丰田A340E自动变速器结构及工作原理
1.1 A340E自动变速器概述
丰田A340E自动变速器主要由液力变矩器、超速传动（O/D）行星齿轮机构、三速行星齿轮机构、液压控制装置和电子控制装置等组成。图2-1为其传动系统的结构简图。变速器最前面是带锁止离合器的液力变矩器和油泵。发动机曲轴凸缘与液力变矩器外壳刚性连接，将发动机扭矩增大后传给行星齿轮机构，同时驱动油泵工作。液力变矩器后面是行星齿轮机构，其工作状态受液控装置控制，提供适当的扭矩和转速。液压控制装置位于行星齿轮机构下面，并列安装在自动变速器内。
齿轮传动系统有三个多片离合器（C0、 C1和C2）、三个多片制动器（B0 、B2 、B3 ）、一个钢带制动器B1、三个单向离合器（F0、 F1和F2）和三排行星齿轮机构（前、后和O/D）（每排行星齿轮机构有太阳轮、行星轮和齿圈构成）组成； O/D输入轴和O/D行星架构成一个整体一起转动；O/D太阳轮和O/D直接离合器（C0）结合成一个整体； O/D直接离合器（C0）的花键也是O/D制动器（B0）的鼓； O/D单向离合器（F0）外滚道与O/D行星架啮合，而内滚道永久的固定在O/D行星排的太阳轮轴上；输入轴用花键与O/D行星轮齿圈连接，并与直接离合器（C2）鼓和前进挡离合器（C1）鼓作为一个整体一起转动；前进挡离合器（C1）与前排行星轮齿圈作为一个整体一起转动；直接挡离合器（C2）鼓与前、后太阳轮的前端啮合；前排太阳轮与后排太阳轮是一个整体；二档制动器（B2）也是1号单向离合器（F1）的外滚道；而1号单向离合器的内滚道与前、后排行星太阳轮结合成整体； 2号单向离合器（F2）的内滚道用花键连接到变速器壳体上，而外滚道与后排行星架作为一个整体转动；后排行星轮齿圈用花键连接到输出轴上；前排行星架和后排行星齿圈一起与输出轴结合成一个整体转动。
图1-2 丰田A340E自动变速器传动系统结构简图
C0 —O/D直接挡离合器；C1 — 前进挡离合器； C2—直接挡离合器；B0—O/D制动器；B1—2挡滑行制动器；B2—2档制动器；B3—一档兼倒挡制动器；F0—O/D单向离合器；F1—1号单向离合器；F2—2号单向离合器
1.2.液压控制系统
液压控制系统由油泵、阀体、储压器、离合器和制动器以及连接所有这些组件的液压管路组成。在阀体上安装有三个电磁阀，并由ECU控制其工作。其中有两个电磁阀用于换挡控制，另一个用于锁止控制。油路压力由调压阀调整。油路压力过高会导致换挡冲击大，油路压力过低会导致离合器和制动器打滑。丰田A340E自动变速器是电控液动的，主油路油压会随发动机节气门开度的增大而升高。当节气门开度较大时，发动机输出功率和变速器输出扭矩都较大，为防止离合器、制动器等换挡执行元件打滑，主油路油压通过节气门阀凸轮的转动使调压阀移动而升高；而当节气门开度较小时，变速器传递的扭矩较小，离合器和制动器不易打滑，主油路油压也较小。因此，节气门阀的动作始终与发动机节气门开度保持一致，满足变速器升档和降档的需要。
1.3液压系统组件的结构与工作原理
1）油泵
油泵与液力变矩器相结合，润滑行星齿轮机构和提供液压控制系统工作压力。油泵分解图如图1-3所示。油泵的主动齿轮经液力变矩器泵轮由发动机连续驱动。油泵有足够的容量，能提供全部速度变化范围内及倒档所需要的液体压力。
图1-3 油泵分解图
2）阀体
阀体是液压控制系统核心部件，它主要由上阀体和下阀体组成，其中阀具有控制液体压力和使液体从一个管路转换到另一个管路的功能。在上阀体和下阀体之间有一个阀板，以形成有规则的液体管路。密封垫粘在阀体板的两侧，以保证使用的可靠性。有关阀体上各个阀的结构和工作原理下面一一介绍。
（1）手控阀
变速器液压控制装置阀体上的手动阀通过钢索和连杆机构与换挡杆相连，换挡杆上有锁止按钮，防止换错挡位。换挡杆位于车身地板上。手动阀起转换油路作用，驾驶员操纵换挡杆带动手动阀移动，来实现“P”、“R”、“N”、“D”、“2”、“L”各档油路的转换。自动变速器的档位与手动变速器档位不一样，手动变速器的档位与传动档是一致的，自动变速器则不是这样，一般都有P、R 、N、D、 2、 L六个档。
