第2章 宝马汽车传动系统

2.1 自动变速器系统

2.1.1 变速器编号

2.1.1.1 变速器型号编码规则

(1)A5S 300J(旧标记)

(2)GS6-37BZ(符合宝马集团标准GS 90007的新标记)

2.1.1.2 变速器型号一览

(1)手动变速箱

(2)自动变速箱

2.1.2 GA8HP八速自动变速器

2.1.2.1 GA8HP概述

GA8HP自动变速箱有以下三种不同规格。

作为GA6HP19Z下一代产品的TUGA8HP45Z;

作为GA6HP26ZTU下一代产品的GA8HP70Z;

作为GA6HP32Z下一代产品的GA8HP90Z。

新款8挡自动变速箱GA8HP 是极其成功的GA6HP 自动变速箱的下一代产品。这款变速箱可传递的转矩较高,同时提高了效率。因此是高效动力性的一个重要组成部分。

与上一代产品一样也是一个行星齿轮箱,但是本产品带有四个单排单行星架行星齿轮组。八个前进挡和倒车挡由各齿轮组相应连接形成。连接时同样需要五个换挡元件、两个片式制动器和三个片式离合器。变速器内部结构见图2-1。行星齿轮组设计方案是形成每个挡位时都有三个换挡元件接合且只有两个换挡元件分离。这在降低拖拉阻力方面优势明显。

图2-1 8HP变速器内部结构

1—液力变矩器;2—油泵驱动链;3—齿轮组1;4—齿轮组2;5—齿轮组3;6—齿轮组4;7—驻车锁;8—片式离合器D;9—片式离合器C;10—片式离合器E;11—齿轮组1和2共用的太阳轮;12—片式制动器B;13—片式制动器A

其控制通过机械电子模块以液压电子方式实现,液压换挡机构和电子控制单元集成在机械电子模块内。

为进一步降低耗油量,自动变速箱配有停车时使动力传动系分离的停车分离功能。

在此新开发了包括自适应变速箱控制系统的变速箱电子控制系统。

液力变矩器使用了所谓的三管路变矩器,这种变矩器是现有液力变矩器的后续开发产品。这种变矩器也使用变矩器锁止离合器。

以下表格给出了自动变速箱GA6HP和GA8HP各个挡位下的总传动比i

2.1.2.2 液力变矩器

GA8HP自动变速箱上也使用液力变矩器,变矩器基本结构没有改变,同样带有泵轮、涡轮和导轮。变矩器内部结构见图2-2。但是三管路变矩器是一种针对功率优化的后续开发产品,变矩器锁止离合器通过一个独立的液压油管路来控制。其本身有两个优点:即使在变矩器锁止离合器接合时,液压油也能最佳地通过液力变矩器并进行冷却;在所有行驶情况下都能更好地控制变矩器锁止离合器。

图2-2 8HP液力变矩器内部结构

1—泵轮;2—导轮;3—液力变矩器锁止离合器;4—扭转减震器(涡轮扭转减震器 或双减震器系统);5—涡轮

管路1用于液压油供给;管路2用于液压油回流;管路3则为变矩器锁止离合器提供压力油。为了将发动机扭转振动与变速箱隔开,在此也可以将压力变矩器与现有减震系统组合在一起。

涡轮扭转减震器是一种经典的扭转减震器,其初级侧(发动机侧)可以通过变矩器锁止离合器与液力变矩器的涡轮以固定方式连接。因此提高了初级侧的飞轮质量,从而明显改善了减震特性。扭转减震器动作原理见图2-3。

图2-3 涡轮扭转减震器TTD结构

1—环形弹簧套件;2—变矩器锁止离合器活塞;3—变矩器壳体;4—涡轮;5—泵轮;6—导轮;7—变速箱输入轴

变矩器锁止离合器分离时,即处于变矩器运行模式时,来自涡轮的动力不像通常那样传输到变速箱输入轴上。涡轮将动力传输到扭转减震器的初级侧。涡轮扭转减震器的次级侧与变速箱输入轴连接在一起。因为液力变矩器不传输振动,所以转矩减震器不必承担减震功能。在这种情况下其工作方式与一个刚性传动元件非常相似。

变矩器锁止离合器接合时,动力直接从离合器传输到涡轮扭转减震器的初级侧。由于此时与变矩器涡轮之间为刚性连接,因此提高了初级侧的飞轮质量。动力通过涡轮扭转减震器传输到变速箱输入轴上。扭转振动可以非常有效地被过滤掉。这个系统可以在不降低舒适性的情况下,使变矩器锁止离合器的接合时间明显提前。这样可以使变速箱与发动机之间的连接更直接,从而提高动力性且降低了耗油量和尾气排放量。

