大众7速DSG变速箱结构原理与工作分析.docx
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大众7速DSG变速箱结构原理与工作分析
大众7速DSG变速箱结构原理与工作分析
大众7速DSG变速箱结构原理与工作分析
摘要
有级式变速箱有两种类型即手动变速箱和自动变速箱,手动挡操控时因需要踩踏离合器改变齿轮的传动比后,经过半离合后才能完全结合显得复杂,但是车辆的反应比较迅速直接,而自动挡则操控简单,反应略微有点迟滞,但换挡平顺。
随着汽车工业的高速发展及汽车新技术的不断进步,综合性能强劲的双离合变速箱问世了。
双离合变速箱综合其优点,成为变速箱发展史的又一个里程碑。
本文首先介绍了双离合变速箱的来源发展,它的优势与劣势及技术特点。
浅谈了它未来的发展方向、讲述了大众7速DSG变速箱的结构原理,介绍了其构成。
然后分析了变速箱各部分的工作状态,最后综合分析了整个变速箱的换挡过程。
结合实际针对大众7速变速箱异响产生的原因及检修的过程做出了一些论述。
本文对大众7速双离合变速箱做了具体的分析及介绍,增加了对汽车新技术的了解,丰富了专业知识,为今后的工作打下了良好的基础。
关键词:
双离合;技术特点;结构原理;工作状态;异响检修
目录
前言.........................................................................1
第一章双离合变速箱的发展与优劣.............................................2
1.1双离合变速箱的发展史...................................................2
1.2双离合变速箱的优势与劣势...............................................3
第二章大众7速DSG双离合变速箱的结构原理...................................3
2.17速变速箱的组成及与六速变速箱的比较..................................3
2.2双离合的结构...........................................................5
2.3齿轮传动机构...........................................................5
2.4电液控制系统...........................................................7
2.5其他构成部分..........................................................10
2.6浅谈7速双离合变速箱的技术特点........................................11
第三章大众7速DSG变速箱工作分析...........................................11
3.1双离合器的工作分析....................................................11
3.2齿轮传动的工作分析....................................................12
3.3电液控部分工作分析....................................................13
3.4一挡升二挡的工作综合分析..............................................14
第四章关于大众7速DSG变速箱颠簸路行车异响及换挡异响......................15
4.17速DSG变速箱颠簸路行车异响.......................................15
