博格華納雙離合自動(dòng)濕式離合器
2007/6/15 9:24:00
技術(shù)背景 1940年,Darmstadt大學(xué)教授RudolphFranke第一個(gè)申請(qǐng)了雙離合器變速器專利,該變速器曾經(jīng)在卡車上試驗(yàn)過,但是沒有投入批量生產(chǎn)。隨后保時(shí)捷也發(fā)明了專用于賽車的雙離合變速器(PDK)。 然而,在那個(gè)時(shí)代,未能成功將DCT/PDK技術(shù)投入批量生產(chǎn)。到了20世紀(jì)90年代末期,大眾公司和博格華納攜手合作生產(chǎn)第一個(gè)適用于大批量生產(chǎn)和應(yīng)用于主流車型的雙離合變速器。 雙離合DualTronic™技術(shù)使得手動(dòng)變速箱具備自動(dòng)性能,同時(shí)大大改善了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)用該技術(shù)可以保證變速箱在換擋時(shí)消除汽車動(dòng)力中斷現(xiàn)象。博格華納的核心技術(shù):濕式離合器與干式離合器相比更具有競(jìng)爭(zhēng)力,它能提供更好的穩(wěn)定性和可控性,同時(shí)具有更長(zhǎng)的使用壽命。該技術(shù)更因其具有的電子變速控制能力,即在任意駕駛條件下優(yōu)化換檔功能而顯示其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。由于雙離合變速器是基于平行軸設(shè)計(jì)的,因此,手動(dòng)變速器廠可充分利用現(xiàn)有手動(dòng)變速箱生產(chǎn)能力。 技術(shù)應(yīng)用 大眾汽車公司對(duì)外所命名為DSG技術(shù),其實(shí)就是技術(shù)產(chǎn)品供應(yīng)商博格華納公司慣稱為DualTronic™雙離合自動(dòng)變速器技術(shù)。 博格華納為雙離合自動(dòng)變速箱開發(fā)的DualTronic™雙離合自動(dòng)變速濕式離合器和控制系統(tǒng)已于2003年批量生產(chǎn),配套于大眾奧迪革新產(chǎn)品DSG(直接換檔變速器),最先應(yīng)用于2003款大眾高爾夫R32和奧迪TT上。博格華納的雙離合自動(dòng)變速器因其產(chǎn)品創(chuàng)新和加工精細(xì)而贏得了2005年度北美供應(yīng)商超級(jí)大獎(jiǎng)。 隨著DSG產(chǎn)品系列進(jìn)入第三年的批量化生產(chǎn),大眾公司繼續(xù)推廣該技術(shù)的應(yīng)用,現(xiàn)在已用于多款大眾,奧迪車上,包括柴油車,燃油直噴渦輪增壓汽油車。在2006年,DSG產(chǎn)品系列將為至少10個(gè)汽油和柴油車型配套,包括:大眾高爾夫,大眾葆來,大眾捷達(dá),大眾途安,大眾帕薩特,奧迪A3,奧迪TT,西雅特Toledo和Altea,斯柯達(dá)的歐雅。 博格華納的DualTronic™是業(yè)內(nèi)第一個(gè)為自動(dòng)變速箱配套濕式離合器和控制系統(tǒng)。此技術(shù)使傳統(tǒng)的手動(dòng)變速箱具有自動(dòng)變速箱的功能,同時(shí),根據(jù)不同的應(yīng)用,與自動(dòng)變速箱相比,可減少排放并節(jié)省燃油高達(dá)15%。另外,它消除了手動(dòng)變速箱在換擋時(shí)的扭矩中斷感,使駕駛更靈敏,同時(shí)又充滿樂趣。據(jù)預(yù)測(cè)到2015年歐洲乘用車市場(chǎng)對(duì)此技術(shù)的需求會(huì)增至20%。博格華納在電液控制系統(tǒng)上的專長(zhǎng)和在濕式摩擦材料,離合器系統(tǒng)方面的經(jīng)驗(yàn)可為用戶提供節(jié)能,高效的駕駛體驗(yàn)。此技術(shù)所帶來的優(yōu)越性已被越來越多的用戶認(rèn)可。 工作原理 雙離合自動(dòng)變速器(簡(jiǎn)稱DCT)基于手動(dòng)變速箱基礎(chǔ)之上。而與手動(dòng)變速箱所不同的是,DCT中的兩幅離合器與二根輸入軸相連,換擋和離合操作都是通過一集成電子和液壓元件的機(jī)械電子模塊來實(shí)現(xiàn)。而不再通過離合器踏板操作。就像tiptronic液力自動(dòng)變速器一樣,駕駛員可以手動(dòng)換擋或?qū)⒆兯贄U處于全自動(dòng)D擋(舒適型,在發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)行時(shí)換擋)或S擋(任務(wù)型,在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行時(shí)換擋)模式。