第6章雙離合器變速器結構與原理課件

第六章雙離合器變速器結構與原理

第六章

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知識點一雙離合器變速器的基本知識

上個世紀三十年代末RUDOLFFRANKE首先提出了將手動變速器變?yōu)閯恿Q檔變速器的想法。德國大眾汽車公司和博格華納公司合作于1999年制造出直接換檔變速器(DIRECTSHIFTGEARBOX,即DSG)。因為其特殊的結構中使用了兩個平行輸入離合器，所以又稱為雙離合器自動變速器(DUALCLUTCHTRANSMISSION,即DCT)。博格華納公司預測雙離合器自動變速器歐洲的市場份額將在2010年將達到20%。

(1)發(fā)展歷史●知識點一雙離合器變速器的基本知識上個世紀三十

(2)基本工作原理

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識(2)基本工作原理●知識點一雙離合器變速器雙離合器自動變速器的結構如上圖所示。圖中雙離合器自動變速器擁有六個前進檔和一個倒檔。兩個液壓驅(qū)動的濕式離合器采用同心布置結構，使得整個變速器總成具有較短的軸向長度。圖中外側(cè)標記為紅色的離合器為奇數(shù)檔位離合器，簡稱離合器C1。離合器C1連接一檔、三檔、五檔。圖中內(nèi)側(cè)標記為綠色的離合器為偶數(shù)檔位離合器，本文簡稱離合器C2。離合器C2連接二檔、四檔、六檔和倒檔。兩個離合器分別通過花鍵與兩個輸入軸連接，奇數(shù)檔位輸入軸為輸入一軸，偶數(shù)檔位輸入軸為輸入二軸，為了實現(xiàn)兩個平行的輸入路徑，輸入二軸被設計成空心軸，兩輸入軸之間通過軸承支撐。與兩個輸入軸對應的是兩個輸出軸，兩輸出軸通過前端的齒輪與差速器輸入齒輪連接，使得兩輸出軸都通過差速器輸出。各個檔位的換檔則通過傳統(tǒng)手動變速器所廣泛使用的同步器實現(xiàn)。同步器則通過支撐在變速器殼體上的撥叉來推動。兩個離合器的結合分離以及撥叉的移動均由液壓執(zhí)行機構完成。雙離合器自動變速器的結構如上圖所示。圖中雙離合器假設雙離合器自動變速器以一檔位運行，動力通過離合器的主動部分經(jīng)過離合器C1傳遞到輸入一軸，再經(jīng)過輸入一軸上的一檔齒輪傳遞到一檔同步器，然后傳遞到輸出軸。變速器電控單元可以根據(jù)當前的傳感器的信號判斷變速器是否進入二檔，如果判斷將進入二檔，則可以提前結合二檔的同步器。因為此時二檔對應的離合器C2處在分離狀態(tài)不傳遞動力，所以二檔的同步器是在空載條件下進入同步的。當控制器決定從當前的一檔換到二檔時，換檔的操縱實質(zhì)就是將離合器C1傳遞的動力平滑的過度到離合器C2上，這就是雙離合器自動變速器換檔過程中最為關鍵的離合器交替過程。當離合器C1完全分離，離合器C2就完全進入工作，車輛即在二檔行駛。工作在其他檔位時，其操縱過程相似，只是存在升檔和降檔的不同。在換檔過程中，發(fā)動機的動力始終不間斷的被傳遞到車輪，所以這樣完成的換檔過程為動力換檔。當車輛實現(xiàn)了動力換檔，將極大的提高乘坐舒適性，同時也能夠改善車輛的經(jīng)濟性及排放特性。假設雙離合器自動變速器以一檔位運行，動力通過離合

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(3)基本特性

動力換檔特性：DCT通過兩個離合器的匹配切換實現(xiàn)換擋動作,換擋迅速平穩(wěn),換擋時間可以達到0.04s～0.03s,駕駛者不會有任何感覺。在換擋過程中,發(fā)動機的動力始終不斷地被傳遞到車輪上,實現(xiàn)動力換擋,保證車輛具有良好的加速性能。DCT變速器還可以很容易地實現(xiàn)手自一體功能,駕駛者可以通過觸摸式按鈕實現(xiàn)手動強制換擋(Tip2tronic),增加了駕駛樂趣?！裰R點一雙離合器變速器的基礎知識(3)基第6章雙離合器變速器結構與原理課件

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(3)基本特性

高效率特性：

變速器的傳動效率對車輛的經(jīng)濟性和動力性影響很大。DCT是基于平行軸式手動變速器發(fā)展起來的,它影響繼承了手動變速器傳動效率高的優(yōu)點,試驗研究表明,裝用DSG變速器(即DCT)的高爾夫R32車百公里油耗僅為10.2L(按MVEG的99/100EG標準試驗),0～100km/h的加速時間僅為6.0s,而相應裝用手動變速器的R32車百公里油耗為加速時間為11.5L,0～100km/h的加速時間為6.4s,最高車速同樣是247km/h?？梢?DSG變速器與手動擋變速器相比,可使整車具有優(yōu)良的燃油經(jīng)濟性和動力性能。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(3)基

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(3)關鍵技術

離合器：DCT變速器在換擋過程中,兩個離合器都要滑摩,產(chǎn)生大量的熱量,如果不及時散熱,離合器摩擦面會產(chǎn)生局部高溫,導致摩擦片的翹曲變形甚至燒結在一起,嚴重影響離合器的性能和壽命。所以離合器摩擦片的材料、耐磨性、摩擦系數(shù)及其摩擦面的油槽設計形式都是需要解決的關鍵問題。另外,起潤滑冷卻作用的工作介質(zhì)應具有良好的熱穩(wěn)定性和較高的抗剪切能力,具有適當?shù)恼扯群土己玫恼硿靥匦?保證離合器的正常工作。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(3)關

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(3)關鍵技術

換檔控制策略及電控技術：變速器在換擋過程中,一個離合器由結合到滑摩再到分離狀態(tài),另一個離合器由分離到滑摩再到結合狀態(tài),為了使動力不中斷,兩個離合器必然存在工作重疊的部分,切換過程中離合器控制壓力的變化規(guī)律如下圖所示。如果兩個離合器重疊量過大,則會出現(xiàn)掛雙擋的情況,容易導致發(fā)動機熄火;如果兩個離合器重疊量過小,則仍會出現(xiàn)少量動力切換中斷的情況。所以,在換擋過程中如何控制好離合器分離、接合的配合時序,是雙離合器換擋控制策略中最重要的問題之一,而對離合器操縱油壓的精確控制是核心技術。

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(3)關鍵技術

換檔控制策略及電控技術：

DCT變速器需要解決的另一個問題是防止在換擋臨界點頻繁升降擋。假如車輛在加速過程中,剛換到一個高擋位,因道路阻力等因素,車速稍有下降,并在換擋臨界點左右擺動,控制系統(tǒng)必須能夠根據(jù)車速、發(fā)動機油門開度信號以及擋位狀況,決定是降擋還是維持擋位不變,防止出現(xiàn)兩個離合器及換擋操縱機構頻繁切換的情況。此外,DCT在減擋過程中實現(xiàn)跳擋換擋比較困難。例如,當車輛在五擋高速行駛時,遇緊急情況突然減速,降到三擋工況,此時,通常的換擋邏輯便不適用,必須有特殊情況處理的能力。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(3)關

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(4)發(fā)展前景DCT是基于平行軸式手動變速器發(fā)展而來的,它繼承了手動變速器傳動效率高、安裝空間緊湊、質(zhì)量輕、價格低等許多優(yōu)點,而且實現(xiàn)了動力換擋,這不僅保證了車輛的加速性,而且由于車輛不再產(chǎn)生由于換擋引起的急劇減速情況,也極大地改善了車輛運行的舒適性。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(4)發(fā)

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(4)發(fā)展前景

DCT在推廣使用方面的一個顯著的優(yōu)點是它幾乎不受傳遞功率的限制,應用范圍很廣,它既可以應用在大型載重汽車、城市公共汽車、工程機械、中型貨車等大中型車輛上,使駕駛員免于頻繁的換擋操作,而且由于它的換擋時間很短,也可以應用在運動型車輛上。通常在功率較大的車輛中,它的應用更為有利。這是因為,一般情況下它有兩根傳動軸是同心的,即中間的一根傳動軸是實心的,而套在它外面的則是一根空心的,由于軸的剛度、強度以及結構尺寸等方面的原因,較大的傳動軸軸徑有利于雙離合器式自動變速器的設計,多適合功率較大的車輛。對于小功率車輛,如果要開發(fā)設計雙離合器式自動變速器,也可以采用雙中間軸的布置方案。這種方案不再采用軸套軸的方式,而是采用了兩個獨立的中間軸,其剛度和強度都不再有問題,而且這樣設計的雙離合器式自動變速器軸向尺寸非常緊湊。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(4)發(fā)

