淺談雙離合器及雙離合器變箱的特點(diǎn)和應(yīng)用

徐小花

摘要：在汽車(chē)節(jié)能減排被越來(lái)越重視的現(xiàn)在和未來(lái)，除發(fā)展新能源車(chē)以外，對(duì)于傳統(tǒng)燃油車(chē)來(lái)說(shuō)，要求也越來(lái)越嚴(yán)苛。為了解決這一問(wèn)題，除了動(dòng)力總成發(fā)動(dòng)機(jī)本身以外，作為傳動(dòng)系統(tǒng)的變速箱是很重要的一部分，它是影響整個(gè)車(chē)輛油耗和排放的重要部分。作為相關(guān)人員，有必要去了解相關(guān)應(yīng)用。

Abstract： In the present and future where more and more attention is paid to automobile energy saving and emission reduction， in addition to the development of new energy vehicles， the requirements for traditional fuel vehicles are becoming more and more stringent. In order to solve this problem， in addition to the powertrain engine itself， the gearbox as a transmission system is a very important part. It is an important part that affects the fuel consumption and emissions of the entire vehicle. As a relevant person， it is necessary to understand related applications.

關(guān)鍵詞：雙離合;變速箱;雙離合器變速箱

Key words： double clutch;gearbox;gearbox with double clutch

中圖分類(lèi)號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）20-0063-02

0? 引言

熟悉和了解汽車(chē)的人應(yīng)該都知道汽車(chē)變速箱是汽車(chē)的傳動(dòng)部分，能將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力按要求傳遞給車(chē)輪。本文主要是介紹變速箱種類(lèi)中的雙離合變速的基本原理以及特點(diǎn)。

1? 變速箱的種類(lèi)以及各自的特點(diǎn)

對(duì)于傳統(tǒng)燃油車(chē)來(lái)說(shuō)，常用的變速箱有以下幾種：

①手動(dòng)變速箱（MT）由普通離合器和齒輪箱組成，特點(diǎn)：技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低效率高，傳動(dòng)換檔需要人工操作駕駛舒適性差，對(duì)駕駛員的要求高。從目前的中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)狀態(tài)看，在乘用車(chē)的應(yīng)用上占有比例在逐步減少，主要是現(xiàn)在人對(duì)汽車(chē)的舒適性要求越來(lái)越高。在商用車(chē)部分由于產(chǎn)品的技術(shù)特性，目前還是占有很高的市場(chǎng)份額。

②手自一體變速箱（AMT）? 是在手動(dòng)變速箱的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，結(jié)構(gòu)與手動(dòng)變速箱相似，區(qū)別的換檔執(zhí)行器由人工操作變成由液壓或電動(dòng)執(zhí)行器操作，操作性好。AMT是在MT的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，相對(duì)于MT有了自動(dòng)換檔的功能，但換檔的平順性不如下面介紹的自動(dòng)變速箱、無(wú)級(jí)變速箱以及雙離合器變速箱。這種結(jié)構(gòu)在中國(guó)市場(chǎng)多用于商用車(chē)，在乘用車(chē)上幾乎很少有應(yīng)用。

③自動(dòng)變速箱（AT） 其結(jié)構(gòu)與前面所說(shuō)的MT和AMT兩種結(jié)構(gòu)完全不一樣，是由液力變矩器和帶有行星齒輪的變速箱以及液壓控制單元所組成。特點(diǎn)：相對(duì)于MT變速箱來(lái)說(shuō)不需要人工操作來(lái)?yè)Q檔，駕駛舒適性很好，但因于液力變矩器液力傳遞扭矩時(shí)效率低，導(dǎo)致整個(gè)AT變速箱在低檔位時(shí)油耗會(huì)高一些。目前為了改善這些，很多廠家推出了8AT和9AT，可以更好地適應(yīng)各種工況，以降低油耗和提高動(dòng)力性。另外，相對(duì)于MT變速箱，AT變速箱結(jié)構(gòu)要復(fù)雜，制造成本高價(jià)格高。

④無(wú)級(jí)變速箱（CVT）其結(jié)構(gòu)由液力變矩器和帶有鋼帶輪的變速箱以及液壓控制單元所組成。特點(diǎn)：與AT變速箱一樣不需要人工操作來(lái)?yè)Q檔，駕駛舒適性，由于動(dòng)力不間斷以及傳動(dòng)比很多，所以油耗要低。另外由于鋼帶傳動(dòng)的特性，變速箱的傳遞扭矩能力會(huì)受到限制，很難做到較大扭矩的車(chē)上應(yīng)用較困難，對(duì)于大排量的汽車(chē)還是以配AT變速箱為主。

⑤雙離合變速箱（DCT）由雙質(zhì)量飛輪、雙離合器加雙動(dòng)力輸入的變速箱以及液壓控制單元組成。特點(diǎn)：換檔和AMT一樣不需要人工操作。另外由于變速箱有雙動(dòng)力輸入，所以在換檔過(guò)程中可以做到換檔快，動(dòng)力不間斷，省油。與MT與AMT變速箱相比，結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，制造成本要高一些。

