通用汽車(chē)GF9變速器新技術(shù)特性（上）

保定/商愛(ài)鵬

2013年4月，通用和福特宣布聯(lián)合研發(fā)9速和10速自動(dòng)變速器。與之前聯(lián)合開(kāi)發(fā)6速自動(dòng)變速器一樣，依舊是聯(lián)合開(kāi)發(fā)，但各自制造（通用命名為6T××，福特命名為6F××）。2017年，在美國(guó)本土，10速自動(dòng)變速器已搭載在福特猛禽上。10速自動(dòng)變速器是基于后驅(qū)平臺(tái)開(kāi)發(fā)，將來(lái)會(huì)應(yīng)用于福特野馬、雪佛蘭科爾維特和科邁羅、凱迪拉克凱雷德等大扭矩性能車(chē)型上。而9速自動(dòng)變速器則是基于前驅(qū)平臺(tái)開(kāi)發(fā)，主要用于中型車(chē)。截至目前，在國(guó)內(nèi)只有從2014年起銷售的路虎極光2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)和吉普自由光2.4L發(fā)動(dòng)機(jī)匹配了德國(guó)ZF公司的前驅(qū)9速自動(dòng)變速器9HP45。通用汽車(chē)緊隨其后，從2017年3月上市的雪佛蘭探界2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)型（1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)匹配GF6自動(dòng)變速器）和2017年6月上市的別克新君威1.5T和2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)型均匹配了GF9自動(dòng)變速器。將前驅(qū)9AT這一只有豪華品牌才配置的箱型普及到中檔車(chē)上，服務(wù)更廣泛的消費(fèi)者。下面以雪佛蘭2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的9T50E為例介紹這款9速自動(dòng)變速器的技術(shù)特點(diǎn)。

GF9變速器是在GF6變速器的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)，因此命名規(guī)則相同。GF9是“Global Forward-Wheel Drive 9-speed Automatic Transmission”（全球前輪驅(qū)動(dòng)9速自動(dòng)變速器）的縮寫(xiě)。9T50變速器的主要參數(shù)如表1所示，其中9個(gè)前進(jìn)擋，T表示變速器橫置，50是產(chǎn)品序列號(hào)，與變速器傳遞的扭矩有關(guān)。GF9變速器的主要技術(shù)特點(diǎn)為：采用3組行星齒輪組、6組多片式離合器，對(duì)擋位的切換進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)9個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒擋。在變速器潤(rùn)滑油路壓力側(cè)增加了一個(gè)濾清器，提高油液的過(guò)濾效果。此外，還增加了主動(dòng)油位控制功能，能夠更加準(zhǔn)確地對(duì)變速器油液面高度進(jìn)行控制。GF9變速器的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

表1 參數(shù)

圖1 變速器剖面圖

由圖可知，其主體結(jié)構(gòu)與GF6類似，均為單軸式。采用鏈條和鏈輪輸出動(dòng)力至主減速器和差速器。油泵偏置于變速器軸心。變速器內(nèi)部有3組行星齒輪，分別為輸出行星齒輪組、反作用行星齒輪組和輸入行星齒輪組。6組離合器分別為CB-123456、CB-29、CB-38、C-4、C-57R、C-6789。液力變矩器的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給變速器輸入軸，并在起步和加速過(guò)程中起到降速和增扭的作用。液力變矩器的主要部件有泵輪、渦輪、導(dǎo)輪、單向離合器和鎖止離合器。其可能存在的主要故障有：

