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DCT的工作原理及典型设计方案

2021-10-27 00:59:39·  来源：旺材动力总成  
　
一、DCT的系统组成及工作原理1. 系统组成DCT 主要由双离合器系统、 轴齿机构、 选换档机构和电子控制系统等组成， 其机械系统的组成如图1所示。 图1 DCT 机械系
一、DCT的系统组成及工作原理
1. 系统组成
DCT 主要由双离合器系统、 轴齿机构、 选换档机构和电子控制系统等组成， 其机械系统的组成如图1所示。



图1 DCT 机械系统的组成
下面以图2所示的湿式6档DCT为例进行介绍，该DCT有6个前进档和1个倒档。



图2 典型双离合器自动变速器传动结构
它主要由多片湿式双离合器、 三轴式齿轮 变速器、 自动换档机构和电子控制液压控制系统等组成， 两个液压驱动的湿式离合 器采用同心布置结构， 使得整个变速器总成具有较小的轴向长度。图中外侧标记为 红色的离合器为奇数档位离合器， 简称离合器 C1；内侧标记为绿色的离合器为偶 数档位离合器， 简称离合器 C2。DCT 有 2 根同轴线的输入轴， 输入轴 1 空套在输 入轴 2 里面。输入轴 1 与离合器 C1 相连， 输入轴 1 上的常啮合齿轮分别与 1 档、 3 档、 5 档齿轮相啮合；输入轴 2 为空心轴， 与离合器 C2 相连， 输入轴 2 上的常啮 合齿轮分别与 2、 4、 6 档齿轮相啮合；倒档齿轮通过倒档轴齿轮 （图中未示出） 与输入轴 1 的常啮合齿轮啮合。也就是说， 离合器 C1 负责 1 档、 3 档、 5 档 、 R 档， 离合器 C2 负责 2、 4、 6 档。与两个输入轴对应的是两个输出轴， 两输出轴通过前端的齿轮与差速器输入齿轮连接， 使得两输出轴都通过差速器输出。各个档位 的换档通过同步器实现， 同步器则通过支承在变速器壳体上的拨叉来推动。两个离 合器的接合、 分离以及拨叉的移动均由液压执行机构完成。
2. 工作原理
图3 所示为DCT的工作原理。



图3
假设 DCT 以 1 档运行， 动力通过离合器的主动部分经 离合器 C1 传递到输入轴 1， 再 经过输入轴 1 上的 1 档齿轮传 递到 1 档同步器， 然后传递到 输出轴。变速器电控单元 TCU 可以根据当前的各种信息判断 变速器是否可以预挂 2 档， 如 果判断可以预挂 2 档， 则可以 提前接合 2 档的同步器。因为 此时 2 档对应的离合器 C2 处于 分离状态不传递动力， 所以 2 档的同步器是在空载条件下进入同步的。当 TCU 决 定从当前的 1 档换到 2 档时， 换档操纵实质上就是将离合器 C1 传递的动力平滑地 过渡到离合器 C2 上， 这就是双离合器自动变速器换档过程中最为关键的离合器交 替过程。当离合器 C1 完全分离时， 离合器 C2 就完全进入工作状态， 车辆即在 2 档行驶。工作在其他档位时， 其操纵过程相似， 只是存在升档和降档的不同。在换 档过程中， 发动机的动力始终不间断地被传递到车轮上， 所以这样完成的换档过程 为动力换档。当车辆实现动力换档后， 将极大地提高乘坐舒适性， 同时也能够改善 车辆的经济性及排放特性。
二、DCT的典型设计方案
DCT分为干式DCT和湿式DCT， 表1为干式DCT与湿式DCT的性能比较，干式DCT主要应用在中小转矩的车型中，而湿式DCT则可以应用到更大转矩的车型中。干式双离合器和普通离合器一样采用被动冷却，其热容量有限，因此在大功率输入的情况下，系统很快就会达到它的热容极限，远远低于相应液力变矩器或湿式离合器可以达到的极限值。另外，干式离合器摩擦片的磨损也是关系到DCT使用寿命的焦点问题。湿式离合器采用的是润滑油的主动冷却，热容量大，但湿式离合器必须与控制动作执行机构和冷却液压系统相结合，其结构复杂，价格昂贵，同时液压泵的损失也会导致高的燃油消耗。
表1

以下对各公司开发的DCT加以分析， 图4所示为吉利湿式7DCT， 图5所示为格特拉克湿式7DCT， 图6所示为江淮湿式 6DCT， 图7所示为大众湿式6DCT。

图4 吉利湿式 7DCT

图5 格特拉克湿式 7DCT

图6 江淮湿式 6DCT

图7 大众湿式6DCT
通过对比分析可知，湿式DCT传动方案布置还是以2根输出轴布置形式居多，格特拉克DCT采用了3根输出轴的布置形式，虽有利于控制轴向长度及倒档速比的匹配，但使零部件数量增多，径向空间加大。目前新开发的项目大多采用主动齿轮共用的设计原则（4/6 档、3/5 档等共用主动齿轮），这样有利于缩短轴向尺寸、降低重量、提高传动系统的传递效率。另外，1档及R档应尽量布置在不同的输入轴上， 这样有利于均衡离合器的使用寿命以及缩短倒档换1档的换档时间。
图8所示为吉利干式7DCT， 图9所示为格特拉克干式6DCT， 图10所示为现代干式6DCT，图11所示为大众干式 7DCT。

图8 吉利干式7DCT

图9 格特拉克干式6DCT

图10 现代干式 6DCT

图11 大众干式7DCT
干式DCT因受干式双离合器转矩容量及热容量的影响，传动能力受到了限制。目前，干式 DCT普遍搭载在中低转矩车型上，所匹配的车型空间较小，且以6档居多，有利于整车布置。1档和倒档全部布置在不同的输入轴上，有利于提高离合器的使用寿命以及缩短换档时间。因干式DCT和MT的润滑方式相同（飞溅润滑），应尽量将低速档布置在一起，并将其所在的输出轴布置在下方，驻车棘轮大都布置在输出轴上，这样有利于减小零部件尺寸，节约布置空间。
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