雙離合器變速器簡(jiǎn)介

1、雙離合器變速器的起源
雙離合器變速器( Dual － Clucl Transmission，簡(jiǎn)稱(chēng)DCT) ，現在人們也將它稱(chēng)之為DSG( Direct ShiftGearbox 中文表面意思為“直接換擋變速器”) 。DSG的起源就如其他汽車(chē)高科技一樣，其設計都來(lái)自賽車(chē)運動(dòng)，而其實(shí)際應用早在20 世紀80 年代初的保時(shí)捷Porsche 962C 和1985 年的奧迪Audi sport quattroS1 RC 賽車(chē)上，就使用的這種DSG，并為他們贏(yíng)取多項*立下汗馬功勞，克萊斯勒在2000 年ESX3概念車(chē)上使用了DSG。雙重離合器的概念是非常先進(jìn)，但作為新科技都存在著(zhù)耐用性不佳的問(wèn)題，耐用性的好壞同樣決定了其成本的多寡，于是，其經(jīng)過(guò)了十余年的發(fā)展后，才真正被普通轎車(chē)所用。汽車(chē)自動(dòng)變速器有多種不同的技術(shù)，其中的同時(shí)也是發(fā)展zui快的是雙離合器自動(dòng)變速器。開(kāi)發(fā)雙離合器自動(dòng)變速器技術(shù)的核心就在于雙離合器模塊、扭振減震器模塊和控制模塊的技術(shù)。這些模塊是雙離合器自動(dòng)變速器中的關(guān)鍵零部件，是這種先進(jìn)的自動(dòng)變速器的心臟和大腦。2003 年，世界雙離合器自動(dòng)變速器投放市場(chǎng)，到目前為止，雙作用離合器變速器已經(jīng)大批量在汽車(chē)上裝配，保時(shí)捷、沃爾沃、三菱、寶馬、大眾等。大眾汽車(chē)集團的工程師們創(chuàng )造性地將這幾種變速器概念結合形成一個(gè)全新的框架———DSG 雙離合自動(dòng)變速器。大眾汽車(chē)集團這種*的DSG，集合了現有手動(dòng)、自動(dòng)、手自一體變速器的各項優(yōu)點(diǎn)于一身，兼具燃油經(jīng)濟性、乘坐舒適性和駕駛樂(lè )趣于一體，開(kāi)創(chuàng )了全新變速箱技術(shù)的一個(gè)新時(shí)代。德國大眾自2003 年起量產(chǎn)，立刻受到市場(chǎng)的歡迎，到2010 年底，銷(xiāo)量突破200 萬(wàn)輛。目前，國內一汽大眾邁騰已經(jīng)裝配了DSG 變速箱，車(chē)型有2. 0TSI + DSG 版和1. 8TSI + DSG 版。在2010 年將推出1. 4TSi + DSG 的速騰，上海大眾推出DSG 版POLO，同時(shí)大連DSG 變速箱廠(chǎng)已經(jīng)建成批量投產(chǎn)，在今后幾年大家可以看到各款DSG 變速箱陸續上市。
2、雙離合器變速器的優(yōu)勢
DSG 變速器旨在滿(mǎn)足消費者對駕駛運動(dòng)感和車(chē)輛節油的雙重要求，為那些酷愛(ài)手動(dòng)變速器的駕駛者們提供了*選擇。DSG帶來(lái)低油耗的同時(shí)，車(chē)輛性能方面沒(méi)有任何損失，同樣具有出色的加速性和zui高時(shí)速，并且與傳統自動(dòng)變速器一樣可以實(shí)現順暢換擋，不影響牽引力。配備了DSG 的發(fā)動(dòng)機，由于快速的齒輪轉換能夠馬上產(chǎn)生牽引力和更大的靈活性，加速時(shí)間比手動(dòng)變速器更加迅捷。以Golf GTI為例，帶有DSG的車(chē)型0 ～ 100km 加速只需6. 9s，這個(gè)成績(jì)比手動(dòng)擋的車(chē)型更快，達到zui高時(shí)速235km。更加令人印象深刻的是，在性能提高的同
時(shí)，配備DSG 的車(chē)型百公里油耗只有8. 0 L，與手動(dòng)擋車(chē)型相當。DSG 優(yōu)點(diǎn)總結如下:
(1) 傳動(dòng)過(guò)程中的能耗損失非常小，大大提高了車(chē)輛的燃油經(jīng)濟性。