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(4)發(fā)展前景

DCT在推廣使用方面的另一個顯著的優(yōu)點是生產(chǎn)成本低。它是靠離合器和齒輪傳遞動力的,復雜程度低,對現(xiàn)有的手動擋變速器生產(chǎn)線稍加改造就可以轉(zhuǎn)而生產(chǎn)DCT,充分利用原有手動變速器的生產(chǎn)設備,生產(chǎn)繼承性好,很適合現(xiàn)有的手動變速器生產(chǎn)廠將產(chǎn)品升級到自動變速器。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(4)發(fā)

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知識點二雙離合器變速器的結構組成DSG變速器基本上由兩個相互獨立的傳動單元組成，每個傳動單元都相當于一個手動變速器，且每個傳動單元有一個多片式離合器。兩個多片濕式離合器工作在DSG油中，由電液控制單元對他們調(diào)整控制，通過分離、接合不同的離合器實現(xiàn)擋位的變換。1、3、5擋和倒擋由離合器K1控制；2、4、6擋由離合器K2控制?！裰R點二雙離合器變速器的結構組成DS16動力傳遞路線倒擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－1/R擋主動齒輪－倒擋軸－倒擋從動齒輪－輸出軸2－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線倒擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器17動力傳遞路線1擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－1擋主動齒輪－1擋從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線1擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器18動力傳遞路線2擋傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－2擋主動齒輪－2擋從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線2擋傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器19動力傳遞路線3擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－3擋主動齒輪－3擋從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線3擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器20動力傳遞路線4擋傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－4擋主動齒輪－4擋從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線4擋傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器21動力傳遞路線5擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－5擋主動齒輪－5擋從動齒輪－輸出軸2－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線5擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器22動力傳遞路線6擋傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－6擋主動齒輪－6擋從動齒輪－輸出軸2－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線6擋傳輸路線：發(fā)動機－K2離合23多片式濕式離合器多片式濕式離合器24離合器K1和K2的內(nèi)部結構離合器K1和K2的內(nèi)部結構25第6章雙離合器變速器結構與原理課件26在離合器工作時，活塞1充油，活塞移動將離合器1內(nèi)外片壓合，從而扭矩通過離合器外殼-離合器片1-輸入軸1進行傳遞，活塞1泄油后，離合器1分離，蝶形回位彈簧將活塞退回，扭矩傳遞中斷，在離合器1分離的同時，活塞2開始充油，活塞移動將離合器2內(nèi)外片壓合，從而扭矩通過離合器外殼－離合器片2－輸入軸2進行傳遞，這樣始終有一個離合器處于接合狀態(tài)。離合器K1負責將扭矩傳入輸入軸1，輸入軸1用來完成1、3、5、R擋，離合器K2負責將扭矩傳給輸入軸2，輸入軸2用來完成2、4、6擋。發(fā)動機旋轉(zhuǎn)使油產(chǎn)生離心力，這個離心力作用使離合器接合過程中所需的壓力增加，為了離合器接合更加順利，必須對這個由離心力引起的壓力進行補償，利用離合器K1的碟形彈簧與K1活塞和K2外片支架形成的腔；K2回位彈簧固定片與K2活塞之間形成的腔，為這兩個空腔內(nèi)充油，在發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)過程中離心力作用下產(chǎn)生的平衡油壓來補償。在離合器工作時，活塞1充油，活塞移動將離合器1內(nèi)外片壓合，從27在每種操作情況下，離合器必須被控制在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，并且貫穿整個使用周期。因而離合器控制閥的控制電流與離合器扭矩之間的必須進行不斷的調(diào)整、適應。離合器經(jīng)常被控制在大約10r/min的微量打滑狀態(tài)，這種極低的打滑量，叫做“微量打滑”，這有利于改善離合器的狀態(tài)，并且用于調(diào)節(jié)離合器控制。在每種操作情況下，離合器必須被控制在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，并28機械變速傳動部分機械變速傳動部分29機械變速傳動部分發(fā)動機扭矩通過離合器輸入變速器內(nèi)部，在變速器中通過輸入、輸出軸及齒輪嚙合形成動力傳遞路線并將扭矩輸出到驅(qū)動橋。輸入軸1和輸入軸2空套在一起。輸入軸1在空心的輸入軸2的內(nèi)部，通過花鍵與離合器K1相連；在1擋和3擋齒輪之間還有輸入軸1的轉(zhuǎn)速傳感器G501的靶輪。機械變速傳動部分發(fā)動機扭矩通過離合器輸入變速器內(nèi)部，在變速器30輸入軸2為空心，套在輸入軸1的外部，通過花鍵和離合器片組K2相連，在二擋齒輪附近還有輸入軸2轉(zhuǎn)速傳感器G502的靶輪。不難看出，多擋共用齒輪的設計大大減少了變速器的體積和質(zhì)量。輸入軸2為空心，套在輸入軸1的外部，通過花鍵和離合器片組K231輸出軸1上有如下元件：1、2、3擋同步器(3件式)，4擋同步器(單件式)，1、2、3、4擋換擋齒輪，與差速器相連的輸出齒輪。輸出軸1上有如下元件：1、2、3擋同步器(3件式)，4擋同步32輸出軸2上有如下元件：變速器輸出轉(zhuǎn)速傳感器G195和G196的靶輪，5擋、6擋和倒擋換擋齒輪，與差速器相連的輸出齒輪。輸出軸2上有如下元件：變速器輸出轉(zhuǎn)速傳感器G195和33通過增加1根倒擋軸改變了動力輸出的方向，形成倒擋，最終與輸出軸2相連。通過增加1根倒擋軸改變了動力輸出的方向，形成倒擋，最終與輸出34第6章雙離合器變速器結構與原理課件35兩個輸出軸都與差速器相嚙合，差速器上面還集成了P擋齒輪鎖兩個輸出軸都與差速器相嚙合，差速器上面還集成了P擋齒輪鎖36換檔執(zhí)行機構換檔執(zhí)行機構37換檔執(zhí)行機構變速器的4個換擋軸由液壓控制單元控制，由控制單元內(nèi)的4個電磁閥完成(下文詳述)，通過為換擋軸施加壓力來控制撥叉動作。每個撥叉軸的兩端通過1個有軸承的鋼制圓筒支撐，圓筒的末端被壓入活塞腔(如圖23所示)。換擋油壓通過油道傳輸?shù)交钊粌?nèi)作用在圓筒后端，形成推力，完成換擋。換擋軸壓力通過保持換擋軸持續(xù)的時間進行調(diào)節(jié)。當一個擋位工作時，其相應推力一直存在。同時在每個撥叉上面都有一個獨立的撥叉行程傳感器，用以監(jiān)測、反饋撥叉的行程以及所處的狀態(tài)。為了保證擋位的固定，在每組撥叉的主臂上還有一個擋位鎖止機構，用來鎖止所在擋位。換檔執(zhí)行機構變速器的4個換擋軸由液壓控制單元控制，由控制單元38變速器油泵油泵直接通過驅(qū)動軸連接，只要發(fā)動機運轉(zhuǎn)就供油，它空套在輸入軸1里面，與油泵剛性連接(如圖24所示)，最多可以提供100L/min的輸出量。裝備此款變速器的車輛，在拖車過程中，油泵沒有被驅(qū)動，因此如需拖車，車速不能超過50km/h，距離不能超過100km，否則會損毀變速器。變速器油泵油泵直接通過驅(qū)動軸連接，只要發(fā)動機運轉(zhuǎn)就供油，它空39（

