雙離合自動變速器結(jié)構(gòu)原理及控制方式淺談

姚雙

雙離合自動變速器結(jié)構(gòu)原理及控制方式淺談

姚雙1,2

（1.寧波吉利羅佑發(fā)動機(jī)零部件有限公司，浙江 寧波 315336；2.浙江吉利動力總成有限公司，浙江 寧波 315800）

雙離合自動變速器的應(yīng)用，不僅降低了車輛換擋時的沖擊感和頓挫感，同時也提高了車輛在換擋時的平順性，保證了車輛的動力性以及乘客乘坐時的舒適性，文章結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對某款濕式雙離合器自動變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、控制方式進(jìn)行了闡述，同時對雙離合自動變速器的控制關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了淺談。

雙離合自動變速器；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；工作原理；控制方式

1 引言

變速器概念的提出到今天在汽車上的普遍應(yīng)用，已有100多年的歷史，世界上的第一臺變速器誕生在1889年，由法國標(biāo)致研制開發(fā)，雖然最初的變速器結(jié)構(gòu)非常簡單，是通過一根撥桿來改變傳動速比，但是它的出現(xiàn)，使汽車擺脫了只進(jìn)不退，使汽車變得鮮活起來，讓駕駛者有了更多的樂趣。

雙離合自動變速器的出現(xiàn)，由于其無縫銜接換擋和優(yōu)秀的動力傳輸設(shè)計理念而聞名，其繼承了MT 傳動效率高、質(zhì)量輕、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)，同時又具有液力機(jī)械式自動變速器AT和無級變速器CVT換擋品質(zhì)好的優(yōu)勢，還克服了機(jī)械式自動變速器AMT換擋過程中動力中斷的缺點(diǎn)[1]。雙離合自動變速器的應(yīng)用，不僅降低了車輛換擋時的沖擊感和頓挫感，同時也提高了車輛在換擋時的平順性，保證了車輛的動力性以及乘客乘坐時的舒適性。

本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，就某公司的DCT產(chǎn)品，分別對雙離合自動變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、控制方式等進(jìn)行逐步展開說明。

2 雙離合自動變速器特點(diǎn)

該款雙離合器自動變速器基于其控制單元、傳動系統(tǒng)等多方面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其具備以下優(yōu)點(diǎn)：

2.1 高效率

該款產(chǎn)品采用靜壓式濕式雙離合器，可以傳遞較大扭矩，同時具備較低功耗的靜液離合器分離執(zhí)行機(jī)構(gòu)單元HCA（HCA-Hydraulic Clutch actuation）和電機(jī)選換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)GA（GA-Gear Actuation），同時采用電動油泵，可實(shí)現(xiàn)適時冷卻。

2.2 優(yōu)越換檔性能

該款雙離合自動變速器采用電子換檔機(jī)構(gòu)，在車輛行駛過程中，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)先掛檔及防誤掛檔的功能；同時，具備雙離合器的換擋優(yōu)勢，可快速切換檔位并保證換擋過程中無動力中斷，無頓挫感，提高車輛的動力性、舒適性；除此之外，該變速器具備電動駐車功能，不需要手動通過換檔拉索，進(jìn)一步提高了車輛的換檔操縱性。

2.3 高動力性

該款濕式雙離合自動變速器最大輸入扭矩為6000rpm，正是其多檔位、高速比范圍提高整車的加速性能及爬坡性能，換檔響應(yīng)迅速。

3 雙離合自動變速器結(jié)構(gòu)

雙離合自動變速器是基于平行軸式手動變速器發(fā)展而來，在此基礎(chǔ)上，增加了電子控制單元和液壓驅(qū)動單元[2]，同時在結(jié)構(gòu)上，雙離合自動變速器不同于其他類型的變速器，其最大的特點(diǎn)是具備兩個離合器。

上文中所提到的雙離合自動變速器從功能劃分，主要由傳動模塊、換擋機(jī)構(gòu)組件、駐車模塊、執(zhí)行功能模塊等組成。

3.1 傳動模塊

傳動模塊主要由軸系組件構(gòu)成，其中包含兩根輸入軸（輸入1軸、輸入2軸），兩根輸出軸（輸出1軸、輸出2軸）和差速器，如圖1，雙離合自動變速器結(jié)構(gòu)圖所示。

圖1 雙離合自動變速器傳動結(jié)構(gòu)圖

輸入1軸為實(shí)心軸，在輸入1軸上設(shè)有奇數(shù)齒輪傳動（1檔、3檔、5檔和7檔），通過花鍵與離合器C2嚙合連接，動力通過離合器C2進(jìn)行傳遞；輸入2軸為空心軸，套裝在輸入1軸上，輸入2軸設(shè)有偶數(shù)齒輪傳動（2檔、4檔、6檔和倒擋），通過花鍵與離合器C1嚙合連接，通過離合器C1傳遞動力；動力再通過軸齒組件，最終輸送至變速器的輸出端差速器上。

