通用汽車GF9變速器新技術特性（上）

保定/商愛鵬

2013年4月，通用和福特宣布聯合研發9速和10速自動變速器。與之前聯合開發6速自動變速器一樣，依舊是聯合開發，但各自制造（通用命名為6T××，福特命名為6F××）。2017年，在美國本土，10速自動變速器已搭載在福特猛禽上。10速自動變速器是基于后驅平臺開發，將來會應用于福特野馬、雪佛蘭科爾維特和科邁羅、凱迪拉克凱雷德等大扭矩性能車型上。而9速自動變速器則是基于前驅平臺開發，主要用于中型車。截至目前，在國內只有從2014年起銷售的路虎極光2.0T發動機和吉普自由光2.4L發動機匹配了德國ZF公司的前驅9速自動變速器9HP45。通用汽車緊隨其后，從2017年3月上市的雪佛蘭探界2.0T發動機車型（1.5T發動機匹配GF6自動變速器）和2017年6月上市的別克新君威1.5T和2.0T發動機車型均匹配了GF9自動變速器。將前驅9AT這一只有豪華品牌才配置的箱型普及到中檔車上，服務更廣泛的消費者。下面以雪佛蘭2.0T發動機匹配的9T50E為例介紹這款9速自動變速器的技術特點。

GF9變速器是在GF6變速器的基礎上開發，因此命名規則相同。GF9是“Global Forward-Wheel Drive 9-speed Automatic Transmission”（全球前輪驅動9速自動變速器）的縮寫。9T50變速器的主要參數如表1所示，其中9個前進擋，T表示變速器橫置，50是產品序列號，與變速器傳遞的扭矩有關。GF9變速器的主要技術特點為：采用3組行星齒輪組、6組多片式離合器，對擋位的切換進行控制，實現9個前進擋和1個倒擋。在變速器潤滑油路壓力側增加了一個濾清器，提高油液的過濾效果。此外，還增加了主動油位控制功能，能夠更加準確地對變速器油液面高度進行控制。GF9變速器的主要結構如圖1所示。

表1 參數

圖1 變速器剖面圖

由圖可知，其主體結構與GF6類似，均為單軸式。采用鏈條和鏈輪輸出動力至主減速器和差速器。油泵偏置于變速器軸心。變速器內部有3組行星齒輪，分別為輸出行星齒輪組、反作用行星齒輪組和輸入行星齒輪組。6組離合器分別為CB-123456、CB-29、CB-38、C-4、C-57R、C-6789。液力變矩器的作用是將發動機的動力傳遞給變速器輸入軸，并在起步和加速過程中起到降速和增扭的作用。液力變矩器的主要部件有泵輪、渦輪、導輪、單向離合器和鎖止離合器。其可能存在的主要故障有：

◆導輪單向離合器鎖死導致高速加速不良

◆導輪單向離合器打滑導致低速加速不良

◆鎖止離合器不能接合導致油耗高，動力不足

◆鎖止離合器不能分離致踩制動踏板熄火

GF9變速器采用的油泵類型與GF6第三代相同，即采用了雙作用泵（如圖2所示），旋轉一周可以實現兩次吸排。其中一路出油口可以通過滑閥控制其出油量。油泵安裝位置偏置于變速器軸心，通過鏈條傳動，減少縱向長度。在變速器需求油量不高時，可以將旁通油路打開，出油口2與回油路相通（如圖3所示），減小油泵排量，降低運行阻力，提高燃油經濟性。GF9變速器設置有兩個變速器油泵濾芯，分別位于（如圖4所示）油泵入口（低壓）和潤滑油（高壓）路中。

圖2 油泵

圖3 油泵工作原理圖

圖4 濾清器

圖5 SOWC

除變速器大修外，兩個濾清器都不需要保養更換。GF9變速器中使用的可選擇型單向離合器（SOWC）,用于控制反作用行星架單向運轉或雙向鎖止。其總成內部有一組機械式單向離合器和一組可控式單向離合器。當執行器工作時，可以將其控制件雙向鎖止（如圖5所示），起到制動作用。從而取消了原有的低倒擋摩擦離合器，不僅簡化了結構，還能降低黏滯損失，提高燃油經濟性。GF9變速器通過控制閥體上的電磁閥對變速器控制閥體和齒輪箱側的油位進行控制。當油溫較高時，液位控制閥關閉，閥體側的液面經導流管上方流回齒輪箱側，保證閥體側的液位高于齒輪箱側，加速閥體的冷卻；當油溫較低時，液位控制閥打開，閥體側的液面經閥體上的油路直接流回齒輪箱側，兩側液位相同（如圖6所示）。變速器控制模塊通過變速器油溫等信號對電磁閥進行主動控制。對液位電磁閥供電后，電磁閥將油壓輸送到油位控制閥，油位控制閥打開，連通閥體側與齒輪箱側油路，閥體側油位下降。反之，液位控制閥將關閉，閥體側液位升高，保障閥體散熱需求（如圖7所示）。

