- 新型寶馬汽車結構·原理與維修
- 瑞佩爾
- 12278字
- 2019-01-04 16:14:10
第2章 寶馬汽車傳動系統
2.1 自動變速器系統
2.1.1 變速器編號
2.1.1.1 變速器型號編碼規則
(1)A5S 300J(舊標記)
(2)GS6-37BZ(符合寶馬集團標準GS 90007的新標記)
2.1.1.2 變速器型號一覽
(1)手動變速箱
(2)自動變速箱
2.1.2 GA8HP八速自動變速器
2.1.2.1 GA8HP概述
GA8HP自動變速箱有以下三種不同規格。
作為GA6HP19Z下一代產品的TUGA8HP45Z;
作為GA6HP26ZTU下一代產品的GA8HP70Z;
作為GA6HP32Z下一代產品的GA8HP90Z。
新款8擋自動變速箱GA8HP 是極其成功的GA6HP 自動變速箱的下一代產品。這款變速箱可傳遞的轉矩較高,同時提高了效率。因此是高效動力性的一個重要組成部分。
與上一代產品一樣也是一個行星齒輪箱,但是本產品帶有四個單排單行星架行星齒輪組。八個前進擋和倒車擋由各齒輪組相應連接形成。連接時同樣需要五個換擋元件、兩個片式制動器和三個片式離合器。變速器內部結構見圖2-1。行星齒輪組設計方案是形成每個擋位時都有三個換擋元件接合且只有兩個換擋元件分離。這在降低拖拉阻力方面優勢明顯。

圖2-1 8HP變速器內部結構
1—液力變矩器;2—油泵驅動鏈;3—齒輪組1;4—齒輪組2;5—齒輪組3;6—齒輪組4;7—駐車鎖;8—片式離合器D;9—片式離合器C;10—片式離合器E;11—齒輪組1和2共用的太陽輪;12—片式制動器B;13—片式制動器A
其控制通過機械電子模塊以液壓電子方式實現,液壓換擋機構和電子控制單元集成在機械電子模塊內。
為進一步降低耗油量,自動變速箱配有停車時使動力傳動系分離的停車分離功能。
在此新開發了包括自適應變速箱控制系統的變速箱電子控制系統。
液力變矩器使用了所謂的三管路變矩器,這種變矩器是現有液力變矩器的后續開發產品。這種變矩器也使用變矩器鎖止離合器。
以下表格給出了自動變速箱GA6HP和GA8HP各個擋位下的總傳動比i。
2.1.2.2 液力變矩器
GA8HP自動變速箱上也使用液力變矩器,變矩器基本結構沒有改變,同樣帶有泵輪、渦輪和導輪。變矩器內部結構見圖2-2。但是三管路變矩器是一種針對功率優化的后續開發產品,變矩器鎖止離合器通過一個獨立的液壓油管路來控制。其本身有兩個優點:即使在變矩器鎖止離合器接合時,液壓油也能最佳地通過液力變矩器并進行冷卻;在所有行駛情況下都能更好地控制變矩器鎖止離合器。

圖2-2 8HP液力變矩器內部結構
1—泵輪;2—導輪;3—液力變矩器鎖止離合器;4—扭轉減震器(渦輪扭轉減震器 或雙減震器系統);5—渦輪
管路1用于液壓油供給;管路2用于液壓油回流;管路3則為變矩器鎖止離合器提供壓力油。為了將發動機扭轉振動與變速箱隔開,在此也可以將壓力變矩器與現有減震系統組合在一起。
渦輪扭轉減震器是一種經典的扭轉減震器,其初級側(發動機側)可以通過變矩器鎖止離合器與液力變矩器的渦輪以固定方式連接。因此提高了初級側的飛輪質量,從而明顯改善了減震特性。扭轉減震器動作原理見圖2-3。

圖2-3 渦輪扭轉減震器TTD結構
1—環形彈簧套件;2—變矩器鎖止離合器活塞;3—變矩器殼體;4—渦輪;5—泵輪;6—導輪;7—變速箱輸入軸
變矩器鎖止離合器分離時,即處于變矩器運行模式時,來自渦輪的動力不像通常那樣傳輸到變速箱輸入軸上。渦輪將動力傳輸到扭轉減震器的初級側。渦輪扭轉減震器的次級側與變速箱輸入軸連接在一起。因為液力變矩器不傳輸振動,所以轉矩減震器不必承擔減震功能。在這種情況下其工作方式與一個剛性傳動元件非常相似。
變矩器鎖止離合器接合時,動力直接從離合器傳輸到渦輪扭轉減震器的初級側。由于此時與變矩器渦輪之間為剛性連接,因此提高了初級側的飛輪質量。動力通過渦輪扭轉減震器傳輸到變速箱輸入軸上。扭轉振動可以非常有效地被過濾掉。這個系統可以在不降低舒適性的情況下,使變矩器鎖止離合器的接合時間明顯提前。這樣可以使變速箱與發動機之間的連接更直接,從而提高動力性且降低了耗油量和尾氣排放量。
雙減震器液力變矩器主要由一個前置減震器和一個渦輪扭轉減震器組成。第一個減震器的初級側與變矩器鎖止離合器連接,次級側與第二個減震器的初級側連接,后者的連接方式像帶有變矩器渦輪的TTD一樣為剛性連接。雙減震變矩器結構與運作原理見圖2-4。

