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DCT的工作原理及典型設(shè)計方案

2021-10-27 00:59:39·  來源：旺材動力總成  
　
一、DCT的系統(tǒng)組成及工作原理1. 系統(tǒng)組成DCT 主要由雙離合器系統(tǒng)、 軸齒機構(gòu)、 選換檔機構(gòu)和電子控制系統(tǒng)等組成， 其機械系統(tǒng)的組成如圖1所示。 圖1 DCT 機械系
一、DCT的系統(tǒng)組成及工作原理
1. 系統(tǒng)組成
DCT 主要由雙離合器系統(tǒng)、 軸齒機構(gòu)、 選換檔機構(gòu)和電子控制系統(tǒng)等組成， 其機械系統(tǒng)的組成如圖1所示。



圖1 DCT 機械系統(tǒng)的組成
下面以圖2所示的濕式6檔DCT為例進行介紹，該DCT有6個前進檔和1個倒檔。



圖2 典型雙離合器自動變速器傳動結(jié)構(gòu)
它主要由多片濕式雙離合器、 三軸式齒輪 變速器、 自動換檔機構(gòu)和電子控制液壓控制系統(tǒng)等組成， 兩個液壓驅(qū)動的濕式離合 器采用同心布置結(jié)構(gòu)， 使得整個變速器總成具有較小的軸向長度。圖中外側(cè)標記為 紅色的離合器為奇數(shù)檔位離合器， 簡稱離合器 C1；內(nèi)側(cè)標記為綠色的離合器為偶 數(shù)檔位離合器， 簡稱離合器 C2。DCT 有 2 根同軸線的輸入軸， 輸入軸 1 空套在輸 入軸 2 里面。輸入軸 1 與離合器 C1 相連， 輸入軸 1 上的常嚙合齒輪分別與 1 檔、 3 檔、 5 檔齒輪相嚙合；輸入軸 2 為空心軸， 與離合器 C2 相連， 輸入軸 2 上的常嚙 合齒輪分別與 2、 4、 6 檔齒輪相嚙合；倒檔齒輪通過倒檔軸齒輪 （圖中未示出） 與輸入軸 1 的常嚙合齒輪嚙合。也就是說， 離合器 C1 負責 1 檔、 3 檔、 5 檔 、 R 檔， 離合器 C2 負責 2、 4、 6 檔。與兩個輸入軸對應(yīng)的是兩個輸出軸， 兩輸出軸通過前端的齒輪與差速器輸入齒輪連接， 使得兩輸出軸都通過差速器輸出。各個檔位 的換檔通過同步器實現(xiàn)， 同步器則通過支承在變速器殼體上的撥叉來推動。兩個離 合器的接合、 分離以及撥叉的移動均由液壓執(zhí)行機構(gòu)完成。
2. 工作原理
圖3 所示為DCT的工作原理。



圖3
假設(shè) DCT 以 1 檔運行， 動力通過離合器的主動部分經(jīng) 離合器 C1 傳遞到輸入軸 1， 再 經(jīng)過輸入軸 1 上的 1 檔齒輪傳 遞到 1 檔同步器， 然后傳遞到 輸出軸。變速器電控單元 TCU 可以根據(jù)當前的各種信息判斷 變速器是否可以預(yù)掛 2 檔， 如 果判斷可以預(yù)掛 2 檔， 則可以 提前接合 2 檔的同步器。因為 此時 2 檔對應(yīng)的離合器 C2 處于 分離狀態(tài)不傳遞動力， 所以 2 檔的同步器是在空載條件下進入同步的。當 TCU 決 定從當前的 1 檔換到 2 檔時， 換檔操縱實質(zhì)上就是將離合器 C1 傳遞的動力平滑地 過渡到離合器 C2 上， 這就是雙離合器自動變速器換檔過程中最為關(guān)鍵的離合器交 替過程。當離合器 C1 完全分離時， 離合器 C2 就完全進入工作狀態(tài)， 車輛即在 2 檔行駛。工作在其他檔位時， 其操縱過程相似， 只是存在升檔和降檔的不同。在換 檔過程中， 發(fā)動機的動力始終不間斷地被傳遞到車輪上， 所以這樣完成的換檔過程 為動力換檔。當車輛實現(xiàn)動力換檔后， 將極大地提高乘坐舒適性， 同時也能夠改善 車輛的經(jīng)濟性及排放特性。
二、DCT的典型設(shè)計方案
DCT分為干式DCT和濕式DCT， 表1為干式DCT與濕式DCT的性能比較，干式DCT主要應(yīng)用在中小轉(zhuǎn)矩的車型中，而濕式DCT則可以應(yīng)用到更大轉(zhuǎn)矩的車型中。干式雙離合器和普通離合器一樣采用被動冷卻，其熱容量有限，因此在大功率輸入的情況下，系統(tǒng)很快就會達到它的熱容極限，遠遠低于相應(yīng)液力變矩器或濕式離合器可以達到的極限值。另外，干式離合器摩擦片的磨損也是關(guān)系到DCT使用壽命的焦點問題。濕式離合器采用的是潤滑油的主動冷卻，熱容量大，但濕式離合器必須與控制動作執(zhí)行機構(gòu)和冷卻液壓系統(tǒng)相結(jié)合，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，同時液壓泵的損失也會導(dǎo)致高的燃油消耗。
表1

以下對各公司開發(fā)的DCT加以分析， 圖4所示為吉利濕式7DCT， 圖5所示為格特拉克濕式7DCT， 圖6所示為江淮濕式 6DCT， 圖7所示為大眾濕式6DCT。

圖4 吉利濕式 7DCT

圖5 格特拉克濕式 7DCT

圖6 江淮濕式 6DCT

圖7 大眾濕式6DCT
通過對比分析可知，濕式DCT傳動方案布置還是以2根輸出軸布置形式居多，格特拉克DCT采用了3根輸出軸的布置形式，雖有利于控制軸向長度及倒檔速比的匹配，但使零部件數(shù)量增多，徑向空間加大。目前新開發(fā)的項目大多采用主動齒輪共用的設(shè)計原則（4/6 檔、3/5 檔等共用主動齒輪），這樣有利于縮短軸向尺寸、降低重量、提高傳動系統(tǒng)的傳遞效率。另外，1檔及R檔應(yīng)盡量布置在不同的輸入軸上， 這樣有利于均衡離合器的使用壽命以及縮短倒檔換1檔的換檔時間。
圖8所示為吉利干式7DCT， 圖9所示為格特拉克干式6DCT， 圖10所示為現(xiàn)代干式6DCT，圖11所示為大眾干式 7DCT。

圖8 吉利干式7DCT

圖9 格特拉克干式6DCT

圖10 現(xiàn)代干式 6DCT

圖11 大眾干式7DCT
干式DCT因受干式雙離合器轉(zhuǎn)矩容量及熱容量的影響，傳動能力受到了限制。目前，干式 DCT普遍搭載在中低轉(zhuǎn)矩車型上，所匹配的車型空間較小，且以6檔居多，有利于整車布置。1檔和倒檔全部布置在不同的輸入軸上，有利于提高離合器的使用壽命以及縮短換檔時間。因干式DCT和MT的潤滑方式相同（飛濺潤滑），應(yīng)盡量將低速檔布置在一起，并將其所在的輸出軸布置在下方，駐車棘輪大都布置在輸出軸上，這樣有利于減小零部件尺寸，節(jié)約布置空間。
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