双离合变速器研究意义论文

男孩对于机械总有着科学无法理解的痴迷。从最小时的乐高玩具、四驱车长大了到 汽车 、手表乃至一直被吐槽的挖掘机，机械总是伴随着一个男生的成长。从爆缸5,6次，被改装车而耽误的相声表演艺术家溜溜哥到制表、玩表把脸部灵敏度调整到最低的大能哥，这些IP爆火的背后是我们对于机械，对于这些冰冷但是却充满吸引力“物件”的无比渴望。无论是男孩还是长大成男人，对于机械的理解和渴望也从来没有一天会消散过。 汽车 一直以来作为机械、 科技 的完美结合体承载了我们对于机械的遐想。随着 科技 的不断发展，我们认知的不断增长，从仅仅只是一个交通工具到伴随着我们成长的朋友， 汽车 对于我们来说已经不再是一个陌生的机器，而是一个我们能够懂得，能够理解的伙伴。 然而如果要我来选一个 汽车 上最有吸引力的零部件，不是发动机，不是底盘，而是变速器。相比能够输出澎湃动力的发动机，能够给你直接感受的底盘，变速箱其实并不起眼，但是如果没有一个强大的变速箱，发动机和底盘也无法发挥出其应有的价值。就像是一个成功男人背后的女人，一直辅佐其左右。 变速器按照操控方式可分为手动变速器和自动变速器，手动变速器是由驾驶员手动操纵变速杆进行换挡的变速器，而自动变速器是由车辆的自动控制系统根据车辆的负荷和速度自动进行换挡的变速器。自动变速器又分为机械式自动变速器、双离合自动变速器、液力自动变速器和无级变速器。其中，双离合变速器有着良好的动力性、燃油经济性和乘坐舒适性等优点，且整体处于发展阶段，是适合重点研发的自动变速器。DCT双离合变速箱，英文全称是Dual Clutch Transmission，它是基于平行轴式手动变速箱的动力传递原理创新开发而来。创新性的将变速箱的奇数挡和偶数挡分别布置在与两个离合器所联接的两根输入轴上。挡位切换是通过精确控制两个离合器的分离与结合，进而完成扭矩传递路径的切换来实现的。 与 AT、CVT、AMT 相比, DCT具有燃油经济性好, 驾驶乐趣;，紧凑的设计与安装空间小，重量轻，扭矩传递能力大，起步性能和换档品质好等特点，更适合搭载在乘用车之上。 但是要知道，一开始的DCT并没有拥有这样的优势。 1939 年，Kegresse Adolphe 申请了世界上第一个双离合变速器的专利 DE894204C，将手动变速器分为两部分，一部分传递奇数挡，另一部分传递偶数挡，动力传递通过两个离合器连 接两根输入轴，相邻挡位的从动齿轮交替与两输入轴的主动齿轮啮合，从而实现动力的不间断输出。这一变速箱样机曾搭载在卡车上进行过相关试验，但当时由于计算机控制技术不成熟，最终没有实现量产。基于同样的原因，此后几十年各公司 研发的双离合变速器也未投入量产。直到十九世纪八十年代，计算机控制技术成熟之后，双离合变速器才真正在 汽车 上应用。 1983年，计算机技术已然突飞猛进，所以当解决了计算机控制技术之后，双离合变速器技术也迎来了新的春天。在公开号为 DE3343827A1 的专利申请公开了双离合变速器的结构及控制系统，包括连接发动机轴的液压驱动的双离合器，其中一个离合器连接的内轴输出一、三、五挡和倒挡，另一个离合器连接的嵌套在内轴上的外轴输出二、四挡，两个离合器分别由两个液压缸驱动，控制设备包括电液压力调节先导阀、液压调节阀、换挡油阀等，其利用电液控制系统代替人工对离合器踏板进行操作，实现了双离合变速器的精确控制。 而就在同一年，保时捷956成为了第一个搭载双离合变速器的市售车型。在那年保时捷956横扫勒芒拿下第一到第八的整整前八位，那年双离合变速器全面展现出了强大实力。之后两年，保时捷于1984年开始研发同样搭载双离合变速器的962，并且很快成为了世界各地耐力赛上的中坚力量，也开创了保时捷在Hyper Car时代。从此双离合变速器成为了赛车的香饽饽，也成为了性能的象征。1985年，奥迪将双离合器技术应用于赛车上，被命名为“Audi Sport Quattro S1赛车配合双离合器技术”。