液壓控制系統(tǒng)（液壓控制系統(tǒng)40如圖所示是德國大眾公司已經(jīng)批量生產(chǎn)的雙離合器自動變速器DQ250的液壓系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)中主要包括供油部分、雙離合器控制部分、換檔撥叉控制部分及輔助部分。供油部分由油泵、減壓閥、主調(diào)壓滑閥及調(diào)壓電磁閥組成，通過調(diào)壓電磁閥控制主調(diào)壓滑閥從而實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)主油路壓力的調(diào)節(jié)；當系統(tǒng)出現(xiàn)故障，壓力上升到一定高度時，將推開減壓閥釋放壓力保護液壓系統(tǒng)。雙離合器控制部分主要由兩路相對獨立的油路組成，分別控制離合器C1和離合器C2，兩部分的控制油路完全相同。包括安全閥、蓄能器、壓力傳感器及離合器控制比例閥。通過安全閥可以調(diào)節(jié)兩個離合器控制油路的供油壓力，并保證其中一個離合器出現(xiàn)故障時，另一離合器能夠安全的獨立工作。離合器1閥與離合器2閥為比例電磁閥，可以實現(xiàn)對離合器控制壓力的精確控制，兩個壓力傳感器則為離合器壓力的精確控制提供反饋信號。換檔撥叉控制部分主要由四個開關閥與一個兩位多路閥組合而成，多路閥通過另一個開關閥控制其工作位置的變換。輔助部分主要包括雙離合器潤滑部分、液壓系統(tǒng)散熱及過濾部分。如圖所示是德國大眾公司已經(jīng)批量生產(chǎn)的雙離合器自動變41液壓閥體液壓閥體42如上面所述的各種液壓閥及電磁閥均統(tǒng)一集成在液壓閥體中。如下圖1.3所示。其中N88為一檔和三檔換檔撥叉控制開關電磁閥，N89為五檔換檔撥叉控制開關電磁閥，N90為六檔和倒檔換檔撥叉控制開關電磁閥，N91為二檔和四檔換檔撥叉控制開關電磁閥，N92為多路閥控制開關電磁閥，215為離合器C1的控制比例電磁閥，N216為離合器C2的控制比例電磁閥,N217為主油路壓力滑閥的控制電磁閥，N218為冷卻油流量控制電磁閥，N233為離合器C1控制油路安全閥，N371為離合器C2控制油路安全閥,A為主油路減壓閥，B為液壓閥體電磁閥供電連接器。同時該液壓閥體中還集成了兩個離合器的壓力傳感器。如上面所述的各種液壓閥及電磁閥均統(tǒng)一集成在液壓閥體43電控單元電控單元44變速器控制單元（TCU：TransmissionControlUnit）是自動變速器控制的核心部件，它是控制邏輯的載體，且用來處理各種傳感器信號，驅(qū)動執(zhí)行機構動作，從而構成控制閉環(huán)。TCU與其他汽車控制器一樣，一般具有兩個微處理器，一個用來計算控制邏輯，一個用于故障診斷和處理，兩個微處理器通過內(nèi)部總線相互交換信息。除了微處理器以外，TCU還包括電源管理模塊、傳感器信號輸入模塊、電磁閥驅(qū)動模塊、各種指示燈接口以及CAN總線通訊接口等。TCU按照布置的形式不同分為外置式和集成式。外置式一般通過一段線束與變速器中的電磁閥及傳感器連接，控制器一般布置在汽車駕駛艙內(nèi)側(cè)，工作條件較好。集成式則是將變速器中所用到的傳感器及TCU本身集成到一個模塊內(nèi)，并且將該模塊直接安裝在自動變速器內(nèi)部與電磁閥體連接在一起，形成一個整體的電液控制系統(tǒng)總成。如上圖所示，中間為陶瓷基板的TCU部分，黑色部分為變速器傳感器模塊，明顯的突出部分均是變速器中使用的轉(zhuǎn)速、位置及溫度傳感器；傳感器及TCU被封裝到一個模塊內(nèi)，然后將該模塊與液壓閥體連接作為一個整體的模塊安裝到變速器中。變速器控制單元（TCU：Transmission45

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知識點三DCT工作原理和控制過程

DCT的基本原理相當于帶有兩個離合器的兩個變速器，其中一個變速器是奇數(shù)擋，一個偶數(shù)擋。車輛行駛中，一個變速器處于工作狀態(tài)時另一變速器空轉(zhuǎn)，換擋時提前掛擋，通過兩個離合器的切換來實現(xiàn)兩個變速器交替進入工作狀態(tài)。

雙離合器以兩個離合器的重疊工作保證了DCT的不切斷動力換擋。根據(jù)齒輪軸布置方式的不同，DCT結構有兩軸和三軸等多種型式，都是由安裝在一起的兩個離合器和常嚙合定軸式變速器組成。

(1)DCT的工作原理●知識點三DCT工作原理和控制過程DCT的基本46兩軸式雙離合器式自動變速器工作原理圖兩軸式雙離合器式自動變速器工作原理圖47該DCT的主要組成部分有C1、C2兩個離合器，輸入軸與輸出軸。兩軸式DCT的具體結構特點是：其1、3、5擋與離合器C1聯(lián)結在一起，2、4、6擋與離合器C2聯(lián)結，即將奇數(shù)擋與偶數(shù)擋分別與離合器C1、C2離合器分開配置，離合器C2輸出軸為一個實心軸，而離合器C1的輸出軸卻是套在C2輸出軸外面的一個空心軸，兩個輸出軸是同心的。變速器換擋所用的同步器等與原來的普通手動變速器完全相同。在車輛處于停車狀態(tài)時，離合器C1、C2都處于分離狀態(tài)。起步前，先將擋位切換為1擋，然后離合器C1接合，車輛開始起步運行，離合器C2仍處于分離狀態(tài)，不傳遞動力。當車輛加速，接近2擋的換擋點時，由TCU控制自動換擋機構將擋位提前換入2擋，離合器C1開始分離，同時離合器C2開始接合，兩個離合器交替切換，直到離合器C1完全分離，離合器C2完全接合，整個換擋過程結束。該DCT的主要組成部分有C1、C2兩個離合器，輸入軸與輸48車輛進入2擋運行后，車輛自動變速器電控單元可以根據(jù)相關傳感器信號知道車輛當前運行狀態(tài)，進而判斷車輛即將進入運行的擋位，如果車輛加速，則下一個擋位為3擋，如果車輛減速，則下一個擋位為1擋。而1擋和3擋均聯(lián)接在離合器C1上，因為該離合器處于分離狀態(tài)，不傳遞動力，故可以指令自動換擋機構十分方便地預先換入即將進入工作的擋位，當車輛運行達到換擋點時，只需要將正在工作的離合器C2分離，同時將另一個離合器C1接合，配合好兩個離合器的切換時序，整個換擋動作全部完成。車輛繼續(xù)運行時，其他擋位的切換過程也都類似。車輛進入2擋運行后，車輛自動變速器電控單元可以根據(jù)相關49當車輛在行使中需要1擋換3擋或者2擋換4擋時(即需要同軸換擋時)，只需要經(jīng)過中間過渡擋。以2擋換4擋為例，當前離合器C2結合，離合器C1分離，當TCU接收到換擋指令時，首先掛入3擋，然后離合器C1開始結合，離合器C2開始分離，當離合器C2完全分離，迅速掛入4擋，然后離合器C1開始分離，離合器C2開始結合，直至離合器C2完全結合，離合器C1完全分離。換擋結束。在車輛的換擋過程中，雙離合器系統(tǒng)的換擋過渡過程實質(zhì)上就是兩個離合器的交替分離結合的過渡過程，在換擋過程中發(fā)動機輸入動力不中斷，這樣實現(xiàn)了動力換擋，極大地提高了車輛乘坐舒適性，同時相對于AT等也提高了車輛的燃油經(jīng)濟性。當車輛在行使中需要1擋換3擋或者2擋換4擋時(即需要同50雙中間軸式雙離合器自動變速器工作原理圖在對變速器的軸向尺寸要求較高的情況下，例如前置前驅(qū)動乘用車的變速器布置為橫置工作時；或者中、重型商用車傳遞扭矩大，為提高其強度與剛度時，DCT也可以設計相應的結構以適應整車布置的需要。如采用雙中間軸式結構，它采用了兩個中間軸，可以大大縮短變速器的軸向尺寸，而換擋過程和功能與其它布置形式一樣。雙中間軸式雙離合器自動變速器工作原理圖在對變速器的軸向51

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知識點三DCT工作原理和控制過程DCT的控制系統(tǒng)基本組成

(2)DCT的控制過程●知識點三DCT工作原理和控制過程DCT的控制系統(tǒng)52起步過程離合器控制雙離合器自動變速的起步控制與AMT的控制相同,其控制目標是保證起步過程離合器結合的平順性,延長離合器使用壽命,減小發(fā)動機的轉(zhuǎn)速波動。起步過程受外界工況條件、駕駛員操縱意圖、車輛運行狀況等因素的影響,應根據(jù)節(jié)氣門開度、節(jié)氣門開度變化率、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速與輸入軸轉(zhuǎn)速差等參數(shù)確定離合器的接合速度和行程,并對油門開度加以控制,滿足車輛乘坐舒適性和離合器使用壽命的要求。起步過程離合器控制雙離合器自動變速的起步控制與AMT53第6章雙離合器變速器結構與原理課件54換檔過程離合器控制

