GF6变速箱结构及原理.docx
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GF6变速箱结构及原理
GF6自动变速器结构及原理
一．自动变速器简介
1904年，美国通用汽车公司的凯迪拉克采用了手动的三挡行星齿轮变速器。
1926年，别克小轿车开始使用液力机械传动的变速器。
1940年，美国通用正式装备OLDSMOBILE顺风轿车Hydra-Matic自动变速器。
该变速器被认为是自动变速器的代表，是世界上第一个真正意义上的自动变速器。
1998年上海通用汽车率先在国产的别克新世纪轿车上推出4T65E自动变速器。
随着新技术的发展应用，自动变速器结构也不断改进，逐步成熟。
自动变速器与机械式变速器相比，它有以下主要优点:
1）提高发动机和传动系的使用寿命。
自动变速器是液体工作介质“软”性连接。
液力传动起一定的吸收、衰减和缓冲的作用，大大减少冲击和动载荷。
例如，当负荷突然增大时，可防止发动机过载和突然熄火。
汽车在起步、换挡或制动时，能减少发动机和传动系所承受的冲击及动载荷，因而提高了有关零部件的使用寿命。
2）提高汽车通过性。
采用自动变速器的汽车，在起步时，驱动轮上的驱动转矩是逐渐增加的，可防止很大的振动，减少车轮的打滑，使起步容易，且更换平稳。
它的稳定车速可以降低。
举例来说：
当行驶阻力很大时（如爬陡坡），发动机也不至于熄火，使汽车仍能以极低速度行驶。
在特别困难的路面行驶时，因换挡时没有功率间断，不会出现汽车停车的现象。
3）具有良好的自适应性。
自动变速器能自动适应汽车驱动轮负荷的变化。
当行驶阻力增大时，汽车自动降低速度，使驱动轮力矩增加。
当行驶阻力减小时，减小驱动力矩，增加车速。
4）操纵轻便。
不需要离合器和来回的换挡，大大减轻了驾驶员的劳动强度。
自动变速器主要缺点
1）结构较复杂。
相应的维修技术也较复杂，要求有专门的维修人员，具有较高的修理水平和故障检查分析的能力。
2）效率不够高。
传动效率比机械式变速器低，使汽车的燃油经济性有所降低。
二．GF6自动变速器概述
GF-6变速器主要特点
1）GF6自动变速器采用族系化的设计思路,方便移植/匹配:
不同的发动机,只要输出功率及扭矩转速等接近,只要更改很少的零件就可以有合适的GF6变速器可以匹配使用.
2）采用专有且简单的动力传动方案,结构简单,性能可靠.
3）在相同的产品外廓尺寸条件下能够承载更高的发动机扭矩及功率
4）充分引进及吸纳了全球各专业公司的先进技术
5）新颖/齐全的产品功能：
GF6在设计上基本保证了目前已知的世界上所有有级式机械变速器的先进功能都可以被实现.
6）成本低：
产品成本在设计之初就得到了严格的控制
GF-6变速器简介
GF6自动变速器的完整英文名称为：
GlobalFrontWheelDrive6Speedautomatictransmission（全球前轮驱动6挡自动变速器）。
在DYPT已经生产的GF6变速器型号是6T40，将来要生产的型号还有6T30，6T45，6T50。
配备上海通用大部分车型。
如：
SGM18，Epsilon，V-CAR，U-VAN，Theata，Delta，Gamma等。
H-car和C-car采用的是5L40和6L50（凯迪拉克4.6LV8）。
通用汽车自动变速器代号解释
6T40
前进挡个数用于横置发动机产品系列代号，代表能承载的输入扭矩
L用于纵置发动机
GF6变速器总成条形码识读
GF6变速器换挡杆的操作及对应的挡位关系
P挡：
驻车锁止挡，汽车起动或停车时采用该挡。
从P挡摘出换挡杆必需踩住刹车；必须等车辆完全停稳时，才可以挂入P挡。
R挡：
倒车挡，汽车在停止状态，发动机在怠速或者熄火时，才可以挂入倒挡。
N挡：
空挡，当车辆被拖或短暂停车时处于这个挡位。
车辆处于该挡位，也可以起动车辆。
D挡：