双减震器液力变矩器主要由一个前置减震器和一个涡轮扭转减震器组成。第一个减震器的初级侧与变矩器锁止离合器连接,次级侧与第二个减震器的初级侧连接,后者的连接方式像带有变矩器涡轮的TTD一样为刚性连接。双减震变矩器结构与运作原理见图2-4。

图2-4 双减震器液力变矩器ZDW

1—环形弹簧;2—变矩器壳体;3—涡轮;4—泵轮;5—导轮;6—变速箱输入轴;7—环形弹簧套件

变矩器锁止离合器分离时动力传输与TTD 相同。动力从涡轮经过双减震器(未经过减震)传输给变速箱输入轴。变矩器锁止离合器接合时,动力通过由一个环形弹簧组成的第一个减震器传输。动力从此处传输给第二个减震器。该减震器的功能与TTD 相当,也由两个环形弹簧组成。由于进一步改善了减震特性,因此变速箱更适应柴油发动机的转动不均匀性。

变矩器锁止离合器用于防止传输转矩时打滑。因此有助于降低耗油量。如上所述,在新型三管路变矩器中通过一个独立的液压油管路控制变矩器锁止离合器。因此离合器与涡轮室之间是隔开的。锁止离合器结构剖视如图2-5所示。

图2-5 变矩器锁止离合器剖视

1—变矩器锁止离合器活塞;2—变矩器壳体,也是变矩器锁止离合器的外摩擦片支架;3—变矩器锁止离合器摩擦片套件;4—扭转减震器;5—涡轮;6—泵轮;7—导轮;8—导轮的单向离合器;9—至泵室和涡轮室的管路1和2;10—变矩器锁止离合器的管路3和压力室;11—变矩器锁止离合器的内摩擦片支架

与以前一样,变矩器锁止离合器也有调节范围,即允许驱动侧与从动侧之间存在规定可调滑转率的运行范围。这种情况主要是指分离和接合时的过渡。这个滑转率可降低从发动机传递到变速箱上的扭转振动。通过调节实现改善的方式是,可以在处于舒适性考虑要求变矩器锁止离合器分离的很多运行范围内以非常小的机械滑转率行驶。在GA6HP自动变速箱和GA8HP中已经予以考虑。

以前变矩器锁止离合器分离和接合通过变速箱压力控制实现。控制系统改变变矩器内液压油的流动方向。

液压油流动方向使活塞两侧的压力大小不同。因此使活塞向分离方向或接合方向移动。

新型变速箱的改进是,可以通过独立控制改善调节,从而能够以调节变矩器锁止离合器而不是以分离的方式扩大运行范围。此外还能随时根据具体要求(例如冷却)优化变矩器的流量。

液力变矩器锁止离合器分离过程(图2-6):处于分离状态时,变矩器锁止离合器的压力建立室几乎无压力。此时仅有0.3bar的压力用于预先注满液压油。涡轮室内的液压油压力将活塞压到其静止位置。不像上一代产品那样使液压油反向流动。

图2-6 锁止离合器分离

1—变矩器锁止离合器压力室;2—液力变矩器锁止离合器;3—涡轮;4—导轮;5—泵轮;6—单向阀;7—变矩器底阀;8—变矩器保持阀;9—变矩器压力控制阀;10—变矩器压力阀;11—系统压力电子压力控制阀;12—来自调压阀;13—过滤器;14—来自系统压力阀;15—变矩器锁止离合器阀;16—来自系统压力保持阀;17—用于预先注满的压力0.3bar;18—变矩器锁止离合器电子压力控制阀;19—来自调压阀

变矩器锁止离合器阀和变矩器压力转换阀位于静止位置。由变矩器压力阀调节的液压油压力从变矩器压力转换阀内的一个转换位置通过并提供给涡轮室。压力油从涡轮室出口经过变矩器压力转换阀第二个转换位置进入变速箱油冷却器以及用于润滑。

液力变矩器锁止离合器接合过程:变矩器锁止离合器阀直接为变矩器锁止离合器活塞提供压力油。

接通变矩器锁止离合器阀。因此系统压力保持阀的系统压力直接作用在变矩器锁止离合器活塞上。与此同时接通变矩器压力转换阀。因此系统压力阀不再为变矩器提供液压油,液压油直接用于冷却和提供给润滑部位。通过变矩器锁止离合器活塞与变矩器短路连接提供液压油,见图2-7。

图2-7 锁止离合器接合

1—变矩器锁止离合器压力室;2—液力变矩器锁止离合器;3—涡轮;4—导轮;5—泵轮;6—单向阀;7—变矩器底阀;8—变矩器保持阀;9—变矩器压力控制阀;10—变矩器压力阀;11—系统压力电子压力控制阀;12—来自调压阀;13—过滤器;14—来自系统压力阀;15—变矩器锁止离合器阀;16—来自系统压力保持阀;17—用于预先注满的压力0.3bar;18—变矩器锁止离合器电子压力控制阀;19—来自调压阀

