雙離合器變速器工作原理

奧迪直接換擋變速器

大多數人都知道汽車的變速器分為兩種基本類型：手動和自動。手動變速器要求駕駛員踩下離合器踏闆并使用換擋杆來實現換擋；而自動變速器可以使用離合器、變矩器和行星齒輪組為駕駛員完成全部換擋工作。但是還有一種介于二者之間并綜合了二者各自優點的變速器：雙離合器變速器。這種變速器也稱為半自動變速器、“無離合”手動變速器和自動手動變速器。

在賽車領域，半自動變速器（例如順序手動變速器）多年來一直占據主導地位。但是在量産車中，這還是一種相對較新的技術。被稱作雙離合器變速器或直接換擋變速器的這些特定設計采用的就是這種技術。

本文将探讨雙離合器變速器的工作原理、它與其他兩種變速器的對比，以及為何有人預言這種變速器代表了未來的發展趨勢。

對比之下，雙離合器變速器使用兩個離合器，但沒有離合器踏闆。先進的電子系統和液壓系統像控制标準自動變速器那樣對離合器進行控制。但在雙離合器變速器中，各離合器單獨運轉。 一個離合器控制奇數擋（一擋、三擋、五擋和倒擋），另一個離合器控制偶數擋（二擋、四擋和六擋）。 這樣，不需要中斷從發動機到變速器的動力傳送就可以換擋。其工作方式如下：

駕駛員也可以選擇完全自動模式，從而将所有換擋工作交給計算機完成。 在這種模式下，駕駛體驗非常類似于普通自動擋車。由于雙離合器變速器可以“逐漸退出”一個擋位并“逐漸接入”另一個擋位，因此減少了換擋沖擊。 更重要的是，換擋是在負載下完成的，因此可以始終維持動力輸出。

獨創性的雙軸構造使奇數擋和偶數擋分離，從而使這一切成為可能。 我們将在下一節了解有關這兩個軸的知識。

變速器軸和多片離合器

在雙離合器變速器的中央是一個由兩個部分構成的變速器軸。 普通的手動變速器将所有擋位的齒輪安放在一根輸入軸上，與此不同的是，雙離合器變速器将奇數擋齒輪和偶數擋齒輪分别安放到兩根輸入軸上。這是如何實現的呢？ 外軸是中空的，其中留有嵌套内軸的空間。 外部的中空軸為二擋和四擋提供動力，而内軸為一擋、三擋和五擋提供動力。

下圖顯示了典型的五速雙離合器變速器的這種結構。 請注意，一個離合器控制二擋和四擋，而另一個獨立的離合器控制一擋、三擋和五擋。這就是可以實現瞬間換擋并保持連續動力傳輸的訣竅。 标準的手動變速器由于必須使用一個離合器來控制所有的奇數擋和偶數擋齒輪，因而無法做到這一點。

由于雙離合器變速器與自動變速器類似，因此，您可能會認為，雙離合器變速器會像自動變速器一樣需要一個變矩器，以用來将發動機扭矩從發動機傳送到變速器。但是，雙離合器變速器不需要變矩器。 市場上當前的雙離合器變速器使用的是濕式多片離合器。 “濕式”離合器是指将離合器組件浸泡在潤滑液中以減少摩擦并限制發熱的離合器。 有幾家制造商正在開發使用幹式離合器（像那些通常與手動變速器關聯的離合器那樣）的雙離合器變速器，但現在裝備雙離合器變速器的所有量産車使用的都是濕式離合器。許多摩托車使用了單一的多片離合器。

濕式多片離合器和變矩器一樣，都是使用液壓來驅動齒輪。 液體作用于離合器活塞内部，如上圖所示。當離合器結合後，活塞内部的液壓迫使一組螺旋彈簧分離，從而将一系列離合器片和摩擦盤推向固定的壓闆。 摩擦盤有内部齒形，其大小和形狀可與離合器從動鼓上的花鍵齧合。而動鼓又連接到将接收傳動力的齒輪。 奧迪的雙離合器變速器在其濕式多片離合器中既有一個小的螺旋彈簧，又有一個大的膜片彈簧。

為了使離合器分開，活塞内部的液壓會減少。 這樣就可以讓活塞彈簧松弛下來，從而減少離合器總成和壓闆上的壓力。

下面讓我們了解一下雙離合器變速器的優缺點。

雙離合器變速器的優缺點

希望您現在已經清楚為什麼會将雙離合器變速器歸類為自動手動變速器。雙離合器變速器的操作大體上與标準的手動變速器類似：雙離合器變速器使用了輸入軸和輔助軸來安放齒輪、同步器和離合器。 由于實際的換擋工作是由計算機、電磁閥和液壓系統完成的，因此雙離合器變速器沒有離合器踏闆。 即使沒有離合器踏闆，駕駛員仍然可以通過翹闆開關、按鈕或換擋杆“告訴”計算機何時采取動作。

輕松的駕駛體驗僅僅是雙離合器變速器帶來的衆多優點之一。 由于升擋僅需要8毫秒，很多人都認為，雙離合器變速器在市場上現有的任何車輛中可以提供最為淩厲的加速度。由于雙離合器變速器消除了手動變速器中伴随換擋帶來的換擋沖擊（甚至有些自動變速器中也存在），自然可以提供平穩的加速。 最為突出的優點是，雙離合器變速器可以讓駕駛員自由選擇是自己控制換擋還是交由計算機來完成。

