許 悅

（杭州市市級機(jī)關(guān)汽車修理服務(wù)中心，浙江 杭州 310004）

前言

以行星齒輪組為傳動結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)自動變速器自上世紀(jì)40年代投入規(guī)模使用以來，其基本地位從未象今天一樣受到挑戰(zhàn)，一直到本世紀(jì)初，還有大量的車型采用4速自動變速器，最大的改變可能是從液力控制轉(zhuǎn)向電子控制，其中不少產(chǎn)品也是從老型號的液力控制改造而來。但隨著汽車發(fā)動機(jī)功率的不斷提升，節(jié)能減排的政策壓力，為追求更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，從而對傳動效率和舒適性提出了越來越高的要求。各汽車生產(chǎn)商之間競爭激烈，各種新結(jié)構(gòu)的傳動系統(tǒng)也對其壟斷地位提出了挑戰(zhàn)，如平行軸結(jié)構(gòu)的DSG雙離合變速器、無級變速的CVT變速器，雖然這些結(jié)構(gòu)的變速器有其本身的固有缺點(diǎn)，但隨著承載扭矩和功率的提高，不斷侵蝕著傳統(tǒng)自動變速器的市場份額。從本世紀(jì)初開始，傳統(tǒng)自動變速器為了應(yīng)對競爭，其檔位在短短的十幾年里有了快速發(fā)展，從4速逐漸提高到現(xiàn)在的9速，甚至10速，仍然在中高端車型中占據(jù)統(tǒng)治地位。奔馳作為僅有的幾個(gè)自己開發(fā)自動變速器的整車廠家，在新推出的車型中開始使用型號為725.0系列的9速自動變速器，也是目前僅有的幾款9速自動變速器之一，本文將對其具有特色結(jié)構(gòu)、部件與動力傳輸流程做出介紹和說明。

1　概述

該款變速器為全新電控類型，前后縱向布置，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1　725.0自動變速箱整體剖面圖

由9個(gè)前進(jìn)檔與1個(gè)倒檔組成，整個(gè)變速器采用了四排行星齒輪組，前兩排構(gòu)成一個(gè)組合，后兩排構(gòu)成了另一個(gè)組合，所有檔位就依靠兩個(gè)組合來實(shí)現(xiàn)，換檔元件共有3個(gè)制動器和3個(gè)離合器，齒傳動設(shè)計(jì)和作動器數(shù)量都非常精干。如表1所示。

具有三個(gè)超速檔和一個(gè)直接檔，降低了高速行駛油耗，相鄰檔位變速比變化合理，尤其是低速三個(gè)檔位的變速比跨度得到了優(yōu)化，改善了換擋舒適性，超速檔跨檔降檔時(shí)，作動器變化也為單個(gè)，有效降低降檔沖擊[3]。所有的變速功能與控制組件實(shí)現(xiàn)了一體化集成，并置于變速箱內(nèi)，從而使車輛的線束接口大大簡化，具有良好的電磁兼容性，能夠在車輛電氣系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)快速的電流控制及波動補(bǔ)償從而提升了換擋質(zhì)量，可以精確實(shí)現(xiàn)對換擋相關(guān)測量值的測量并進(jìn)行更快速的評估。通過以下的設(shè)計(jì)：9個(gè)檔位和最大傳動比9的設(shè)計(jì)；新型的經(jīng)過優(yōu)化變速箱部件：降低液壓系統(tǒng)工作壓力；具有額外的舒適性和動態(tài)功能的全新控制軟件；使用帶有雙泵的全新作動器結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了延長壽命，降低油耗，提升換擋舒適性的目標(biāo)。整個(gè)變速箱分為以下的總成件：帶扭轉(zhuǎn)減震器、離心擺和鎖止離合器的變矩器；軸向偏置設(shè)計(jì)的新型油泵（初級泵）；電動變速箱油泵；帶機(jī)械式變速箱部件（行星齒輪組、電控液壓作動式駐車止動爪、多盤式離合器和多片式制動器）的變速箱箱體；帶集成式變速箱控制單元的完全集成式變速箱控制單元總成。

表1　變速箱技術(shù)數(shù)據(jù)表

2　各分系統(tǒng)

2.1　電液控制系統(tǒng)

