1、湿式双离合变速器 【摘 要】：双离合变速器(Dual Clutch Transmission) DCT 有别于一般的自动变速器系统，它基于手动变速器而又不是自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。本文从湿式双离合器的工作特点入手 ，在分析多片离合器的摩擦类型和润滑机理的基础上，对湿式离合器的摩 擦过程进行了分析 ，加深对湿式双离合变速器的认知与了解。【关键词】：湿式双离合器 ； 双离合特点；双离合故障及排除方法引言目前广泛使用于汽车的自动变速器主要有机械 变速器 （ manual transmission，MT） 、自动机械变速器 （ autom
2、ated manual transmission，AMT） 、自动变速器 （ automatic transmission，AT） 、无级变速器 （ continu- ously variable transmission ，CVT） 和双离合器自动变 速器 （ dual clutch transmission，DCT） 等。双离合器 自动变速器 DCT 是目前世界上最先进的、具有革命 性的自动变速器。它可以像自动变速器 AT 那样实 现动力换档 ，从而克服机械手动变速器 MT 换档时 动力中 断 的 缺 点 ； 而且 DCT 有机地集成了 AT 和 AMT 在舒适性和经济性方面的优点 ，具有
3、较好的换 档品质和车辆动力性、经济性 1 。DCT 的研究虽然在国内起步不久，但是由于其优良的性能及对现有生产设备条件很好的继承性而备受重视，具有宽广的发展前景。DCT 的工作原理如图 1 所示。DCT 使用两个离合器，除了空档之外，稳定工作时有一个离合器处于接合 状 态，另一个离合器则处于分离状态。即 DCT 各档位主动齿轮按奇、偶数档位分别与输入轴上设置的两个湿式离合器 1、2 连接，离合器 1、2 交替传递工作动力以实现分别负责 1、3、5 档和 2、4 、6 档的档位变换2 。1.双离合器变速器离合器是连接发动机和自动变速器以实现动力传递的关键部件。 双离合变速器一般。分为干式单片和湿
4、式片两大类。干式单片离合器具有结构简单、价格便宜、传递效率高、储备系数大的优点。而湿式多片离合器则具有摩擦系数稳定、磨损小和使用寿命高； 结构尺寸较小、易于布置、操作性和控制品质好； 用油冷却，可长时间滑摩；换档冲 击 小，换档品质好等优点3 。按照两个湿式双离合器的布置通常分为轴向平行式和径向嵌套式两种布置方式。两种湿式双离合器在换档时一个离合器分离，另一个离合器接合，实现轮流将发动机的动力传递到自动变速器的两根输入轴上。轴向平行式湿式双离合器的特点是接合时较平稳、柔和、径向尺寸较小、轴向尺寸较大、结构相对复杂。径向嵌套式湿式双离合器因内离合器嵌套在外离合器环形摩擦片组内，具有轴向尺寸较小、
5、体积较小、结构相对简单的特点。2. 湿式双离合变速器结构工作原理2.1 湿式双离合变速器结构双离合变速器主要由多片湿式双离合器、三轴式齿轮变速器、自动换档机构、电子控制液压控制系统组成。其中最具创意的核心部分是双离合器和三轴式齿轮箱。双离合变速器的内部结构双离合变速器有 2 根同轴心的输入轴，输入轴 1 装在输入轴 2 里面。输入轴 1 和离合器 1 相连，输入轴 1 上的齿轮分别和 1 档齿、3 档齿、5 档齿相啮合；输入轴 2 是空心的，和离合器 2 相连，输入轴 2 上的齿轮分别和 2 档齿、4 档齿、6 档齿相啮合；倒档齿轮通过中间轴齿轮和输入轴 1 的齿轮啮合。通俗地讲，离合器 1
