通用9at变速箱通病(技术详解)

华峰博客 189

通用9at变速箱通病(技术详解)

(通用9AT变速器)

作为汽车行业从业人员,总是经常遇到与汽车相关的问题,前几天就有个朋友问到凯迪拉克XT4这款车如何?发动机、变速器、底盘在同级中表现如何?

众所周知的是,发动机、变速器、底盘属于车身的三大件,每一个单独拎出来都能“长篇大论”,而以上的每个大件通过厂家、型号还能更加细分,所以想要一文全部说完并不现实,我们也只能采取挨个击破的策略来一窥究竟,那么本篇文章我们就将聚焦凯迪拉克XT4搭载的通用9AT变速器上。

AT变速器的英文全称是automatic transmission,由液力变矩器、行星齿轮、液压操纵系统组成。世界上第一款量产的AT变速器出自通用汽车之手,诞生于1940年,但是这台变速器缺少了液力变扭器(当时由液力耦合器替代),直到1948年,由别克开发的液力变矩器与其它部件结合成为了现代通用的自动变速器,自此之后,AT变速器发展才算是踏入了正轨。

通用9at变速箱通病(技术详解)

(通用9AT实图)

那么这款9AT的研发背景是什么、目前搭载在哪些车型上、技术上有何优势亦或是弊端…本文都将得到体现。

一、在有6AT的背景下,通用为什么还着急要推出9AT?

目前市面上针对所有的9AT变速器诞生意义的讨论主要集中在是否是为了节能减排、提高燃油经济性上,但我们认为通用推出9AT有三层意义。

其一,它的确是为了满足日益严格的排放法则, 9AT相比6AT更省油的原因在于它拥有了更加灵活的传动比,这样可以适配更多的工况,厂商通过合理的挡位设置,让发动机始终在最佳的燃油经济转速区间运转,达到节能减排的目的。

其二,其实通用的这个9AT还有拔高品牌形象的作用,在通用之前,采埃孚和奔驰已经相继推出了采埃孚9HP(横置)、奔驰9G-TRONIC(纵置)两款9AT变速器。

通用9at变速箱通病(技术详解)

(采埃孚9AT变速器)

而通用作为首家量产AT变速器,同时也是手里掌握大量AT变速器专利的企业(GM拥有大量的AT行星机构专利,Two Mode 双行星排混合动力专利等),需要这样一款先进的变速器来证明它在行业的领先地位。

其三,通用当时的6AT变速器在市场的风评并不好,换挡逻辑混乱,顿挫感强,相较于爱信的6AT,有着较为明显的差距,通用推出9AT也是希望解决这个问题,以此提升整个品牌的竞争力。

所以硬要说通用是顺应节能减排而去开发了9AT是不合适的,因为其实开发混动系统的意义远远大于单纯的去开发多挡位变速器,通用9AT的推出既是为了提高更好的燃油经济性,也是为了品牌效应。

二、通用9AT有哪些版本,搭载在哪些车型上?

通用的这台9AT变速器最早是在2017年进入中国的,搭载的第一台车型是雪佛兰探界者,当时通用汽车少见的专为这套系统举办了一场媒体沟通会,我们也是通过这场媒体沟通会对这台9AT变速器有了更加深入的了解。

目前通用的这台9AT应用在了通用旗下包括凯迪拉克、别克、雪佛兰三个品牌上,主要与通用旗下代号为LSY与LXH以及LTG的2.0T发动机匹配(有两个个例,2019款的雪佛兰创界顶配车型是1.3T+9AT的组合,2020款昂科拉四驱旗舰版也是1.3T+9AT组合),根据需求也可以匹配四驱车型,具体搭载情况如下:

通用9at变速箱通病(技术详解)

(通用9AT所搭载车型)

其中,搭载代号为LSY发动机的车型包括:凯迪拉克XT4、君威(2.0T版本)、君越(2.0T版本)、昂科旗(2020款)、迈锐宝XL(2.0T版本)、探界者(2022款2.0T版本)、开拓者(2020款);搭载代号为LXH发动机的车型包括:凯迪拉克XT5、凯迪拉克XT6、别克GL8全系、昂科旗(2022款)、昂科威Plus(2.0T版本)、探界者(2021款2.0T版本)、开拓者(2021款);搭载代号为LTG发动机的车型包括:昂科威(2.0T版本)

