文档介绍：自从双离合器变速箱开始大规模普及以来,各种铺天盖地的赞美不绝于耳,其性能表现也被很多厂家吹得神乎其神。但与此同时,传统自动变速箱在近些年也取得了长足的进步,除了传动比数量的不断增加之外,更多新技术的引入也使其依旧宝刀不老,在车坛仍占有一席之地。在二者同步迅猛发展的今天,关于二者间孰优孰劣的争论也从未停止过。那么本文就带你较深入了解一下两种变速箱的结构和工作原理,并从多角度对比二者的特性。
 
先说说双离合器变速箱的结构。其实笔者认为双离合器变速箱直接叫做“双变速箱”更合适,因为它的实质就是两台并联的独立单离合器变速箱。两台变速箱的工作也是交替进行的。双离合器变速箱是以单离合器变速箱为基础改进而来,要了解双离合器变速箱的工作原理,应先从单离合器变速箱讲起。传统单离合器变速箱的换挡过程如下:1,离合器分离;2,当前挡位齿销副断开;3,目标挡位齿销副插入;4,离合器接合,至此换挡完成。
 
这里首先解释一下齿销副:变速箱的齿销副是连接变速轴和齿轮的机构。齿销随变速轴一同转动并可在变速轴上沿轴向滑动,这个滑动过程由手动或液压驱动。变速箱有多少个档位就有多少组齿销副(在位置上相邻的连个档位通常共享齿销,但实际上同一个齿销对应不同档位的是两个不同插入面,即齿销副),当某个档位的齿销插入该挡位的齿轮时,变速轴就与这个档位齿轮连接起来一同转动,也就是所谓的挂上了这个挡位。要指出的是,因为同一根变速轴只能允许一种转速,所以一台单离合器变速箱一次最多只能接合一组齿销和目标齿轮,即最多只能挂上一个档位。这是因为在变速箱内部,并非只有处于当前传动挡位上的齿轮在转动,而是所有挡位的齿轮都在同时转动,齿销插入哪个档位的目标齿轮,变速箱就挂在哪个挡位上,变速轴就与这个挡位的目标齿轮保持同步转速转动。
 
深蓝色部分为齿销,它可插入目标齿轮(123456R)中
 
再解释一下换挡过程为何需要断开离合器:这是因为不同档位的传动比不同,所以与齿销接合的齿轮转速不同,如果不断开离合器而将齿销强行插入不同转速旋转的齿轮中会导致极大的震动和材料磨损甚至断裂,这会给车辆行驶的平顺性和变速箱寿命带来毁灭性影响——当然这并非不可实现,实际上真正的赛车变速箱就采用这种粗暴的工作方式,即离合器不分离而强行将不同转速的齿轮齿销“打入”,为此在赛车变速箱上,齿销副被改进为更坚固的狗牙离合器,并且赛车本身对于舒适性和寿命的要求并不高,但在民用车上这种结构是完全不可行的;或者还有一种方法,就是每次升挡等待引擎转速回落到齿销副转速同步的时候挂入挡位,对于降挡,需要在空挡时补油而拉高发动机转速使齿销副同步接合,这种方法如果操作得体的话不会伤害变速箱,但会使换挡过程过于缓慢,因此也不是可行之计。
 
回到正题,当离合器分离之后,变速箱内部组件的转动惯量大幅降低(因为不用带着发动机一同旋转了),能够使齿轮齿销更平顺地接合,且接合过程不影响发动机转速。为了进一步实现齿轮齿销接合的平顺性,当代的大部分民用变速箱还在齿销副之间布置了同步器:同步器的结构是一对锥面摩擦环,当同步器接触之后会通过摩擦将变速箱齿轮组的转速拉至目标齿销的转速,即消除齿轮齿销间的不同转速,使其转速同步之后再插入接合,实现更平顺的工作过程。所以实际上民用变速箱在上述的第二步当前挡位齿销断开和第三步的目标挡位齿销插入之间,还包括了一步
“目标挡位的同步器摩擦,同步齿销转速”,即一共5步。
 
下面再来讲解双离合器变速箱的独特之处:当两台变速箱交替工作时,就可以使上述某些环节重叠进行,缩短换挡时间。假设一台双离合器变速箱共6个前进挡,那么这两***立的变速箱每台分别控制奇数挡位和偶数挡位,并分别带有一组离合器和独立变速轴,变速轴独立,两组离合器才可真正实现交替工作。
 
 
厂家通常宣称双离合器变速箱的工作原理是“一组离合器接合的同时,另一组离合器已经在相邻挡位待命;下次换挡的时候,当前离合器断开的同时,另一组离合器同步啮合,往复交替,实现接近无动力中断的传输和快速换挡”。但实际上,双离合器变速箱的工作过程并非如描述的这么简单。我们还是把它当做两***立的变速箱来讨论:假设当前变速箱处于
2挡,这时负责偶数挡位的变速箱离合器接合之后,直到下一次升挡断开这段时间当中,负责奇数挡变速箱共进行三个步骤:1挡齿销副断开 > 3挡同步器摩擦,同步齿销转速 > 3挡齿销副插入,至此,奇数挡的齿销副已经完成插入3挡齿轮,全过程奇数挡变速箱的离合器都处于断开状态,当需要升挡的时候,偶数挡变速箱的离合器分离的同时,奇数挡离合器啮合,变速箱升入3挡。之后两台变速箱角色互换:负责偶数挡的变速箱在3挡传动的这段时间内依次完成2挡齿销副断开 > 4挡同步器摩擦,同步齿销转速 > 4挡齿销副插入,到下次换挡时,奇数挡变速箱的离合器