◆文/河北 羅新聞

當(dāng)7AT、8AT變速器還沒有完全普及的時(shí)候，擁有變速器最大市場份額的德國采埃孚集團(tuán)公司(ZF)已經(jīng)研發(fā)出9HP自動變速器。9HP自動變速器專為橫置發(fā)動機(jī)開發(fā)，在尺寸和質(zhì)量上與傳統(tǒng)6AT相當(dāng)。目前9HP自動變速器有9HP28和9HP48兩個型號，分別重78kg和86kg，最大可承受扭矩為280Nm和480Nm。從這兩個型號分析，輸入扭矩280Nm以下的9HP28主要匹配1.4T、1.6T至2.0T之間的中小排量增壓發(fā)動機(jī)或者3.0L排量以下的自然吸氣發(fā)動機(jī)，而9HP48則用來與2.0T及以上的渦輪增壓發(fā)動機(jī)、3.0L以上排量更大的自然吸氣發(fā)動機(jī)組成搭擋。

9HP自動變速器的核心結(jié)構(gòu)是4組行星齒輪和6個換擋元件(3個離合器和3個制動器)，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，各換擋元件的作用如表1所示。9HP自動變速器比8HP多了一個換擋元件，通過換擋元件來控制行星齒輪的不同組合實(shí)現(xiàn)9個前進(jìn)擋、1個倒擋的設(shè)定。9HP自動變速器利用嵌套的行星齒輪來縮短變速器的長度，通過優(yōu)化變速器結(jié)構(gòu)以及在滿足強(qiáng)度的基礎(chǔ)上使用輕質(zhì)的零部件材料使整體質(zhì)量得到控制。

表1 各換擋原件的作用

9HP自動變速器的9個擋位中，有4個擋位是超速擋，其平順性、經(jīng)濟(jì)性與6AT、8AT變速器相比更勝一籌，可以通過表2中的傳動比得到印證。另外，9HP自動變速器離合器采用了兩個爪型離合器，爪型離合器工作原理如圖3所示。

9HP自動變速器的液壓控制單元(即滑閥箱)位于變速器側(cè)面(圖4)，高精度的電磁閥是響應(yīng)速度和換擋質(zhì)量的保證，9HP自動變速器的TCU控制單元則安裝在變速器箱體的頂部(圖5)。9HP自動變速器的TCU控制單元在運(yùn)算性能上與ZF縱置的8AT變速器相當(dāng)，并且還有提高速度的潛力。

表2 9AT與8AT、6AT傳動比比較

9HP自動變速器的控制元件組合邏輯也非常巧妙，無論是隔擋換擋還是順序換擋，都只需要兩個換擋元件的動作(見表3)，這就保證9HP在這兩種執(zhí)行方式下都能擁有很快的響應(yīng)速度，其0～100km/h的加速時(shí)間相比6AT最多能夠提高約2s。下面分析9HP各擋動力傳遞路線。

一、一擋動力傳遞路線分析

圖6為一擋動力傳遞路線示意圖，一擋時(shí)爪型離合器A、制動器D和爪型制動器F工作，各行星排的工作情況分析如下：

1.行星排3在一擋時(shí)，爪型離合器A接合，連接輸入軸與行星排3的太陽輪，制動器D工作，固定行星排3內(nèi)齒圈，則行星排3、4的共用行星架同向減速旋轉(zhuǎn)。

2.行星排2的內(nèi)齒圈與行星排3、4排的共用行星架接合，同向減速輸入，爪型制動器F接合，固定行星排1、2的共用太陽輪，行星排2的行星架第二次同向減速輸出。

3.行星排1的內(nèi)齒圈與行星排2的行星架接合，第二次同向減速輸入，爪型制動器F接合，固定行星排1、2的共用太陽輪，行星排1的行星架第三次同向減速輸出，即為變速器輸出。

表3 9HP各換擋元件工作表

二、二擋動力傳遞路線分析

圖7為二擋動力傳遞路線示意圖，二擋時(shí)爪型離合器A、制動器C和爪型制動器F工作，各排的工作情況分析如下：

1.行星排4在二擋時(shí)，爪型離合器A接合，連接輸入軸與行星排4的內(nèi)齒圈，制動器C工作，固定行星排3的太陽輪，則行星排3、4的共用行星架同向減速旋轉(zhuǎn)，此轉(zhuǎn)速高于一擋的速度。