該變速箱控制核心是完全集成式控制單元，如圖2所示液壓控制閥體與電控單元一體化。從而使換檔、潤滑和控制過程相關(guān)所有部件全部集成在變速箱中。該單元連接至車輛的控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN），根據(jù)來自其它控制單元的信號和請求，相應(yīng)地作動內(nèi)部作動器，也可以對傳感器系統(tǒng)的信號進(jìn)行分析，并傳送至相應(yīng)的控制單元。該單元可以根據(jù)傳感器和 CAN輸入信號作動以下功能：換檔閥和電磁閥，電動變速箱油泵，液壓駐車止動爪作動，電液駐車止動爪解鎖。由于該款變速箱適配于具有啟停功能的車型，所以加入了一個(gè)電動變速箱油泵，在發(fā)動機(jī)停止工作時(shí)向液壓系統(tǒng)供油，保持各系統(tǒng)潤滑和一定的工作壓力，該油泵集成在集成控制單元上并由該單元直接控制。如圖3所示整個(gè)液壓系統(tǒng)壓力被分為換檔壓力，潤滑壓力，工作壓力。工作壓力由初級泵產(chǎn)生的油壓經(jīng)過工作壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)產(chǎn)生，工作壓力調(diào)節(jié)閥的位置由工作壓力電磁閥決定，以匹配載荷和檔位，其它所有用于變速箱控制的油壓均來自工作壓力。潤滑壓力來自于工作壓力調(diào)節(jié)閥多余的變速箱油經(jīng)潤滑壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)產(chǎn)生，用于機(jī)械部件和變矩器的潤滑和冷卻，同時(shí)變矩器中的油壓通過調(diào)節(jié)潤滑壓力進(jìn)行限制。換擋壓力（多盤式離合器或多片式制動器中的油壓）來自于工作壓力，各作動器電磁閥決定與其相關(guān)的調(diào)節(jié)閥的位置，調(diào)節(jié)閥的位置決定了各作動器中的油壓，換檔壓力取決于各調(diào)節(jié)閥的幾何形狀。系統(tǒng)中主動控制潤滑壓力降低功能能夠減小阻力，從而降低功耗。所有的轉(zhuǎn)速傳感器均集成在變速箱控制單元上，分為輸入軸，變速箱內(nèi)部，輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器。變速箱內(nèi)部與輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器采用了集成磁鐵的主動式差速霍爾傳感器，可以分辨旋轉(zhuǎn)方向，內(nèi)部轉(zhuǎn)速采集的是第一行星排的行星架轉(zhuǎn)速，輸出軸轉(zhuǎn)速采集的是第三行星排的行星架轉(zhuǎn)速。輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器采用了被動式差速霍爾傳感器，磁極轉(zhuǎn)子作為傳感元件，采集的是第四行星排的行星架轉(zhuǎn)速。

圖2　電液作動器（EHS）部件

圖3　液壓系統(tǒng)示意圖

2.2　升檔和降檔控制

完全集成式變速箱控制系統(tǒng)控制單元將來自集成式變速箱控制單元的電信號轉(zhuǎn)換為液壓信號。檔位范圍“R”，“N”，“D1”至“D9”和“P”可以通過操作直接選檔（DIRECT SELECT）換檔桿接合。直接選檔（DIRECT SELECT）換檔桿將選擇的檔位范圍“P”，“R”，“N”，“D1”至“D9”的信息傳送至轉(zhuǎn)向管柱模塊控制單元，后者將該信號傳送至底盤控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN1）。隨后該信號由發(fā)動機(jī)控制單元記錄并通過傳動系統(tǒng)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）傳送至集成式變速箱控制單元，從而接合相應(yīng)的檔位范圍。檔位信息由集成式控制單元通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至儀表，換檔范圍“D1”至“D9”的信息顯示在儀表盤上。雖然換檔范圍可在前進(jìn)檔駕駛時(shí)進(jìn)行更改，但如果發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速過高或過低，集成式變速箱控制單元仍會阻止換檔操作。在運(yùn)動型“S”和經(jīng)濟(jì)型“E”模式下，駕駛員可以通過按下方向盤升、降檔按鈕選擇以下功能：在經(jīng)濟(jì)型“E”或運(yùn)動型“S”模式下按下方向盤換檔按鈕會激活臨時(shí)模式 M (KZM)，這可以使駕駛員不必預(yù)先選擇 M模式便可通過方向盤換檔按鈕換檔，之前的檔位限制/換入最佳檔位 (SOG) 功能（通過按下方向盤換檔按鈕操作）即時(shí)停用；與永久型 M 模式不同，臨時(shí)模式 M (KZM) 會在特定時(shí)間段后自動停用，該時(shí)間間隔在每次按下按鈕后開始計(jì)算，該功能還會根據(jù)全負(fù)荷操作和橫向加速度的影響而延長；經(jīng)濟(jì)型“E”模式相對于運(yùn)動型“S”模式具有更小的換檔范圍（在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下?lián)Q檔），因此在前進(jìn)和倒車時(shí)產(chǎn)生的驅(qū)動力矩較小，由于檔位不受限制，可以使駕駛更具經(jīng)濟(jì)性和舒適性；在手動“M”變速箱模式下，各檔位“1”至“9”可直接通過方向盤升、降檔按鈕接合。倒檔和空檔只能通過直接選檔 (DIRECT SELECT) 換檔桿接合。駐車止動爪（檔位范圍“P”）通過操作直接選檔 (DIRECT SELECT) 換檔桿操作，從而激活駐車止動爪功能。選擇變速箱M模式只是單次的，電路 15 的狀態(tài)更改（點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉）后不再啟用模式“M”，隨后，變速箱會在默認(rèn)變速箱模式下啟動。

