1、新新 款款 佳佳 美美 自自 动动 变变 速速 箱箱结结 构构 与与 工工 作作 原原 理理变速箱特点变速箱特点：此变速箱结构采用了超速档机构与前进档平行、非同轴的设计方法，中间使用一组传动比为1.020的外啮合反向驱动齿轮连接，起到增加变速箱载荷容量及使其更加紧凑的作用。前进档行星齿轮机构采用了双行星排辛普森式行星齿轮传动机构：前排齿圈与后排行星架连接，后排齿圈与前排行星架及反向驱动齿轮连接。超速档行星齿轮机构改变以往变速箱超速档传动比小于1的设计方法。为增加传动效率，在前进档及倒档时，此组行星齿轮机构起到的增加传动比的作用。而超速档时，此行星排起一个直接传动的作用，不改变传动比。故此变速箱
2、的超速档传动比为外啮合反向驱动齿轮的传动比1.020。概述概述：丰田新款CAMRY及PREVIA采用新型U241E自动变速箱，此变速箱对原A541E型自动变速箱进行了改进，具有结构紧凑、载荷容量大、传动效率高、齿间负荷小等优点。变速箱结构图变速箱结构图：变速箱组件功能变速箱组件功能：此变速箱档位控制器分别采用了3组液压多片盘式离合器C1、C2、C3、制动器B1、B2、B3，及2组单向离合器F1、F2。各组件功能介绍如下：F2：超速档单向离合器，阻止超速档行星排太阳轮顺时针转动。F1：1号单向离合器，阻止后排行星架逆时针转动。B2：1档和倒档制动器，锁止后行星排行星架和前行星排齿圈。B1：2档制
3、动器，锁止后行星排太阳轮。C3：超速档离合器，连接超速档行星排太阳轮和行星架。C2：直接档离合器，连接输入轴和后行星排太阳轮。在3档和超速档及倒档时工作。C1：前进档离合器，连接输入轴和前行星排太阳轮，除倒档以外均始终工作。变速箱各档位控制组件工作情况如下：换档杆位置档位C1C2C3B1B2B3F1F2P停车档R倒档N空档D1档2档3档4档21档2档11档变速器行星齿轮齿数及档位传动比变速器行星齿轮齿数及档位传动比：前行星排太阳轮、行星轮、齿圈齿数分别为：43、17、77；后行星排太阳轮、行星轮、齿圈齿数分别为：31、19、69；超速档行星排太阳轮、行星轮、齿圈的齿数分别为32、26、83；外
4、啮合反向驱动、从动轮齿齿数分别为50，51。故根据单排行星齿轮运动特性方程：n1（太阳轮转速）n2（齿圈转速）（行星排结构参数齿圈齿数/太阳轮齿数）（1）n3（行星架转速）以及各档位齿轮传动构成情况可分别计算出各档位传动比：1档：3.941；2档：2.197；3档：1.413；4档：1.020；倒档：3.141 U241E变速箱各档位齿轮传动路线分析及传动比计算变速箱各档位齿轮传动路线分析及传动比计算：1档（当换档杆位于档（当换档杆位于D或或2档位置）档位置）动力传递路线图：前进档离合器C1在1档时工作，连接输入轴与前行星排（以下简称前）太阳轮，使前太阳轮顺时针转动。因前行星架与反向驱动齿轮连
5、接，位于1档时，车辆起步时车速较低、阻力较大，故前行星架转速较低，迫使前太阳轮驱动前行星小齿轮轮逆时针运转。并同时驱动前齿圈具有逆时针运转趋势。但由于单向离合器F1的作用，阻止前齿圈及后行星排（以下简称后）行星架逆时针转动。结果前行星小齿轮带动前行星架及后齿圈顺时针转动，使反向驱动齿轮顺时针转动。又因后太阳轮处于自由状态，故后行星排不起改变扭矩和传动比的作用。因超速档齿圈与反向从动齿轮（逆时针转动）连接，且超速档制动器B3及超速档单向离合器F2同时起作用，锁止超速档行星排太阳轮。所以超速档齿圈带动超速档行星小齿轮逆时针转动，并驱动动超速档行星排行星架逆时针转动，增加传动比。因超速档行星架与差速
6、器驱动齿轮连接。故差速器驱动齿轮逆时针转动。1档齿轮机构传动比计算：由单行星排运动特性方程可知：前行星排：S1R1a1C1（1a1）其中：S1：前太阳轮转速；R1：前齿圈的转速0；C1：前行星架转速；a1：前行星排结构参数超速档行星排：S3R3a3C3（1a3）其中：S3：超速档太阳轮转速0；R3：超速档齿圈的转速；C3：超速档行星架转速；a3：超速档行星排结构参数1档传动比输入轴转速/输出轴转速=S1/C1反向驱动齿轮转速/反向从动齿轮转速R3/C3 （1a1）反向从动轮齿数/反向驱动轮齿数（1a3）/a3 （177/43）51/50（183/32）/（83/32）3.943 2档（当换档杆
7、位于档（当换档杆位于D或或2档位置）档位置）动力传递路线图：如同变速箱在1档时一样，前进档离合器C1在2档时也运作。所以输入轴的运转直接传输至前太阳轮使其顺时针运转。前行星排齿轮运转基本与1档相同，但由于制动器B1运作锁止后太阳轮，所以前行星架、后齿圈将带动后行星架、前齿圈顺时针运转，单向离合器F1不起作用。因前齿圈转动方向与前行星小齿轮的运转方向相反，故前齿圈带动前行星小齿轮绕前太阳轮顺时针公转，进一步加速前行星架，减小齿轮传动比。超速档行星齿轮机构运作与1档相同。2档齿轮机构传动比计算：由单行星排运动特性方程可知：前行星排：S1R11C1（11）后行星排：S2R22C2（12）其中：S2：
