雙離合器變速器工作原理

1、雙離合器變速器工作原理Audi Press Database供圖奧迪直接換擋變速器大多數(shù)人都知道汽車的變速器分為兩種基本類型：手動和自動。手動變速器要求駕駛員踩下離合器踏板并使用換擋桿來實現(xiàn)換擋；而自動變速器可以使用離合器、變矩器和行星齒輪組為駕駛員完成全部換擋工作。 但是還有一種介于二者之間并綜合了二者各自優(yōu)點的變速器：雙離合器變速器。這種變速器也稱為半自動變速器、“無離合”手動變速器和自動手動變速器。 在賽車領(lǐng)域，半自動變速器（例如順序手動變速器）多年來一直占據(jù)主導(dǎo)地位。 但是在量產(chǎn)車中，這還是一種相對較新的技術(shù)。被稱作雙離合器變速器或直接換擋變速器的這些特定設(shè)計采用的就是這種技術(shù)。 本文

2、將探討雙離合器變速器的工作原理、它與其他兩種變速器的對比，以及為何有人預(yù)言這種變速器代表了未來的發(fā)展趨勢。 手動操作還是自動操作雙離合器變速器在一個變速器中實現(xiàn)了兩個手動變速器的功能。 為了幫助您理解這句話的含義，我們可以回顧一下傳統(tǒng)的手動變速器的工作原理。 在使用標(biāo)準(zhǔn)換擋桿換擋的汽車中，如果駕駛員要從一個擋位換到另一個擋位，他先要踩下離合器踏板。 此動作可以操作一個離合器，使發(fā)動機與變速器斷開連接，中斷輸送到變速器的動力。 然后，駕駛員使用換擋桿選擇新的擋位，這個過程涉及到將齒形聯(lián)軸器從一個齒輪移動到另一個不同大小的齒輪。 稱為“同步器”的設(shè)備會讓齒輪在結(jié)合之前相匹配以防止磨齒。 一旦換入了

3、新的擋位，駕駛員就可以松開離合器踏板，從而使發(fā)動機重新連接到變速器，并將動力傳送給車輪。 由此可見，在傳統(tǒng)的手動變速器中，從發(fā)動機到車輪沒有連續(xù)的動力輸出。 在換擋的過程中，動力傳送將從“有”到“無”再到“有”進行變化，這樣就會導(dǎo)致“換擋沖擊”或“扭矩中斷”現(xiàn)象。 對于技術(shù)不熟練的駕駛員，這種現(xiàn)象會導(dǎo)致車上的乘客在換擋過程中感到前后搖晃。雙離合器變速器工作原理對比之下，雙離合器變速器使用兩個離合器，但沒有離合器踏板。先進的電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)像控制標(biāo)準(zhǔn)自動變速器那樣對離合器進行控制。 但在雙離合器變速器中，各離合器單獨運轉(zhuǎn)。 一個離合器控制奇數(shù)擋（一擋、三擋、五擋和倒擋），另一個離合器控制偶數(shù)擋

4、（二擋、四擋和六擋）。 這樣，不需要中斷從發(fā)動機到變速器的動力傳送就可以換擋。 其工作方式如下： 駕駛員也可以選擇完全自動模式，從而將所有換擋工作交給計算機完成。 在這種模式下，駕駛體驗非常類似于普通自動擋車。 由于雙離合器變速器可以“逐漸退出”一個擋位并“逐漸接入”另一個擋位，因此減少了換擋沖擊。 更重要的是，換擋是在負(fù)載下完成的，因此可以始終維持動力輸出。 獨創(chuàng)性的雙軸構(gòu)造使奇數(shù)擋和偶數(shù)擋分離，從而使這一切成為可能。 我們將在下一節(jié)了解有關(guān)這兩個軸的知識。 變速器軸和多片離合器在雙離合器變速器的中央是一個由兩個部分構(gòu)成的變速器軸。 普通的手動變速器將所有擋位的齒輪安放在一根輸入軸上，與此不

5、同的是，雙離合器變速器將奇數(shù)擋齒輪和偶數(shù)擋齒輪分別安放到兩根輸入軸上。 這是如何實現(xiàn)的呢？ 外軸是中空的，其中留有嵌套內(nèi)軸的空間。 外部的中空軸為二擋和四擋提供動力，而內(nèi)軸為一擋、三擋和五擋提供動力。 下圖顯示了典型的五速雙離合器變速器的這種結(jié)構(gòu)。 請注意，一個離合器控制二擋和四擋，而另一個獨立的離合器控制一擋、三擋和五擋。 這就是可以實現(xiàn)瞬間換擋并保持連續(xù)動力傳輸?shù)脑E竅。 標(biāo)準(zhǔn)的手動變速器由于必須使用一個離合器來控制所有的奇數(shù)擋和偶數(shù)擋齒輪，因而無法做到這一點。由于雙離合器變速器與自動變速器類似，因此，您可能會認(rèn)為，雙離合器變速器會像自動變速器一樣需要一個變矩器，以用來將發(fā)動機扭矩從發(fā)動機傳