2.1.2.3 液压油供给系统

液压油循环回路的基本功能与上一代产品相同。液压油的任务是润滑、控制换挡元件、转矩传输和冷却。

这是一个带油泵的普通压力循环系统,油泵从油底壳抽吸液压油并传输至调压阀。由于这个调压阀调节系统压力,因此也称为系统压力阀。体积流量为14.5cm3/min时系统压力在5.5~17.5bar之间。

与上一代产品不同,在此使用新型油泵。在GA6HP 自动变速箱中采用一个齿轮泵(月牙形泵)。在GA8HP 自动变速箱中使用一个双叶片泵,见图2-8。

图2-8 油泵实体

双叶片泵由于泵壳体采用特殊形状,因此泵转动一圈时输送两次。该泵位于变速箱内变矩器壳体下的一个液压油滤网上。泵由变矩器壳通过滚子齿形链驱动。其驱动同样通过发动机实现。

液压油泵通过一个过滤器抽吸液压油并输送至机械电子模块内的系统调压阀。在此调节所需系统压力。

多余的液压油被输送到油泵的抽吸通道内。由于抽吸通道内的引入管指向流动方向,因此有填充效果。这有助于避免形成气穴和噪声以及提高效率。双叶片泵油液输送原理见图2-9。

图2-9 GA8HP自动变速箱油泵填充

1—供给至系统(如离合器阀、调压阀、位置阀);2—系统调压阀;3—压力区1;4—抽吸区2;5—抽吸区1;6—压力区2;7—油底壳;8—抽吸通道内的引入管;9—至抽吸通道的回流管路

双叶片泵的优点是结构尺寸较小、输送功率适中。与GA6HP的齿轮泵相比,在整个转速范围内该泵的总效率提高10%~30%。

2.1.2.4 齿轮组

变速器八个前进挡和倒车挡由四个单排单行星架行星齿轮组形成。两个前部齿轮组共用一个太阳轮;另外两个分别有一个太阳轮。齿轮组位置分布见图2-10。

图2-10 GA8HP自动变速箱的齿轮组

A—片式制动器A;B—片式制动器B;C—片式离合器C;D—片式离合器D;E—片式离合器E;S12—共用太阳轮1/2;S3—太阳轮3;S4—太阳轮4;P1—行星齿轮1;P2—行星齿轮2;P3—行星齿轮3;P4—行星齿轮4;T1—行星架1;T2—行星架2;T3—行星架3;T4—行星架4

2.1.2.5 换挡元件

可以切换或改变挡位的制动器和离合器称为换挡元件。自动变速箱只需要五个换挡元件来切换八个挡位。上一代变速箱GA6HP 则需要五个换挡元件来切换六个挡位。

在GA8HP 自动变速箱中使用以下部件作为换挡元件:两个固定安装的片式制动器(制动器A和B);三个旋转的片式离合器(离合器C、D和E)。

片式离合器(C、D和E)将驱动力矩传入行星齿轮箱。片式制动器(A和B)将力矩作用在变速箱壳体上。系统以液压方式使离合器和制动器接合。为此液压油压力施加在活塞上,以便活塞将摩擦片套件压在一起。液压油压力消除时,在除片式制动器B 外的所有换挡元件中,活塞都在盘形弹簧的作用下压回到初始位置。片式离合器B在液压系统的作用下分离。

利用换挡元件可以在牵引力不中断的情况下换挡。为此所有换挡(从1~8挡以及返回)都以重叠换挡方式实现。换挡期间施加在“输出”离合器上的压力减小,直至“接管”离合器能够传输力矩。

与片式离合器一样,片式制动器A也通过液压压力接合并借助弹簧分离。片式制动器B同样通过液压压力接合,但是没有复位弹簧。与其他换挡元件不同,该制动器借助液压压力分离。复位弹簧使活塞离开摩擦片套件,这会在起步时造成车辆移动不平稳。

控制系统按以下方式工作:为了使片式制动器B接合,系统为活塞室1提供压力,活塞将摩擦片套件压到一起。活塞室1内的压力高于活塞位于对面的活塞室2。活塞室1内消除压力时片式制动器B分离。活塞室2内的液压油剩余压力将活塞压回。因此可以使摩擦片套件分离。