DCT在換擋過程中動力切斷的時間很短,通常又不帶液力變矩器,因此對換擋過程離合器的控制有較高的要求。為減小動力中斷時間,雙離合器切換過程中必然存在兩個離合器扭矩傳遞的重疊或中斷工作階段,必須對離合器切換時序進行精確的控制,它是保證換擋品質(zhì)及離合器工作壽命的關鍵。如果切換時間控制不當,可能造成兩個擋位之間的互鎖干涉及換擋沖擊,使傳動系統(tǒng)產(chǎn)生較大的動載荷,造成離合器滑摩、自激振動、傳動系統(tǒng)沖擊等現(xiàn)象,導致摩擦片溫度升高,產(chǎn)生變形甚至燒蝕破壞,直接影響離合器的分離、接合特性和壽命。系統(tǒng)本身存在的非線性、時滯、干擾、變參數(shù)因素的影響,使離合器切換時序的精確控制非常困難。換檔過程離合器控制DCT在換擋過程中動力切斷的時間很55第6章雙離合器變速器結構與原理課件56扭轉(zhuǎn)振動沖擊控制換擋過程中,離合器接合和分離的程度,摩擦轉(zhuǎn)矩的變化,換擋時間的長短等都會引起換擋沖擊。影響換擋品質(zhì)的主要因素:油壓的調(diào)節(jié)與交替,換擋時間的長短,對發(fā)動機轉(zhuǎn)矩響應的控制,同步器的選擇,速比間隔,減振措施。油壓高低的調(diào)節(jié)（如果油壓低,離合器傳遞轉(zhuǎn)矩不足會產(chǎn)生打滑,換擋時間過長甚至無法換擋,產(chǎn)生的熱量會燒損離合器;相反,如果油壓過高,離合器結合和滑摩時間短,會產(chǎn)生沖擊。）和油壓的交替（濕式DCT在換擋時與AT相似,一個離合器的壓力降低,使之分離的同時,另外一個離合器壓力升高,使之接合。如果油壓交替過早,此時兩個離合器都傳遞較大的轉(zhuǎn)矩,會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩重疊從而損壞傳動系;如果油壓交替過晚,此時一個離合器已經(jīng)脫開,而另一個還處于滑摩狀態(tài),不能傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩,而產(chǎn)生動力中斷。這兩者都影響換擋品質(zhì)。）換擋時間的長短影響油壓交替的快慢,換擋時間長,舒適性會好一些,但是產(chǎn)生的熱量多,還會對整車的動力性造成一定的影響;換擋時間短,充油速度快會引起離合器的擾動,同時,離合器摩擦轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化過快時,會引起車輛的沖擊。車輛在行進過程中,不僅受到行駛阻力,還會承受因路況的變化而產(chǎn)生的動載荷。若發(fā)動機輸出力矩發(fā)生變化,動載荷的影響會更加嚴重。比如車輛進入泥濘路面時,擋位需要馬上降低,但此時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速還比較高,路面阻力的變化會導致?lián)跷蛔兓瘯r產(chǎn)生嚴重沖擊。換擋時要進行嚙合的一對齒輪或嚙合套的嚙合線速度不相等,所以在嚙合時會發(fā)生沖擊,即換擋沖擊。輸入、輸出端轉(zhuǎn)速差越大,同步難度越大,越容易產(chǎn)生沖擊;輸入端的轉(zhuǎn)動慣量越大,產(chǎn)生的沖擊越大。在整個同步過程中,會出現(xiàn)兩次沖擊,第一次為同步摩擦力矩所致,第二次為齒套與嚙合齒撞擊所致,優(yōu)化同步器的結構可以改善換擋中的沖擊。擋位越多、速比間隔越小,發(fā)動機就越有機會發(fā)揮最大功率附近的高功率,因而提高了汽車的加速和爬坡能力,同時發(fā)動機在低燃油消耗區(qū)工作的可能性也越大,從而降低了油耗。因此擋位增多能改善動力性和燃油經(jīng)濟性。另外,擋位的多少還影響到擋與擋之間的傳動比比值,比值過大會造成換擋困難,導致?lián)Q擋沖擊大。多缸發(fā)動機是間隔地輪流做功,給曲軸施加了一個周期變化的扭轉(zhuǎn)外力,令曲軸轉(zhuǎn)動忽慢忽快,轉(zhuǎn)矩呈脈動輸出,缸數(shù)越少越明顯。分析曲軸的扭振時,對其進行傅立葉展開得到若干不同階的不同振幅的簡諧力矩。當某一階力矩的頻率與傳動系固有頻率一致時,則產(chǎn)生共振。在共振時,扭轉(zhuǎn)振動的振幅和由此產(chǎn)生的噪聲特別大。為了消除這種共振現(xiàn)象,可在傳動系中串聯(lián)一個彈性阻尼裝置,這樣做同時可以減緩汽車起步或換擋過程中離合器動作時產(chǎn)生的沖擊力。扭轉(zhuǎn)振動沖擊控制換擋過程中,離合器接合和57扭轉(zhuǎn)振動沖擊控制換擋前后傳動系統(tǒng)速比發(fā)生了突變,必然產(chǎn)生扭矩振動沖擊,減小換擋過程振動沖擊的方法主要有發(fā)動機扭矩控制、離合器滑摩控制和扭轉(zhuǎn)減振器吸振控制。由于換擋過程時間很短,發(fā)動機扭矩控制受到一定限制。最有效的辦法是離合器滑摩控制和扭轉(zhuǎn)減振器吸振控制。離合器滑摩控制是實現(xiàn)車輛平穩(wěn)起步、低速爬行及換擋過程雙離合器的平滑切換的必要條件,但它是以延長換擋時間和增加離合器熱負荷為代價。扭轉(zhuǎn)減振器用以吸收傳動系統(tǒng)的振動沖擊,在雙離合器自動變速傳動中通常采用雙質(zhì)量飛輪式扭振減振器。由于這種新型扭振減振器的扭轉(zhuǎn)角度大,扭轉(zhuǎn)剛度較小,對減小換擋沖擊的效果非常明顯,同時可通過修改質(zhì)量、剛度、阻尼,實現(xiàn)對汽車動力傳動系扭振的綜合控制,在汽車的各種行駛工況下都具有優(yōu)良的減振隔振效果,可徹底消除傳動系統(tǒng)的齒輪噪聲,提高了駕駛舒適性,也使傳動系扭振控制措施大大簡化。扭轉(zhuǎn)振動沖擊控制換擋前后傳動系統(tǒng)速比發(fā)生了突變,必然58系統(tǒng)綜合控制雙離合器自動變速傳動是一個多自由度扭轉(zhuǎn)振動傳動系統(tǒng),系統(tǒng)振動的機理、滑動摩擦引起的離合器摩擦系數(shù)的變化等均十分復雜,必須綜合考慮多種非線性、時滯、干擾、變參數(shù)等因素,根據(jù)最佳動力性、最佳經(jīng)濟性和駕駛舒適性綜合最優(yōu)的原則制定系統(tǒng)匹配控制策略,通過發(fā)動機扭矩控制、雙離合器扭矩控制及分離接合控制、擋位切換控制等實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的綜合控制,保證車輛控制性能系統(tǒng)綜合控制雙離合器自動變速傳動是一個多自由度扭轉(zhuǎn)振動59

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知識點四雙離合器變速器的結構組成1、多片式濕式\干式雙離合器

