某DCT雙離合變速器電子油泵建壓失效分析

摘要： DCT雙離合自動變速器與傳統(tǒng)汽車變速器相比，傳動效率更高，油耗更低，換擋更平順。DCT變速器在控制上增加了電動機(jī)驅(qū)動體系和液壓控制系統(tǒng)，電子油泵是DCT變速器液壓系統(tǒng)動力源，主要作用是為變速器提供冷卻油，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供液壓動力，是保證系統(tǒng)在各種工況下充分發(fā)揮性能的前提。其中油泵的性能、品質(zhì)對變速器影響極其重要，因此解決油泵電動機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，對提高DCT自動變速器控制系統(tǒng)的可靠性有著重要意義。

關(guān)鍵詞： DCT雙離合變速器；EOL測試；電子油泵；液壓系統(tǒng)

DCT雙離合自動變速器具有成本低、傳動效率高、換擋平順的優(yōu)點(diǎn)，其內(nèi)部的換擋邏輯均由液壓系統(tǒng)完成。液壓系統(tǒng)的核心動力來自于電子油泵，電子油泵作為DCT變速器的重要零部件，通常集成在液壓控制單元HCU液壓系統(tǒng)的閥板上，是液壓系統(tǒng)的動力源，主要功能為DCT變速器完成離合器結(jié)合、同步器換擋及齒軸的噴淋潤滑等，是保證DCT液壓系統(tǒng)在各種工況下充分發(fā)揮性能的前提。因此，解決電子油泵應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，對后續(xù)從制造和設(shè)計上提高液壓系統(tǒng)系統(tǒng)可靠性有著重要指導(dǎo)意義。

問題描述

某SUV車輛在發(fā)動機(jī)停車狀態(tài)下偶爾出現(xiàn)駐車無法退出P擋的情況，多次執(zhí)行后故障消除。該車輛搭載的是DCT濕式雙離合自動變速器，駐車機(jī)構(gòu)設(shè)置在變速器輸出軸位置，通過DCT變速器上的HCU閥板控制液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)駐車動作。

調(diào)取行車記錄凍結(jié)幀，發(fā)現(xiàn)DCT自動變速器內(nèi)部壓力不足，無法讓駐車機(jī)構(gòu)執(zhí)行出P擋動作，但故障數(shù)據(jù)顯示電子油泵轉(zhuǎn)速一直正常，更換變速器總成后車輛故障修復(fù)。

由于市場反饋該故障較為普遍，要求對故障出現(xiàn)較為頻繁的總成返廠分析。返廠后重新上生產(chǎn)線尾EOL測試臺架進(jìn)行復(fù)校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)部分總成再校驗(yàn)完全正常，但部分總成在前幾次校驗(yàn)時，雖然電子油泵轉(zhuǎn)速正常，基本滿足設(shè)定的2000r/min，但主油路壓力傳感器檢測壓力不足，DCT變速器出現(xiàn)了建壓失敗現(xiàn)象，如圖1所示。在多次反復(fù)測試后故障消除，主油路壓力建立正常，之后不再復(fù)現(xiàn)故障，與整車反饋的故障相同。

問題分析

根據(jù)故障表現(xiàn)，建壓失敗總是偶然出現(xiàn)，多次校驗(yàn)后不再復(fù)，帶著這個問題，對DCT電子油泵及閥體在DCT變速器總成上的安裝位置做分析。由于該DCT變速器內(nèi)部采用噴淋潤滑，出于對傳動效率和成本考慮，潤滑油的油位定義較低，如圖2所示。

在車輛上電后，電子油泵以2000r/min轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，潤滑油通過圖2中箭頭所示的路線被吸入電子油泵中，再通過電子油泵將潤滑油壓入閥體主油路。

如果車輛長時間停放，潤滑油在重力作用下就會逐漸回流到DCT變速器殼體底部，導(dǎo)致從閥體吸油口到電子油泵之間的油路沒有潤滑油，出現(xiàn)一小段空氣，當(dāng)電子油泵上電工作后，就需要更強(qiáng)的吸力來排出空氣。

當(dāng)潤滑油充滿油路和電子油泵內(nèi)腔后，電子油泵維持連續(xù)泵油將變得容易。這就是為什么在閥體在有油或者殘油情況下壓力容易建立起來，而在閥體油路和電子油泵嚴(yán)重缺油的情況下電子油泵無法將油吸入電子油泵內(nèi)，導(dǎo)致閥體油壓不足的原因。

