寶馬GA8HP自動變速器解析（上）

◆文/北京　馮永忠　康永祿

寶馬GA8HP自動變速器解析（上）

◆文/北京馮永忠康永祿

寶馬F系普遍配置了新型GA8HP八速自動變速器，可傳遞的扭矩較高，同時提高了效率，是高效動力系的一個重要組成部分。這種自動變速器帶有四個單排單行星架行星齒輪組、八個前進(jìn)擋和一個倒擋，由各齒輪組相應(yīng)連接形成；連接時需要五個換擋元件，即兩個多片式制動器和三個多片式離合器；形成每個擋位時都有三個換擋元件接合和兩個換擋元件分離；其控制通過機械電子模塊以液壓電子方式實現(xiàn)，液壓換擋機構(gòu)和電子控制單元集成在機械電子模塊內(nèi)，如圖1所示。

圖1 GA8HP自動變速器剖視圖

為進(jìn)一步降低耗油量，自動變速器配有停車時使動力傳動系分離的停車分離功能。新開發(fā)了包括自適應(yīng)變速器控制系統(tǒng)的變速器電子控制系統(tǒng)。液力變矩器使用了所謂的三管路變矩器，并使用了變矩器鎖止離合器。

一、技術(shù)規(guī)范

寶馬GA8HP自動變速器技術(shù)規(guī)范，如表1所示。

表1 GA8HP自動變速器技術(shù)規(guī)范

二、液力變矩器

GA8HP自動變速器上的液力變矩器同樣帶有泵輪、渦輪和導(dǎo)輪，但是三管路變矩器是一種針對功率優(yōu)化的新開發(fā)產(chǎn)品，變矩器鎖止離合器通過一個獨立的液壓油管路來控制。即使變矩器鎖止離合器接合時，液壓油也能最佳地通過液力變矩器并進(jìn)行冷卻。在所有行駛情況下都能更好地控制變矩器鎖止離合器，如圖2所示。

圖2 液力變矩器

管路1用于液壓油供給，管路2用于液壓油回流，管路3則為變矩器鎖止離合器提供壓力油。為了將發(fā)動機扭轉(zhuǎn)振動與變速器隔開，將壓力變矩器與現(xiàn)有減振系統(tǒng)組合在一起。

1.渦輪扭轉(zhuǎn)減振器

渦輪扭轉(zhuǎn)減振器是一種經(jīng)典的扭轉(zhuǎn)減振器，其發(fā)動機側(cè)可以通過變矩器鎖止離合器與液力變矩器的渦輪以固定方式連接。因此提高了初級側(cè)的飛輪質(zhì)量，從而明顯改善了減振特性，如圖3所示。

圖3 渦輪扭轉(zhuǎn)減振器

變矩器鎖止離合器分離時，即處于變矩器運行模式時，來自渦輪的動力不像通常那樣傳輸?shù)阶兯倨鬏斎胼S上。渦輪將動力傳輸?shù)脚まD(zhuǎn)減振器的初級側(cè)。渦輪扭轉(zhuǎn)減振器的次級側(cè)與變速器輸入軸連接在一起。因為液力變矩器不傳輸振動，所以扭矩減振器不必承擔(dān)減振功能。在這種情況下其工作方式與一個剛性傳動元件非常相似。

變矩器鎖止離合器接合時，動力直接從離合器傳輸?shù)綔u輪扭轉(zhuǎn)減振器的初級側(cè)。由于此時與變矩器渦輪之間為剛性連接，因此提高了初級側(cè)的飛輪質(zhì)量。動力通過渦輪扭轉(zhuǎn)減振器傳輸?shù)阶兯倨鬏斎胼S上。扭轉(zhuǎn)振動可以非常有效地過濾掉。通過這個系統(tǒng)可以在不降低舒適性的情況下，使變矩器鎖止離合器的接合時間明顯提前。這樣可以使變速器與發(fā)動機之間的連接更直接，從而提高動力性且降低了耗油量和尾氣排放。

2.液力變矩器鎖止離合器

變矩器鎖止離合器用于防止傳輸扭矩時打滑，有助于降低耗油量。在新型三管路變矩器中通過一個獨立的液壓油管路控制變矩器鎖止離合器，隔開離合器與渦輪室，如圖4所示。

圖4 液力變矩器鎖止離合器

變矩器鎖止離合器有調(diào)節(jié)范圍，即允許驅(qū)動側(cè)與從動側(cè)之間存在規(guī)定可調(diào)滑轉(zhuǎn)率的運行范圍。這種情況主要是指分離和接合時的過渡。這個滑轉(zhuǎn)率可降低從發(fā)動機傳遞到變速器上的扭轉(zhuǎn)振動。通過調(diào)節(jié)改善舒適性，要求變矩器鎖止離合器分離時以非常小的機械滑轉(zhuǎn)率行駛。

