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【技术资料】宝马F25变速箱系统

 李刚刚a 2017-05-17


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手动变速箱


在 F25 中手动变速箱型号仅用于 X3 xDrive20d(带 GS6-45DZ)。


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名称

在技术资料中使用变速箱名称来准确识别变速箱。但是通常只使用一个缩写。因此经常会提到 I 变速箱、K 变速箱或 G 变速箱。正确名称请查阅下表。


* 在此增补(w)表示用于柴油发动机的变速箱。对于用于汽油发动机的变速箱来说取消该项。



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Kw手动变速箱

Kw手动变速箱是一款全新开发的、带中间轴结构的六档直列手动变速箱,这款变速箱首次在 F10 上使用。


Kw变速箱GS6X45DZ 与 N47Tü 一起使用,替代了与 N47 一起使用的 H 变速箱。在此主要通过主轴中间支撑和调整齿轮组方案,在结构尺寸和重量相同的情况下达到较高的变速箱传输能力。


技术亮点

·通过以下方式降低耗油量:

-带有六个档位,专门针对 6 缸汽油发动机和 4 缸柴油发动机优化了传动比

-干式油底壳润滑系统替代了浸没润滑系统

-摩擦经过优化的密封环

·变速箱轴的中间支撑

·重量减轻

·通过碳摩擦片实现同步

·终身免更换机油

·用于发动机节能起停功能的空档位置传感器。


其它优点是,可以通过较低的拖拉阻力或较高的效率显著改善换档舒适性和降低耗油量。


通过以下方式显著改善换档质量:

·同步单元中使用全新开发的碳摩擦片

·全新开发且摩擦力非常低的换档操纵机构

·齿轮组拖拉阻力较低

·挂入档位后多余换档行程很小。


为了保持较低的拖拉阻力,在此首次采用了干式油底壳润滑系统。与传统浸没润滑系统不同,这种润滑方式可防止油底壳内的齿轮组引起的润滑油飞溅损失,同时可显著改善低温换档性能。此外通过摩擦经过优化的径向轴密封环可进一步降低损失。


中间支撑

在采用中间轴结构的手动变速箱上,啮合力以弹性方式将主轴从中间轴上推开。这种情况导致啮合承载部位不理想,因此对啮合齿强度和噪音产生不利影响,尤其是扭矩较高时。

 

由于 Kw 变速箱中采用变速箱轴中间支撑,因此明显限制了变速箱轴的弹性弯曲程度,从而确保啮合承载部位比较理想。通过这种方式可以传输比传统变速箱更高的扭矩,同时降低了啮合噪音。


齿轮组方案

Kw变速箱通过将直接档(传动比 = 1)由第 5 档改为第 4 档进一步提高了扭矩。这样可以降低高强度档位的传动比,从而降低变速箱组件负荷。


干式油底壳润滑系统

传统手动变速箱通常采用浸没润滑系统进行润滑。在此中间轴上的齿轮浸入变速箱油内,齿轮组转动时在整个变速箱内以无序方式分配变速箱油。通常需使用挡油板或油槽等附加装置来将变速箱油输送至啮合齿、轴承或同步器处。


Kw变速箱首次采用了干式油底壳润滑系统,该系统包括以下部件:

·一个润滑油滤清器

·一个油泵

·一个喷射管


由于该系统可将润滑油有针对性地输送至啮合齿、轴承和同步器处,因此其能量消耗比浸没润滑系统低。此外,以可控方式供油还能改善温度平衡,因为来自地板区域的冷空气有针对性地输送至滤清器入口区域。通过这种方式可以持续对全部变速箱油进行冷却。


