淺談雙離合器及雙離合器變箱的特點和應用

徐小花

摘要：在汽車節能減排被越來越重視的現在和未來，除發展新能源車以外，對于傳統燃油車來說，要求也越來越嚴苛。為了解決這一問題，除了動力總成發動機本身以外，作為傳動系統的變速箱是很重要的一部分，它是影響整個車輛油耗和排放的重要部分。作為相關人員，有必要去了解相關應用。

Abstract： In the present and future where more and more attention is paid to automobile energy saving and emission reduction， in addition to the development of new energy vehicles， the requirements for traditional fuel vehicles are becoming more and more stringent. In order to solve this problem， in addition to the powertrain engine itself， the gearbox as a transmission system is a very important part. It is an important part that affects the fuel consumption and emissions of the entire vehicle. As a relevant person， it is necessary to understand related applications.

關鍵詞：雙離合;變速箱;雙離合器變速箱

Key words： double clutch;gearbox;gearbox with double clutch

中圖分類號：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0063-02

0? 引言

熟悉和了解汽車的人應該都知道汽車變速箱是汽車的傳動部分，能將發動機動力按要求傳遞給車輪。本文主要是介紹變速箱種類中的雙離合變速的基本原理以及特點。

1? 變速箱的種類以及各自的特點

對于傳統燃油車來說，常用的變速箱有以下幾種：

①手動變速箱（MT）由普通離合器和齒輪箱組成，特點：技術成熟，結構簡單，成本低效率高，傳動換檔需要人工操作駕駛舒適性差，對駕駛員的要求高。從目前的中國汽車市場狀態看，在乘用車的應用上占有比例在逐步減少，主要是現在人對汽車的舒適性要求越來越高。在商用車部分由于產品的技術特性，目前還是占有很高的市場份額。

②手自一體變速箱（AMT）? 是在手動變速箱的基礎上發展起來的，結構與手動變速箱相似，區別的換檔執行器由人工操作變成由液壓或電動執行器操作，操作性好。AMT是在MT的基礎上發展起來的，相對于MT有了自動換檔的功能，但換檔的平順性不如下面介紹的自動變速箱、無級變速箱以及雙離合器變速箱。這種結構在中國市場多用于商用車，在乘用車上幾乎很少有應用。

③自動變速箱（AT） 其結構與前面所說的MT和AMT兩種結構完全不一樣，是由液力變矩器和帶有行星齒輪的變速箱以及液壓控制單元所組成。特點：相對于MT變速箱來說不需要人工操作來換檔，駕駛舒適性很好，但因于液力變矩器液力傳遞扭矩時效率低，導致整個AT變速箱在低檔位時油耗會高一些。目前為了改善這些，很多廠家推出了8AT和9AT，可以更好地適應各種工況，以降低油耗和提高動力性。另外，相對于MT變速箱，AT變速箱結構要復雜，制造成本高價格高。

④無級變速箱（CVT）其結構由液力變矩器和帶有鋼帶輪的變速箱以及液壓控制單元所組成。特點：與AT變速箱一樣不需要人工操作來換檔，駕駛舒適性，由于動力不間斷以及傳動比很多，所以油耗要低。另外由于鋼帶傳動的特性，變速箱的傳遞扭矩能力會受到限制，很難做到較大扭矩的車上應用較困難，對于大排量的汽車還是以配AT變速箱為主。

⑤雙離合變速箱（DCT）由雙質量飛輪、雙離合器加雙動力輸入的變速箱以及液壓控制單元組成。特點：換檔和AMT一樣不需要人工操作。另外由于變速箱有雙動力輸入，所以在換檔過程中可以做到換檔快，動力不間斷，省油。與MT與AMT變速箱相比，結構要復雜一些，制造成本要高一些。

2? 雙離合變速箱的結構與工作原理

雙離合變速箱由雙質量飛輪、雙離合器、雙離合器執行器（控制離合器1或離合器2接合與分離的）、雙動力輸入的齒輪箱、變速箱換檔執行器（液壓或電動），動力是由發動機經過雙質量飛輪（與普通飛輪比，多了減震器，能夠過濾發動機帶來的扭矩不穩定波動）傳給雙離合器，如果單數（奇數）檔工作，則雙離合器對應的單數（奇數）檔離合器則結合，動力就可以繼續傳遞給變速箱的單數（奇數）動力輸入軸，經相應的檔位齒輪動力從變速箱輸出。雙數（偶數）檔工作時一樣，動力從雙離合器的雙數（偶數）檔離合器傳遞給變速箱的雙數（偶數）動力輸入軸，經相應的檔位齒輪動力從變速箱輸出。需要說明的是雙離合器的單數或雙數離合器接合前，單數或雙數檔位齒輪的同步器需要提前進入嚙合狀態，在進行換檔時，只是切換離合器1和2的接合與分離狀態，通常是在一個離合器進行分離時，另一套離合器同步進行嚙合，這一過程會出現兩套離合器同時傳遞扭矩的狀態，只不過是占的比重不同，這樣最終才能做到動力不間斷。這也是雙離合器變速箱與普通的MT變速箱相比動力性上的優點。

對于雙離合器變速箱的齒輪箱結構和普通的MT變速箱相似，是靠撥叉來改變檔位齒輪的同步器是否嚙合或分離。區別是MT的換檔撥叉是靠人工去撥動的，而對于雙離合器變速箱的換檔撥叉是由電子執行器去撥動的。這和AMT變速箱的換檔撥叉的工作過程是很相似的。