得益于双离合器的快速换挡，当时奥迪赛车获得多项赛事的胜利。同年，保时捷公司也将民用版的双离合器（Porsche Doppel Kupplungen，简称PDK）技术应用在跑车上。 但是双离合的发展并没有结束，在1987年，公开号为 DE19631983C1 的专利申请公开了双离合变速器齿轮的接合方法进一步提升了双离合变速器的性能。其结构为两个齿轮输入轴和一个齿轮输出轴，每个输入轴通过一个摩擦式离合器与发动机连接。 在应用的过程中，其中一个离合器输出发动机的扭矩，同时另一个离合器分离但其输出轴的同步器处于结合状态，因此，两个离合器能够交替输出动力，这为后续的双离合变速器的发展垫定了基础。 在此之后，双离合变速器开始真正进入到了消费者的眼中。到了20世纪90年代末期，大众和博格华纳合作开发并生产第一个适用于批量生产的DualTronic（R）双离合变速箱。博格华纳通过使用新的电子液压元件使DCT实现产业化，到2007年底，匹配DCT的轿车在全球范围已经超过100万辆。DCT变速箱得到广泛应用。保时捷PDK变速器 目前，众多豪华品牌的高端车型都采用了双离合变速箱。如宝马M的DCT是宝马与格特拉克共同研发，奔驰AMG的DCT采用的也是格特拉克的产品；还有如三菱的TC-SST双离合、PSA的双离合、雷诺梅甘娜的双离合，供应商也是格特拉克。而日产GTR的6速双离合则由日产与博格华纳共同研发。 在2004 年双离合变速器第一次遇到了新能源，当传统机械遇到面向未来的电，双离合变速器也迎来了自己第二春。在公开号为 US20030747993A 的专利申请公开了用于混合动力 汽车 的双离合变速器，将发动机作为第一动力源，将电动机作为第二动力源，双离合变速器均与发动机连接，其中一个离合器的输出轴与电动机连接，这样可以在车辆加速过程中由电动机提供附加的转矩来减小发动机的负荷，同时减小发动机的尺寸从而改善燃油经济性。 这些专利申请从不同角度对双离合变速器进行了改进，体现了双离合变速器的技术发展路线和未来研究方向。目前全球的双离合变速器的重要申请人大部分为国外企业，其中德国采埃孚公司和舍弗勒公司在 汽车 动力传动系统方面均拥有雄厚的技术基础和很强的研发能力，是 汽车 制造商的变速器主要供应商，同样来自德国的大众公司在 汽车 整车研发和制造方面具备先进水平，同时可以看出德国企业对双离合变速器的研发具有世界领先水平。 2000年的时候，大众与美国的动力总成技术巨头——博格华纳合作在2002年的时候，双离合被应用于高尔夫R32和奥迪TTV6上；2004年的时候，双离合在途安上首次与TDI柴油发动机匹配，标志着双离合变速器开始全面使用于家用车。然而对于中国 汽车 工业来说，变速器技术升级需要技术的积淀作为支撑，由于 AT 和 CVT 的工艺成本投入较大，相对而言 DCT 来说是中国汽制造业最好的选择。虽然中国双离合变速器的研发起步较晚，但由于研发投入大，不断从海外吸取大量人才，经过十几年的努力，积累了一定的技术，取得了较为丰硕的成果。中国自主品牌的DCT变速器已经进入到了一个百花齐放的新境界。根据IHS Markit预测，合资品牌的紧凑型、小型车中，2017年DCT变速箱在自动变速箱车型中所占比例大概为33%，到2025年，这一比例将逐步提升到55%左右。而对于国内自主品牌车企来说，2017年DCT在自动挡车型中所占比例大概为40%，而到了2025年则将会提高到70%左右。 目前国内多家整车厂已经拥有DCT技术的自主知识产权，而且还在不断地持续研发、优化。坚定走自主研发的道路，打破了外企技术壁垒的中国 汽车 制造业也正伴随着DCT的发展而进入到了一个全新的局面。 双离合变速器的发展就是一个缩影，一个 历史 、 科技 、人类 探索 发展的纪录片。而随着以后电控、模具技术的进一步发展，双离合变速器也将迎来更全面的提升，而到时我们也将面对一个全新的未来。