P档位：是停车档。当换档杆置该档位时，机械锁止机构将变速器输出轴锁住，汽车驱动轮不能转动。
R档位：是倒挡。当换挡杆置于该位置时，来自主调压阀的管路压力油路2与倒档油路1接通，汽车只能倒退行驶。
图1-4 N档位简图
1—R档；2—主油路；3—2档；4—D档；5—L档
N档位：是空档。当换挡杆位于该档位时，管路压力油路2不接通任何油路，变速器不输出动力,如图1-4所示。
D档位：是前进挡。当换挡杆置于该位置时，管路压力油路1与D档位油路4相通，液压控制装置根据车速和节气门开度信号，自动接通1档、2档、3档或超速挡油路，在该档位的2档工作时具有发动机制动功能。
2档位：是高速发动机制动挡。当换挡杆置于该位置时，管路压力油路1与2档油路3相通，液压控制装置只能接通1、2和3档的油路，汽车向前行驶能获得一定的发动机制动效果。
L-档位：是低速发动机制动档。当换挡杆置于该位置时，管路压力油路2只能与L档油路5相通，液压控制装置只能接通1、2档油路，汽车能获得比2档更强的发动机制动效果。
（2）主调压阀
主调压阀根据发动机负荷，用节气门压力来改变油泵建立起来的进入管路的液体压力。换句话说，当发动机负荷较大（节气门开度大或节气门压力大）时，主调压阀提高管路压力，以增加离合器和制动器的可靠接合。另一方面，当发动机负荷较小时，管路压力降低以减少换挡冲击和发动机动力损失。主调压阀的结构简图如图1-5所示。
图1-5 主调压阀
说明：管路压力—在自动变速器中是最基本的和最重要的压力，因为用它来操纵变速器中的全部离合器和制动器。如果主调压阀不能正确地动作，管路压力将变得太高或太低。管路压力太高，将导致换挡冲击；太低将引起离合器和制动器打滑。
（3）节气门阀
节气门阀节气门阀动作产生的节气门压力随节气门开度的变化而变化。功能是产生与节气门开度成正比的节气门压力信号，作用于主调压阀阀芯的下端，使主调压阀所调节的管路压力随节气门开度的变化而变化，结构简图如图1-6所示。
图1-6 节气门阀
（4）辅助调压阀
功用：将主油路压力油减压后送入液力变矩器，并使其压力保持在196Kpa-490Kpa。当发动机停止运转时，关闭液力变矩器的油路，以保证下次正常传递转矩。同时将液力变矩器内受热后的压力油送至散热器冷却，并将一部分冷却后的压力油送回齿轮变速器，对轴承及齿轮进行润滑，如图1-7所示。
图1-7 辅助调压阀
（6）锁止继动阀
作用：根据锁止信号阀的锁止信号，改变通往变矩器的ATF的流向，使液力变矩器内的锁止离合器适时的结合与分离，如图1-11所示。
图1-11 锁止继动阀
3.4电子控制系统
电子控制系统由ECU、输入元件和输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。输出原件有1号和2号电磁阀、锁止电磁阀和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，决定换挡正时和锁止正时。
1）换挡控制
ECU根据模式选择开关和空档启动开关的信号，选择四种换挡模式中的一种存储在存储器中。在选择的换挡模式下，流到1号和2号电磁阀的电流根据车辆速度和节气门开度，控制齿轮换挡时间。
2）锁止控制
ECU根据模式选择开关所选择的模式信号，选择已贮存在存储器中的两种锁止模式的一种。在选择的模式下，流到3号电磁阀的电流根据车辆速度和节气门开度，控制控制锁止时间。
3）发动机扭矩控制
当ECU判断需要升速或降速齿轮换挡时，ECU瞬间延迟发动机点火时间，这样就控制了发动机扭矩，使齿轮平滑的换挡。
4）锁止压力控制
作用在锁止离合器上的液体压力是由3号电磁阀控制的。这样，使锁止离合器平滑的接合与断开。
