双离合器自动变速器DCT技术解读

双离合器自动变速器DCT技术解读摘要 应用双离合器自动变速器DCT技术研究了汽车行驶过程中档位变换时动力中断与换挡冲击的问题发现在没有液力变矩器也没有行星齿轮组的双离合器自动变速器换挡时，一台离合器将使用中的齿轮分离，同时另一台离合器啮合已被预选，其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴，相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合，在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力，从而不会出现动力中断的状况。配合两离合器的控制，能够实现在不切断动力的情况下转换传动比，结果表明DCT技术能够缩短换档时间，有效提高换档品质，车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更加强劲、圆滑，从而减少换挡冲击的感觉。关键字 双离合器 变速器 动力中断 DCTInterpretation of DCT dual-clutch automatic transmission technologyAbstract Application double clutch Manager automatically transmission DCT technology research has car driving process mid-range bit transform Shi power interrupted and for retaining impact of problem found in no liquid force variable moments Manager also no planet gear group of double clutch Manager automatically transmission for retaining Shi, a Taiwan clutch Manager will using in the of gear separation, while another a Taiwan clutch Manager meshing has is preselection, its power passed through two a clutch Manager coupling two root entered axis, adjacent the document of passive gear staggered and two entered axis gear meshing, During the whole shift to ensure that at least one set of gears at output power, thereby stopping the power situation does not occur. Combined with two clutch controls, can be achieved without cutting off power down conversion ratio, showed DCT technologies could reduce the shift time, improving shift quality, there will be no stopping the power in the vehicle during acceleration, acceleration of the vehicle stronger, sleek, thereby reducing shifting impact felt.Keywords double clutch transmission break off power DCT引言 汽车变速系统技术整体上是由手动换档向自动换档发展，尤其是现阶段高速发展的计算机技术应用于换档变速系统，使汽立自动变速技术得到了快速的发展。近年来，汽车自动变速器主要有三种型式：电控机械自动变速器（AMT）、无级自动变速器（CVT）和液力机械自动变速器（AT）。在电控机械式自动变速器领域，近年来又出现了一种新的变速传动方式，即双离合器式自动变速传动（Dual Clutch Transmission）由于它既继承了ATM和手动变速器的结构简单、安装空间紧凑、重量轻、传动效率高、制造成本低等许多优点，又融合AT不间断动力、迅速平稳换挡的良好特点，很快便成了业界研究开发的新热点1。DCT将会在一定程度上改变现有的变速器市场格局。双离合器变速器（DCT）的概念到目前已经有六七十年的历史。早在1939年德国的Kegresse.A第一个申请了双离合器变速器的专利，提出了将手动变速器分为两部分的设计概念，一部分传递奇数档，另一部分传递偶数档，且其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴，相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合，配合两离合器的控制，能够实现在不切断动力的情况下转换传动比，从而缩短换档时间，有效提高换档品质，该变速器曾经在载货车上进行过试验，限于当时的控制技术，这种变速器并没有投入批量生产。随后在20世纪80年代，保时捷也发明了专用于赛车的双离合变速器（PDK），但也未能将DCT技术投入批量生产2。本文以双离合器自动变速器DTC技术为基础，解决汽车传动过程中的动力中断的问题，有效提高换档品质，车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更加强劲、圆滑，从而减少换挡冲击的感觉。1.DCT变速器的结构特点双离合器变速器是由两个离合器集合而成的双离合装置、基于手动变速器的三轴式齿轮变速系统、自动换档机构、电子控制液压控制系统组成。