2、機械變速傳動部分

3、換檔執(zhí)行機構

4、變速器油泵

5、雙離合器自動變速器控制系統(tǒng)●知識點四雙離合器變速器的結構組成1、多片601、多片式濕式離合器1、多片式濕式離合器61離合器K1和K2的內(nèi)部結構離合器K1和K2的內(nèi)部結構62第6章雙離合器變速器結構與原理課件63在離合器工作時，活塞1充油，活塞移動將離合器1內(nèi)外片壓合，從而扭矩通過離合器外殼-離合器片1-輸入軸1進行傳遞，活塞1泄油后，離合器1分離，蝶形回位彈簧將活塞退回，扭矩傳遞中斷，在離合器1分離的同時，活塞2開始充油，活塞移動將離合器2內(nèi)外片壓合，從而扭矩通過離合器外殼－離合器片2－輸入軸2進行傳遞，這樣始終有一個離合器處于接合狀態(tài)。離合器K1負責將扭矩傳入輸入軸1，輸入軸1用來完成1、3、5、R檔，離合器K2負責將扭矩傳給輸入軸2，輸入軸2用來完成2、4、6檔。發(fā)動機旋轉(zhuǎn)使油產(chǎn)生離心力，這個離心力作用使離合器接合過程中所需的壓力增加，為了離合器接合更加順利，必須對這個由離心力引起的壓力進行補償，利用離合器K1的碟形彈簧與K1活塞和K2外片支架形成的腔；K2回位彈簧固定片與K2活塞之間形成的腔，為這兩個空腔內(nèi)充油，在發(fā)動機高速旋轉(zhuǎn)過程中離心力作用下產(chǎn)生的平衡油壓來補償。在離合器工作時，活塞1充油，活塞移動將離合器1內(nèi)外片壓64在每種操作情況下，離合器必須被控制在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，并且貫穿整個使用周期。因而離合器控制閥的控制電流與離合器扭矩之間的必須進行不斷的調(diào)整、適應。離合器經(jīng)常被控制在大約10r/min的微量打滑狀態(tài)，這種極低的打滑量，叫做“微量打滑”，這有利于改善離合器的狀態(tài)，并且用于調(diào)節(jié)離合器控制。在每種操作情況下，離合器必須被控制在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，并652、機械變速傳動部分2、機械變速傳動部分66機械變速傳動部分發(fā)動機扭矩通過離合器輸入變速器內(nèi)部，在變速器中通過輸入、輸出軸及齒輪嚙合形成動力傳遞路線并將扭矩輸出到驅(qū)動橋。輸入軸1和輸入軸2空套在一起。輸入軸1在空心的輸入軸2的內(nèi)部，通過花鍵與離合器K1相連；在1檔和3檔齒輪之間還有輸入軸1的轉(zhuǎn)速傳感器G501的靶輪。機械變速傳動部分發(fā)動機扭矩通過離合器輸入變速器內(nèi)部，在變速器67輸入軸2為空心，套在輸入軸1的外部，通過花鍵和離合器片組K2相連，在二檔齒輪附近還有輸入軸2轉(zhuǎn)速傳感器G502的靶輪。不難看出，多檔共用齒輪的設計大大減少了變速器的體積和質(zhì)量。輸入軸2為空心，套在輸入軸1的外部，通過花鍵和離合器片組K268輸出軸1上有如下元件：1、2、3檔同步器(3件式)，4檔同步器(單件式)，1、2、3、4檔換檔齒輪，與差速器相連的輸出齒輪。輸出軸1上有如下元件：1、2、3檔同步器(3件式)，4檔同步69輸出軸2上有如下元件：變速器輸出轉(zhuǎn)速傳感器G195和G196的靶輪，5檔、6檔和倒檔換檔齒輪，與差速器相連的輸出齒輪。輸出軸2上有如下元件：變速器輸出轉(zhuǎn)速傳感器G195和70通過增加1根倒檔軸改變了動力輸出的方向，形成倒檔，最終與輸出軸2相連。通過增加1根倒檔軸改變了動力輸出的方向，形成倒檔，最終與輸出71第6章雙離合器變速器結構與原理課件72兩個輸出軸都與差速器相嚙合，差速器上面還集成了P檔齒輪鎖兩個輸出軸都與差速器相嚙合，差速器上面還集成了P檔齒輪鎖73動力傳遞路線倒檔傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－1/R檔主動齒輪－倒檔軸－倒檔從動齒輪－輸出軸2－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線倒檔傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－1/74動力傳遞路線1檔傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－1檔主動齒輪－1檔從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線1檔傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－1檔75動力傳遞路線2檔傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－2檔主動齒輪－2檔從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線2檔傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－2檔76動力傳遞路線3檔傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－3檔主動齒輪－3檔從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線3檔傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－3檔77動力傳遞路線4檔傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－4檔主動齒輪－4檔從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線4檔傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－4檔78動力傳遞路線5檔傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－5檔主動齒輪－5檔從動齒輪－輸出軸2－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線5檔傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－5檔79動力傳遞路線6檔傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－6檔主動齒輪－6檔從動齒輪－輸出軸2－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線6檔傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－6檔803、換檔執(zhí)行機構3、換檔執(zhí)行機構813、換檔執(zhí)行機構變速器的4個換檔軸由液壓控制單元控制，由控制單元內(nèi)的4個電磁閥完成，通過為換檔軸施加壓力來控制撥叉動作。每個撥叉軸的兩端通過1個有軸承的鋼制圓筒支撐，圓筒的末端被壓入活塞腔(如圖所示)。換檔油壓通過油道傳輸?shù)交钊粌?nèi)作用在圓筒后端，形成推力，完成換檔。換檔軸壓力通過保持換檔軸持續(xù)的時間進行調(diào)節(jié)。當一個檔位工作時，其相應推力一直存在。同時在每個撥叉上面都有一個獨立的撥叉行程傳感器，用以監(jiān)測、反饋撥叉的行程以及所處的狀態(tài)。為了保證檔位的固定，在每組撥叉的主臂上還有一個檔位鎖止機構，用來鎖止所在檔位。3、換檔執(zhí)行機構變速器的4個換檔軸由液壓控制單元控制，824、變速器油泵油泵直接通過驅(qū)動軸連接，只要發(fā)動機運轉(zhuǎn)就供油，它空套在輸入軸1里面，與油泵剛性連接(如圖所示)，最多可以提供100L/min的輸出量。裝備此款變速器的車輛，在拖車過程中，油泵沒有被驅(qū)動，因此如需拖車，車速不能超過50km/h，距離不能超過100km，否則會損毀變速器。4、變速器油泵油泵直接通過驅(qū)動軸連接，只要發(fā)動機運轉(zhuǎn)就供油，83

5、DCT的控制系統(tǒng)（1）換檔桿的操作與控制

換檔桿的操作方式和自動變速器換檔桿一樣，DCT變速器也提供Tiptronic檔位模式，在換檔手柄上有明顯的DCT標識。其內(nèi)部結構如右圖所示。5、DCT的控制系統(tǒng)（1）換檔桿的操作與控制84P檔鎖工作原理如右圖所示，通電時解鎖，斷電時候鎖止，如果選檔桿位于N位置的時間超過2s,控制單元將向電磁鐵供電，這樣即可將鎖銷推入鎖孔內(nèi)。選檔桿無法在無意間移動到其他位置，踩下制動踏板時鎖銷自動松開。P檔鎖工作原理如右圖所示，通電時解鎖，斷電時候85

5、DCT的控制系統(tǒng)（2）控制單元

該變速器的控制部分由電子－液壓控制單元和電子控制單元組成。其中電子－液壓控制單元內(nèi)包括閥體、執(zhí)行電磁閥等(如圖所示)，電子控制單元里面包括一些傳感器、變速器電腦等(如圖所示)。它們安裝在一起，裝于變速器內(nèi)，浸于變速器油中。5、DCT的控制系統(tǒng)（2）控制單元86電控單元電控單元87變速器控制單元（TCU：TransmissionControlUnit）是自動變速器控制的核心部件，它是控制邏輯的載體，且用來處理各種傳感器信號，驅(qū)動執(zhí)行機構動作，從而構成控制閉環(huán)。

TCU與其他汽車控制器一樣，一般具有兩個微處理器，一個用來計算控制邏輯，一個用于故障診斷和處理，兩個微處理器通過內(nèi)部總線相互交換信息。除了微處理器以外，TCU還包括電源管理模塊、傳感器信號輸入模塊、電磁閥驅(qū)動模塊、各種指示燈接口以及CAN總線通訊接口等。

TCU按照布置的形式不同分為外置式和集成式。外置式一般通過一段線束與變速器中的電磁閥及傳感器連接，控制器一般布置在汽車駕駛艙內(nèi)側(cè)，工作條件較好。集成式則是將變速器中所用到的傳感器及TCU本身集成到一個模塊內(nèi)，并且將該模塊直接安裝在自動變速器內(nèi)部與電磁閥體連接在一起，形成一個整體的電液控制系統(tǒng)總成。如上圖所示，中間為陶瓷基板的TCU部分，黑色部分為變速器傳感器模塊，明顯的突出部分均是變速器中使用的轉(zhuǎn)速、位置及溫度傳感器；傳感器及TCU被封裝到一個模塊內(nèi)，然后將該模塊與液壓閥體連接作為一個整體的模塊安裝到變速器中。變速器控制單元（TCU：TransmissionCo88液壓閥體液壓閥體89如上面所述的各種液壓閥及電磁閥均統(tǒng)一集成在液壓閥體中。如下圖所示。其中N88為一檔和三檔換檔撥叉控制開關電磁閥，N89為五檔換檔撥叉控制開關電磁閥，N90為六檔和倒檔換檔撥叉控制開關電磁閥，N91為二檔和四檔換檔撥叉控制開關電磁閥，N92為多路閥控制開關電磁閥，215為離合器C1的控制比例電磁閥，N216為離合器C2的控制比例電磁閥,N217為主油路壓力滑閥的控制電磁閥，N218為冷卻油流量控制電磁閥，N233為離合器C1控制油路安全閥，N371為離合器C2控制油路安全閥,A為主油路減壓閥，B為液壓閥體電磁閥供電連接器。同時該液壓閥體中還集成了兩個離合器的壓力傳感器。如上面所述的各種液壓閥及電磁閥均統(tǒng)一集成在液壓閥體90（3）

