诸多DCT的市场应用已经证明干式和湿式双离合器可满足现代自动变速器的所有要求，结合高效的执行机构，如机电执行机构，DCT将在油耗、动力和寿命的最高要求方面成为标杆。

新型自动变速器开发的一个重要目标是显著降低汽车的油耗，提升传动效率，以此来赢得市场上的新客户和那些自动变速器份额仍较低的车型。迄今影响最大的新型自动变速器关键技术就是双离合器变速器（以下简称“DCT”）。DCT的首次量产是2003年大众汽车公司（以下简称为“VW”）推出的6速直接换挡变速器（6速DSG），它是基于油冷的湿式双离合器。其出色性能及发展潜力帮助VW赢得了新的市场份额，成为经典自动变速器领域的创新驱动力。

VW随后推出的7速双离合器变速器（7速DSG）进一步实施了DCT的理念，目标是继续大幅降低油耗并扩大其应用的范围，尤其针对转矩低于250 Nm的发动机。这款变速器的核心零件之一是德国舍弗勒公司（以下简称“舍弗勒”）在2008年春推出的干式双离合器。

VW的研究表明，相比于湿式DCT，干式DCT效率可提高6%，由此带来的油耗降低如图1所示。效率提高的一个主要原因是离合器的冷却方式。湿式离合器采用油冷方式来给摩擦零件降温，由此产生的油流量在高输出时约为30 L/min（不同的设计会有所不同）。而干式离合器则通过空气对流冷却，减少湿式离合器的最高油流量能相应降低冷却能量的损失，但稳定性可能会因此降低。即使采用专用的离合器摩擦材料，高温下油液中添加剂仍然可能受到破坏以致摩擦特性达不到要求。

双离合器系统要求

干式双离合器对于功能性和稳定性的要求远高于手动变速器中的离合器。基于手动变速器和机械式自动变速器（AMT）离合器的经验，舍弗勒已经开发了多款干式双离合器以满足不断提高的要求。图2为用于VW的7速DSG中的干式双离合器、双质量飞轮和离合器执行机构。此外，舍弗勒还为其他OEM开发了DCT，如福特、雷诺、菲亚特和现代等。

1．常开的双离合器系统

为了保证双离合器系统中的安全要求，在设计之初就要保证当发生执行机构失效时双离合器中至少仍有一个能独立分离。而“常开”的设计能防止意外的传动系过载和以此产生的车轮锁止风险。通过推压式离合器和非自锁的执行机构能很容易实现。在推压式离合器中，当只有很小力或没有力作用于膜片弹簧分离指时，离合器的压紧力及所传递的转矩等于零。

与传统常闭离合器相比，执行机构及其机械结构都意味着新的边界条件，这对接合轴承和执行机构的能量损失也有积极的作用。图3为在典型行驶工况循环下接合（分离）轴承载荷的时间分布，此处与AMT系统的离合器（例如舍弗勒量产供应的AMT）进行了比较。

2．热稳定性

干式双离合器的稳态冷却能力比湿式双离合器低，因此需要更多的材料用于暂时性热量吸收。高能量工况下，例如坡道起步，产生的热量大部分通过离合器壳体内的对流耗散。

热容材料是以离合器压盘的形式提供的。研究表明，基于热容量要求增加的转动惯量，基本相当于隔离发动机振动所需的转动惯量。湿式离合器虽具有小转动惯量的优势，但所需增加的转动惯量只能加置在双质量飞轮上。为了减少在起步滑磨时的能量损失，干式双离合器的第一挡位速比设置较大，由此，在低起步转速下也能增大起步转矩。通过相应地齿轮速比分布和配置，其对燃油经济性并没有什么不利的影响，这已被VW的7速DSG所证实。

3．耐磨性和工作特性曲线的稳定性

干式双离合器设计为在整个变速器寿命周期内免维护。与手动变速器相比，增加的换挡频率及其动力换挡所增加的负荷，对离合器摩擦材料带来更高的要求。因此，需要开发具有更好热稳定性和机械稳定性，同时具备良好摩擦特性的专用材料，并且优化其成分和生产工艺，使其能用于车辆正常使用下的所有工况。

此外，与手动变速器相比，单个离合器的磨损余量增加了20%～50%左右。为了保证稳定的特性曲线，需要特定的自调节机构。根据离合器执行机构的需要，可采用力自调节或者位移自调节的系统。

4．轴向偏差和角偏差补偿

手动变速器离合器通过飞轮用螺栓和曲轴相连，因此分离力通过飞轮作用在曲轴上。由于双离合器轴向尺寸较长，并且两个离合器的总接合力较大，所以不可能直接连接并支承在曲轴上。因此，干式双离合器通过支承轴承安装在空心输入轴上以实现径向支承和轴向固定。带来的好处之一就是安装在变速器内的双离合器系统可作为一个完整的系统进行测试。

