◆文/北京　馮永忠　康永祿

寶馬GA8HP自動(dòng)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(dòng)變速器，可傳遞的扭矩較高，同時(shí)提高了效率，是高效動(dòng)力系的一個(gè)重要組成部分。這種自動(dòng)變速器帶有四個(gè)單排單行星架行星齒輪組、八個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋，由各齒輪組相應(yīng)連接形成；連接時(shí)需要五個(gè)換擋元件，即兩個(gè)多片式制動(dòng)器和三個(gè)多片式離合器；形成每個(gè)擋位時(shí)都有三個(gè)換擋元件接合和兩個(gè)換擋元件分離；其控制通過(guò)機(jī)械電子模塊以液壓電子方式實(shí)現(xiàn)，液壓換擋機(jī)構(gòu)和電子控制單元集成在機(jī)械電子模塊內(nèi)，如圖1所示。

圖1 GA8HP自動(dòng)變速器剖視圖

為進(jìn)一步降低耗油量，自動(dòng)變速器配有停車(chē)時(shí)使動(dòng)力傳動(dòng)系分離的停車(chē)分離功能。新開(kāi)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(dòng)變速器技術(shù)規(guī)范，如表1所示。

表1 GA8HP自動(dòng)變速器技術(shù)規(guī)范

二、液力變矩器

GA8HP自動(dòng)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(duì)功率優(yōu)化的新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，變矩器鎖止離合器通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的液壓油管路來(lái)控制。即使變矩器鎖止離合器接合時(shí)，液壓油也能最佳地通過(guò)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(dòng)機(jī)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與變速器隔開(kāi)，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(dòng)機(jī)側(cè)可以通過(guò)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(jí)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(shí)，即處于變矩器運(yùn)行模式時(shí)，來(lái)自渦輪的動(dòng)力不像通常那樣傳輸?shù)阶兯倨鬏斎胼S上。渦輪將動(dòng)力傳輸?shù)脚まD(zhuǎn)減振器的初級(jí)側(cè)。渦輪扭轉(zhuǎn)減振器的次級(jí)側(cè)與變速器輸入軸連接在一起。因?yàn)橐毫ψ兙仄鞑粋鬏斦駝?dòng)，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(gè)剛性傳動(dòng)元件非常相似。

變矩器鎖止離合器接合時(shí)，動(dòng)力直接從離合器傳輸?shù)綔u輪扭轉(zhuǎn)減振器的初級(jí)側(cè)。由于此時(shí)與變矩器渦輪之間為剛性連接，因此提高了初級(jí)側(cè)的飛輪質(zhì)量。動(dòng)力通過(guò)渦輪扭轉(zhuǎn)減振器傳輸?shù)阶兯倨鬏斎胼S上。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)可以非常有效地過(guò)濾掉。通過(guò)這個(gè)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(shí)間明顯提前。這樣可以使變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的連接更直接，從而提高動(dòng)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(shí)打滑，有助于降低耗油量。在新型三管路變矩器中通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的液壓油管路控制變矩器鎖止離合器，隔開(kāi)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(dòng)側(cè)與從動(dòng)側(cè)之間存在規(guī)定可調(diào)滑轉(zhuǎn)率的運(yùn)行范圍。這種情況主要是指分離和接合時(shí)的過(guò)渡。這個(gè)滑轉(zhuǎn)率可降低從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到變速器上的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)改善舒適性，要求變矩器鎖止離合器分離時(shí)以非常小的機(jī)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(guò)變速器壓力控制實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)改變液力變矩器內(nèi)液壓油的流動(dòng)方向。液壓油流動(dòng)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(dòng)。這種新型變速器可以通過(guò)獨(dú)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(yùn)行范圍。此外還能隨時(shí)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(shí)，變矩器鎖止離合器的壓力建立室?guī)缀鯚o(wú)壓力。此時(shí)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(gè)轉(zhuǎn)換位置通過(guò)并提供給渦輪室。壓力油從渦輪室出口經(jīng)過(guò)變矩器壓力轉(zhuǎn)換閥第二個(gè)轉(zhuǎn)換位置進(jìn)入變速器油冷卻器，用于潤(rùn)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(shí)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(rùn)滑部位。通過(guò)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(dòng)變速器使用一個(gè)雙葉片泵。泵轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)輸送兩次。該油泵位于變速器內(nèi)變矩器殼體下的一個(gè)液壓油濾網(wǎng)上。油泵由變矩器殼通過(guò)滾子齒形鏈驅(qū)動(dòng)。其驅(qū)動(dòng)同樣通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。

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

液壓油泵通過(guò)一個(gè)過(guò)濾器抽吸液壓油并輸送至機(jī)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(dòng)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(gè)前進(jìn)擋和倒擋由四個(gè)單排單行星架行星齒輪組形成。兩個(gè)前部齒輪組共用一個(gè)太陽(yáng)輪，另外兩個(gè)分別有一個(gè)太陽(yáng)輪，如圖8所示。

圖8 行星齒輪組

五、換擋元件

GA8HP自動(dòng)變速器只需要五個(gè)換擋元件切換八個(gè)擋位。換擋元件包括兩個(gè)固定安裝的多片式制動(dòng)器A和B，三個(gè)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(dòng)力矩傳入行星齒輪組，多片式制動(dòng)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(dòng)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(dòng)器工作情況

六、駐車(chē)鎖

駐車(chē)鎖通過(guò)與駐車(chē)鎖止輪嚙合齒嚙合的棘爪卡住變速器輸出軸。駐車(chē)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(chē)速低于2km/h時(shí)，始終確保車(chē)輛不自行移動(dòng)。車(chē)速高于5km/h時(shí)駐車(chē)鎖不得卡入，通過(guò)選擋開(kāi)關(guān)按鈕掛入駐車(chē)鎖。（未完待續(xù)）