2.行星排2的內(nèi)齒圈與行星排3、4排的共用行星架接合，同向減速輸入，爪型制動器F接合，固定行星排1、2的共用太陽輪，行星排2的行星架第二次同向減速輸出。

3.行星排1的內(nèi)齒圈與行星排2的行星架接合，第二次同向減速輸入，爪型制動器F接合，固定行星排1、2的共用太陽輪，行星排1的行星架第三次同向減速輸出，即為變速器輸出。

三、三擋動力傳遞路線分析

圖8為三擋動力傳遞路線示意圖，三擋時(shí)爪型離合器A、離合器B和爪型制動器F工作，各行星排的工作情況分析如下：

1.行星排4在三擋時(shí)，爪型離合器A接合，連接輸入軸與行星排4的內(nèi)齒圈，離合器B工作，連接輸入軸和行星排4的太陽輪，則行星排4以一個整體旋轉(zhuǎn)，則行星排3、4的共用行星架同向等速旋轉(zhuǎn)，此轉(zhuǎn)速與輸入軸相同。

2.行星排2的內(nèi)齒圈與行星排3、4排的共用行星架接合，相當(dāng)于以輸入軸的速度輸入，爪型制動器F接合，固定行星排1、2的共用太陽輪，行星排2的行星架第一次同向減速輸出。

3.行星排1的內(nèi)齒圈與行星排2的行星架接合，第二次同向減速輸入，爪型制動器F接合，固定行星排1、2的共用太陽輪，行星排1的行星架第二次同向減速輸出，即為變速器輸出。

四、四擋動力傳遞路線分析

圖9為四擋動力傳遞路線示意圖，四擋時(shí)爪型離合器A、離合器E和爪型制動器F工作。行星排1為離合器E工作，連接輸入軸和行星排1的內(nèi)齒圈，爪型制動器F接合，固定行星排1、2的共用太陽輪，行星排1的行星架同向減速輸出，即為變速器輸出。

五、五擋動力傳遞路線分析

圖10為五擋動力傳遞路線示意圖，五檔時(shí)爪型離合器A、離合器B和離合器E工作，各行星排的工作情況分析如下：

1.行星排4為五擋時(shí)，爪型離合器A接合，連接輸入軸與行星排4的內(nèi)齒圈，離合器B工作，連接輸入軸和行星排4的太陽輪，則行星排4以一個整體旋轉(zhuǎn)，則行星排3、4的共用行星架同向等速旋轉(zhuǎn)，此轉(zhuǎn)速與輸入軸相同。

2.行星排2的內(nèi)齒圈與行星排3、4排的共用行星架接合，相當(dāng)于以輸入軸的速度輸入，離合器E工作，連接輸入軸和行星排2的行星架，行星排2以一個整體旋轉(zhuǎn)，則行星排1、2的共用太陽輪同向等速旋轉(zhuǎn)，此轉(zhuǎn)速與輸入軸相同。

3.行星排1為離合器E工作，連接輸入軸和行星排1的內(nèi)齒圈，行星排1、2的共用太陽輪也與輸入軸等速旋轉(zhuǎn)，行星排1以一個整體旋轉(zhuǎn)，行星排1的行星架同向等速輸出，即為變速器輸出，相當(dāng)于直接擋。

六、六擋動力傳遞路線分析

圖11為六擋動力傳遞路線示意圖，六擋時(shí)爪型離合器A、制動器C和離合器E工作，各行星排的工作情況分析如下：

1.行星排4在六擋時(shí)，爪型離合器A接合，連接輸入軸與行星排4的內(nèi)齒圈，制動器C工作，制動器C工作，固定行星排3的太陽輪，則行星排3、4的共用行星架同向減速旋轉(zhuǎn)。

2.行星排2的內(nèi)齒圈與行星排3、4排的共用行星架接合，同向減速輸入，離合器E工作，連接輸入軸和行星排2的行星架，因此行星排2是兩個輸入，一個輸出的工作情況，行星排1、2的共用太陽輪同向增速輸出。