双离合变速箱的工作原理可以简单理解为一个离合器对应奇数挡，另一离合器对应偶数挡。当车辆挂入一个挡位时，另一个离合器及对应的下一个挡位已经位于预备状态，只要当前挡位分离就可以立刻接合下一个挡位，因此双离合变速箱的换挡速度要比一般的自动变速箱甚至手动变速箱还快。此外双离合变速箱虽然内部复杂，但实际体积和重量相比自动变速箱而言并没有比手动变速箱增加多少，因此装备双离合变速箱的车型不会为自己平添过多的负担。

双离合变速器的优势：它的基本原理与手动变速器一致，都是齿轮与齿轮之间的传动，效率高，油耗低（可以做到比手动挡更低），同时两组离合器的设计让换挡更为迅速，几乎感觉不到动力的中断，衔接快速。

劣势：双离合的加工工艺是比较复杂的，成本不低（尤其是使用湿式双离合时），它在汽车起步阶段与手动挡一样存在半联动状态，此时就需要离合器片有足够的抗磨损性能（大众的7挡干式离合器变速器就是缺乏这个性能）

大众力推双离合的初衷是好的（该技术当年确实领先其他品牌），能节省燃油，同时让驾驶者感受到更加淋漓尽致的加速快感，但是为了节约成本，其7挡干式离合器变速器并不能完全适应中国的拥堵路况。高配车型上的6挡湿式双离合还是比较稳定的。

相关拓展：

双离合变速器(Dual Clutch Transmission) DCT有别于一般的自动变速器系统，它基于手动变速器而又不是自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。

双离合器解析:从湿式到干式 引言：随着配备LuK干式双离合器的7档DSG变速箱投入量产，DSG变速箱又迈入了一个新的台阶，而双离合器变速器DSG的双离合器从湿式到干式用了5年的时间 随着配备LuK干式双离合器的7档DSG变速箱投入量产，DSG变速箱又迈入了一个新的台阶，而双离合器变速器DSG的双离合器从湿式到干式用了5年的时间 最新的7档DSG变速箱对未来汽车双离合器系统的发展有指导性的意义， 它带来了灵便、运动的同时还具有舒适的驾驶感受。自从大众汽车在2003年投入市场6档DSG双离合器自动变速器便开启了变速器的一个新时代，除了大众汽车在新技术上的大力投入外也与零部件商在新技术领域的大力拓展密不可分。站在大众第一代DSG背后的是博格华纳，在为大众DSG提供湿式双离合器，而站在第二代DSG背后的又会是谁？ 在今年春天大众汽车发布了7档DSG变速箱，除了增加了一个档位外，与6档DSG最大的区别是采用了干式双离合器。这次又是哪家零部件商为大众提供了核心部件——干式双离合器？那就是总部位于德国巴登州Buehl的LuK公司，作为业界离合器和变速箱系统的专家，通过和大众汽车紧密合作，开发了这款最新的干式双离合器。它在燃油经济性方面与配备湿式双离合器的变速箱比更胜一筹，和传统的手动变速箱相比，节省油耗可达6%左右。 双离合器的诞生使换档时动力中断、乘客“点头”的现象成为了历史。作为DSG变速箱心脏的LuK干式双离合器工作原理很简单：LuK的双离合器由两个离合器组成。其中一个离合器和变速箱的奇数档输入轴相连：1档、3档、5档和7档；而另一个离合器则控制着偶数档位输入轴：2档、4档、6档及倒档。举例来说，当车辆在2档行驶时，3档已处于挂档状态（只是3档离合器没有啮合）。整个换档过程将因此可以快速、运动并且平顺地进行，不会出现扭矩中断的现象。换档通过电液操控机构完成，驾驶者几乎感觉不到瞬间换档和单个离合器的断开和闭合。 6档 DSG 的多片式双离合器是在冷却油槽中以“湿式”运行，而LuK的双离合器为干式结构。湿式双离合器的扭矩传递通过浸没在油中的湿式离合器摩擦片来实现，而干式的则通过离合器从动盘上的摩擦片来传递扭矩。由于节省了相关液力系统以及干式离合器本身所具有的传递扭矩的高效性，干式系统很大程度地提高了燃油经济性。同样是 TDI(105 PS/ 77 kW)的发动机，配备7档DSG变速箱的要比6档湿式双离合器变速节省超过10%的燃油。 “干式”双离合器这一设计带来了许多好处，最主要的是使变速箱系统的效率得以显著提高。另外，新一代 DSG变速箱省去了吸滤器、油冷器以及变速箱壳体中的高压油管，与普通手动变速箱一样，变速箱油只用于变速箱齿轮和轴承的润滑和冷却。因而7档DSG变速箱油仅需要升变速箱油，而6档 DSG变速箱则需要 升。“干式”双离合器好处虽多，但在扭矩传输上受到了限制，新一代 DSG变速箱适用于所有最大扭矩小于 250 Nm 的“小型”发动机。 总体来讲，干式双离合器的外形尺寸比湿式双离合器稍大。这是由双离合器的布局和所选用的摩擦材料所决定的。由于7档DSG变速箱的干式双离合器的外形尺寸稍大，因此，其余部分就要设计得更为紧凑，以使它能够装备于 Polo级别的小型轿车上。 自2004年以来，LuK公司就和大众汽车在DSG减振零部件开发方面开始了紧密的合作，该款DSG技术变速箱里的扭振减振器——双质量飞轮也是LuK的产品。LuK的双离合器从2008年年初开始已被运往大众在德国Kassel的变速器工厂，位于Buehl的LuK工厂已为大批量生产做好了充分的准备（关于舍弗勒集团:总部位于德国的舍弗勒集团旗下拥有三大知名品牌：INA， LuK 和 FAG，是全球汽车行业和滚动轴承业领先的制造商）

