雙離合變速箱構造與原理 更新時間: 2019-10-08

浦和红钻vs名古屋 www.nthjoa.com.cn 雙離合變速箱簡稱DCT,英文全稱為Dual Clutch Transmission,因為其有兩組離合器,所以有人稱“雙離合變速器”。

起源


雙離合變速箱起源來自賽車運動,它最早的實際應用是在80年代初的保時捷Porsche 962C和1985年的奧迪Audi sportquattro S1 RC賽車上,但是因為耐久性等問題經過了十余年的改進后,才真正被普通量產車所應用。時至今日DSG這項技術已經有20余年的歷史,在技術方面已經非常成熟了。

技術介紹

雙離合變速箱結合了手動變速箱和自動變速箱的優點,沒有使用變矩器,轉而采用兩套離合器,通過兩套離合器的相互交替工作,來到達無間隙換擋的效果。兩組離合器分別控制奇數擋與偶數擋,具體說來就是在換擋之前,DSG已經預先將下一擋位齒輪嚙合,在得到換擋指令之后,DSG迅速向發動機發出指令,發動機 轉速升高,此時先前嚙合的齒輪迅速結合,同時第一組離合器完全放開,完成一次升擋動作,后面的動作以此類推。

因為沒有了液力變矩器,所以發動機的動力可以完全發揮出來,同時兩組離合器相互交替工作,使得換擋時間極短,發動機 的動力斷層也就非常有限。作為駕駛者我們最直接的感覺就是,切換擋動作極其迅速而且平順,動力傳輸過程幾乎沒有間斷,車輛動力性能可以得到完全的發揮。與采用液力變矩器的傳統自動變速器比較起來,由于DSG的換擋更直接,動力損失更小,所以其燃油消耗可以降低10%以上。

不足之處

不過與傳統的自動變速器比起來,DSG也存在一些固有的弊端,首先就是由于沒有采用液力變矩器,又不能實現手動變速器“半聯動”的動作,所以對于小排量的發動機而言,低轉速下的扭矩不足的特性就會被完全暴露出來;其次,由于DSG 變速器采用了電腦控制,屬于一款智能型變速器,它在升/降擋的過程中需要向發動機發出電子信號,經發動機回復后,與發動機配合才能完成升/降擋。大量電子元件的使用,也增加了其故障出現的機率。

目前常見的雙離合有大眾的DSG、福特的Powershift、三菱的SST以及保時捷的PDK等。

DSG

DSG(Direct Shift Gearbox)中文表面意思為“直接換擋變速器”,DSG只是大眾對自己買斷的雙離合技術專有稱謂而已。

起源

    DSG的起源就如其他汽車高科技一樣,其設計都來自賽車運動,而其實際應用早在80年代初的保時捷Porsche 962C和1985年的奧迪Audi sport quattro S1 RC賽車上,并為他們贏取多項冠軍立下汗馬功勞~!雙重離合器 的概念是非常先進,但作為新科技都存在著耐用性不佳的問題,耐用性的好壞同樣決定了其成本的多寡,于是,其經過十余年的發展后,才真正被普通街車所用。


工作原理

1:如圖,離合器1負責1檔、3檔、5檔和倒檔,離合器2負責2檔、4檔和6檔;掛上奇數檔時,離合器1結合,輸入軸1工作,離合器2分離,輸入軸2不工作,即在DS G變速器的工作過程中總是有2個檔位是結合的,一個正在工作,另一個則為下一步做好準備;手動模式下可以進行跳躍降檔:如果起始檔位和最終檔位屬于同一個離合器控制的,則會通過另一離合器控制的檔位轉換一下,如果起始檔位和最終檔位不屬于同一個離合器控制的,則可以直接跳躍降至所定檔位。

AMT的結構較自動變速箱效率更高,而DSG除了擁有手動變速箱的靈活及自動變速箱的舒適外,它更能提供無間斷的動力輸出,這完全有別于兩臺自動控制的離合器。DSG基本由幾個大項組成:兩個基本3軸的6前速機械波箱、一個內含兩套多瓣式離合片的電子液壓離合器機構、一套波箱ECU。不同于普通的雙軸波箱,或者單輸入軸系統,DS G波箱除了具有雙離合器外,更具備同軸的雙輸入軸系統,而且將6個前進檔分別置于兩邊各自的從動軸上。傳統的手動變速箱使用一臺離合器,當換擋時駕駛員須踩下離合器腳踏,令不同擋的齒輪作出齒合動作,而動力就在換擋其間出現間斷,令輸出表現有所斷續。