如此控制片式制动器B的原因是通过该制动器实现停车分离功能。片式制动器B必须能承受很大的力矩范围。一方面必须能很灵敏地维持小于15N·m的驱动力矩;另一方面必须能传输1250N·m的力矩。一个作用力线性提升的简单活塞无法实现这一要求。因此采用活塞室1内接合压力足够大的活塞,以便传输最大力矩。如果必须灵敏地定量传输低于15N·m的力矩,则施加在活塞室1上的压力应很小。但是会因此无法进行精确调节。所以活塞室1内的压力比所需压力大。为此在活塞室2内施加一个背压,从而在活塞上产生合力,以便能够灵敏地进行调节。

片式离合器C、D和E将各齿轮组的不同元件彼此连接在一起,从而可以传输力矩和传动比。与GA6HP 自动变速箱一样,在此也针对片式离合器(C、D和E)进行动态压力补偿。

片式离合器转动时活塞室内的液压油产生离心力。转速越高,离心力越大。由于液压油压向外壁,因此也会彼此分开。如果片式离合器已分离且活塞室内无压力,则彼此分开的液压油在活塞上施加一个作用力。该作用力有明显的负面作用,即一方面会将活塞压开,使摩擦片套件开始打滑;另一方面会影响离合器的调节质量,从而导致换挡很不舒适。

因此活塞两侧都注有液压油。在带有压力油的一侧,系统控制该压力以使离合器接合;在另一侧为活塞提供压力相对较小的润滑油。在活塞的这一侧通过一个挡板构成用于润滑油的腔室。如果根据转速产生压力,则活塞两侧都产生压力。因此压力差保持不变。

通过动态压力补偿可以在所有转速范围内使离合器可靠分离和接合。因此还改善了换挡舒适性。

2.1.2.6 驻车锁

为防止车辆自行移动,GA8HP 自动变速箱也配有驻车锁。其机械机构与上一代产品相同:驻车锁通过与驻车锁止轮啮合齿啮合的棘爪卡住变速箱输出轴。驻车锁棘爪在弹簧力的作用下挂入。

驻车锁的设计要求是,上坡或下坡坡度低于32%且车速低于2km/h时,始终确保车辆不自行移动;车速高于5km/h时驻车锁不得卡入。

所有上市车型都带有通过选挡开关(GWS)操纵的电动换挡机构。在此通过按压按钮或在某些条件下自动挂入驻车锁。但是变速箱也可以与机械换挡机构组合。此时通过从选挡杆至变速箱的拉线操纵驻车锁。

在机械换挡机构中用于选挡杆在不同行驶挡位下卡止的卡盘位于变速箱内。这个卡盘上有一个与锁止锥面连接的连接杆,驻车锁棘爪通过这个锥面挂入。

在带有选挡开关的车辆上取消了拉线。与所有行驶挡位一样驻车锁也以电气方式挂入。取消变速箱内的卡盘,在此通过一个驻车盘、一个驻车锁止缸、一个电磁阀和一个驻车锁电磁铁替代卡盘。

必须将驻车锁机械挂入和附属的电气控制区分开来。如上所述,驻车锁在弹簧力的作用下挂入。以电气方式启用驻车锁的过程是,通过选挡杆上的一个按钮,在挂入了行驶挡位的情况下通过关闭发动机,在挂入了行驶挡位、驾驶员安全带锁扣触点分离且未操纵行车制动器的情况下通过打开驾驶员车门。

电磁阀和驻车锁电磁铁由变速箱电子系统EGS控制。电磁阀位于液压换挡机构内,驻车锁电磁铁位于驻车锁缸上。挂入驻车锁时关闭(断电)驻车锁缸的驻车锁电磁铁。这样即可松开机械锁止机构并释放活塞。换挡机构内的电磁阀也一起关闭(断电)。阀门移到静止位置,驻车锁缸的缸室排气。驻车盘上预紧状态的螺旋弹簧将活塞拉向驻车锁方向并通过固定在驻车盘上的连接杆挂入。

驻车锁以液压方式松开。松开时通过电磁阀2接通驻车锁阀,从而使系统压力达到驻车锁缸的缸室内。因此克服弹簧力将活塞推回并松开驻车锁。此外还接通驻车锁电磁铁,该电磁铁通过固定机构附带锁住活塞,发动机静止时电磁铁只保持在位置N处。

在某些情况下(例如断电时处于应急模式下)可以通过驻车盘上的一个附加拉线将驻车锁手动开锁。只有发动机运转且踩下脚制动器时,才能通过将选挡杆移到位置R、D或N来松开驻车锁。