关于DSG变速箱的一组数字 * 升：同样装备122马力TSI发动机的Golf轿车，配备7档DSG 的车型比配备 6 档手动变速箱的车型每百公里油耗少升 * 升：7档DSG变速箱需要升变速箱油 * 升：6档DSG变速箱需要升变速箱油 * 6 款车型：目前大众汽车有6款车型可配备 7 档 DSG变速箱 * 70公斤：7档 DSG变速箱重70公斤 * 93公斤：6档 DSG变速箱重93公斤 * 105马力：目前匹配DSG变速箱“最小”的发动机功率为105马力 * 300马力：目前匹配DSG变速箱“最大”的发动机功率为300马力 * 140℃：6档DSG 变速箱机电控制模块工作环境(变速箱油) 最高温度为140℃ * 250Nm：7档DSG变速箱匹配的发动机的最大扭矩为250Nm * 350Nm：6档DSG变速箱匹配的发动机的最大扭矩为350Nm 以上数据差异的最主要原因是采用了干式/湿式双离合器。双离合器离合器位于发动机与变速器之间，是发动机与变速器动力传递的“开关”，它是一种既能传递动力，又能切断动力的传动机构。它的作用主要是保证汽车能平稳起步，变速换挡时减轻变速齿轮的冲击载荷并防止传动系过载。在一般汽车上，汽车换档时通过离合器分离与接合实现，在分离与接合之间就有动力传递暂时中断的现象。这在普通汽车上没有什么影响，但在争分夺秒的赛车上，如果离合器掌握不好动力跟不上，车速就会变慢，影响成绩。 为了解决这个问题，早在上世纪80年代，汽车工程界就弄出了一个双离合系统变速器，简称DSG（英文全称：Direct Shift Gearbox），装配在赛车上，能消除换档离合时的动力传递停滞现象。例如 布加迪 Veyron的新型7速变速器是装置了双离合器，从一个档位换到另一个档位，时间不会超过秒。现在，这种双离合器已经从赛车应用到一般跑车上。奥迪汽车公司的新型奥迪TT跑车和新奥迪A3都已经装置了这种DSG。这些汽车装配DSG的目的是可以比自动变速器更加平顺地换档，不会有迟滞现象。 奥迪这种双离合系统变速器是一个整体，有6个档位，离合器与变速器装配在同一机构内，两个离合器互相配合工作。这好比喻一辆车有两套离合器，正司机控制一套，副司机控制另一套。正司机挂上1档松开离合踏板起步时，这时副司机也预先挂上2档但踩住离合踏板；当车速上来准备换档，正司机踩住离合踏板的同时副司机即松开离合踏板，2档开始工作。这样就省略了档位空置的一刹那，动力传递连续，有点象接力赛。双离合系统两套离合器传动系统，通过电脑控制协调工作。 当汽车正常行驶的时候，一个离合器与变速器中某一档位相连，将发动机动力传递到驱动轮（图中是1档正在使用，黄色是传动路线）；电脑根据汽车速度和转速对驾驶者的换档意图做出判断，预见性地控制另一个离合器与另一个档位的齿轮组相连，但仅处于准备状态，尚未与发动机动力相连（图中是2档预备，白色是传动路线）。换档时第1个离合器断开，同时第2个离合器将所相连的齿轮组与发动机接合。除了空档之外，一个离合器处于关闭状态，另一个离合器则处于打开状态。 两根传动轴分别由第一、第二离合器控制与发动机动力的连接与断开，分别负责1、3、5档和2、4、6档的档位变换。考虑到零件使用寿命，设计人员选择了油槽膜片式离合器，离合器动作由液压系统来控制

