双离合变速器种类和特点
双离合变速箱简称DCT,英文全称为Dual Clutch Transmission,中文翻译过来应该为“直接换挡变速器”,因为其有两组离合器,所以也有不少人干脆就叫它双离合变速器。
双离合变速箱起源来自赛车运动,它最早的实际应用是在80年代初的保时捷Prosche 962C和1985年的奥迪Audi sport quattro S1 RC赛车上,但是因为耐久性等问题经过了十余年的改进后,才真正被普通量产车所应用。时至今日DSG这项技术已经有20余年的历史,在技术方面已经非常成熟了。
双离合变速器的优点
双离合变速箱结合了手动变速箱和自动变速箱的优点,没有使用变矩器,转而采用两套离合器,通过两套离合器的相互交替工作,来到达无间隙换挡的效果。两组离合器分别控制奇数挡与偶数挡,具体说来就是在换挡之前,DSG已经预先将下一挡位齿轮啮合,在得到换挡指令之后,DSG迅速向发动机发出指令,发动机转速升高,此时先前啮合的齿轮迅速结合,同时第一组离合器完全放开,完成一次升挡动作,后面的动作以此类推。
因为没有了液力变矩器,所以发动机的动力可以完全发挥出来,同时两组离合器相互交替工作,使得换挡时间极短,发动机的动力断层也就非常有限。作为驾驶者我们最直接的感觉就是,切换挡动作极其迅速而且平顺,动力传输过程几乎没有间断,车辆动力性能可以得到完全的发挥。与采用液力变矩器的传统自动变速器比较起来,由于DSG的换挡更直接,动力损失更小,所以其燃油消耗可以降低10%以上。
不过与传统的自动变速器比起来,DSG也存在一些固有的弊端,首先就是由于没有采用液力变矩器,又不能实现手动变速器“半联动”的动作,所以对于小排量的发动机而言,低转速下的扭矩不足的特性就会被完全暴露出来;其次,由于DSG变速器采用了电脑控制,属于一款智能型变速器,它在升/降挡的过程中需要向发动机发出电子信号,经发动机回复后,与发动机配合才能完成升/降挡。大量电子元件的使用,也增加了其故障出现的机率。
DCT也是基于传统的平行轴式手动变速器发展而来的,从而以结构简单的平行轴式结构达到了结构复杂的旋转轴(行星齿轮)自动变速器的效果,它继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等优点。由于它可以充分利用原有手动变速器的生产设备,只需增加少量的生产设备即可,生产继承性好,很适合现有的手动变速器生产厂家将产品升级到自动变速器。双离合器式自动变速器的应用范围很大,它既可以应用在大型车、中型车上,而且由于它换档时间很短,也可以应用在赛车上。并且,通常在较大扭矩的车辆中,它的应用更为有利。这是因为,它的两个传动轴一般情况下是同心的,由于轴的刚度、强度以及结构尺寸等方面的原因,较大的传动轴轴径有利于双离合器自动变速器的设计,多适合发动机排量较大的车辆。
变速器的构造和原理
1.变速器功用
(1)改变传动比,满足不同行驶条件对牵引力的需要,使发动机尽量工作在有利的工况下,满足可能的行驶速度要求。
(2)实现倒车行驶,用来满足汽车倒退行驶的需要。
(3)中断动力传递,在发动机起动,怠速运转,汽车换档或需要停车进行动力输出时,中断向驱动轮的动力传递。
2.变速器分类
(1)按传动比的变化方式划分,变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。
(a)有级式变速器:有几个可选择的固定传动比,采用齿轮传动。又可分为:齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮(行星齿轮)轴线旋转的行星齿轮变速器两种。
(b)无级式变速器:传动比可在一定范围内连续变化,常见的有液力式,机械式和电力式等。
(c)综合式变速器:由有级式变速器和无级式变速器共同组成的,其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。
(2)按操纵方式划分,变速器可以分为强制操纵式,自动操纵式和半自动操纵式三种。
(a)强制操纵式变速器:靠驾驶员直接操纵变速杆换档。
(b)自动操纵式变速器:传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板,变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件,实现档位的变换。
(c)半自动操纵式变速器:可分为两类,一类是部分档位自动换档,部分档位手动(强制)换档;另一类是预先用按钮选定档位,在采下离合器踏板或松开加速踏板时,由执行机构自行换档。
变速器传动机构
(1)三轴变速器
这类变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。
三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档,由壳体、第一轴(输入轴)、中间轴、第二轴(输出轴)、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。
(2)两轴变速器
这类变速器的前进档主要由输入和输出两根轴组成。与传统的三轴变速器相比,由于省去了中间轴,在一般档位只经过一对齿轮就可以将输入轴的动力传至输出轴,所以传动效率要高一些;同样因为任何一档都要经过一对齿轮传动,所以任何一档的传动效率又都不如三轴变速器直接档的传动效率高。
3.变速器操纵机构
变速器操纵机构能让驾驶员使变速器挂上或摘下某一档,从而改变变速器的工作状态。
为了保证变速器的可靠工作,变速器操纵机构应能满足以下要求:
(1)挂档后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合(或滑动齿轮换档时,全齿长都进入啮合)。在振动等条件影响下,操纵机构应保证变速器不自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置。
(2)为了防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏,在操纵机构中设有互锁装置。
(3)为了防止在汽车前进时误挂倒档,导致零件损坏,在操纵机构中设有倒档锁装置。