以前的變矩器鎖止離合器分離和接合通過變速器壓力控制實現(xiàn)。控制系統(tǒng)改變液力變矩器內(nèi)液壓油的流動方向。液壓油流動方向使活塞兩側(cè)的壓力大小不同。因此使活塞向分離方向或接合方向移動。這種新型變速器可以通過獨立控制改善調(diào)節(jié)，從而能夠以調(diào)節(jié)變矩器鎖止離合器而不是以分離的方式擴(kuò)大運行范圍。此外還能隨時根據(jù)冷卻等具體要求優(yōu)化變矩器的流量。

（1）液力變矩器鎖止離合器分離

處于分離狀態(tài)時，變矩器鎖止離合器的壓力建立室?guī)缀鯚o壓力。此時僅有0.03MPa的壓力用于預(yù)先注滿液壓油。渦輪室內(nèi)的液壓油壓力將活塞壓到其靜止位置。如圖5所示。

圖5 液力變矩器鎖止離合器分離

變矩器鎖止離合器閥和變矩器壓力轉(zhuǎn)換閥位于靜止位置。由變矩器壓力閥調(diào)節(jié)的液壓油壓力從變矩器壓力轉(zhuǎn)換閥內(nèi)的一個轉(zhuǎn)換位置通過并提供給渦輪室。壓力油從渦輪室出口經(jīng)過變矩器壓力轉(zhuǎn)換閥第二個轉(zhuǎn)換位置進(jìn)入變速器油冷卻器，用于潤滑。

（2）液力變矩器鎖止離合器接合

變矩器鎖止離合器閥直接為變矩器鎖止離合器活塞提供壓力油，如圖6所示。接通變矩器鎖止離合器閥，系統(tǒng)壓力保持閥的系統(tǒng)壓力直接作用在變矩器鎖止離合器活塞上，與此同時還要接通變矩器壓力轉(zhuǎn)換閥。因此系統(tǒng)壓力閥不再為變矩器提供液壓油，現(xiàn)在液壓油直接用于冷卻和提供給潤滑部位。通過變矩器鎖止離合器活塞與變矩器短路連接提供液壓油。

圖6 液力變矩器鎖止離合器接合

三、油泵

GA8HP自動變速器使用一個雙葉片泵。泵轉(zhuǎn)動一圈時輸送兩次。該油泵位于變速器內(nèi)變矩器殼體下的一個液壓油濾網(wǎng)上。油泵由變矩器殼通過滾子齒形鏈驅(qū)動。其驅(qū)動同樣通過發(fā)動機實現(xiàn)。

油泵從油底殼抽吸液壓油并傳輸至調(diào)壓閥。這個調(diào)壓閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。體積流量為14.5cm3/min時系統(tǒng)壓力在0.55～1.75MPa之間，如圖7所示。

液壓油泵通過一個過濾器抽吸液壓油并輸送至機械電子模塊內(nèi)的系統(tǒng)調(diào)壓閥，在此調(diào)節(jié)所需系統(tǒng)壓力。多余的液壓油輸送到油泵的抽吸通道內(nèi)。抽吸通道內(nèi)的引入管指向流動方向，因此有填充效果。這有助于避免形成氣穴和噪音以及提高效率。

圖7 油泵

四、行星齒輪組

八個前進(jìn)擋和倒擋由四個單排單行星架行星齒輪組形成。兩個前部齒輪組共用一個太陽輪，另外兩個分別有一個太陽輪，如圖8所示。

圖8 行星齒輪組

五、換擋元件

GA8HP自動變速器只需要五個換擋元件切換八個擋位。換擋元件包括兩個固定安裝的多片式制動器A和B，三個旋轉(zhuǎn)的多片式離合器C、D和E。多片式離合器（C、D和E）將驅(qū)動力矩傳入行星齒輪組，多片式制動器（A和B）將力矩作用在變速器殼體上，如圖9所示。多片式離合器和制動器工作情況，如表2所示。

圖9 執(zhí)行元件

表2 多片式離合器和制動器工作情況

六、駐車鎖

駐車鎖通過與駐車鎖止輪嚙合齒嚙合的棘爪卡住變速器輸出軸。駐車鎖棘爪在彈簧力的作用下掛入。上坡或下坡坡度低于32%且車速低于2km/h時，始終確保車輛不自行移動。車速高于5km/h時駐車鎖不得卡入，通過選擋開關(guān)按鈕掛入駐車鎖。（未完待續(xù)）