我们查询了相关手册,通用的9AT分为9T45 /9T50/ 9T60 /9T65 四种型号,T后面的尾数代表着能承受的最大扭矩,依次递增,比如9T50版本能承受的最大扭矩就为400N.M,更详细的数据如下:

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(通用9AT不同型号参数对比)

一般来讲,与通用2.0T发动机所匹配的都是代号为9T50的变速器,比如现款的君越的;而与通用大排量发动机匹配的就是9T65的变速器,比如国外搭载3.6L V6发动机的XT6,它们之间的差别主要就是在于承受扭矩的大小,而内部共用类似的设计和技术配置。

三、相比自家的6AT,通用9AT着重改进的点有哪些?

3.1如何实现9个挡位?

通用的这款9AT与他们家此前的6AT是具有高度相似性的,并非重新开发,如下图,红色部分为改动部分。

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(通用9AT传动简图)

它是在6AT变速箱的基础上增加1组行星齿轮和2组离合器,内部一共有四组行星齿轮组以及7组离合器,通过各个离合器的分离/结合状态的组合实现了9个前进挡、1个空挡以及1个倒挡。

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(通用9AT相较于通用6AT变动点)

不过相比自家的6AT,通用9AT由于挡位间齿比变化可以做得更小(通俗地说就是齿比更绵密),高挡位的齿比可以做得更小,所以高速巡航发动机转速更低更省油

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(通用9AT与6AT各挡位齿比)

然而从油耗这个指标来看,通用官方的说法是9AT相比6AT降低了2%的油耗,参考采埃孚的8AT相比6AT燃油经济性提升了6%,通用9AT的节油效率并不明显,当然,我们不能仅从变速器这个单一的维度去推量整车的燃油经济性表现,所以我们也先按下不表。

3.2 多了三个挡位,尺寸相比6AT却变化不大?这样做的原因是什么?

前文提到,通用的9AT与它们自家的6AT有深度关联,工程师通过在6AT的基础上增加一组行星排和两组摩擦片,并且保留了与之前通用6AT变速箱横置布置形式。

而多了上述的这些零部件之后,如果变速箱整体设计和结构还维持原来那样,必定会引起变速箱尺寸的增长。

那为什么通用9AT与6AT变速器尺寸相近呢,这主要是工程师通过一个巧妙的手段来控制住9AT变速箱的尺寸,其中的一个关键就是通用的工程师采用了可选择单向离合器,取代了传统6AT变速箱中的单向离合器和摩擦片组,如图:

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(多片离合器与可选择单向离合器对比示意图)

右侧的可选择单向离合器相比左侧的传统多片离合器体积减小了很多(尺寸比传统离合器轻了 1.5 公斤,长度减小了约 5-25mm),以此实现更为紧凑的尺寸。

实物长这样:

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(可选择单向离合器实物图)

除了采用单向离合器,通用的9AT还将所有齿轮采用同轴设计,使得整个变速箱的尺寸相比6AT变化不大;以及通用9AT的输出轴到差速器之间的连接是采用的链条传动,相比传统的齿轮传动,平行链条的传动能够节省纵向长度。

而通用9AT变速器尺寸与6AT尺寸相似最大的好处就在于让更多搭载了6AT的车型能够顺利换代,车型架构不需要重新设计,对于通用而言也是节约了很大一笔成本。

3.3、通用9AT相较于6AT做了哪些改进?

相比6AT,通用的9AT做了以下的改进,比如电脑版由原来的内置电脑改成了外置,这样的设计无疑减少了电脑版的损坏程度;缓冲弹片比6AT的厚了三倍有余,避免了缓冲片断裂造成连带损坏的情况出现;内部滤网也从一个变成了两个,可以更彻底的过滤变速箱中的油污杂质,从而保护变速箱。

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(通用9AT外置电脑)

3.4、通用6AT顿挫问题频发,9AT是如何改进?

多挡位的变速器因为有了更为宽泛的传动比,所以能适配更多的工况,但也就引出来一个问题:挡位数增多了,也就意味着日常驾驶的时候挡位需要频繁切换,换挡平顺性如何保证?

