓，5 卡環(huán)， 6 推力墊，7 第一單向離合器和二檔制動轂總成。 圖3-5-8 共享太陽輪分解圖 （5）第二制動器（二檔制動器） 圖3-5-9為第二制動器另部件分解圖。第二制動器又稱二檔制動器。它是用來制動太陽輪。需要指出的是，第二制動器和第一單向離合器是一個聯(lián)動組件；第二制動器只能鎖止太陽輪連同單向離合器F1外環(huán)的逆時針轉(zhuǎn)動，而不能鎖止太陽輪的順時針方向轉(zhuǎn)動。 1 卡環(huán)，2 法蘭，3 摩察片，4、6 鋼片，5 活塞套筒，7 推力墊，8卡環(huán)， 9 彈簧座，10 回位彈簧，11 制動活塞，12 O型圈，13 二檔制動轂。 圖3-5-9 二檔制動器分解圖 （6）第一制動器 圖3-5-10為第一制動器的分解圖。第一制動器又稱二檔滑行制動器；它是一個帶式制動器，用來連接自動變速器殼體和太陽輪。當汽車以二檔下坡時，由于第二制動器不能完成對太陽輪順時針方向的鎖止，所以，需要第一制動器B1對太陽輪順時針方向的旋轉(zhuǎn)進行制動。使動力能順利進行反向傳遞，則發(fā)動機制動減速，的功能得以實現(xiàn)。 1 E型環(huán)，2 鎖桿，3 制動帶，4 彈簧，5 活塞桿，6 擋圈，7 彈簧， 8 密封油環(huán)，9 活塞，10 E型環(huán)，11 活塞，12 卡環(huán)，13 O型圈 圖3-5-10 第一制動器 （7）后行星排組件 圖3-5-11為后行星排組件的分解圖。再后行星排組件中主要有第二單向離合器、后行星架、后環(huán)齒圈和輸出軸。后行星架（輪）的左端為一檔與倒檔制動器B3的制動轂，在該制動轂內(nèi)，裝有第二單向離合器F2。F2的外環(huán)即為該制動轂的內(nèi)表面；F2的內(nèi)環(huán)是一個獨立組件。 內(nèi)環(huán) 卡環(huán) 單向離合器 推力墊 后行星架 推力墊 座圈 環(huán)齒圈 環(huán)齒圈法蘭 卡環(huán) 卡環(huán) 輸出軸 圖3-5-11 后行星排組件分解圖 （8）一文件及倒檔制動器組件 圖3-5-12為一檔及倒檔制動器的分解圖。在該組件中，制動鼓是自動變速器殼體，而制動轂不在該組件中。由于一檔及倒檔制動器是用來制動后行星架的，所以一檔及倒檔制動器的制動轂和和后行星架為一體。這樣，當該制動器結(jié)合時，后行星架即被制動。 止推軸承 鋼片 摩察片 卡環(huán) 回位彈簧 O型圈 外活塞 O型圈 反沖套筒 O型圈 內(nèi)活塞 圖3-5-12 一檔及倒檔制動器分解圖 3． A340E傳動原理 A340E的雙排行星齒輪機構(gòu)和A43D略有不同。A340E是前行星架和后環(huán)齒圈組成一個組件成為雙排行星齒輪機構(gòu)4個基本組件中一個；前進離合器C1是把輸入軸19和前環(huán)齒圈14連在一起，而直接離合器C2和A43D的形式一樣，它把超速行星排的輸出和太陽輪連接在一起。