8、后太阳轮转速0；R2：后齿圈的转速C1；C2：后行星架转速R1；2：后行星排结构参数超速档行星排：S3R33C3（13）S30 2档传动比输入轴转速/输出轴转速S1/C1反向驱动齿轮转速/反向从动齿轮转速R3/C3 S1/C1反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3）/a3 C1*（1a1）R1*a1/C1反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3）/a3 （1a1）R1*a1/C1反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3）/a3 （1a1）C2*a1/R2反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3）/a3 （1a1）a1*a2/（1a2）*反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数*（1a3）/
9、a3 （1a1a2）/（1a2）*51/50*（1+83/32）/（83/32）（177/4369/31）/（169/31）*51/50*（1+83/32）/（83/32）2.1973档（当换档杆位于档（当换档杆位于D位置）位置）动力传递路线图:前进档离合器C1和直接档离合器C2同时运作，将变速箱输入轴与前、后太阳轮连接在一起，使其与输入轴同速顺时针旋转。在直接档离合器C2接合后，后太阳轮带动后行星小齿轮加速逆时针旋转。因前行星架和后齿圈与外啮合反向驱动齿轮啮合，转速较低（相对输入轴）。故后行星小齿轮加速后行星架、前齿圈顺时针旋转。如同2档一样，在前齿圈加速顺时针旋转，通过前行星小齿轮进一步加
10、速前行星架顺时针旋转。由单行星排齿轮运动特性方程可知，当太阳轮为主动件时，行星架最高转速Cmax（SR*）/（1）S（即当齿圈的转速太阳轮的转速时）。故当前行星架加速至前太阳轮的转速时，前行星小齿轮相对于前行星小齿轮轴静止不动，使前行星排成为一个整体同速旋转。同时后齿圈的转速与后太阳轮的转速也相同，结果后行星小齿轮相对后行星齿轮轴静止不动，使后行星架与后齿圈、后太阳轮成为一整体同速旋转。最终使前、后行星排成为一个整体，其传动比为1。超速档行星齿轮机构运作与1档相同。3档齿轮机构传动比计算：由单行星排运动特性方程可知：前行星排：S1R11C1（11）S1R1C1 超速档行星排：S3R33C3（1
11、3）S30 3档传动比输入轴转速/输出轴转速S1/C1反向驱动齿轮转速/反向从动齿轮转速R3/C3 S1/C1反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（13）/3 151/50*（1+83/32）/（83/32）1.4134档（当换档杆位于档（当换档杆位于D位置）位置）动力传递路线图：当变速箱位于4档（超速档）时，前、后行星排的动力传递路线与3档完全相同。超速档行星排由于超速档离合器C3运作，将超速档行星排太阳轮同齿圈连接在一起，使其行星小齿轮相对于行星齿轮轴静止不动。结果使超速档行星排成为一个整体旋转，传动比为1。4档齿轮机构传动比计算：由单行星排运动特性方程可知：前行星排：S1R11C1（11）
12、S1R1C1超速档行星排：S3R33C3（13）S3R3C34档传动比输入轴转速/输出轴转速S1/C1反向驱动齿轮转速/反向从动齿轮转速R3/C3 1反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数1 51/50 1.020倒档（当换档杆位于倒档（当换档杆位于D位置）位置）动力传递路线图：当位于倒档时，1&倒档制动器B2、超速档制动器B3及直接档离合器C2同时运作。前行星排齿圈及后行星排行星架被1&倒档制动器B2制动，而前太阳轮处于自由状态，故前行星排不改变齿轮传动比。又因直接档离合器C3将输入轴与后太阳轮连接，并使其与输入轴同方向顺时针旋转，带动后行星小齿轮逆时针旋转并驱动后齿圈使其逆时针旋转。故前行星架
13、、反向啮合驱动齿轮逆时针旋转。超速档行星齿轮机构运作与1档相似，只改变了旋转方向。倒档齿轮机构传动比计算：由单行星排运动特性方程可知：后行星排：S2R2a2C2（1a2）；C20；超速档行星排：S3R3a3C3（1a3）S30；S2/R2反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3）/a32反向从动齿轮齿数/反向驱动齿轮齿数（1a3）/a369/31*51/50*（1+83/32）/（83/32）3.145倒档传动比输入轴转速/输出轴转速S2/R2反向驱动齿轮转速/反向从动齿轮转速R3/C31档（当换档杆位于档（当换档杆位于L位置，具有发动机制动）位置，具有发动机制动）动力传递路线图：在换档杆在
14、D位置时的1档，因1&倒档制动器B2不运作，在车辆下坡或减速时，由车轮通过差速器及超速档行星排，反向驱动外啮合反向驱动齿轮顺时针高速运转，因前太阳轮与输入轴及发动机相连，并因发动机怠速运转，使输入轴转速较低，故外啮合反向驱动齿轮带动前行星架绕太阳轮顺时针旋转，同时通过前行星小齿轮驱动前齿圈顺时针旋转。单向离合器F1不起单向顺时针锁止作用，使得前齿圈、后行星架处于自由状态，并作高速顺时针旋转。反向驱动力不能传递给发动机。此时不具备发动机制动作用。而当换档杆在L位置时的1档，因单向离合器F1及1&倒档制动器B2始终运作，锁止前齿圈。当发动机怠速运转，而驱动轮高速运转时将驱动前行星架高速顺时针运转，并因齿圈锁止，前行星小齿轮在绕前太阳轮顺时针公转的同时绕前行星小齿轮轴高速逆时针转自转。从而驱动前太阳轮高速顺时针旋转，进一步提高发动机转速，充分利用发动机制动。