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(AT变速器剖视图)

如果平顺性做得不好,那么驾驶感受也会大打折扣,那么通用的工程师是如何解决这个问题的呢,这就不得不提到通用“祖传”的shift by shift的换挡策略。

Shift by shift 策略是通用集团的专利技术,该技术的重点就是保证换挡的平顺性,简单来讲这项技术的核心理念就是直到当前挡位成功接手前一个挡位才完全脱开,保证了动力传输的连续性。

我们找到了通用6AT变速器所使用的Shift by shift换挡策略,如下图,简单来讲它就是它会按照箭头所示的方向一个个执行换挡,在升挡或降挡的过程中,都是旁边的两个挡位先处于半联动的状态,这样在换挡时就能做到很好的平顺性和响应性,而这项专利技术在通用的9AT变速器上也得以使用。

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(通用6AT变速器Shift by shift换挡策略)

四、通用9AT还有哪些比较亮眼的技术?

通用9AT的另一个核心技术是启停液压储能器,这个结构是为了配合发动机启停系统设计的。

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(启停液压储能器)

众所周知的是,变速器油泵是需要发动机带动的,发动机熄火油泵也就停止工作了,油泵停止就没了液压,没了液压变速器就挂不上挡,所以自动启停的车辆在红绿灯起步时反应都一般比较慢,引擎启动后要等一下变速箱挂挡后才能起步。

而启停储能器是一个内部有螺旋弹簧的腔体,在发动机正常工作时机油就会被压入这个腔体内,此时弹簧处于压缩状态。当车辆启动时,弹簧会瞬间释放将液压油推出,保证换挡机构能够快速切入1挡,而不是等到发动机带动油泵之后再进行挂挡。

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(启停液压储能器内部构造)

五、通用9AT目前口碑如何?

前文我们提到过,通用的这台9AT是基于6AT的基础开发而来,与6AT变速器在很多某些方面存在这一致性。

但当年通用的6AT(特别是第二代)市场风评并不好,甚至于是很多美系车主的噩梦,换挡速度慢、顿挫是严重的通病。

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(通用6AT的缓冲弹片断裂)

那么通用9AT变速器还会有相似的问题吗?答案是依然存在!

我们查询了探界者(首搭通用9AT的车型)上市一年后的投诉记录,发现这台9AT所占据的投诉比列很高,投诉内容包括主要包括变速器故障灯亮、无法加速、顿挫、脱挡、电脑板故障、异响、无法换挡、滑阀箱故障等。

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按照道理来讲,9AT拥有更为绵密的齿比,按理说换挡应该更加平顺的,但为何却被车主投诉顿挫呢?

两个原因,第一个是美国人不擅长变速器的调教,属于软件问题;第二是通用的9AT传动比的设置很有“特色”,在原来的6AT中硬生生的加入了3个挡位,这样带来一个问题:某些挡位的阶比很小,某些挡位的阶比与其6AT是一样的。这样的换挡阶比,使得通用9AT的低速的挡位之间很绵密,高速的挡位之间就逊色很多了。所以相对应的, GM的9AT更适合于低速城市工况,高速工况表现并不是那么美好。

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(通用9AT)

六、市售9AT横评

6.1 、目前市面上有9AT,所搭载的车型有哪些?

目前市场上已经有了多个品牌的9AT变速器,包括奔驰的9AT(纵置)、采埃孚9AT(横置)、通用9AT(横置)、KATE的9AT(纵置),长城9AT(纵置),加特可9AT变速器(纵置)。

其中采埃孚的9AT是世界上第一款量产的横置9AT变速器,奔驰的9AT是第一款量产的纵置9AT变速器,而包括KATE的9AT、加特可9AT以及长城9AT都与奔驰的9AT有千丝万缕的关联。

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(长城9AT变速器)

目前搭载采埃孚9AT的车型包括本田冠道(2.0T版本)、Jeep自由光、Jeep指南者、路虎发现运动版、路虎揽胜极光;搭载奔驰9AT的车型包括奔驰C级、奔驰E级、奔驰S级、奔驰GLC。

在国内,长城是首个推出9AT变速器的品牌,这背后离不开一位德国人的功劳,那就是格哈德亨宁,它曾担任奔驰、大众自动变速箱研发部门负责人,操刀研发了奔驰最新的9AT变速器。而首个搭载长城自主研发的纵置9AT变速箱的车型将会是号称国产版陆地巡洋舰的坦克500。