(見圖3-5-13及傳動路線圖和表3-5-1） （注：該圖的零件號和圖3-5-1的一樣，不在重標） 3-5-13 A340E傳動原理圖 A340E傳動路線圖: 超速行星排 輸入軸19 前進離合器 前環(huán)齒圈 直接離合器 太陽輪 表3-5-1 換文件執(zhí)行組件動作表: 手柄位置 傳動檔位 工 作 元 件 C0 C1 C2 B0 B1 B2 B3 F0 F1 F2 P 停車檔 ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ R 倒檔 ● ○ ● ○ ○ ○ ● ● ○ ○ N 空檔 ● ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ D 一檔 ● ● ○ ○ ○ ○ ○ ● ○ ● 二檔 ● ● ○ ○ ○ ● ○ ● ● ○ 三檔 ● ● ● ○ ○ ● ○ ● ○ ○ 超速檔 ● ● ● ○ ● ○ ○ ○ ○ 2 一檔 ● ● ○ ○ ○ ○ ○ ● ○ ● 二檔 ● ● ○ ○ ● ● ○ ● ● ○ 三檔 ● ● ● ○ ○ ● ○ ● ○ ○ L 一檔 ● ● ○ ○ ○ ○ ● ● ○ ● 二檔 ● ● ○ ○ ● ● ○ ○ ● ○ （1）P位和N位 當操縱手柄置于P位或N位時，電液控制系統(tǒng)使換文件執(zhí)行機構(gòu)中的超速離合器C0處于工作狀態(tài)。由于前進離合器C1和直接離合器C2均不在嚙合位置，超速行星排的動力無法傳遞至后續(xù)的雙排行星齒輪機構(gòu)，所以。超速行星排處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，而整個自動變速器處于空檔。 在P位時有停車閉鎖裝置（見圖3-5-14） 輸出軸 閉鎖爪 凸輪 圖3-5-14 停車閉鎖凸輪 （2）R位倒檔 在該檔位動作的換檔執(zhí)行機構(gòu)是C0、C2、B3和F0。超速離合器C0的嚙合把超速太陽輪和超速行星架連為一體而處于直接檔狀態(tài)。C2的動作使超速行星排的輸出通過輸入軸19經(jīng)該離合器傳遞至共享太陽輪11。在后行星排中，后行星架被倒檔制動器B3制動。當太陽輪順時針旋轉(zhuǎn)時，后行星架上的行星輪只能逆時針自轉(zhuǎn)帶動后環(huán)齒圈逆時針轉(zhuǎn)動，所以輸出軸也隨之做逆時針方向旋轉(zhuǎn)，形成倒檔傳動狀態(tài)， 圖3-5-15 倒檔傳動原理圖 該檔位動作的換檔執(zhí)行機構(gòu)是C0、C2、B3和F0。 （3）D位一檔 當操縱手柄置于D檔位時，整個自動變速器處于前進狀態(tài)。當發(fā)動機負荷很小或行駛阻力很大時，電液控制裝置自動接通一文件油路，換檔執(zhí)行機構(gòu)中的C0、C1、F2工作。 換檔執(zhí)行機構(gòu)中的C0、C1、F2工作。 圖3-5-16 D位一檔傳動原理圖 （4）D位二檔 汽車起步后，如果發(fā)動機的負荷增大（油門加大）或行駛阻力減?。ㄟ@兩種情況都會在電液控制系統(tǒng)中產(chǎn)生不同的響應(yīng)，詳見后述），電液控制裝置將自動接通二檔控制油路。換檔執(zhí)行機構(gòu)的動作組件在D位一文件的基礎(chǔ)上增加了二檔制動器B2；二檔制動器B2的嚙合，使第一單向離合器F1的外環(huán)被固定。 圖3-5-17 D位二檔傳動原理圖 該檔位動作的換檔執(zhí)行機構(gòu)是C0、C1、B2。 （5）D位三檔 在行駛過程中，如果發(fā)動機負荷更大，或行駛阻力更小時，電液控制系統(tǒng)自動接通三檔油路。換文件執(zhí)行機構(gòu)的動作組件較之D位二檔又增加了直接離合器C2的動作。整個換檔執(zhí)行機構(gòu)的動作組件是：C0、C1、C2、B2、F0。 