ZF 9HPトランスミッション

ZF 9HP
概要
メーカーZF フリードリヒスハーフェン
生産2013年~現在
組み立てグレイコート、サウスカロライナ州、アメリカ合衆国
ボディとシャーシ
クラス9速横置き オートマチックトランスミッション
関連しているアイシン・トヨタ 8速ZF 8HP
年表
前任者ZF 4HP

9HPは、 ZFフリードリヒスハーフェンの横置きエンジン用9速オートマチックトランスミッションモデル(油圧コンバーターと遊星ギアセットを備えた9速トランスミッション商標名であり、ザールブリュッケンのZF子会社で設計され、サウスカロライナ州グレイコートで製造されています[1]前輪駆動車全輪駆動車で使用されます

9HPは世界初の乗用車用9速オートマチックトランスミッションです。ランドローバージープは2013年のジュネーブモーターショーでこのトランスミッションを発表しました[2] 2014年型ジープ・チェロキーが、このトランスミッションを搭載した最初のモデルとして顧客に納車されました。

ギア比[a]
モデルギヤ総スパン平均
歩数
コンポーネント
R123456789名目
効果
中心
合計
ギアあたり[b]
9HP 48 · 2013
9HP 28 · 2013
−3.8054.7002.8421.9091.3821.0000.8080.6990.5800.4799.8087.9401.5011.3304 ギアセット
3 ブレーキ
3 クラッチ
1.111
  1. ^ ギア比の違いは、車両のダイナミクス、性能、廃棄物の排出量、燃費に測定可能な直接的な影響を及ぼします。
  2. ^ 前進ギアのみ

仕様

並列および直列結合ギアセットコンセプトの組み合わせにより、ギア数を増やし、コスト効率を向上

ギアセットコンセプト:コスト効率[a]

評価あり
出力:
ギア
イノベーション
弾力性[b]
Δ 出力 : Δ 入力
入力: 主なコンポーネント
合計ギアセットブレーキクラッチ
9HP
参照オブジェクト

トピック[b]



Δ番号
相対ΔΔ出力

Δ入力
9HP
4HP [c]
9 [日]
4 [日]
進捗状況[b]10
7
4
2 [e]
3
2
3
3
Δ番号53210
相対Δ1.250
2.917 [b]
0.429
1.000
0.500
0.000
9HP
アイシン[f]
9 [日]
4 [日]
進捗状況[b]10
8
4
3 [グラム]
3
2
3
3
Δ番号32110
相対Δ0.500
2.000 [b]
0.250
0.333
0.333
0.000
9HP
8HP [h]
9 [日]
8 [日]
現在の
市場ポジション[b]
10
9
4
4
3
2
3
3
Δ番号11010
相対Δ0.125
1.125 [b]
0.111
0.000
0.500
0.000
W9A
3速[i]
9 [日]
3 [日]
過去の
市場ポジション[b]
10
7
4
2
3
3
3
2
Δ番号63201
相対Δ2.000
4.667 [b]
0.429
1.000
0.000
0.500
  1. ^ 進歩はコスト効率を高め、前進ギアと主要コンポーネントの比率に反映されます。これは動力の流れに依存します。
    • 平行:遊星歯車機構の2つの自由度を利用する
      • ギアの数を増やす
      • コンポーネントの数は変更なし
    • シリアル: 2つの自由度を使用しない直列複合遊星歯車装置
      • ギアの数を増やす
      • 部品数の増加は避けられない
  2. ^ abcdefghij イノベーションの弾力性が進歩と市場ポジションを分類する
    • 自動車メーカーは、主に競争力の維持、あるいは技術的リーダーシップの獲得・維持を目的として技術開発を推進しています。そのため、こうした技術進歩は常に経済的な制約を受けています。
    • 相対的な追加的便益が相対的な追加的資源投入よりも大きい、すなわち経済弾力性が1より大きいイノベーションのみが実現対象として考慮される。
    • 自動車メーカーに求められるイノベーション弾力性、期待される投資収益率に依存します。相対的な追加便益は相対的な追加資源投入の少なくとも2倍でなければならないという基本的な仮定は、方向性を決定するのに役立ちます。
      • 負の場合、出力が増加し入力が減少すると、完璧です
      • 2以上が良い
      • 1以上は許容範囲(赤)
      • これ以下は不満足(太字)
  3. ^ 直接の前身
    • 具体的なモデルチェンジの進捗状況を反映するため
  4. ^ abcdefgh プラス 1 リバースギア
  5. ^ 複合ラビニョーギアセットとして組み合わせる
  6. ^ 市場の前身
  7. ^ そのうち2つのギアセットは複合ラビニョーギアセットとして組み合わされている
  8. ^ 現在の参照標準(ベンチマーク)
    • 8HPは、オートマチックトランスミッションの新たな基準(ベンチマーク)となりました。縦置き設計でありながら、業界標準となっています。
  9. ^ 歴史的参照標準(ベンチマーク)