(2) 反應非常靈敏，具有很好的駕駛樂(lè )趣。
(3) 車(chē)輛在加速過(guò)程中不會(huì )有動(dòng)力中斷的感覺(jué)，使車(chē)輛的加速更加強勁、圓滑。百公里加速時(shí)間比傳統手動(dòng)變速器還短。
(4) 效率高，能跳過(guò)一個(gè)擋。
3、雙離合變速器結構和基本工作原理
雙離合變速器之所以能夠實(shí)現和節能，這有賴(lài)于其特殊的內部結構和工作原理。傳統的手動(dòng)變速箱使用一臺離合器，換擋動(dòng)作分為三個(gè)動(dòng)作: 離合器分離———變速撥叉撥動(dòng)同步器換擋( 前擋齒輪分離/新?lián)觚X輪嚙合) ———離合器結合，這三個(gè)動(dòng)作，是分先后進(jìn)行的，駕駛員須踩下離合器腳踏，令不同擋的齒輪作出齒合動(dòng)作，而動(dòng)力就在換擋其間出現間斷，令輸出表現有所斷續。
傳統的自動(dòng)變速箱沒(méi)有控制與發(fā)動(dòng)機輸出軸通斷的離合器，而是靠液力變矩器配合行星齒輪組進(jìn)行換擋。它與手動(dòng)變速器除了在自動(dòng)控制上的差異外，機械方面zui大的差異就是行星齒輪組的齒輪處于常嚙合狀態(tài)，通過(guò)給某些齒輪的離合－ 制動(dòng)，產(chǎn)生不同的傳動(dòng)比。
而雙離合變速器可以想象為將兩臺手動(dòng)變速箱的功能合二為一，并建立在單一的系統內。它沒(méi)有液力變矩器也沒(méi)有行星齒輪組，由電子控制及液壓推動(dòng)，能同時(shí)控制兩臺離合器的運作。當變速器運作時(shí)，一組齒輪被嚙合，而接近換擋時(shí)，電腦根據汽車(chē)速度和轉速對駕駛者的換擋意圖做出判斷，預見(jiàn)性地控制另一個(gè)離合器與另一個(gè)擋位的齒輪組相連，但僅處于準備狀態(tài)，尚未與發(fā)動(dòng)機動(dòng)力相連; 當換擋時(shí)，一臺離合器將使用中的齒輪分離，同時(shí)，另一臺離合器嚙合已被預選，在整個(gè)換擋期間能確保zui少有一組齒輪在輸出動(dòng)力，從而不會(huì )出現動(dòng)力中斷的狀況。它是通過(guò)將變速器擋位按奇數、偶數分開(kāi)布置，分別與兩個(gè)離合器連接，通過(guò)切換兩個(gè)離合器的工作狀態(tài)，就可以完成換擋動(dòng)作。
盡管雙離合器變速器與常規的中間軸換擋變速器的基本排列相似，但它們之間的根本區別是雙離合器變速器的主軸是分開(kāi)的，即一根是實(shí)心軸，一根是套在實(shí)心軸外面的空心軸。實(shí)心軸和空心軸靠齒輪組連接在一起。在變速器輸入端的實(shí)心軸和空心軸都裝有離合器。因為在換擋時(shí)嵌入兩個(gè)擋位(即主動(dòng)擋和預選的相鄰擋位) ，所以能在兩個(gè)擋位間迅速換擋，如同液力自動(dòng)變速器那樣而沒(méi)有牽引力的中斷。
下面以邁騰轎車(chē)02E雙離合器自動(dòng)變速器為例介紹其工作過(guò)程。

圖1 6 擋DSG 內部傳動(dòng)結構
圖1 是一汽大眾公司邁騰轎車(chē)02E 6 擋DSG 的內部結構圖，其工作原理如圖2 所示。主要組成有K1、K2 兩個(gè)濕式離合器，以及按奇數、偶數擋位分別與兩個(gè)離合器布置相連的變速器齒輪組。

圖2 一汽大眾邁騰轎車(chē)02E6 擋DSG 工作原理圖
在圖2 中1、3、5 擋、R 擋位與離合器K1 連接在一起，2、4、6 擋位連接在離合器K2 上。
當車(chē)輛以某一個(gè)擋位運行時(shí)，下一個(gè)即將進(jìn)入運行的擋位可以始終處于嚙合狀態(tài); 當達到下一個(gè)擋位的換擋點(diǎn)時(shí)，只需要將正處于接合狀態(tài)的離合器分離，將處于分離狀態(tài)的離合器接合，也就是切換兩個(gè)離合器的工作狀態(tài)，就可以完成換擋動(dòng)作。由圖3 DSG 的輸入輸出控制系統于在兩個(gè)離合器切換過(guò)程中只會(huì )使發(fā)動(dòng)機動(dòng)力傳遞出現一個(gè)短暫的減弱過(guò)程，而不需要*切斷動(dòng)力傳遞，因此，DSG 實(shí)現的是動(dòng)力換擋，其換擋過(guò)程與AT 的換擋過(guò)程基本類(lèi)似。