3.2 換擋機(jī)構(gòu)組件

如圖2所示，該款濕式雙離合自動變速器的換擋機(jī)構(gòu)組件主要包含：撥叉組件，電子選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)GA（GA-Gear Actuation）及傳動輸出軸上的各檔同步器組件。

圖2 變速器換擋結(jié)構(gòu)組件

3.3 駐車模塊

如圖3所示，為該變速器的駐車模塊，其中，駐車制動與輸出2軸集成在一起，這樣就能確保汽車可靠地停住，而不會在沒有拉手剎時，汽車稍微的向前或向后移動，同時，駐車棘爪完全采用純機(jī)械式，通過電機(jī)選換檔機(jī)構(gòu)GA和駐車撥叉控制實(shí)現(xiàn)。

圖3 駐車模塊

3.4 執(zhí)行功能模塊

如圖4所示，該變速器的執(zhí)行功能模塊主要組成，機(jī)械本體包括片式濕式雙離合器（DWC-Dual Wet Clutch Assy.），靜液離合器分離執(zhí)行機(jī)構(gòu)(HCA-Hydraulic Clutch actuation)、靜液離合器分離機(jī)構(gòu)(CRS-Clutch release system)。

圖4 執(zhí)行功能模塊

4 雙離合自動變速器工作原理

4.1 變速器的控制方法

該款雙離合自動變速器的GA電機(jī)選換擋機(jī)構(gòu)，會根據(jù)電子控制單元TCU 從車輛上采集到的實(shí)際狀態(tài)參數(shù)，通過計算得出離合器最佳的分離或者結(jié)合的時機(jī)和速度，然后將電子控制信號輸送給執(zhí)行單元，即靜液離合器分離執(zhí)行機(jī)構(gòu)HCA，從而控制靜液離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)CRS，進(jìn)一步選擇驅(qū)動離合器工作；同時TCU也會將電子控制信號同步輸送給電子選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)GA及電子油泵EOP，分別完成選換擋及工作油液的供給，其控制圖如圖5所示。

圖5 雙離合自動變速器控制圖

4.2 片式雙離合器工作原理

如圖6所示，為片式雙離合器的結(jié)構(gòu)圖，變速器的輸入扭矩，是發(fā)動機(jī)通過雙質(zhì)量飛輪，雙質(zhì)量飛輪與離合器輸入轂上的花鍵連接，從而使扭矩傳送到離合器的外部摩擦片支架上。同時，當(dāng)變速器的靜液離合器分離機(jī)構(gòu)HCA接收到TCU控制單元發(fā)出的電子控制信號時開始工作，將油液輸送至離合器油腔，在油壓的壓力作用下，使活塞向右移動，在活塞的作用力下，使離合器摩擦片壓縮到一起，此時扭矩從外摩擦片支架傳遞到內(nèi)摩擦片支架，從而進(jìn)一步的傳遞到變速器的主動軸上。當(dāng)離合器分離不工作時，在靜液離合器分離執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用下，活塞腔內(nèi)油壓降低，此時活塞被離合器內(nèi)部的碟形彈簧推回到原始位置，此時離合器分離，不傳遞扭矩。

圖6 片式雙離合器結(jié)構(gòu)圖

4.3 變速器換擋工作原理

配備雙離合自動變速器的車輛處于起步狀態(tài)時，如圖8所示，變速器會自動掛1檔，即輸出1軸上的1/3檔同步器向右側(cè)移動，離合器C2接合，此時輸入扭矩如圖7所示，發(fā)動機(jī)扭矩通過雙質(zhì)量飛輪，將扭矩傳遞到多片離合器的主動盤上，這樣就將離合器C2 的外盤組件與多片離合器的主輪轂連在了一起，然后將動力傳輸?shù)捷斎?軸上，通過1檔主動齒輪與1檔從動齒輪的嚙合，此時動力傳遞到輸出1軸上，動力通過輸出1軸傳遞到差速器上，完成動力輸出。在變速器處于1檔運(yùn)行時，離合器C1處于分離狀態(tài)，不傳遞動力，但是TCU電子控制單元已通過指令將2檔預(yù)先選定，即此時2/6檔同步器向左移動，和輸出2軸上的2檔齒輪接合，此時2檔從動齒輪隨輸出2軸空轉(zhuǎn)。當(dāng)變速器滿足升入2擋的時候，在TCU電子控制單元的作用下，離合器C2分離，與此同時，離合器C1進(jìn)入接合，此時由1檔升至2檔的整個換檔過程結(jié)束。

