高端货-奥迪DL800纵置双离合器结构解析

文章来源: 汽车动力总成 发布时间:2020-12-07
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双离合器变速器主要是由两个分变速器和两个从属离合器 K1 和 K2构成。

Part 01

变速器壳体


变速器壳体主要是由三块铝制壳体件构成,几乎所有的机油油路都集成在这些壳体件上。离合器端盖、主传动以及机电一体模块端盖也是铝制的。驻车锁端盖和油底壳(带有一体式真空过滤器)是采用高级塑料制成的。

部件一览


Part 02

变速器剖面图 – 齿轮副/分变速器布置

 

双离合器变速器主要是由两个分变速器和两个从属离合器 K1 和 K2构成。分变速器1负责奇数挡位 1-3-5-7,分变速器2负责偶数挡位2-4-6 和倒挡。在工作时,总是只有一个分变速器在传递动力,而另一个分变速器总是已经预挂了马上需要使用的挡位。比如:假设车辆现在正在使用3挡在加速,那么分变速器2内的4挡就是这个马上要使用的挡位。换挡就是把力的传递从一个离合器切换到另一个离合器。在上例中,是从3挡切换为4挡,那就是离合器K2接合而离合器K1同时脱开。我们把这个过程称为离合器重叠或者重叠换挡。整个过程是非常快的,仅持续百分之几秒钟。因此,这款双离合器变速器可以快速换挡,几乎没有牵引力中断。

后部主传动上使用的锥齿轮是没有准双曲面齿轮偏置距的,这与带有准双曲面齿轮偏置距的锥齿轮相比,齿间滚动时的滑动力就变小了。该结构可以让我们在变速器上使用共同的机油系统(使用的是低黏度ATF)来满足变速器所有功能模块的要求。差速器配备有差速锁,其结构直接取自R tronic ,闭锁值是针对每种全轮驱动结构匹配的。 


Part 03

双离合器


双离合器是双离合器变速器内的核心功能部件,它负责将发动机扭矩传至相应的分变速器内。其结构特点是双离合器由两个湿式多片式离合器构成 K1 和 K2构成。这两个离合器是并列布置的,尺寸相同,离合器片的数目也相同。
 
双离合器的动力传递:发动机扭矩从双质量飞轮经驱动器传到离合器壳体上,并继续传至离合器壳体端盖上。离合器端盖与离合器从动盘毂采用形状配合刚性连接在一起,而离合器从动盘毂又与两个离合器内摩擦片支架相连。离合器K1将扭矩传到外摩擦片支架上,该支架又与输入轴1采用形状配合刚性连接在一起。离合器K2将扭矩传至输入轴上。


双离合器的机油供给都是通过离合器支架采用所谓旋转供油方式来实现的。双离合器用两个滚针轴承支承在离合器支架上。离合器是通过四个油槽来获得控制压力(离合器压力)、冷却机油和动态压力补偿用的离心机油。五个托朗(Torlon)密封圈负责这四个油槽回转密封。为了补偿在转速升高时形成的动态压力对离合器调节的影响,这两个离合器各带有一个压力平衡腔(离心机油腔)。

下述功能与双离合器有关:


  • 离合器调节

  • 动态压力平衡

  • 起步

  • 动力流切换

  • 离合器冷却

  • 车静止不动时的离合器调节 (爬行调节)

  • 过载保护

  • 安全切断

  • 微滑调节

  • 离合器自适应


这两个离合器各有一个单独的且按需执行的冷却/润滑机油供给系统(离合器冷却)。为此,这两个离合器的离心机油温度各由一个单独的温度传感器来探测,其值用于控制冷却系统。离合器冷却和润滑的机油是通过各自的离心机油腔来提供的,由此也就给离心机油腔供应了机油了。DL800变速器上的离合器冷却系统的一个特点是:离合器K1是由机电一体模块来供应冷却机油的,而离合器K2是由辅助液压模块来供应冷却机油的。另外,这两个离合器的离合器压力(指压紧力)一直都由变速器控制单元在监控着。如果离合器压力与其规定值的偏差达到一定程度,那么相应的离合器就会由安全切断功能切换到压力状态。


Part 04

变速器和齿轮副


DL800变速器的齿轮副有下述特点:


  • 倒挡没有单独的倒挡齿轮和单独的倒挡轴。倒挡是通过2挡的同步齿轮来实现转动方向的改变的。2挡同步齿轮和倒挡同步齿轮是永久啮合着的。在倒挡时,扭矩是从输入轴2经空转的2挡同步齿轮传到倒挡的同步齿轮上的。于是输出轴1的旋转方向就与前进挡时相反了。


  • 驻车锁齿轮与R/4换挡组件的换挡滑套合成为一个件。驻车锁在R/4换挡组件的换挡滑套上。换挡滑套、同步器毂和输出轴1是通过相应的花键连接在一起的(一起转动)。挂上驻车锁,输出轴1就被锁止了。


  • 有单独的驱动轴用于驱动前桥。


上图表示的是两个输出轴1/2、小齿轮轴和前部主传动驱动轴是如何以形状配合的方式永久地连接在一起的。
 

Part 05

换挡和换挡执行器


通过四个液压操纵的换挡拨叉(就是所谓的换挡执行器)来实现换挡。每个换挡执行器由一个带有换档叉轴的换挡拨叉构成,叉轴的端面处各有一个单作用式液压缸。另外,在换挡叉轴上还有一个支架,支架上有传感器磁铁和止动件。