◆導(dǎo)輪單向離合器鎖死導(dǎo)致高速加速不良

◆導(dǎo)輪單向離合器打滑導(dǎo)致低速加速不良

◆鎖止離合器不能接合導(dǎo)致油耗高，動(dòng)力不足

◆鎖止離合器不能分離致踩制動(dòng)踏板熄火

GF9變速器采用的油泵類型與GF6第三代相同，即采用了雙作用泵（如圖2所示），旋轉(zhuǎn)一周可以實(shí)現(xiàn)兩次吸排。其中一路出油口可以通過(guò)滑閥控制其出油量。油泵安裝位置偏置于變速器軸心，通過(guò)鏈條傳動(dòng)，減少縱向長(zhǎng)度。在變速器需求油量不高時(shí)，可以將旁通油路打開(kāi)，出油口2與回油路相通（如圖3所示），減小油泵排量，降低運(yùn)行阻力，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。GF9變速器設(shè)置有兩個(gè)變速器油泵濾芯，分別位于（如圖4所示）油泵入口（低壓）和潤(rùn)滑油（高壓）路中。

圖2 油泵

圖3 油泵工作原理圖

圖4 濾清器

圖5 SOWC

除變速器大修外，兩個(gè)濾清器都不需要保養(yǎng)更換。GF9變速器中使用的可選擇型單向離合器（SOWC）,用于控制反作用行星架單向運(yùn)轉(zhuǎn)或雙向鎖止。其總成內(nèi)部有一組機(jī)械式單向離合器和一組可控式單向離合器。當(dāng)執(zhí)行器工作時(shí)，可以將其控制件雙向鎖止（如圖5所示），起到制動(dòng)作用。從而取消了原有的低倒擋摩擦離合器，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，還能降低黏滯損失，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。GF9變速器通過(guò)控制閥體上的電磁閥對(duì)變速器控制閥體和齒輪箱側(cè)的油位進(jìn)行控制。當(dāng)油溫較高時(shí)，液位控制閥關(guān)閉，閥體側(cè)的液面經(jīng)導(dǎo)流管上方流回齒輪箱側(cè)，保證閥體側(cè)的液位高于齒輪箱側(cè)，加速閥體的冷卻；當(dāng)油溫較低時(shí)，液位控制閥打開(kāi)，閥體側(cè)的液面經(jīng)閥體上的油路直接流回齒輪箱側(cè)，兩側(cè)液位相同（如圖6所示）。變速器控制模塊通過(guò)變速器油溫等信號(hào)對(duì)電磁閥進(jìn)行主動(dòng)控制。對(duì)液位電磁閥供電后，電磁閥將油壓輸送到油位控制閥，油位控制閥打開(kāi)，連通閥體側(cè)與齒輪箱側(cè)油路，閥體側(cè)油位下降。反之，液位控制閥將關(guān)閉，閥體側(cè)液位升高，保障閥體散熱需求（如圖7所示）。

GF9變速器的主要結(jié)構(gòu)如圖8所示。機(jī)械部分的核心部件為三組行星齒輪。從變速器前端到后端分別是輸出行星排、輸入行星排和反作用行星排。與行星排配合的是6組多片式離合器和一組可選擇型單向離合器，每個(gè)離合器的名稱代表其工作擋位。輸出行星排和GF6的輸出行星排較為相似，太陽(yáng)輪通過(guò)CB123456離合器控制（和GF6中的C1234離合器類似），可以與殼體相連或斷開(kāi)。行星架直接連接輸出鏈輪并與反作用行星排的內(nèi)齒圈制成一體。內(nèi)齒圈與輸入行星架制成一體（如圖9所示）。輸出行星排之后是輸入行星排，與GF6類似，太陽(yáng)輪通過(guò)花鍵連接在輸入軸上；行星架與輸出排內(nèi)齒圈制成一體；內(nèi)齒圈與反作用行星排制成一體，通過(guò)可選擇型單向離合器（與GF6相比，可選擇型單向離合器取代了機(jī)械單向離合器和多片式低倒擋離合器）與殼體相連，還可以通過(guò)C6789離合器（類似于GF6中的C456離合器）與輸入軸相連（如圖10所示）。反作用行星排位于變速器后端，是一個(gè)比較特殊的行星排，也是與GF6變速器相比，差別比較大的地方。主要包含4個(gè)元件：大太陽(yáng)輪通過(guò)C4離合器連接到反作用行星架上或通過(guò)CB29離合器制動(dòng)；小太陽(yáng)輪通過(guò)C57R離合器連接到輸入軸或通過(guò)CB38離合器制動(dòng)（類似于GF6中的把反作用行星排太陽(yáng)輪通過(guò)C35R離合器連接到輸入軸或通過(guò)CB26離合器制動(dòng)）；行星架與輸入行星排齒圈連接在一起，并通過(guò)SOWC連接在殼體上。此外，還可以通過(guò)C6789離合器連接到輸入軸或通過(guò)C4離合器連接到大太陽(yáng)輪。內(nèi)齒圈與輸出行星架制成一體（如圖11所示）。由上可以看出，GF9變速器是在GF6變速器機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，使用SOWC取代低倒擋制動(dòng)離合器和機(jī)械單向離合器，并在反作用行星排上加入大太陽(yáng)輪和C4離合器及CB29離合器，使GF9變速器比GF6多出來(lái)2擋、4擋和9擋三個(gè)擋位。