2.1.2.7 机械电子模块

机械电子模块安装在变速箱油底壳内,由液压换挡机构和电子控制单元组合而成,见图2-11。机械电子模块首次以这种形式在GA6HP 自动变速箱中使用。

图2-11 机电模块组成

1—液压控制单元;2—输入转速传感器;3—变速箱电子控制系统;4—输出转速传感器;5—执行机构上的接口;6—电子压力控制阀和电磁阀;7—驻车锁电磁铁

液压换挡机构(液压模块)包含变速箱控制系统的机械组件,如阀门、减震器和执行机构。

电子控制单元(电子模块)包含变速箱的整个电子控制单元。电子模块以密封机油的方式焊接。温度不超过145℃时可保证电子模块正常工作。

变速箱电子控制系统处理变速箱、发动机和车辆的信号。系统根据这些信号并结合所存储的数据计算变速箱的标准状态参数。例如,选挡、变矩器锁止离合器的策略、操纵制动器和离合器的控制指令。

执行规定指令时,系统通过功率输出级和电流调节电路控制电磁阀和压力调节器。借此控制自动变速箱液压系统。

变速箱电子控制系统与发动机管理系统之间通过PT-CAN通信。在带有电气换挡机构的车辆(即带有GWS的车辆)上,行驶挡位信息同样通过PT-CAN 传输给EGS。为确保提供信号,EGS 与GWS之间还通过第二个通道传输信号。在F01/F02和F07上还通过PT-CAN 2 传输。

在变速箱内装有以下传感器:涡轮转速传感器、输出转速传感器、用于探测驻车锁位置的位置传感器、变速箱油温度传感器。

变速箱控制单元的处理器带有一个2048kbit内部快速擦写存储器。其中约1536kbit用于存储变速箱基本程序,剩余约512kbit用于车辆专用应用数据。

与GA6HP 自动变速箱一样,在这款变速箱中也可以为变速箱控制单元编程。编程步骤基本上源于DME编程,只是针对变速箱功能方面进行了调整。

行驶期间自动进行压力适配。维修变速箱或更换变速箱后,必须用诊断系统将压力适配功能复位。此后最好在所有挡位下试车。

内部带有阀门和液压控制通道的阀体位于机械电子模块内。阀体分为下部部件(真正的阀体)和上部部件(通过铝合金隔板隔开的阀盘)。下部阀体内有14个液压阀、7个电子压力控制阀、1个电磁阀和用于驻车锁止的驻车锁电磁阀。阀体内各种液压阀与电子控制阀安装位置见图2-12~图2-14。

图2-12 阀体单元1

1—系统压力电子压力控制阀;2—片式离合器C电子压力控制阀;3—电磁阀1;4—变矩器锁止离合器电子压力控制阀;5—片式离合器E电子压力控制阀;6—片式离合器C 离合器阀;7—减压阀;8—片式离合器C 保持阀;9—驻车锁阀;10—片式离合器E 离合器阀;11—阀体;12—片式制动器A 离合器阀;13—片式离合器E 保持阀;14—片式离合器D离合器阀;15—片式制动器A电子压力控制阀;16—片式离合器D电子压力控制阀;17—片式制动器B电子压力控制阀

图2-13 阀体单元2

1—阀体;2—驻车锁缸;3—系统压力阀;4—变矩器压力控制阀;5—变矩器锁止离合器阀;6—片式制动器B1离合器阀;7—片式制动器B1保持阀

图2-14 阀体单元分布3

1—片式离合器D保持阀;2—片式制动器A保持阀;3—片式制动器B2制动器阀;4—片式制动器B2 保持阀;5—阀板;6—变矩器压力阀;7—冷却阀;8—位置阀

上部阀体内有另外7个液压阀以及钢球、滤网和板阀等插入件。上部阀体上装有电子模块包括变速箱电子控制系统。上部阀体上边的液压通道连接到变速箱壳体的通道和接口。

2.1.3 GA6HP六速自动变速器

2.1.3.1 GA6HP自动变速器概述

发动机输出的转矩通过带自调节变矩器离合器的变矩器传递到变速箱。换挡通过多片式离合器实现。第一次在BMW自动变速箱中使用的6个前进挡和倒车挡由Lepelletier(发明人)行星齿轮组产生。变速器内部结构如图2-15所示。

图2-15 GA6HP26Z的机械结构

1—输出轴6离合器B;2—双排齿轮组7离合器A;3—离合器D8单排齿轮组;4—离合器C9机油泵;5—离合器E10带变矩器离合器的变矩器

变速箱由一个所谓的机械电子装置模块控制,该模块由液压换挡机构和电子控制单元组合而成。以下的系统一览列出了电子控制系统的基本组件。

由转向柱上的选挡杆或多功能方向盘上的多个操作按钮生成的驾驶员希望值,作为电信号通过一条CAN总线继续传输到变速箱控制系统。在变速箱内分析各种边界条件后再转换这些命令,在组合仪表中显示变速箱挡位。