持续前进挡，车辆行驶时使用，它会根据路面情况和汽车速度自动切换到合适的工作状态。
M挡：
手动挡，驾驶员可以向“＋”或者“－”方向移动换挡杆来升挡或者降挡。
自动挡的车辆抛锚被牵引时，挂N挡，建议牵引车速不得高于50公里每小时，牵引距离不得超过50公里。
否则请将前轮架空牵引或用运输车辆运输。
GF6变速器用油要求
GF6变速器必须使用DEXRON®-VI自动变速器油，在整个变速器使用寿命期间不用更换自动变速器油。
变速器里的自动变速器油不能过多也不能过少。
油位对自动变速器的影响：
GF6主要部件构造及原理
爆炸图：
液力变矩器
液力变矩器由泵轮，涡轮，导轮，锁止离合器等部件组成。
安装在发动机和变速器之间，以自动变速器油为工作介质，起传递转矩，变矩，变速及离合的作用。
图为液力变矩器，它有一个密闭工作腔，液体在腔内循环流动，从泵轮流出，顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮，周而复始地循环流动。
泵轮将机械能传递给液体。
高速液体推动涡轮旋转，将能量传给输出轴。
液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。
导轮起增扭作用。
导轮固定，可以改变液流方向
当汽车行驶阻力大时涡轮转速低于泵轮转速，从涡轮流入导轮的油液方向与泵轮旋转方向相反，导轮对油流起反作用，达到增扭作用，克服增大的阻力。
导轮自由旋转
当汽车行驶阻力小时，涡轮转速提高与泵轮转速接近，此时从涡轮流入导轮的油液方向与泵轮旋转方向趋于一致，导轮开始自由旋转以减少阻力。
锁止离合器主要作用是提高汽车高速行驶时的燃油经济性。
当汽车行驶阻力小时,发动机转速较高，此时不需要增扭，锁止离合器将变矩器的泵轮和涡轮锁住,可以提高传动效率，能节油5%左右。
在汽车行驶阻力大时,发动机转速降低，此时锁止离合器分离，实现增扭。
齿轮机构介绍
GF6自动变速器的齿轮变速机构主要由3排行星齿轮组成。
分别是：
反作用，输入和输出行星齿轮排。
简单行星齿轮变速原理：
（a）齿圈固定，太阳轮为主动件且顺时针转动，而行星架则为被动件。
（b）太阳轮固定，行星架为主动件且顺时针转动，齿圈为被动件
（c）行星架固定，太阳轮为主动件且顺时针转动，而齿圈则作为被动件。
最终驱动总成
差速器的作用就是使两侧车轮转速不同。
当汽车转弯时，例如左转弯，弯心在左侧，在相同的时间内右侧车轮要比左侧车轮走过的轨迹要长，所以右侧车轮转的要更快一些。
要达到这个效果，就得通过差速器来调节。
差速器由差速器壳体、行星齿轮、行星齿轮轴和半轴齿轮等机械零件组成。
发动机的动力经变速器进入差速器后，直接驱动差速器壳，再传递到行星齿轮，带动左、右半轴齿轮，进而驱动车轮。
左右半轴的转速之和等于差速器壳转速的二倍。
当汽车直线行驶时，上述三个转速相同。
当转弯时，由于汽车受力情况发生变化，反馈在左右半轴上，进而破坏差速器原有的平衡，这时转速重新分配，导致内侧车轮转速减小，外侧车轮转速增加，重新达到平衡状态。
同时，汽车完成转弯动作。
离合器
离合器的功能之一是进行动力切换。
为了实现挡位状态的变化，必须要把输入动力接通到行星齿轮机构的某一主动元件上，通过离合器，可以把传动路线导通，也可将其断开。
离合器的功能之二是固定行星齿轮机构的某一构件。
把离合器的一端和机构中的某一构件连接，而另外一端则和变速器壳体连接。
GF6自动变速器共有5组离合器：
CB26，C35R，C456，CBR1和C1234。
离合器组件包括一些带有摩擦材料的摩擦片和一些钢片，摩擦片和钢片交替地安装在一起。
摩擦片的工作面上有粗糙的摩擦材料，而钢片表面则光滑，没有摩擦材料。
油压通过活塞作用，把摩擦片和钢片紧压在一起，使离合器处于结合状态。
如果油压被消除，则回位弹簧使活塞回位，而使离合器处于分离状态。
GF6控制模块（TEHCM）
