陳紅濤，張林濤，于潮，王仁廣

（中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，天津 300162）

1 雙離合器變速器特點(diǎn)

1940年，德國(guó)人Rudolph Franke第一個(gè)申請(qǐng)了雙離合器變速箱 （DCT）專利?，F(xiàn)在雙離合器變速器在大眾公司的汽車上的應(yīng)用較多。這種系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)過(guò)程中的能耗損失非常低，但也有成本和轉(zhuǎn)矩傳遞方面的一些問(wèn)題。大眾公司設(shè)計(jì)的新一代DSG變速器采用了兩個(gè)離合器和六個(gè)前進(jìn)擋的傳統(tǒng)齒輪變速器作為動(dòng)力的傳送部件，這種雙離合器變速器主要具有以下特點(diǎn):

（1）傳動(dòng)過(guò)程中的能耗損失非常有限，大大提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性;

（2）變速器反應(yīng)非常靈敏;

（3）車輛在加速過(guò)程中不會(huì)有動(dòng)力中斷的感覺(jué)，使車輛的加速更強(qiáng)勁、平滑;

（4）百公里加速時(shí)間比傳統(tǒng)手動(dòng)變速器還短;

（5）動(dòng)力傳動(dòng)部件是一臺(tái)三軸式六前進(jìn)擋的傳統(tǒng)齒輪變速器，增加了速比的分配;

（6）雙離合器的使用，可以使變速器同時(shí)有兩個(gè)擋位嚙合，使換擋操作更加快捷。

2 DSG變速器的結(jié)構(gòu)

DSG變速器主要由多片濕式雙離合器、三軸式齒輪變速器、自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)、電子控制和液壓控制系統(tǒng)組成，其中核心機(jī)械部分是雙離合器和三軸式齒輪箱，如圖1所示。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見參考文獻(xiàn) ［1］。

DSG變速器有兩根同心的輸入軸，輸入軸1穿過(guò)輸入軸2。展開圖如圖2所示，輸入軸1和離合器K1相連，輸入軸1上的齒輪分別和1、3、5和R擋的齒輪相嚙合;輸入軸2是空心的，和離合器K2相連，輸入軸2上的齒輪分別和2、4、6擋的齒輪相嚙合;倒擋齒輪通過(guò)中間軸齒輪和輸入軸1的齒輪嚙合。簡(jiǎn)單地講，離合器1管1、3、5和R擋，在汽車行駛中一旦用到1、3、5和R擋中的任何一擋，離合器K1接合;離合器2管2、4、6擋，當(dāng)使用2、4、6擋中的任一擋時(shí)，離合器K2接合。

DSG變速器的多片濕式雙離合器和液壓式自動(dòng)變速器中的離合器結(jié)構(gòu)相似，但由于傳遞的力矩較大，尺寸要大很多。油壓的建立是由ECU指令電磁閥來(lái)控制的，利用液壓缸內(nèi)的油壓通過(guò)活塞壓緊離合器。由于2個(gè)離合器的工作狀態(tài)相反，不會(huì)發(fā)生2個(gè)離合器同時(shí)接合的情形。

DSG變速器的擋位轉(zhuǎn)換是由擋位選擇器來(lái)操作的，擋位選擇器實(shí)際上是個(gè)液壓馬達(dá)，推動(dòng)撥叉就可以進(jìn)入相應(yīng)的擋位，由液壓控制系統(tǒng)來(lái)控制它們的工作。系統(tǒng)中有6個(gè)油壓調(diào)節(jié)電磁閥，用來(lái)調(diào)節(jié)2個(gè)離合器和4個(gè)擋位選擇器中的油壓壓力，還有5個(gè)開關(guān)電磁閥，分別控制擋位選擇器和離合器的工作。DSG變速器的具體換擋機(jī)構(gòu)和離合器跟普通自動(dòng)變速器的差不多［2－3］。

3 DSG變速器的工作過(guò)程

DSG變速器的工作過(guò)程比較特別。如圖1所示，1擋起步行駛時(shí)，離合器1接合，通過(guò)輸入軸1到1擋齒輪，再輸出到差速器。同時(shí)2擋結(jié)合，由于離合器2是分離的，2擋這條路線實(shí)際上還沒(méi)有動(dòng)力在傳輸，只是預(yù)先選好擋位，為接下來(lái)的升擋做準(zhǔn)備。變速器進(jìn)入2擋后，1擋退出，同時(shí)3擋預(yù)先結(jié)合。所以在DSG變速器的工作過(guò)程中總是有兩個(gè)擋位是結(jié)合的，一個(gè)正在工作，另一個(gè)則為下一步做好準(zhǔn)備。

