姜葛：丰田A341E自动变速器的结构、工作原理与维修
1 自动变速器概述
1.1 自动变速器的发展
汽车自动变速器的成长过程比较缓慢。液力变矩器的成长阶段是从1939年到1950年。在这一成长阶段中，通过行星齿轮机构完成变速，液力变矩器的液力传动部分没有使用液力耦合器。纵然这种结构形式简单，成本也不高，但是液力传动部分只是作为联轴器使用，达不到变矩的功用。传动转矩的变化都是依赖行星齿轮机构。20世纪50年代，Ford Motor Company顺利的研发制造了使用液力变矩的3档自动变速器，至此液力自动变矩器用于轿车迈进了成熟期。
由于汽车的高速比、燃油经济性和噪音控制的要求逐渐严格，液力变速器的行星齿轮机构的档位数和速比范围有增加的趋势。1977年，日本丰田研发了具备4个档位的自动变速器、1977年后，又顺利研发了具有了超速档的自动变速器。这款具有超速档的变速器，不仅在变矩比和传动部分有所提高，同时换档圆滑。因为它采用了三元件液力变矩器和多档行星齿轮机构联合的设计理念。在自动变速器中使用范围最大的行星齿轮变速器是辛普森式(Simpson)行星齿轮变速器，是美国福特公司的一名叫辛普森的工程师发明的。
1983年，NISSAN公司成功研发了4档液力自动变速器用的行星齿轮机构，它显著的优点是组织紧密，从而为多档化的液力自动变速器打下了基础。1989年，NISSAN汽车公司研制的具有5档的液力自动变速器成功装车使用，这两款变速器都是在原来的3档和4档液力变速器的条件上，加装一组行星变速齿轮机构而设计的。
最近这些年，随着自动变速器各部分结构性能的改进和完善，尤其是电子技术和自动控制技术与传统技术的融合，诞生了电控自动变速器，它包括电控液力机械传动的自动变速器和电控齿轮式机械传动的自动变速器。提高了汽车的燃油经济性、动力性、安全性，同时使汽车变得更加绿色环保。实现了变速器与发动机的最佳组合，促进了汽车产业的健康发展。
1.2 自动变速器的种类
依据传动比变化方式的不一样，自动变速器能够分为两个大类：有级式的自动变速器和无级式的自动变速器。
常用的有级式自动变速器一般可以分为液力自动变速器（AT）、电控机械式自动变速器（AMT）和双离合器式自动变速器（DCT）三大类。丰田A341E自动变速器其实就是一款电控式液力自动变速器。现在轿车使用的液力自动变速器一般是四速、五速或者六速，但是液力变速器的档数可以是三速到八速。变速器的档位越多，结构也就会变得越复杂，对各项技术的要求也会越高。 电控机械式自动变速器同传统的机械变速器一样，传动效率都比较高，一般装配使用在小排量的乘用车和重型商用车上。双离合器式自动变速器的结构组成比较复杂，制造难度相对较大，但是具有机械变速器传动效率高的优点，具有很大的发展空间。而无级
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山东交通学院毕业设计（论文）
自动变速器，结构简单，体积小，工作速比范围宽，容易与发动机形成理想的匹配，具有相当理想的优势，是未来变速器发展的趋势。
1.3 自动变速器与手动变速器的区别
（1）变速器操纵杆不同
手动变速器的操纵杆如图1.1所示。
图1.1 手动变速器操纵杆 Fig.1.1 manual transmission lever
装有这两种变速器的汽车的操纵杆作用不同，手动变速汽车的操纵杆是用来改变档位的，档位的变化通过改变操纵杆的位置来实现的，档位与操纵杆的位置是一一对应的。装有手动变速器的汽车具有的档位为：一档、直接档、倒档、空档等。而装有自动变速器的汽车的操纵杆是用来改变工作模式变化的。装有自动变速器的汽车具有的工作模式为：停车(P)、倒车(R)、空档(N)、自动档(D)、限定范围的自动档等工作模式。正常行驶的自动变速汽车，操纵杆放在自动档(D)上，汽车能够自动完成高档和低档的转变。自动变速器的操纵杆如图1.2所示。
图1.2 自动变速器操纵杆 Fig.1.2 automatic transmission lever
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其次，从踏板数量上，装有手动变速器的汽车有三个踏板:油门踏板、制动踏板和离合器踏板。而装有自动变速器的汽车只有两个脚踏板:油门踏板和制动踏板，无离合器踏板。
装有手动变数器的汽车，也叫手动档汽车。装有自动变速器的汽车，也叫自动档汽车。手动档汽车，要改变车速，需要通过拨动变速操纵杆改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而改变车轮转速。而且只有在踩下离合时，才能拨动变速杆。只有当驾驶者技术熟练时，装手动变速器的汽车在加速、超车时才会比自动档汽车速度快，更省油。自动档汽车，能够自动的改变速度，驾驶员只要通过踩压加速踏板即可。自动变速器会根据踏板的变化和车速自动的进行变速。
（2）自动变速器与手动变速器相比，自动变速器具有下列优缺点： 优点：
①能够主动改变转速，扭矩变化不间断，换档时动力持续； ②通过性能好，起步简单，换档简单平顺圆滑，舒适性好 ； ③承受的冲击和动载荷小，机件寿命长。 缺点：
①结构复杂，制造标准高，难度大，成本高； ②传动效率相对较低，价格高，耗油量大； ③对维修人员的技术水平要求更高。
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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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