圖7 扭矩輸入模塊

雙離合自動變速器處于2 擋運(yùn)行時，此時電子控制單元TCU 會從車輛上采集到實(shí)際狀態(tài)參數(shù)，通過計算得出車輛下一步即將掛的擋位，并將信號傳遞給靜液離合器分離執(zhí)行機(jī)構(gòu)HCA，進(jìn)而控制兩個離合器的分離和接合狀態(tài)。若TCU根據(jù)車輛實(shí)際狀態(tài)判斷為車輛需由由2檔升至3 擋時，此時3擋布置在輸入1軸上，輸入1軸由離合器C2 控制，車輛處于2檔時，此時離合器C2處于分離狀態(tài)，不傳遞動力，在TCU 指令下，控制電子選換擋機(jī)構(gòu)預(yù)先換入即將進(jìn)入的擋位，當(dāng)車輛運(yùn)行達(dá)到換3檔的點(diǎn)時，離合器C1 分離，同時將離合器C2 結(jié)合，兩個離合器需要精確控制其切換時序，保證無動力切斷，從而完成車輛從2檔切換至3檔的整個換擋過程；若TCU根據(jù)車輛實(shí)際狀態(tài)判斷為車輛需由2檔降至1 擋時，此時1檔與3檔相同，均布置在輸入1軸上，其雙離合器的控制過程同2檔升至3檔相同，請參照上述描述。

圖8 雙離合自動變速器工作原理簡圖

5 雙離合自動變速器控制關(guān)鍵點(diǎn)

雙離合自動變速器在換擋時，扭矩在兩個離合器分別傳遞的過程中，存在重疊的部分，所以，在換擋過程中，對離合器分離和結(jié)合的控制要求較高。為了保證離合器的工作壽命及雙離合自動變速器的換擋品質(zhì)，通過上面跟蹤實(shí)施效果的驗(yàn)證，從而證明了其解決后視鏡底板膩?zhàn)娱_裂問題方案的正確性及有效性。

5 結(jié)束語

通過對某款8米公交車后視鏡底板膩?zhàn)娱_裂問題的排查及原因分析，對其固定板與蒙皮結(jié)構(gòu)、制焊、涂裝及總裝施工工藝進(jìn)行了優(yōu)化完善，較好地解決了其后視鏡底板裂漆問題，減少了其后視鏡底板的膩?zhàn)佑昧考巴垦b清理其螺栓孔處的工作量，減少了總裝對螺栓孔內(nèi)有膩?zhàn)佣氯匦聰U(kuò)孔的工作量，減少了因其裂漆彌補(bǔ)處理的修補(bǔ)漆工作量，提高了其施工效率及交車進(jìn)度，有效降低了成本，進(jìn)一步提升了該款公交車產(chǎn)品的品質(zhì)及銷售。

通過改善其后視鏡底板膩?zhàn)娱_裂問題的過程，找出了其膩?zhàn)娱_裂問題的真正原因，從根源上徹底解決了其膩?zhàn)娱_裂問題，同時更加認(rèn)識到提高車身設(shè)計、工藝和制造水平是當(dāng)前客車企業(yè)減少漆面開裂現(xiàn)象的有效途徑。大量降低或杜絕原子灰在涂層中使用是客車企業(yè)徹底解決漆面開裂的最終途徑[4]。

[1] 胡旭東.張揚(yáng)明.韓雪芹.楊開炳.羅裕光.黃志丹.客車外觀目視化效果提升要素分析與建議[J].現(xiàn)代涂料與涂裝.2018-10.

[2] 黃熠.淺談客車涂層開裂的原因及解決措施[J].現(xiàn)代涂料與涂裝. 2014-17（12）.P39-42.

[3] 吉學(xué)剛.簡析客車用原子灰開裂問題. 2013年中國汽車工程學(xué)會涂裝技術(shù)分會學(xué)術(shù)年會.P158-161.

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[5] 劉宏敏.孔塞焊工藝探討[J].機(jī)械工程師.2007（6）.P145-146.

The Working Principle and Control Technology of DCT

Yao Shuang1,2

( 1.Ningbo Geely Royal Engine Components Co., Ltd, Zhejiang Ningbo 315336;2.Zhejiang Geely Powertrain Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315800 )

The appearance of the dual clutch automatic transmission solves the shock feeling and the feeling of frustration during the shift of the vehicle, ensures the smoothness of the gear shift and improves the power performance and the riding comfort of the vehicle, according to the working experience, this paper introduces the structure, working principle and control method of DCT, and briefly discusses the working points of this transmission.

Dual clutch transmission;Structure;Working principle;Control technology

E

1671-7988(2019)21-214-04

U463.21

E

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姚雙（1990.05-），女，河南，初級工程師，本科，就職于寧波吉利羅佑發(fā)動機(jī)零部件有限公司，主要從事變速器研發(fā)及工藝工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.076

CLC NO.: U463.21