在以此方式及方法实现的变速箱纯电子控制系统(导线换挡)中,可不再使用传统的中央控制台换挡杆及其附属的组件。

另一个提高舒适性的重要标志是自动化的驻车锁止器,例如拔下点火钥匙时将被激活。

针对电气连接及系统组件有故障或完全失效的情况,预先采取了许多措施,例如选挡杆与变速箱控制单元之间的一条附加串行数据导线,组合仪表内及E65新型显示器内的故障信息显示或故障停车情况下的手动紧急解锁装置。自动变速器控制原理见图2-16。

图2-16 GA6HP26Z电子变速箱控制系统

1—钥匙信号启动锁止;2—备用信号(驻车锁止器nab);3—自动变速箱;4—车内操纵机构(用于紧急解锁装置);5—驻车锁止器的手动紧急解锁装置;6—驾驶员希望值P、R、N、D(S、M+-);7—换挡示意图;CAS—便捷进入及启动系统;EMF—电动机械式驻车制动器;EGS—电子变速箱控制系统(在机械电子装置模块内);SZL—转向柱开关中心

2.1.3.2 变矩器和变矩器离合器

变矩器是发动机与变速箱之间动力传输的连接部分。像其他自动变速箱一样,它的任务也是将高转速/低转矩转换为低转速/高转矩。变矩器离合器用于消除转速差。变矩器内部结构见图2-17。

图2-17 GA6HP26Z变矩器和变矩器离合器

1—泵;2—涡轮;3—导轮;4—自由轮;5—变矩器轮毂;6—导轮轴;7—涡轮轴;8—变矩器壳;9—变矩器离合器活塞;10—从动盘片

像变速箱A5S560Z一样,变矩器离合器也设计为双摩擦面离合器。在1~6挡时控制该离合器的转速差。这样就减少了变矩器离合器“分离”的工况。因此也降低了燃油消耗。

变速箱油温在35℃以下时不控制变矩器离合器的转速差,该离合器也不被接合。

在其他工况下变矩器离合器的转速差控制取决于各种因素,例如,负荷希望值信号;发动机负荷状态;车速;变速箱油温;所选换挡模式。

因此,无法简单地描述变矩器离合器何时开始执行转速差控制及接合。

当负荷希望值信号(加速踏板信号)接近50%时,在1~6挡中自约30km/h起,变矩器离合器以XE模式(超经济)进行转速差控制。如果负荷希望值超过50%,则变矩器离合器分离。

在所有前进挡下,自约80km/h的车速起变矩器离合器接合。在加速踏板全负荷位置或强制降挡加速开关位置时,该离合器在约20km/h的车速下即被接合。

与变速箱A5S325Z相似,在这个新型自动变速箱的变矩器离合器从动盘片内没有油道。以此方式形成的机油回路保证了变矩器离合器接合后变矩器内的温度降低得更快。

为了与发动机相匹配,新型自动变速箱的变矩器有不同尺寸。

变矩器在停车状态下分离是一项创新。与停车状态下让发动机带着变矩器运转(脚踩在制动踏板上)不同,停车时变矩器与传动系统分离,这样就使车辆只保持在最小负荷状态且降低了耗油量。分离状态通过离合器A的调节实现,取决于负荷信号和输出转速。

2.1.3.3 机油泵

机油泵为自动变速箱输送所需要的压力油和润滑油。像其他变速箱一样,该油泵也设计为内啮合齿轮泵,其输送能力为每转约16cm3。未安装流量调节阀。油泵内变矩器的轴承座带有一个滚针轴承。油泵内部结构见图2-18。

图2-18 GA6HP26Z机油泵

1—夹板;2—定心板;3—导轮轴;4—进油道;5—至机油滤网(进油管);6—圆形密封环;7—轴承;8—卡环;9—轴密封环;10—泵轮;11—齿圈;12—泵壳

2.1.3.4 多片式离合器

新型变速箱GA6HP26Z只需要5个离合器用于6个挡位的换挡。而变速箱A5S560Z则有7个离合器用于5个挡位的换挡。这些离合器分为传动离合器和制动离合器,见图2-19。

图2-19 GA6HP26Z多片式离合器

A,B,E—传动离合器;C,D—制动离合器

传动离合器A、B和E的平衡状态与动态压力有关。

在新型变速箱中,所有从1~6挡以及从6~1挡的换挡都设计为重叠换挡。因此可不再像A5S560Z那样,从1~2挡、从2~3挡通过超越离合器实现换挡,而是取消了超越离合器换挡装置。通过重叠换挡减轻了重量并节省了空间。电子液压换挡是由液压换挡机构内的液压阀及压力调节器控制执行的。

