趙 瓊

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330001）

0 前言

某8AT變速器相比上一代6AT變速器及其他類型自動變速器，在性能、重量、傳動效率方面都具有優(yōu)勢：

1）在性能表現(xiàn)方面，某8AT變速器的換擋速度與雙離合器變速器換擋速度差不多，并且擁有清晰的換擋邏輯，能夠很好地執(zhí)行駕駛員的駕駛意圖。無論是動力升擋、動力降擋、滑行升擋、滑行降擋，都能夠根據(jù)車速、駕駛員油門開度及速率快速識別出當前最適合的換擋邏輯，并且換擋干脆利落，擁有極佳的平順性[1]。

2）在輕量化方面，某8AT變速器雖然擋位更多，但整個變速箱的體積并沒有增加很多。尤其是在縱向長度上，與上一代6擋變速箱相當。使得匹配某8AT變速箱的車輛不需要對底盤進行大改，大大減少了研發(fā)成本，縮短了研發(fā)周期。8AT變速箱的重量還要比上一代6AT變速箱輕，使得整車重量得到減小，對于降低油耗也非常有好處。

3）在傳動效率方面，在液力變矩器鎖止離合器鎖止的情況下，某8AT變速箱的傳動效率可達到98%以上，與雙離合器變速箱傳動效率相當。這主要得益于某8AT變速箱內(nèi)部的行星齒輪機構(gòu)和離合器控制系統(tǒng)，通過快速準確的鎖止控制，盡可能減少滑磨時間，消除動力損失，使得變速箱動力傳遞更為直接。

1 某8AT變速箱結(jié)構(gòu)和控制策略介紹

1.1 行星齒輪組結(jié)構(gòu)

某8AT變速箱使用了四排單級單排行星齒輪機構(gòu)，由2個制動器和3個離合器控制，組合出8個前進擋位和1個倒退擋位。某8AT變速箱組合不同擋位時的制動器、離合器結(jié)合情況，行星齒輪機構(gòu)動力傳遞路線分析以及速比計算如下。

某8 AT變速箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其中GWK為液力變矩器離合器，在換擋時，GWK從打開到滑移到鎖止，從而發(fā)揮液力變矩器良好的減振性能，A、B為兩個制動器、C、D、E為三個離合器，RS1、RS2、RS3、RS4為四組行星齒輪機構(gòu)。

圖1 某8AT變速箱動力結(jié)構(gòu)簡圖

1.2 各擋位控制策略

某8AT變速箱在1～8擋和R擋的傳動比，以及各個制動器和離合器的組合矩陣表，如表1所示。從表1中看出，每個相鄰擋位之間切換只需要動作一個控制器即可，換擋過程更易控制，換擋質(zhì)量更高。

表1 某8AT變速箱各擋位控制器狀態(tài)矩陣

2 液力變矩器工作原理

2.1 液力變矩器的組成

液力變矩器由泵輪、渦輪、導(dǎo)輪三個工作輪組成，它們是傳遞動力、轉(zhuǎn)換能量和改變扭矩必不可少的基本構(gòu)件[2]，如圖2所示。

圖2 液力變矩器結(jié)構(gòu)

1）泵輪：將發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)換為液體能量。

2）渦輪：將液體能量轉(zhuǎn)換為渦輪軸上機械能。

3）導(dǎo)輪：改變工作油的方向，起到改變扭矩的作用。

2.2 液力變矩器的效率

1）當渦輪轉(zhuǎn)速為零時，扭矩放大系數(shù)最大，渦輪輸出扭矩MT等于泵輪輸入扭矩MB與導(dǎo)輪反作用扭矩MD之和，即：

2）當渦輪轉(zhuǎn)速由零逐漸上升時，扭矩放大系數(shù)越來越小。

3）當渦輪轉(zhuǎn)速達到一定數(shù)值時，渦輪出口處變速箱油直接通過導(dǎo)輪，變速箱油不改變流向，此時液力變矩器與液力耦合器相同，渦輪輸出扭矩等于泵輪輸入扭矩。