6、送到變速器。 但是，雙離合器變速器不需要變矩器。 市場上當(dāng)前的雙離合器變速器使用的是濕式多片離合器。 “濕式”離合器是指將離合器組件浸泡在潤滑液中以減少摩擦并限制發(fā)熱的離合器。 有幾家制造商正在開發(fā)使用干式離合器（像那些通常與手動變速器關(guān)聯(lián)的離合器那樣）的雙離合器變速器，但現(xiàn)在裝備雙離合器變速器的所有量產(chǎn)車使用的都是濕式離合器。 許多摩托車使用了單一的多片離合器。 濕式多片離合器和變矩器一樣，都是使用液壓來驅(qū)動齒輪。 液體作用于離合器活塞內(nèi)部，如上圖所示。 當(dāng)離合器結(jié)合后，活塞內(nèi)部的液壓迫使一組螺旋彈簧分離，從而將一系列離合器片和摩擦盤推向固定的壓板。 摩擦盤有內(nèi)部齒形，其大小和形狀可與離合器

7、從動鼓上的花鍵嚙合。 而動鼓又連接到將接收傳動力的齒輪。 奧迪的雙離合器變速器在其濕式多片離合器中既有一個小的螺旋彈簧，又有一個大的膜片彈簧。 為了使離合器分開，活塞內(nèi)部的液壓會減少。 這樣就可以讓活塞彈簧松弛下來，從而減少離合器總成和壓板上的壓力。 下面讓我們了解一下雙離合器變速器的優(yōu)缺點。雙離合器變速器的優(yōu)缺點希望您現(xiàn)在已經(jīng)清楚為什么會將雙離合器變速器歸類為自動手動變速器。雙離合器變速器的操作大體上與標(biāo)準(zhǔn)的手動變速器類似： 雙離合器變速器使用了輸入軸和輔助軸來安放齒輪、同步器和離合器。 由于實際的換擋工作是由計算機、電磁閥和液壓系統(tǒng)完成的，因此雙離合器變速器沒有離合器踏板。 即使沒有離合器

8、踏板，駕駛員仍然可以通過翹板開關(guān)、按鈕或換擋桿“告訴”計算機何時采取動作。輕松的駕駛體驗僅僅是雙離合器變速器帶來的眾多優(yōu)點之一。 由于升擋僅需要8毫秒，很多人都認(rèn)為，雙離合器變速器在市場上現(xiàn)有的任何車輛中可以提供最為凌厲的加速度。 由于雙離合器變速器消除了手動變速器中伴隨換擋帶來的換擋沖擊（甚至有些自動變速器中也存在），自然可以提供平穩(wěn)的加速。 最為突出的優(yōu)點是，雙離合器變速器可以讓駕駛員自由選擇是自己控制換擋還是交由計算機來完成。 Audi Press Database 供圖配有雙離合器變速器的奧迪TT Roadster雙離合器變速器最為引人關(guān)注的優(yōu)點可能是節(jié)油。 由于從發(fā)動機到變速器的動力

9、傳送不會發(fā)生中斷，因此可以顯著降低油耗。 有些專家認(rèn)為，六速雙離合器變速器與傳統(tǒng)的五速自動變速器相比，最多可以節(jié)油10%。 很多汽車制造商都對雙離合器變速器技術(shù)感興趣。 不過，有些汽車制造商對于因改造生產(chǎn)線以提供新型變速器而帶來的附加成本還存有顧慮。 這些附加成本最初會增加裝備雙離合器變速器汽車的成本，而這可能不會受到精明的消費者的歡迎。此外，有些制造商已經(jīng)在替代變速器技術(shù)上投入了巨資。 最值得注意的一項技術(shù)就是無級變速器，即CVT。CVT是一種自動變速器，可使用移動的滑輪系統(tǒng)和皮帶或鏈條，在一個很寬的范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)齒數(shù)比。 CVT還可以減少換擋沖擊，并且可以顯著降低油耗。 但CVT無法滿足高