2.3　供油系統(tǒng)

如圖1所示變速箱內(nèi)裝有兩個(gè)油泵，因?yàn)樵撟兯傧湫枰b備于具有啟停功能的車輛，所以裝備了安裝在完全集成式控制單元上的電動油泵，另一個(gè)則是偏置安裝的機(jī)械油泵。發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)械油泵（初級泵）將油液傳輸至電控液壓作動的自動變速箱。油泵由驅(qū)動軸通過驅(qū)動鏈條驅(qū)動（與傳統(tǒng)變速箱安置方式不同的軸向偏置安裝），安裝在變速箱鐘狀外殼底部，外板托架中的變矩器后方。如果發(fā)動機(jī)關(guān)閉時(shí)失去供油，所有的控制元件和作動器在空載時(shí)會切換至基本狀態(tài)，然后自動變速箱動力傳輸停止。起動發(fā)動機(jī)和建立供油后，檔位必須從“N”切換至“D”，啟動請求和啟動時(shí)間之間的時(shí)間損失會由電動變速箱油泵自動降到最低。在啟動/停止模式下，電動變速箱油泵在發(fā)動機(jī)關(guān)閉的情況下被作動，然后向控制元件和作動器進(jìn)行基礎(chǔ)供油，從而保持特定的基礎(chǔ)壓力[1]。電動變速箱油泵還可以在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)向初級泵供油。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，在換檔操作（作動器加注）或在冷卻要求提高的情況下會請求由電動變速箱油泵按需供油。通過兩個(gè)油泵的組合功能，有效降低了機(jī)械油泵功耗，改善了燃油經(jīng)濟(jì)性。

2.4　應(yīng)急運(yùn)行模式

為確保安全的行駛條件并避免損壞自動變速器，完全集成式變速箱控制單元在出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)會切換至應(yīng)急運(yùn)行模式。如果電磁閥出現(xiàn)故障，會禁用相關(guān)的檔位并不再作動。如果出現(xiàn)影響駐車止動爪提升電磁閥的故障，則定位桿解鎖銷可以通過以液壓方式打開定位桿，以對此進(jìn)行補(bǔ)償，在發(fā)動機(jī)關(guān)閉的情況下，此操作需要的液壓由變速箱電動油泵提供。緊急駐車功能啟用時(shí)，由定位桿對活塞桿的鎖止操作會取消（由通電的駐車止動爪提升電磁閥進(jìn)行，或在液壓壓力足夠時(shí)，由定位桿解鎖銷以液壓方式進(jìn)行），潤滑壓力電磁閥會處于通電狀態(tài)，且液壓閥不會被壓至“P以外”的位置。預(yù)張緊彈簧由活塞外殼的活塞桿導(dǎo)向裝置支撐，將活塞桿移至檔位“P”。

