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(chē)的變速器分為兩種基本類(lèi)型：手動(dòng)和自動(dòng)。手動(dòng)變速器要求駕駛員踩下離合器踏板并使用換擋桿來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋；而自動(dòng)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?xún)?yōu)點(diǎn)的變速器：雙離合器變速器。這種變速器也稱(chēng)為半自動(dòng)變速器、“無(wú)離合”手動(dòng)變速器和自動(dòng)手動(dòng)變速器。 在賽車(chē)領(lǐng)域，半自動(dòng)變速器（例如順序手動(dòng)變速器）多年來(lái)一直占據(jù)主導(dǎo)地位。 但是在量產(chǎn)車(chē)中，這還是一種相對(duì)較新的技術(shù)。被稱(chēng)作雙離合器變速器或直接換擋變速器的這些特定設(shè)計(jì)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(duì)比，以及為何有人預(yù)言這種變速器代表了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 手動(dòng)操作還是自動(dòng)操作雙離合器變速器在一個(gè)變速器中實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)手動(dòng)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(dòng)變速器的工作原理。 在使用標(biāo)準(zhǔn)換擋桿換擋的汽車(chē)中，如果駕駛員要從一個(gè)擋位換到另一個(gè)擋位，他先要踩下離合器踏板。 此動(dòng)作可以操作一個(gè)離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器斷開(kāi)連接，中斷輸送到變速器的動(dòng)力。 然后，駕駛員使用換擋桿選擇新的擋位，這個(gè)過(guò)程涉及到將齒形聯(lián)軸器從一個(gè)齒輪移動(dòng)到另一個(gè)不同大小的齒輪。 稱(chēng)為“同步器”的設(shè)備會(huì)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(kāi)離合器踏板，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)重新連接到變速器，并將動(dòng)力傳送給車(chē)輪。 由此可見(jiàn)，在傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器中，從發(fā)動(dòng)機(jī)到車(chē)輪沒(méi)有連續(xù)的動(dòng)力輸出。 在換擋的過(guò)程中，動(dòng)力傳送將從“有”到“無(wú)”再到“有”進(jìn)行變化，這樣就會(huì)導(dǎo)致“換擋沖擊”或“扭矩中斷”現(xiàn)象。 對(duì)于技術(shù)不熟練的駕駛員，這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致車(chē)上的乘客在換擋過(guò)程中感到前后搖晃。雙離合器變速器工作原理對(duì)比之下，雙離合器變速器使用兩個(gè)離合器，但沒(méi)有離合器踏板。先進(jìn)的電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)像控制標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)變速器那樣對(duì)離合器進(jìn)行控制。 但在雙離合器變速器中，各離合器單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)。 一個(gè)離合器控制奇數(shù)擋（一擋、三擋、五擋和倒擋），另一個(gè)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(dòng)機(jī)到變速器的動(dòng)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(dòng)模式，從而將所有換擋工作交給計(jì)算機(jī)完成。 在這種模式下，駕駛體驗(yàn)非常類(lèi)似于普通自動(dòng)擋車(chē)。 由于雙離合器變速器可以“逐漸退出”一個(gè)擋位并“逐漸接入”另一個(gè)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(dòng)力輸出。 獨(dú)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(gè)軸的知識(shí)。 變速器軸和多片離合器在雙離合器變速器的中央是一個(gè)由兩個(gè)部分構(gòu)成的變速器軸。 普通的手動(dòng)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(shí)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(dòng)力，而內(nèi)軸為一擋、三擋和五擋提供動(dòng)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(qǐng)注意，一個(gè)離合器控制二擋和四擋，而另一個(gè)獨(dú)立的離合器控制一擋、三擋和五擋。 這就是可以實(shí)現(xiàn)瞬間換擋并保持連續(xù)動(dòng)力傳輸?shù)脑E竅。 標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)變速器由于必須使用一個(gè)離合器來(lái)控制所有的奇數(shù)擋和偶數(shù)擋齒輪，因而無(wú)法做到這一點(diǎn)。由于雙離合器變速器與自動(dòng)變速器類(lèi)似，因此，您可能會(huì)認(rèn)為，雙離合器變速器會(huì)像自動(dòng)變速器一樣需要一個(gè)變矩器，以用來(lái)將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩從發(fā)動(dòng)機(jī)傳

6、送到變速器。 但是，雙離合器變速器不需要變矩器。 市場(chǎng)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(rùn)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(kāi)發(fā)使用干式離合器（像那些通常與手動(dòng)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(chē)使用的都是濕式離合器。 許多摩托車(chē)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(lái)驅(qū)動(dòng)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(pán)推向固定的壓板。 摩擦盤(pán)有內(nèi)部齒形，其大小和形狀可與離合器

7、從動(dòng)鼓上的花鍵嚙合。 而動(dòng)鼓又連接到將接收傳動(dòng)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(gè)小的螺旋彈簧，又有一個(gè)大的膜片彈簧。 為了使離合器分開(kāi)，活塞內(nèi)部的液壓會(huì)減少。 這樣就可以讓活塞彈簧松弛下來(lái)，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(diǎn)。雙離合器變速器的優(yōu)缺點(diǎn)希望您現(xiàn)在已經(jīng)清楚為什么會(huì)將雙離合器變速器歸類(lèi)為自動(dòng)手動(dòng)變速器。雙離合器變速器的操作大體上與標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)變速器類(lèi)似： 雙離合器變速器使用了輸入軸和輔助軸來(lái)安放齒輪、同步器和離合器。 由于實(shí)際的換擋工作是由計(jì)算機(jī)、電磁閥和液壓系統(tǒng)完成的，因此雙離合器變速器沒(méi)有離合器踏板。 即使沒(méi)有離合器