在液压缸上加载上压力,它就可以根据挡位需求让换挡拨叉向左或右或者中间位置(空挡)运动了。如果已挂上档或者空挡,液压缸就卸压了(处于无压力状态)。挡位通过换挡齿的铲背和换挡叉轴上的止动机构保持住。在空挡时,换挡叉轴由锁止机构保持在中间位置。换挡滑套另有一个空挡位置锁止机构。
 
当车辆是停住的时候,分变速器1总是挂在1挡上的。分变速器2内的话,根据先前的行车情况,可能是挂在2挡上或者倒挡上。如果把正在行驶的车辆制动到停住不动的话,那么2挡仍保持挂入状态。只有在选择了R挡或者在重新起动后选择了D或者R挡,才会挂入倒车挡。假设在倒车行驶后关闭了发动机,那么倒挡也是会保持挂入状态的。 
 
要想保证变速器的正常功能,变速器控制单元必须随时都知道换挡拨叉的准确位置。有四个行程传感器,它们通过固定在换挡拉杆上的传感器磁铁来判定换挡执行器/换挡拨叉的相应位置。

 

Part 06

变速器内的动力传递路径


Part 07

驻车锁-机械功能

 

由于在发动机不工作时根本就无动力传递(两个离合器 K1 和 K2时脱开着的 ),因此DL800变速器就需要有驻车锁,就像普通自动变速器上那样。驻车锁的机械结构与我们熟知的结构是一样的,有驻车锁齿轮和止动爪(由一个弹簧加载的锥形套来操控)。DL800变速器有个特点:驻车锁齿轮不是像一般那样装在变速器输出轴上,而是集成在R/4挡的换挡滑套上。


挂上驻车锁(P-ON):驻车锁是通过驻车锁弹簧的力来挂上的。驻车锁弹簧将驻车锁活塞连同锁止件和锥形套压入到支座和止动爪之间。于是止动爪就被压靠在驻车锁齿轮上了,其齿与驻车锁齿轮的齿啮合,就把住了它。

脱开驻车锁(P-OFF):驻车锁是通过驻车锁活塞的液压力来脱开的。驻车锁活塞逆着驻车锁弹簧力反向向回拉锥形套,回位弹簧就将止动爪压离齿部并保持在这个位置上。

在齿靠齿位置挂上驻车锁:第1步:  如果止动爪的齿接触到驻车锁齿轮的齿了(齿靠齿),那么预张紧弹簧力就会把锥形套压入到支座和止动爪之间。锥形套就预张紧了,并把止动爪压靠在驻车锁齿轮的齿上。第2步:  一旦车辆少许滚动且驻车锁齿轮少许转动,止动爪就会在预张紧的锥形套作用下卡入到驻车锁齿轮的齿槽内。于是驻车锁就挂上了(上锁了)。

 

使用驻车锁电磁铁来保持位置 P-OFF:


A  让驻车锁保持在脱开状态:如果想让驻车锁在发动机关闭后保持脱开状态,必须用驻车锁电磁铁将驻车锁活塞继续保持在P-OFF位置。要想保持在P-OFF位置,那么在发动机关闭后需继续给电磁阀通电。于是电磁阀的活塞会逆着活塞弹簧力保持收紧状态。

 

B   挂上驻车锁:如果驻车锁电磁阀被断了电,那么活塞弹簧力会使得电磁阀的活塞移出(向右运动),于是锁簧就被压离,锁钩就松开了驻车锁活塞的锁止件。驻车锁活塞这时就被松开了,驻车锁弹簧将驻车锁活塞压至位置P-ON。

 

Part 08

机油系统和ATF-供给系统


DL800变速器有一个公用的ATF-系统负责所有功能模块和变速器机油腔。有个特点是:机电一体模块有它自己专用的机油腔,该机油腔内部有自己的油位。


下述功能模块由ATF来操纵、润滑和冷却:


  • 机电一体模块

  • 双离合器

  • 液压换挡操纵机构

  • 液压操纵的驻车锁

  • 齿轮副 (传动部分)

  • 带有差速锁的主传动


DL800变速器由一个ATF-泵(内齿轮泵)来负责机油供给,该泵由发动机永久驱动着。这个ATF-泵由直齿齿轮来驱动,驱动齿轮与离合器壳体相连。这个ATF-泵是辅助液压模块的组件,如下图所示。



ATF的过滤由两个滤清器来完成:一个是集成在ATF-油底壳内的吸滤器;另一个是分流式压滤器,ATF-冷却器回流会流经它。部分已冷却且已过滤的ATF在机电一体模块前被截留并直接用于控制离合器K2 的冷却了。


齿轮副的润滑和冷却:

齿轮副的润滑是通过一个针对特定方向喷射的润滑系统实现的,该系统只润滑当时传力的那个分变速器。每个分变速器为此有各自单独的机油管。根据已激活的离合器  (K1 或 K2) ,机电一体模块内的一个换向阀会操控去往相应分变速器的机油流。在机油管内有一个小喷嘴,该喷嘴可以将ATF准确喷出,以润滑和冷却驱动齿轮。
 
永久传力的齿轮副以及两根输入轴(带有惰轮轴承和同步机构)是单独而持续地来供应冷却机油的。主传动机油腔相对位置较高,该腔内充注有来自双离合器的冷却机油。双离合器通过机油隔板将其大部分冷却机油甩入主传动机油腔。转动的冠状齿轮将多余的机油送入机油盘,机油盘内的机油通过空心小齿轮轴流回吸油点。另外,机油油面高度是通过溢流管来限制的。小齿轮顶轴承专门通过另一个机油盘来获得机油供给。



注:文章中引用的图片来源网络


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