DSG 的整個(gè)系統是由傳動(dòng)系統、液壓控制系統、電控系統等組成。電控系統的功能與其他類(lèi)型的電控自動(dòng)變速器相類(lèi)似。電控系統是整個(gè)換擋執行過(guò)程實(shí)現的關(guān)鍵，圖3 則是DSG 的控制系統的原理。

圖3 DSG 的輸入輸出控制系統
DSG 的傳動(dòng)機構主要包括帶扭轉減震器的濕式離合器系統、按DSG 工作原理配置的變速器以及換擋系統和相應的控制系統。由于在DSG 中沒(méi)有使用液力變矩器等可以吸收系統振動(dòng)的元件，所以需要采用扭轉減震器來(lái)吸收系統的扭轉振動(dòng)。在DSG 系統中，可以采用普通的單級或者多級扭轉減震器，其安裝位置在發(fā)動(dòng)機飛輪與DSG 動(dòng)力輸入部件之間，因此需要將飛輪的轉動(dòng)慣量與DSG 動(dòng)力輸入件的慣量綜合匹配，并確定系統的扭轉剛度來(lái)設計扭轉減震器。但是，為了使整車(chē)實(shí)現更高的舒適性，可以將扭轉減震系統設計為帶有雙質(zhì)量飛輪式的扭轉減震器，這樣可以非常有效地控制汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系的扭轉振動(dòng)和噪聲，邁騰DSG 就是采用了這樣的設計。
一汽大眾邁騰DSG 的液壓控制系統主要負責接受電控系統的控制指令，對離合器和換擋機構進(jìn)行操縱。液壓控制系統主要包括雙離合器控制部分、換擋機構控制部分和冷卻部分。
在DSG 中，既可以采用干式離合器，也可以采用濕式離合器。雙離合器控制部分是通過(guò)對離合器油缸充入和釋放液壓油來(lái)實(shí)現離合器的結合和分離的。離合器油缸通過(guò)直接使用電磁閥或采用電磁閥做先導閥進(jìn)行動(dòng)作控制，并且也可以使用線(xiàn)性電磁閥對離合器接合實(shí)現壓力控制，這對實(shí)現動(dòng)力傳動(dòng)系統的轉矩控制非常有利。
在DSG 中，必須實(shí)現換擋過(guò)程的自動(dòng)化，這就需要增加自動(dòng)換擋機構來(lái)完成換擋任務(wù)。大眾DSG 采用一個(gè)撥叉兩個(gè)油缸來(lái)控制。撥叉上裝有撥叉行程傳感器和擋位傳感器，這樣，電子控制系統就可以對撥叉位置進(jìn)行控制，行程傳感器又可以把撥叉位置傳給控制系統，保證了換擋。
在DSG 中，對離合器進(jìn)行滑差控制必然會(huì )產(chǎn)生滑磨熱量，使油溫升高。如果熱量不能及時(shí)排出去，將使離合器的性能和壽命受到影響，因此必須對其提供冷卻油路進(jìn)行散熱。
4、雙離合器變速器的發(fā)展趨勢
和世界上任何事物一樣，DSG 也有不足之處: 首先，與傳統的自動(dòng)變速箱相比，由于沒(méi)有液力扭矩，又沒(méi)有MT 的半聯(lián)動(dòng)，對于小排量的發(fā)動(dòng)機與DSG的組合，有時(shí)會(huì )出現低速扭矩不足的現象，表現為起步時(shí)輕微的抖動(dòng); 其次，由于DSG 是電腦控制的智能變速箱，它的升降擋需要通過(guò)電腦向發(fā)動(dòng)機發(fā)送信號，并且要等發(fā)動(dòng)機回復確認后才能完成升降擋。
多一個(gè)環(huán)節就多一個(gè)可能故障點(diǎn)，由于智能電子設備的使用增加了故障的機率?？偟膩?lái)說(shuō)瑕不掩瑜，DSG 以其它變速器無(wú)法替代的優(yōu)勢，迅速在汽車(chē)上得到了廣泛的應用。在倡導低碳的時(shí)代，DSG 代表著(zhù)未來(lái)變速器的發(fā)展方向。DSG 技術(shù)定會(huì )伴隨著(zhù)速度和夢(mèng)想，邁向了一個(gè)全新的高度。