图1-13 电子控制系统图
1.5控制组件功能
控制组件功能，见表1-3。
表1-3 控制组件功能
| 组件名称 | 功 能 |
| 恒速控制ECU | 当车辆速度下降低于预先选定的自动驱动速度时，阻止车辆行驶在O/D齿轮档和锁止控制 |
| 3号电磁阀 | 控制加到锁止离合器的液体压力及控制锁止时间 |
| O/D直接离合器传感器 | 检测O/D输入轴从1档到3档齿轮速度 |
| 空档起动开关 | 检测换挡杆位置 |
| 发动机速度传感器 | 检测发动机速度 |
| 换低速档开关 | 蹋下加速踏板，检测节气门全开时的位置 |
| 水温传感器 | 检测发动机冷却剂温度 |
| 主、副节气门位置传感器 | 检测节气门打开角度 |
| 发动机和变速器ECU | 根据来自各个传感器的信号控制发动机和变速器的执行机构 |
| O/D开关 | 如果O/D开关置OFF，阻止升速换到O/D齿轮档 |
| O/D OFF指示灯 | 当O/D主开关被推进时，电子控制电路发生故障，闪烁并警告驾驶员 |
| 模式选择开关 | 用PRW NORM选择换挡和锁止时间 |
| 1号和2号速度传感器 | 检测车辆速度。通常ECU使用来自2号速度传感器的信号进行控制，而1号传感器作备用 |
| 停车灯开关 | 检测制动踏板塌下 |
| 1号和2号电磁阀 | 控制加到每个换挡阀的液体压力及控制齿轮换挡位置和时间 |
1.6 ECU的功能
ECU接收来自各种传感器的信号并相应地确定适当的换挡时间和锁止时间。此外，它还能调节齿轮换挡和锁止操纵的液体压力使其平滑。ECU还有自我诊断功能及失压保护功能。
1）换挡和锁止时间控制
（1）概述
ECU将程序贮存在存储器中，用模式选择开关和变速器换挡杠杆位置来确定变速器最佳换挡及锁止模式。在换挡控制中，ECU根据接收来的节气门位置传感器、低速挡开关和1号或2号速度传感器的车速信号，来控制1号和2号换挡电磁阀的接通和断开。
在锁止离合器控制中。ECU根据节气门位置信号、车速信号和齿轮换挡位置来控制锁止电磁阀的动作。用该电磁阀操纵锁止继动阀，从而转换作用在液力变矩器上的变矩压力油路，以便接合或断开锁止离合器。
（2）阻止3档齿轮换挡控制
当发动机的冷却液温度和车速在同一时间内相应地低于350C和小于40km/h时，阻止转换到3档齿轮工作，以保证良好的驱动性能。
此时相关的信号有：冷却液温度（THW）；车速信号（SP2）。
（3）阻止O/D档齿轮换挡控制
超速驱动只有当O/D开关接通和变速换挡杆置于“D”位置时才工作。当开动恒速控制系统时，车辆则在O/D齿轮档恒速行驶，并且如果车辆实际速度比设定的速度约低4km/h时，则恒速控制ECU会给发动机和变速器ECU发送一个信号来解除O/D档齿轮换挡，直到车速再次增加到贮存在ECU中设定的速度为止。当冷却液温度低于600C和车速小于60km/h时，为了保护良好的行驶性能，也会阻止换挡到O/D齿轮档工作[3]。
此时与阻止O/D换挡控制有关的信号有：O/D开关位置（OD2）；恒速控制系统（OD1）；冷却器温度（THW）；车速（SP2）；变速器换挡位置（NSW、R、2和L）。
（4）阻止锁止操纵控制
在遇到下列任何一种状态时，ECU使锁止控制电磁阀断开：停车灯开关接通（制动踏板被踏下）；节气门位置传感器的IDL节点闭合（加速踏板全放开），恒速控制系统工作期间除外；恒速控制期间，车速比恒速控制设定的速度低4km/h以上；冷却液温度低于600C和车速小于60km/h。
2）发动机扭矩控制
在变速器中，当齿轮变换为升速或降速时，离合器的接合和行星齿轮机构的制动是由瞬间延迟发动机点火时间进行平滑控制的。ECU根据来自各种传感器的信号判断齿轮换挡时间，从而通过操纵换挡控制电磁阀来完成齿轮换挡。当齿轮换挡开始时，ECU延迟发动机点火时间，以减小发动机输出扭矩。结果，离合器的接合和行星齿轮机构的制动变弱，从而使齿轮换挡变换平滑的进行。