3　系統(tǒng)部件

3.1　變矩器鎖止離合器

為了減小鎖止離合器鎖止時(shí)發(fā)動機(jī)引起的扭轉(zhuǎn)震動，如圖1所示采用了扭轉(zhuǎn)減震器和離心擺作為減震措施。扭轉(zhuǎn)減震器能夠減少發(fā)動機(jī)燃燒震動引起的扭轉(zhuǎn)震動。離心擺的擺錘安裝在靈活的滾子上，并因慣性產(chǎn)生反向扭矩，從而在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)減小發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)震動。這一措施為駕駛提供了更好的舒適性，而且減少了變速箱機(jī)械部件的磨損和疲勞損壞，還可以因此選擇轉(zhuǎn)速較低的換擋模式，從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性。由于帶離心擺的變矩器及其它減少扭轉(zhuǎn)震動的措施的采用，后軸差速器和傳動軸上無需采用其它減震器。根據(jù)輸出速率、發(fā)動機(jī)負(fù)荷及其它參數(shù)（如溫度和氣壓），變矩器鎖止離合器可以在所有檔位結(jié)合。根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷和車速，鎖止離合器減少變矩器的動力損失，從而確保從曲軸到自動變速箱驅(qū)動軸的低滑差動力學(xué)傳輸，使傳動效率得以改善。

3.2　電液控制駐車止動爪

由于采用了直接選檔 (DIRECT SELECT) 換檔方式，換擋桿與變速箱之間無機(jī)械連接（線控操作，也是現(xiàn)今大量車型采用的方式），換擋行為與檔位信號依賴于車載網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以其駐車操作必須由變速箱內(nèi)相應(yīng)的電液機(jī)構(gòu)完成。該機(jī)構(gòu)分為“P”與“P以外”（即P檔鎖定與解鎖）兩種狀態(tài)。駐車止動爪完全以電液方式接合或松開，通過直接選檔(DIRECT SELECT) 換檔的作動信號或根據(jù)不同因素（如駕駛員車門打開，傳動系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)或取下點(diǎn)火開關(guān)中的鑰匙）工作。如圖4所示在換檔桿位置“P”時(shí)，壓力室“P以外”中的壓力消除，同時(shí)，完全集成式變速箱控制單元為提升電磁閥通電，克服卡止彈簧的作用力將定位桿從鎖止輪廓“P 以外”中抬出，由于預(yù)張緊彈簧的作用力，耦合至連桿的活塞桿被壓向駐車止動爪齒輪方向，使駐車止動爪錐體在導(dǎo)向軸套和駐車定位槽之間移動，駐車止動爪錐體的升高部分使駐車止動爪升起，并將其壓向駐車止動爪齒輪，完成駐車鎖止?；钊麠U移動到位后，完全集成式變速箱控制單元終止提升電磁閥通電，定位桿落下由卡止彈簧作用力壓入鎖止輪廓“P”，鎖止活塞桿。車輛靜止時(shí)，如果駐車定位槽的齒未接合在齒槽中，而是接觸到駐車止動爪齒輪的齒，則駐車止動爪錐體會由其后的彈簧預(yù)張緊并定位在工作就緒位置，駐車止動爪齒輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，駐車定位槽會接合在下一齒槽中。車輛靜止或低速爬行時(shí)，為防止錯(cuò)誤操作造成的損壞，齒槽之間的間隔必須剛好能夠使駐車定位槽接合。如果車輛移動速度加快，齒的傾斜表面會使駐車定位槽發(fā)生偏轉(zhuǎn)而無法接合，此時(shí)會發(fā)出嚴(yán)重的機(jī)械噪音。在檔位范圍“P以外”時(shí)，提升電磁閥通電后，定位桿克服卡止彈簧的作用力升高，機(jī)械鎖止裝置斷開，駐車止動爪會通過向壓力室“P以外”施加液壓壓力克服預(yù)張緊彈簧的彈簧作用力向換檔位置“P 以外” 處移動?；钊麠U移動到位后，完全集成式變速箱控制單元終止提升電磁閥通電，定位桿落下由卡止彈簧作用力壓入鎖止輪廓“P以外”。如果工作壓力足夠高，僅依靠液壓即可將駐車止動爪固定在位置“P 以外”，活塞桿和定位桿在軸向上無接觸。如果壓力減?。A(yù)張緊彈簧作用力大于液壓）或壓力降至零，由于預(yù)張緊彈簧的作用力，活塞桿會向卡子的反方向移動，此時(shí)通過定位桿鎖止維持狀態(tài)。駐車定位槽在駐車棘爪簧作用下下落，遠(yuǎn)離駐車止動爪齒輪，實(shí)現(xiàn)解鎖。