圖3-5-18 D位三文件傳動原理圖 （6）D位超速檔 從D位三檔轉(zhuǎn)換到D位超速檔時，作用于雙排行星齒輪機構(gòu)的換文件執(zhí)行機構(gòu)組件并沒有增加，仍是C1、C2、B2三個換文件執(zhí)行組件，而作用于超速行星排的換文件執(zhí)行組件卻有變化。電液控制系統(tǒng)使在前三個檔位一直嚙合的超速離合器脫開嚙合，而使超速制動器進入嚙合。 超速制動器B0的嚙合使超速行星排中超速太陽輪被制動而成為超速行星排中的固定件。 圖3-5-19 超速檔傳動原理圖 整個換檔執(zhí)行機構(gòu)的動作組件是： B0 、C1、C2、B2、F0。 （7）2位（或S位）一檔 2位或S位是一種低速前進檔。主要應(yīng)用有坡道行駛和利用發(fā)動機制動減速的行駛狀態(tài)。如果用D檔位上坡，在三檔和超速檔之間或二檔與三檔之間可能出現(xiàn)“循環(huán)跳檔”的情況。當手柄置于2位（S位）時，自動變速器的電液控制系統(tǒng)保證了在該文件位變速機構(gòu)只能在一檔和二檔之間變速而不能升至三檔或超速檔，但二位一檔沒有發(fā)動機制動功能。 換檔執(zhí)行機構(gòu)中的C0、C1、F2工作。 圖3-5-20 2位（S位）一檔傳動原理圖 （8）2位二檔 2位二檔和D位二檔在形式上的區(qū)別主要在2位二檔時，除了D位二檔時動作的換文件執(zhí)行機構(gòu)組件外，還多加了二檔滑行制動器的動作B1動作。在下坡時利用2位二檔的發(fā)動機制動減速功能，由于整個傳動方向發(fā)生變化，二檔滑行制動器B1就起到關(guān)鍵作用。使共享太陽輪在順時針方向的旋轉(zhuǎn)被制動。 該檔位動作的換檔執(zhí)行機構(gòu)是：C0、C1、 B1 、B2。 圖3-5-21 2位二檔傳動原理圖 （9）L位一檔 L位是一個只能降檔不能升文件的位置。在上下坡時，手柄由D位或2位移至L位時，它可以由D位三檔強制降檔到L位二檔。L位二文件和2位二文件的原理一樣具有發(fā)動機制動減速功能。如果上下坡度較大，它自動降為L位一檔。上坡時可以在一檔穩(wěn)定行駛；而在下坡時，L位一檔能利用發(fā)動機制動減速功能。 換檔執(zhí)行機構(gòu)中的C0、C1、B3、F2工作。 圖3-5-22 L位檔傳動原理圖 A340E“R”檔： A340E“R”檔油路： 執(zhí)行機構(gòu)：C0、C2、B3動作，一號電磁鐵通。 各換檔閥的狀態(tài)： 1－2檔換檔閥上下兩端均通壓力油，但下腔還有彈簧，所以，閥芯在上位工作，使B3制動器的油路得以暢通；2－3檔換檔閥閥芯上下兩腔均未有壓力油，所以在下腔彈簧作用下，使閥芯處于上位工作；由于2號電磁閥關(guān)閉，所以，在3－4檔換檔閥上腔（及1－2檔換檔閥上腔均有壓力油），但在3－4檔換檔閥下段也有壓力油，在該閥下腔還有彈簧，且作用面積大于閥芯上端的作用面積。所以，該閥芯也在上位工作。 A340E“D”位一檔： A340E“D”位一檔油路： 執(zhí)行機構(gòu)：C0、C1動作，一號電磁鐵通。 注：在該檔油路中，由于手柄置于“D”位而不是“R”位，在倒檔中通過手動閥“R”口流到1－2檔換檔閥下部的壓力油在“D”位中沒有，所以，在“D”位時，1－2檔換檔閥的閥芯處于下部，在倒檔時，通過該閥使倒檔制動器B3嚙合的油路不存在，倒檔制動器的油路沒有開通。其余，由油泵直接連通的倒檔時的油路依然存在。 