TEHCM是GF6自动变速器的“大脑”。
TEHCM通过CAN通讯获得相应的发动机和
变速器信息来确定加挡/减挡的精确时间、是
否接合/分离液力变矩器里的锁止离合器、接合
离合器所需的油液压力。
这种控制能根据车辆
的工况提供连续、准确的换挡点和换挡质量。
挡位开关
挡位开关总成给变速器控制模块提供一个四位码。
四个模式的电路通过各自的开和关的状态进行一个独特的组合来安排变速器挡位。
挡位开关总成提供由变速器控制模块编译的四位码，其中某些编码是错误编码，有些是非法编码，也有一些有效编码，能表示变速器挡位状态：
驻车挡，驻车挡-倒车挡，倒车挡，倒车挡-空挡，空挡，空挡-驱动挡，驱动挡-低速挡，低速挡。
另外开关总成还会提供另一个电路来表示驻车挡和空挡，用来指示发动机是否要启动。
这个电路直接连接到发动机控制模块。
输入输出速度传感器
GF6自动变速器的输入和输出速度传感器都是霍尔式的传感器。
输入速度传感器安装在变速器壳体上，与TEHCM相连。
通过感应安装在35R和456离合器壳体上的信号轮上的齿转动，给变速器控制模块提供输入速度信号。
输出速度传感器安装在变速器壳体总成里面，也与TEHCM相连。
通过感应停车齿轮上的齿的转动，给变速器控制模块输出速度信号。
控制模块根据输入和输出速度信号来控制变速器主油道压力，换挡时间，和速比等。
油泵
GF6自动变速器油泵是内啮合齿轮泵，是采用齿轮内啮合原理，内外齿轮节圆紧靠一边，另一边被泵盖上“月牙板”隔开。
主轴上的主动内齿轮带动其中外齿轮同向转动，在进口处齿轮相互分离形成负压而吸入液体，齿轮在出口处不断嵌入啮合而将液体挤压输出。
油泵的内转子为主动齿轮，外转子为从动齿轮。
内齿轮通过液力变矩器的hub驱动。
GF6换挡
自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变换挡位。
换挡控制方式是将车速和节气门开度信号两个参数转换成控制信号，按照设定的换挡规律，将该油压加到换挡阀的两端，以控制换挡阀的位置，从而改变换挡离合器的油路。
这样，工作液压油层进入相应的执行元件，使离合器结合或分离，控制行星齿轮变速器的升挡或降挡，从而实现自动换挡。
基本传动方案
GF6自动变速器的控制原理设计中，一个革新性的变化就是使用了直接电控的C2C（ClutchtoClutch）技术来替代传统的机械式单向离合器,从而使得变速器元器件大量减少，结构简化，重量减轻。
由此带来的主要问题则是对电磁阀性能的要求出现了一个质的飞跃。
大量可变流量电磁阀的使用对电控系统的可靠性设计提出了非常严苛的要求。
GEAR
OWC
CB26
C35R
C456
CB1234
CBR1
Rev
G
x
N
1st
X
G
C
2nd
X
X
3rd
X
X
4th
X
X
5th
X
X
6th
X
X
GF6自动变速器倒挡
动力传递路线
故障诊断
自动变速器的常见故障有，变速器打滑，换档冲击，不换档，起步无力，没有高速等。
CVT技术
CVT（ContinuousVariableTransmission）技术即无级变速技术，它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。
目前国内市场上已经有少数车型采用这种技术。
金属带式无级变速器（CVT）的特点：
1.结构简单，体积小，零件少，大批量生产后的成本肯定要低于当前普通自动变速器的成本；
2.它的工作速比范围宽，容易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放；
3.具有较高的传送效率，功率损失少，经济性高。
4.具有最佳驾驶舒适性。
CVT技术也有它的弱点，比如传动带容易损坏，无法承受较大的载荷等。
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