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- 宁德发
- 5977字
- 2020-08-26 16:17:01
3.5 丰田普锐斯混合动力变速驱动桥
3.5.1 丰田普锐斯变速驱动桥及换挡控制系统
3.5.1.1 普锐斯混合动力汽车的变速驱动桥结构
（1）普锐斯混合动力变速驱动桥组成 普锐斯变速驱动桥系统主要包括变速驱动桥阻尼器、MG1（发电机）、MG2（电动机）、行星齿轮组及减速装置（无声链、主动链轮、从动链轮、中间轴主动齿轮、中间轴从动齿轮、主减速器小齿轮和主减速器环齿轮），MG1、MG2、变速驱动桥阻尼器和主动链轮均安装在同心轴上，动力从主动链轮传递到减速器装置（图3-128和图3-129）。
图3-128 普锐斯混合动力变速驱动桥组成
图3-129 普锐斯混合动力变速驱动桥外形
（2）普锐斯混合动力变速驱动桥主要部件
①行星齿轮组（图3-130）。通过行星齿轮组传输的发动机输出功率分成两部分（图3-131）：一部分驱动汽车；另一部分驱动MG1用于发电。作为行星齿轮的一部分，太阳轮连接到MG1上，环齿轮连接到MG2上，行星齿轮架连接在发动机输出轴上，动力通过链传递到中间轴主动齿轮上，如图3-132所示。
图3-130 行星齿轮组
图3-131 行星齿轮组传输的发动机输出功率
②变速驱动桥减振器。普锐斯变速驱动桥的减振器使用具有低扭转特性的螺旋弹簧。螺旋弹簧的刚度较小，增强了弹簧的减振性能。变速驱动桥减振器传递发动机的驱动力，它包括用干式、单片摩擦材料制成的转矩波动吸收机构，如图3-133所示。
图3-132 变速驱动桥工作原理
图3-133 变速驱动桥的减振器
③MG1和MG2（图3-134）。MG1连接在行星齿轮组的太阳轮上，MG2连接在环齿轮上。不能分解MG1和MG2，因为它们都是精密组件。若这些组件出现故障，则整体更换混合动力变速驱动桥总成。
图3-134 MG1和MG2
④减速装置。该装置包括无声链、中间轴齿轮和主减速器齿轮（图3-135）。采用小链距的无声链确保安静运行。中间轴齿轮和主减速器齿轮的齿都经过高精密研磨，齿腹得到了优化，以确保运行的高度安静。主减速器齿轮经过最佳配置，减小发动机中心轴与差速器轴间的距离，使差速器的结构更加紧凑。
⑤差速器齿轮装置。采用和传统变速驱动桥差速器相似的小齿轮型差速器齿轮装置。
图3-135 减速装置
⑥润滑装置（图3-136）。主减速器齿轮采用飞溅式润滑机构，存油腔以稳定的方式向各个齿轮供油。行星齿轮组与主轴轴承的润滑采用装有余摆曲线式油泵的强制润滑系统。减速装置和差速器应用同类型的润滑油。
图3-136 润滑系统
⑦冷却系统（图3-137）。变速驱动桥冷却系统用于冷却变频器、MG1和MG2，并独立于发动机冷却系统。
图3-137 变速驱动桥冷却系统
3.5.1.2 普锐斯混合动力汽车的换挡控制系统
普锐斯混合动力汽车应用电子换挡控制系统，如图3-138所示。
图3-138 普锐斯混合动力汽车的电子换挡控制系统
（1）换挡控制系统原理 如图3-139所示。
图3-139 换挡控制系统原理
（2）换挡控制系统组成 如图3-140所示。
图3-140 电子换挡控制系统组成
①挡位传感器。该传感器固定在变速器换挡杆总成上，用来检测挡位（R、N、D和B）并发送挡位信号到HV ECU。
