雙離合器

雙離合器

離合器種類
雙離合器變速器(DCT)的概念到目前已經有六七十年的曆史。早在1939年德國的Kegresse.A第一個申請了雙離合器變速器的專利,提出了将手動變速器分為兩部分的設計概念,一部分傳遞奇數檔,另一部分傳遞偶數檔,且其動力傳遞通過兩個離合器聯結兩根輸入軸,相鄰各檔的被動齒輪交錯與兩輸入軸齒輪齧合,配合兩離合器的控制,能夠實現在不切斷動力的情況下轉換傳動比,從而縮短換檔時間,有效提高換檔品質。離合器位于發動機與變速器之間,是發動機與變速器動力傳遞的“開關”,它是一種既能傳遞動力,又能切斷動力的傳動機構。它的作用主要是保證汽車能平穩起步,變速換擋時減輕變速齒輪的沖擊載荷并防止傳動系過載。在一般汽車上,汽車換檔時通過離合器分離與接合實現,在分離與接合之間就有動力傳遞暫時中斷的現象。這在普通汽車上沒有什麼影響,但在争分奪秒的賽車上,如果離合器掌握不好動力跟不上,車速就會變慢,影響成績[1]。
  • 中文名:雙離合器
  • 外文名:Double clutch
  • 所屬品牌:
  • 專利申請人:德國Kegresse.A
  • 優點:縮短換檔時間

簡介

離合器位于發動機與變速器之間,是發動機與變速器動力傳遞的“開關”,它是一種既能傳遞動力,又能切斷動力的傳動機構。它的作用主要是保證汽車能平穩起步,變速換擋時減輕變速齒輪的沖擊載荷并防止傳動系過載。在一般汽車上,汽車換檔時通過離合器分離與接合實現,在分離與接合之間就有動力傳遞暫時中斷的現象。這在普通汽車上沒有什麼影響,但在争分奪秒的賽車上,如果離合器掌握不好動力跟不上,車速就會變慢,影響成績。

為了解決這個問題,早在上世紀80年代,汽車工程界就弄出了一個雙離合系統變速器,簡稱DSG(英文全稱:DirectShiftGearbox),裝配在賽車上,能消除換檔離合時的動力傳遞停滞現象。例如布加迪EBl6.4Veyron的新型7速變速器是裝置了雙離合器,從一個檔位換到另一個檔位,時間不會超過0.2秒。現在,這種雙離合器已經從賽車應用到一般跑車上。奧迪汽車公司的新型奧迪TT跑車和新奧迪A3都已經裝置了這種DSG。這些汽車裝配DSG的目的是可以比自動變速器更加平順地換檔,不會有遲滞現象。

奧迪這種雙離合系統變速器是一個整體,有6個檔位,離合器與變速器裝配在同一機構内,兩個離合器互相配合工作。這好比喻一輛車有兩套離合器,正司機控制一套,副司機控制另一套。正司機挂上1檔松開離合踏闆起步時,這時副司機也預先挂上2檔但踩住離合踏闆;當車速上來準備換檔,正司機踩住離合踏闆的同時副司機即松開離合踏闆,2檔開始工作。這樣就省略了檔位空置的一刹那,動力傳遞連續,有點象接力賽。雙離合系統兩套離合器傳動系統,通過電腦控制協調工作。

當汽車正常行駛的時候,一個離合器與變速器中某一檔位相連,将發動機動力傳遞到驅動輪(圖中是1檔正在使用,黃色是傳動路線);電腦根據汽車速度和轉速對駕駛者的換檔意圖做出判斷,預見性地控制另一個離合器與另一個檔位的齒輪組相連,但僅處于準備狀态,尚未與發動機動力相連(圖中是2檔預備,白色是傳動路線)。換檔時第1個離合器斷開,同時第2個離合器将所相連的齒輪組與發動機接合。除了空檔之外,一個離合器處于關閉狀态,另一個離合器則處于打開狀态。

兩根傳動軸分别由第一、第二離合器控制與發動機動力的連接與斷開,分别負責1、3、5檔和2、4、6檔的檔位變換。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。