此種模式下的換擋通常由擋位和離合執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)。兩幅離合器各自與不同的輸入軸相連。如果離合器1通過實(shí)心軸與擋位1、3、5相連,那么離合器2則通過空心軸與擋位2、4、6和倒擋相連。 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入軸通過緩沖器與兩幅離合器外片相連。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后自動(dòng)掛1擋。由于離合器1處于打開狀態(tài),因而沒有扭矩傳到驅(qū)動(dòng)輪。當(dāng)離合器1關(guān)閉時(shí),離合器1的外片逐漸貼合內(nèi)片并開始通過第一擋的實(shí)心軸、齒輪組和同步器傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩至差速器,最終至驅(qū)動(dòng)輪。同時(shí),由于離合器2此時(shí)并不傳遞扭矩,因此第二擋已被預(yù)先選定。從第一擋換到第二擋時(shí),由于第一擋的解除和第二擋的掛擋在同一速度,車輛有足夠的前沖力。當(dāng)?shù)陔x合器2完全接合后,第三擋已被預(yù)先選定,因?yàn)榇藭r(shí)離合器1沒有接合,不傳導(dǎo)扭矩,掛擋原理依次類推。此時(shí)駕駛員僅感覺到離合器轉(zhuǎn)換。對(duì)快速換擋操作來說,換下一擋即意味著與之相連的離合器開放,但此擋位預(yù)先選定。通過變速箱控制軟件的復(fù)雜算法,根據(jù)駕駛員各自的需要調(diào)整換擋類型和換擋速度確保了選定正確擋位。通過設(shè)計(jì),雙離合變速器中的最大差速小于傳統(tǒng)的液力自動(dòng)離合器,該類離合器操作起來簡(jiǎn)便快速,與傳統(tǒng)的液力自動(dòng)離合器相比,其舒適感也更高,或不低于液力自動(dòng)變速器。通過簡(jiǎn)單的控制軟件即可實(shí)現(xiàn)從運(yùn)動(dòng)型到高舒適型駕乘體驗(yàn)的改變,因此可有效的控制成本以滿足不同層次市場(chǎng)、客戶的需求。下圖是裝有濕式雙離合器變速箱的大眾高爾夫R32與同一型號(hào)的裝有6速手動(dòng)變速箱的車型操作性能的比較: 裝備了DCT的汽車也能達(dá)到裝備手動(dòng)變速箱汽車同樣高的速度。同時(shí),與傳統(tǒng)的手動(dòng)變速箱相比,它具有更好的加速性能,因?yàn)樗伺ぞ刂袛嗖⑶医?jīng)過歐洲節(jié)能循環(huán)測(cè)試證明(MVEG),可節(jié)省燃油10%,因?yàn)槠鋬?yōu)化的換擋系統(tǒng)可使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。目前市場(chǎng)上尚未有其他變速箱能具有同樣的性能。由于取消了變矩器作為啟動(dòng)裝置,車輛的駕駛性,靈敏度和節(jié)油性均有很大提高。與眾不同的是,DCT的濕式離合器同時(shí)采用換擋離合和發(fā)動(dòng)裝置。而取消變扭器則極大的減低了重量和慣性。更重要的是駕駛員可獨(dú)立選擇控制車輛。 變扭器具有特定的性能(各種扭矩設(shè)定、爬行和震動(dòng)緩解等作用)。一旦設(shè)計(jì)選定,性能就固定。除了具有取消變扭器的好處外,濕式DCT離合器與無級(jí)變速器(CVT)和行星液力自動(dòng)變速器相比,具有節(jié)省燃油和提高駕駛性能的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)基于具有良好機(jī)械性能的平行軸變速器,同時(shí)又減少了離合器數(shù)量和相關(guān)阻力,并可控制離合壓力和油供給,具有優(yōu)化的齒輪傳動(dòng)比和比例擴(kuò)展。與無級(jí)變速器和液力自動(dòng)變速器不同的是,齒輪傳動(dòng)比和傳動(dòng)比范圍可以輕松簡(jiǎn)便的予以改變。與手動(dòng)變速箱相同的是,基于一種變速箱,可以有多種傳動(dòng)比設(shè)置,并且一種傳動(dòng)比范圍設(shè)置可以超過7個(gè),以最小的成本增加實(shí)現(xiàn)為每種特定發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛的最佳匹配。在大扭矩柴油機(jī)、高轉(zhuǎn)速汽油機(jī)、小貨車或跑車上使用同種傳動(dòng)比和傳動(dòng)比范圍的液力自動(dòng)變速箱,會(huì)犧牲整車性能和效率。而安裝DCT的車輛并不存在此問題。 博格華納DualTronic™離合器模塊 為滿足大多數(shù)車輛和發(fā)動(dòng)機(jī)的需求,博格華納設(shè)計(jì)了一系列DualTronic™離合器。