ギアセットコンセプト:品質

9HPは、従来の6速オートマチックトランスミッションと比較して、全長がわずか0.24インチ(6mm)、重量が16.5ポンド(7.5kg)軽量です。このコンパクトなパッケージングは​​、革新的な設計技術の採用によって実現されています。具体的には、新型のコンパクトな油圧ベーン型ポンプ、従来の大型クラッチパックに代わる2つの特許取得ドッグクラッチ[3]、そしてネストギアセット[2]です。ZF社は、このトランスミッションは現行の6速オートマチックトランスミッションと比較して平均16%の燃費向上を実現できると主張しています。[1]

ギア比分析

評価を伴う詳細な分析[a]
遊星歯車装置:歯数[b]カウント名目
[c]
実効
[d]
センター[e
]
平均[f]
モデル
タイプ
バージョン
初回配送 · 重量
S 4 [g]
R 4 [h]
S 3 [i]
R 3 [j]
S 2 [k]
R 2 [l]
S 1 [m]
R 1 [n]
ブレーキ
クラッチ
比率
スパン
ギア
ステップ[o]
ギア
R
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ステップ[o][p][問]
Δステップ[r] [s]
シャフト
スピード
Δ 軸
速度[t]

トルク[u]
[動詞][動詞][動詞][動詞][動詞][動詞][動詞][動詞][動詞][動詞]
効率性[u]
9HP 28
9HP 48
280 Nm [w]  · 2013 · 78  kg (172  lb )
480 Nm [x]  · 2013 · 86  kg (190  lb )
42
110
42
110
91
133
42
86
3 [y]
3 [z]
9.8085
7.9402
1.5007
1.3303 [o]
ギア
−3.8049 [p]
4.7001
2.8419
1.9094
1.3818 [秒]
1.0000
0.8081 [トン]
0.6995 [秒] [トン]
0.5802 [秒]
0.4792
ステップ0.8095 [p]1.00001.65381.48841.38181.38181.23751.15531.20561.2107
Δステップ[r]1.11121.07711.0000 [秒]1.11671.07110.9583 [秒]0.9958 [秒]
スピード-1.23531.00001.65382.46153.40144.70015.58166.71978.10159.8085
Δ速度1.23531.00000.65380.80770.93991.29871.1161 [トン]0.9035 [トン]1.38181.7066

トルク[u]
-3.5391
–3.4099
4.5931
4.5402
2.7922
2.7675
1.8884
1.8779
1.3742
1.3704
1.00000.8005
0.7966
0.6904
0.6857
0.5717
0.5673
0.4653
0.4582
効率性[u]
0.9302
0.8962
0.9772
0.9660
0.9825
0.9738
0.9890
0.9835
0.9945
0.9917
1.00000.9906
0.9857
0.9870
0.9803
0.9854
0.9779
0.9710
0.9561
アクチュエーテッドシフトエレメント[aa]
ブレーキA [ab]
ブレーキC [ac]
ブレーキD [広告]
クラッチB [ae]
クラッチE [af]
クラッチF [ag]
幾何比
比率
R & 1
通常[ah]
初級
注目[ai]
比率
2と3
通常[ah]
初級
注目[ai]
比率
5–7
普通[ah]
初級
注目[ai]
比率
4 & 8 & 9
通常[ah]
初級
注目[ai]
運動比