而KATE生产的9速自动变速箱搭载在了俄罗斯国家汽车工程研究院(NAMI)为普京量身打造的新座驾Kortezh轿车身上。

Z34搭载的自动变速箱,为Jatco设计的JR913E型纵置9AT。此前这副波箱已经出现在海外版本车型Titan当中。

6.2、参数横向对比

通用9at变速箱通病(技术详解)

衡量一款变速器,其中有一个比较关键的指标就是传动比范围,也就是我们前文提到的最高齿比。

最高齿比越大,意味着变速器在低速时能提供较好的加速性能,在高速巡航时也尽可能降低发动机转速,以此降低油耗,我们将以上几款变速器做了对比,如下(其中加特可的9AT和长城的9AT缺少部分细致参数):

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(五款9AT齿比对比图表)

奔驰的传动比范围是9.15:1,采埃孚的传动比范围是9.81:1,而通用的传动比范围是7.6:1。

相应的,它们也表现出不同的优劣势。

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(采埃孚 9AT变速器)

比如采埃孚的传动比范围是9.81:1,理论上就表示采埃孚的9AT燃油经济性最好,但由于采埃孚的9AT有多达4个的超速挡,分别为0.80、0.70、0.58、0.48,齿比跨度达到了9.81:1,所以一旦主减速比设置或发动机调教不合理的话就会出现120km/h上不了9挡的情况,实用性大为下降,事实上这也是采埃孚9AT广受诟病的一个点,而这是由于开发思路导致,毕竟德国高速不限速。

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(奔驰9AT变速器)

奔驰的传动比范围是9.15:1,稍小于采埃孚的9AT,而且由于奔驰的9AT默认是2挡起步,只有在运动、运动+模式下,才会用到1挡,所以在日常使用中,它的经济性在比采埃孚和通用的9AT都好(此时齿比只有3.3),挂入一挡也能提供更好的加速能力。但缺点就是结构稍显复杂,可靠性降低,市场上出现了较多奔驰9AT的投诉。

通用9at变速箱通病(技术详解)

(通用9AT变速器)

而通用9AT的传动比范围只有7.56:1,所以理论上它的燃油经济性提升并不如采埃孚和奔驰的9AT来的更加明显。但横看成岭侧成峰,传动比小也就意味着齿比较为密集,所以通用的9AT可以实现更好的平顺性以及更迅速的加速能力。

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KATE的传动比范围是8.86:1,它最大的特点是取消了变矩器,它们认为变矩器效率低,干脆取消,所以它的箱体根本就没有预留变矩器的安装空间。而取消变矩器,好处当然是提高了传动效率,但由于取消了变矩器,所以在起步低速的平顺性、换挡舒适性方面相应弱势。

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(加特可9AT)

加特可9AT是以奔驰的9AT发展而来,Jatco的工程师更改了各齿轮的规格,并调整了齿轮比,使得它的传动比范围为9.087:1,稍小于奔驰,优点缺点则与上市的奔驰9AT相近。

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(长城9AT)

长城的9AT速比范围达到了8.843,1挡齿比5.288,低挡位下扭矩输出更充足,而789挡为超速挡,齿比更小,有利于高速行驶发动机转速降低,从而有效提升燃油经济性,它的特点是在采埃孚9AT和通用9AT的性能之间折中,燃油经济性和动力平顺性得到兼顾。

综上,以上几款变速器是各有千秋,比如采埃孚拥有最高的传动比范围,它更看重燃油经济性;奔驰比较机智,既能提供不错的燃油经济性,也能在特定时候提供不错的动力;而通用的这款9AT则是更加注重动力和平顺性。

小结:

总的来说,通用这款9AT变速器其实并没有太大的创新,是它基于通用的6AT演变而来,所以在很多应用在通用9AT变速器的技术,在6AT上也能找到。从性能来讲,这款变速器的整体算是中规中矩,更加注重燃油经济性以及加速能力。

但将时间线驳回到通用9AT推出的那一年,这款变速器对于通用等美系品牌而言还是十分重要的,当采埃孚、奔驰相继推出9AT,同时自家的6AT又保受市场诟病时,通用需要这样一款能体现技术积淀的变速器来提升品牌形象以及重获消费市场的信任。

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