DSG變速器在降擋時(shí)，同樣有兩個(gè)擋位是結(jié)合的，如果4擋正在工作，則3擋作為預(yù)選擋位而結(jié)合。DSG變速器的升擋或降擋是由ECU進(jìn)行判斷的，踩加速踏板時(shí)，ECU判定為升擋過(guò)程，作好升擋準(zhǔn)備;踩制動(dòng)踏板時(shí)，ECU判定為降擋過(guò)程，準(zhǔn)備降擋。

一般變速器升擋總是一擋一擋地進(jìn)行，而降擋經(jīng)常會(huì)跳躍地降擋，DSG變速器在手動(dòng)控制模式下也可以進(jìn)行跳躍降擋，例如，從6擋降到3擋，連續(xù)按3次降擋按鈕，變速器就會(huì)從6擋直接降到3擋，但是如果從6擋降到2擋時(shí)，變速器會(huì)先降到5擋，再?gòu)?擋直接降到2擋。在跳躍降擋時(shí)，如果起始擋位和最終擋位屬于同一個(gè)離合器控制的，則會(huì)通過(guò)另一離合器控制的擋位轉(zhuǎn)換一下，如果起始擋位和最終擋位不屬于同一個(gè)離合器控制的，則可以直接跳躍降至所定擋位。

4 IAV雙離合器混合動(dòng)力變速器的工作模式

IAV公司開發(fā)出一種9速比的雙離合器混合動(dòng)力總成［4－5］，如圖3所示，主要部分包括發(fā)動(dòng)機(jī)、單離合器、電機(jī)、雙離合器、變速器。此總成可以實(shí)現(xiàn)以下6種工作模式。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。車輛處于停止?fàn)顟B(tài)，單離合器K0結(jié)合，雙離合器DC都分離，電機(jī)EM作為起動(dòng)機(jī)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)ICE。如圖4所示。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式。發(fā)動(dòng)機(jī)ICE起動(dòng)，單離合器K0結(jié)合，電機(jī)EM不工作，雙離合器DC中的一個(gè)結(jié)合，動(dòng)力經(jīng)9速變速器TM輸出。如圖5所示。

（3）并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式。發(fā)動(dòng)機(jī)ICE工作，單離合器K0結(jié)合，電機(jī)EM工作，雙離合器DC中的一個(gè)結(jié)合，動(dòng)力經(jīng)9速變速器TM輸出。如圖6所示。

（4）電機(jī)制動(dòng)回饋模式。發(fā)動(dòng)機(jī)ICE不工作，單離合器K0分離，雙離合器DC中的一個(gè)結(jié)合，動(dòng)力經(jīng)9速變速器TM輸入，驅(qū)動(dòng)電機(jī)EM以發(fā)電機(jī)方式工作。如圖7所示。

（5）純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式。發(fā)動(dòng)機(jī)ICE不工作，單離合器K0分離，電機(jī)EM以電動(dòng)機(jī)方式工作，雙離合器DC中的一個(gè)結(jié)合，動(dòng)力經(jīng)9速變速器TM輸出。如圖8所示。

（6）純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。單離合器K0結(jié)合，電機(jī)EM以電動(dòng)機(jī)方式工作，雙離合器DC中的一個(gè)結(jié)合，電機(jī)EM的動(dòng)力一部分經(jīng)9速變速器TM輸出驅(qū)動(dòng)車輛，一部分用來(lái)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)ICE。如圖9所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)大眾DSG雙離合器的分析說(shuō)明和IAV公司的9速比雙離合器混合動(dòng)力變速器的工作過(guò)程說(shuō)明，可以清楚地了解雙離合器的基本組成和工作原理，以及其在混合動(dòng)力汽車中的具體應(yīng)用。

【1】鄭勁.DSG雙離合變速器的結(jié)構(gòu)分析［J］.汽車零部件，2011（4）:85－86.

【2】郭孔輝，周曉暉，王爽，等.自動(dòng)變速器換擋機(jī)構(gòu)的建模和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化［J］.汽車技術(shù)，2008（12）:1－3.

【3】李長(zhǎng)玉.自動(dòng)變速器中單向離合器的結(jié)構(gòu)與功能分析［J］.汽車零部件，2010（6）:90－91.

【4】Leech M，Muller J，Schneider E.A new 9-speed Hybrid dual clutch transmission for transverse applications［C］.2011 TM Symposium China，2011.

【5】Blessing U C.6HDT250-Scalable Hybrid Dual Clutch Transmission from Mild to Plug-In［C］.2011 TM Symposium China，2011.