特點

新一代DSG變速器采用了2個離合器和6個前進檔的傳統齒輪變速器作為動力的傳送部件,這是目前世界上最先進的、具有革命性的自動變速器。

1DSG變速器沒有變矩器,也沒有離合器踏闆。

2DSG變速器在傳動過程中的能耗損失非常有限,大大提高了車輛的燃油經濟性。

3DSG變速器的反應非常靈敏,具有很好的駕駛樂趣。

4DSG車輛在加速過程中不會有動力中斷的感覺,使車輛的加速更加強勁、圓滑。百公裡加速時間比傳統手動變速器還短。

5DSG變速器的動力傳送部件是一台三軸式6前進檔的傳統齒輪變速器,增加了速比的分配。

6DSG變速器的多片濕式雙離合器是由電子液壓控制系統來操控的。※雙離合器的使用,可以使變速器同時有兩個檔位齧合,使換檔操作更加快捷。

7DSG變速器也有手動和自動2種控制模式,除了排檔杆可以控制外,方向盤上還配備有手動控制的換檔按鈕,在行駛中,2種控制模式之間可以随時切換。

8選用手動模式時,如果不做升檔操作,即使将油門踩到底,DSG變速器也不會升檔。

9換檔邏輯控制可以根據司機的意願進行換檔控制。

10在手動控制模式下,可以跳躍降檔。

結構

DSG變速器主要由多片濕式雙離合器、三軸式齒輪變速器、自動換檔機構、電子控制液壓控制系統組成。其中最具創意的核心部分是雙離合器和三軸式齒輪箱,如圖1所示。

DSG變速器有2根同軸心的輸入軸,輸入軸1裝在輸入軸2裡面。輸入軸1和離合器1相連,輸入軸1上的齒輪分别和1檔齒、3檔齒、5檔齒相齧合;輸入軸2是空心的,和離合器2相連,輸入軸2上的齒輪分别和2檔齒、4檔齒、6檔齒相齧合;倒檔齒輪通過中間軸齒輪和輸入軸1的齒輪齧合。通俗地講,離合器1管1檔、3檔、5檔和倒檔,在汽車行駛中一旦用到上述檔位中任何一檔,離合器1是接合的;離合器2管2檔、4檔和6檔,當使用2、4、6檔中的任一檔時,離合器2接合。

DSG變速器的多片濕式雙離合器的結構和液壓式自動變速器中的離合器相似,但是尺寸要大很多。利用液壓缸内的油壓和活塞壓緊離合器,油壓的建立是由ECU指令電磁閥來控制的,2個離合器的工作狀态是相反的,不會發生2個離合器同時接合的情形。

DSG變速器的檔位轉換是由檔位選擇器來操作的,檔位選擇器實際上是個液壓馬達,推動撥叉就可以進入相應的檔位,由液壓控制系統來控制它們的工作。在液壓控制系統中有6個油壓調節電磁閥,用來調節2個離合器和4個檔位選擇器中的油壓壓力,還有5個開關電磁閥,分别控制檔位選擇器和離合器的工作。

原理

從結構上看,DKG由兩個子變速器構成,每個子變速器都帶有一個離合器。離合器1與子變速器1連接,離合器2與子變速器2連接。DKG工作原理簡圖如圖2所示。

子變速器1包含擋位 1/3/5/7/R,子變速器2包含擋位2/4/6。這意味着無論是換高擋還是換低擋(R擋除外),下一個擋位始終位于另一個子變速器上。以當前擋位(例如在子變速器1上)加速期間,變速器提前挂入位于子變速器2上的下一個擋位。随後進行換擋時,可以通過有針對性地控制離合器在牽引力不中斷的情況下,迅速将驅動力從子變速器1傳遞到子變速器2。因此在提供牽引力和換擋舒适性方面優勢非常明顯。同時,在保留了手動變速器優點(例如與發動機直接連接)的情況下,DKG結合了自動變速器牽引力和舒适性方面的優點。

動力傳遞

在1檔起步行駛時,動力傳遞路線如圖3所示。外部離合器接合,通過内部輸入軸到1檔齒輪,再輸出到差速器。同時,圖3中虛線和箭頭所示的路線是2檔時的動力傳輸路線,由于離合器2是分離的,這條路線實際上還沒有動力在傳輸,是預先選好檔位,為接下來的升檔做準備的。當變速器進入2檔後,退出1檔,同時3檔預先結合。所以在DSG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,另一個就在做準備。

DSG變速器在降檔時,同樣有2個檔位是結合的,如果6檔正在工作,則5檔作為預選檔位而結合。DSG變速器的升檔或降檔是由變速箱控制器(TCU)進行判斷的。踩油門踏闆時,變速箱控制器(TCU)判定為升檔過程,作好升檔準備;踩制動踏闆時,變速箱控制器(TCU) 判定為降檔過程,作好降檔準備。一般變速器升檔總是一檔一檔地進行的,而降檔經常會跳躍地降檔,DSG 變速器在手動控制模式下也可以進行跳躍降檔。各個檔位的動力傳遞如下圖所示。

1檔:外部離合器—内部驅動軸—輸出軸1—差速器,如圖3所示。

2檔:内部離合器—外部驅動軸—輸出軸1—差速器,如圖4所示。

3檔:外部離合器—内部驅動軸—輸出軸1—差速器,如圖5所示。

4檔:内部離合器—外部驅動軸—輸出軸1—差速器,如圖6所示。

5檔:外部離合器—内部驅動軸—輸出軸2—差速器,如圖7所示。

6檔:内部離合器—外部驅動軸—輸出軸2—差速器,如圖8所示。

倒檔:外部離合器—内部驅動軸—倒檔軸—輸出軸2—差速器,如圖9所示。

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