6、管 1 档、3 档、5 档和倒档，在汽车行驶中一旦用到上述档位中任何一档，离合器 1 是接合的；离合器 2 管 2 档、4 档和 6 档，当使用 2、4 、6 档中的任一档时，离合器 2 接合。双离合变速器的多片湿式双离合器的结构和液压式自动变速器中的离合器相似，但是尺寸要大很多。利用液压缸内的油压和活塞压紧离合器，油压的建立是由 ECU 指令电磁阀来控制的，2 个离合器的工作状态是相反的，不会发生 2 个离合器同时接合的情形。双离合变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。在液压控制系统中有 6 个油压
7、调节电磁阀，用来调节 2 个离合器和 4 个档位选择器中的油压压力，还有 5 个开关电磁阀，分别控制档位选择器和离合器的工作。2.2 湿式双离合变速器工作原理双离合变速器的技术关键就在于双离合，也就是有两个离合器，其中一个负责奇数档（1 、 3、 5、7 挡） ，另一个离合器负责偶数档（2、4、6 挡） 。可以想象为将两台手动变速箱的功能合二为一，并建立在单一的系统内，它没有液力变矩器也没有行星齿轮组。从齿轮部分乍一看很像一台手动变速器，因为它有同步器，但不同的是它用“双”离合器控制与发动机动力的通断，这两台自动控制的离合器，由电子控制及液压推动，能同时控制两组离合器的运作。切换为 2 挡后
8、奇数档离合器断开 动力传向偶数挡离合器 2 档运转当变速箱运作时，一组齿轮被啮合，而接近换挡之时，下一组挡段的齿轮已被预选，但离合器仍处于分离状态；当换挡时一具离合器将使用中的齿轮分离，同时另一具离合器啮合已被预选的齿轮，这四个动作都是在电控单元的控制和作用下同时进行的，因此变速反应极快，在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力，理论上动力不会出现间断的状况。要配合以上运作，DSG 的传动轴被分为两条，一条是放于内里实心的传动轴，而另一条则是外面空心的传动轴；内里实心的传动轴连接了 1、3 、5 及倒挡，而外面空心的传动轴则连接 2、4 及 6 挡，两具离合器各自负责一条传动轴的啮合动作，
9、引擎动力便会由其中一条传动轴作出无间断的传送。3.双离合变速器的优缺点3.1 双离合器的优点动力换挡是双离合变速器的最大优势，从双离合变速器的结构分析可了解到它是传统齿轮式的机械传动，可以充分利用现有的手动变速器生产设施开发和生产，因此国内厂商纷纷研发双离合变速器，并愿意花巨资去推广它。当然双离合变速器本身也有着明显的优势2 动过程动力损耗小，比手动挡省油换挡时无动力中断，保证了动力性和操控性。由于双离合变速器采用了齿轮的机械传动（类似于手动变速器） ，但采用了电控方式，在换挡时机的选择上更加合理，因此比手动变速器更加的省油；同时在换挡时，两套离合器系统共同工作，保证了换挡过程始终有动力输出，
10、提高了驾驶的操控性和动力性。双离合变速箱结构紧凑，重量轻，相比自动变速箱，双离合变速箱没有复杂部件，结构反而更加简洁，并且尺寸可以做得更小巧。由于几乎没有动力的流失，因此自然提高了换挡相应速度和加速表现。而其最大的优势就是换挡流畅，在运行的时候几乎没有换挡的顿挫感。 。此外，最关键的是其工作油耗相比拥有同档位数的自动变速箱低了 10%。相比传统的自动变速箱拥有更好的燃油经济性。双重离合器概念在提出之时是非常先进的，但作为新科技都存在着耐用性不佳的问题，耐用性的好坏同样决定了其成本的多寡，于是其经过十余年的发展后，才真正被普通车所用。在时代发展的过程中双离合变速箱也有了干式、湿式之分。干式双离合
11、变速箱结构简单、成本低廉而广受汽车厂商的青睐且被大量使用。但是干式双离合可承受输出扭矩小，在国内极端拥堵的城市路况，易使得干式双离合器片因长时间进行分离结合的动作，加之其又没有良好的散热性，易使得离合器遭到剧烈的磨损。而湿式双离合变速器能输出较大的扭矩，发挥了发动机较好的动力性能。3.2 双离合变速器缺点很多驾驶过搭载双离合变速器车型的消费者都表示，车辆加速时会产生“突、突、突”的振动。其实，这是由于挡位没有及时降低，发动机低速扭矩不足的表现。 由于双离合变速器的结构问题，无论是哪个品牌的双离合变速器，都只能对升挡做出趋向于完美的响应；但是降挡的话，双离合变速器只能把原来已经挂入的高挡位脱离出