4）當渦輪轉(zhuǎn)速再上升時，渦輪出口處變速箱油作用于導(dǎo)輪葉片背面，液力變矩器渦輪輸出扭矩比泵輪輸入扭矩小，等于泵輪輸入扭矩減去導(dǎo)輪扭矩。

5）當渦輪轉(zhuǎn)速等于泵輪轉(zhuǎn)速時，液力變矩器不進行動力傳遞[3]。

3 行星齒輪組動力流分析

行星齒輪變速器具有傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、齒間負載小、輸入/輸出軸同軸線、便于實現(xiàn)動力傳遞與自動換擋等優(yōu)點，且在材料和機械性能相同的條件下，有可能獲得比固定軸齒輪變速器要小得多的外形尺寸和重量，所以被廣泛應(yīng)用于自動變速器設(shè)計中[4]。

3.1 行星齒輪機構(gòu)速比計算

最簡單的行星齒輪機構(gòu)為三構(gòu)件機構(gòu)，分別由太陽輪、行星架、內(nèi)齒圈三部分組成[3]。這三個構(gòu)件如果要確定相互間的運動關(guān)系，一般情況下首先需要固定其中的一個構(gòu)件，再明確主動件，并確定主動件的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，然后被動件的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向就確定了[5]，如圖3所示。行星齒輪組結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 行星齒輪組結(jié)構(gòu)

計算公式如下：

式中，VS為太陽輪轉(zhuǎn)速；VR為內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速；VP為行星架轉(zhuǎn)速；I為行星齒輪組的特性參數(shù)，等于內(nèi)齒圈齒數(shù)與太陽輪齒數(shù)之比[6]。

3.2 某8AT變速箱行星齒輪組動力流分析與計算

某8AT變速箱由四組行星齒輪組組成，并且層層相套，互相作用組合出最多擋位速比。其中，行星齒輪組RS1和RS2太陽輪為雙聯(lián)齒輪，RS1行星架為RS4內(nèi)齒圈，RS2內(nèi)齒圈為RS3太陽輪，RS3和RS4共用行星架[7]，下面以最簡單的1擋和最復(fù)雜的5擋為例，介紹某8AT變速箱行星齒輪組工作時動力傳遞路線和速比計算。

圖3行星齒輪組傳遞方式

1）1擋動力流分析計算。1擋時，液力變矩器離合器GWK、制動器A、制動器B和離合器C結(jié)合，離合器D和離合器E斷開，如圖5所示。

圖5 某8AT變速器1擋動力流

此時RS1處于固定狀態(tài)，RS2和RS3處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，不參與動力傳遞，動力直接從液力變矩器向行星齒輪組RS4傳遞[8]，計算公式如下：

2）5擋動力流分析計算。5擋時，液力變矩器離合器GWK、制動器B、離合器C、離合器D結(jié)合，制動器A和離合器E斷開，如圖6所示。5擋的動力傳遞最為復(fù)雜，此時四組行星齒輪組全部參與動力傳遞與速比變化，計算公式如下：

圖6 某8AT變速器5擋動力流

已知，I1=2；I2=16/9；I3=8/5；I4=4；VR1=0；VP2=VR3=1；VS1=VS2；VR2=VS3；VP3=VP4。將已知條件代入公式（6）至（9），即可計算出5擋傳動比。

3）其他擋位動力流分析計算方法同上所述。

4 總結(jié)

通過對某8AT變速箱的動力傳動結(jié)構(gòu)[9]，以及各個擋位下四組行星齒輪機構(gòu)制動器和離合器的結(jié)合情況進行分析，繪制出動力傳遞路線，計算出各個擋位的傳動比，這對于某8AT變速箱的整車應(yīng)用及故障診斷和維修都具有重要意義[10]。