圖2-4 雙減震器液力變矩器ZDW
1—環形彈簧;2—變矩器殼體;3—渦輪;4—泵輪;5—導輪;6—變速箱輸入軸;7—環形彈簧套件
變矩器鎖止離合器分離時動力傳輸與TTD 相同。動力從渦輪經過雙減震器(未經過減震)傳輸給變速箱輸入軸。變矩器鎖止離合器接合時,動力通過由一個環形彈簧組成的第一個減震器傳輸。動力從此處傳輸給第二個減震器。該減震器的功能與TTD 相當,也由兩個環形彈簧組成。由于進一步改善了減震特性,因此變速箱更適應柴油發動機的轉動不均勻性。
變矩器鎖止離合器用于防止傳輸轉矩時打滑。因此有助于降低耗油量。如上所述,在新型三管路變矩器中通過一個獨立的液壓油管路控制變矩器鎖止離合器。因此離合器與渦輪室之間是隔開的。鎖止離合器結構剖視如圖2-5所示。

圖2-5 變矩器鎖止離合器剖視
1—變矩器鎖止離合器活塞;2—變矩器殼體,也是變矩器鎖止離合器的外摩擦片支架;3—變矩器鎖止離合器摩擦片套件;4—扭轉減震器;5—渦輪;6—泵輪;7—導輪;8—導輪的單向離合器;9—至泵室和渦輪室的管路1和2;10—變矩器鎖止離合器的管路3和壓力室;11—變矩器鎖止離合器的內摩擦片支架
與以前一樣,變矩器鎖止離合器也有調節范圍,即允許驅動側與從動側之間存在規定可調滑轉率的運行范圍。這種情況主要是指分離和接合時的過渡。這個滑轉率可降低從發動機傳遞到變速箱上的扭轉振動。通過調節實現改善的方式是,可以在處于舒適性考慮要求變矩器鎖止離合器分離的很多運行范圍內以非常小的機械滑轉率行駛。在GA6HP自動變速箱和GA8HP中已經予以考慮。
以前變矩器鎖止離合器分離和接合通過變速箱壓力控制實現??刂葡到y改變變矩器內液壓油的流動方向。
液壓油流動方向使活塞兩側的壓力大小不同。因此使活塞向分離方向或接合方向移動。
新型變速箱的改進是,可以通過獨立控制改善調節,從而能夠以調節變矩器鎖止離合器而不是以分離的方式擴大運行范圍。此外還能隨時根據具體要求(例如冷卻)優化變矩器的流量。
液力變矩器鎖止離合器分離過程(圖2-6):處于分離狀態時,變矩器鎖止離合器的壓力建立室幾乎無壓力。此時僅有0.3bar的壓力用于預先注滿液壓油。渦輪室內的液壓油壓力將活塞壓到其靜止位置。不像上一代產品那樣使液壓油反向流動。

圖2-6 鎖止離合器分離
1—變矩器鎖止離合器壓力室;2—液力變矩器鎖止離合器;3—渦輪;4—導輪;5—泵輪;6—單向閥;7—變矩器底閥;8—變矩器保持閥;9—變矩器壓力控制閥;10—變矩器壓力閥;11—系統壓力電子壓力控制閥;12—來自調壓閥;13—過濾器;14—來自系統壓力閥;15—變矩器鎖止離合器閥;16—來自系統壓力保持閥;17—用于預先注滿的壓力0.3bar;18—變矩器鎖止離合器電子壓力控制閥;19—來自調壓閥
變矩器鎖止離合器閥和變矩器壓力轉換閥位于靜止位置。由變矩器壓力閥調節的液壓油壓力從變矩器壓力轉換閥內的一個轉換位置通過并提供給渦輪室。壓力油從渦輪室出口經過變矩器壓力轉換閥第二個轉換位置進入變速箱油冷卻器以及用于潤滑。
液力變矩器鎖止離合器接合過程:變矩器鎖止離合器閥直接為變矩器鎖止離合器活塞提供壓力油。
接通變矩器鎖止離合器閥。因此系統壓力保持閥的系統壓力直接作用在變矩器鎖止離合器活塞上。與此同時接通變矩器壓力轉換閥。因此系統壓力閥不再為變矩器提供液壓油,液壓油直接用于冷卻和提供給潤滑部位。通過變矩器鎖止離合器活塞與變矩器短路連接提供液壓油,見圖2-7。