②换挡控制执行器。按下驻车开关时，换挡控制执行器工作，和混合动力变速驱动桥的驻车锁啮合挡位在P挡，并踩下制动踏板时，若驾驶员操作换挡杆，换挡控制执行器就会将混合动力变速驱动桥的驻车锁开锁。
③驻车开关（图3-141）。打开或关闭驻车开关时，会检测驾驶员对P挡的操作情况，并且将相关信息发送到HV ECU。驻车开关是瞬间型开关，它可以通过开关上的指示灯来指示驻车锁是否锁止。
图3-141 驻车开关
④变速器控制ECU。其接收到HV ECU的打开驻车开关信号后，将激活换挡控制执行器，还可以根据P挡的开关状态来点亮P挡指示灯。
⑤HV ECU。收到打开驻车开关的信号后，HV ECU检测换到P挡的条件是否满足，同时发送换挡控制执行器控制信号至变速器控制ECU。
⑥发动机ECU。其收到HV ECU发出的与驾驶员选择的挡位相对应的发动机控制信号，控制发动机处于最佳状态。
⑦电源控制ECU。其发送信号至HV ECU，表明车辆电源已关闭。电源控制ECU发送换至P挡请求信号到变速器控制ECU。只有当电源开关关闭，挡位不在P挡时，才发送此信号。
⑧制动灯开关。其检测制动踏板踩下信号。
⑨组合仪表。其根据HV ECU的信号点亮驾驶员所选择的挡位指示灯。若变速器控制ECU发生异常情况，则组合仪表上主警告灯点亮。
⑩复式显示器。其根据变速器控制ECU发送的信号显示警告信息，来提示驾驶员。
（3）换挡系统主要部件
①变速器换挡杆总成。当换挡操作后驾驶员的手离开换挡手柄时，手柄就会在回位弹簧的作用下回到原位。照明变速器换挡杆总成内的挡位传感器（选择传感器与换挡传感器）检测挡位（R、N、D和B）。开启尾灯时，壳体中的灯泡就会间接地照亮换挡手柄指示灯表面，以增加夜间的照明。
②换挡手柄指示灯（图3-142）。换挡手柄指示灯的工作原理：壳体内的灯泡点亮时，光束透过导光壳，反射到换挡杆柱面和光传输区域，从而由换挡手柄的下部照亮指示灯表面。
图3-142 换挡手柄指示灯
③挡位传感器（图3-143）。挡位传感器包括一个用来检测换挡杆横向运动的选择传感器和一个用来检测换挡杆纵向运动的换挡传感器，这两个传感器信号的组合可以检测挡位。
图3-143 挡位传感器
④换挡控制执行器（图3-144）。安装在混合动力变速驱动桥的侧面。接收到变速驱动控制ECU的执行信号后，执行器中的电动机就转动，从而移动驻车锁止杆，再推动驻车锁爪，使它与安装在中间轴从动齿轮上的驻车齿轮啮合，最终混合动力变速驱动桥就被机械地锁止或开锁。
图3-144 换挡控制执行器
⑤驻车锁止机构（图3-145和图3-146）。
图3-145 驻车锁止系统机构控制原理
图3-146 驻车锁止机构结构
a.机械驻车锁止机构安装在中间轴从动齿轮中。
b.驻车锁爪与中间轴从动齿轮一体的驻车齿轮的啮合可以锁止车辆的运动。
c.收到变速器控制ECU的锁止或开锁信号后，换挡控制执行器立即转动1号杆来移动驻车锁止杆，从而推动驻车锁爪。最终驻车锁爪和驻车齿轮啮合，进而锁止驻车锁。
⑥摆线减速机构（图3-147）。在需要大转矩的斜坡上停车时，摆线减速装置能保证驻车锁完全松开，因为它能将电动机输出轴的转矩增大。
图3-147 摆线减速机构
⑦挡位指示灯（图3-148）。换挡杆的设计使其总能回到原位，所以，当前选择的挡位能通过组合仪表上的挡位指示灯检查。
图3-148 挡位指示灯