4.27速DSG变速箱换挡异响的检修.......................................15
结论........................................................................19
致谢........................................................................2O
参考文献....................................................................20
前言
变速箱是汽车动力的指挥官,它可以短时切断发动机动力,传递发动机扭矩,降速增扭,实现不同的速比传动及倒向行驶。
汽车的发展趋势对动力性、经济性、排放性和操纵性提出了更高要求。
而变速箱作为传动系统最重要的部分之一,如何能实现这些更高的要求一直是变速箱设计师努力的目标。
科技的创新已经让驾驶者从繁琐而疲倦的换挡过程中解脱出来。
时下装备自动变速箱的车型已经占据了轿车市场的半壁江山。
然而传统的自动变速箱结构对动力方面的损失较大,发动机有相当一部分的动力在变速箱的动力传递过程中被吞噬掉了。
与手动变速箱相比,自动变速箱在损失动力的同时也会相应的增加油耗。
双离合变速箱的诞生成为了变速箱发展史上的又一颗璀璨的新星。
大众的双离合DSG变速箱可以说是双离合变速箱的代表之作,DSG变速箱为传动系统的科技带来了新的发展方向。
DSG变速箱的换挡时间让手动变速箱望尘莫及,相比自动变速箱,它更能表现出完美的油耗值。
它综合了传统手动变速箱和自动变速箱的各自优点,采用了自动变速箱的电液控原理和手动变速箱的齿轮传动、干式摩擦片。
七速DSG变速箱的双离合器像传统手动变速箱的离合器,但有两条传动路线,一个离合器控制奇数挡位齿轮,另外一个离合器控制偶数挡位齿轮。
在整个换挡期间两组离合轮流工作,确保最少有一组齿轮在输出动力,让动力没有出现间断的状况。
这就是双离合变速箱动力无间断连续输出的原因。
双离合器自动变速器具有卓越的效率和舒适性,自从问世以来,已经取得了巨大的市场成功。
作为即将跨入汽车修理行业的我们应该掌握这一先进的技术,了解它的技术数据、结构构成,根据其结构,技术手册了解其工作原理。
在今后的工作中发挥自己的能力。
第一章双离合变速箱的发展与优劣
1.1双离合变速箱的发展史
1940年,双离合器变速器的专利已被申请了,该变速器曾经在卡车上试验过,但是由于当时科学发展和技术条件的局限,没有得到很好的利用。
1983年,保时捷也发明了专用于赛车的双离合变速器(PDK)。
然而,在那个时代应用于赛车上的零部件都是集成了高端的技术和大量的资金投入,在当时,双离合变速箱可以说是技术的革命,不过先进科技的使用成本很高,当时也只有为了成绩不计后果的赛车上,才有安装它的必要,未能成功将PDK技术投入批量生产。
20世纪90年代末期,大众公司和博格华纳(美国)携手合作生产第一个适用于大批量生产和应用于主流车型的双离合变速器。
市面上常见的双离合自动变速器的形式有大众——DSG双离合器变速箱、沃尔沃——Powershift双离合器变速箱、保时捷——PDK双离合器变速箱、三菱——TC-SST双离合器变速箱、宝马——MDCT双离合变速箱,菲亚特——Powertrain双离合变速箱。
其实他们的结构原理基本相同,就像同样是可变气门正时系统,本田汽车的名称是VTEC,而丰田汽车的名称是VVT,就是申请专利的名称不一样。
1.2浅谈双离合变速箱的使用特点和发展方向
双离合变速箱的使用特点:
双离合变速箱在传动过程中的能耗损失非常小,大大提高了车辆的燃油经济性。
车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉,反应非常灵敏,使车辆的加速更加强劲、圆滑。
百公里加速时间比传统手动变速器还短,增加了速比的分配(大部分双离合变速箱一般为6挡),传动比得到了细化,每一个挡位扭矩都得到了最大的发挥。
