屈亞鋒

(武漢交通職業(yè)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，湖北 武漢 430065)

·應(yīng)用技術(shù)研究·

自動(dòng)變速器檔位中發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的判斷技巧
——以豐田A340E自動(dòng)變速器為例

屈亞鋒

(武漢交通職業(yè)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，湖北 武漢 430065)

目前，汽車專業(yè)教材廣泛采用豐田A340E自動(dòng)變速器作為經(jīng)典案例介紹自動(dòng)變速器，由于該變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生理解自動(dòng)變速器制動(dòng)作用難度大，因此，通過自動(dòng)變速器發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的判斷技巧圖，研究出判斷自動(dòng)變速器中某檔位能否逆向傳遞動(dòng)力的判斷方法，例證了豐田A340E自動(dòng)變速器各檔位是否有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。

豐田A340E自動(dòng)變速器；發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用；判斷技巧圖

豐田A340E是早期研發(fā)的、電控液壓控制的、采用3排單行星齒輪機(jī)構(gòu)的自動(dòng)變速器，是目前大多教材介紹自動(dòng)變速器的經(jīng)典案例之一。該自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、換擋執(zhí)行元件多、換擋復(fù)雜。本文以豐田A340E自動(dòng)變速器為例介紹發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的判斷技巧，有助于幫助學(xué)生更容易理解目前研發(fā)的其它類型的電控自動(dòng)變速器各檔位是否有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。

一、豐田A340E自動(dòng)變速器齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

如圖1所示，豐田A340E是典型的組合式行星齒輪機(jī)構(gòu)自動(dòng)變速器，行星齒輪機(jī)構(gòu)由3排單行星齒輪齒輪機(jī)構(gòu)組成，從動(dòng)力輸入端來看，分別假定為第1、2、3排。

第1排為獨(dú)立的單排單行星齒輪齒輪機(jī)構(gòu)，動(dòng)力首先由輸入軸傳至第1排行星架3，從齒圈5輸出后傳至中間軸6；第2、3排為雙排組合行星齒輪機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是：共用太陽輪10、第2排行星架7與第3排齒圈12連接為組件。[1]中間軸6的動(dòng)力通過離合器C1傳至第2排齒圈9或離合器C2傳至第2、3排共用太陽輪10，最后經(jīng)第2排行星架與第3排齒圈組件經(jīng)輸出軸14輸出。

二、豐田A340E自動(dòng)變速器各檔位與執(zhí)行元件的關(guān)系

豐田A340E自動(dòng)變速器各檔位與執(zhí)行元件的關(guān)系通過表1可以體現(xiàn)出來。

圖1 豐田A340E自動(dòng)變速箱齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)1——輸入軸；2——第1排行星齒輪；3——第1排行星架；4——第1排太陽輪；5——第1排齒圈；6——中間軸；7——第2排齒圈；8——第2排行星齒輪；9——第2排齒圈；10——第2、3排共用太陽輪；11——第3排行星架；12——第3排齒圈；13——第3排行星齒輪；14——輸出軸

檔位執(zhí)行元件C0C1C2B0B1B2B3F0F1F2是否有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用D位D1○○○○無D2○○○○○無D3○○○●○●有D4○○○●●有2位22○○●○●有21○○○○無1位11○○○○有R○○○○有N○無P○無

注：○表示檔位起作用的換擋執(zhí)行元件；●表示檔位不起作用但用來提高換擋質(zhì)量的執(zhí)行元件

三、自動(dòng)變速器發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的判斷技巧

(一)自動(dòng)變速器發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的概念

一般情況下，利用自動(dòng)變速器前進(jìn)低檔(也稱為發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)檔位)行駛時(shí)，突然減小油門開度，此時(shí)動(dòng)力輸出端的速度由于汽車的慣性比動(dòng)力輸入端的速度還要大，這時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速降低，利用發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮行程產(chǎn)生的壓縮阻力、內(nèi)摩擦力和進(jìn)排氣阻力等對(duì)驅(qū)動(dòng)輪形成制動(dòng)作用，使汽車的速度迅速下降，這就是所謂的自動(dòng)變速器的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。[3]

(二) 自動(dòng)變速器發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的判斷技巧

如圖2所示，當(dāng)自動(dòng)變速器選擇某一檔位行駛時(shí)，動(dòng)力經(jīng)輸入端1進(jìn)入自動(dòng)變速汽車齒輪機(jī)構(gòu)，經(jīng)輸出端2將動(dòng)力輸出。當(dāng)動(dòng)力輸出端轉(zhuǎn)速高于動(dòng)力輸入端轉(zhuǎn)速時(shí)，判斷動(dòng)力是否從輸出端2經(jīng)自動(dòng)變速箱齒輪機(jī)構(gòu)傳至輸入端1，如果能傳遞，則該檔位有發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用，如果不能傳遞，則該檔位無發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的判斷技巧圖