该系统中，B挡在发动机制动范围内起作用，从D挡以外的挡换入B挡是被禁止的，所以，若换挡杆不在D或B挡，则B挡指示灯就会熄灭，以防止驾驶员意外地换入B挡，如图3-149所示。
图3-149 换挡模式
（4）换挡控制原理
①电动机功能。换挡控制电动机转动能够锁止或打开驻车锁。转角传感器检测电动机的转动角度，变速器控制ECU根据转角传感器信号检测当前的挡位，进行驻车锁止或开锁。
变速器控制ECU通过2个安装在转角传感器内的交错相位（相位A和相位B）霍尔IC脉冲数的组合检测电动机的转动方向、角度和运动范围（图3-150）。检测到运动范围后，信息就被存储到ECU存储器中。但是，若断开蓄电池端子，信息就会被消除。
图3-150 换挡控制原理
②换挡控制。本系统中HV ECU能检测车辆的一般状态，并能换挡以及锁止或打开驻车锁。本系统还包括拒绝功能，当车辆在正常条件下行驶时，挡位可以移至拒绝功能没有断开的所有挡位。
该系统中，变速器控制ECU电源重新接通时，ECU根据存储器中存储的以前的挡位测定当前挡位（驻车锁止或开锁）启动控制（表3-25）。
表3-25 启动控制
若以前的挡位无法利用，则ECU根据HV ECU通过车速测定的挡位来启动控制。
③拒绝功能。为了保证安全，即使驾驶员操作换挡杆或驻车开关，该系统也会拒绝换挡。在这种情况下，蜂鸣器会鸣叫来提示驾驶员。表3-26表示的是拒绝功能的情况。
表3-26 拒绝功能
（5）换挡控制系统故障诊断 若变速器控制ECU检测到换挡控制系统的故障，ECU就进行诊断并存储故障信息。此外，ECU会使换挡指示灯闪烁、点亮主警告灯和在复式显示器上显示警告信息来提醒驾驶员。变速器控制ECU也会保存此故障的DTC（诊断故障代码）。可以用智能测试仪Ⅱ来读取DTC。
（6）换挡控制系统的安全保护 若变速器控制ECU检测到系统的故障，则变速器控制ECU会根据存储器中保存的数据来控制系统。
3.5.2 丰田普锐斯变速驱动桥的检查
（1）检查变速驱动桥油位
①将车辆停在平坦的路面上。
②拆下加液口塞。
③添加专用的混合驱动桥液，新普锐斯用WS型ATF，容量约为3.3L。
④保证距加液口塞孔的0～5mm内有变速驱动桥油（图3-151）。
图3-151 加注专用的混合驱动桥油
⑤行驶后，换油时重新检查变速驱动桥油位。若油量比较少，则检查是否漏油。
⑥用新衬垫安装加液口塞。转矩为39N·m。
（2）检查机油泵油压 在机油正常工作温度50～80℃下进行测试。
①顶起车辆。
②拆下机油泵罩塞并安装专用工具（SST，图3-152）。
图3-152 检查机油泵油压
③设置鼓风机开关为HI。
④打开空调开关。
⑤踩下制动踏板，按下电源开关启动发动机（启动混合动力系统）。
⑥保持发动机转速为1200r/min，检测油压。油压为9.8kPa或更大。
⑦安装新O形圈和机油泵罩塞（图3-153）。转矩为7.4N·m。
图3-153 安装新O形圈和机油泵罩塞
（3）检查换挡杆
①混合动力系统启动时检查。
a.将钥匙插进钥匙孔。
b.踩下制动踏板的同时，打开电源开关（READY灯亮），如图3-154所示。
图3-154 检查换挡杆
c.检查齿轮是否按照换挡操作模式变化。若检查结果异常，则更换换挡杆总成。
②停止时，关闭电源开关。
③电源状态为IG时，检查所有电子组件工作状态，但无法启动混合动力系统。将钥匙插入钥匙孔（图3-155）。
图3-155 将钥匙插入钥匙孔