圖2-7 鎖止離合器接合
1—變矩器鎖止離合器壓力室;2—液力變矩器鎖止離合器;3—渦輪;4—導輪;5—泵輪;6—單向閥;7—變矩器底閥;8—變矩器保持閥;9—變矩器壓力控制閥;10—變矩器壓力閥;11—系統壓力電子壓力控制閥;12—來自調壓閥;13—過濾器;14—來自系統壓力閥;15—變矩器鎖止離合器閥;16—來自系統壓力保持閥;17—用于預先注滿的壓力0.3bar;18—變矩器鎖止離合器電子壓力控制閥;19—來自調壓閥
2.1.2.3 液壓油供給系統
液壓油循環回路的基本功能與上一代產品相同。液壓油的任務是潤滑、控制換擋元件、轉矩傳輸和冷卻。
這是一個帶油泵的普通壓力循環系統,油泵從油底殼抽吸液壓油并傳輸至調壓閥。由于這個調壓閥調節系統壓力,因此也稱為系統壓力閥。體積流量為14.5cm3/min時系統壓力在5.5~17.5bar之間。
與上一代產品不同,在此使用新型油泵。在GA6HP 自動變速箱中采用一個齒輪泵(月牙形泵)。在GA8HP 自動變速箱中使用一個雙葉片泵,見圖2-8。

圖2-8 油泵實體
雙葉片泵由于泵殼體采用特殊形狀,因此泵轉動一圈時輸送兩次。該泵位于變速箱內變矩器殼體下的一個液壓油濾網上。泵由變矩器殼通過滾子齒形鏈驅動。其驅動同樣通過發動機實現。
液壓油泵通過一個過濾器抽吸液壓油并輸送至機械電子模塊內的系統調壓閥。在此調節所需系統壓力。
多余的液壓油被輸送到油泵的抽吸通道內。由于抽吸通道內的引入管指向流動方向,因此有填充效果。這有助于避免形成氣穴和噪聲以及提高效率。雙葉片泵油液輸送原理見圖2-9。

圖2-9 GA8HP自動變速箱油泵填充
1—供給至系統(如離合器閥、調壓閥、位置閥);2—系統調壓閥;3—壓力區1;4—抽吸區2;5—抽吸區1;6—壓力區2;7—油底殼;8—抽吸通道內的引入管;9—至抽吸通道的回流管路
雙葉片泵的優點是結構尺寸較小、輸送功率適中。與GA6HP的齒輪泵相比,在整個轉速范圍內該泵的總效率提高10%~30%。
2.1.2.4 齒輪組
變速器八個前進擋和倒車擋由四個單排單行星架行星齒輪組形成。兩個前部齒輪組共用一個太陽輪;另外兩個分別有一個太陽輪。齒輪組位置分布見圖2-10。