トルク[u]
R & 1

トルク[u]
2 & 3

トルク[u]
5~7

トルク[u]
4 & 8 & 9
  1. ^ 2025年11月15日改訂
  2. ^ レイアウト
    • 入力と出力は同じ側にあります
    • 遊星歯車装置4は入力側(タービン側)にある
    • 入力軸は、作動する場合、S 1R 1 + S 3、およびC 3(ギアセット1の遊星ギアキャリア)+ R 4です。
    • 出力軸はC4 (ギアセット4の遊星ギアキャリア)
  3. ^ 総比率スパン(総ギア/トランスミッション比)公称
    • より広いスパンにより、
      • 市外を運転する際の減速
      • 登山能力を高める
        • 峠やオフロードを運転するとき
        • またはトレーラーを牽引するとき
  4. ^ 総比率スパン(総ギア/トランスミッション比)有効
    • スパンは、
      • 後進ギア比
      • 1速に相当する
    • 標準R:1も参照
  5. ^ 比率スパンの中心
    • 中央はトランスミッションの速度レベルを示します
    • 最終減速比と合わせて
    • 車両のシャフト速度レベルを示します
  6. ^ 平均ギアステップ
    • ステップ幅が狭くなると
      • 歯車が互いにより良く接続される
      • シフトの快適性が向上する
  7. ^ サン4:ギアセット4のサンギア
  8. ^ リング 4: ギアセット 4 のリングギア
  9. ^ サン3:ギアセット3のサンギア
  10. ^ リング 3: ギアセット 3 のリングギア
  11. ^ サン2:ギアセット2のサンギア
  12. ^ リング 2: ギアセット 2 のリングギア
  13. ^ Sun 1: ギアセット 1 のサンギア
  14. ^ リング 1: ギアセット 1 のリングギア
  15. ^ abc 標準 50:50
    — 50 % は平均ギアステップより上、50 % は下 —
    • ギアステップが徐々に減少します(黄色のハイライトラインステップ
    • 1速から2速へのステップが特に大きい
      • ギア段の下半分小ギア間、切り捨て、ここでは最初の4つ)は常に大きい
      • そして、ギア段の上半分(大きなギアの間、ここでは最後の4つを切り上げて)は常に小さくなります。
    • 平均ギアステップ(右端の2行上に黄色で強調表示されたセル)よりも
    • 下半分:ギアステップが小さいと、可能な比率が無駄になります (赤太字)
    • 上半分:ギアステップが大きいと不十分(赤太字)
  16. ^ abc 標準 R:1
    — 後進ギアと1速ギアは同じ比率 —
    • 理想的な後進ギアは1速と同じ変速比を持つ
      • 操縦時に支障がない
      • 特にトレーラーを牽引する場合
      • トルクコンバーターはこの欠点を部分的にしか補うことができない。
    • 1速と比較してプラス11.11%マイナス10%は良好です
    • プラス25%マイナス20%が許容範囲(赤)
    • これ以上は不満足(太字)
  17. ^ 標準 1:2
    — 1速から2速へのギアステップを可能な限り小さくする —
    • ギアステップが連続的に減少する(黄色のマークラインステップ
    • 最も大きなギア段は1速から2速への段であり
      • 良好な速度の接続と
      • スムーズなギアシフト
    • できるだけ小さくなければならない