由于雙離合器變速箱的齒輪箱結構與MT或AMT相似，這就意味著與其他AT或CVT變速箱相比，有著傳動效率高油耗低的優點，與MT或AMT相比，又有AT和CVT變速箱的換檔平順性要好和舒適性高的優點。這也是最近幾年各主流市場車型多數車型開始越來越多的配雙離合器變速箱的原因。另外由于雙離合器變帶箱必須配雙質量飛輪和雙離合器，再加上結構上的復雜，這樣會在制造成本上會比其他的變速箱要高一些，這也是影響雙離合器變速箱市場點有量的一個因素。但隨著技術的成熟和革新，這個因素會逐步變小。

當前主流的雙離合器變速箱有二種，一種是配干式雙離合器變速箱，另一種是配濕式雙離合器變速箱。這二種變速箱的齒輪箱的結構部分和工作原理是一樣的，區別是雙離合器不一樣，對應的雙離合器分別是干式雙離合器和濕式雙離合器。下面分別說說各自的特點。

3? 干濕式雙離合器的結構及各自特點

前面說到雙離合器變速箱對應的雙離合器有二種分別是干式雙離合器和濕式雙離合器。

干式雙離合器的結構如圖1所示。由于摩擦片所使用的材料的原因，要求在工作過程中摩擦片和壓盤之間不能有油或液體，所有有油或液體將會產生打滑和傳遞扭矩能力下降的現象。這也決定了不能通過油或液體對干式雙離合器進行散熱。

濕式雙離合器的結構如圖2所示。由于摩擦片采用紙基材料，在工作過程中必需用變速箱油對摩擦片進行散熱，這也解決了濕式雙離合器總成的散熱問題。

關于散熱性，由于所用摩擦材料結構特性的要求，干式離合器只能通過自身結構和空氣散熱來，所以散熱性較差，這樣就會很容易導致干式離合器從動盤的摩擦材料燒壞。而濕式離合器摩擦材料工作時是必須帶油的，通常是通過噴油的方式使摩擦片組處于油中工作，這同樣也能起到冷卻效果，所以說濕式離合器散熱性較好。對比這兩種可以得之濕式雙離合器的散熱性要比干式雙離合器的散熱性好很多，最終產品的壽命也會高很多。

關于傳遞扭矩的能力方面對比。離合器是靠摩擦傳遞扭矩的理論公式為：傳遞扭矩的能力T = 摩擦片工作面數量N * 摩擦片有效工作半徑R * 摩擦系數u * 壓緊力F。從這個公式可知傳遞扭矩的能力與摩擦片工作面數量成正比，與摩擦片有效工作半徑成正比。對于干式離合器通常奇數（或偶數）離合器只有一個從動盤，很少或幾乎沒出現過多片摩擦片的情況，也就是只有2個摩擦工作面數，這樣如果要加大傳遞扭矩的能力只能加大摩擦片有效工作半徑。但由于整個雙離合器的外尺寸限制，所以摩擦片有效工作半徑能改變的有限，最終也就很難實現較大傳遞扭矩的能力，摩擦系數的提升也是有限的，主流摩擦材料也不會提高很多，所以目前常見最大的傳遞扭矩的能力大多數在300N·m以下，很少有超出300N·m的。而對于溫式離合器來說，由于奇數（或偶數）離合器有很多片摩擦片，增加一片摩擦片和鋼片對產品結構上的增加不是很大估計在6-7mm左右，不會影響變速箱的整個結構。這樣在同樣摩擦片有效工作半徑的前提下，傳遞扭矩的能力就會高3-4倍。反之可以通過增加摩擦片來減小有效工作半徑，最終減小整個溫式離合器的外徑尺寸。

關于結構及制造成本。由于干式離合器是在普通離合器的技術上發展起來的，結構與普通離合器較相似，結構相對濕式來說較簡單，制造成本較低。對于干式離合器，由于要考慮用油來冷卻，所以在很多零件上要加工過油孔，另外其他組合零件較多，結構加工尺寸要求也高，這樣總的制造成本就會高很多。

綜上所知，對于干式雙離合器來說，結構簡單，制造成本低，散熱性差摩擦片易燒壞壽命相比濕式離合器來說要低，傳遞扭矩能力最大受到限制。對于濕式雙離合器來說，結構復雜，制造成本高，散熱性好傳遞扭矩能力大（目前已經有超過1000N·m的濕式雙離合器應用了）壽命長。

4? 小結

對于汽車變速箱特別是乘用車變速箱來說，由于現代人對汽車架駛的舒適性要求越來越高，所以配自動檔的車（含AT CVT DCT）點有量越來越多。目前主流的技術以及市場占有量較大的就是雙離合器變速箱，從使用性能來說濕式雙離合器的變速箱更好一點，但成本會更高。如果干式雙離合器能解決散熱等一些問題，在某些應用的條件下干式和雙離合器的差距會越來越小。但從目前市場份額看，干式雙離合器變速箱的占有量成下降的趨勢，這主要可能與干式雙離合器本身的結構特點相關，即傳遞扭矩受限，散熱性差。另外由于技術的更新，給濕式雙離合器結構可靠性和制造成本上帶來了很大的優勢，使得濕式雙離合器變速箱的市場占有量變得越來越大。

參考文獻：

[1]《雙離合變速箱》百度百科.

[2]汽車工程手冊[M].北京理工大學出版社，2010.

[3]7速雙離合變速器.太平洋汽車網.