圖4　電液駐車止動爪操作元件（P檔鎖止?fàn)顟B(tài)）

駐車止動爪提升電磁閥采用脈沖式作動，以減少完全集成式變速箱控制單元的功耗。如果車載電氣系統(tǒng)電壓中斷，則電磁閥由完全集成式變速箱控制單元或電子點(diǎn)火開關(guān)控制單元作動。在解鎖和鎖止過程中，還會大概測量集成式變速箱控制單元為駐車止動爪提升電磁閥通電的時(shí)間，以確?；钊麠U在通電結(jié)束前到達(dá)其新位置?；钊麠U的位置由駐車止動爪位置傳感器監(jiān)測，該傳感器集成在完全集成式變速箱控制單元上，為線性霍爾傳感器，傳感元件是永磁體，夾持在活塞桿上。提升電磁閥故障時(shí)，則定位桿的機(jī)械鎖止會由定位桿解鎖銷解鎖。如圖5所示定位桿解鎖銷通過向壓力室“P”（該壓力室與提升電磁閥形成互鎖機(jī)構(gòu)，提升電磁閥抬起時(shí)會關(guān)閉該壓力室）施加壓力實(shí)現(xiàn)液壓作動。

定位桿被抬出鎖止輪廓“P以外”，駐車止動爪通過預(yù)張緊彈簧的彈簧作用力完成接合鎖止。此時(shí)無法完成解鎖，即緊急解鎖功能停用。

圖5　電液駐車止動爪

3.3　變速箱油冷卻系統(tǒng)

變速箱油通過變速箱中的機(jī)械泵從油底殼中抽出，然后通過供油管路泵入變速箱油節(jié)溫器中，該節(jié)溫器安裝于變速箱冷卻器入口處。變速箱油溫度低于 70 ℃ 時(shí)，變速箱油節(jié)溫器處于關(guān)閉狀態(tài)，通過回油管路使所有變速箱油經(jīng)回油管回流至變速箱中。變速箱油溫度高于 90 ℃ 時(shí)，變速箱油節(jié)溫器完全打開，變速箱油流經(jīng)變速箱冷卻器，然后通過回油管路回流至變速箱中。采用節(jié)溫器以后可以使發(fā)動機(jī)冷卻液溫升速度更快，從而有效地降低暖車排放，較低的開啟溫度兼顧了變速箱油的加熱需求，能夠使變速箱更早地進(jìn)入全工作狀態(tài)[4]。

3.4　電動變速箱油泵

電動變速箱油泵完成以下功能：輔助工作壓力的提供（增壓）；輔助冷卻和潤滑；提供啟動/停止性能；駐車止動爪的緊急接合和緊急解鎖。輔助工作壓力的提供（增壓）：流量需求增加時(shí)（如換檔操作期間），電動變速箱油泵根據(jù)需要為機(jī)械驅(qū)動的初級泵提供輔助，提供的額外流量會與工作壓力的下降相抵消。輔助冷卻和潤滑：冷卻和潤滑的要求較高時(shí)，電動變速箱油泵會根據(jù)需要作動，以提供額外的流量。由于能夠根據(jù)需要提供額外流量，因此初級油泵的體積明顯減小，從而降低了油泵功耗[5]。提供啟動/停止性能：車輛停止且發(fā)動機(jī)關(guān)閉時(shí)，電動變速箱油泵會提供基本壓力，從而使電液控制系統(tǒng)的液壓導(dǎo)管和換檔元件的活塞室注滿機(jī)油，電動變速箱油泵以電流控制方式工作，補(bǔ)償電液作動器的泄漏所需的精確油量。在啟動/停止操作期間，這種工作形式使電動變速箱油泵的耗電量降至最小，并且保證了再次啟動時(shí)變速箱以最快速度重新投入工作。駐車止動爪的緊急接合和緊急解鎖：發(fā)動機(jī)關(guān)閉且駐車止動爪提升電磁閥保持初始狀態(tài)時(shí)，電動變速箱油泵通過液壓方式作動駐車止動爪（P 以外），通過彈簧以機(jī)械方式接合駐車止動爪。如果提升電磁閥故障，則駐車止動爪作動器通過液壓方式解鎖，在此情況下，如果發(fā)動機(jī)關(guān)閉，則會向電動變速箱油泵發(fā)送請求。

向電動變速箱油泵的供油通過集成在油底殼中的分離式濾清器進(jìn)行（因此油底殼內(nèi)有兩個(gè)油濾清器）。引入的變速箱油通過電動變速箱油泵供入電液控制系統(tǒng)的工作壓力導(dǎo)管中。電動變速箱油泵單獨(dú)工作期間，止回閥會防止固定油泵處發(fā)生泄漏。