8、踏板，駕駛員仍然可以通過(guò)翹板開(kāi)關(guān)、按鈕或換擋桿“告訴”計(jì)算機(jī)何時(shí)采取動(dòng)作。輕松的駕駛體驗(yàn)僅僅是雙離合器變速器帶來(lái)的眾多優(yōu)點(diǎn)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(chǎng)上現(xiàn)有的任何車(chē)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(dòng)變速器中伴隨換擋帶來(lái)的換擋沖擊（甚至有些自動(dòng)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(diǎn)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(jì)算機(jī)來(lái)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(diǎn)可能是節(jié)油。 由于從發(fā)動(dòng)機(jī)到變速器的動(dòng)力

9、傳送不會(huì)發(fā)生中斷，因此可以顯著降低油耗。 有些專(zhuān)家認(rèn)為，六速雙離合器變速器與傳統(tǒng)的五速自動(dòng)變速器相比，最多可以節(jié)油10%。 很多汽車(chē)制造商都對(duì)雙離合器變速器技術(shù)感興趣。 不過(guò)，有些汽車(chē)制造商對(duì)于因改造生產(chǎn)線以提供新型變速器而帶來(lái)的附加成本還存有顧慮。 這些附加成本最初會(huì)增加裝備雙離合器變速器汽車(chē)的成本，而這可能不會(huì)受到精明的消費(fèi)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(xiàng)技術(shù)就是無(wú)級(jí)變速器，即CVT。CVT是一種自動(dòng)變速器，可使用移動(dòng)的滑輪系統(tǒng)和皮帶或鏈條，在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)無(wú)級(jí)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(wú)法滿足高

10、性能汽車(chē)的高扭矩要求。 雙離合器變速器則沒(méi)有這類(lèi)問(wèn)題，因而是高性能汽車(chē)的理想之選。 在歐洲，手動(dòng)變速器憑借其性能和節(jié)油的優(yōu)勢(shì)成為人們的首選，因此有人預(yù)言，雙離合器變速器將會(huì)占據(jù)25%的歐洲市場(chǎng)。 到2012年，西歐生產(chǎn)的汽車(chē)中將只有1%會(huì)安裝CVT。 下面我們來(lái)回顧雙離合器變速器的歷史，并展望其未來(lái)的前景。 雙離合器變速器簡(jiǎn)史發(fā)明雙離合器變速器的人是汽車(chē)工程技術(shù)方面的先驅(qū)。Adolphe Kgresse（阿道夫加爾奇）以開(kāi)發(fā)了半履帶車(chē)而聞名于世，這是一種裝備了橡膠履帶的車(chē)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(chē)上。 不幸的是，當(dāng)時(shí)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?jiān)O(shè)計(jì)的雙離合器變速器的草圖奧迪和保時(shí)捷都采用了雙離合器的概念，但最初的應(yīng)用只限于賽車(chē)上。956和962C賽車(chē)上就采用了“保時(shí)捷雙離合器”（簡(jiǎn)稱(chēng)“PDK”）。1986年，保時(shí)捷962奪得了蒙扎1000公里世界跑車(chē)原型車(chē)錦標(biāo)賽的桂冠，這是裝備了PDK半自動(dòng)翹板開(kāi)關(guān)換擋變速器的汽車(chē)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(shí)，裝備了雙離合器變速器的Sport quattro S1拉力賽車(chē)在海拔高達(dá)4300米的派克峰 (Pikes Peak) 舉行的山道賽中一舉奪冠。 保時(shí)捷（北美）

12、供圖保時(shí)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(chē)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(chē)。 這些車(chē)型包括大眾的甲殼蟲(chóng)、高爾夫、途安和捷達(dá)；奧迪的TT和A3；斯柯達(dá)的歐雅以及西亞特的Altea、Toledo和Leon。 VM Media Room供圖大眾捷達(dá)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(guó)際汽車(chē)展上

13、，福特公司展示了六速雙離合器變速器的“動(dòng)力換擋系統(tǒng)”。 但采用第一代動(dòng)力換擋的量產(chǎn)車(chē)還需要大約兩年才能面世。 美國(guó)的駕駛員可能還需等待更長(zhǎng)的時(shí)間，才能享受到裝備了雙離合器變速器的汽車(chē)的種種好處。 在這一時(shí)刻到來(lái)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(dòng)變速器。 DSG變速器的基本原理無(wú)論6擋還是7擋DSG變速器，它們的基本原理是一致的，簡(jiǎn)單的說(shuō)，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(gè)驅(qū)動(dòng)軸等核心環(huán)節(jié)，它們共同完成復(fù)雜的換擋過(guò)程。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過(guò)曲軸和一個(gè)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(chē)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(jí)的擋位上待命，隨時(shí)準(zhǔn)備進(jìn)入工作狀態(tài)。舉例說(shuō)明：當(dāng)車(chē)子以4擋行駛時(shí)，5擋其實(shí)已經(jīng)處于齒合待命狀態(tài)。當(dāng)汽車(chē)達(dá)到理想的換擋速度時(shí)，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(shuō)，在4擋和5擋之間兩個(gè)離合器的分離和結(jié)合有一個(gè)瞬間交疊的過(guò)程，使其幾乎在同一時(shí)刻完成從4擋到5擋的轉(zhuǎn)換過(guò)程，從而有效保證了動(dòng)力輸出的不間斷以及瞬間換擋。根據(jù)專(zhuān)家的測(cè)算，DSG的換擋過(guò)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