La transmisión automática ZF 9HP de un vistazo

La transmisión automática ZF 9HP de un vistazo

ZF es el primer fabricante de transmisiones del mundo en desarrollar una moderna transmisión automática para turismos con 9 marchas. Ha sido diseñado para vehículos con motores transversales y tracción delantera o en las cuatro ruedas, por lo que puede instalarse en el 75 por ciento de todos los automóviles producidos en todo el mundo. Esto significa que la transmisión no solo reemplaza la actual transmisión automática de 8 velocidades instalada longitudinalmente, sino que también representa un diseño independiente para una posición de instalación transversal.

Análisis de mercado

Para dar forma eficiente a la movilidad individual, los sistemas de propulsión de los modernos vehículos de motor se desarrollará continuamente. Antes de que los accionamientos totalmente eléctricos se afiancen en mayor medida, los sistemas de transmisión automática juegan un papel central en tales contextos. El objetivo es reducir el consumo de energía de toda la cadena cinemática y, al mismo tiempo, aumentar el rendimiento y el confort de conducción. Por lo tanto, debe ser posible realizar todos los conceptos desarrollados de una manera rentable.

En general, tiene sentido utilizar transmisiones con diferenciales de relación de transmisión más altos y más engranajes con pasos de engranaje más pequeños. Si bien ya existen transmisiones de 7 y 8 velocidades con diferenciales de relación de transmisión altos en el mercado para líneas de transmisión instaladas longitudinalmente, este desarrollo aún no se ha producido en el caso de vehículos con motor delantero montado transversalmente. Esta configuración de accionamiento se utiliza especialmente para aplicaciones compactas y de clase media, es decir, segmentos con requisitos de espacio de instalación reducidos y una alta sensibilidad a los costes por parte del cliente. A nivel mundial, esos vehículos continúan ganando cuotas de mercado. Hoy, en el 75 por ciento de los automóviles de pasajeros, el motor está instalado en forma transversal a la dirección de viaje.

Control de transmisión

Por motivos de rentabilidad y optimización del espacio de instalación, los ingenieros de ZF no utilizaron un módulo mecatrónico completamente integrado para todos los sensores, actuadores y la unidad de control electrónico (ECU) en el 9 HP. En cambio, la ECU se instala por separado de la ahora significativamente más pequeña unidad de control hidráulico (HCU), es decir, en el lado superior de la caja de transmisión. Los sensores se pueden encontrar dentro de la transmisión, las señales del lado del vehículo se conectan directamente al enchufe macho de la ECU.



En el caso del 9HP, ZF desarrolla y produce por primera vez la ECU completa. Un potente controlador de flash incorporado puede realizar algoritmos de control complejos. Su rendimiento de cálculo es comparable al controlador utilizado en la transmisión automática de 8 velocidades y se puede aumentar en aprox. 30 por ciento bajo demanda. El diseño de la placa de circuito impreso de la ECU se ha diseñado para que los diferentes requisitos de hardware de los OEM puedan cumplirse sin ningún problema.

Varios tamaños de transmisión y configuraciones posibles

Con dos series, la 9HP cubre el rango de par de 200 a 480 kNm. Debido a su sistema modular, la transmisión básica se puede agregar a pedido. Por lo tanto, es posible implementar diferentes elementos de arranque, aplicaciones híbridas y de tracción total en turismos delanteros transversales, incluso en espacios de instalación reducidos.

Se puede conectar una caja de transferencia adicional para la operación de tracción total. Luego, el rendimiento del motor se distribuye al eje delantero y trasero a la salida de la transmisión. Para una implementación eficiente de tal tracción total, ZF desarrolló un sistema con función de desacoplamiento (ECOnnect). Activa la tracción del eje trasero solo cuando es necesario y, por lo tanto, ahorra hasta un cinco por ciento de combustible en comparación con la tracción total permanente.

La transmisión automática de 9 velocidades también tiene capacidad de arranque y parada sin almacenamiento de aceite de impulso hidráulico (HIS). Dado que, en el caso de reiniciar, solo es necesario cerrar un elemento de cambio de fricción, los tiempos de respuesta son, de hecho, muy espontáneos. Además, el 9HP se puede hibridar: sobre la base de la arquitectura híbrida paralela, el convertidor de par se reemplaza luego por un motor eléctrico. Finalmente, gracias a su software abierto y estructura de interfaz, así como a la unidad de control electrónico, será posible integrar la transmisión automática de 9 velocidades de manera flexible en diferentes conceptos de vehículos en términos de función y electrónica.

El concepto de transmisión 9HP

Con respecto a los requisitos de espacio de instalación, en particular la longitud de la transmisión, el límite de tamaño de los juegos de engranajes planetarios transversales delanteros con 6 velocidades se ha alcanzado en el estado actual de la tecnología: si el número de velocidades de la transmisión se aumenta a ocho o nueve para El beneficio de una mayor relación de transmisión será necesario, juegos de engranajes y elementos de cambio adicionales. Sin embargo, en el diseño convencional de transmisiones de convertidor de par, estos componentes difícilmente pueden instalarse en el espacio de instalación fuertemente limitado. Para aumentar la sostenibilidad de la tecnología confiable y establecida de engranajes planetarios en relación con un mayor número de velocidades, así como un convertidor de par como elemento de partida en el rango de tracción delantera, fue necesario encontrar nuevas formas de organizar los conjuntos. .

Los ingenieros de ZF colocan dos juegos de engranajes planetarios uno encima del otro, de modo que nunca haya más de tres juegos de engranajes seguidos. Este enfoque es más sencillo de llevar a cabo en transmisiones de tracción delantera que en el caso de transmisiones instaladas longitudinalmente porque tienen un diámetro mayor. Resultó ser una idea conceptual que ahorra espacio al usar elementos de malla constante operados hidráulicamente, ya que estos pueden integrarse sin un impacto importante en la longitud total de la transmisión y aun así permiten una alta eficiencia. Mientras que los elementos de cambio multidisco abiertos crean pares de arrastre, estas pérdidas apenas juegan ningún papel en el caso de embragues de perros. Este aspecto es particularmente importante con respecto a los conceptos de varias velocidades: la eficiencia mejorada generada por pequeños pasos de transmisión no debe reducirse nuevamente por pérdidas de arrastre debido al diseño bastante complejo.

En general, el sistema de transmisión realizado consta de cuatro conjuntos de engranajes simples y seis elementos de cambio, y además de esto, los dos embragues de garra utilizan cada uno dos embragues multidisco y dos frenos multidisco. El diferencial total es 9,81, lo que reduce significativamente la velocidad del motor y, por lo tanto, también el consumo de combustible. La transmisión tiene un rango de pasos armónicos como la transmisión automática de 8 velocidades (8HP) de ZF: las eficiencias del juego de ruedas del juego de engranajes planetarios aumentan por encima del 97 % en todas las marchas.

El diseño de la transmisión ZF 9HP

Se utiliza un convertidor de par como elemento de partida para el 9HP porque los clientes, particularmente en los mercados de EE. UU. y Asia, aprecian su alta calidad de maniobra. Para minimizar las pérdidas hidráulicas, se utilizan diferentes sistemas de amortiguación para que el embrague de bloqueo del convertidor de par ya se pueda cerrar a bajas velocidades. Se pueden realizar varias características de amortiguación para garantizar un ajuste óptimo al motor respectivo.

La carcasa consta de dos partes esenciales: una carcasa del convertidor y una carcasa principal con una cubierta de aluminio. De manera predeterminada, el 9HP está conectado al radiador del vehículo a través de tuberías y, opcionalmente, se puede conectar un enfriador de transmisión directamente a la carcasa.