3.5　變速箱油

該變速箱采用新的金黃色天然氣合成油（GTL）自動變速箱油，不能與舊的紅色自動變速箱油（ATF134）或藍(lán)色變速箱油（FE-ATF134）混合。該變速箱也不能使用舊的變速箱油。變速箱油液位檢查采用與 7速自動變速箱 (7G-TRO NIC) 722.9相同的溢流法進(jìn)行。

4　動力傳輸

該變速箱仍然采用的是傳統(tǒng)的行星齒輪機(jī)構(gòu)完成動力傳遞，共使用四排行星齒輪組，前兩排構(gòu)成一個(gè)互嵌套CR-CR結(jié)構(gòu)（一種辛普森結(jié)構(gòu)的變形，在這里又產(chǎn)生一點(diǎn)變形，前排P1行星齒輪架與后排P2齒圈之間增加了離合器E，可結(jié)合可分離）[6]，后兩排構(gòu)成一個(gè)辛普森結(jié)構(gòu)。所有的檔位動力傳遞都是由這兩組行星齒輪組合單獨(dú)或共同配合完成的。該變速箱的動力傳輸是比較復(fù)雜的，許多檔位需要多行星排共同參與或單行星排多輸入完成，以前的變速箱中往往只有1-2個(gè)檔位是這樣的，其變速比的計(jì)算也會比較復(fù)雜，這里不涉及具體計(jì)算。圖6為一檔動力流程簡圖，以后的各檔位描述也會參照此圖，只是作動元件會發(fā)生變化。

圖6　一檔動力流程圖

1檔：作動元件為制動器B，C和離合器E，行星齒輪組P1，P2，P3投入工作。通過E的結(jié)合，使P1的行星架8與P2的環(huán)齒圈3連接為一體。動力經(jīng)輸入軸進(jìn)入P1的太陽輪1，減速傳遞給P1的行星架8，同時(shí)通過E帶動P2環(huán)齒圈3同向旋轉(zhuǎn)，由于P2的太陽輪被制動器B鎖止，3帶動P2的行星架減速同向旋轉(zhuǎn)，P2行星架帶動P1環(huán)齒圈同向旋轉(zhuǎn)，對P1行星架8減扭傳動，動力由8經(jīng)E傳遞至P3太陽輪，P3環(huán)齒圈6被制動器C鎖止，動力經(jīng)太陽輪增扭減速傳遞給行星架2，2連接輸出軸完成動力輸出。這里P2的環(huán)齒圈3同向驅(qū)動行星架，行星架又帶動P1環(huán)齒圈對8進(jìn)行了一定程度的減扭傳動，P1與P2共同完成了一級減速，傳動比大于1，但小于P1固定環(huán)齒圈時(shí)太陽輪與行星架之間的傳動比，與P3傳動比相乘即為一檔傳動比。

2檔：作動元件為制動器C，離合器D，E，行星齒輪組P1，P3投入工作。輸入軸動力進(jìn)入P1太陽輪1，同時(shí)經(jīng)離合器D進(jìn)入P1行星架8，造成P1鎖定，整個(gè)P1一體旋轉(zhuǎn)，動力通過E傳遞至P3太陽輪，P3環(huán)齒圈6被C鎖止，動力經(jīng)太陽輪增扭減速傳遞給行星架2，2連接輸出軸完成動力輸出。這里的P1是等速傳動，傳動比等于1，與P3傳動比相乘小于一檔傳動比。

3檔：作動元件為制動器B，C，離合器D，行星齒輪組P1，P2，P3投入工作。動力經(jīng)輸入軸進(jìn)入P1太陽輪1，同時(shí)經(jīng)離合器D進(jìn)入P1行星架8，造成P1鎖定，整個(gè)P1一體旋轉(zhuǎn)，P1的環(huán)齒圈帶動P2的行星架，由于P2太陽輪被B鎖止，所以動力經(jīng)行星架向P2環(huán)齒圈3超速輸出至P3太陽輪，P3環(huán)齒圈6被C鎖止，動力經(jīng)太陽輪增扭減速傳遞給行星架2，2連接輸出軸完成同向增扭動力輸出。這里的P2是超速傳動，傳動比小于1，與P3傳動比相乘小于二檔傳動比。