四、分析豐田A340E自動(dòng)變速器各檔位是否有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用

(一)分析D1檔有無發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用

通過表1可以看出，D1檔的換擋執(zhí)行元件是：C0、F0、C1、F2。由圖1可知，由于C0F0起作用，中間軸6與輸入軸1同速同向旋轉(zhuǎn)。C1將中間軸6動(dòng)力傳遞給第2排齒圈9，經(jīng)第2排行星架7和第3排齒圈12組件將動(dòng)力輸出。在判定第3排行星架11旋轉(zhuǎn)趨勢時(shí)，可視動(dòng)力輸出端第2排行星架7和第3排齒圈12組件固定。因第2排齒圈9順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，太陽輪10則逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，第3排行星架11有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)趨勢，F(xiàn)2約束第3排行星架11，允許其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，不允許逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

由圖1可知對(duì)于D1檔位，當(dāng)動(dòng)力由輸出軸14逆向傳遞給第2排行星架7和第3排齒圈12組件，這時(shí)可視第2、3排共用太陽輪10固定，則第3排行星架11有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢，由于此時(shí)單向離合器F2失去其約束作用，第2、3排不能傳遞動(dòng)力，即動(dòng)力不能逆向傳遞至輸入軸，故D1檔位無發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用。

(二)分析D2檔有無發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用

通過表1可以看出，D2檔的換擋執(zhí)行元件是：C0、F0、C1、B2、F1。由圖1可知，由于C0F0起作用，中間軸6與輸入軸1同速同向旋轉(zhuǎn)。C1將中間軸動(dòng)力傳遞給第2排齒圈9，經(jīng)第2排行星架7將動(dòng)力輸出。在判定太陽輪10旋轉(zhuǎn)趨勢時(shí)，可視動(dòng)力輸出端行星架7固定。因第2排齒圈9順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，太陽輪10則有逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢，B2F1約束太陽輪10，允許其順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，不允許逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

由圖1可知對(duì)于D2檔位，當(dāng)動(dòng)力由輸出軸14逆向傳遞給第2排行星架7，這時(shí)可視第2排齒圈9固定，則太陽輪10有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的趨勢，由于此時(shí)單向離合器F1失去其約束作用，第2排不能傳遞動(dòng)力，即動(dòng)力不能逆向傳遞至輸入軸，故D2檔位無發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用。

(三)分析D3檔有無發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用

表1中D3檔的換擋執(zhí)行元件是：C0、F0、C1、C2、B2、F1。由圖1可知，由于C0F0起作用，中間軸6與輸入軸1同速同向旋轉(zhuǎn)。C1、C2將中間軸動(dòng)力同時(shí)傳遞給第二排齒圈9和太陽輪10，則輸出軸14與中間軸6同速同向旋轉(zhuǎn)。

由圖2可知，對(duì)于D3檔位，當(dāng)動(dòng)力由輸出軸14逆向傳遞給第2排行星架7，經(jīng)行星齒輪8同時(shí)將動(dòng)力傳遞給太陽輪10和齒圈9，由于10和9齒數(shù)不等，因此只能與行星架7相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)將動(dòng)力傳遞給中間軸6；同理，中間軸6的動(dòng)力經(jīng)第一排逆向傳遞給輸入軸1。即動(dòng)力能逆向傳遞至輸入軸，故D3檔位有發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用。

(四)分析D4檔有無發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用

表1中D4檔的換擋執(zhí)行元件是：B0、C1、C2、B2、F1。由圖1可知，由于B0起作用，輸入軸1增速后傳至中間軸6。由于C1、C2同時(shí)起作用，則輸出軸14與中間軸6同速同向旋轉(zhuǎn)。

通過圖1可以看出，對(duì)于D4檔位，當(dāng)動(dòng)力由輸出軸14逆向傳遞給第2排行星架7，經(jīng)行星齒輪8同時(shí)將動(dòng)力傳遞給太陽輪10和齒圈9，由于10和9齒數(shù)不等，因此只能與行星架7相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)將動(dòng)力傳遞給中間軸6；由于第1排B0起作用制動(dòng)太陽輪4，中間軸6的動(dòng)力可逆向傳遞給輸入軸1。即動(dòng)力能逆向傳遞至輸入軸，故D4檔位有發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用。

(五)分析22檔位有無發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用

表1中，22檔的換擋執(zhí)行元件是：C0、F0、C1、B1、B2、F1，通過和D2檔位換擋執(zhí)行元件比較發(fā)現(xiàn)，22檔通過B1對(duì)太陽輪10進(jìn)行制動(dòng)，使之既不能順轉(zhuǎn)，也不能逆轉(zhuǎn)。