圖2-10 GA8HP自動變速箱的齒輪組
A—片式制動器A;B—片式制動器B;C—片式離合器C;D—片式離合器D;E—片式離合器E;S12—共用太陽輪1/2;S3—太陽輪3;S4—太陽輪4;P1—行星齒輪1;P2—行星齒輪2;P3—行星齒輪3;P4—行星齒輪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 換擋元件
可以切換或改變擋位的制動器和離合器稱為換擋元件。自動變速箱只需要五個換擋元件來切換八個擋位。上一代變速箱GA6HP 則需要五個換擋元件來切換六個擋位。
在GA8HP 自動變速箱中使用以下部件作為換擋元件:兩個固定安裝的片式制動器(制動器A和B);三個旋轉的片式離合器(離合器C、D和E)。
片式離合器(C、D和E)將驅動力矩傳入行星齒輪箱。片式制動器(A和B)將力矩作用在變速箱殼體上。系統以液壓方式使離合器和制動器接合。為此液壓油壓力施加在活塞上,以便活塞將摩擦片套件壓在一起。液壓油壓力消除時,在除片式制動器B 外的所有換擋元件中,活塞都在盤形彈簧的作用下壓回到初始位置。片式離合器B在液壓系統的作用下分離。
利用換擋元件可以在牽引力不中斷的情況下換擋。為此所有換擋(從1~8擋以及返回)都以重疊換擋方式實現。換擋期間施加在“輸出”離合器上的壓力減小,直至“接管”離合器能夠傳輸力矩。
與片式離合器一樣,片式制動器A也通過液壓壓力接合并借助彈簧分離。片式制動器B同樣通過液壓壓力接合,但是沒有復位彈簧。與其他換擋元件不同,該制動器借助液壓壓力分離。復位彈簧使活塞離開摩擦片套件,這會在起步時造成車輛移動不平穩。
控制系統按以下方式工作:為了使片式制動器B接合,系統為活塞室1提供壓力,活塞將摩擦片套件壓到一起?;钊?內的壓力高于活塞位于對面的活塞室2。活塞室1內消除壓力時片式制動器B分離?;钊?內的液壓油剩余壓力將活塞壓回。因此可以使摩擦片套件分離。
如此控制片式制動器B的原因是通過該制動器實現停車分離功能。片式制動器B必須能承受很大的力矩范圍。一方面必須能很靈敏地維持小于15N·m的驅動力矩;另一方面必須能傳輸1250N·m的力矩。一個作用力線性提升的簡單活塞無法實現這一要求。因此采用活塞室1內接合壓力足夠大的活塞,以便傳輸最大力矩。如果必須靈敏地定量傳輸低于15N·m的力矩,則施加在活塞室1上的壓力應很小。但是會因此無法進行精確調節。所以活塞室1內的壓力比所需壓力大。為此在活塞室2內施加一個背壓,從而在活塞上產生合力,以便能夠靈敏地進行調節。
片式離合器C、D和E將各齒輪組的不同元件彼此連接在一起,從而可以傳輸力矩和傳動比。與GA6HP 自動變速箱一樣,在此也針對片式離合器(C、D和E)進行動態壓力補償。
片式離合器轉動時活塞室內的液壓油產生離心力。轉速越高,離心力越大。由于液壓油壓向外壁,因此也會彼此分開。如果片式離合器已分離且活塞室內無壓力,則彼此分開的液壓油在活塞上施加一個作用力。該作用力有明顯的負面作用,即一方面會將活塞壓開,使摩擦片套件開始打滑;另一方面會影響離合器的調節質量,從而導致換擋很不舒適。
因此活塞兩側都注有液壓油。在帶有壓力油的一側,系統控制該壓力以使離合器接合;在另一側為活塞提供壓力相對較小的潤滑油。在活塞的這一側通過一個擋板構成用于潤滑油的腔室。如果根據轉速產生壓力,則活塞兩側都產生壓力。因此壓力差保持不變。
通過動態壓力補償可以在所有轉速范圍內使離合器可靠分離和接合。因此還改善了換擋舒適性。
2.1.2.6 駐車鎖
為防止車輛自行移動,GA8HP 自動變速箱也配有駐車鎖。其機械機構與上一代產品相同:駐車鎖通過與駐車鎖止輪嚙合齒嚙合的棘爪卡住變速箱輸出軸。駐車鎖棘爪在彈簧力的作用下掛入。
駐車鎖的設計要求是,上坡或下坡坡度低于32%且車速低于2km/h時,始終確保車輛不自行移動;車速高于5km/h時駐車鎖不得卡入。
所有上市車型都帶有通過選擋開關(GWS)操縱的電動換擋機構。在此通過按壓按鈕或在某些條件下自動掛入駐車鎖。但是變速箱也可以與機械換擋機構組合。此時通過從選擋桿至變速箱的拉線操縱駐車鎖。
在機械換擋機構中用于選擋桿在不同行駛擋位下卡止的卡盤位于變速箱內。這個卡盤上有一個與鎖止錐面連接的連接桿,駐車鎖棘爪通過這個錐面掛入。
在帶有選擋開關的車輛上取消了拉線。與所有行駛擋位一樣駐車鎖也以電氣方式掛入。取消變速箱內的卡盤,在此通過一個駐車盤、一個駐車鎖止缸、一個電磁閥和一個駐車鎖電磁鐵替代卡盤。
必須將駐車鎖機械掛入和附屬的電氣控制區分開來。如上所述,駐車鎖在彈簧力的作用下掛入。以電氣方式啟用駐車鎖的過程是,通過選擋桿上的一個按鈕,在掛入了行駛擋位的情況下通過關閉發動機,在掛入了行駛擋位、駕駛員安全帶鎖扣觸點分離且未操縱行車制動器的情況下通過打開駕駛員車門。
電磁閥和駐車鎖電磁鐵由變速箱電子系統EGS控制。電磁閥位于液壓換擋機構內,駐車鎖電磁鐵位于駐車鎖缸上。掛入駐車鎖時關閉(斷電)駐車鎖缸的駐車鎖電磁鐵。這樣即可松開機械鎖止機構并釋放活塞。換擋機構內的電磁閥也一起關閉(斷電)。閥門移到靜止位置,駐車鎖缸的缸室排氣。駐車盤上預緊狀態的螺旋彈簧將活塞拉向駐車鎖方向并通過固定在駐車盤上的連接桿掛入。
駐車鎖以液壓方式松開。松開時通過電磁閥2接通駐車鎖閥,從而使系統壓力達到駐車鎖缸的缸室內。因此克服彈簧力將活塞推回并松開駐車鎖。此外還接通駐車鎖電磁鐵,該電磁鐵通過固定機構附帶鎖住活塞,發動機靜止時電磁鐵只保持在位置N處。
在某些情況下(例如斷電時處于應急模式下)可以通過駐車盤上的一個附加拉線將駐車鎖手動開鎖。只有發動機運轉且踩下腳制動器時,才能通過將選擋桿移到位置R、D或N來松開駐車鎖。
2.1.2.7 機械電子模塊
機械電子模塊安裝在變速箱油底殼內,由液壓換擋機構和電子控制單元組合而成,見圖2-11。機械電子模塊首次以這種形式在GA6HP 自動變速箱中使用。