④不踩下制动踏板，打开电源开关1次。
a.电源开关每按下1次，它将在OFF、ACC及IG之间切换。
b.检查齿轮是否按照换挡操作模式变化。若检查结果异常，则更换换挡杆总成。
c.电源状态为IG时，换挡操作模式如图3-156所示。
图3-156 换挡操作模式
（4）更换冷却液
①拆卸发动机左下盖。
②拆卸发动机右下盖。
③排放冷却液。
a.拆卸变速驱动桥侧储液罐盖。
b.拆卸图3-157中箭头所指的塞子，排放冷却液。
图3-157 冷却液排放塞
c.用新衬垫安装塞子。转矩为39N·m
④添加冷却液。
a.松开图3-158中箭头所指的排气塞同时连接软管，将软管的一端插入排放箱。
图3-158 排气塞和连接软管
b.从排放箱里添加冷却液。
特别提示
应添加纯正的丰田优质SLLC冷却液。
c.添加冷却液直至连接到排放箱的软管里的冷却液液位达到储液罐的FULL线，如图3-159所示。
图3-159 储液罐液面（一）
d.关闭排气塞。
e.开启电源开关（ON位置），运行水泵约20s，然后关闭电源开关。
f.关闭电源后，松开排气塞，放出变速驱动桥内的空气，再关闭排气塞。
g.从排放箱里添加冷却液。
h.重复步骤e～g添加冷却液。
标准：当水泵噪声降低，储液罐里冷却液循环改善时，冷却液系统排气完成。
水泵运转噪声过大、储液罐里冷却液循环不良，都说明冷却液系统里有空气。
i.排放完冷却液系统里的空气后，打开电源开关（ON位置），水泵运行约5min。保证排气塞关闭。
j.添加冷却液直至储液罐里液位达到FULL标记，如图3-160所示。
图3-160 储液罐液面（二）
⑤检查发动机冷却液是否泄漏。
（5）更换换挡控制执行器总成
①拆卸换挡控制执行器总成。
a.断开连接器。
b.拆卸3个螺栓，从混合动力汽车变速驱动桥上拆下变速器壳盖（图3-161）。
图3-161 变速器壳盖的拆卸
c.拆卸3个螺栓，从混合动力车辆变速驱动桥上拆下换挡控制执行器总成（图3-162）。
图3-162 换挡控制执行器总成的拆卸
②安装换挡控制执行器总成（图3-163）。
图3-163 换挡控制执行器总成的安装
a.给O形圈涂少量ATF WSO。
b.用3个螺栓将换挡控制执行器总成固定到混合动力车辆变速驱动桥上（图3-162）。转矩为16N·m。
c.用3个螺栓将变速器壳盖固定到混合动力车辆变速驱动桥上（图3-161）。转矩为7.0N·m。
d.连接连接器。
3.5.3 丰田普锐斯混合动力汽车变速驱动桥总成更换
变速驱动桥总成如图3-164所示。
图3-164 变速驱动桥总成分解图
操作步骤如下。
①断开蓄电池负极端子。
②拆卸检修塞。
③拆卸前轮。
④拆卸发动机左下盖。
⑤拆卸发动机右下盖。
⑥放出冷却液。
⑦放出变速驱动桥油。
⑧拆卸发动机罩分总成。
⑨拆卸前刮水器右臂。
⑩拆卸前刮水器左臂。
拆卸外侧前围顶板分总成。
拆卸带转换器的变频器总成。
拆卸空气滤清器总成。
断开线束。
a.拆开图3-165中箭头所指的3个连接器和卡夹。
图3-165 连接器和卡夹
b.分开图3-166中箭头所指的2个卡夹。
图3-166 卡夹
c.断开连接器。
d.从混合动力车辆变速驱动桥拆下3个螺栓及变速器壳盖（图3-167）。
图3-167 拆下螺栓和变速器壳盖
e.断开2个卡夹（图3-168）。
图3-168 断开卡夹
f.拆下螺栓和接地线（图3-169）。
图3-169 拆下螺栓和接地线