通過圖1可以看出，對(duì)于22檔位，由于B1起作用，輸出軸14動(dòng)力可逆向傳遞至中間軸6；由于C0F0起作用，中間軸6動(dòng)力能逆向傳遞至輸入軸1。即動(dòng)力能逆向傳遞至輸入軸，故22檔位有發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用。

(六)分析11檔位有無發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用

表1中11檔的換擋執(zhí)行元件是：C0、F0、C1、B3。通過和D1檔位換擋執(zhí)行元件比較發(fā)現(xiàn)，11檔通過B3對(duì)第3排行星架11進(jìn)行制動(dòng)，使之既不能順轉(zhuǎn)，也不能逆轉(zhuǎn)。

通過圖1可以看出，對(duì)于11檔位，由于B3起作用，輸出軸14動(dòng)力可逆向通過第2、3排傳遞至中間軸6；由于C0F0起作用，中間軸6動(dòng)力能通過第1排逆向傳遞至輸入軸1。即動(dòng)力能逆向傳遞至輸入軸，故11檔位有發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用。

(七)分析R檔有無發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用

表1中R檔的換擋執(zhí)行元件是：C0、F0、C2、B3。由于C0F0起作用，中間軸6與輸入軸1同速同向旋轉(zhuǎn)。C2將中間軸動(dòng)力傳遞給第3排太陽輪10，經(jīng)第3排齒圈12將動(dòng)力輸出。

通過圖1可以看出，對(duì)于R檔位，當(dāng)動(dòng)力由輸出軸14逆向傳遞給第3排齒圈12，由于行星架11被B3制動(dòng)，動(dòng)力經(jīng)行星齒輪13傳遞給太陽輪10，經(jīng)中間軸6傳遞給第1排齒圈5，由于C0F0起作用，動(dòng)力由行星架3逆向傳至輸入軸1。即動(dòng)力能逆向傳遞至輸入軸，故R檔位有發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)作用。

五、結(jié)論

本文雖然以豐田A340E自動(dòng)變速器為例對(duì)各檔位是否有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用進(jìn)行詳細(xì)的分析，但發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用的判斷技巧圖和各檔位分析過程適用于目前研發(fā)生產(chǎn)的各類型自動(dòng)變速器。根據(jù)文中實(shí)例，有關(guān)自動(dòng)變速器中發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1.自動(dòng)變速器中某檔位是否有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用，關(guān)鍵在于該檔位能否由輸出軸將動(dòng)力逆向傳遞至輸入軸，如果能逆向傳遞，則該檔位必然有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。

2.判斷自動(dòng)變速器中某檔位能否逆向傳遞動(dòng)力，關(guān)鍵在于該檔位換擋執(zhí)行元件中是否有單向離合器的制動(dòng)方式。一般可歸納為以下幾種類型：

(1)某行星齒輪排只有單向離合器的一種制動(dòng)方式，如D1檔中第3排用F2來制動(dòng)行星架。根據(jù)單向離合器只能單向制動(dòng)的原理，再利用行星齒輪排輸入輸出方向的判斷方法，即可快速判斷出無發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。

(2)某行星齒輪排采用制動(dòng)器和單向離合器兩種制動(dòng)方式，如22檔位同時(shí)用B1和B2F1對(duì)太陽輪進(jìn)行制動(dòng)。根據(jù)制動(dòng)器的制動(dòng)原理，此時(shí)單向離合器制動(dòng)失效，即可快速判斷出有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。

(3)某行星齒輪排采用離合器和單向離合器并聯(lián)的制動(dòng)方式，如第1排太陽輪采用C0F0并聯(lián)的制動(dòng)方式。根據(jù)離合器的連接作用，此時(shí)單向離合器主要是保護(hù)離合器不要發(fā)生打滑現(xiàn)象，失去其制動(dòng)效果，即可快速判斷出有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用。

(4)某行星齒輪排采用離合器和單向離合器串聯(lián)的制動(dòng)方式，本文中無實(shí)例。此時(shí)單向離合器的主要作用是能否使與之串聯(lián)的離合器傳遞動(dòng)力，可根據(jù)單向離合器內(nèi)外座圈旋轉(zhuǎn)速度的快慢和安裝方式來進(jìn)行判斷。

[1] 李培軍.汽車底盤電控技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2013:19-23.

[2] 鄭勁,張子成.汽車底盤電控系統(tǒng)與檢修[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012:120-126.

[3] 李文輝,高全均,魏宏,等.發(fā)動(dòng)機(jī)輔助制動(dòng)作用及其對(duì)汽車制動(dòng)性能的影響[J].內(nèi)燃機(jī)工程,2002(4):25-29.

2017-08-29

屈亞鋒(1983—)，男，陜西商洛人，講師，碩士，研究方向:汽車運(yùn)用技術(shù)。

TH111

A

1671-8275(2017)06-0137-03

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