2017款凯迪拉克XT5 TG-81SC自动变速器新技术剖析（二）

保定/商爱鹏

2017款凯迪拉克XT5 TG-81SC自动变速器新技术剖析（二）

保定/商爱鹏

变速器内部的中间传动齿轮将行星齿轮机构的转速和动力传递给差速器。中间传动齿轮上还设计有P挡驻车锁定齿槽。差速器用于连接左右前半轴（如图18所示），如果是全轮驱动车型，差速器还可以将驱动力输出给分动箱。变速器共有2组行星齿轮机构、5组多片式液压离合器、1组制动带式离合器和1个机械式单向离合器（如图19所示）。这些机构共同实现了8个前进挡和1个倒挡的传动。其中两组行星齿轮组分为前排行星齿轮组和后排行星齿轮组，前排行星齿轮组位于变速器上部，后排行星齿轮组位于变速器的下部。前排行星架和后排行星架都有两级行星轮。前排只有1个太阳轮，后排有2个太阳轮（如图20所示）。

变速器内部的两组行星齿轮可以拆分为7个部件，按顺序如图21所示。其中前排太阳轮通过油泵总成与壳体固定，前排行星架总成与变速器的输入轴相连，一直是输入部件，而后排齿圈是真正的输出部件。变速器内部的离合器和制动带用于驱动或制动行星齿轮部件，实现不同的输入和输出组合，让变速器以不同的传动比或方向转动。具体部件功能如图22所示。离合器的压盘波形较小，以减少缓冲期，从而降低油耗和CO2排放。另外还有一个滚柱式单身离合器，用于限制后排行星架逆时针转动。如图23所示为变速器内所有液压离合器或离合器毂的具体位置。BR1毂的前部是一个光滑区域，机械滚柱式单向离合器就安装在此处。

TCM安装在变速器壳体的外部（如图24所示），内部集成有挡位传感器。TCM接收变速器输入轴转速、输出轴转速及油温传感器的信号，同时通过网络接收发动机及其他模块的数据信息，用于控制阀体总成上的电磁阀，从而操控离合器实现不同的挡位。TCM内集成的挡位传感器由手动阀驱动，它是一个线性霍尔传感器。当电子换挡执行器驱动阀轴转动时，TCM内部传感器的信号也会随之转动。传感器会输出一个0～5V的电压信号，此信号直接经内部电路到TCM，TCM通过此信号识别出当前手动阀的位置。输入及输出转速传感器都是两线霍尔式传感器，输出方波脉冲信号，信号频率随转速变化。输出轴转速传感器正对与后排齿圈连接成一体的斜齿轮，输入轴转速传感器正对C5678离合器壳体（如图26所示）。

TCM使用输入及输出转速传感器信号来确定传动比、管路压力、换挡模式和TCC滑移率等。输出轴转速传感器也用于计算车速。油温传感器集成在变速器的线束上，安装在阀体内（如图27所示）。油温传感器是一个负温度系数的可变电阻，温度越高，电阻值越低。信号直接输入TCM用于调节换挡点，控制TCC的接合和分离。如果系统监测到油温过高，会生成故障码并影响变速器的整体性能，甚至会限制发动机的输出扭矩。变速器的阀体及电磁阀总成上共有9个电磁阀（如图28所示）：1个TCC锁止电磁阀、1个管路压力电磁阀、2个换挡电磁阀、5个离合器/制动带压力调节电磁阀。

此外，阀体和电磁阀总成上还安装了一个用于启停功能的电磁泵。阀体共分三层，安装在变速器壳体的侧面，通过壳体上加工的油道将控制油液输入离合器、油泵等部件。管路压力调节电磁阀位置如图29所示，TCM根据加速踏板及节气门开度等信号，通过PWM信号控制管路压力调节电磁阀，从而控制变速器内系统油压线性变化。此电磁阀的特点是电流越大系统油压越低。电流越小，系统油压越高。当电磁阀断电时控制油路处于通路状态。

TCC锁止电磁阀的位置如图30所示，TCM根据加速踏板、发动机转速、输入及输出转速信号。通过PWM信号控制TCC锁止电磁阀，从而控制TCC的接合和分离。此电磁阀特点是电流越小，输出电压越低，电流越大，输出电压越高。当电磁阀断电时，控制油路处于断路状态。换挡电磁阀的位置如图30所示，这个电磁阀主要用于变速器换挡杆换挡时切换油道，控制流向离合器调节电磁阀的油量。它们都是开关型电磁阀，只有一根线，TCM直接控制这两个电磁阀的电源供给。

当电磁阀断电时控制油路断路。离合器压力调节电磁阀SL1、SL2、SL3、SL4、SL5的位置如图32所示，这些电磁阀用于控制流向各离合器或制动器活塞的油液，实现平顺换挡的功能。它们都是由TCM通过PWM信号控制。

SL1可控制C12345离合器；SL2可控制C5678离合器；SL3可控制C37R离合器；SL4可控制C46离合器；SL5可控制B28离合器。值得注意的是离合器的接合不仅与对应离合器的调节主电磁阀相关，还与手动阀、换挡电磁阀及控制油道等有关。电磁泵的位置如图33所示，当发动机启停系统在自动停机时，电磁泵能保持C12345离合器的接合油压，使得发动机自动启动后快速起步。它相当于一个排量泵，由TCM直接控制。电磁泵断电后会关闭此处油路。变速器的整个电气系统控制框图如图34所示，TCM不仅接收内部挡位传感器的信号，还接收变速器内转速传感器、油温传感器信号，同时还通过GMLAN网络接收ECM、BCM等模块的信息，如发动机转速、节气门开度、手动加减挡等信号。TCM根据当前工况实时控制电磁阀和电动泵的工作，从而控制离合器实现变速器平顺换挡。

表2 电磁阀工作表

图35为TG-81SC自动变速器实际结构的剖视图，图中重点指出了变速器内部与传动相关的部件。图36所示是根据TG-81SC剖视图简化而来的传动部件，图中标了离合器、前后排行星齿轮组和差速器等重要传动部件。表2列出了离合器调节电磁阀和换挡电磁阀在不同挡位的工作状态。并不是一个电磁阀直接控制一个离合器，因为离合器不仅与对应的离合器调节电磁阀相关，还与手动阀、换挡电磁阀及控制油道等有关。

（待续）