液壓控制系統(tǒng)（3）液壓控制系統(tǒng)91如圖所示是典型雙離合器自動變速器的液壓系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)中主要包括供油部分、雙離合器控制部分、換檔撥叉控制部分及輔助部分。供油部分由油泵、減壓閥、主調(diào)壓滑閥及調(diào)壓電磁閥組成，通過調(diào)壓電磁閥控制主調(diào)壓滑閥從而實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)主油路壓力的調(diào)節(jié)；當系統(tǒng)出現(xiàn)故障，壓力上升到一定高度時，將推開減壓閥釋放壓力保護液壓系統(tǒng)。雙離合器控制部分主要由兩路相對獨立的油路組成，分別控制離合器C1和離合器C2，兩部分的控制油路完全相同。包括安全閥、蓄能器、壓力傳感器及離合器控制比例閥。通過安全閥可以調(diào)節(jié)兩個離合器控制油路的供油壓力，并保證其中一個離合器出現(xiàn)故障時，另一離合器能夠安全的獨立工作。離合器1閥與離合器2閥為比例電磁閥，可以實現(xiàn)對離合器控制壓力的精確控制，兩個壓力傳感器則為離合器壓力的精確控制提供反饋信號。換檔撥叉控制部分主要由四個開關閥與一個兩位多路閥組合而成，多路閥通過另一個開關閥控制其工作位置的變換。輔助部分主要包括雙離合器潤滑部分、液壓系統(tǒng)散熱及過濾部分。如圖所示是典型雙離合器自動變速器的液壓系統(tǒng)圖。該系92在自動變速器液壓系統(tǒng)中，對主油路的壓力控制至關重要，主油路壓力不僅影響換檔性能，同時還很大程度上影響自動變速器的總效率。主油路壓力通過調(diào)節(jié)閥控制主油路壓力滑閥實現(xiàn)壓力控制，如下圖為主油路壓力調(diào)節(jié)部分，主油路壓力調(diào)節(jié)閥就是脈寬調(diào)制閥；從上圖可以看出，主油路壓力控制油路中，主油路壓力是通主壓力滑閥進行控制，主壓力滑閥的左端作為主油路壓力的反饋腔，主油路壓力通過作用到閥芯左端的液壓力來與右端的彈簧力及主壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后的液壓力相平衡，當主壓力調(diào)節(jié)閥變化時，平衡即被打破閥芯移動達到新的平衡位置。在自動變速器液壓系統(tǒng)中，對主油路的壓力控93從上圖可以看出，雙離合器潤滑及冷卻控制油路的控制結構與主油路壓力控制結構基本相同，所不同的是在離合器冷卻控制閥的控制油路上增加了一個蓄能器，蓄能器能夠吸收油路調(diào)節(jié)過程中的沖擊，改善控制性能。從上圖可以看出，雙離合器潤滑及冷卻控制94上述兩部分主要油路中所使用的脈寬調(diào)制閥的一般結構如圖所示上述兩部分主要油路中所使用的脈寬調(diào)制閥的一95當電磁閥不通電的時候，閥芯及鋼球在右側(cè)彈簧力的作用下使得閥芯靠左側(cè)位置，閥芯同時也推動鋼球使進油口與出油斷開；在左側(cè)位置時閥芯的工作臺階將泄油口關閉。而當電磁閥通電時，螺線圈產(chǎn)生的電磁力將閥芯吸到右側(cè)位置；閥芯在右側(cè)位置時，鋼球在液壓油的壓力作用下被推開，從而連通了進油口與出油口的通路，使得出油口與泄油口連通。由于在供油油路中有截流口，不通電時控制輸出的油壓與進油壓力在不考慮損失的條件下相等，完全打開時控制輸出油壓與泄油壓力相等，壓力一般為零。在實際控制過程中，通過調(diào)節(jié)斷開與連通的時間比例，實現(xiàn)控制輸出口壓力的控制要求。當電磁閥不通電的時候，閥芯及鋼球在右96七檔DCT的基本結構七檔DCT的基本結構97