圖2-11 機電模塊組成
1—液壓控制單元;2—輸入轉速傳感器;3—變速箱電子控制系統;4—輸出轉速傳感器;5—執行機構上的接口;6—電子壓力控制閥和電磁閥;7—駐車鎖電磁鐵
液壓換擋機構(液壓模塊)包含變速箱控制系統的機械組件,如閥門、減震器和執行機構。
電子控制單元(電子模塊)包含變速箱的整個電子控制單元。電子模塊以密封機油的方式焊接。溫度不超過145℃時可保證電子模塊正常工作。
變速箱電子控制系統處理變速箱、發動機和車輛的信號。系統根據這些信號并結合所存儲的數據計算變速箱的標準狀態參數。例如,選擋、變矩器鎖止離合器的策略、操縱制動器和離合器的控制指令。
執行規定指令時,系統通過功率輸出級和電流調節電路控制電磁閥和壓力調節器。借此控制自動變速箱液壓系統。
變速箱電子控制系統與發動機管理系統之間通過PT-CAN通信。在帶有電氣換擋機構的車輛(即帶有GWS的車輛)上,行駛擋位信息同樣通過PT-CAN 傳輸給EGS。為確保提供信號,EGS 與GWS之間還通過第二個通道傳輸信號。在F01/F02和F07上還通過PT-CAN 2 傳輸。
在變速箱內裝有以下傳感器:渦輪轉速傳感器、輸出轉速傳感器、用于探測駐車鎖位置的位置傳感器、變速箱油溫度傳感器。
變速箱控制單元的處理器帶有一個2048kbit內部快速擦寫存儲器。其中約1536kbit用于存儲變速箱基本程序,剩余約512kbit用于車輛專用應用數據。
與GA6HP 自動變速箱一樣,在這款變速箱中也可以為變速箱控制單元編程。編程步驟基本上源于DME編程,只是針對變速箱功能方面進行了調整。
行駛期間自動進行壓力適配。維修變速箱或更換變速箱后,必須用診斷系統將壓力適配功能復位。此后最好在所有擋位下試車。
內部帶有閥門和液壓控制通道的閥體位于機械電子模塊內。閥體分為下部部件(真正的閥體)和上部部件(通過鋁合金隔板隔開的閥盤)。下部閥體內有14個液壓閥、7個電子壓力控制閥、1個電磁閥和用于駐車鎖止的駐車鎖電磁閥。閥體內各種液壓閥與電子控制閥安裝位置見圖2-12~圖2-14。

圖2-12 閥體單元1
1—系統壓力電子壓力控制閥;2—片式離合器C電子壓力控制閥;3—電磁閥1;4—變矩器鎖止離合器電子壓力控制閥;5—片式離合器E電子壓力控制閥;6—片式離合器C 離合器閥;7—減壓閥;8—片式離合器C 保持閥;9—駐車鎖閥;10—片式離合器E 離合器閥;11—閥體;12—片式制動器A 離合器閥;13—片式離合器E 保持閥;14—片式離合器D離合器閥;15—片式制動器A電子壓力控制閥;16—片式離合器D電子壓力控制閥;17—片式制動器B電子壓力控制閥

圖2-13 閥體單元2
1—閥體;2—駐車鎖缸;3—系統壓力閥;4—變矩器壓力控制閥;5—變矩器鎖止離合器閥;6—片式制動器B1離合器閥;7—片式制動器B1保持閥

圖2-14 閥體單元分布3
1—片式離合器D保持閥;2—片式制動器A保持閥;3—片式制動器B2制動器閥;4—片式制動器B2 保持閥;5—閥板;6—變矩器壓力閥;7—冷卻閥;8—位置閥
上部閥體內有另外7個液壓閥以及鋼球、濾網和板閥等插入件。上部閥體上裝有電子模塊包括變速箱電子控制系統。上部閥體上邊的液壓通道連接到變速箱殼體的通道和接口。
2.1.3 GA6HP六速自動變速器
2.1.3.1 GA6HP自動變速器概述
發動機輸出的轉矩通過帶自調節變矩器離合器的變矩器傳遞到變速箱。換擋通過多片式離合器實現。第一次在BMW自動變速箱中使用的6個前進擋和倒車擋由Lepelletier(發明人)行星齒輪組產生。變速器內部結構如圖2-15所示。

圖2-15 GA6HP26Z的機械結構
1—輸出軸6離合器B;2—雙排齒輪組7離合器A;3—離合器D8單排齒輪組;4—離合器C9機油泵;5—離合器E10帶變矩器離合器的變矩器
變速箱由一個所謂的機械電子裝置模塊控制,該模塊由液壓換擋機構和電子控制單元組合而成。以下的系統一覽列出了電子控制系統的基本組件。
由轉向柱上的選擋桿或多功能方向盤上的多個操作按鈕生成的駕駛員希望值,作為電信號通過一條CAN總線繼續傳輸到變速箱控制系統。在變速箱內分析各種邊界條件后再轉換這些命令,在組合儀表中顯示變速箱擋位。
在以此方式及方法實現的變速箱純電子控制系統(導線換擋)中,可不再使用傳統的中央控制臺換擋桿及其附屬的組件。
另一個提高舒適性的重要標志是自動化的駐車鎖止器,例如拔下點火鑰匙時將被激活。
針對電氣連接及系統組件有故障或完全失效的情況,預先采取了許多措施,例如選擋桿與變速箱控制單元之間的一條附加串行數據導線,組合儀表內及E65新型顯示器內的故障信息顯示或故障停車情況下的手動緊急解鎖裝置。自動變速器控制原理見圖2-16。