双离合器的使用,可以使变速箱同时有两个挡位啮合,使换挡操作更加快捷。
目前的大部分双离合变速箱也有手动和自动2种控制模式,除了排挡杆可以控制外,方向盘或转向柱右侧配备有手动控制的换挡按钮或拨片,在行驶中,2种控制模式之间可以随时切换。
选用手动模式时,如果不做升挡操作,即使将油门踩到底,双离合变速箱也不会升挡。
换挡逻辑控制可以根据司机的意愿进行换挡控制。
在手动控制模式下,可以跳跃降挡,具有很好的驾驶乐趣。
发展方向:
汽车动力的发展方向是节能环保、智能、安全等方面。
作为动力系统最重要的部分之一,双离合变速箱的设计的确符合了未来汽车的发展趋势。
更出色的换挡舒适性,更低的燃油消耗以及更强的驾驶乐趣,使双离合自动变速箱满足了消费者对驾驶乐趣和节油的双重要求。
特别是双离合变速箱还具有更好的环保性,与相同排量传统手动挡车型相比,与之配备的发动机废气排放量可降低20%。
这样就大大降低了燃油的消耗,使人们彻底改变了自动挡车费油的观念。
这些条件都成为这款高科技、高品质变速器吸引众多消费者的主要因素。
双离合变速箱为传动系统的科技带来了新的发展方向。
同时正是这款变速箱出色而稳定的表现,成为了全世界变速箱的一个重大突破。
1.3双离合变速箱的优势与劣势
双离合变速箱的优势:
1.没有离合器踏板也没有液力变矩器既节省了换挡时繁琐的操作又消除了液力变矩器的动力损失。
2.双离合变速箱的离合器、换挡拨叉是由电子液压控制系统来操控的省去了大量手动操作时间。
3.加速没有动力中断,反应非常灵敏,换挡时间非常短(大众DSG变速箱换挡时间在0.2秒左右)。
4.双离合离合器结构紧凑,重量轻,由于相比自动变速箱,双离合变速箱没有液力变矩器、行星齿轮组、多片湿式离合器以及制动带等复杂部件,双离合变速箱的结构反而更加简洁,并且尺寸可以做得更小巧。
双离合变速器的劣势:
1.成本问题。
双离合变速器的结构复杂,制造工艺要求也比较高,所以成本也是比较高的。
因而目前我们看到配备双离合变速器的基本都是一些中高档车型。
2.扭矩问题。
在何以承受的范围内,双离合变速箱已经绝对能够满足一般车辆要求,但对于激烈的驾驶方式还是不够。
因为如果是干式离合器,传动过程中会产生过多的热量,而湿式离合器则比较容易打滑。
3.由于双离合变速箱是电脑控制的智能变速箱,它的升降挡需要通过电脑向发动机发送信号,并且要等发动机回复后确认后才能完成升降挡。
多一个环节就多一个可能故障点,由于智能电子设备的使用增加了故障的机率。
第二章七速DSG双离合变速箱的结构原理
2.17速变速箱与6速变速箱的比较:
变速箱名称
OAM
重量
大约70KG
扭矩
250Nm
挡位
七个前进挡、一个倒挡
离合器
两个单片干式离合器
操作模式
自动+Tiptronic
变速箱齿轮油
1.7LG052171
变速箱名称
02E
重量
前驱约94、四驱约109KG
扭矩
350Nm
挡位
六个前进挡、一个倒挡
离合器
两个多片湿式离合器
操作模式
自动+Tiptronic
变速箱齿轮油
6.5LGO52182
七速六速
现在大众汽车使用的DSG变速箱有两种,一种是6速的02E,还有一种是7速的0AM(在大众内部代号分别为DQ250和DQ200),从直观数据上分析,代号DQ250的DSG变速箱有六个挡位,能承受最大扭矩为350NM,主要用于高排量或主打操控性的车型,如途观和迈腾,它们配备的发动机是1.8或2.0TSI,这些发动机的功率比较高。
而DQ200则是7速双离合变速箱,能承受最大扭矩为250NM,主要搭载于中低排量的车型,如6代高尔夫、朗逸车型配备的的发动机是1.4TSI。
我们不难发现,7速DQ200主要搭载于中低排量的汽车上,而6速DQ250则主要用在高排量或主打操控性的车型。
为何会出现这种区别呢?
其实理解起来就是扭矩的问题,6速DQ250可以承受的最大扭矩是350NM,而DQ200才250NM,不过,二者为何会在扭矩值上出现如此之差呢?