与发动机扭矩控制有关的信号有：车速（SP2）；O/D直接离合器鼓速度（NCO）；节气门位置（VTA）；齿轮换挡位置（S1、S2）；冷却液温度（THW）；蓄电池电压（+B）。
3）锁止压力控制
通过控制锁止控制阀来调整作用在锁止离合器上的接合压力。ECU根据齿轮换挡杆位置和节气门开度选择的锁止模式，瞬时使锁止接通或断开，用以改变送到电磁阀的信号，使离合器平滑地接合或断开。
与锁止压力有关的信号有：节气门位置（VTA.IDL）；停车灯开关（STP）；恒速控制系统（OD1）；车速（SP2）。
4）储压器背压控制
齿轮换档期间，储压器根据管路压力和作用在背压室的压差暂时地存储管路压力。然后，储压器逐渐地将贮存的管路压力加到离合器和制动器上，以便平滑地完成齿轮换挡。储压器背压由ECU根据齿轮换挡模式、节气门开度、O/D直接离合器鼓速度和车速来控制。
与储压器背压控制有关的信号：节气门位置（VTA.）；O/D直接离合器鼓速度（NCO）；车速（SP2）。
5）自我诊断
ECU不断地检测各种传感器、执行机构及ECU本身并报警所发生的故障。
4丰田A340E自动变速器常见故障故障诊断
2.1常见故障的检测方法与基本维修
一般故障排除如表2-1所示
表2-1一般故障排除表
| 故障现象 | 故障原因 | 排除方法 |
| 变速器油变色或有焦味 | 变速器油变色或有焦味：变速器油污染变质；液力变矩器故障；变速器故障 | 变速器油变色或有焦味：更换变速器油；更换液力变矩器；分解并检查变速器 |
| 无论在任何前进档或倒档，车辆均不能移动 | 无论在任何前进档或倒档，车辆均不能移动：手控换挡阀钢索或拉杆调整不良；阀体或主调压阀故障；变速器故障；驱动制动锁止故障；液力变矩器故障；变矩器传动板断裂；油泵入口滤网堵塞 | 无论在任何前进档或倒档，车辆均不能移动：调整换挡钢索或拉杆；检查阀体；分解并检查变速器；检查锁爪；更换液力变矩器；更换变矩器传动板；清洁滤网 |
| 变速杆位置不正确 | 无论在任何前进档或倒档，车辆均不能移动：手控换挡阀钢索或拉杆调整不良；阀体或主调压阀故障；变速器故障；驱动制动锁止故障；液力变矩器故障；变矩器传动板断裂；油泵入口滤网堵塞 | 变速杆位置不正确：调整换挡钢索或拉杆；检查阀体；分解并检查变速器 |
| 各挡齿轮啮合不良 | 各挡齿轮啮合不良：节气门阀钢索调整不良；阀体故障；储压器活塞故障；变速器故障 | 各挡齿轮啮合不良：调整节气门阀钢索；检查阀体；检查储压器活塞；分解并检查变速器 |
| 由1-2、2-3或3-超速档换高档时，或从超速档-3、3-2换低档，再换回超速档或3档时，有时间滞后 | 由1-2、2-3或3-超速档换高档时，或从超速档-3、3-2换低档，再换回超速档或3档时，有时间滞后：电子控制系统故障；阀体故障；电磁阀故障 | 由1-2、2-3或3-超速档换高档时，或从超速档-3、3-2换低档，再换回超速档或3档时，有时间滞后：检查电子控制系统；检查阀体；检查电磁阀 |
| 由1-2、2-3或3-超速档换高档时打滑，或加速时打滑或打颤 | 由1-2、2-3或3-超速档换高档时打滑，或加速时打滑或打颤：手控换挡钢索或拉杆调整不良；节气门阀钢索调整不良；阀体故障；电磁阀故障；变速器故障 | 由1-2、2-3或3-超速档换高档时打滑，或加速时打滑或打颤：调整换挡钢索或拉杆；调整节气门阀钢索；检查阀体；检查电磁阀；分解并检查变速器 |
| 由1-2、2-3或3-超速档换高档时有拉动干活阻滞感 | 由1-2、2-3或3-超速档换高档时有拉动干活阻滞感：手控换挡钢索或拉杆调整不良；阀体故障；变速器故障 | 由1-2、2-3或3-超速档换高档时有拉动干活阻滞感：调整换挡钢索或拉杆；检查阀体；分解并检查变速器 |
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