大眾09G/09D自動變速器動力傳遞分析新思路

遼寧省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學校/冮地 劉英男

大眾09G/09D型自動變速器是由日本愛信公司開發(fā)設計的前輪驅(qū)動的車型上代號為TF-60SN，后輪驅(qū)動的車型上代號為TR-60SN。09G/09D型自動變速器主要搭載于大眾途銳、速騰、邁騰、高爾夫、途安和新甲殼蟲等車型上。在動力傳遞結(jié)構(gòu)方面是6AT中最具代表性的之一。

一、動力傳遞結(jié)構(gòu)的基本分析

09G/09D型自動變速器的動力傳遞結(jié)構(gòu)沿輸入至輸出方向上，分別有一個單級行星排和一個拉維娜結(jié)構(gòu)，為便于表達，文中將其分別稱之為前排和后段，如圖1所示。

┃ 圖1 09G/09D動力傳遞結(jié)構(gòu)示意圖

前排的齒圈與變速器輸入軸一體可常獲得輸入軸速度1（輸入軸速度為不變速，直接記為1），太陽輪為常固定狀態(tài)，行星架為從動。根據(jù)當前的約束情況，可知前排行星架始終為減速輸出，可將此速度記作↓0（↓為減速，角標0為非復合速度）。

后段屬于使用齒圈作為從動元件的拉維娜變速機構(gòu)。前排與后段之間連接點的數(shù)目不為1，這意味著前排與后段視作一個整體。

二、動力傳遞分析過程

1.執(zhí)行元件的代號標注及篩選

對09G/09D型自動變速器的動力傳遞結(jié)構(gòu)簡圖，沿輸入軸至輸出軸方向依次進行執(zhí)行元件代號標注，標注結(jié)果如圖2所示。

┃ 圖2 09G/09D執(zhí)行元件的代號標注

僅分析動力擋時，應去除全部單向離合器F。所以篩選執(zhí)行元件后，剩余執(zhí)行元件為C1、C2、C3、B1、B2。

2.不同組合狀態(tài)下的速度分析

根據(jù)各行星排之間的連接特征，前排無須換擋執(zhí)行元件約束即可生成速度，而后段拉維娜結(jié)構(gòu)則需要兩個約束方可生成速度。所以說該變速器各動力擋的執(zhí)行元件數(shù)目為2。

列出所有執(zhí)行元件數(shù)目為2的10種組合，并對所有組合依次進行速度分析。

①C1C2

C1C2的工作可使前排的速度↓0傳遞至后段的大太陽輪和小太陽輪。按齒輪嚙合原理進行速度分析可知，小太陽輪為順時針（S）轉(zhuǎn)動，驅(qū)動短行星輪逆時針（N）轉(zhuǎn)動，短行星輪驅(qū)動長行星輪順時針（S）轉(zhuǎn)動，如圖3所示。

┃ 圖3 C1C2組合的約束下后段行星齒輪轉(zhuǎn)向示意圖

當前大太陽輪速度為↓0，長行星輪沿著大太陽輪的順時針轉(zhuǎn)動則會導致一體行星架會相對于大太陽輪做順時針公轉(zhuǎn)，此速度可簡單記為S↓（即順時針減速），同時大太陽輪提高此公轉(zhuǎn)速度，可記為S↓+↓0，如圖4所示。

┃ 圖4 C1C2組合的約束下后段行星架速度示意圖

此時再回到雙級行星排中，我們發(fā)現(xiàn)小太陽輪依然順時針旋轉(zhuǎn)，但是一體行星架則處于一定的超速狀態(tài)，所以公共齒圈的輸出速度為輕微超速，可記作↓0+S↓↓0。該速度與常規(guī)↓0的速度差距較小，可近似視其為↓0，如圖5所示。