2? 雙離合變速箱的結(jié)構(gòu)與工作原理

雙離合變速箱由雙質(zhì)量飛輪、雙離合器、雙離合器執(zhí)行器（控制離合器1或離合器2接合與分離的）、雙動(dòng)力輸入的齒輪箱、變速箱換檔執(zhí)行器（液壓或電動(dòng)），動(dòng)力是由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)雙質(zhì)量飛輪（與普通飛輪比，多了減震器，能夠過(guò)濾發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的扭矩不穩(wěn)定波動(dòng)）傳給雙離合器，如果單數(shù)（奇數(shù)）檔工作，則雙離合器對(duì)應(yīng)的單數(shù)（奇數(shù)）檔離合器則結(jié)合，動(dòng)力就可以繼續(xù)傳遞給變速箱的單數(shù)（奇數(shù)）動(dòng)力輸入軸，經(jīng)相應(yīng)的檔位齒輪動(dòng)力從變速箱輸出。雙數(shù)（偶數(shù)）檔工作時(shí)一樣，動(dòng)力從雙離合器的雙數(shù)（偶數(shù)）檔離合器傳遞給變速箱的雙數(shù)（偶數(shù)）動(dòng)力輸入軸，經(jīng)相應(yīng)的檔位齒輪動(dòng)力從變速箱輸出。需要說(shuō)明的是雙離合器的單數(shù)或雙數(shù)離合器接合前，單數(shù)或雙數(shù)檔位齒輪的同步器需要提前進(jìn)入嚙合狀態(tài)，在進(jìn)行換檔時(shí)，只是切換離合器1和2的接合與分離狀態(tài)，通常是在一個(gè)離合器進(jìn)行分離時(shí)，另一套離合器同步進(jìn)行嚙合，這一過(guò)程會(huì)出現(xiàn)兩套離合器同時(shí)傳遞扭矩的狀態(tài)，只不過(guò)是占的比重不同，這樣最終才能做到動(dòng)力不間斷。這也是雙離合器變速箱與普通的MT變速箱相比動(dòng)力性上的優(yōu)點(diǎn)。

對(duì)于雙離合器變速箱的齒輪箱結(jié)構(gòu)和普通的MT變速箱相似，是靠撥叉來(lái)改變檔位齒輪的同步器是否嚙合或分離。區(qū)別是MT的換檔撥叉是靠人工去撥動(dòng)的，而對(duì)于雙離合器變速箱的換檔撥叉是由電子執(zhí)行器去撥動(dòng)的。這和AMT變速箱的換檔撥叉的工作過(guò)程是很相似的。

由于雙離合器變速箱的齒輪箱結(jié)構(gòu)與MT或AMT相似，這就意味著與其他AT或CVT變速箱相比，有著傳動(dòng)效率高油耗低的優(yōu)點(diǎn)，與MT或AMT相比，又有AT和CVT變速箱的換檔平順性要好和舒適性高的優(yōu)點(diǎn)。這也是最近幾年各主流市場(chǎng)車(chē)型多數(shù)車(chē)型開(kāi)始越來(lái)越多的配雙離合器變速箱的原因。另外由于雙離合器變帶箱必須配雙質(zhì)量飛輪和雙離合器，再加上結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜，這樣會(huì)在制造成本上會(huì)比其他的變速箱要高一些，這也是影響雙離合器變速箱市場(chǎng)點(diǎn)有量的一個(gè)因素。但隨著技術(shù)的成熟和革新，這個(gè)因素會(huì)逐步變小。

當(dāng)前主流的雙離合器變速箱有二種，一種是配干式雙離合器變速箱，另一種是配濕式雙離合器變速箱。這二種變速箱的齒輪箱的結(jié)構(gòu)部分和工作原理是一樣的，區(qū)別是雙離合器不一樣，對(duì)應(yīng)的雙離合器分別是干式雙離合器和濕式雙離合器。下面分別說(shuō)說(shuō)各自的特點(diǎn)。

3? 干濕式雙離合器的結(jié)構(gòu)及各自特點(diǎn)

前面說(shuō)到雙離合器變速箱對(duì)應(yīng)的雙離合器有二種分別是干式雙離合器和濕式雙離合器。

干式雙離合器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于摩擦片所使用的材料的原因，要求在工作過(guò)程中摩擦片和壓盤(pán)之間不能有油或液體，所有有油或液體將會(huì)產(chǎn)生打滑和傳遞扭矩能力下降的現(xiàn)象。這也決定了不能通過(guò)油或液體對(duì)干式雙離合器進(jìn)行散熱。

濕式雙離合器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。由于摩擦片采用紙基材料，在工作過(guò)程中必需用變速箱油對(duì)摩擦片進(jìn)行散熱，這也解決了濕式雙離合器總成的散熱問(wèn)題。