該離合器可為后輪驅(qū)動(dòng),前輪驅(qū)動(dòng)和全輪驅(qū)動(dòng)車輛,小型,中型和高性能汽車配套。適用于以下系列柴油和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的DCT正在開發(fā)中:排量1.4-8升;扭矩:150—1250牛·米;功率:55—850千瓦。應(yīng)用于大多數(shù)功率強(qiáng)勁的乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)(1250Nm/850KW)的DCT體積仍然非常緊湊。 雙離合變速箱具有液力自動(dòng)變速箱和無級(jí)自動(dòng)變速箱的便利性和舒適性,與手動(dòng)變速箱相比,又是第一個(gè)可節(jié)省燃油高達(dá)10%,同時(shí)又有更高性能的自動(dòng)變速裝置。在現(xiàn)代社會(huì)交通擁擠的狀況下,DCT滿足了用戶對(duì)駕駛運(yùn)動(dòng)性和靈敏性的要求,同時(shí)具有更高的燃油經(jīng)濟(jì)性。另外此技術(shù)消除了扭矩中斷感。通過雙離合變速控制和離合設(shè)計(jì),其啟動(dòng)和換擋性能可以輕易調(diào)節(jié)以滿足不同駕乘需求和市場(chǎng)需要。該產(chǎn)品也是第一款通過軟件變化進(jìn)行變速標(biāo)記的變速箱。雙離合變速箱也是僅有的一款同時(shí)適用于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)、大扭矩柴油機(jī)和高轉(zhuǎn)速汽油機(jī)的自動(dòng)變速箱。因而,我們預(yù)測(cè)雙離合變速箱將迅速占領(lǐng)更多的市場(chǎng)份額,從現(xiàn)在配套的任務(wù)型和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車發(fā)展到成為未來市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。在歐洲,大批量生產(chǎn)已經(jīng)開始,那里大量的手動(dòng)變速箱生產(chǎn)基地為DCT的生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。與具有50年發(fā)展歷史的廣泛生產(chǎn)的6速液力自動(dòng)變速箱相比,雙離合變速箱已經(jīng)具有成本競(jìng)爭(zhēng)性。不斷改進(jìn)的管理會(huì)進(jìn)一步顯示出此技術(shù)與液力自動(dòng)變速箱相比的成本優(yōu)勢(shì),而與無級(jí)變速箱相比,成本優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯。 博格華納DualTronic™機(jī)電模塊 雙離合變速箱機(jī)電模塊集電子變速控制單元(TCU)、傳感器、液壓電磁閥模塊和閥體為一體。變速箱機(jī)電模塊包括4大元件:電子變速控制單元(TCU)、傳感器組、裝有電磁閥的主板和閥體。該模塊的優(yōu)勢(shì)在于其極嚴(yán)格的公差和在規(guī)模化生產(chǎn)下的低成本。不像傳統(tǒng)的對(duì)單一零件逐個(gè)校對(duì),然后相加每個(gè)零件的公差,計(jì)算出總成公差帶,該模塊通過自動(dòng)校對(duì)達(dá)到符合設(shè)計(jì)要求的輸出功能。該模塊不僅因其多級(jí)校正步驟的取消而降低了成本,更由于取消了線束和連接器而大大降低了成本。主板直接將電磁閥、TCU和傳感器組連接起來。連接器和不必要的電觸點(diǎn)的取消更提高了模塊的可靠性。 博格華納的DualTronic™模塊是雙離合器變速箱的核心技術(shù)。其產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)如下: l結(jié)構(gòu)緊湊,重量減輕,慣性降低,提高了可操作性和靈敏性 l所有換擋、發(fā)動(dòng)和滑動(dòng)條件下的卓越控制性能 l與變速器壽命一樣的無磨損耐久性 l高滑動(dòng)扭矩傳遞能力保證了斜坡止動(dòng)和重型拖車牽引功 l采用開式離合器帶來的固有安全性 博格華納的DualTronic™機(jī)電變速箱控制模塊所集成的電子單元(TCU)、傳感器和液壓控制(電磁閥模塊和閥體)與傳統(tǒng)的液壓控制模塊和TCU傳動(dòng)系列相比,具有更小的容差、更低的成本和更高的可靠性。高靈敏的直接作用可變力電磁閥是精密離合器換擋和滑動(dòng)控制的核心。 信息來源于:造汽車網(wǎng)
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