知識點五濕式雙離合器與干式雙離合器知識點五98濕式DCT汽車離合器可分摩擦式離合器、液力變矩器(液力偶合器)、電磁離合器等幾種，而摩擦式離合器又分為干式和濕式兩大類，目前用的大多屬于干式離合器，濕式的用得較少。所謂干式，是指摩擦面暴露在大氣中的普通結構型式，這種離合器依靠空氣冷卻散熱，按其從動盤的數(shù)目，又分為單盤式、雙盤式和多盤式等幾種。而濕式是指整個離合器的摩擦面浸在油液中的結構型式，濕式離合器由于在摩擦面上形成油膜，所以不是干摩擦，而是依靠油膜的剪切抗力來傳遞扭矩。濕式DCT汽車離合器可分摩擦式離合器、液力變矩器(液力偶合器99根據(jù)DCT中雙離合器部分所采用的離合器類型不同，可將其分為濕式DCT與干式DCT兩大類。如圖所示為干式與濕式雙離合器根據(jù)DCT中雙離合器部分所采用的離合器類型不同，可將其分為濕100濕式離合器的可控性和控制品質(zhì)好，結構比較單一,具有壓力分布均勻、磨損小且均勻、傳遞扭矩容量大、不用專門調(diào)整摩擦片間隙等特點,但其傳動效率較低,且工作時需要輔助液壓動力源，分離時有相對摩擦損失，特別是片數(shù)較多時，空轉(zhuǎn)滑磨損失功率較大。濕式離合器的可控性和控制品質(zhì)好，結構比較單一,具有壓力分布均101濕式DCT目前最具代表性的產(chǎn)品是博格華納公司與德國大眾公司合作開發(fā)的DQ250。該DCT采用了兩個濕式離合器,6個前進擋設計。DQ250上市之初被應用在了高爾夫R32和奧迪TT兩款車型上，如下圖所示。由于其優(yōu)越的性能，后來又被推廣使用到帕薩特、捷達、甲殼蟲等大眾其它一系列車型上，并取得了用戶的廣泛認可。濕式DCT目前最具代表性的產(chǎn)品是博格華納公司與德國大眾公司合102第6章雙離合器變速器結構與原理課件103干式DCT在早期研發(fā)的干式離合器結構中，錐形離合器最為成功。它是將發(fā)動機飛輪的內(nèi)孔做成錐體作為離合器的主動件，采用錐形離合器的方案一直延續(xù)到20世紀20年代中葉，對當時來說，錐形離合器的制造比較容易，摩擦面容易修復，摩擦材料曾用過駝毛帶、皮革帶等。那時也曾出現(xiàn)過蹄—鼓式離合器來替代錐形離合器，該結構采用的是內(nèi)蹄—鼓式，這種結構型式有利于在離心力作用下使蹄緊貼鼓面，蹄—鼓式離合器所用的摩擦元件為木塊、皮革帶等，其質(zhì)量較錐形離合器小。無論錐形離合器還是蹄—鼓式離合器，都容易造成分離不徹底甚至出現(xiàn)主、從動件根本無法分離的自鎖現(xiàn)象。干式DCT在早期研發(fā)的干式離合器結構中，錐形離合器最為成功。104現(xiàn)在所用的盤片式離合器的先驅(qū)是多片盤式離合器，是直到1925年以后才出現(xiàn)的。其主要優(yōu)點是：起步時離合器的接合比較平順、無沖擊。石棉基摩擦材料的引入和改進使得盤片式離合器可以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩，能耐受更高的溫度。此外，由于采用石棉基摩擦材料后可用較小的摩擦面積，因而可以減少摩擦片數(shù)，這是由多片離合器向單片離合器轉(zhuǎn)變的關鍵。如今，單片干式摩擦離合器在結構設計方面相當完善，廣泛用于大、中、小各類車型中。從國外的發(fā)展動向來看，近年來車輛在性能上向高速發(fā)展，發(fā)動機的功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，載重車趨于大型化，但是離合器允許加大尺寸的空間有限。為了提高離合器的傳扭能力，可采用雙片干式離合器?，F(xiàn)在所用的盤片式離合器的先驅(qū)是多片盤式離合器，是直到1925105原則上在傳動效率和費用方面，干式離合器比濕式離合器要好且費用低得多。然而長期以來由于干式離合器的熱負荷性能和使用壽命等原因，限制了干式離合器的應用。為了給選擇離合器提供依據(jù)，產(chǎn)品研發(fā)工程師對負荷性能進行了計算。將計算結果納入了負載指數(shù)并用于整個汽車、發(fā)動機和傳動系的設計制造中。此外，還要考慮到離合器的功能性、可靠性、堅固性、油耗和性能等方面的要求，因此工程師將檢測得到的數(shù)據(jù)與能力指數(shù)進行對比。能力指數(shù)取決于離合器的大小，同時又與離合器的冷卻性能、熱性能和磨損有關。例如，從LUK公司皮卡車生產(chǎn)可行性研究中得到干式離合器可以達到的最大輸出扭矩為800N.m。這一研究結果告訴人們在選擇離合器時不僅要考慮有著決定意義的負載因素和能力因素，同時也要考慮離合器所傳遞的發(fā)動機功率而且還要考慮是否有足夠的空間容納堅固的、使用壽命持久的干式離合器。在安裝空間較小的情況下，干式離合器可以傳遞非常大的驅(qū)動扭矩。原則上在傳動效率和費用方面，干式離合器比濕式離合器要好且費用106與濕式離合器相比，干式離合器具有從動部分轉(zhuǎn)動慣量小、散熱性好、結構簡單、調(diào)整方便、分離徹底、轉(zhuǎn)矩過載保護、效率高、成本相對較低、不需輔助動力等優(yōu)點。但軸向尺寸較大。與濕式離合器相比，干式離合器具有從動部分轉(zhuǎn)動慣量小、散熱性好107目前成功開發(fā)干式DCT的公司以LUK公司為代表，它與大眾公司成功開發(fā)了DCT，如圖所示為Luk公司與大眾公司合作開發(fā)的DQ200干式雙離合器自動變速器。目前成功開發(fā)干式DCT的公司以LUK公司為代表，它與大眾公司108第6章雙離合器變速器結構與原理課件109“濕式”雙離合器，其雙離合器為一大一小2組同軸安裝在一起的多片式離合器，分別連接1、3、5檔以及倒檔和2、4、6檔齒輪?！皾袷健笔侵鸽p離合器安裝于一個充滿液壓油的封閉油腔里。這種“濕式”結構具有更好的調(diào)節(jié)能力和優(yōu)異的熱容性，因此能夠傳遞比較大的扭矩。6檔DSG可匹配最大扭矩350牛米的發(fā)動機。目前在中國市場，邁騰1.8TSI和2.0TSI兩款國產(chǎn)車型以及大眾汽車CC、R36、EOS、Scirocco、邁騰3.2FSI等大眾汽車進口車型都裝備了6檔DSG。這也是目前發(fā)生技術問題的DSG?！皾袷健彪p離合器，其雙離合器為一大一小2組同軸安裝在一起的多110第6章雙離合器變速器結構與原理課件111“干式”雙離合器，其雙離合器由3個尺寸相近的離合器片同軸相疊安裝組成。位于兩側(cè)的2個離合器片分別聯(lián)接1、3、5、7檔和2、4、6檔以及倒檔齒輪，中間盤在其間移動，分別與2個離合器片“結合”或“分離”，通過切換來進行換擋。因為它的“雙離合器”不是像6檔DSG那樣安裝于封閉油腔里，所以，被稱為“干式”雙離合器?！案墒健彪p離合器結構簡單，因而效率更高。但是“干式”離合器自身結構的固有特性使它能夠承受的最大扭矩比“濕式”離合器要低。7檔DSG可匹配最大扭矩250牛米的“較小”的發(fā)動機。一般認為，“干式”是較“濕式”更為先進的。簡單概括二者的長處就是：“干式”雙離合器結構簡單，因而效率更高，更平穩(wěn)經(jīng)濟。相對結構繁瑣的“濕式”而言，故障率也較少。而“濕式”則顯得動力更為強勁。雖然最基本的“雙離合”原理是一樣的，但整體的工作原理卻相差甚遠?！案墒健彪p離合器，其雙離合器由3個尺寸相近的離合器片同軸相疊1126檔DSG的多片式雙離合器是在冷卻油槽中以“濕式”運行，而LuK的雙離合器為干式結構。濕式雙離合器的扭矩傳遞通過浸沒在油中的濕式離合器摩擦片來實現(xiàn)，而干式的則通過離合器從動盤上的摩擦片來傳遞扭矩。由于節(jié)省了相關液力系統(tǒng)以及干式離合器本身所具有的傳遞扭矩的高效性，干式系統(tǒng)很大程度地提高了燃油經(jīng)濟性。同樣是1.9TDI(105PS/77kW)的發(fā)動機，配備7檔DSG變速箱的要比6檔濕式雙離合器變速節(jié)省超過10%的燃油。6檔DSG的多片式雙離合器是在冷卻油槽中以“濕式”運行，113“干式”雙離合器這一設計帶來了許多好處，最主要的是使變速箱系統(tǒng)的效率得以顯著提高。另外，新一代DSG變速箱省去了吸濾器、油冷器以及變速箱殼體中的高壓油管，與普通手動變速箱一樣，變速箱油只用于變速箱齒輪和軸承的潤滑和冷卻。因而7檔DSG變速箱油僅需要1.7升變速箱油，而6檔DSG變速箱則需要6.5升?！案墒健彪p離合器好處雖多，但在扭矩傳輸上受到了限制，新一代DSG變速箱適用于所有最大扭矩小于250Nm的“小型”發(fā)動機?！案墒健彪p離合器這一設計帶來了許多好處，最主要的是使變速箱系114它具有以下特點:干式離合器和電子機械離合器作動器平行軸設計和普通嚙合齒輪組具有電子機械作動器和作動聯(lián)鎖同步追蹤離合器具有干式離合器的平行軸變速器(PSG)具有很好的舒適性和很高的效率它具有以下特點:115

0.4升：同樣裝備122馬力TSI發(fā)動機的Golf轎車，配備7檔DSG的車型比配備6檔手動變速箱的車型每百公里油耗少0.4升1.7升：7檔DSG變速箱需要1.7升變速箱油6.5升：6檔DSG變速箱需要6.5升變速箱油6款車型：目前大眾汽車有6款車型可配備7檔DSG變速箱70公斤：7檔DSG變速箱重70公斤93公斤：6檔DSG變速箱重93公斤105馬力：目前匹配DSG變速箱“最小”的發(fā)動機功率為105馬力300馬力：目前匹配DSG變速箱“最大”的發(fā)動機功率為300馬力140℃：6檔DSG變速箱機電控制模塊工作環(huán)境(變速箱油)最高溫度為140℃250Nm：7檔DSG變速箱匹配的發(fā)動機的最大扭矩為250Nm350Nm：6檔DSG變速箱匹配的發(fā)動機的最大扭矩為350Nm

以上數(shù)據(jù)差異的最主要原因是采用了干式/濕式雙離合器。

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第六章雙離合器變速器結構與原理

第六章

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知識點一雙離合器變速器的基本知識

上個世紀三十年代末RUDOLFFRANKE首先提出了將手動變速器變?yōu)閯恿Q檔變速器的想法。德國大眾汽車公司和博格華納公司合作于1999年制造出直接換檔變速器(DIRECTSHIFTGEARBOX,即DSG)。因為其特殊的結構中使用了兩個平行輸入離合器，所以又稱為雙離合器自動變速器(DUALCLUTCHTRANSMISSION,即DCT)。博格華納公司預測雙離合器自動變速器歐洲的市場份額將在2010年將達到20%。