GF9變速器的主要結構如圖8所示。機械部分的核心部件為三組行星齒輪。從變速器前端到后端分別是輸出行星排、輸入行星排和反作用行星排。與行星排配合的是6組多片式離合器和一組可選擇型單向離合器，每個離合器的名稱代表其工作擋位。輸出行星排和GF6的輸出行星排較為相似，太陽輪通過CB123456離合器控制（和GF6中的C1234離合器類似），可以與殼體相連或斷開。行星架直接連接輸出鏈輪并與反作用行星排的內齒圈制成一體。內齒圈與輸入行星架制成一體（如圖9所示）。輸出行星排之后是輸入行星排，與GF6類似，太陽輪通過花鍵連接在輸入軸上；行星架與輸出排內齒圈制成一體；內齒圈與反作用行星排制成一體，通過可選擇型單向離合器（與GF6相比，可選擇型單向離合器取代了機械單向離合器和多片式低倒擋離合器）與殼體相連，還可以通過C6789離合器（類似于GF6中的C456離合器）與輸入軸相連（如圖10所示）。反作用行星排位于變速器后端，是一個比較特殊的行星排，也是與GF6變速器相比，差別比較大的地方。主要包含4個元件：大太陽輪通過C4離合器連接到反作用行星架上或通過CB29離合器制動；小太陽輪通過C57R離合器連接到輸入軸或通過CB38離合器制動（類似于GF6中的把反作用行星排太陽輪通過C35R離合器連接到輸入軸或通過CB26離合器制動）；行星架與輸入行星排齒圈連接在一起，并通過SOWC連接在殼體上。此外，還可以通過C6789離合器連接到輸入軸或通過C4離合器連接到大太陽輪。內齒圈與輸出行星架制成一體（如圖11所示）。由上可以看出，GF9變速器是在GF6變速器機械結構基礎上，使用SOWC取代低倒擋制動離合器和機械單向離合器，并在反作用行星排上加入大太陽輪和C4離合器及CB29離合器，使GF9變速器比GF6多出來2擋、4擋和9擋三個擋位。

圖6 主動油位控制

圖8 行星齒輪組示意圖

在變速器進入D位1擋時，參與工作的離合器有CB123456和可選擇型單向離合器（單向鎖止）。參與工作的行星排為輸入行星排和輸出行星排（如圖12所示）。動力流向為：輸入軸→輸入太陽輪→輸入行星架輸出齒圈→輸出行星架→輸出輪。

在變速器進入L位1擋時，參與工作的離合器有CB123456和可選擇型單向離合器（雙向鎖止）。參與工作的行星排為輸入行星排和輸出行星排（如圖13所示）。動力流向為：輸入軸→輸入太陽輪→輸入行星架輸出齒圈→輸出行星架→輸出輪。

L位1擋與D位1擋執行元件和動力流相同，由于可選擇型單向離合器雙向鎖止，動力可以逆向傳遞，實現發動機制動功能。在變速器進入2擋時，參與工作的離合器有CB123456和CB29，參與工作的行星排為輸入行星排、輸出行星排和反作用行星排。動力流向為：輸入軸→輸入排太陽輪→輸入行星架輸出齒圈→輸出行星架→輸出輪（如圖14所示）。2擋與1擋動力流相同，但輸出速比不同。因為在1擋時，反作用大太陽輪處于反向轉動狀態，2擋時則被鎖定，迫使反作用行星架順轉，相當于在1擋的動力傳遞路線上疊加了初始轉速，動力傳遞路線不變，轉速增高。

圖9 輸出行星排

圖10 輸入行星排

圖11 反作用行星排

圖12 D位1擋動力流

圖13 L位1擋動力流

圖14 2擋動力流

圖15 3擋動力流

在變速器進入3擋時，參與工作的離合器有CB123456和CB38，參與工作的行星排為輸入行星排、輸出行星排和反作用行星排。動力流向為：輸入軸→輸入排太陽輪→輸入行星架輸出齒圈→輸出行星架→輸出輪（如圖15所示）。3擋與1擋、2擋動力流相同，但輸出轉速更高。因為在2擋時，鎖定的是反作用大太陽輪，而3擋鎖定的是反作用小太陽輪，造成反作用行星架的初始轉速增加。在與1、2擋動力傳遞路線相同的情況下，轉速進一步增加。

（待續）