新型双离合器自动变速器的结构与故障分析

新型双离合器自动变速器的结构与故障分析

1李永志 ,2李振兴 ,3杨秀蕊

蜂巢传动系统（江苏）有限公司保定生产分公司  河北保定  071000

蜂巢传动科技河北有限公司徐水分公司  河北保定   071000

蜂巢传动科技河北有限公司徐水分公司 河北保定071000

摘要：新型双离合器自动变速器由于其燃油经济性优良、换挡时间很短、驾驶员的驾驶感觉舒适等特点被普遍应用到车辆行业。同时其缺点在零部件生产及车辆工作中也表现了出来，如生产成本、扭矩问题以及使用大量电子元件增加了故障出现的概率。DCT所表现出来的优劣与其结构组成是紧密相连的。本文主要分析新型双离合器自动变速器的结构与故障分析。

关键词：双离合；自动变速器；结构；故障

引言

在现代车辆上，自动变速器是一种必备构件，但是以往都是行星齿轮结构的变速器，这种变速器存在结构复杂、控制难度大等问题。近年来，一种新型的机械变速器被广泛应用，其关键技术是在机械变速器中增加一种双离合器。我国在新型双离合器技术应用上与欧美等发达国家相比，还存在许多不足和亟待改善的地方，因此对新型双离合器结构的研究分析显得尤为重要。

1、DCT的组成系统

离合器系统，DCT的离合器系统分为干式和湿式离合器。干式离合器的从动部分转动惯量很小，具有转矩过载保护功能，结构组成简单容易调整，同时它的造价还比较低，具有高效率等优点。湿式离合器的结构同样简单易操作，它的压力和摩擦力都很均匀，控制性能好。液压控制系统是双离合器控制部分，由冷却部分和换挡机构控制部分组成。在DCT系统中，增加自动换挡机构可以实现自动换挡。离合器进行滑差控制时定会产生热而导致油液温度升高，此时要提供专门的冷却油路散热，否则必然缩短离合器的使用寿命。扭转减振器系统，当车辆加速时，或者挂挡正常行驶需要制动时，发动机的动力对于传动轴，以及制动时车身惯性对发动机的反作用力，这些力都会集中到离合器摩擦片上。因此将DCT的动力输出件的惯性和飞轮转动惯量匹配起来设计扭转减振器。为了提高驾驶员和乘坐人员的舒适性，采用双质量飞轮式的扭转减振器。这种扭转减振器对降低弹簧的硬度和刚度方面有很好的作用。电子控制系统，由电子控制单元、执行器和传感器组成。电子控制单元可以对各个传感器输入的信号进行及时分析和处理。传感器可以把各种行驶环境和状态转变为电信号输送给电子控制单元。执行器会对电子控制单元输出的信号迅速做出反应。双离合自动变速器的电子控制系统可以预先将一系列指令程序储存在ECU程序存储器中，电子控制单元在收到了传感器传来的电信号之后及时做出相应的反应。

2、双离合自动变速器特点

双离合器自动变速器具有以下优点，具体取决于其多种结构特性，如控制单元和传动系统：

2.1高效率

本产品采用双静压湿离合器，可传输较大扭矩，采用低功耗静液离合器，分离HCA(液压密封)执行单元和GA(齿轮传动)发动机选型文件交换执行单元，以及电动油泵。

2.2高动力性

湿式双离合器自动变速器的最大输入扭矩为6000 rpm，即能够提高整个车的加速性能和提升性能，换速响应快。

3、DCT的主要控制技术

离合变速器在工作时存在传递重叠区，在双离合器换挡时要非常精确，从而延长离合器的寿命。控制不当就会使传动系统产生很大的冲击，造成摩擦片温度升高，产生变形损坏，最终导致工作寿命的缩短。

3.1片式双离合器工作原理

输入扭矩是电机通过连接到离合器输入轮毂上的凹槽的双质量飞轮传递到离合器外摩擦板支座的扭矩。同时，当变速器静压离合器分离机构HCA收到TCU控制单元发出的电子控制信号时，它会将油液输送到离合器的油腔，在机油压力作用下，向右移动活塞，在活塞作用下压缩离合器摩擦当离合器分离不起作用时，在静压离合器分离执行机构的作用下，活塞腔内的机油压力会降低，此时活塞会被碟形弹簧推入离合器内的初始位置，此时离合器会分离而不经过转换。