關(guān)于散熱性，由于所用摩擦材料結(jié)構(gòu)特性的要求，干式離合器只能通過(guò)自身結(jié)構(gòu)和空氣散熱來(lái)，所以散熱性較差，這樣就會(huì)很容易導(dǎo)致干式離合器從動(dòng)盤(pán)的摩擦材料燒壞。而濕式離合器摩擦材料工作時(shí)是必須帶油的，通常是通過(guò)噴油的方式使摩擦片組處于油中工作，這同樣也能起到冷卻效果，所以說(shuō)濕式離合器散熱性較好。對(duì)比這兩種可以得之濕式雙離合器的散熱性要比干式雙離合器的散熱性好很多，最終產(chǎn)品的壽命也會(huì)高很多。

關(guān)于傳遞扭矩的能力方面對(duì)比。離合器是靠摩擦傳遞扭矩的理論公式為：傳遞扭矩的能力T = 摩擦片工作面數(shù)量N * 摩擦片有效工作半徑R * 摩擦系數(shù)u * 壓緊力F。從這個(gè)公式可知傳遞扭矩的能力與摩擦片工作面數(shù)量成正比，與摩擦片有效工作半徑成正比。對(duì)于干式離合器通常奇數(shù)（或偶數(shù)）離合器只有一個(gè)從動(dòng)盤(pán)，很少或幾乎沒(méi)出現(xiàn)過(guò)多片摩擦片的情況，也就是只有2個(gè)摩擦工作面數(shù)，這樣如果要加大傳遞扭矩的能力只能加大摩擦片有效工作半徑。但由于整個(gè)雙離合器的外尺寸限制，所以摩擦片有效工作半徑能改變的有限，最終也就很難實(shí)現(xiàn)較大傳遞扭矩的能力，摩擦系數(shù)的提升也是有限的，主流摩擦材料也不會(huì)提高很多，所以目前常見(jiàn)最大的傳遞扭矩的能力大多數(shù)在300N·m以下，很少有超出300N·m的。而對(duì)于溫式離合器來(lái)說(shuō)，由于奇數(shù)（或偶數(shù)）離合器有很多片摩擦片，增加一片摩擦片和鋼片對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的增加不是很大估計(jì)在6-7mm左右，不會(huì)影響變速箱的整個(gè)結(jié)構(gòu)。這樣在同樣摩擦片有效工作半徑的前提下，傳遞扭矩的能力就會(huì)高3-4倍。反之可以通過(guò)增加摩擦片來(lái)減小有效工作半徑，最終減小整個(gè)溫式離合器的外徑尺寸。

關(guān)于結(jié)構(gòu)及制造成本。由于干式離合器是在普通離合器的技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，結(jié)構(gòu)與普通離合器較相似，結(jié)構(gòu)相對(duì)濕式來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單，制造成本較低。對(duì)于干式離合器，由于要考慮用油來(lái)冷卻，所以在很多零件上要加工過(guò)油孔，另外其他組合零件較多，結(jié)構(gòu)加工尺寸要求也高，這樣總的制造成本就會(huì)高很多。

綜上所知，對(duì)于干式雙離合器來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，散熱性差摩擦片易燒壞壽命相比濕式離合器來(lái)說(shuō)要低，傳遞扭矩能力最大受到限制。對(duì)于濕式雙離合器來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，散熱性好傳遞扭矩能力大（目前已經(jīng)有超過(guò)1000N·m的濕式雙離合器應(yīng)用了）壽命長(zhǎng)。

4? 小結(jié)

對(duì)于汽車(chē)變速箱特別是乘用車(chē)變速箱來(lái)說(shuō)，由于現(xiàn)代人對(duì)汽車(chē)架駛的舒適性要求越來(lái)越高，所以配自動(dòng)檔的車(chē)（含AT CVT DCT）點(diǎn)有量越來(lái)越多。目前主流的技術(shù)以及市場(chǎng)占有量較大的就是雙離合器變速箱，從使用性能來(lái)說(shuō)濕式雙離合器的變速箱更好一點(diǎn)，但成本會(huì)更高。如果干式雙離合器能解決散熱等一些問(wèn)題，在某些應(yīng)用的條件下干式和雙離合器的差距會(huì)越來(lái)越小。但從目前市場(chǎng)份額看，干式雙離合器變速箱的占有量成下降的趨勢(shì)，這主要可能與干式雙離合器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相關(guān)，即傳遞扭矩受限，散熱性差。另外由于技術(shù)的更新，給濕式雙離合器結(jié)構(gòu)可靠性和制造成本上帶來(lái)了很大的優(yōu)勢(shì)，使得濕式雙離合器變速箱的市場(chǎng)占有量變得越來(lái)越大。

參考文獻(xiàn)：

[1]《雙離合變速箱》百度百科.

[2]汽車(chē)工程手冊(cè)[M].北京理工大學(xué)出版社，2010.

[3]7速雙離合變速器.太平洋汽車(chē)網(wǎng).