濕式雙離合器變速箱殼體設計探討

羅婷婷 鄧小梅

(格特拉克(江西)傳動系統(tǒng)有限公司，江西 南昌 330013)

1 前言

由于世界能源的日益緊缺，國際石油價格不斷上漲，人們在追求汽車動力性的同時，更追求高的燃油經(jīng)濟性。雙離合器自動變速器是新一代的自動變速器，它繼承了電控機械式自動變速器效率高、安裝空間緊湊、質量輕、價格低等許多優(yōu)點，而且實現(xiàn)了動力換擋，極大地提高了汽車的舒適性和操縱性[1]。殼體是變速器的基礎零件，它將變速器中的軸、齒輪、撥叉等有關零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關系協(xié)調地傳遞動力。

2 濕式雙離合器變速箱殼體的結構

濕式雙離合器自動變速器系統(tǒng)主要由殼體、兩個離合器、雙輸入軸、雙輸出軸、濕式雙離合器結合分離執(zhí)行機構、變速器換檔執(zhí)行機構、發(fā)動機控制單元(ECU)、自動變速器控制單元(TCU)、以及換檔機構和各種傳感器等組成。

濕式雙離合器變速箱殼體主要由變速器殼體和離合器殼體組成。變速器殼體是一個典型的薄壁腔體零件，主要支撐變速箱的齒輪軸，換擋執(zhí)行機構等內部零件；離合器殼體分為兩個腔，一個腔通過法蘭面和變速器殼體相連，支撐內部零件，另一個腔安裝兩個離合器及結合分離執(zhí)行機構，端面與發(fā)動機結合相連。

2.1 確定布置方案

變速器殼體和離合器殼體內腔的設計主要由變速器的齒輪、撥叉、軸等內部零件決定，是這些零件的理論最小包絡，為了減少整個變速箱殼體的尺寸和重量，包絡的空間盡量做到緊湊，一般應保證殼體內壁與變速器內部靜止件間隙的公稱值為3～4mm，在結構不允許的情況下，最少要1～2mm，殼體內壁與變速器內部運動件間隙的公稱值為5～8mm，在結構不允許的情況下，最少要3～5mm[2]。外表面主要是變速器的接口和客戶的安裝接口，一般的汽車廠商要求變速器外包絡和整車的最小距離為25～30mm。

雙離合器變速箱有兩根輸出軸和兩根輸入軸，輸入軸設計成了一個空心軸套了一根實心軸，所以殼體上只需要設計一個輸入軸軸承座，但是需要設計兩個輸出軸軸承座結構，具體如圖1。

2.2 選定材料，確定各個部位的壁厚

殼體的材料應具有足夠的強度和良好的鑄造性能，同時成本低廉。目前常用的殼體材料是鋁合金，鋁合金質量輕且柔軟，容易成型且具有良好的加工性能。

殼體的壁厚對殼體重量、殼體鑄造質量有很大的影響。理論壁厚除了法蘭面、軸承座、螺栓凸臺和油道孔以外，在保證殼體有足夠強度和剛度的前提下，盡量減小殼體壁厚并保持截面的厚薄均勻一致，對于殼體而言，壁厚不是越厚越好，隨著壁厚增加，壓鑄缺陷增多，機械性能隨著壁厚的增加降低，也不是越薄越好，太薄鋁夜填充不良，成型困難。目前變速器殼體鋁合金材料的壓鑄壁厚一般為3.3～4mm。法蘭面寬度最小為5mm，螺栓周圍結合面法蘭寬度最小為3mm[3]，主要為了螺栓孔強度及法蘭面的密封性。軸承是變速箱的主要受力部位，所以軸承座的壁厚需要6～8mm，其他螺栓凸臺需要根據(jù)輸入的螺栓規(guī)格確定壁厚。

2.3 油道和潤滑冷卻系統(tǒng)布置

濕式的雙離合器的摩擦片需要潤滑，系統(tǒng)中有專門的潤滑和冷卻油路，油道主要集中在離合器殼體上，如圖2。濕式雙離合器殼體的油路長，且通過機械加工完成，所以油道的設計非常關鍵，既要防止鑄造缺陷又要加工工藝性好。其他的潤滑主要是靠殼體內部的導油板，合理布置導油筋，軸承座布置油槽等解決，如圖3。

圖2 油道

圖3 油槽

2.4 筋及客戶接口布置

加強筋的首要作用是加強殼體的強度，因為殼體壁厚不是越厚越好，到了一定的厚度之后增加厚度反而降低強度，所以這時候加強筋可以增加殼體的強度。濕式雙離合器殼體軸承座由于要承受較大的扭矩，差速器軸承座布置了很多的加強筋，如圖4。筋的作用除了加強強度外，還有散熱，減少噪音，導油，改善壓鑄工藝性，模具分型等作用。

圖4 加強筋

殼體上的接口滿足客戶提出的要求，殼體發(fā)動機接合面的設計，客戶懸置的設計，以及線束等安裝凸臺的設計。

3 殼體的模具結構設計

鋁鑄件殼體的模具一般設計為動模和定模及側滑塊。

濕式離合器的殼體由于有高壓油道，電控部分，冷卻水道等，結構相對復雜，并且氣密要求除了常規(guī)的檢測外，還需要額外的油道高壓氣密要求。所以殼體的鑄造質量上要求更高，對殼體的模具設計也非常嚴苛。

合理設計澆口位置和排氣系統(tǒng)，由于油道分布相對集中，并且不能設計預鑄孔，往往會在模具上通過在油道的交匯點設計擠壓銷的方法，防止壓鑄時出現(xiàn)組織疏松，提高產(chǎn)品合格率。如圖5。

圖5 擠壓銷

4 結語

濕式雙離合器變速箱體積小，質量輕，傳遞的扭矩大。殼體結構復雜，根據(jù)其他零件的設計及客戶的要求，合理布置結構，在保證強度的前提下盡可能設計緊湊，節(jié)省空間，從而節(jié)省成本。

[1]鄧在標.濕式雙離合器自動變速器設計方法的研究[D].武漢.華中科技大學.2007-5-29.

[2]張書光.六檔手動變速器總體傳動方案及殼體優(yōu)化設計[D].長沙.湖南大學機械與運載工程學院，2014.

[3]鄧小梅.變速箱殼體設計探討[J].江西化工，2011(1)162-165.