DSG則可以想象為將兩臺手動變速箱 的功能合二為一,并建立在單一的系統內。DSG內含兩臺自動控制的離合器,由電子控制及液壓推動,能同時控制兩組離合器的運作。當變速箱運作時,一組齒輪被齒合,而接近換擋之時,下一組擋段的齒輪已被預選,但離合器仍處于分離狀態;當換擋時一具離合器將使用中的齒輪分離,同時另一具離合器 齒合已被預選的齒輪,在整個換擋期間能確保最少有一組齒輪在輸出動力,令動力沒有出現間斷的狀況。

要配合以上運作,DSG的傳動軸被分為兩條,一條是放于內里實心的傳動軸,而另一條則是在外面套著的空心傳動軸;內里實心的傳動軸連接了1、3、5及后擋,而外面空心的傳動軸則連接2、4及6擋,兩具 離合器各自負責一條傳動軸的齒合動作,引擎動力便會由其中一條傳動軸作出無間斷的傳送,考慮到零件使用壽命,設計人員選擇了油槽膜片式離合器,離合器動作由液壓系統來控制。

由于使用2套離合器并且在換擋之前下一檔位已被預選齒合,因此DS G的換擋速度非常的快,只需不到0.2秒的時間,下一檔已經進去了,比最好技術的專業車手的手動變速還快,因此使用同一輛車使用DSG比使用MT的加速成績來得要快。

在實際駕駛中,DSG給人的感覺是在整個換擋過程感覺不到一點點頓挫或推拉,僅僅是從轉速表上可以反映出擋位在變動。此外,DS G還有多種駕駛模式,比如運動模式,在電子程序的幫助下該模式的加擋明顯遲緩而減擋則有了很大的改進,換擋時間也調得更短,猶如駕駛跑車 一般。駕駛員還可以通過搬動換擋桿或按一下方向盤上的按鈕隨時將自動模式切換到手動模式,提供富有動感的駕駛方式。方向盤兩邊的換擋按鈕能使駕駛員在不觸動換擋桿的情況下就可以進行加擋或減擋的動作,就像F1車手駕駛F1賽車一樣。在激烈的駕駛環境下,例如高速彎道時,手動換擋往往顯得非常有必要,在DS G的幫助下,駕駛員在換擋的過程中還能體驗到油門自動增加的特殊樂趣。

S tronic

S tronic是奧迪雙離合變速器的名稱。有人說S tronic就是換了名字的大眾DSG ,這句話只說對一半,因為用于奧迪A3的7速以及TT上的6速橫置雙離合變速器的確是大眾的干式DQ200和濕式DQ250,但是,用在Q5上的7速雙離合變速器卻是一款縱置式全時四驅雙離合變速箱,大眾的DSG產品線是沒有這款產品的。



兩款橫置式S tronic7速與6速變速器分別可承受250N·m和350N·m,用于前驅轎車不成問題。用在Q5上的縱置式S tronic變速箱能夠承受超過500N·m以上的扭矩。

S tronic的特點

擋位多且承受扭矩更高:除去超級跑車保時捷911以及日產GT-R的雙離合變速器,縱置式S tronic可以承受的扭矩 較其他車型更高。橫置式7速雙離合變速器雖然擋位較6速的更多,但其干式結構影響了扭矩傳遞,使之性能不如6速,而S tronic既實現了7段變速又能承受更高扭矩,讓舒適與性能兩者兼得。

裝備S tronic的車型





裝備橫置式S tronic雙離合變速器的車型為奧迪A3、TT;裝備縱置變速器的車型為奧迪Q5、A5。

Powershift

Powershift雙離合器 變速箱是由福特集團與變速箱大廠格特拉克(Getrag)共同研發。目前在國內裝備有Powershift有沃爾沃C30、XC60、S60以及福特蒙迪歐致勝的部分車型。





『Powershift在沃爾沃C30、XC60、S60以及福特蒙迪歐致勝上都有配備』

Powershift雙離合變速箱于2008年問世,是以手動變速箱所用的技術為基礎。該變速箱擁有6個前進擋,有兩個相互獨立的濕式離合器,最大可以承受450?!っ椎吶ぞ?。


與其他廠家的雙離合器變速箱相比,Powershift雙離合器變速箱最大的特點不是換擋速度快,而是擁有堪比CVT 的極佳換擋平順性。并且由于可以承受較大的扭矩,因此該變速箱可以使用在一些大馬力車上,尤其是柴油車的絕配。不過由于該變速箱追求的不是換擋速度,因此在加速性上并不見得十分理想。

6擋的PowerShift雙離合變速箱重量相對較輕,比目前市面上大多數4擋變速箱還要輕。輕量化 設計和極小的動力損失能為駕駛者節省大約9%的燃油消耗。

PDK

PDK:Porsche Doppel Kupplung(保時捷雙離合變速箱),雙離合器 變速箱為保時捷公司的獨創技術,近來年因為大眾汽車的大力推行,而在市場上獲得了極高的知名度。但事實上,保時捷在1983年便已經將PDK雙離合器變速箱用于956賽車上,并在1984年與1985年以962賽車在賽道上獲得了極大的成功。