3.2双离合自动变速器的应用

根据双离合器自动变速器的特点，消除了换档过程中手动变速器功率的中断，减少了能量损失，使整个换档过程更加高效，提高了车辆的加速性能，使换档更加快捷流畅；与自动变速器相比，采用双档变速器的车辆可以给机动车带来赛车感，同时大大提高汽车的燃油经济性。因此双离合器传动具有广阔的发展前景从德国的第一辆汽车到美国的汽车，再到跟踪自主品牌的汽车，越来越多的汽车开始以双离合器速度行驶，例如高尔夫GTI、EOS和mitan等大众进口的汽车大多配备了DSG，日产GT-R等公共汽车则采用双离合器速度。

3.3双离合器的结构及工作原理

电机转矩通过离合器传动输入，功率通过输入轴、输出轴和传动中的差速器转移到驱动轮。「输入轴1」是「输入轴2」中连接档案1、3、5和逆向齿轮的圆柱齿轮集。它还通过样条线连接到离合器K1，并在第一个和第三个行程之间为轴1提供转速传感器G501的目标车轮。输入轴2是空的，具有2个、4个和6个位于输入轴1外部的齿轮，这些齿轮通过样条曲线连接到K2离合器。输入轴2的转速传感器G502的目标车轮位于锁紧齿轮附近。当换档连接到某个行程(单换档离合器处于“组合”状态)时，两个齿轮已经啮合，但相应的离合器处于“分离”状态，第二离合器立即进入发动机输出轴的“组合”状态，并切换到第二个行程。同时，由第一个离合器控制的三齿轮组也完成了网格，处于“远”状态，等待下一个更改命令的到来。两个离合器在“起动”和“闭合”之间切换。

3.4DCT关键技术

双离合器模块的开发使中国汽车工业起步比国外晚得多，技术落后于国外。双离合器模块是DCT的核心部分，对DCT的性能起着关键作用。这一关键技术目前主要由美国的Borg warner公司和德国的scheffler集团拥有。因此，国内企业必须将研发工作集中在这一领域，打破外国垄断。

温度管理系统研究，DCT变速箱运行时，通过以下方式产生热量:(1)齿轮相互啮合；(2)离合器光滑抛光；(3)电磁阀的通电操作；(4)液压油流经管道。如果这些热量不及时分发，变速箱的效率就会降低。因此，有必要开发有效的热量管理系统，及时冷却变速箱运行过程中产生的热量，最大限度地提高变速箱的效率。

起动控制策略，DCT车辆通过离合器传递发动机功率，因此研究离合器起动连接速度等特性很重要。离合器分离和连接由小位移控制执行机构、模糊PID算法等实现。，不仅容错率高，适应性也很好不断引入各种先进的车辆起动控制理论可以大大提高车辆起动性能。

智能交换定律。传统的自动变速器换档规律是完美的，条件是受控对象的数学模型非常精确，难以精确求解，这在实践中往往很难做到。因此，需要进一步研究如何根据驾驶员的意图和驾驶环境使传动更加智能化。当今，许多先进的控制理论已被纳入交换法的制定过程，其中最常见的是模糊控制技术和神经网络理论。使用模糊规则比较容易反映司机开车时的驾驶经验。强非线性神经网络映射有利于数据的某些逻辑规律提取和智能交换系统的研究。先进控制理论的应用对智能开关法的制定有很大的好处，在研发过程中，需要不断思考和创造越来越先进的控制理论。

结束语

DCT变速箱齿轮传动机构与传统的手动传动机构相似，因此具有良好的生产传承，能够很好地保护现有手动变速箱的生产资源，适合国情。联检组的杰出表现日益得到承认和接受。但是，DCT也存在着开关噪声异常、低速减速和传感器故障等问题，技术并不特别成熟，可靠性需要进一步验证。随着研究人员掌握技合的关键技术，技合今后将继续发展，其总体业绩将继续改善，其市场份额将达到新的水平。

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