浅谈双离合器及双离合器变箱的特点和应用

徐小花

摘要：在汽车节能减排被越来越重视的现在和未来，除发展新能源车以外，对于传统燃油车来说，要求也越来越严苛。为了解决这一问题，除了动力总成发动机本身以外，作为传动系统的变速箱是很重要的一部分，它是影响整个车辆油耗和排放的重要部分。作为相关人员，有必要去了解相关应用。

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.

关键词：双离合;变速箱;双离合器变速箱

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

中图分类号：U472.43                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）20-0063-02

0  引言

熟悉和了解汽车的人应该都知道汽车变速箱是汽车的传动部分，能将发动机动力按要求传递给车轮。本文主要是介绍变速箱种类中的双离合变速的基本原理以及特点。

1  变速箱的种类以及各自的特点

对于传统燃油车来说，常用的变速箱有以下几种：

①手动变速箱（MT）由普通离合器和齿轮箱组成，特点：技术成熟，结构简单，成本低效率高，传动换档需要人工操作驾驶舒适性差，对驾驶员的要求高。从目前的中国汽车市场状态看，在乘用车的应用上占有比例在逐步减少，主要是现在人对汽车的舒适性要求越来越高。在商用车部分由于产品的技术特性，目前还是占有很高的市场份额。

②手自一体变速箱（AMT）  是在手动变速箱的基础上发展起来的，结构与手动变速箱相似，区别的换档执行器由人工操作变成由液压或电动执行器操作，操作性好。AMT是在MT的基础上发展起来的，相对于MT有了自动换档的功能，但换档的平顺性不如下面介绍的自动变速箱、无级变速箱以及双离合器变速箱。这种结构在中国市场多用于商用车，在乘用车上几乎很少有应用。

③自动变速箱（AT） 其结构与前面所说的MT和AMT两种结构完全不一样，是由液力变矩器和带有行星齿轮的变速箱以及液压控制单元所组成。特点：相对于MT变速箱来说不需要人工操作来换档，驾驶舒适性很好，但因于液力变矩器液力传递扭矩时效率低，导致整个AT变速箱在低档位时油耗会高一些。目前为了改善这些，很多厂家推出了8AT和9AT，可以更好地适应各种工况，以降低油耗和提高动力性。另外，相对于MT变速箱，AT变速箱结构要复杂，制造成本高价格高。

④无级变速箱（CVT）其结构由液力变矩器和带有钢带轮的变速箱以及液压控制单元所组成。特点：与AT变速箱一樣不需要人工操作来换档，驾驶舒适性，由于动力不间断以及传动比很多，所以油耗要低。另外由于钢带传动的特性，变速箱的传递扭矩能力会受到限制，很难做到较大扭矩的车上应用较困难，对于大排量的汽车还是以配AT变速箱为主。

⑤双离合变速箱（DCT）由双质量飞轮、双离合器加双动力输入的变速箱以及液压控制单元组成。特点：换档和AMT一样不需要人工操作。另外由于变速箱有双动力输入，所以在换档过程中可以做到换档快，动力不间断，省油。与MT与AMT变速箱相比，结构要复杂一些，制造成本要高一些。

2  双离合变速箱的结构与工作原理

双离合变速箱由双质量飞轮、双离合器、双离合器执行器（控制离合器1或离合器2接合与分离的）、双动力输入的齿轮箱、变速箱换档执行器（液压或电动），动力是由发动机经过双质量飞轮（与普通飞轮比，多了减震器，能够过滤发动机带来的扭矩不稳定波动）传给双离合器，如果单数（奇数）档工作，则双离合器对应的单数（奇数）档离合器则结合，动力就可以继续传递给变速箱的单数（奇数）动力输入轴，经相应的档位齿轮动力从变速箱输出。双数（偶数）档工作时一样，动力从双离合器的双数（偶数）档离合器传递给变速箱的双数（偶数）动力输入轴，经相应的档位齿轮动力从变速箱输出。需要说明的是双离合器的单数或双数离合器接合前，单数或双数档位齿轮的同步器需要提前进入啮合状态，在进行换档时，只是切换离合器1和2的接合与分离状态，通常是在一个离合器进行分离时，另一套离合器同步进行啮合，这一过程会出现两套离合器同时传递扭矩的状态，只不过是占的比重不同，这样最终才能做到动力不间断。这也是双离合器变速箱与普通的MT变速箱相比动力性上的优点。

对于双离合器变速箱的齿轮箱结构和普通的MT变速箱相似，是靠拨叉来改变档位齿轮的同步器是否啮合或分离。区别是MT的换档拨叉是靠人工去拨动的，而对于双离合器变速箱的换档拨叉是由电子执行器去拨动的。这和AMT变速箱的换档拨叉的工作过程是很相似的。