A340E“D”位二檔： “D”位二檔油路： 執(zhí)行機構(gòu)：C0、C1、B2動作，一號、二號電磁鐵通。 注：由于二號電磁鐵通電，所以連通1－2檔換檔閥閥芯上腔的壓力油被卸荷，則1－2檔換檔閥在閥芯下部彈簧的作用下使閥芯上行，這樣，開通了經(jīng)由該閥至B2制動器的油路使自動變速器升至二檔，與此同時，也開通了至減壓閥的油路，調(diào)節(jié)了節(jié)氣門閥的壓力，最終調(diào)節(jié)了主調(diào)節(jié)閥的壓力（增加）。 A340E“D”位三檔： A340E“D”位三檔油路： 執(zhí)行機構(gòu)：C0、C1、C2、B2動作，一號電磁鐵斷、二號電磁鐵通。 A340E“D”位四檔： A340E“D”位四檔油路： 執(zhí)行機構(gòu)：B0、C1、C2、B2動作，一號、二號電磁鐵斷。 A340E“S”或“2”位三檔： A340E“S”或“2”位三檔油路： 執(zhí)行機構(gòu)：C0、C1、C2、B2動作，一號斷、二號電磁鐵通。 當選當桿置于“S”位或“2”位時，執(zhí)行機構(gòu)的動作和D位三檔沒有什么區(qū)別，但手柄在這個位置時，從手動閥多開通了一條油路，這條油路經(jīng)2－3檔換檔閥到達3－4檔換檔閥的底部，使3－4檔換檔閥不能升檔。其油路如下： A340E“S”或“2”位二檔： A340E“S”或“2”位二檔油路： 執(zhí)行機構(gòu)：C0、C1、B1、B2動作，一號、二電磁鐵通。 A340E“L”位一檔： A340E“L”位一檔： 執(zhí)行機構(gòu)：C0、C1、B3動作，一號電磁鐵通。 A340E自動變速箱的行星齒輪機構(gòu)采用一個單排行星齒輪機構(gòu)(即超速行星排)和一個辛普森行星排組成，在辛普森行星排中，有一個共用太陽輪，太陽輪和前排齒圈可分別或同時作為動力輸入元件，前排行星架與后排齒圈連為一體作為輸出元件，后排行星架可獨立運動，并與2號單向離合器、低倒擋制動器連接，在低倒擋時制動形成低速擋和倒擋。其動力傳遞示意圖如圖三（元件說明：1-超速擋制動器　2-超速擋離合器　3-超速擋單向離合器　4-手動2擋帶式制動器　5-高速擋/倒擋離合器　6-前進擋離合器　7-二擋制動器　8-1號單向離合器??9-低速擋/倒擋制動器??10-2號單向離合器）。? 各擋施力裝置作用表如下：? 圖三??A340E動力傳遞路線示意圖 A340E自動變速箱各擋施力裝置作用表? 元件說明：C0—超速擋離合器??C1—前進擋離合器??C2—直接擋離合器?? B0—超速擋制動器??B1—手動2擋帶式制動器??B2—2擋制動器??B3—低倒擋制動器??F0—超速擋單向離合器??F1—1號單向離合器??F2—2號單向離合器 從以上元件施力裝置工作表可以看出，該款變速箱在結(jié)構(gòu)上設(shè)計有發(fā)動機制動作用，當變速桿處于手動2擋時，手動2擋帶式制動器參與工作，固定辛普森行星排的共用太陽輪，所以當車輛下長坡或陡坡時，將變速桿置于手動2擋滑行可產(chǎn)生發(fā)動機制動作用，從而增強車輛的制動效果。而當變速桿處于“D”位時，手動2擋帶式制動器不參與工作，因車輛下坡時驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速比輸入轉(zhuǎn)速快，1號單向離合器打滑，所以此時車輛無發(fā)動機制動作用。?