      • ギア比は1.6667:1(5:3)までが適切です
      • 1.7500 : 1 (7 : 4)まで許容される(赤)
      • 上記は不満足です(太字)
  18. ^ ab 大きな歯車から小さな歯車へ(右から左へ)
  19. ^ abcdefg 標準ステップ
    — 大きなギアから小さなギアへ: ギアステップの着実かつ漸進的な増加 —
    • ギアステップは
      • 増加: Δステップ(最初の緑色で強調表示された線Δステップ)は常に1より大きい
      • 可能な限り漸進的:Δステップは常に前のステップよりも大きい
    • 徐々に増加しないことは許容されます(赤)
    • 増加しないことは不満足(太字)
  20. ^ abcde 標準速度
    — 小型ギアから大型ギアまで:軸速度差の着実な増加 —
    • シャフトスピードの違いは
      • 増加: Δシャフト速度(緑色でマークされた2番目の線 Δ(シャフト)速度)は常に前のものよりも大きくなります。
    • 前回より1つ小さい差は許容範囲です(赤)
    • 2 つ連続する場合は、比率の無駄です (太字)
  21. ^ abcdefgh 比トルク比と効率
    • 比トルクは、
      • 出力トルク
      • トルクを入力する
    • 効率伝達比に対する比トルクから計算される。
    • 単噛み合いギアの動力損失は1%~1.5%の範囲である。
      • 乗用車の騒音を低減するために使用されるヘリカルギアペアは、損失範囲の上限にあります。
      • 騒音快適性が低いため商用車に限定されている平歯車対は、損失範囲の下限に位置する。
  22. ^ abcdefghij 比トルクと効率の回廊
    • 遊星歯車装置では、固定ギア比は遊星歯車を介して、つまり2つの噛み合いによって形成される。
    • 簡略化のため、両方のメッシュの効率を合わせて指定するのが一般的である。
    • ここで指定されている効率は、定常比の仮定効率に基づいています。
      • (上限値)
      • および(低い値)
    • 両方の介入を合わせると
    • 単噛み合いギアペアの対応する効率は
      • 上限値)
      • および(低い値)
  23. ^ ガソリンとディーゼルの両方で280  N⋅m(207  lb⋅ft ) [1]
  24. ^ ガソリンの場合は450  N⋅m(332  lb⋅ft )ディーゼルの場合は
    480  N⋅m(354  lb⋅ft ) [1]
  25. ^ そのうち1匹の犬が壊れる[3]
  26. ^ そのうち1匹の犬がクラッチ[3]
  27. ^ 永久結合要素
    • C 1、C 2、およびR 3
    • S 3 S 4
    • C 3 R 4
  28. ^ ドッグブレーキブロックS 3およびS 4
  29. ^ ブロックS 1
  30. ^ ブロックR 2
  31. ^ S 1を入力軸に連結する
  32. ^ C 3(キャリア3)とR 4を入力軸に連結する
  33. ^ ドッグクラッチはR 1S 2を入力軸に連結します
  34. ^ abcd 普通 注目
    • 比率を直接決定するには
  35. ^ abcd 初級 注目
    • 伝達比を決定するための代替表現
    • オペランドのみを含む
      • 遊星歯車装置の両方の中央歯車の通常の分数で
      • または値1
    • 基礎として
      • 信頼できる
      • 追跡可能
    • 比トルクと効率の決定1