圖2-16 GA6HP26Z電子變速箱控制系統
1—鑰匙信號啟動鎖止;2—備用信號(駐車鎖止器nab);3—自動變速箱;4—車內操縱機構(用于緊急解鎖裝置);5—駐車鎖止器的手動緊急解鎖裝置;6—駕駛員希望值P、R、N、D(S、M+-);7—換擋示意圖;CAS—便捷進入及啟動系統;EMF—電動機械式駐車制動器;EGS—電子變速箱控制系統(在機械電子裝置模塊內);SZL—轉向柱開關中心
2.1.3.2 變矩器和變矩器離合器
變矩器是發動機與變速箱之間動力傳輸的連接部分。像其他自動變速箱一樣,它的任務也是將高轉速/低轉矩轉換為低轉速/高轉矩。變矩器離合器用于消除轉速差。變矩器內部結構見圖2-17。

圖2-17 GA6HP26Z變矩器和變矩器離合器
1—泵;2—渦輪;3—導輪;4—自由輪;5—變矩器輪轂;6—導輪軸;7—渦輪軸;8—變矩器殼;9—變矩器離合器活塞;10—從動盤片
像變速箱A5S560Z一樣,變矩器離合器也設計為雙摩擦面離合器。在1~6擋時控制該離合器的轉速差。這樣就減少了變矩器離合器“分離”的工況。因此也降低了燃油消耗。
變速箱油溫在35℃以下時不控制變矩器離合器的轉速差,該離合器也不被接合。
在其他工況下變矩器離合器的轉速差控制取決于各種因素,例如,負荷希望值信號;發動機負荷狀態;車速;變速箱油溫;所選換擋模式。
因此,無法簡單地描述變矩器離合器何時開始執行轉速差控制及接合。
當負荷希望值信號(加速踏板信號)接近50%時,在1~6擋中自約30km/h起,變矩器離合器以XE模式(超經濟)進行轉速差控制。如果負荷希望值超過50%,則變矩器離合器分離。
在所有前進擋下,自約80km/h的車速起變矩器離合器接合。在加速踏板全負荷位置或強制降擋加速開關位置時,該離合器在約20km/h的車速下即被接合。
與變速箱A5S325Z相似,在這個新型自動變速箱的變矩器離合器從動盤片內沒有油道。以此方式形成的機油回路保證了變矩器離合器接合后變矩器內的溫度降低得更快。
為了與發動機相匹配,新型自動變速箱的變矩器有不同尺寸。
變矩器在停車狀態下分離是一項創新。與停車狀態下讓發動機帶著變矩器運轉(腳踩在制動踏板上)不同,停車時變矩器與傳動系統分離,這樣就使車輛只保持在最小負荷狀態且降低了耗油量。分離狀態通過離合器A的調節實現,取決于負荷信號和輸出轉速。
2.1.3.3 機油泵
機油泵為自動變速箱輸送所需要的壓力油和潤滑油。像其他變速箱一樣,該油泵也設計為內嚙合齒輪泵,其輸送能力為每轉約16cm3。未安裝流量調節閥。油泵內變矩器的軸承座帶有一個滾針軸承。油泵內部結構見圖2-18。

圖2-18 GA6HP26Z機油泵
1—夾板;2—定心板;3—導輪軸;4—進油道;5—至機油濾網(進油管);6—圓形密封環;7—軸承;8—卡環;9—軸密封環;10—泵輪;11—齒圈;12—泵殼
2.1.3.4 多片式離合器
新型變速箱GA6HP26Z只需要5個離合器用于6個擋位的換擋。而變速箱A5S560Z則有7個離合器用于5個擋位的換擋。這些離合器分為傳動離合器和制動離合器,見圖2-19。

圖2-19 GA6HP26Z多片式離合器
A,B,E—傳動離合器;C,D—制動離合器
傳動離合器A、B和E的平衡狀態與動態壓力有關。
在新型變速箱中,所有從1~6擋以及從6~1擋的換擋都設計為重疊換擋。因此可不再像A5S560Z那樣,從1~2擋、從2~3擋通過超越離合器實現換擋,而是取消了超越離合器換擋裝置。通過重疊換擋減輕了重量并節省了空間。電子液壓換擋是由液壓換擋機構內的液壓閥及壓力調節器控制執行的。
2.1.3.5 行星齒輪組
在變速箱GA6HP26Z中使用了新型Lepelletier(發明人)行星齒輪組。通過這個齒輪組實現了6個前進擋和1個倒車擋。與變速箱A5S560內一直使用的Wilson齒輪組相比,這個Lepelletier齒輪組的結構更簡單。
這個齒輪組由一個單排單行星架行星齒輪組(圖2-20)和一個附加連接的雙排行星齒輪組組成,見圖2-21。