10、性能汽車的高扭矩要求。 雙離合器變速器則沒有這類問題，因而是高性能汽車的理想之選。 在歐洲，手動變速器憑借其性能和節(jié)油的優(yōu)勢成為人們的首選，因此有人預(yù)言，雙離合器變速器將會占據(jù)25%的歐洲市場。 到2012年，西歐生產(chǎn)的汽車中將只有1%會安裝CVT。 下面我們來回顧雙離合器變速器的歷史，并展望其未來的前景。 雙離合器變速器簡史發(fā)明雙離合器變速器的人是汽車工程技術(shù)方面的先驅(qū)。Adolphe Kgresse（阿道夫加爾奇）以開發(fā)了半履帶車而聞名于世，這是一種裝備了橡膠履帶的車輛，可以在各種地形中越野行駛。1939年，加爾奇構(gòu)思了雙離合器變速器的設(shè)想，希望應(yīng)用于具有傳奇色彩的雪鐵龍Traction（

11、前驅(qū)）車上。 不幸的是，當(dāng)時不利的商業(yè)環(huán)境阻礙了這一設(shè)想的繼續(xù)發(fā)展。 UK Cars 供圖加爾奇為雪鐵龍設(shè)計的雙離合器變速器的草圖奧迪和保時捷都采用了雙離合器的概念，但最初的應(yīng)用只限于賽車上。956和962C賽車上就采用了“保時捷雙離合器”（簡稱“PDK”）。1986年，保時捷962奪得了蒙扎1000公里世界跑車原型車錦標(biāo)賽的桂冠，這是裝備了PDK半自動翹板開關(guān)換擋變速器的汽車在這一賽事中首次奪魁。 奧迪也在1985年創(chuàng)造了歷史，當(dāng)時，裝備了雙離合器變速器的Sport quattro S1拉力賽車在海拔高達4300米的派克峰 (Pikes Peak) 舉行的山道賽中一舉奪冠。 保時捷（北美）

12、供圖保時捷962但是，直到最近，雙離合器變速器的商業(yè)化才變得可行。 大眾汽車一直是雙離合器變速器應(yīng)用的先鋒，獲得了博格華納 (BorgWarner) 的DualTronic技術(shù)的許可。 目前，只有歐洲才有裝備了雙離合器變速器的量產(chǎn)汽車。 這些車型包括大眾的甲殼蟲、高爾夫、途安和捷達；奧迪的TT和A3；斯柯達的歐雅以及西亞特的Altea、Toledo和Leon。 VM Media Room供圖大眾捷達2.0福特公司是雙離合器變速器的第二大制造商，其采用的雙離合器變速器是福特歐洲公司及其合資變速器制造商GETRAG-Ford（福特與合資方各占50%的股份）生產(chǎn)。 在2005年的法蘭克福國際汽車展上

13、，福特公司展示了六速雙離合器變速器的“動力換擋系統(tǒng)”。 但采用第一代動力換擋的量產(chǎn)車還需要大約兩年才能面世。 美國的駕駛員可能還需等待更長的時間，才能享受到裝備了雙離合器變速器的汽車的種種好處。 在這一時刻到來之前，狂熱的性能追求者可能還不得不滿足于標(biāo)準(zhǔn)的五速手動變速器。 DSG變速器的基本原理無論6擋還是7擋DSG變速器，它們的基本原理是一致的，簡單的說，就是將兩套變速系統(tǒng)合二為一。DSG變速器包含智能電子液壓換擋控制系統(tǒng)、雙離合器、雙輸入軸和三個驅(qū)動軸等核心環(huán)節(jié)，它們共同完成復(fù)雜的換擋過程。發(fā)動機動力通過曲軸和一個雙質(zhì)量飛輪傳遞到雙離合器。其中，離合器1負(fù)責(zé)奇數(shù)擋位，離合器2負(fù)責(zé)偶數(shù)擋位和倒車擋。而操控系統(tǒng)則指揮換擋齒輪在比當(dāng)前工作擋位高一級的擋位上待命，隨時準(zhǔn)備進入工作狀態(tài)。舉例說明：當(dāng)車子以4擋行駛時，5擋其實已經(jīng)處于齒合待命狀態(tài)。當(dāng)汽車達到理想的換擋速度時，與4擋結(jié)合的離合器2迅速分離，而負(fù)責(zé)5擋的離合器1則迅速結(jié)合，并激活5擋。也就是說，在4擋和5擋之間兩個離合器的分離和結(jié)合有一個瞬間交疊的過程，使其幾乎在同一時刻完成從4擋到5擋的轉(zhuǎn)換過程，從而有效保證了動力輸出的不間斷以及瞬間換擋。根據(jù)專家的測算，DSG的換擋過程僅僅需要百分之幾秒便能完成。二、6擋DSG與7擋DSG變速器的最大差別6擋DSG與7擋DSG變速器的最大差別就在于