仕組み

アニメーション化されたドライブライン図と回転速度ノモグラム

これらの縦軸は、太陽歯車の歯数とリング歯車の歯数の比率に厳密に従って横軸上に配置されています。したがって、縦軸C 4(遊星歯車機構4のキャリア)の出力比は、実際のトランスミッションの出力比とほぼ一致します。要素AとFのラベルが逆になっていることに注意してください(下記の凡例を参照)。

ノモグラム

同心遊星歯車セット- Simpson 遊星歯車セット

▶️インタラクティブノモグラム 2017年2月2日アーカイブ at the Wayback Machine

この対話型ノモグラムは、トランスミッションの3x4 = 12 個の内部シャフトの回転速度を、 9 つの比率 (+リバース) ごとに正確に表す実際の幾何学計算機です。回転速度は、 4 つのジョイント座標と3 つの独立座標上の5 つの永久カップリングに従ってグループ化されています。これらの座標は、太陽歯車の歯数とそのリングの歯数の比率に厳密に従って横軸に配置されます。その結果、6番目の縦軸(第 4 遊星歯車セットのキャリア) の出力比は、実際のトランスミッションの出力比に厳密に従います。この有利な幾何学的構成により、ロバート ウィリスの有名で面倒な公式[4]から解放されます。これは、すべての計算が、4 つの遊星歯車比の横軸の長さ比、歯数、および10 のギア比の6 番目の縦軸の回転速度によってのみ決定されるためです。

伝説

A : ドッグブレーキ(ブロックS 3S 4
C : ブレーキ(ブロックS 1
D : ブレーキ(ブロックR 2
B : クラッチ(S 1を入力軸に連結)
E : クラッチ(C 3(キャリア 3)とR 4 を入力軸に連結)
F : ドッグクラッチ(R 1S 2を入力軸に連結)

アプリケーション

アキュラ

  • TLX(2015~2020年、V6モデル)
  • MDX(2016~2020年、非ハイブリッドモデル)

アルファロメオ

クライスラー

ダッジ

フィアット

MG

  • MG 7(2023年以降)

オペル/ボクスホール

ホンダ

インフィニティ

  • QX60(2022年以降)

ジープ

ラムトラック

ランドローバー

ジャガー

日産

技術的な欠陥

このトランスミッションには問題があり、ジープ、クライスラー、アキュラのモデルで、このトランスミッションを搭載した車両で、シフトの遅さと作動音の問題が報告されています。ZF社は、これは機械的な問題ではなく、ソフトウェアの問題によるものだと述べています。[8]

クライスラーは2014年型ジープ・チェロキーの「ギアシフトの不具合と遅延を修正」するための技術サービス速報(TSB)を発行し、アキュラは2015年型アキュラTLXのトランスミッション関連のリコールを発行した[9] [10]

生産

9HPの生産は2013年にサウスカロライナ州ローレンスにあるZFのグレイコート工場で開始されました。年間40万台が生産されています。[11]

フィアットとクライスラー車向けの9HPの生産は、2013年5月にインディアナトランスミッションプラントI(ITPI)で開始され、続いて2014年5月にインディアナ州ティプトン郡のティプトントランスミッションプラントで生産が開始されました。[12]

参照

参考文献

  1. ^ abcd 「ZF、乗用車用9速オートマチックトランスミッションを開発」。
  2. ^ abc 「ランドローバー、ZF製9速オートマチックトランスミッションを採用」。2013年3月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年2月27日閲覧
  3. ^ abc ZFの9速9HPトランスミッションはドッグクラッチをリードにつなぐ
  4. ^ ロバート・ウィリス (1841). 「メカニズムの原理」(PDF) . 2024年11月4日閲覧[永久リンク切れ]
  5. ^ “HONDA British-built CR-V refreshed for 2015”. 2014年12月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年12月1日閲覧
  6. ^ 「ジュネーブで世界初公開:ランドローバーがZF製世界初の9速オートマチック乗用車トランスミッションを搭載」
  7. ^ 「2022年型日産パスファインダー、新機能追加、CVT廃止」2021年2月4日。
  8. ^ 「Holy Shift ZF 9速オートマチックの不具合、マウントクライスラーがジープチェロキー向け3回目のソフトウェアアップデートをリリース」2015年2月4日。
  9. ^ 「ショートシャツ仕様のジープ・チェロキー9速オートマチック、シフトの荒さを改善し2度目のアップデートを実施」。2015年3月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年3月28日閲覧
  10. ^ 「Acura TLX シフトの問題」。
  11. ^ 「ZFが9HPハイブリッドトランスミッションをテスト中」。2012年6月11日時点のオリジナルよりアーカイブ2012年5月31日閲覧。
  12. ^ クライスラーグループ、インディアナ州ティプトンに新工場を開設、9速マニュアル車の生産を開始
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