有了這個分析基礎(chǔ)，就能夠解釋為什么電子油泵的供應(yīng)商對電子油泵做100%的油液流量測試無法篩選出故障電子油泵。為了能夠有效檢測出電子油泵的故障，在不損壞內(nèi)部齒輪的情況下，要求對電子油泵做短時間的排氣測試。對比故障電子油泵與合格電子油泵60s的排氣情況，發(fā)現(xiàn)電子油泵對空氣的排量有明顯區(qū)別，見表1，可以確定電子油泵內(nèi)部存在微小的泄漏。

至此，問題原因鎖定在電子油泵上。分析電子油泵結(jié)構(gòu)原理（見圖3），接插件通過連接器與控制器聯(lián)接，接收控制器發(fā)出的信號，通過對電動機(jī)三相的通電時序控制，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)按控制器要求的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

電動機(jī)通過轉(zhuǎn)子軸和銷軸帶動油泵主動齒輪轉(zhuǎn)動，油泵的主動齒輪和從動齒輪通過密閉容積變化從出油口吸油，并以一定的壓力將油液送至出油口。由于電動機(jī)部分轉(zhuǎn)速正常，需要繼續(xù)分析齒輪泵部分工作原理。

齒輪泵部分包含齒輪泵殼體、主動齒輪、從動齒輪和油泵齒側(cè)蓋板，如圖4和圖5所示。主動齒輪隨電動機(jī)轉(zhuǎn)動，從動齒輪通過嚙合與主動齒輪同步轉(zhuǎn)動。兩嚙合的輪齒將殼體、側(cè)板和齒輪包圍的密閉容積分成兩部分，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)密閉容積減小，經(jīng)壓油口排油，退出嚙合的一側(cè)密閉容積增大，經(jīng)吸油口吸油。

對故障電子油泵單體件拆解，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，初步認(rèn)為故障原因并不是粗大誤差導(dǎo)致。為了找到微小的差異，需要依次互換故障電子油泵及其相關(guān)零件，通過反復(fù)互換和測試，可以排除電子油泵齒輪泵殼體、主動齒輪、從動齒輪幾個零件的問題，主要原因鎖定在油泵齒側(cè)蓋板上，如圖6所示。

通過細(xì)心觀察比對發(fā)現(xiàn)，故障油泵的齒側(cè)蓋板表面存在不均勻的微小劃痕，如圖6b所示，初步鎖定是由于油泵齒側(cè)蓋板的平面度不合格導(dǎo)致。用三坐標(biāo)測量儀檢測油泵齒側(cè)蓋板的平面度以及與密封性相關(guān)的幾個尺寸，檢測結(jié)果見表2，油泵齒側(cè)蓋板右邊平面的平面度均略有超差，其他尺寸合格。由于平面度超差很少，所以齒輪腔對液體的密封性沒有太大影響，而對氣體的密封性影響就比較大，導(dǎo)致在內(nèi)部缺油情況下無法建壓，在油液充滿后建壓正常。

改進(jìn)及效果

油泵齒側(cè)蓋板供應(yīng)商對油泵齒側(cè)蓋板表面增加研磨工藝，確保油泵齒側(cè)蓋板平面度符合0.015mm要求，并將改進(jìn)后的油泵齒側(cè)蓋板用于故障電子油泵的批量返修，跟蹤返修總成的上線EOL測試效果。

經(jīng)過對100臺返修總成的跟蹤驗(yàn)證，DCT變速器總成均一次減壓成功，建壓失敗問題得到有效解決，如圖7所示。跟蹤100臺DCT變速器總成的整車裝車效果，均未見客戶反饋駐車出P擋失敗問題，改進(jìn)效果明顯。

結(jié)語

文章對DCT變速器系統(tǒng)電子油泵建壓失敗問題進(jìn)行了分析，首先分析駐車及電子油泵的工作原理，鎖定故障件，查找故障部位，初步確定原因，最后確定故障原因是油泵齒側(cè)蓋板平面度超差，進(jìn)而改進(jìn)油泵齒側(cè)蓋板關(guān)鍵尺寸最終解決問題。

目前汽車行業(yè)處于快速發(fā)展階段，DCT自動變速器系統(tǒng)電子油泵還存在許多需改進(jìn)的地方，不斷總結(jié)市場出現(xiàn)的問題將有利于后續(xù)產(chǎn)品的持續(xù)優(yōu)化。

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