圖2-20 GA6HP26Z單排行星齒輪組
1—齒圈1;2—行星輪;3—中心輪1;4—行星架;5—渦輪軸;6—油缸A;7—擋板A

圖2-21 GA6HP26Z雙排行星齒輪組
1—齒圈2;2—離合器E的行星架;3—輸出軸;4—雙排行星輪(長);5—中心輪3離合器E;6—中心輪2離合器A;7—行星架1;8—行星輪(短)
單排單行星架行星齒輪組由以下部件組成:1個中心輪、3個行星輪、1個行星架、1個齒圈。
附加連接的雙排行星齒輪組由以下部件組成:2個大小不同的中心輪、3個短行星輪、3個長行星輪、1個行星架、1個齒圈。
2.1.3.6 駐車鎖止器
駐車鎖止器是防止車輛自行移動的裝置。該鎖止器在車輛停車時的鎖止取決于規格,在其他規格中通過選擋桿純機械鎖止,在安裝了這種新型變速箱時,通過選擋桿以電動方式由一個執行電磁鐵鎖止。
駐車鎖止器通過嚙合在駐車鎖止棘輪1內的棘爪4,來鎖死變速箱的輸出軸,見圖2-22。

圖2-22 GA6HP26Z駐車鎖止器
1—駐車鎖止棘輪;2—連接桿;3—導板;4—駐車鎖止棘爪;5—碟形彈簧
駐車鎖止器的設計目標是,上坡或下坡坡度小于32%而且在車速低于2km/h時完全保證車輛安全地停住;如果車速超過5km/h,則不允許駐車鎖止器鎖止。
對電動規格的駐車鎖止器,必須區分鎖止器的機械鎖止部分和所屬的電動控制部分。
駐車鎖止器通過變速箱內的機械彈簧系統鎖止,取消了變速箱內的卡盤,取而代之的是1個駐車棘輪、1個駐車鎖止缸、1個電磁閥和1個電磁鐵。
鎖止器的電動操縱通過選擋桿上的按鈕或無線電遙控鑰匙實現。電磁閥和電磁鐵的控制通過EGS控制單元實現。
電磁閥位于液壓換擋機構內,電磁鐵安裝在駐車鎖止器缸上。
鎖止駐車鎖止器時,用于駐車鎖止缸的電磁鐵被關閉。這樣就取消了機械鎖止并釋放了活塞。換擋機構內的電磁閥也被關閉。這個閥返回關閉位置,駐車鎖止缸內通氣。通過駐車棘輪上預張緊的碟形彈簧活塞被拉向駐車鎖止器,并經過固定在駐車棘輪上的連接桿鎖止。
在退出駐車位置時,換擋機構內的電磁閥被接通,主油路壓力油進入駐車鎖止缸內并將活塞推回。駐車鎖止器解鎖。
駐車鎖止缸上的電磁鐵也被接通。這樣活塞通過鎖止鋼球被附加鎖止或在發動機停機狀態下掛入N擋時保持不動。
通過駐車棘輪上的一個附加拉線,在特殊情況下可以將駐車鎖止器手動解鎖,例如在電路故障緊急模式下。
如果車速低于2km/h,則可以按壓選擋桿上的P按鈕將駐車鎖止器手動鎖止。
如果拔下點火鑰匙且車速信號為0,則駐車鎖止器自動鎖止。
雖然發動機正在運轉且掛入了變速箱擋位D、N或R,但是如果駕駛員側車門開著且駕駛員座椅上無人,則駐車鎖止器也將自動鎖止。
只有發動機正在運轉且踩下腳制動器后將選擋桿推向擋位R、D或N時,才能解鎖駐車鎖止器。
2.1.3.7 機電單元
機械電子裝置模塊由液壓換擋機構和電子控制單元組合而成,并安裝在油底殼內,見圖2-23。這種形式的機械電子裝置模塊第一次在BMW自動變速箱中使用。

圖2-23 GA6HP26Z機械電子裝置模塊(剖面圖)
1—變矩器;2—泵輪;3—定心板;4—夾板;5—液壓裝置模塊;6—電子裝置模塊;7—磁鐵;8—油底殼;9—壓力調節器;10—帶進油管的機油濾網(集成在油底殼內);11—變速箱殼
液壓換擋機構(液壓裝置模塊)包括變速箱控制系統的機械組件,如作為執行器使用的閥和緩沖器。
電子控制單元(電子裝置模塊)包括變速箱的整個電子控制單元。
電子變速箱控制單元是機械電子裝置模塊的組件,安裝在變速箱油底殼內。在這個控制單元內分析電子輸入信號并輸出電子調節參數。該控制單元通過一個CAN總線接口和一條獨立的數據導線集成在E65車輛電子系統內。機電單元安裝部件位置見圖2-24。

