双离合变速箱在混合动力系统中的应用

2012-07-25陈红涛张林涛于潮王仁广

汽车零部件 2012年2期

陈红涛，张林涛，于潮，王仁广

（中国汽车技术研究中心，天津 300162）

1 双离合器变速器特点

1940年，德国人Rudolph Franke第一个申请了双离合器变速箱（DCT）专利。现在双离合器变速器在大众公司的汽车上的应用较多。这种系统的主要优点是传动过程中的能耗损失非常低，但也有成本和转矩传递方面的一些问题。大众公司设计的新一代DSG变速器采用了两个离合器和六个前进挡的传统齿轮变速器作为动力的传送部件，这种双离合器变速器主要具有以下特点:

（1）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;

（2）变速器反应非常灵敏;

（3）车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更强劲、平滑;

（4）百公里加速时间比传统手动变速器还短;

（5）动力传动部件是一台三轴式六前进挡的传统齿轮变速器，增加了速比的分配;

（6）双离合器的使用，可以使变速器同时有两个挡位啮合，使换挡操作更加快捷。

2 DSG变速器的结构

DSG变速器主要由多片湿式双离合器、三轴式齿轮变速器、自动换挡机构、电子控制和液压控制系统组成，其中核心机械部分是双离合器和三轴式齿轮箱，如图1所示。详细结构见参考文献［1］。

DSG变速器有两根同心的输入轴，输入轴1穿过输入轴2。展开图如图2所示，输入轴1和离合器K1相连，输入轴1上的齿轮分别和1、3、5和R挡的齿轮相啮合;输入轴2是空心的，和离合器K2相连，输入轴2上的齿轮分别和2、4、6挡的齿轮相啮合;倒挡齿轮通过中间轴齿轮和输入轴1的齿轮啮合。简单地讲，离合器1管1、3、5和R挡，在汽车行驶中一旦用到1、3、5和R挡中的任何一挡，离合器K1接合;离合器2管2、4、6挡，当使用2、4、6挡中的任一挡时，离合器K2接合。

DSG变速器的多片湿式双离合器和液压式自动变速器中的离合器结构相似，但由于传递的力矩较大，尺寸要大很多。油压的建立是由ECU指令电磁阀来控制的，利用液压缸内的油压通过活塞压紧离合器。由于2个离合器的工作状态相反，不会发生2个离合器同时接合的情形。

DSG变速器的挡位转换是由挡位选择器来操作的，挡位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的挡位，由液压控制系统来控制它们的工作。系统中有6个油压调节电磁阀，用来调节2个离合器和4个挡位选择器中的油压压力，还有5个开关电磁阀，分别控制挡位选择器和离合器的工作。DSG变速器的具体换挡机构和离合器跟普通自动变速器的差不多［2－3］。

3 DSG变速器的工作过程

DSG变速器的工作过程比较特别。如图1所示，1挡起步行驶时，离合器1接合，通过输入轴1到1挡齿轮，再输出到差速器。同时2挡结合，由于离合器2是分离的，2挡这条路线实际上还没有动力在传输，只是预先选好挡位，为接下来的升挡做准备。变速器进入2挡后，1挡退出，同时3挡预先结合。所以在DSG变速器的工作过程中总是有两个挡位是结合的，一个正在工作，另一个则为下一步做好准备。

DSG变速器在降挡时，同样有两个挡位是结合的，如果4挡正在工作，则3挡作为预选挡位而结合。DSG变速器的升挡或降挡是由ECU进行判断的，踩加速踏板时，ECU判定为升挡过程，作好升挡准备;踩制动踏板时，ECU判定为降挡过程，准备降挡。

一般变速器升挡总是一挡一挡地进行，而降挡经常会跳跃地降挡，DSG变速器在手动控制模式下也可以进行跳跃降挡，例如，从6挡降到3挡，连续按3次降挡按钮，变速器就会从6挡直接降到3挡，但是如果从6挡降到2挡时，变速器会先降到5挡，再从5挡直接降到2挡。在跳跃降挡时，如果起始挡位和最终挡位属于同一个离合器控制的，则会通过另一离合器控制的挡位转换一下，如果起始挡位和最终挡位不属于同一个离合器控制的，则可以直接跳跃降至所定挡位。