12、来，重新挂入低档位，再结合离合器，这样一折腾，变速的降挡时间就会增长，甚至还会慢于某些自动变速器。所以在理论上，双离合变速器只能快速升挡。湿式双离合虽然有着众多的优点，然而较高的的制造成本、制造工艺复杂尤其是电子控制部分复杂却是让其尚未能广泛普及。4.双离合变速器故障诊断4.1 故障现象 （1）起步时踩下油门踏板，发动机转速很快升高但车速升高缓慢。 （2）行驶中踩下油门踏板加速时，发动机转速升高但车速没有很快提高。（3）平路行驶基本正常，但上坡无力，且发动机转速很高。 4.2 故障原因 （1）液压油油面太低。 （2）液压油油面太高，运转中被行星排剧烈搅动后产生大量气泡 （3）离合器或制动器摩擦
13、片、制动带磨损过甚或烧焦。 （4）油泵磨损过甚或主油路泄漏，造成油路油压过低。 （5）单向超越离合器打滑。 （6）离合器或制动器活塞密封圈损坏，导致漏油。 （7）减振器活塞密封圈损坏，导致漏油。 4.3 故障诊断与排除 打滑是自动变速器中最常见的故障之一。虽然自动变速器打滑往往都伴有离合器或制动器摩擦片 严重磨损甚至烧焦等现象，但如果只是简单地更换磨损的摩擦片而没有找出打滑的真正原因，则会使 修后的自动变速器使用一段时间后又出现打滑现象。因此，对于出现打滑的自动变速器，不要急于拆卸分解，应先做各种检查测试，以找出造成打滑的真正原因。 : （1）对于出现打滑现象的自动变速器，应先检查其液压油的油
14、面高度和品质。若油面过低或过高， 应先调整至正常后再做检查。若油面调整正常后自动变速器不再打滑，可不必拆修自动变速器。 （2）检查液压油的品质。若液压油呈棕黑色或有烧焦味，说明离合器或制动器的摩擦片或制动带有烧焦，应拆修自动变速器。 （3）做路试，以确定自动变速器是否打滑，并检查出现打滑的挡位和打滑的程度。将操纵手柄拨入 不同的位置，让汽车行驶。若自动变速器升至某一挡位时发动机转速突然升高，但车速没有相应地提高，即说明该挡位有打滑。打滑时发动机的转速愈容易升高，说明打滑愈严重。 根据出现打滑的规律，还可以判断产生打滑的是哪一个换挡执行元件： 若自动变速器在所有前进挡都有打滑现象，则为前进离合器
15、打滑。 若自动变速器在操纵手柄位于 D 位时的 1 挡有打滑，而在操纵手柄位于 L 位或 1 位时的 1 挡不打滑，则为前进单向超越离合器打滑。若不论操纵手柄位于 D 位或 L 位或 1位时，1 挡都有打滑现象，则为低挡及倒挡制动器打滑。 若自动变速器只在操纵手柄位于 D 位时的 2 挡有打滑，而在操纵手柄位于 S 位或 2 位时的 2 挡不打滑，则为 2 挡单向超越离合器打滑。若不论操纵手柄位于 D 位或 S 位或 2 位时，2 挡都有打滑现象，则为 2 挡制动器打滑。 若自动变速器只在 3 挡有打滑现象，则为倒挡及高挡离合器打滑。 若自动变速器只在超速挡时有打滑现象，则为超速制动器打滑。
16、若自动变速器在倒挡和高挡时都有打滑现象，则为倒挡及高挡离合器打滑。 若自动变速器在倒挡和 1 挡时都有打滑现象，则为低挡及倒挡制动器打滑。 （4）对于有打滑故障的自动变速器，在拆卸分解之前，应先检查自动变速器的主油路油压，以找出造成自动变速器打滑的原因。自动变速器不论前进挡或倒挡均打滑，其原因往往是主油路油压过低。若主油路油压正常，则只要更换磨损或烧焦的摩擦元件即可。若主油路油压不正常，则在拆修自动变速器的过程中，应根据主油路油压，相应地对油泵或阀根据进行检修，并更换自动变速器的所有密封圈和密封环。5. 双离合自动变速器技术支持和发展前景5.1 双离合自动变速箱技术优势正是这样的两个离合器配合
