新款佳美自動變速箱結(jié)構(gòu)與工作原理

1、新新 款款 佳佳 美美 自自 動動 變變 速速 箱箱結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 與與 工工 作作 原原 理理變速箱特點(diǎn)變速箱特點(diǎn)：此變速箱結(jié)構(gòu)采用了超速檔機(jī)構(gòu)與前進(jìn)檔平行、非同軸的設(shè)計(jì)方法，中間使用一組傳動比為1.020的外嚙合反向驅(qū)動齒輪連接，起到增加變速箱載荷容量及使其更加緊湊的作用。前進(jìn)檔行星齒輪機(jī)構(gòu)采用了雙行星排辛普森式行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)：前排齒圈與后排行星架連接，后排齒圈與前排行星架及反向驅(qū)動齒輪連接。超速檔行星齒輪機(jī)構(gòu)改變以往變速箱超速檔傳動比小于1的設(shè)計(jì)方法。為增加傳動效率，在前進(jìn)檔及倒檔時，此組行星齒輪機(jī)構(gòu)起到的增加傳動比的作用。而超速檔時，此行星排起一個直接傳動的作用，不改變傳動比。故此變速箱

2、的超速檔傳動比為外嚙合反向驅(qū)動齒輪的傳動比1.020 。概述概述：豐田新款CAMRY及PREVIA采用新型U241E自動變速箱，此變速箱對原A541E型自動變速箱進(jìn)行了改進(jìn)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、載荷容量大、傳動效率高、齒間負(fù)荷小等優(yōu)點(diǎn)。變速箱結(jié)構(gòu)圖變速箱結(jié)構(gòu)圖：變速箱組件功能變速箱組件功能：此變速箱檔位控制器分別采用了3組液壓多片盤式離合器C1、C2、C3、制動器B1、B2、B3，及2組單向離合器F1、F2。各組件功能介紹如下：F2：超速檔單向離合器，阻止超速檔行星排太陽輪順時針轉(zhuǎn)動。F1：1號單向離合器，阻止后排行星架逆時針轉(zhuǎn)動。B2：1檔和倒檔制動器，鎖止后行星排行星架和前行星排齒圈。B1：2檔

3、制動器，鎖止后行星排太陽輪。C3：超速檔離合器，連接超速檔行星排太陽輪和行星架。C2：直接檔離合器，連接輸入軸和后行星排太陽輪。在3檔和超速檔及倒檔時工作。C1：前進(jìn)檔離合器，連接輸入軸和前行星排太陽輪，除倒檔以外均始終工作。變速箱各檔位控制組件工作情況如下：換檔桿位置檔位C1C2C3B1B2B3F1F2P停車檔R倒檔N空檔D1檔2檔3檔4檔21檔2檔11檔變速器行星齒輪齒數(shù)及檔位傳動比變速器行星齒輪齒數(shù)及檔位傳動比：前行星排太陽輪、行星輪、齒圈齒數(shù)分別為：43、17、77；后行星排太陽輪、行星輪、齒圈齒數(shù)分別為：31、19、69；超速檔行星排太陽輪、行星輪、齒圈的齒數(shù)分別為32、26、83；

4、外嚙合反向驅(qū)動、從動輪齒齒數(shù)分別為50，51。故根據(jù)單排行星齒輪運(yùn)動特性方程：n1（太陽輪轉(zhuǎn)速）n2（齒圈轉(zhuǎn)速）（行星排結(jié)構(gòu)參數(shù)齒圈齒數(shù)/太陽輪齒數(shù)）（1）n3（行星架轉(zhuǎn)速）以及各檔位齒輪傳動構(gòu)成情況可分別計(jì)算出各檔位傳動比：1檔：3.941；2檔：2.197；3檔：1.413；4檔：1.020；倒檔：3.141 U241E變速箱各檔位齒輪傳動路線分析及傳動比計(jì)算變速箱各檔位齒輪傳動路線分析及傳動比計(jì)算：1檔（當(dāng)換檔桿位于檔（當(dāng)換檔桿位于D或或2檔位置）檔位置）動力傳遞路線圖：前進(jìn)檔離合器C1在1檔時工作，連接輸入軸與前行星排（以下簡稱前）太陽輪，使前太陽輪順時針轉(zhuǎn)動。因前行星架與反向驅(qū)動齒輪

5、連接，位于1檔時，車輛起步時車速較低、阻力較大，故前行星架轉(zhuǎn)速較低，迫使前太陽輪驅(qū)動前行星小齒輪輪逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)。并同時驅(qū)動前齒圈具有逆時針運(yùn)轉(zhuǎn)趨勢。但由于單向離合器F1的作用，阻止前齒圈及后行星排（以下簡稱后）行星架逆時針轉(zhuǎn)動。結(jié)果前行星小齒輪帶動前行星架及后齒圈順時針轉(zhuǎn)動，使反向驅(qū)動齒輪順時針轉(zhuǎn)動。又因后太陽輪處于自由狀態(tài)，故后行星排不起改變扭矩和傳動比的作用。因超速檔齒圈與反向從動齒輪（逆時針轉(zhuǎn)動）連接，且超速檔制動器B3及超速檔單向離合器F2同時起作用，鎖止超速檔行星排太陽輪。所以超速檔齒圈帶動超速檔行星小齒輪逆時針轉(zhuǎn)動，并驅(qū)動動超速檔行星排行星架逆時針轉(zhuǎn)動，增加傳動比。因超速檔行星架與差