┃ 圖5 C1C2組合的約束及輸出速度示意圖

②C1C3

C1工作可使前排的速度↓0傳遞至后段的小太陽輪，而C3工作可使后段的一體行星架具備輸入軸速度1。這樣在拉維娜結(jié)構(gòu)中，雙級行星排的行星架以輸入軸速度1作為主動元件，小太陽輪以↓0速度作為受限元件，則公共齒圈的整體輸出速度為減速。但此時受限元件小太陽輪的順時針旋轉(zhuǎn)又會提高從動元件公共齒圈的轉(zhuǎn)速，所以得到公共齒圈的輸出速度為↓+（角標+，意味著當前復合速度比角標為0時有所提高），如圖6所示。

┃ 圖6 C1C3組合的約束及輸出速度示意圖

③C2C3

C2工作可使前排的速度↓0傳遞至后段的大太陽輪，C3工作可使后段的一體行星架具備輸入軸速度。這樣拉維娜機構(gòu)中，單級行星排的行星架以輸入軸速度1作為主動元件、大太陽輪以↓0速度作為受限元件，則公共齒圈的整體輸出速度為超速。但此時受限元件大太陽輪的順時針旋轉(zhuǎn)會降低從動元件公共齒圈的轉(zhuǎn)速，所以得到公共齒圈的輸出速度為↑-（角標-，意味著當前復合速度比角標為0時有所降低），如圖7所示。

┃ 圖7 C2C3組合的約束及輸出速度示意圖

C1工作可使前排的速度↓0傳遞至后段的小太陽輪，B1工作可固定后段的大太陽輪。按齒輪嚙合原理進行速度分析可知，長行星輪順時針（S）轉(zhuǎn)動（這與C1C2工作狀態(tài)行星齒輪的轉(zhuǎn)動狀態(tài)下相似）。

此時大太陽輪固定，長行星輪沿著大太陽輪的順時針轉(zhuǎn)動會導致行星架會相對于大太陽輪做順時針公轉(zhuǎn)，如圖8所示。

┃ 圖8 C1B1組合的約束下一體行星架速度示意圖

此時再回到雙級行星排中，我們發(fā)現(xiàn)小太陽輪依然是順時針旋轉(zhuǎn)，而行星架則應是順時針減速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。

那么當前小太陽輪以↓0速度作為主動元件、一體行星架順時針轉(zhuǎn)動作為受限元件，則公共齒圈的整體輸出速度為減速。受限元件一體行星架的順時針旋轉(zhuǎn)會提高公共齒圈的轉(zhuǎn)速，所以得到公共齒圈的輸出速度為↓0·↓+，如圖9所示。

┃ 圖9 C1B1組合的約束及輸出速度示意圖

C1工作可使前排的速度↓0傳遞至后段的小太陽輪，B2工作可固定后段的一體行星架，則拉維娜結(jié)構(gòu)的雙級行星排中，小太陽輪主動速度為↓0，一體行星架固定，所以公共齒圈的輸出速度為減速，記作↓0·↓0，如圖10所示。

┃ 圖10 C1B2組合的約束及輸出速度示意圖

C2和B1的約束沖突。

⑦C2B2

┃ 圖11 C2B2組合的約束及輸出速度示意圖

C2工作可使前排的速度↓0傳遞至后段的大太陽輪，B2工作可固定后段的一體行星架。此時拉維娜機構(gòu)的單級行星排中，太陽輪主動速度為↓0，一體行星架固定，所以公共齒圈的輸出速度為反向減速，記作↓0· r↓0（左側(cè)符號r表示輸出速度與輸入速度方向相反），如圖11所示。

⑧C3B1

C3工作可使后段的一體行星架具備輸入軸速度1，B1工作可固定后段的大太陽輪。此時拉維娜結(jié)構(gòu)的單級行星排中，一體行星架以輸入軸速度1作為主動元件，大太陽輪固定，則公共齒圈輸出速度超速，記作↑0，如圖12所示。

┃ 圖12 C3B1組合的約束及輸出速度示意圖

C2和B1的約束方式?jīng)_突。

⑩B1B2

當前約束方式下導致輸出軸鎖死。

3.速度標記的對比分析

由此總結(jié)出各速度標記，并按速度由低至高進行排列擋位，如表所示。

09G/09D自動變速器基本擋位排序及其相關(guān)說明