3.行星排1為離合器E工作，連接輸入軸和行星排1的內(nèi)齒圈，行星排1、2的共用太陽輪同向增速輸入，因此行星排1也是兩個輸入，一個輸出的工作情況，行星排1的行星架同向增速輸出，即為變速器輸出。

七、七擋動力傳遞路線分析

圖12為七擋動力傳遞路線示意圖，七擋時(shí)爪型離合器A、制動器D和離合器E工作，各行星排的工作情況分析如下：

1.行星排3在七擋時(shí)，爪型離合器A接合，連接輸入軸與行星排3的太陽輪，制動器D工作，固定行星排3內(nèi)齒圈，則行星排3、4的共用行星架同向減速旋轉(zhuǎn)。

2.行星排2的內(nèi)齒圈與行星排3、4排的共用行星架接合，同向減速輸入，離合器E工作，連接輸入軸和行星排2的行星架，因此行星排2是兩個輸入，一個輸出的工作情況，行星排1、2的共用太陽輪同向增速輸出。

3.行星排1為離合器E工作，連接輸入軸和行星排1的內(nèi)齒圈，行星排1、2的共用太陽輪同向增速輸入，因此行星排1也是兩個輸入，一個輸出的工作情況，行星排1的行星架同向增速輸出，即為變速器輸出。

八、八擋動力傳遞路線分析

圖13為八擋動力傳遞路線示意圖，八擋時(shí)制動器C、制動器D和離合器E工作，各行星排的工作情況分析如下：

1.行星排3在八擋時(shí)，制動器C、D工作，固定行星排3內(nèi)齒圈和行星排4的太陽輪，則行星排3、4相當(dāng)于被固定。

2.行星排2的內(nèi)齒圈與行星排3、4排的共用行星架接合，被固定，離合器E工作，連接輸入軸和行星排2的行星架，行星排1、2的共用太陽輪同向增速輸出。

3.行星排1為離合器E工作，連接輸入軸和行星排1的內(nèi)齒圈，行星排1、2的共用太陽輪同向增速輸入，因此行星排1也是兩個輸入，一個輸出的工作情況，行星排1的行星架同向增速輸出，即為變速器輸出。

九、九擋動力傳遞路線分析

圖14為九擋動力傳遞路線示意圖，九擋時(shí)離合器B、制動器D和離合器E工作，各行星排的工作情況分析如下：

1.行星排3、4在九擋時(shí)，離合器B工作，連接輸入軸和行星排4的太陽輪，則行星排4的內(nèi)齒圈反向輸出，相當(dāng)于行星排3的太陽輪反向轉(zhuǎn)動，制動器D工作，固定行星排3內(nèi)齒圈，則行星排3、4的共用行星架反向減速旋轉(zhuǎn)。

2.行星排2的內(nèi)齒圈與行星排3、4排的共用行星架接合，反向減速輸入。離合器E工作，連接輸入軸和行星排2的行星架，因此行星排2是兩個輸入，一個輸出的工作情況，行星排1、2的共用太陽輪同向增速輸出。

3.行星排1為離合器E工作，連接輸入軸和行星排1的內(nèi)齒圈，行星排1、2的共用太陽輪同向增速輸入，因此行星排1也是兩個輸入，一個輸出的工作情況，行星排1的行星架同向增速輸出，即為變速器輸出。

十、倒擋動力傳遞路線分析

圖15為倒擋動力傳遞路線示意圖，倒擋時(shí)離合器B、制動器D和爪型制動器F工作，各行星排的工作情況分析如下：

1.行星排3、4在九擋時(shí)，離合器B工作，連接輸入軸和行星排4的太陽輪，則行星排4的內(nèi)齒圈反向輸出，相當(dāng)于行星排3的太陽輪反向轉(zhuǎn)動，制動器D工作，固定行星排3內(nèi)齒圈，則行星排3、4的共用行星架反向減速旋轉(zhuǎn)。

2.行星排2的內(nèi)齒圈與行星排3、4排的共用行星架接合，反向減速輸入。爪型制動器F接合，固定行星排1、2的共用太陽輪，行星排2的行星架反向減速輸出。

3.行星排1的內(nèi)齒圈與行星排2的行星架接合，反向減速輸入，爪型制動器F接合，固定行星排1、2的共用太陽輪，行星排1的行星架反向減速輸出，即為變速器輸出，實(shí)現(xiàn)倒擋。