6、速器驅(qū)動齒輪連接。故差速器驅(qū)動齒輪逆時針轉(zhuǎn)動。 1檔齒輪機(jī)構(gòu)傳動比計(jì)算：由單行星排運(yùn)動特性方程可知：前行星排：S1R1a1C1（1a1） 其中：S1：前太陽輪轉(zhuǎn)速；R1：前齒圈的轉(zhuǎn)速0；C1：前行星架轉(zhuǎn)速；a1：前行星排結(jié)構(gòu)參數(shù)超速檔行星排：S3R3a3C3（1a3） 其中：S3：超速檔太陽輪轉(zhuǎn)速0； R3：超速檔齒圈的轉(zhuǎn)速；C3：超速檔行星架轉(zhuǎn)速；a3：超速檔行星排結(jié)構(gòu)參數(shù)1檔傳動比輸入軸轉(zhuǎn)速/輸出軸轉(zhuǎn)速= S1/ C1反向驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速/反向從動齒輪轉(zhuǎn)速R3/C3 （1a1）反向從動輪齒數(shù)/反向驅(qū)動輪齒數(shù)（1a3）/a3 （177/43）51/50（183/32）/（83/32） 3.943

7、 2檔（當(dāng)換檔桿位于檔（當(dāng)換檔桿位于D或或2檔位置）檔位置）動力傳遞路線圖：如同變速箱在1檔時一樣，前進(jìn)檔離合器C1在2檔時也運(yùn)作。所以輸入軸的運(yùn)轉(zhuǎn)直接傳輸至前太陽輪使其順時針運(yùn)轉(zhuǎn)。前行星排齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)基本與1檔相同，但由于制動器B1運(yùn)作鎖止后太陽輪，所以前行星架、后齒圈將帶動后行星架、前齒圈順時針運(yùn)轉(zhuǎn)，單向離合器F1不起作用。因前齒圈轉(zhuǎn)動方向與前行星小齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反，故前齒圈帶動前行星小齒輪繞前太陽輪順時針公轉(zhuǎn)，進(jìn)一步加速前行星架，減小齒輪傳動比。超速檔行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)作與1檔相同。2檔齒輪機(jī)構(gòu)傳動比計(jì)算：由單行星排運(yùn)動特性方程可知：前行星排：S1R11C1（11）后行星排：S2R22C2（1

8、2）其中：S2：后太陽輪轉(zhuǎn)速0；R2：后齒圈的轉(zhuǎn)速C1；C2：后行星架轉(zhuǎn)速R1；2：后行星排結(jié)構(gòu)參數(shù)超速檔行星排：S3R33C3（13） S30 2檔傳動比輸入軸轉(zhuǎn)速/輸出軸轉(zhuǎn)速S1/C1反向驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速/反向從動齒輪轉(zhuǎn)速R3/C3 S1/C1反向從動齒輪齒數(shù)/反向驅(qū)動齒輪齒數(shù)（1a3）/a3 C1*（1a1）R1*a1/C1反向從動齒輪齒數(shù)/反向驅(qū)動齒輪齒數(shù)（1a3）/a3 （1a1）R1*a1/C1反向從動齒輪齒數(shù)/反向驅(qū)動齒輪齒數(shù)（1a3）/a3 （1a1）C2*a1/R2反向從動齒輪齒數(shù)/反向驅(qū)動齒輪齒數(shù)（1a3）/a3 （1a1）a1*a2/（1a2）*反向從動齒輪齒數(shù)/反向驅(qū)動齒輪

9、齒數(shù)*（1a3）/a3 （1a1a2）/（1a2）*51/50*（1+83/32）/（83/32） （177/4369/31）/（169/31）*51/50*（1+83/32）/（83/32） 2.1973檔（當(dāng)換檔桿位于檔（當(dāng)換檔桿位于D位置）位置）動力傳遞路線圖:前進(jìn)檔離合器C1和直接檔離合器C2同時運(yùn)作，將變速箱輸入軸與前、后太陽輪連接在一起，使其與輸入軸同速順時針旋轉(zhuǎn)。在直接檔離合器C2接合后，后太陽輪帶動后行星小齒輪加速逆時針旋轉(zhuǎn)。因前行星架和后齒圈與外嚙合反向驅(qū)動齒輪嚙合，轉(zhuǎn)速較低（相對輸入軸）。故后行星小齒輪加速后行星架、前齒圈順時針旋轉(zhuǎn)。如同2檔一樣，在前齒圈加速順時針旋轉(zhuǎn)，通