此外,滤清器能够改善润滑油质量,从而提高啮合齿承载能力。因此也可以使用敞开式轴承。


同步器

1档和 2 档使用三锥形同步器。其它档位使用单锥形同步器。为了改善换档质量,这些同步器装有全新开发的碳摩擦片。


连接尺寸

变速箱支撑采用与系列车型相同的连接尺寸。这样极大简化了集成到车辆上的工作,因为可以使用现有外围设备。


技术数据



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换档操纵机构

技术亮点

·BMW 典型换档操纵机构的后续开发产品

·与全新中控台设计相配合的新型换档臂方案

·换档手柄采用运动型设计

·从人机工程学角度优化了中控台和换档手柄的相互位置

·与中控台设计相配合的新换档杆盖板

·通过针对左侧和右侧驾驶型车辆的不同型号确保最佳人机工程学设计

·缩短了换档行程(与E83 相比)

·由于使用了减振器,因此换档杆振动较小。

杆式换档操纵机构与直接连接变速箱方案保持不变。



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自动变速箱


F25的自动变速箱车型中只安装 GA8HP 变速箱。


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名称

在技术文件中使用变速箱名称来准确识别变速箱。但是通常只使用一个缩写。该缩写用于表示某一变速箱与所属变速箱系列的关系。经常提到的变速箱系列 GA8HP 由 GA8HP45Z、GA8HP70Z和GA8HP90Z 等多款变速箱组成。



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型号



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GA8HP变速箱

F25中安装了新款自动变速箱 GA8HP45Z,该变速箱带有八个前进档和一个倒车档。



技术亮点

·换档过程的自响应性明显提高

·由于传动比差值较小,因此行驶和换档舒适性较高

·发动机负荷较低时液力变矩器锁止离合器的调节精度较高

·液力变矩器锁止离合器的动力传递能力较高

·耗油量降低(-5 至 -6%)


GA8HP45Z是全新研发产品,用于逐渐取代 6 档自动变速箱 GA6HP19Z TU 和GA6HP26ZTU。传动比范围从 6.04 增大到 7.07;传动比差值较小,因此换档时转速差也较小。由于可以采用塑料油底壳,因此变速箱重量明显减轻。


变速箱电子控制系统 EGS 控制单元集成在电子禁起动防盗锁 EWS 的控制单元复合结构内。从而起到更好的防盗作用。


其操纵通过选档开关 GWS 实现。


变矩器内装有第二代机械式扭转减振器:

·涡轮扭转减振器TTD

·双减振器液力变矩器ZDW


变矩器功能和结构请查阅产品信息“E70 自动变速箱”。


隔离振动降低了液力变矩器锁止离合器的滑差率,因此液力变矩器锁止离合器接合运行范围较大。


与以前的 TU 6 档自动变速箱相比,由此在耗油循环(KV01)内耗油量降低 5 至 6%。


技术数据



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液压蓄压器

发动机节能起停功能 MSA 启用时,客户可以选择在停车状态下自动关闭发动机。


发动机关闭期间不再驱动变速箱油泵。由于机油压力供给中断且换档元件分离,因此变速箱内不再传递动力。为了在 MSA 启用时能够动态且没有明显延迟地执行起步过程,在此需提供全部变速箱油压力。但是,发动机起动期间机械驱动的变速箱油泵建立压力的速度不够快。


因此在 F25 的自动变速箱内使用了一个液压蓄压器。通过存储在其内的加压变速箱油可在变速箱油泵建立起所需压力前,为换档元件提供起步所需变速箱油。



安装位置



液压蓄压器集成在自动变速箱内。该部件安装在变速箱油底壳内,向行驶方向看位于机械电子模块后。


注意:维修时可作为独立部件更换液压蓄压器。


结构


液压蓄压器由一个液压缸构成。液压缸内有一个克服弹簧力移动的活塞。在张紧限位位置处可通过电动机械方式使活塞锁止。电动机械式锁止机构包括钢球、一个张紧弹簧、一个分离弹簧和一个电磁铁。


