在賽車領(lǐng)域,半自動(dòng)變速器(例如順序手動(dòng)變速器)多年來(lái)一直占據(jù)主導(dǎo)地位。 但是在量產(chǎn)車中,這還是一種相對(duì)較新的技術(shù)。被稱作雙離合器變速器或直接換擋變速器的這些特定設(shè)計(jì)采用的就是這種技術(shù)。本文將探討雙離合器變速器的工作原理、它與其他兩種變速器的對(duì)比,以及為何有人預(yù)言這種變速器代表了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
手動(dòng)操作還是自動(dòng)操作
雙離合器變速器在一個(gè)變速器中實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)手動(dòng)變速器的功能。 為了幫助您理解這句話的含義,我們可以回顧一下傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器的工作原理。 在使用標(biāo)準(zhǔn)換擋桿換擋的汽車中,如果駕駛員要從一個(gè)擋位換到另一個(gè)擋位,他先要踩下離合器踏板。 此動(dòng)作可以操作一個(gè)離合器,使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器斷開(kāi)連接,中斷輸送到變速器的動(dòng)力。 然后,駕駛員使用換擋桿選擇新的擋位,這個(gè)過(guò)程涉及到將齒形聯(lián)軸器從一個(gè)齒輪移動(dòng)到另一個(gè)不同大小的齒輪。 稱為“同步器”的設(shè)備會(huì)讓齒輪在結(jié)合之前相匹配以防止磨齒。 一旦換入了新的擋位,駕駛員就可以松開(kāi)離合器踏板,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)重新連接到變速器,并將動(dòng)力傳送給車輪。
由此可見(jiàn),在傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器中,從發(fā)動(dòng)機(jī)到車輪沒(méi)有連續(xù)的動(dòng)力輸出。 在換擋的過(guò)程中,動(dòng)力傳送將從“有”到“無(wú)”再到“有”進(jìn)行變化,這樣就會(huì)導(dǎo)致“換擋沖擊”或“扭矩中斷”現(xiàn)象。 對(duì)于技術(shù)不熟練的駕駛員,這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致車上的乘客在換擋過(guò)程中感到前后搖晃。
雙離合器變速器工作原理
對(duì)比之下,雙離合器變速器使用兩個(gè)離合器,但沒(méi)有離合器踏板。先進(jìn)的電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)像控制標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)變速器那樣對(duì)離合器進(jìn)行控制。 但在雙離合器變速器中,各離合器單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)。 一個(gè)離合器控制奇數(shù)擋(一擋、三擋、五擋和倒擋),另一個(gè)離合器控制偶數(shù)擋(二擋、四擋和六擋)。 這樣,不需要中斷從發(fā)動(dòng)機(jī)到變速器的動(dòng)力傳送就可以換擋。 其工作方式如下:
駕駛員也可以選擇完全自動(dòng)模式,從而將所有換擋工作交給計(jì)算機(jī)完成。 在這種模式下,駕駛體驗(yàn)非常類似于普通自動(dòng)擋車。 由于雙離合器變速器可以“逐漸退出”一個(gè)擋位并“逐漸接入”另一個(gè)擋位,因此減少了換擋沖擊。 更重要的是,換擋是在負(fù)載下完成的,因此可以始終維持動(dòng)力輸出。
獨(dú)創(chuàng)性的雙軸構(gòu)造使奇數(shù)擋和偶數(shù)擋分離,從而使這一切成為可能。
在雙離合器變速器的中央是一個(gè)由兩個(gè)部分構(gòu)成的變速器軸。 普通的手動(dòng)變速器將所有擋位的齒輪安放在一根輸入軸上,與此不同的是,雙離合器變速器將奇數(shù)擋齒輪和偶數(shù)擋齒輪分別安放到兩根輸入軸上。 這是如何實(shí)現(xiàn)的呢? 外軸是中空的,其中留有嵌套內(nèi)軸的空間。 外部的中空軸為二擋和四擋提供動(dòng)力,而內(nèi)軸為一擋、三擋和五擋提供動(dòng)力。
下圖顯示了典型的五速雙離合器變速器的這種結(jié)構(gòu)。 請(qǐng)注意,一個(gè)離合器控制二擋和四擋,而另一個(gè)獨(dú)立的離合器控制一擋、三擋和五擋。 這就是可以實(shí)現(xiàn)瞬間換擋并保持連續(xù)動(dòng)力傳輸?shù)脑E竅。 標(biāo)準(zhǔn)的手動(dòng)變速器由于必須使用一個(gè)離合器來(lái)控制所有的奇數(shù)擋和偶數(shù)擋齒輪,因而無(wú)法做到這一點(diǎn)。
由于雙離合器變速器與自動(dòng)變速器類似,因此,您可能會(huì)認(rèn)為,雙離合器變速器會(huì)像自動(dòng)變速器一樣需要一個(gè)變矩器,以用來(lái)將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩從發(fā)動(dòng)機(jī)傳送到變速器。 但是,雙離合器變速器不需要變矩器。 市場(chǎng)上當(dāng)前的雙離合器變速器使用的是濕式多片離合器。 “濕式”離合器是指將離合器組件浸泡在潤(rùn)滑液中以減少摩擦并限制發(fā)熱的離合器。 有幾家制造商正在開(kāi)發(fā)使用干式離合器(像那些通常與手動(dòng)變速器關(guān)聯(lián)的離合器那樣)的雙離合器變速器,但現(xiàn)在裝備雙離合器變速器的所有量產(chǎn)車使用的都是濕式離合器。 許多摩托車使用了單一的多片離合器。
濕式多片離合器和變矩器一樣,都是使用液壓來(lái)驅(qū)動(dòng)齒輪。 液體作用于離合器活塞內(nèi)部,如上圖所示。 當(dāng)離合器結(jié)合后,活塞內(nèi)部的液壓迫使一組螺旋彈簧分離,從而將一系列離合器片和摩擦盤推向固定的壓板。 摩擦盤有內(nèi)部齒形,其大小和形狀可與離合器從動(dòng)鼓上的花鍵嚙合。 而動(dòng)鼓又連接到將接收傳動(dòng)力的齒輪。 奧迪的雙離合器變速器在其濕式多片離合器中既有一個(gè)小的螺旋彈簧,又有一個(gè)大的膜片彈簧。
為了使離合器分開(kāi),活塞內(nèi)部的液壓會(huì)減少。 這樣就可以讓活塞彈簧松弛下來(lái),從而減少離合器總成和壓板上的壓力。