『保時捷PDK變速箱』

雖然保時捷已經掌握雙離合技術多年,但由于當時的電子控制系統和計算機運算能力有限,不足以滿足行駛舒適性和平穩性方面的要求,導致保時捷將雙離合技術壓箱25年。而隨著電子控制技術與液壓控制組件的成熟后,才正式在997的小改款中推出,以7速的PDK雙離合器變速箱,全面取代Tiptronic變速箱,應用于市售產品。


PDK雙離合器變速箱由一個傳統手動變速箱 和一個分為2個獨立變速箱的液壓控制系統組成。2個沿徑向布置的濕式離合器可以通過液壓控制,并使用變速箱油提供冷卻和潤滑。目前PDK變速箱在911、Boxster、Cayman以及Panamera都有裝備。

SST

雙離合器SST

三菱的新型手自一體變速器使用了雙離合器系統來實現動力傳輸的高效性,使車子不僅擁有手動變速器的效果,而且還能夠實現非常順暢自如的擋位變換。在快速的升降擋過程中,由于雙離合器 所擁有的高效動力傳輸機構,使得它們不僅可以快速的加速,而且也能夠保證良好的經濟性。新的變速器還有三個不同的操控設置用來適應不同的路面情況,能夠保證市區行駛的快速反應,而在城外快速路上,也可以實現線性的運動感受。

雙離合器SST(運動換擋變速器)詳解


『雙離合器SST很好的避免了傳遞過程中的動力損失』

(1)機械結構

雙離合器SST系統將單數的1、3、5擋和偶數的2、4、6擋分別設置在了兩個傳動軸上,每一個都單獨與一個離合器相連。兩個離合器都可以被精確控制,從而提高了反應速度,帶來流暢性和無拖延的感覺。而且,在動力的輸出表現方面,也相當順暢。通過使用離合器 而不是液力耦合器來傳遞動力,能夠保證雙離合器SST在結構上更加簡單,避免了傳遞過程中的動力損失,從而使動力的傳輸更加高效,因此,燃油經濟性更好。

(2)駕駛模式

雙離合器 SST系統可以使駕駛者選擇三種換擋模式:普通,運動和超級運動模式,從而包括了各種駕駛環境的需要。

a. 普通模式

用于市區行駛和其他的普通駕駛條件,普通模式會自動降低發動機換擋轉速點,從而保證更加順暢的換擋和更好的燃油經濟性。

b.運動模式

在山區或者是需要發動機制動的情況時,運動模式能夠提升發動機換擋轉速點,加快換擋速度。這樣就能更加迅速的表現出油門效果,以增加車子與駕駛者的溝通。

c.超級運動模式

與運動模式相比,超級運動模式能夠在更高轉速下保證非常輕快的換擋感覺。

濕式雙離合

濕式雙離合是指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,它們都被安裝在一個充滿液壓油的密閉油腔里,因此濕式離合器結構有著更好的調節能力和優異的熱熔性,它能夠傳遞比較大的扭矩。


因為布局和選用摩擦材料的因素,濕式雙離合器的外形尺寸比干式雙離合 器要大,不利于整車動力總成的布置。

干式雙離合

我們這里以大眾的DQ200 7速雙離合變速箱為例,它其實是在6速DQ250濕式雙離合的技術基礎上開發而來的,簡化了相關的液力系統。


它的工作原理為,雙離合器由3個尺寸相近的離合片同軸相疊安裝組成,位于兩側的2個離合器 片分別連接1、3、5、7擋和2、4、6、倒擋,中間盤在其間移動,分別與2個離合器片“結合”或者“分離”通過切換來進行換擋。因為這套“雙離合器”不像DQ250那樣變速箱是安裝于密閉的油腔里,動盤上的干式摩擦片相互結合固然可以帶來最直接的傳遞效率,但是它也更容易發熱,所以它熱熔性不如濕式離合器,因此所承受扭矩 也就相對較小。7速DQ200的最大承受扭矩為250牛.米,一般與小排量的發動機配合使用。

It is the working principle of

, a clutch plate coaxial double clutch consists of 3 similar sized stacked installed 2, located on both sides of the clutch are respectively connected with the 1, 3, 5, 7, 4, 6 and 2 gear, reverse gear, intermediate disc during movement, respectively with 2 clutch combination "or" separation "by switching to shift. Because this "dual clutch" like DQ250 gearbox is installed in the sealed oil chamber, the dynamic dry friction on the disc sheet combination can bring the most direct transfer efficiency, but it is also easier to heat, so it is hot melt wet clutch, therefore bear torque is relatively small. 7 speed DQ200 maximum withstand torque of 250 cattle, meters, and the general use of small displacement engine.

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