配有雙離合器變速器的奧迪TT Roadster

雙離合器變速器最為引人關注的優點可能是節油。 由于從發動機到變速器的動力傳送不會發生中斷，因此可以顯著降低油耗。有些專家認為，六速雙離合器變速器與傳統的五速自動變速器相比，最多可以節油10%。

很多汽車制造商都對雙離合器變速器技術感興趣。 不過，有些汽車制造商對于因改造生産線以提供新型變速器而帶來的附加成本還存有顧慮。這些附加成本最初會增加裝備雙離合器變速器汽車的成本，而這可能不會受到精明的消費者的歡迎。

此外，有些制造商已經在替代變速器技術上投入了巨資。 最值得注意的一項技術就是無級變速器，即CVT。CVT是一種自動變速器，可使用移動的滑輪系統和皮帶或鍊條，在一個很寬的範圍内無級調節齒數比。 CVT還可以減少換擋沖擊，并且可以顯著降低油耗。 但CVT無法滿足高性能汽車的高扭矩要求。

雙離合器變速器則沒有這類問題，因而是高性能汽車的理想之選。 在歐洲，手動變速器憑借其性能和節油的優勢成為人們的首選，因此有人預言，雙離合器變速器将會占據25%的歐洲市場。 到2012年，西歐生産的汽車中将隻有1%會安裝CVT。

下面我們來回顧雙離合器變速器的曆史，并展望其未來的前景。

雙離合器變速器簡史

發明雙離合器變速器的人是汽車工程技術方面的先驅。Adolphe Kégresse（阿道夫•加爾奇）以開發了半履帶車而聞名于世，這是一種裝備了橡膠履帶的車輛，可以在各種地形中越野行駛。1939年，加爾奇構思了雙離合器變速器的設想，希望應用于具有傳奇色彩的雪鐵龍Traction（前驅）車上。不幸的是，當時不利的商業環境阻礙了這一設想的繼續發展。

加爾奇為雪鐵龍設計的雙離合器變速器的草圖

奧迪和保時捷都采用了雙離合器的概念，但最初的應用隻限于賽車上。956和962C賽車上就采用了“保時捷雙離合器”（簡稱“PDK”）。1986年，保時捷962奪得了蒙紮1000公裡世界跑車原型車錦标賽的桂冠，這是裝備了PDK半自動翹闆開關換擋變速器的汽車在這一賽事中首次奪魁。 奧迪也在1985年創造了曆史，當時，裝備了雙離合器變速器的Sport quattro S1拉力賽車在海拔高達4300米的派克峰(Pikes Peak) 舉行的山道賽中一舉奪冠。

但是，直到最近，雙離合器變速器的商業化才變得可行。 大衆汽車一直是雙離合器變速器應用的先鋒，獲得了博格華納 (BorgWarner) 的DualTronic技術的許可。 目前，隻有歐洲才有裝備了雙離合器變速器的量産汽車。這些車型包括大衆的甲殼蟲、高爾夫、途安和捷達；奧迪的TT和A3；斯柯達的歐雅以及西亞特的Altea、Toledo和Leon。

大衆捷達2.0

福特公司是雙離合器變速器的第二大制造商，其采用的雙離合器變速器是福特歐洲公司及其合資變速器制造商GETRAG-Ford（福特與合資方各占50%的股份）生産。 在2005年的法蘭克福國際汽車展上，福特公司展示了六速雙離合器變速器的“動力換擋系統”。 但采用第一代動力換擋的量産車還需要大約兩年才能面世。

美國的駕駛員可能還需等待更長的時間，才能享受到裝備了雙離合器變速器的汽車的種種好處。 在這一時刻到來之前，狂熱的性能追求者可能還不得不滿足于标準的五速手動變速器。

DSG變速器的基本原理

無論6擋還是7擋DSG變速器，它們的基本原理是一緻的，簡單的說，就是将兩套變速系統合二為一。

DSG變速器包含智能電子液壓換擋控制系統、雙離合器、雙輸入軸和三個驅動軸等核心環節，它們共同完成複雜的換擋過程。

發動機動力通過曲軸和一個雙質量飛輪傳遞到雙離合器。其中，離合器1負責奇數擋位，離合器2負責偶數擋位和倒車擋。而操控系統則指揮換擋齒輪在比當前工作擋位高一級的擋位上待命，随時準備進入工作狀态。

舉例說明：當車子以4擋行駛時，5擋其實已經處于齒合待命狀态。當汽車達到理想的換擋速度時，與4擋結合的離合器2迅速分離，而負責5擋的離合器1則迅速結合，并激活5擋。也就是說，在4擋和5擋之間兩個離合器的分離和結合有一個瞬間交疊的過程，使其幾乎在同一時刻完成從4擋到5擋的轉換過程，從而有效保證了動力輸出的不間斷以及瞬間換擋。

根據專家的測算，DSG的換擋過程僅僅需要百分之幾秒便能完成。

二、6擋DSG與7擋DSG變速器的最大差别

6擋DSG與7擋DSG變速器的最大差别就在于核心部件雙離合器。6擋DSG變速器采用的是濕式離合器，7擋采用的是幹式離合器。而幹式與濕式最大區别就在于幹式工作效率更高、運行更穩定、速度更快，在帶來更大駕駛樂趣的同時實現了更低的耗能和排放。

由于7擋DSG變速器能夠實現最快換擋以及最合理細密的動力分配，因此，它對于汽車的駕駛能夠帶來顯著的變化：一是提速更快更平順，二是動力損耗達到最小。一般來說，7擋DSG變速器比傳統的自動變速器在顯著提升汽車動力和性能的同時實現降低20%左右的油耗。

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