电磁铁的接通和关闭由变速箱电子控制系统 EGS 控制。连接液压蓄压器的相应导线束铺设在变速箱壳体内。


液压蓄压器缸体与变速箱液压系统连接,但是之间没有连接阀门。仅在液压蓄压器内安装了一个作为节流阀和单向阀使用的元件。节流阀在液压蓄压器注入期间限制体积流量。这个注入过程通常相当于蓄能器蓄能,这也是在本文件中使用术语“蓄能”或“释能”的原因。单向阀用于蓄能时使变速箱油经过节流阀流入液压蓄压器内。释能时变速箱油不流经节流阀,而是直接通过此时打开的单向阀流回液压系统内。因此单向阀不用于蓄能状态下保持压力。蓄能状态下液压蓄压器内的变速箱油不承受压力。能量存储在张紧的弹簧内。


蓄能

只要发动机和变速箱油泵运转,就会始终为液压蓄压器蓄能。蓄能时变速箱油通过节流阀流入液压缸内。此时仅从液压系统获取少量油液,以免压力水平下降。在此变速箱油克服弹簧力在活塞上做功,从而将能量存储在弹簧内。


蓄能过程结束时,活塞越过锁止机构(钢球)到达限位位置。此时通过变速箱油压力使活塞克服弹簧力保持在限位位置处。锁止机构尚未工作。处于该限位位置时,液压蓄压器处于完全蓄能状态。


锁止

如果在液压蓄压器蓄能状态下关闭发动机且变速箱油压力下降,弹簧就会略微松弛。因此将活塞推入到锁止机构卡止的位置。此时钢球以机械方式固定住活塞。


此时接通的电磁铁固定住内部滑块,从而防止钢球进入用于释放的轨道内。为此所需的电功率很小(<10>



释能

如果驾驶员希望再次起步,则要起动发动机。同时使自动变速箱内的换档元件接合,以便起步。为此所需的变速箱油压力由液压蓄压器通过释能过程提供。


释能时电磁铁关闭。内部滑块在另一个小弹簧的作用下向钢球方向滑动。此时钢球可以进入用于松开锁止机构的轨道(向内)。由此释放活塞。蓄能时压在一起的弹簧向活塞施加作用力,从而向缸内的变速箱油施加压力。




活塞移动将变速箱油推回到变速箱液压系统内。此时变速箱油不仅能够通过节流阀流出,而且能够通过已打开的单向阀流出。


以这种方式推回到液压系统内的油量有助于更快达到换档元件接合所需的变速箱油压力。此后重新单独通过变速箱油泵产生变速箱油压力。


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变速箱应急开锁装置

F25 采用新操作方案来操作变速箱机械应急开锁装置。同时取消了以前从车内操作的变速箱应急开锁装置。


变速箱机械应急开锁装置

注意:只允许由经过专门培训的服务人员操作变速箱机械应急开锁装置。操作变速箱机械应急开锁装置时,必须举升车辆并拆卸底部护板。

出现故障时,可以在车辆底部处通过一个调节螺栓以机械方式使挂入的自动变速箱驻车锁应急开锁。


变速箱电子应急开锁装置

注意:只允许由经过专门培训的服务人员操作变速箱电子应急开锁装置。

操作变速箱电子应急开锁装置后不允许牵引车辆,只允许操纵车辆调头。未按规定使用时会在故障代码存储器内存储一个记录。


注意:只有发动机不起动且起动机转动时,才能使用变速箱电子应急开锁装置。

变速箱电子应急开锁装置的启用时间为十五分钟。只要探测到车轮转速信号,这个时间就会继续延长十五分钟。这个时间过后,在不显示检查控制信息的情况下挂入驻车锁。所规定的时间取决于蓄电池容量。


· 进行变速箱电子应急开锁前,必须采取防溜车措施

· 踩下制动踏板并在整个操作过程中保持踩下状态

· 按压START-STOP(起动-关闭)按钮,起动机转动一段时间


· 按压开锁按钮(1)并按住

· 将选档开关(2)向前移动一档并保持两秒钟,在此必须遵守这个时间规定

· 松开选档开关(2),然后再次短促向前移动一档组合仪表 KOMBI 中显示变速箱档位 N – 变速箱已通过电子方式开锁


注意:再次操作 START-STOP(起动-关闭)按钮时,在不显示检查控制信息的情况下重新启用驻车锁。


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选档开关

F25 采用源自 F10 的选档开关。


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