17、换挡的结构，在挡位切换时齿轮早已衔接，DSG双离合自动变速箱实现了，平顺换挡、快速换挡、动力“无间断”地输出，节约燃油的设计目的。据大众官方数据，目前普及型的双离合变速器换挡时间只有 0.2 秒左右。即使是全球最好的赛手换挡速度也不可能与双离合变速器相比。双离合变速器换挡时间也远超出人类操作的极限。5.1.1 双离合器自动变速箱研发和使用成本双离合器自动变速箱是脱胎于半自动变速器技术的一项衍生技术，目前大众已经在高尔夫汽车上成功使用了的 DSG-7 双离合器自动变速器，其技术核心是从机械传动的手动变速器发展而来，内部构造却与传统手动变速器相似。因此它继承了手动变速器工作可靠和便于维护的技术优势
18、。同时，双离合器变速器在使用方面与普通自动变速器并无太大差别，方便省力。5.1.2 双离合器自动变速箱产品分类目前在市场上用用广泛的是大众汽车的 DSG 系列双离合器变速器。主要有DSG-6 档双离合器变速器和 DSG-7 档双离合器自动变速箱。DSG-6 档双离合器自动变速箱采用“湿式”双离合器，“湿式”是指双离合器安装于一个充满液压油的封闭油腔里。这种“湿式”结构具有更好的调节能力和优异的热容性，因此能够传递比较大的扭矩。DSG-7 档双离合器变速器可匹配最大扭矩 350 牛米的发动机。DSG-7 档双离合器变速器采用“干式”双离合器，“双离合器”由 3 个尺寸相近的离合器片同轴相叠安装组
19、成。因为它的“双离合器”不是像 DSG-6 档双离合器变速器那样安装于封闭油腔里，所以，被称为“干式”双离合器。“干式”双离合器结构简单，因而效率更高。但是“干式”离合器自身结构的固有特性使它能够承受的最大扭矩比“湿式”离合器要低。DSG-7 档双离合器变速器用于匹配最大扭矩不超过 250 牛米的小排量发动机。5.2 双离合器自动变速箱发展展望在大众汽车 DSG 一马当先的带领下，其他国家厂商纷纷投入人力物力加入”双离合器变速器”的队伍。与大众不同的是，其他厂商更专注于提高双离合器变速器所承受的最大扭矩，将双离合器变速器装备到跑车上。宝马 M 部门在第 3 代 SMG(SequentialMa
20、nualGearbox)顺序式手动变速器的基础上开发出了最新的专门为最高转速可达 9000r/min 的 V8 发动机而设计的M-DCT(DualClutchTransmission)7 挡双离合器变速器。M-DCT 双离合器变速器已经率先装备在宝马最新一代 M3 轿跑车和敞篷跑车上。保时捷一直是使用手动变速器和 Tiptronic 手/自动一体变速器的。目前，保时捷将自己“雪藏”多年的 PDK 双离合器变速器应用于民用跑车领域。保时捷 PDK 双离合器变速器的结构和运行原理与大众汽车公司 DSG 双离合器变速器相同。除了宝马和保时捷，日产研发出配合 GT-R 跑车的双离合器变速器，三菱汽车研
21、发出用于 EVO 跑车的双离合器变速器。不久的未来，以大众 DGS 为领头羊的双离合器变速器将成为变速箱技术的主流，各种级别的轿车都将会广泛应用双离合器自动变速箱。6.参考文献1 刘振军， 秦大同， 叶明， 等 车辆双离合器自动变速传动技术研究进展分析J 农业机械学报， 2005， 36( 11):161 1642 赵志强， 周云山， 曹成龙 双离合器自动变速器建模与起步仿真分析J 现代制造工程， 2009( 7): 120 1243 吴光强， 杨伟斌， 秦大同 双离合器式自动变速器控制系统的关键技术J 机械工程学报， 2007， 43( 2): 13 214 姚晓涛， 秦大同， 刘振军 双离合器自动变速器起步控制仿真分析J 重庆大学学报 : 自然科学版， 2007， 30( 1): 13 175 百度百科、百度文库