2.1.3.5 行星齿轮组

在变速箱GA6HP26Z中使用了新型Lepelletier(发明人)行星齿轮组。通过这个齿轮组实现了6个前进挡和1个倒车挡。与变速箱A5S560内一直使用的Wilson齿轮组相比,这个Lepelletier齿轮组的结构更简单。

这个齿轮组由一个单排单行星架行星齿轮组(图2-20)和一个附加连接的双排行星齿轮组组成,见图2-21。

图2-20 GA6HP26Z单排行星齿轮组

1—齿圈1;2—行星轮;3—中心轮1;4—行星架;5—涡轮轴;6—油缸A;7—挡板A

图2-21 GA6HP26Z双排行星齿轮组

1—齿圈2;2—离合器E的行星架;3—输出轴;4—双排行星轮(长);5—中心轮3离合器E;6—中心轮2离合器A;7—行星架1;8—行星轮(短)

单排单行星架行星齿轮组由以下部件组成:1个中心轮、3个行星轮、1个行星架、1个齿圈。

附加连接的双排行星齿轮组由以下部件组成:2个大小不同的中心轮、3个短行星轮、3个长行星轮、1个行星架、1个齿圈。

2.1.3.6 驻车锁止器

驻车锁止器是防止车辆自行移动的装置。该锁止器在车辆停车时的锁止取决于规格,在其他规格中通过选挡杆纯机械锁止,在安装了这种新型变速箱时,通过选挡杆以电动方式由一个执行电磁铁锁止。

驻车锁止器通过啮合在驻车锁止棘轮1内的棘爪4,来锁死变速箱的输出轴,见图2-22。

图2-22 GA6HP26Z驻车锁止器

1—驻车锁止棘轮;2—连接杆;3—导板;4—驻车锁止棘爪;5—碟形弹簧

驻车锁止器的设计目标是,上坡或下坡坡度小于32%而且在车速低于2km/h时完全保证车辆安全地停住;如果车速超过5km/h,则不允许驻车锁止器锁止。

对电动规格的驻车锁止器,必须区分锁止器的机械锁止部分和所属的电动控制部分。

驻车锁止器通过变速箱内的机械弹簧系统锁止,取消了变速箱内的卡盘,取而代之的是1个驻车棘轮、1个驻车锁止缸、1个电磁阀和1个电磁铁。

锁止器的电动操纵通过选挡杆上的按钮或无线电遥控钥匙实现。电磁阀和电磁铁的控制通过EGS控制单元实现。

电磁阀位于液压换挡机构内,电磁铁安装在驻车锁止器缸上。

锁止驻车锁止器时,用于驻车锁止缸的电磁铁被关闭。这样就取消了机械锁止并释放了活塞。换挡机构内的电磁阀也被关闭。这个阀返回关闭位置,驻车锁止缸内通气。通过驻车棘轮上预张紧的碟形弹簧活塞被拉向驻车锁止器,并经过固定在驻车棘轮上的连接杆锁止。

在退出驻车位置时,换挡机构内的电磁阀被接通,主油路压力油进入驻车锁止缸内并将活塞推回。驻车锁止器解锁。

驻车锁止缸上的电磁铁也被接通。这样活塞通过锁止钢球被附加锁止或在发动机停机状态下挂入N挡时保持不动。

通过驻车棘轮上的一个附加拉线,在特殊情况下可以将驻车锁止器手动解锁,例如在电路故障紧急模式下。

如果车速低于2km/h,则可以按压选挡杆上的P按钮将驻车锁止器手动锁止。

如果拔下点火钥匙且车速信号为0,则驻车锁止器自动锁止。

虽然发动机正在运转且挂入了变速箱挡位D、N或R,但是如果驾驶员侧车门开着且驾驶员座椅上无人,则驻车锁止器也将自动锁止。

只有发动机正在运转且踩下脚制动器后将选挡杆推向挡位R、D或N时,才能解锁驻车锁止器。

2.1.3.7 机电单元

机械电子装置模块由液压换挡机构和电子控制单元组合而成,并安装在油底壳内,见图2-23。这种形式的机械电子装置模块第一次在BMW自动变速箱中使用。

图2-23 GA6HP26Z机械电子装置模块(剖面图)

1—变矩器;2—泵轮;3—定心板;4—夹板;5—液压装置模块;6—电子装置模块;7—磁铁;8—油底壳;9—压力调节器;10—带进油管的机油滤网(集成在油底壳内);11—变速箱壳

液压换挡机构(液压装置模块)包括变速箱控制系统的机械组件,如作为执行器使用的阀和缓冲器。

电子控制单元(电子装置模块)包括变速箱的整个电子控制单元。

电子变速箱控制单元是机械电子装置模块的组件,安装在变速箱油底壳内。在这个控制单元内分析电子输入信号并输出电子调节参数。该控制单元通过一个CAN总线接口和一条独立的数据导线集成在E65车辆电子系统内。机电单元安装部件位置见图2-24。