(1)發(fā)展歷史●知識點一雙離合器變速器的基本知識上個世紀三十

(2)基本工作原理

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識(2)基本工作原理●知識點一雙離合器變速器雙離合器自動變速器的結構如上圖所示。圖中雙離合器自動變速器擁有六個前進檔和一個倒檔。兩個液壓驅(qū)動的濕式離合器采用同心布置結構，使得整個變速器總成具有較短的軸向長度。圖中外側(cè)標記為紅色的離合器為奇數(shù)檔位離合器，簡稱離合器C1。離合器C1連接一檔、三檔、五檔。圖中內(nèi)側(cè)標記為綠色的離合器為偶數(shù)檔位離合器，本文簡稱離合器C2。離合器C2連接二檔、四檔、六檔和倒檔。兩個離合器分別通過花鍵與兩個輸入軸連接，奇數(shù)檔位輸入軸為輸入一軸，偶數(shù)檔位輸入軸為輸入二軸，為了實現(xiàn)兩個平行的輸入路徑，輸入二軸被設計成空心軸，兩輸入軸之間通過軸承支撐。與兩個輸入軸對應的是兩個輸出軸，兩輸出軸通過前端的齒輪與差速器輸入齒輪連接，使得兩輸出軸都通過差速器輸出。各個檔位的換檔則通過傳統(tǒng)手動變速器所廣泛使用的同步器實現(xiàn)。同步器則通過支撐在變速器殼體上的撥叉來推動。兩個離合器的結合分離以及撥叉的移動均由液壓執(zhí)行機構完成。雙離合器自動變速器的結構如上圖所示。圖中雙離合器假設雙離合器自動變速器以一檔位運行，動力通過離合器的主動部分經(jīng)過離合器C1傳遞到輸入一軸，再經(jīng)過輸入一軸上的一檔齒輪傳遞到一檔同步器，然后傳遞到輸出軸。變速器電控單元可以根據(jù)當前的傳感器的信號判斷變速器是否進入二檔，如果判斷將進入二檔，則可以提前結合二檔的同步器。因為此時二檔對應的離合器C2處在分離狀態(tài)不傳遞動力，所以二檔的同步器是在空載條件下進入同步的。當控制器決定從當前的一檔換到二檔時，換檔的操縱實質(zhì)就是將離合器C1傳遞的動力平滑的過度到離合器C2上，這就是雙離合器自動變速器換檔過程中最為關鍵的離合器交替過程。當離合器C1完全分離，離合器C2就完全進入工作，車輛即在二檔行駛。工作在其他檔位時，其操縱過程相似，只是存在升檔和降檔的不同。在換檔過程中，發(fā)動機的動力始終不間斷的被傳遞到車輪，所以這樣完成的換檔過程為動力換檔。當車輛實現(xiàn)了動力換檔，將極大的提高乘坐舒適性，同時也能夠改善車輛的經(jīng)濟性及排放特性。假設雙離合器自動變速器以一檔位運行，動力通過離合

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識

(3)基本特性

動力換檔特性：DCT通過兩個離合器的匹配切換實現(xiàn)換擋動作,換擋迅速平穩(wěn),換擋時間可以達到0.04s～0.03s,駕駛者不會有任何感覺。在換擋過程中,發(fā)動機的動力始終不斷地被傳遞到車輪上,實現(xiàn)動力換擋,保證車輛具有良好的加速性能。DCT變速器還可以很容易地實現(xiàn)手自一體功能,駕駛者可以通過觸摸式按鈕實現(xiàn)手動強制換擋(Tip2tronic),增加了駕駛樂趣?！裰R點一雙離合器變速器的基礎知識(3)基第6章雙離合器變速器結構與原理課件

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識

(3)基本特性

高效率特性：

變速器的傳動效率對車輛的經(jīng)濟性和動力性影響很大。DCT是基于平行軸式手動變速器發(fā)展起來的,它影響繼承了手動變速器傳動效率高的優(yōu)點,試驗研究表明,裝用DSG變速器(即DCT)的高爾夫R32車百公里油耗僅為10.2L(按MVEG的99/100EG標準試驗),0～100km/h的加速時間僅為6.0s,而相應裝用手動變速器的R32車百公里油耗為加速時間為11.5L,0～100km/h的加速時間為6.4s,最高車速同樣是247km/h?？梢?DSG變速器與手動擋變速器相比,可使整車具有優(yōu)良的燃油經(jīng)濟性和動力性能。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(3)基

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識

(3)關鍵技術

離合器：DCT變速器在換擋過程中,兩個離合器都要滑摩,產(chǎn)生大量的熱量,如果不及時散熱,離合器摩擦面會產(chǎn)生局部高溫,導致摩擦片的翹曲變形甚至燒結在一起,嚴重影響離合器的性能和壽命。所以離合器摩擦片的材料、耐磨性、摩擦系數(shù)及其摩擦面的油槽設計形式都是需要解決的關鍵問題。另外,起潤滑冷卻作用的工作介質(zhì)應具有良好的熱穩(wěn)定性和較高的抗剪切能力,具有適當?shù)恼扯群土己玫恼硿靥匦?保證離合器的正常工作。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(3)關

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識

(3)關鍵技術

換檔控制策略及電控技術：變速器在換擋過程中,一個離合器由結合到滑摩再到分離狀態(tài),另一個離合器由分離到滑摩再到結合狀態(tài),為了使動力不中斷,兩個離合器必然存在工作重疊的部分,切換過程中離合器控制壓力的變化規(guī)律如下圖所示。如果兩個離合器重疊量過大,則會出現(xiàn)掛雙擋的情況,容易導致發(fā)動機熄火;如果兩個離合器重疊量過小,則仍會出現(xiàn)少量動力切換中斷的情況。所以,在換擋過程中如何控制好離合器分離、接合的配合時序,是雙離合器換擋控制策略中最重要的問題之一,而對離合器操縱油壓的精確控制是核心技術。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(3)關第6章雙離合器變速器結構與原理課件

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識

(3)關鍵技術

換檔控制策略及電控技術：

DCT變速器需要解決的另一個問題是防止在換擋臨界點頻繁升降擋。假如車輛在加速過程中,剛換到一個高擋位,因道路阻力等因素,車速稍有下降,并在換擋臨界點左右擺動,控制系統(tǒng)必須能夠根據(jù)車速、發(fā)動機油門開度信號以及擋位狀況,決定是降擋還是維持擋位不變,防止出現(xiàn)兩個離合器及換擋操縱機構頻繁切換的情況。此外,DCT在減擋過程中實現(xiàn)跳擋換擋比較困難。例如,當車輛在五擋高速行駛時,遇緊急情況突然減速,降到三擋工況,此時,通常的換擋邏輯便不適用,必須有特殊情況處理的能力。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(3)關

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識

(4)發(fā)展前景DCT是基于平行軸式手動變速器發(fā)展而來的,它繼承了手動變速器傳動效率高、安裝空間緊湊、質(zhì)量輕、價格低等許多優(yōu)點,而且實現(xiàn)了動力換擋,這不僅保證了車輛的加速性,而且由于車輛不再產(chǎn)生由于換擋引起的急劇減速情況,也極大地改善了車輛運行的舒適性。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(4)發(fā)

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識

(4)發(fā)展前景

DCT在推廣使用方面的一個顯著的優(yōu)點是它幾乎不受傳遞功率的限制,應用范圍很廣,它既可以應用在大型載重汽車、城市公共汽車、工程機械、中型貨車等大中型車輛上,使駕駛員免于頻繁的換擋操作,而且由于它的換擋時間很短,也可以應用在運動型車輛上。通常在功率較大的車輛中,它的應用更為有利。這是因為,一般情況下它有兩根傳動軸是同心的,即中間的一根傳動軸是實心的,而套在它外面的則是一根空心的,由于軸的剛度、強度以及結構尺寸等方面的原因,較大的傳動軸軸徑有利于雙離合器式自動變速器的設計,多適合功率較大的車輛。對于小功率車輛,如果要開發(fā)設計雙離合器式自動變速器,也可以采用雙中間軸的布置方案。這種方案不再采用軸套軸的方式,而是采用了兩個獨立的中間軸,其剛度和強度都不再有問題,而且這樣設計的雙離合器式自動變速器軸向尺寸非常緊湊。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(4)發(fā)

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知識點一雙離合器變速器的基礎知識

(4)發(fā)展前景

DCT在推廣使用方面的另一個顯著的優(yōu)點是生產(chǎn)成本低。它是靠離合器和齒輪傳遞動力的,復雜程度低,對現(xiàn)有的手動擋變速器生產(chǎn)線稍加改造就可以轉(zhuǎn)而生產(chǎn)DCT,充分利用原有手動變速器的生產(chǎn)設備,生產(chǎn)繼承性好,很適合現(xiàn)有的手動變速器生產(chǎn)廠將產(chǎn)品升級到自動變速器。

●知識點一雙離合器變速器的基礎知識(4)發(fā)

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知識點二雙離合器變速器的結構組成DSG變速器基本上由兩個相互獨立的傳動單元組成，每個傳動單元都相當于一個手動變速器，且每個傳動單元有一個多片式離合器。兩個多片濕式離合器工作在DSG油中，由電液控制單元對他們調(diào)整控制，通過分離、接合不同的離合器實現(xiàn)擋位的變換。1、3、5擋和倒擋由離合器K1控制；2、4、6擋由離合器K2控制?！裰R點二雙離合器變速器的結構組成DS132動力傳遞路線倒擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－1/R擋主動齒輪－倒擋軸－倒擋從動齒輪－輸出軸2－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線倒擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器133動力傳遞路線1擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－1擋主動齒輪－1擋從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線1擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器134動力傳遞路線2擋傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器－輸入軸2－2擋主動齒輪－2擋從動齒輪－輸出軸1－輸出齒輪－差速器－驅(qū)動車輪。動力傳遞路線2擋傳輸路線：發(fā)動機－K2離合器135動力傳遞路線3擋傳輸路線：發(fā)動機－K1離合器－輸入軸1－3擋主動齒輪－3擋從動齒