为了减少可能发生的NVH问题，弧形弹簧减振器和双离合器通过带有预载荷的花键联接。用弧形弹簧减振器的浮动凸缘可以对轴向偏移和角偏差进行补偿。

图7  带接合轴承的湿式双离合器

5．扭振隔离

随着转矩波动的加剧和对驾驶舒适性要求的提高，现代发动机对减振器和离合系统的振动隔离性能提出了更高的要求。就DCT而言，有两个主要因素进一步提高了对其减振性能的要求：变速器传递效率的提高导致变速器中阻尼的降低；始终有一组齿轮是不承载的，而非承载的齿轮组会被承载齿轮组引发振动。

手动变速器应用中，添加弧形弹簧减振器被证明是一种有效的振动隔离措施。对于双离合器，两个从动盘中使用一个带减振器的从动盘同样能降低振动。对于非涡轮增压的汽油发动机，带减振器的从动盘和有针对性的离合器打滑控制也是令人满意的方案。

6．双离合器系统的高效执行机构

（1）杠杆执行机构　干式离合器的执行机构具有很高的要求，如动态特性、精度、耐用性、效率、安装空间和重量等。对于7速DSG，VW开发了一款紧凑的液压控制系统，这套系统由电动机提供压力，通过相应的控制阀进行切换和调节。电液执行机构的替代方案之一是舍弗勒开发的机电执行机构（见图4）。

机电执行机构中的弹性储能结构会产生离合器接合所需的力。其作用于执行杠杆的外端或上端（见图5）。杠杆比由滚珠丝杆的位置确定，其由固定在变速器壳体上的电动机驱动。通过特定的杠杆几何特性，可以实现电动机和离合器之间的杠杆比可变。因此，电动机可工作在尽可能恒定而且较低的功率下。这可以显著减小电动机的尺寸。

标准的将电动机的旋转运动转化为直线位移的部件不能满足双离合器执行系统的功率密度和效率要求。因此舍弗勒开发了一款新型滚珠丝杠，带有内部球滚道的四排设计，保证了最小的安装空间要求。此外，开发的特殊滚珠能确保在7000N的轴承载荷下保持顺畅的运动。

因此，除了进一步提高效率之外，杠杆执行机构几乎完全集成于离合器壳体之内，不需要额外的安装空间。这种机构已在福特、现代和雷诺上市的车型上成功应用。

（2）电动机驱动变速器执行机构　舍弗勒主动互锁（Active Interlock）执行机构（见图6）是电动变速器执行机构的一种。它采用带自锁和分离功能的换挡拨指单元，与变速器内部换挡系统结合工作。通过换挡拨指，可对两个子变速器中任意组合的挡位进行预选和换挡。主动互锁机构能确保在挂接另一个挡位前，同一子变速器的所有其他挡位已被分离。通过这个保护机制，可以取消用于挡位检测额外的传感器和相关的监控以及应急安全策略。市场上首款带主动互锁执行机构的DCT已经应用于现代车型 (由舍弗勒提供双离合器、扭振减振器、电动机驱动离合器执行机构、电动机驱动变速器执行机构以及驱动控制软件)。

湿式双离合器变速器

湿式DCT特别适用于大转矩、高车重或者径向安装空间小的车辆。湿式双离合器的冷却油路可通过一个优化后的独立低压冷却循环系统产生。因此，所有关于干式双离合器执行机构的要求同样适用于湿式双离合器。为了能够采用机电执行机构，首先必须消除液力损失，最好的方式是通过接合轴承直接操控湿式双离合器（见图7）。

虽然湿式DCT可以使用与干式DCT相同的主动互锁执行机构，但其离合器执行机构可以不尽相同。可以选用通过液压系统操纵双对中式分离副缸（CSC），或者液压离合执行机构（HCA）。因没有明显的液力损失，这些配置的效率堪比杠杆执行机构。同时，更加容易保证湿式离合器环境的密封。

结语

诸多DCT的市场应用已经证明干式和湿式双离合器可满足现代自动变速器的所有要求。更多的应用车型将很快进入批量生产。结合高效的执行机构，如机电执行机构，DCT将在油耗、动力和寿命的最高要求方面成为标杆。

独立于发动机、带电动机执行机构的变速器很适合用于混合动力系统和起停系统。这在多家变速器制造商的研发产品中被应用，并已得到舍弗勒“ESG”样车（其采用轴向平行布置电动机）的实际验证。类似的产品将在不久投放市场。

由于整车制造商不同的技术规范以及地域偏好，变速器多样性的趋势不会改变。传动效率和变速器损耗，与混合动力化的结合将在市场竞争中扮演至关重要的角色。采用高效执行机构的干式和湿式DCT，已为未来与液力变矩器变速器和无级变速器（CVT）的竞争奠定了良好的基础。