某SUV 6AT動力流分析及速比計算

甘志德，方偉榮，雷太奇，葉永鑫

（上海汽車集團股份有限公司技術中心，上海 201804）

引言

自動變速器是整車傳動系統的重要零件，它能根據車輛行駛情況自動改變速比，大大提高了駕駛的便捷性和舒適性。液力電控自動變速器結構復雜，一般由液力變矩器，油泵，行星齒輪機構，差速器，換擋執行元件，控制閥體，TCU控制單元等組成。動力流分析是自動變速器設計分析的基礎，也是售后問題排查的依據。

本文分析了上汽乘用車某SUV車型6AT的動力流，并對各檔速比進行了計算。

1 結構簡介

本文介紹的某SUV車型自動變速器是愛信小扭矩6AT，扭矩容量160Nm。它的結構如圖1所示。

圖1 6AT結構簡圖

它有兩個行星排，前行星排為單級行星排，后行星排為拉維娜式雙級行星排。換擋執行元件有3個離合器C1、C2、C3，2個制動器B1、B2和1個單向離合器F1。表1為各換擋執行元件的作用。表2為各換擋執行元件在不同檔位的工作情況。

表1 6AT換擋執行元件作用

表2 6AT換擋執行元件各檔位工作情況

2 各檔動力流分析及速比計算

發動機動力輸入給6AT液力變矩器后從渦輪軸輸出，傳遞至前、后行星排，從后行星排的齒圈輸出到中間軸主動齒輪，再傳遞至中間軸被動齒輪，最后通過主減速器和差速器輸出到驅動半軸。

為便于分析計算，設6AT前行星排太陽輪和齒圈齒數分別為ZS1和ZR1；后行星排前太陽輪（Middle sun gear），后太陽輪（Rear sun gear）和齒圈齒數分別為ZS2，ZS3，ZR2。前行星排太陽輪，齒圈，行星架轉速分別為nS1，nR1，nP1；后行星排前太陽輪，后太陽輪，齒圈，行星架轉速分別為nS2，nS3，nR2，nP2。

前行星排為單級行星排，后行星排為拉維娜式行星排。它們的運動特性方程分別為：

前行星排：

后行星排[1][2][3]：

2.1 一檔動力流分析及速比計算

當一檔工作時，C1離合器工作，F1單向離合器鎖止。當一檔有發動機制動時，C1離合器工作，B2制動器工作。

前行星排：動力從渦輪軸傳至齒圈，太陽輪固定，行星架輸出。C1離合器工作，將前行星排行星架輸出的動力傳至后行星排的后太陽輪。

后行星排：當一檔工作時，F1單向離合器鎖止，行星架固定。當一檔有發動機制動時，B2制動器工作，行星架固定。動力由后太陽輪輸入，從齒圈輸出。根據運動特性方程有：

圖2 一檔動力流示意圖

2.2 二檔動力流及速比計算

當二檔工作時，C1離合器工作，B1制動器工作。

前行星排：動力從渦輪軸傳至齒圈，太陽輪固定，行星架輸出。C1離合器工作，將前行星排行星架輸出的動力傳至后行星排的后太陽輪。

后行星排：B1制動器工作，前太陽輪固定。動力從后太陽輪輸入，從齒圈輸出。根據運動特性方程有：

圖3 二檔動力流示意圖

2.3 三檔動力流及速比計算

當三檔工作時，C1離合器工作，C3離合器工作。

前行星排：動力從渦輪軸傳至齒圈，太陽輪固定，行星架輸出。C1離合器工作，將前行星排行星架輸出的動力傳至后行星排的后太陽輪。C3離合器工作，同時將前行星排行星架輸出的動力傳至后行星排的前太陽輪。

后行星排：動力從前太陽輪和后太陽輪共同輸入，從齒圈輸出，整個后行星排一起轉動。根據運動特性方程有：

圖4 三檔動力流示意圖

2.4 四檔動力流及速比計算

當四檔工作時，C1離合器工作，C2離合器工作。

前行星排：動力從渦輪軸傳至齒圈，太陽輪固定，行星架輸出。C1離合器工作，將前行星排行星架輸出的動力傳至后行星排的后太陽輪。

后行星排：C2離合器工作，將輸入軸的動力傳至后行星排行星架。動力從行星架和后太陽輪共同輸入，從齒圈輸出。根據運動特性方程有：

圖5 四檔動力流示意圖

2.5 五檔動力流及速比計算

當五檔工作時，C2離合器工作，C3離合器工作。

前行星排：動力從渦輪軸傳至齒圈，太陽輪固定，行星架輸出。C3離合器工作，將前行星排行星架輸出的動力傳至后行星排的前太陽輪。

后行星排：C2離合器工作，將輸入軸的動力傳至后行星排行星架。動力從行星架和前太陽輪共同輸入，從齒圈輸出。根據運動特性方程有：

圖6 五檔動力流示意圖

2.6 六檔動力流及速比計算

當六檔工作時，C2離合器工作，B1制動器工作。

前行星排：C1離合器不工作，不參與動力傳遞。

后行星排：C2離合器工作，將輸入軸的動力傳至后行星排行星架。B1制動器工作，后行星排的前太陽輪固定。動力從行星架輸入，從齒圈輸出。根據運動特性方程有：

圖7 六檔動力流示意圖

2.7 R檔動力流及速比計算

當R檔工作時時，C3離合器工作，B2制動器工作。

前行星排：動力從渦輪軸傳至齒圈，太陽輪固定，行星架輸出。C3離合器工作，將前行星排行星架輸出的動力傳至后行星排的前太陽輪。

后行星排：B2制動器工作，后行星排的行星架固定。動力從前太陽輪輸入，齒圈輸出。根據運動特性方程有：

3 結語

本文分析了某款SUV 6AT 各檔位動力流, 并基于拉維娜式行星齒輪機構的運動特性方程，對各檔位的傳動比進行了計算。文中所列的方程組和計算方法對其他自動變速器的速比計算具有一定的參考價值，也為自動變速器的設計和分析提供一定的理論依據。

[1] 焦安源,鮑力.拉維娜行星齒輪機構精確建模及運動分析[J].機械工程師,2008(11):36-38.

[2] 公彥軍,趙韓,黃康,陳奇. 拉維娜行星齒輪機構的運動分析和傳動效率計算[J].組合機床與自動化加工技術,2010(9):9-11.

[3] 趙雨旸,李涵武.拉維娜式自動變速器行星齒輪機構運動特性方程式的推導[J].機械工程師,2004（3）:49-50.