分离4#变频器冷却软管。拆下4个卡夹并断开3根软管（图3-170）。
图3-170 分离4#变频器冷却软管
拆卸左前驱动轴总成。
拆卸右前驱动轴总成。
分离排气管总成。
拆卸前悬架横梁分总成。
吊起发动机总成。
a.断开2根PCV软管。
b.按照正确的方向安装1#和2#发动机吊钩（图3-171）。转矩为38N·m。
图3-171 安装1#和2#发动机吊钩
c.将发动机链吊到发动机吊钩上。
特别提示
吊起发动机时，不得把链钩到别的零件上。
使用千斤顶支起混合动力汽车变速驱动桥总成。
分离3#发动机安装支架。拆下螺母，从发动机安装隔振垫上拆卸3#发动机安装支架（图3-172）。
图3-172 分离3#发动机安装支架
拆卸混合动力汽车变速驱动桥总成。
a.拆下2个螺栓及起动机盖及壳体侧盖（图3-173）。
图3-173 拆下起动机盖和壳体侧盖
b.拆下6个螺栓和混合动力汽车变速驱动桥总成（图3-174）。
图3-174 拆下变速驱动桥总成
为了防止损坏顶销，不要撬动HV变速驱动桥和发动机的连接部分。
拆下卡夹及6#变频器冷却软管（图3-175）。
图3-175 拆下6#变频器冷却软管
拆卸3#发动机安装支架。
a.拆下3个螺栓及3#发动机安装支架（图3-176）。
图3-176 拆卸3#发动机安装支架
b.拆下图3-177中箭头所指的6个螺栓和撑条。
图3-177 拆下螺栓和撑条
安装3#发动机安装支架。
a.用6个螺栓将撑条固定在图3-177中所示位置。转矩为9.0N·m。
b.用3个螺栓安装3#发动机安装支架（图3-176）。转矩为52N·m。
安装6#变频器冷却软管。连接6#变频器冷却软管并且安装卡夹（图3-175）。
安装混合动力车辆变速驱动桥总成。
a.用6个螺栓安装混合动力车辆变速驱动桥总成。转矩为33N·m。
保证顶销安装在发动机侧。
将HV变速驱动桥总成放置在水平位置，把顶销和孔对齐，拧紧图3-174中箭头所指位置的6个螺栓。
b.用2个螺栓安装壳体侧盖与起动机盖（图3-173）。转矩为32N·m。
连接3#发动机安装支架。用螺母将3#发动机安装支架安装在发动机安装隔振垫上（图3-172）。转矩为80N·m。
拆卸1#和2#发动机吊钩。拆下螺栓和发动机吊钩（图3-171）。
安装前悬架横梁分总成。
连接排气管总成。
安装左前驱动轴总成。
安装右前驱动轴总成。
连接4号变频器软管。用4个卡夹固定3根软管（图3-170）。
连接连接器。
a.用螺栓连好接地线（图3-169）。转矩为9.0N·m。
b.连接2个卡夹（图3-168）。
c.用3个螺栓将变速器壳盖固定到混合动力车辆变速驱动桥上（图3-167）。转矩为7.0N·m。
d.连接连接器。
e.连接图3-166中箭头所指的2处卡夹。
f.连接图3-165中箭头所指的卡夹和3个连接器。
安装空气滤清器总成。
安装带有转换器的变频器总成。
安装外侧前围顶板分总成。
安装前刮水器左臂。
安装前刮水器右臂。
安装发动机罩分总成。
检查发动机罩分总成。
调整发动机罩分总成。
安装发动机右下盖。
安装发动机左下盖。
安装前轮。
安装检修塞。
连接蓄电池负极端子。
补充变速驱动桥油。油类型为AUTO FLUID WS，容量为3.8L。
检查变速驱动桥油。
补充冷却液。
检查发动机冷却液是否泄漏。
检查并调整前轮定位。
删除转矩零点。
进行初始化。