双离合变速器凭什么“革命”？ 正因为都不完美，因此各路变速器都有存在的价值，从而也形成它们和平共处的景象（特别是MT与AT），虽经历这么多年，仍没有一种变速器占绝对的主流。那么双离合变速器凭什么可以“革命”呢？其实很简单，如果有一种理想的变速器，可以满足变速器的几乎所有需求，它无疑就能成为“革命者”。那么我就从变速器的理想需求来一一分析。 传动效率 谁都希望传动系统效率越高越好，这必须基于硬传动为基础的变速技术才能做到。双离合变速器的结构基础与手动变速器一样，属于硬传动机构，因此传动效率不存在问题。 换挡速度 变速器的换挡速度最好趋近于零，因为这对于动力输出和经济性都是最完美的。自动变速器的换挡速度不如赛手驾驶手动挡，而即使是全球最好的赛手驾驶手动挡，换挡速度也不可能与双离合变速器相比。目前普及型的双离合变速器换挡时间也只有秒左右，远超出人类操作的极限。CVT看起来似乎没有换挡时间，但实际上其内部链条滑动导致齿比改变依然是需要时间，而且反应并不比AT快。这一点我们在驾驶CVT车型大脚油门观察转速上升的过程中就不难觉察出来。因此双离合变速器在换挡速度提升上是革命性的。 传动比的改变 这方面无级变速器显然是最好的，因为它相当于有无数个挡。有挡变速器可以通过增加挡位数来解决这个问题。事实上如果有挡变速器的挡位数增加到7个以上，就已经与无级变速器没有太本质区别了。然而无论是自动挡还是手动挡都面临一个矛盾，即挡位数越多，换挡时间越长，越不利于动力性提升。双离合变速器又不存在这个问题，对于追求极限舒适的车型，它可以设计很多的挡位来实现“丝般顺滑”，因为它的换挡时间可以忽略不计。 平顺性 无级变速器在这方面同样是最理想的，这也是半自动变速器虽出现已早却无法占据主流的主要原因。双离合变速器通过两个离合器控制的方式，在挡位切换时齿轮早已衔接，从而可以降低换挡时的冲击。当然这个问题目前双离合变速器仍没有到真正完美，但进步很快。例如大众7速DSG的平顺性就有大幅度提高，已不会逊于常规自动变速器和高手驾驶的手动变速器。目前以大众大量在普及型车型上采用以及从实际驾驶沃尔沃S40 的表现来看（参看试车文章：意犹未尽：试驾S40双离合器版），双离合变速器的平顺性已经不算什么问题了。而且有理由相信，随着控制系统的进一步成熟，它最终接近CVT的平顺性是完全可期的，因为从技术结构角度看，这不存在任何问题。 成本 成本肯定是越低越好。双离合变速器的成本低可能很多人不理解，这主要是过去这种变速器都装在高级车上的缘故，另外作为新技术，似乎也没有理由便宜。然而事实上即使是大众复杂的DSG，其结构也要比行星齿轮组简单（体积可以做得很大的纵置版本其实更好布置，更有利于降低成本）。由于是基于手动变速器核心原理开发的，因此双离合变速器在成熟以后制造成本肯定要低于AT，更不用说CVT了。目前欧洲配备DSG的大众车售价并不贵就很能说明问题。而且目前的售价还未真正体现出其成本优势（毕竟还是噱头十足的新技术），发展到未来其普及和成熟以后，成本将大幅度降低。到那时，配备双离合变速器的自动版与手动版之间的差价，将远小于现在AT与MT之间一万元的常规价差。（相关文章：并不“牛” DSG双离合变速箱应该贵多少？） 可靠性 这曾经是双离合变速器最让人担心的。从结构上看它不存在问题，因为它都是轴与齿轮的连接，强度与手动变速器无异。之所以担心是因为新技术，可能在设计时不够成熟周期而导致故障。现在这种担心也可以逐步消除了，因为不仅它诞生已有年头，而且开始在家用车上普及。 适应性 这是争议最多的。有人说它像CVT那样不能承受高扭矩，也不好布置。这其实都是因为大众DSG造成的误解。扭矩适应性与双离合变速器技术本身无关，而与某一款变速器有关。即使是最传统的手动变速器，大众MQ200不也只能承受200牛�6�1米的扭矩吗？大众目前的DSG对扭矩有限制是因为它本身就是为中小排量车型研发的，强度设计就这么大，这样有利于降低成本和减少尺寸，但并不能说明双离合变速器就不能配大马力发动机。在必要时，大众未来完全可以开发出适合大排量发动机的DSG变速器。可以这么说，目前世界上所有的发动机，都可以毫无疑问的装备双离合变速器，就好像它可以装备手动变速器一样。