4檔：作動元件為制動器B，C，離合器F，行星齒輪組P1，P2，P3，P4全部投入工作。由于離合器F結(jié)合，P4投入工作，輸入軸動力經(jīng)P4行星架輸入，驅(qū)動P4環(huán)齒圈7形成減速傳動（其大部分動力傳遞給了太陽輪），經(jīng) F向輸出軸輸出動力，同時(shí)驅(qū)動 P4太陽輪同向旋轉(zhuǎn)，共用的太陽輪將動力輸入P3，由于P3的環(huán)齒圈6被C鎖止，動力經(jīng)行星架2增扭減速輸出至輸出軸。這里P3和P4共同完成同向增扭減速動力輸出。P3和P4的太陽輪帶動P2的環(huán)齒圈3正向旋轉(zhuǎn)，由于P2的太陽輪被制動器B鎖止，所以3帶動P2的行星架正向轉(zhuǎn)動，從而帶動P1的環(huán)齒圈正向轉(zhuǎn)動，P1的太陽輪是由輸入軸直接驅(qū)動，與 P1相關(guān)的所有作動器都未投入工作，P1不向外傳遞動力，但環(huán)齒圈與太陽輪都輸入轉(zhuǎn)速，所以行星架8也以可計(jì)算的轉(zhuǎn)速同向旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速由環(huán)齒圈和太陽輪共同決定。從動力傳輸流程看，P1與P2其實(shí)并未參與工作，但因?yàn)樽兯傧鋬?nèi)部轉(zhuǎn)速傳感器監(jiān)測的是 P1行星架8的轉(zhuǎn)速，通過讓8的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動，可以反推P3和P4太陽輪的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對變速箱內(nèi)部工作的監(jiān)測，所有檔位中只有該檔位 P1未參與動力傳輸，采用這種反向傳輸?shù)霓k法實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速監(jiān)測。

5檔：作動元件為制動器B，離合器D，F(xiàn)，行星齒輪組P1，P2，P4投入工作。由于離合器D的結(jié)合，輸入軸動力同時(shí)進(jìn)入P1的行星架8和太陽輪1，造成P1一體旋轉(zhuǎn)，帶動P2的行星架同速旋轉(zhuǎn)，P2的太陽輪被制動器B鎖止，動力經(jīng)行星架超速傳遞給環(huán)齒圈3，3帶動P4太陽輪同向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)輸入軸動力進(jìn)入P4的行星架。P4的太陽輪驅(qū)動環(huán)齒圈為逆向減速傳動，行星架驅(qū)動環(huán)齒圈是超速正向傳動，兩個(gè)的共同作用造成 P4環(huán)齒圈以合成的傳動比增扭減速經(jīng)離合器F輸出至輸出軸。

6檔：作動元件為離合器D，E，F(xiàn)，行星齒輪組P1，P2，P4投入工作。由于離合器 D的結(jié)合，輸入軸動力同時(shí)進(jìn)入P1的行星架8和太陽輪1，造成P1一體旋轉(zhuǎn)，同時(shí)經(jīng)過離合器E，P2的環(huán)齒圈3和行星架同時(shí)輸入相同轉(zhuǎn)速，造成P2也整體旋轉(zhuǎn)，輸入軸動力由3進(jìn)入P4的太陽輪，同時(shí)輸入軸動力進(jìn)入P4行星架，所以P4也被鎖止，整體以輸入轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，動力經(jīng)F輸出至輸出軸，實(shí)現(xiàn)了傳動比為1的直接傳動。

7檔：作動元件為制動器B，離合器E，F(xiàn)，行星齒輪組P1，P2，P4投入工作。通過E的結(jié)合，使P1的行星架8與P2的環(huán)齒圈3連接為一體。動力經(jīng)輸入軸進(jìn)入P1的太陽輪1，減速傳遞給P1的行星架8，同時(shí)通過E帶動P2環(huán)齒圈3同向旋轉(zhuǎn)，由于P2的太陽輪被制動器B鎖止，3帶動P2的行星架減速同向旋轉(zhuǎn)，P2行星架帶動P1環(huán)齒圈同向旋轉(zhuǎn)，對P1行星架8減扭傳動，動力由8經(jīng)E傳遞至P4太陽輪同向旋轉(zhuǎn)，輸入軸動力同時(shí)進(jìn)入 P4的行星架。太陽輪驅(qū)動環(huán)齒圈為逆向減速傳動，行星架驅(qū)動環(huán)齒圈是超速正向傳動，兩個(gè)的共同作用造成P4環(huán)齒圈以合成的傳動比減扭增速經(jīng)F輸出至輸出軸。該檔位的P4工作情況類似5檔，但5檔時(shí)太陽輪輸入的是超速轉(zhuǎn)速，所以形成的消減作用更大，造成總傳動比大于 1，形成增扭減速傳動。而該檔位太陽輪輸入的是減速轉(zhuǎn)速，所以形成的消減作用較小，造成總傳動比小于1，形成減扭增速超速傳動。

