当7AT、8AT变速器还没有完全普及的时候,拥有变速器最大市场份额的德国采埃孚集团公司(ZF)已经研发出9HP自动变速器。9HP自动变速器专为横置发动机开发,在尺寸和质量上与传统6AT相当。目前9HP自动变速器有9HP28和9HP48两个型号,分别重78kg和86kg,最大可承受扭矩为280Nm和480Nm。从这两个型号分析,输入扭矩280Nm以下的9HP28主要匹配1 AT, 1.6T至2.0T之间的中小排量增压发动机或者3.0L排量以下的自然吸气发动机,而9HP48则用来与2.0T及以上的涡轮增压发动机、3.0L以上排量更大的自然吸气发动机组成搭挡。
9HP自动变速器的核心结构是4组行星齿轮和6个换挡元件(3个离合器和3个制动器),其结构如图1,图2所示,各换挡元件的作用如表1所示。9Hp自动变速器比8HP多了一个换挡元件,通过换挡元件来控制行星齿轮的不同组合实现9个前进挡、1个倒挡的设定。9HP自动变速器利用嵌套的行星齿轮来缩短变速器的长度,通过优化变速器结构以及在满足强度的基础上使用轻质的零部件材料使整体质量得到控制。
9HP自动变速器的9个挡位中,有4个挡位是超速挡,其平顺性、经济性与6AT、8AT变速器相比更胜一筹,可以通过表2中的传动比得到印证。另外,9HP自动变速器离合器采用了两个爪型离合器,爪型离合器工作原理如图3所示。
9HP自动变速器的液压控制单元(即滑阀箱)位于变速器侧面(图4),高精度的电磁阀是响应速度和换挡质量的保证,9HP自动变速器的TCU控制单元则安装在变速器箱体的顶部(图5)。9HP自动变速器的TCU控制单元在运算性能上与ZF纵置的8AT变速器相当,并且还有提高速度的潜力。
9HP自动变速器的控制元件组合逻辑也非常巧妙,无论是隔挡换挡还是顺序换挡,都只需要两个换挡元件的动作(见表3),这就保证9HP在这两种执行方式下都能拥有很快的响应速度,其0~100km/h的加速时间相比6AT最多能够提高约2s。下面分析9HP各挡动力传递路线。