10、過前行星小齒輪進(jìn)一步加速前行星架順時針旋轉(zhuǎn)。由單行星排齒輪運(yùn)動特性方程可知，當(dāng)太陽輪為主動件時，行星架最高轉(zhuǎn)速Cmax（SR*）/（1）S（即當(dāng)齒圈的轉(zhuǎn)速太陽輪的轉(zhuǎn)速時）。故當(dāng)前行星架加速至前太陽輪的轉(zhuǎn)速時，前行星小齒輪相對于前行星小齒輪軸靜止不動，使前行星排成為一個整體同速旋轉(zhuǎn)。同時后齒圈的轉(zhuǎn)速與后太陽輪的轉(zhuǎn)速也相同，結(jié)果后行星小齒輪相對后行星齒輪軸靜止不動，使后行星架與后齒圈、后太陽輪成為一整體同速旋轉(zhuǎn)。最終使前、后行星排成為一個整體，其傳動比為1。超速檔行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)作與1檔相同。 3檔齒輪機(jī)構(gòu)傳動比計(jì)算：由單行星排運(yùn)動特性方程可知：前行星排：S1R11C1（11） S1R1C1 超速檔

11、行星排：S3R33C3（13） S30 3檔傳動比輸入軸轉(zhuǎn)速/輸出軸轉(zhuǎn)速S1/C1反向驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速/反向從動齒輪轉(zhuǎn)速R3/C3 S1/C1反向從動齒輪齒數(shù)/反向驅(qū)動齒輪齒數(shù)（13）/3 151/50*（1+83/32）/（83/32） 1.4134檔（當(dāng)換檔桿位于檔（當(dāng)換檔桿位于D位置）位置） 動力傳遞路線圖：當(dāng)變速箱位于4檔（超速檔）時，前、后行星排的動力傳遞路線與3檔完全相同。超速檔行星排由于超速檔離合器C3運(yùn)作，將超速檔行星排太陽輪同齒圈連接在一起，使其行星小齒輪相對于行星齒輪軸靜止不動。結(jié)果使超速檔行星排成為一個整體旋轉(zhuǎn)，傳動比為1。 4檔齒輪機(jī)構(gòu)傳動比計(jì)算：由單行星排運(yùn)動特性方程可知

12、：前行星排：S1R11C1（11） S1R1C1超速檔行星排：S3R33C3（13） S3R3C34檔傳動比輸入軸轉(zhuǎn)速/輸出軸轉(zhuǎn)速S1/C1反向驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速/反向從動齒輪轉(zhuǎn)速R3/C3 1反向從動齒輪齒數(shù)/反向驅(qū)動齒輪齒數(shù)1 51/50 1.020倒檔（當(dāng)換檔桿位于倒檔（當(dāng)換檔桿位于D位置）位置）動力傳遞路線圖：當(dāng)位于倒檔時，1&倒檔制動器B2、超速檔制動器B3及直接檔離合器C2同時運(yùn)作。前行星排齒圈及后行星排行星架被1&倒檔制動器B2制動，而前太陽輪處于自由狀態(tài)，故前行星排不改變齒輪傳動比。又因直接檔離合器C3將輸入軸與后太陽輪連接，并使其與輸入軸同方向順時針旋轉(zhuǎn)，帶動后行星

13、小齒輪逆時針旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動后齒圈使其逆時針旋轉(zhuǎn)。故前行星架、反向嚙合驅(qū)動齒輪逆時針旋轉(zhuǎn)。超速檔行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)作與1檔相似，只改變了旋轉(zhuǎn)方向。 倒檔齒輪機(jī)構(gòu)傳動比計(jì)算：由單行星排運(yùn)動特性方程可知：后行星排：S2R2a2C2（1a2）； C20； 超速檔行星排：S3R3a3C3（1a3） S30；S2/R2反向從動齒輪齒數(shù)/反向驅(qū)動齒輪齒數(shù)（1a3）/a32反向從動齒輪齒數(shù)/反向驅(qū)動齒輪齒數(shù)（1a3）/a369/31*51/50*（1+83/32）/（83/32）3.145倒檔傳動比輸入軸轉(zhuǎn)速/輸出軸轉(zhuǎn)速S2/R2反向驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)速/反向從動齒輪轉(zhuǎn)速R3/C31檔（當(dāng)換檔桿位于檔（當(dāng)換檔桿位于L位置，具有發(fā)動機(jī)制動）位置，具有發(fā)動機(jī)制動） 動力傳遞路線圖：在換檔桿在D位置時的1檔，因1&倒檔制動器B2不運(yùn)作，在車輛下坡或減速時，由車輪通過差速器及超速檔行星排，反向驅(qū)動外嚙合反向驅(qū)動齒輪順時針高速運(yùn)轉(zhuǎn)，因前太陽輪與輸入軸及發(fā)動機(jī)相連，并因發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，使輸入軸轉(zhuǎn)速較低，故外嚙合反向驅(qū)動齒輪帶動前行星架繞太陽輪順時針旋轉(zhuǎn)，同時通過前行星小齒輪驅(qū)動前齒圈順時針旋轉(zhuǎn)。單向離合器F1不起單向順時針鎖止作用，