8檔：作動元件為制動器A，離合器E，F(xiàn)，行星齒輪組P1，P4投入工作。由于P1的行星架8被制動器A鎖止，通過離合器E，也鎖止了P4的太陽輪，輸入軸動力進(jìn)入P4的行星架，以超速傳動傳遞給環(huán)齒圈7，經(jīng)F減扭增速輸出至輸出軸。該檔傳動比就是P4的超速傳動比。

9檔：作動元件為制動器A，B，離合器F，行星齒輪組P1，P2，P4投入工作。由于制動器A鎖止了P1的行星架8，動力經(jīng)輸入軸進(jìn)入P1太陽輪1，減速反向傳遞給環(huán)齒圈，環(huán)齒圈帶動P2的行星架反向旋轉(zhuǎn)，P2的太陽輪5被制動器B鎖止，動力經(jīng)行星架超速反向傳遞給環(huán)齒圈3，3帶動P4太陽輪反向旋轉(zhuǎn)，對P4環(huán)齒圈7產(chǎn)生正向動力傳遞，同時(shí)輸入軸動力經(jīng)P4行星架直接驅(qū)動環(huán)齒圈7超速傳動， P4環(huán)齒圈以合成的傳動比減扭增速經(jīng)F輸出至輸出軸，兩個(gè)動力傳遞的合成形成了更小的超速傳動比，從而小于8檔傳動比。該檔位和5，7檔對比，P4的太陽輪轉(zhuǎn)動方向是不同的，5，7檔同向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)了消減超速的功能，而該檔是反向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)超速的功能。

倒檔：作動元件為制動器 A，B，C，行星齒輪組 P1，P2，P3投入工作。由于制動器A鎖止了P1的行星架8，動力經(jīng)輸入軸進(jìn)入P1太陽輪1，減速反向傳遞給環(huán)齒圈，環(huán)齒圈帶動P2的行星架反向旋轉(zhuǎn)，P2的太陽輪5被制動器B鎖止，動力經(jīng)行星架超速反向傳遞給環(huán)齒圈3，3帶動P3太陽輪反向旋轉(zhuǎn)，P3的環(huán)齒圈6被制動器C鎖止，動力經(jīng)行星架2反向增扭減速輸出至輸出軸。總傳動比為三排行星齒輪組傳動比相乘。

5　總結(jié)

奔馳公司開發(fā)的這款9速自動變速器相比于其它廠家的競爭產(chǎn)品，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單明了，承載扭矩大，傳遞功率高，動力傳遞設(shè)計(jì)巧妙，傳動比變化合理，采用了合適的超速檔數(shù)量[2]，能夠兼顧高速巡航經(jīng)濟(jì)性和混合工況頻繁換檔的需求。多功能的變矩器結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了換擋舒適性，簡化了變速箱后的結(jié)構(gòu)。完全集成式變速箱控制單元總成減少了車身線束需求，充分發(fā)揮了車載網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)勢，能夠更敏捷地進(jìn)行換擋，提高了變速箱的適裝性。采用機(jī)械油泵和電油泵配合的方式，以機(jī)械油泵滿足基本需求，電油泵作為補(bǔ)充，有效降低了油泵功耗，實(shí)現(xiàn)了一定的節(jié)能減排的作用，適合裝載具有啟/停功能的車輛。作為近幾年裝車的主力變速箱，必將得到廣泛的使用。但從近幾年多超速檔的自動變速器實(shí)際應(yīng)用來看，高檔位承載功率低，使用機(jī)會少，偏離了原先設(shè)計(jì)目標(biāo)，過多的檔位也帶來了結(jié)構(gòu)和控制的復(fù)雜性，造成成本的上升。隨著節(jié)能減排的要求的提高，小排量渦輪增壓發(fā)動機(jī)更多地得到應(yīng)用，過低的檔位轉(zhuǎn)速不利于發(fā)動機(jī)性能的發(fā)揮。從變速箱發(fā)展趨勢看，更多檔位的變速箱開發(fā)近幾年會趨緩，奔馳公司也表示目前還看不到更多檔位自動變速器的實(shí)際應(yīng)用需求。

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