圖6 主動(dòng)油位控制

圖8 行星齒輪組示意圖

在變速器進(jìn)入D位1擋時(shí)，參與工作的離合器有CB123456和可選擇型單向離合器（單向鎖止）。參與工作的行星排為輸入行星排和輸出行星排（如圖12所示）。動(dòng)力流向?yàn)椋狠斎胼S→輸入太陽(yáng)輪→輸入行星架輸出齒圈→輸出行星架→輸出輪。

在變速器進(jìn)入L位1擋時(shí)，參與工作的離合器有CB123456和可選擇型單向離合器（雙向鎖止）。參與工作的行星排為輸入行星排和輸出行星排（如圖13所示）。動(dòng)力流向?yàn)椋狠斎胼S→輸入太陽(yáng)輪→輸入行星架輸出齒圈→輸出行星架→輸出輪。

L位1擋與D位1擋執(zhí)行元件和動(dòng)力流相同，由于可選擇型單向離合器雙向鎖止，動(dòng)力可以逆向傳遞，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功能。在變速器進(jìn)入2擋時(shí)，參與工作的離合器有CB123456和CB29，參與工作的行星排為輸入行星排、輸出行星排和反作用行星排。動(dòng)力流向?yàn)椋狠斎胼S→輸入排太陽(yáng)輪→輸入行星架輸出齒圈→輸出行星架→輸出輪（如圖14所示）。2擋與1擋動(dòng)力流相同，但輸出速比不同。因?yàn)樵?擋時(shí)，反作用大太陽(yáng)輪處于反向轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，2擋時(shí)則被鎖定，迫使反作用行星架順轉(zhuǎn)，相當(dāng)于在1擋的動(dòng)力傳遞路線上疊加了初始轉(zhuǎn)速，動(dòng)力傳遞路線不變，轉(zhuǎn)速增高。

圖9 輸出行星排

圖10 輸入行星排

圖11 反作用行星排

圖12 D位1擋動(dòng)力流

圖13 L位1擋動(dòng)力流

圖14 2擋動(dòng)力流

圖15 3擋動(dòng)力流

在變速器進(jìn)入3擋時(shí)，參與工作的離合器有CB123456和CB38，參與工作的行星排為輸入行星排、輸出行星排和反作用行星排。動(dòng)力流向?yàn)椋狠斎胼S→輸入排太陽(yáng)輪→輸入行星架輸出齒圈→輸出行星架→輸出輪（如圖15所示）。3擋與1擋、2擋動(dòng)力流相同，但輸出轉(zhuǎn)速更高。因?yàn)樵?擋時(shí)，鎖定的是反作用大太陽(yáng)輪，而3擋鎖定的是反作用小太陽(yáng)輪，造成反作用行星架的初始轉(zhuǎn)速增加。在與1、2擋動(dòng)力傳遞路線相同的情況下，轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增加。

（待續(xù)）