输入轴组成是由一个实心轴及其外部套筒轴组合而成的双传动输入系统，奇数档位和偶数档位的传动齿轮分别布置在这两个输入轴上3。离合器1与实心输入轴相联，控制奇数档，离合器2与套筒（空心）输入轴相联，控制偶数档。两个离合器轮流向双传动系统传递动力。而动力的输出轴也是有分别的，一根输出轴实现低速档时的动力输出，另一根轴实现高速和倒车档的动力输出，两根输出轴的动力都要和变速器的最终输出轴联动在一起，将动力输送到车轮上，此外在变速齿轮组的布置上也没有采用传统的布置方式，变速齿轮的放置并不是按照档位的顺序排列的，这样相邻两个档位的变速齿轮就不会再共用一个同步器，这为实现动力的无缝传递提供了技术保证4。结构布置如图2.DCT变速器的工作过程当汽车挂上1档起步行驶时，控制奇数档输入的离合器1接通，使连接奇数档的实心输入轴转动，1档与3档之间的同步器自动与低速档输出轴上的1档齿轮啮合，实现与低速档输出轴联动。动力传递路线如图中实线和箭头所示中实线和箭头所示。 在低速输出轴的末端有一斜齿轮，依靠这个斜齿轮将动力输出到差速器，再传递给最终输出轴（沿虚线所示）。在1档同步器和1档齿轮相啮合的同时，2档同步器也在电控组件的控制下和2档齿轮相啮合，处于工作待命状态5。再看2档的动力传输路线，当变速器挂入1档后，控制偶数挡位输入轴的离合器2是分离的，因而此时处于与发动机动力完全断开的状态，此时连接偶数档的套筒（空心）输入轴虽然在2档齿轮的带动下也会转动，但其完全是在跟随着其他奇数档的齿轮转动，并没有任何动力的输出，仅是为接下来的升档做预先准备。因此偶数档位的输入轴也就不会对奇数档输入轴的动力造成干涉，高速档的输出轴也会跟随转动，但同样是处于空转状态，没有任何动力的输出，所以在动力输出上没有任何动力发生相互干涉67。变速器进入2档时，当踩下1档离合器退出1档的同时，离合器2连接，挂上2档如图中实线和箭头所示，与此同时，3档又预先结合，如此连续的进行工作，使得变速器在入档和摘档时完全没有间隙。所以在DCT变速器的工作过程中总是有2个档位是结合的，一个正在工作，另一个则为下一步做好准备48。控制偶数档的离合器在电控单元的控制下，与发动机的动力输出端结合，控制奇数档输入轴的离合器与发动机的输出端断开，就完成了输入轴的动力切换，这一过程中，两个离合器完全是同步进行的，而不再会像传统的单离合器变速器那样，在离合器与发动机的动力输出端断开时，会出现动力中断的现象。在完成了二档动力切换同时，控制三档的同步器也会在电控部件的控制下，与三档变速齿轮箱啮合，使三档的传动齿轮处于待命状态。如此往复，完成档位之间的变换。从而减少换挡冲击。除了升档时，DCT会使更高档位处于待命状态以外，在超速档时，同样可以为降档实现待命状态，加快降档时间910。3.DCT变速器的优点由于DCT是基于平行轴式手动变速器发展而来的，因此它在继承了手动变速器传动效率高、安装空间紧凑、质量轻、价格低等优点的同时，又具有自动变速器起步和换档品质优良的特性，具有广阔的发展前景和推广应用的显著优势，主要表现在如下几个方面：(1) DCT几乎不受传递功率的限制，可以广泛应用于各种车辆。(2) DCT的生产成本低。变速器没有变矩器，也没有离合器踏板(3)DCT变速器在传动过程中的能耗损失非常有限，大大提高了车辆的燃油经济性。(4) DCT是基于手动变速器发展而来，动力传递仍然是依靠离合器和齿轮，复杂程度底，国内的齿轮传动零部件制造技术比较成熟，大多数变速器生产厂家有一定的技术基础。为发展DCT技术提供了条件。(5) DCT的生产装置可通过对现有的手动档变速器生产线稍加改造便可使用，因此对于手动变速器生产厂产品升级过程周期短新增投资较少，生产继承性好。(6) 由于变速器的需求范围很广，DCT技术（齿轮传动技术+自动控制技术）的应用将不仅只限于汽车变速器，在其他运输机械行业，也能产生同样应用的效应12。我国汽车工业起步较晚，现阶段的生产线也多以生产手动档变速器为主，在自动变速器正处于高增长期的今天，国产汽车的自动变速器主要还是在依靠进口，因此发展DCT产品对提高我国自动变速器的自主开发能力必将会产生积极的推动作用。同时也与我国工业基础相适应。4.总结双离合器自动变速器相对以前所发展的各种自动变速器具有独特的特点，具有出色的动力性、经济性变现。而且适合我国国情，可以充分利用现有的汽车变速器工业生产基础，是新一代的自动变速器。全文围绕双离合自动变速器，主要进行了一下几方面的解读：（1）双离合器自动变速器的基本组成和结构进行了介绍，还对其工作原理进行了讲述，了解其优缺点。（2）双离合器自动变速器技术在应用方面做了简单的阐述，并对其将来的发展空间做出了估计。参考文献1 牛铭奎，双离合器式自动变速器的开发与研究，吉林大学硕士研究生学位论文，2003.12 荆崇华，双离合器自动变速器及其应用前景M.机械工业出版社,2005,120-1873 吕振华等，汽车离合器扭振减振器设计方法探讨，汽车工程，1992.44 金伦，双离合器自动变速器的开发，吉林大学硕士研究生学位论文，2003.3 5 洪涛 刘钊，液力自动变速器换档品质控制的研究，传动系统技术，2003.96 葛安林等，自动换档过程中的动态闭环控制，汽车工程，1994年第五期7 冯普祥，吴际璋.自动变速器结构原理M.机械工业出版社,2002,66-1058 刘岩东.汽车自动变速器构造与原理解析M.机械工业出版社,2009,36-809 J.Wheals etc., Integrated Power train control applied to AMT design for improved shift quality, efficiency and other characteristics using novel hardware and sensors, VDI-Berichte, NR. 1610,2001 10 Anthony ONeil etc., Robotised powershift AMTs, First Ricardo International conferences,2001