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图解汽车底盘技术16-路虎9速自动变速器(ZF-9HP48)构造

导读: ZF 9HP48 变速器专门为四轮驱动的横向应用而设计。 六档位增加至九档位能够提高燃油经济性并减少二氧化碳排放。

一、ZF 9HP48 9速自动变速器概况

ZF 9HP48 变速器专门为四轮驱动的横向应用而设计。 六档位增加至九档位能够提高燃油经济性并减少二氧化碳排放。 更小的档位间隔可以提高加速期间的响应,同时使得换挡更平稳。最低档位比现有六速变速器的最低档位更低,专门为越野使用、牵引和更极端的道路状况(例如陡坡)而设计。

多个创新设计功能实现了变速器的小包装空间,这些功能包括新的液压叶片式机油泵、四个简单的齿轮组、六个换档元件(包含替代传统的笨重离合器组件的两个爪形离合器、两个多片式离合器和两个多层制动器)。

变矩器包括多阶减震系统,能够实现更平稳的加速。

变速器能够停止/启动,在汽油机和柴油机上均有提供。 可获性取决于市场。

由于安装控件的限制,一般的完全集成的 ZF 机电装置模块未内置在变速器壳体内。 液压阀块和 TCM(变速器控制模块)作为单独的装置安装。 TCM 由外部安装在变速器壳体的外侧。 阀块置于变速器的前侧。

二、ZF 9HP48 9速自动变速器构造

1.结构组成

ZF 9HP48 变速器包括主壳体,该壳体内包含了所有的变速器部件。 变矩器位于单独的变矩器外壳中,用螺母固定在主壳体上。

发动机扭矩通过行星齿轮传动机构传输。 齿轮传动机构由来自爪形离合器、多层制动器和离合器装置的反作用输入来控制,产生 9 个前进档位和 1 个倒车档。

变速器由以下部件组成:

具有集成式变矩器锁止离合器的液力变矩器

叶片式机油泵

两个多层制动器

两个多片式离合器

两个爪形离合器

四个行星齿轮组

通过直齿轮串级装置和钝夹角齿轮差速器的前轮轴驱动装置

具有锁定卡爪和驻车联锁齿轮(集成在前轮轴驱动装置内)的驻车锁

具有外部电子控制单元的液压阀块。

2.变矩器

变矩器是传统的直列式变矩器,具有集成式变矩器锁止离合器。锁止离合器可在所有前进档下关闭。

变矩器的操作基于以下三个转子的互动:

叶轮(泵轮) - 发动机驱动

涡轮 - 驱动变速器

定子(导轮) - 安装在叶轮(泵轮)和涡轮之间

叶轮(泵轮)和涡轮将发动机连接至变速器。 叶轮(泵轮)向涡轮提供充分的变速器油液环流。 油液流会重新导入定子(导轮)的方向,然后从定子(导轮)流回叶轮(泵轮)。

定子(导轮)通过将油液流导入叶轮(泵轮)叶片来减少叶轮(泵轮)的负荷。 因此,涡轮中的扭矩将增加。 只要叶轮(泵轮)和涡轮之间存在转速差,就会产生扭矩增量。

启动车辆上,转速差以及由此产生的扭矩增量将会达到最大值。

在加速过程中,叶轮(泵轮)和涡轮之间的转速差缓慢减小,从而减小扭矩增量。 当叶轮转速的 85% 应用到涡轮时,扭矩增量几乎降至零。

在车速恒定时,叶轮(泵轮)和涡轮转速几乎相等。 但是,仍然存在小量转速差,因此仍然存在残余打滑。

从理论上来说,减速会导致涡轮转速大于叶轮(泵轮)转速。 如果定子(导轮)固定,则会导致发动机方向产生不需要的扭矩增量。 为此,定子(导轮)通过单向离合器连接至变速器的固定定子轴。 此设计使得定子(导轮)能够在减速期间自由旋转,对油液流产生细微影响。 在这种情况下,变矩器仅作为油液离合器工作。

变矩器的基本设计是通过叶轮和涡轮之间的油液流连接发动机和变速器。 但是,这会产生涡轮打滑滞后。 叶轮和涡轮之间的转速差越大,则效率损失越大。

为了避免该效率损失,通过锁止离合器机制将叶轮和涡轮连接在一起。在所有前进档下,锁止离合器由 TCM 电动选择并液压执行。

3.机油泵

未调节的叶片机油泵将机油提供给变速器。 该机油泵位于一块中间板上,该中间板与变矩器后面的变速器主壳体内侧相连。

变矩器前端的扁平部分通过一个一体式链轮驱动小齿轮。 链条将该链轮连接至机油泵驱动链轮,从而以发动机转速旋转机油泵。

过滤器将会在机油进入机油泵之前去除所有颗粒物质。

该泵可提供 3.5 和 44 巴的系统压力和每转14.7 立方厘米(0.9 立方英寸)的流速。 该泵可以 700 至 7800 转/分的速度运行,最大速度为 8600 转/分。

切换爪形离合器所需的压力为 44巴,可能的最大压力为 75巴。在冷启动时,如果环境温度过低,则压力可能会达到 90巴。

4.行星齿轮传动机构

行星齿轮传动机构包括四个行星齿轮组:GS1、GS2、GS3 和 GS4。

发动机扭矩通过多片式离合器、多层制动器和两个爪形离合器的单一或组合操作传输到四个行星齿轮传动机构中。 齿轮传动机构均由来自离合器的反作用输入来控制,产生9个前进档和1个倒车档。

相关书籍:

《图解汽车构造与原理新技术/新结构/新能源》

化学工业出版社 作者:于海东

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