由于双离合器变速箱的齿轮箱结构与MT或AMT相似，这就意味着与其他AT或CVT变速箱相比，有著传动效率高油耗低的优点，与MT或AMT相比，又有AT和CVT变速箱的换档平顺性要好和舒适性高的优点。这也是最近几年各主流市场车型多数车型开始越来越多的配双离合器变速箱的原因。另外由于双离合器变带箱必须配双质量飞轮和双离合器，再加上结构上的复杂，这样会在制造成本上会比其他的变速箱要高一些，这也是影响双离合器变速箱市场点有量的一个因素。但随着技术的成熟和革新，这个因素会逐步变小。

当前主流的双离合器变速箱有二种，一种是配干式双离合器变速箱，另一种是配湿式双离合器变速箱。这二种变速箱的齿轮箱的结构部分和工作原理是一样的，区别是双离合器不一样，对应的双离合器分别是干式双离合器和湿式双离合器。下面分别说说各自的特点。

3  干湿式双离合器的结构及各自特点

前面说到双离合器变速箱对应的双离合器有二种分别是干式双离合器和湿式双离合器。

干式双离合器的结构如图1所示。由于摩擦片所使用的材料的原因，要求在工作过程中摩擦片和压盘之间不能有油或液体，所有有油或液体将会产生打滑和传递扭矩能力下降的现象。这也决定了不能通过油或液体对干式双离合器进行散热。

湿式双离合器的结构如图2所示。由于摩擦片采用纸基材料，在工作过程中必需用变速箱油对摩擦片进行散热，这也解决了湿式双离合器总成的散热问题。

关于散热性，由于所用摩擦材料结构特性的要求，干式离合器只能通过自身结构和空气散热来，所以散热性较差，这样就会很容易导致干式离合器从动盘的摩擦材料烧坏。而湿式离合器摩擦材料工作时是必须带油的，通常是通过喷油的方式使摩擦片组处于油中工作，这同样也能起到冷却效果，所以说湿式离合器散热性较好。对比这两种可以得之湿式双离合器的散热性要比干式双离合器的散热性好很多，最终产品的寿命也会高很多。

关于传递扭矩的能力方面对比。离合器是靠摩擦传递扭矩的理论公式为：传递扭矩的能力T = 摩擦片工作面数量N * 摩擦片有效工作半径R * 摩擦系数u * 压紧力F。从这个公式可知传递扭矩的能力与摩擦片工作面数量成正比，与摩擦片有效工作半径成正比。对于干式离合器通常奇数（或偶数）离合器只有一个从动盘，很少或几乎没出现过多片摩擦片的情况，也就是只有2个摩擦工作面数，这样如果要加大传递扭矩的能力只能加大摩擦片有效工作半径。但由于整个双离合器的外尺寸限制，所以摩擦片有效工作半径能改变的有限，最终也就很难实现较大传递扭矩的能力，摩擦系数的提升也是有限的，主流摩擦材料也不会提高很多，所以目前常见最大的传递扭矩的能力大多数在300N·m以下，很少有超出300N·m的。而对于温式离合器来说，由于奇数（或偶数）离合器有很多片摩擦片，增加一片摩擦片和钢片对产品结构上的增加不是很大估计在6-7mm左右，不会影响变速箱的整个结构。这样在同样摩擦片有效工作半径的前提下，传递扭矩的能力就会高3-4倍。反之可以通过增加摩擦片来减小有效工作半径，最终减小整个温式离合器的外径尺寸。

关于结构及制造成本。由于干式离合器是在普通离合器的技术上发展起来的，结构与普通离合器较相似，结构相对湿式来说较简单，制造成本较低。对于干式离合器，由于要考虑用油来冷却，所以在很多零件上要加工过油孔，另外其他组合零件较多，结构加工尺寸要求也高，这样总的制造成本就会高很多。

综上所知，对于干式双离合器来说，结构简单，制造成本低，散热性差摩擦片易烧坏寿命相比湿式离合器来说要低，传递扭矩能力最大受到限制。对于湿式双离合器来说，结构复杂，制造成本高，散热性好传递扭矩能力大（目前已经有超过1000N·m的湿式双离合器应用了）寿命长。

4  小结

对于汽车变速箱特别是乘用车变速箱来说，由于现代人对汽车架驶的舒适性要求越来越高，所以配自动档的车（含AT CVT DCT）点有量越来越多。目前主流的技术以及市场占有量较大的就是双离合器变速箱，从使用性能来说湿式双离合器的变速箱更好一点，但成本会更高。如果干式双离合器能解决散热等一些问题，在某些应用的条件下干式和双离合器的差距会越来越小。但从目前市场份额看，干式双离合器变速箱的占有量成下降的趋势，这主要可能与干式双离合器本身的结构特点相关，即传递扭矩受限，散热性差。另外由于技术的更新，给湿式双离合器结构可靠性和制造成本上带来了很大的优势，使得湿式双离合器变速箱的市场占有量变得越来越大。

参考文献：

[1]《双离合变速箱》百度百科.

[2]汽车工程手册[M].北京理工大学出版社，2010.

[3]7速双离合变速器.太平洋汽车网.