图2-24 GA6HP26Z机械电子装置模块

1—涡轮转速传感器;2—液压装置模块;3—电子装置模块;4—输出转速传感器;5—温度传感器;6—挡位开关

各组件之间的信号传输原则上通过CAN总线(图2-25)实现。

图2-25 GA6HP26Z CAN总线和串行导线

1—自动变速箱;2—串行单向导线;3—选挡杆;4—钥匙;5—显示;CAS—便捷进入及启动系统;Gateway—中央网关模块ZGM;EGS—电子变速箱控制系统;SZL—转向柱开关中心;PT-CAN—动力传动系CAN;K-CAN—车身CAN;SI-Bus—安全信息总线Byteflight(BMW安全总线系统)光缆

出于安全性考虑,除总线导线外,转向柱开关中心(SZL)与电子变速箱控制(EGS)之间还有一根从SZL至EGS的单向串行导线供信号传输使用。这根串行导线必须同CAN一样安全。

CAN总线带有保证数据高度安全传输的机构(校核数据等)。在从一个总线向其他总线进行数据传输时,例如从K-CAN向PT-CAN传输时,中央网关模块(ZGM)是数据传输链中的一个环节。

变速箱控制单元所需要的用于换挡的数据,例如喷射时间、发动机转速、节气门角度、发动机温度和发动机干预,由ZGM通过PT-CAN总线传输到变速箱控制单元内。电磁阀和压力调节器的控制直接由机械电子装置模块完成。

通过PT-CAN总线发送至EGS控制单元以及从EGS控制单元发送至其他控制单元的信号见下表。

通过霍尔传感器测定变速箱涡轮转速和输出转速后,测量值将被直接传输到机械电子装置模块内。同样,挡位开关信号也直接被传输到机械电子装置模块内。

与变速箱A5S440Z或A5S325Z一样,在这个变速箱中也可以通过可擦写代码给变速箱控制单元编程。在很大程度上采用的是DME编程的工作方法,且只适合变速箱控制单元的功能。

变速箱控制单元的处理器有一个440KB的内置式可擦写存储器。其中约370KB由变速箱基本程序占用。剩余约70KB的内容为车辆专用的应用数据。

行驶期间压力匹配自动完成。维修变速箱或更换变速箱后必须用测试仪将压力匹配复位。然后挂入所有挡位试车。

热车程序:如果发动机温度低于约60℃,则每次启动发动机后都调用这个热车程序。在执行热车程序时保持在各挡位的时间较长,就是说在较高转速下才换到某一挡位。这样发动机和废气催化转换器将很快达到工作温度。

发动机温度超过约60℃时或发动机启动约120s后,将退出这个热车程序。

换低挡锁止机构:如果换低挡时转速会超过发动机最高转速,则该锁止机构将阻止换低挡。借此避免损坏发动机和变速箱。

倒车挡锁止机构:在行驶速度高于5km/h时,该锁止机构换到倒车挡。如果车速高于5km/h时驾驶员选择倒车挡,那么变速箱将挂入空挡位置且在组合仪表内相应显示N。直到车辆速度低于5km/h,才能再次按压选挡杆挂入倒车挡。

变速器电子控制单元原理简图如图2-26所示。

图2-26 电子变速箱控制单元方框图

变速箱插头上的线脚布置

内部线脚布置在机械电子装置模块内,位于方框图右侧。此处只画出完整图形的一半,进行维修时无法够到接头(模块内部)。

安装在GA6HP26Z中的电子液压变速箱控制系统(EGS)拥有3个电磁阀(MV)和6个电子压力控制阀(EDS)。借助这些阀可控制变速箱的换挡。

在液压换挡机构上安装了3个电磁阀。它们是3/2换向阀,即阀门带有3个接头和2个开关位置,安装位置见图2-27。

图2-27 电磁阀和压力控制阀的位置

1—滑块;2—执行电磁铁;3—MV 3驻车锁止缸;4—EDS 6;5—MV 1;6—EDS 4;7—EDS 5;8—EDS 3;9—EDS 2;10—EDS 1;11—变速箱插头;12—电子装置模块;13—液压装置模块;14—MV 2;15—挡位开关

电磁阀由电子变速箱控制系统控制,有“开启”和“封闭”两个位置。这样就可以转换液压阀的工作状态。

电子压力控制阀(EDS)将电流成正比地转换为液压压力。这些阀由电子装置模块控制并操纵属于换挡元件的液压阀。

在装配液压装置模块和电子装置模块时应注意,驻车锁止缸的活塞挂在挡位开关内。