圖2-24 GA6HP26Z機械電子裝置模塊
1—渦輪轉速傳感器;2—液壓裝置模塊;3—電子裝置模塊;4—輸出轉速傳感器;5—溫度傳感器;6—擋位開關
各組件之間的信號傳輸原則上通過CAN總線(圖2-25)實現。

圖2-25 GA6HP26Z CAN總線和串行導線
1—自動變速箱;2—串行單向導線;3—選擋桿;4—鑰匙;5—顯示;CAS—便捷進入及啟動系統;Gateway—中央網關模塊ZGM;EGS—電子變速箱控制系統;SZL—轉向柱開關中心;PT-CAN—動力傳動系CAN;K-CAN—車身CAN;SI-Bus—安全信息總線Byteflight(BMW安全總線系統)光纜
出于安全性考慮,除總線導線外,轉向柱開關中心(SZL)與電子變速箱控制(EGS)之間還有一根從SZL至EGS的單向串行導線供信號傳輸使用。這根串行導線必須同CAN一樣安全。
CAN總線帶有保證數據高度安全傳輸的機構(校核數據等)。在從一個總線向其他總線進行數據傳輸時,例如從K-CAN向PT-CAN傳輸時,中央網關模塊(ZGM)是數據傳輸鏈中的一個環節。
變速箱控制單元所需要的用于換擋的數據,例如噴射時間、發動機轉速、節氣門角度、發動機溫度和發動機干預,由ZGM通過PT-CAN總線傳輸到變速箱控制單元內。電磁閥和壓力調節器的控制直接由機械電子裝置模塊完成。
通過PT-CAN總線發送至EGS控制單元以及從EGS控制單元發送至其他控制單元的信號見下表。
通過霍爾傳感器測定變速箱渦輪轉速和輸出轉速后,測量值將被直接傳輸到機械電子裝置模塊內。同樣,擋位開關信號也直接被傳輸到機械電子裝置模塊內。
與變速箱A5S440Z或A5S325Z一樣,在這個變速箱中也可以通過可擦寫代碼給變速箱控制單元編程。在很大程度上采用的是DME編程的工作方法,且只適合變速箱控制單元的功能。
變速箱控制單元的處理器有一個440KB的內置式可擦寫存儲器。其中約370KB由變速箱基本程序占用。剩余約70KB的內容為車輛專用的應用數據。
行駛期間壓力匹配自動完成。維修變速箱或更換變速箱后必須用測試儀將壓力匹配復位。然后掛入所有擋位試車。
熱車程序:如果發動機溫度低于約60℃,則每次啟動發動機后都調用這個熱車程序。在執行熱車程序時保持在各擋位的時間較長,就是說在較高轉速下才換到某一擋位。這樣發動機和廢氣催化轉換器將很快達到工作溫度。
發動機溫度超過約60℃時或發動機啟動約120s后,將退出這個熱車程序。
換低擋鎖止機構:如果換低擋時轉速會超過發動機最高轉速,則該鎖止機構將阻止換低擋。借此避免損壞發動機和變速箱。
倒車擋鎖止機構:在行駛速度高于5km/h時,該鎖止機構換到倒車擋。如果車速高于5km/h時駕駛員選擇倒車擋,那么變速箱將掛入空擋位置且在組合儀表內相應顯示N。直到車輛速度低于5km/h,才能再次按壓選擋桿掛入倒車擋。
變速器電子控制單元原理簡圖如圖2-26所示。

圖2-26 電子變速箱控制單元方框圖
變速箱插頭上的線腳布置
內部線腳布置在機械電子裝置模塊內,位于方框圖右側。此處只畫出完整圖形的一半,進行維修時無法夠到接頭(模塊內部)。
安裝在GA6HP26Z中的電子液壓變速箱控制系統(EGS)擁有3個電磁閥(MV)和6個電子壓力控制閥(EDS)。借助這些閥可控制變速箱的換擋。
在液壓換擋機構上安裝了3個電磁閥。它們是3/2換向閥,即閥門帶有3個接頭和2個開關位置,安裝位置見圖2-27。

圖2-27 電磁閥和壓力控制閥的位置
1—滑塊;2—執行電磁鐵;3—MV 3駐車鎖止缸;4—EDS 6;5—MV 1;6—EDS 4;7—EDS 5;8—EDS 3;9—EDS 2;10—EDS 1;11—變速箱插頭;12—電子裝置模塊;13—液壓裝置模塊;14—MV 2;15—擋位開關
電磁閥由電子變速箱控制系統控制,有“開啟”和“封閉”兩個位置。這樣就可以轉換液壓閥的工作狀態。
電子壓力控制閥(EDS)將電流成正比地轉換為液壓壓力。這些閥由電子裝置模塊控制并操縱屬于換擋元件的液壓閥。
在裝配液壓裝置模塊和電子裝置模塊時應注意,駐車鎖止缸的活塞掛在擋位開關內。