这就是离合器本身决定的,我们知道离合器有过载保护的功能,当扭矩超过极限时,离合器会产生打滑的现象来保护动力系统。
离合器可以传递多大的扭矩就决定了设计变速箱的大小、速比等。
两者最大的差别就在于它们一个采用湿式双离合(DQ250),一个采用干式双离合器(DQ200)。
如图所示这就是6速DSG的双离合器,这种多片式的离合器类似于自动变速器的离合器。
它们都是由一些主动片和一些从动片相互叠加而成的,而且都是由一定压力的变速箱油充满密闭的空间里,把主动片和从动片靠压力挤在一起。
因此湿式离合器结构有着更好的调节能力和优异的热熔性,由于摩擦片的数量较多,所以传递的扭矩比较大。
由于要克服变速箱油的阻力,而且是电子液压控制系统来操控,所以使用中会有一定的延迟而且相对干式的离合器来说油耗高一些。
相较于湿式双离合器的扭矩传递是通过浸没在油中的湿式离合器摩擦片来实现的。
DQ200干式双离合器通过离合器从动盘上的摩擦片来传递扭矩,干式双离合器除了传递效率更高外,7速DSG变速箱还省去了过滤器、油冷器以及变速箱壳体中的高压油管等零部件,与普通手动变速箱一样,变速箱油只用于变速箱齿轮和轴承的润滑和冷却。
因而7挡DSG变速箱油仅需要1.7升变速箱油,而6挡DSG变速箱则需要6.5升。
此外,因为布局和选用摩擦材料的因素,湿式双离合器的外形尺寸比干式双离合器要大,不利于整车动力总成的布置,相信这也是DQ200适用于中小排量车型的潜在原因之一。
所以,6速与7速并不能说哪个更好,只是适合的方向与用处不一样。
不过,综合考虑操控与经济性的话,DQ250和DQ200都比手动变速箱和传统自动变速箱有着不可比拟的优势。
7速DSG变速箱的结构组成:
双离合器、齿轮传动机构、电液控制系统及其他部分构成。
2.2双离合的结构:
离合器位于汽车发动机与变速器之间,是发动机与变速器动力传递的“开关”,它既能传递动力,又能切断动力,其主要作用是保证汽车能平稳起步行驶,在变换挡位以后,离合器会减轻变速齿轮的冲击力,让汽车加速或减速行驶更加平顺。
但汽车换挡时,分离与接合之间,会有动力传递暂时中断的现象,如何控制协调动力中断的时间就成了问题。
手动切换往往结合迅速、冲击力较大、换挡不平顺,如果想达到平顺迅速的效果,需要驾驶经验与正确判断的支持,自动变速箱换挡则依靠电脑的控制往往按部就班反应较慢。
双离合就是针这一情况的完善化设计。
我们可以看出7速DSG变速箱的双片式的离合器和我们所见的手动挡变速箱基本相似,但还是有一些不同的。
DSG双离合器由驱动盘,两个带扭转减震器的摩擦从动盘,两个推力轴承,两个操纵杆K1K2,塑料固定架等构成的。
扭矩通过发动机曲轴、双质量飞轮、双离合器进行传递。
双质量飞轮装配有内齿,与双离合器的外壳上装配的外齿相啮合。
这样,扭矩就被传递到双离合器。
两个从动摩擦片分别于输入轴1和2相连。
输入轴1较细和靠近发动机的摩擦盘相连,输入轴2与远离发动机的从动盘相连。
大小操纵杆K1K2通过推力轴承与一大一小、一深一浅的两个膜片弹簧相结合。
2.3齿轮传动机构:
双离合自动变速箱齿轮机构是基于手动变速箱基础之上。
而与手动变速箱所不同的是,双离合变速箱的离合器与二根输入轴相连,换挡和离合操作都是通过集成电子和液压元件的机械电子模块来实现,而不再通过离合器踏板和手动换挡杆的操作。
齿轮传动系统类似于手动变速箱的齿轮传动系统,都是通过改变不同传动比齿轮的啮合,来实现挡位的切换。
这样不会有很多的动力损失,而且大大缩短了换挡时间。
由上图可以看出7速DSG变速箱像传统手动变速箱一样,由输入轴、输出轴差速器、同步器等组成。
它由7个前进挡和一个倒挡构成。
输入轴1与输出轴1、输出轴2的一部分常啮合构成了1357挡。
输入轴2与输出轴1、输出轴2的另一部分,输出轴3全部啮合,构成了246和倒挡。
输出轴123与差速器相啮合输出动力。
G632
G612
驱动轴1通过花键与K1相连,用于驱动1、3、5、7挡。
为了监测变速箱输入转速,输入轴1有变速箱输入转速传感器1-G632的脉冲靶轮。
驱动轴2被设计成空心轴,安装在驱动轴1的外侧。
通过花键与K2相连,用于驱动2、4、6、R挡。
为了检测变速箱输入转速,输入轴2上有变速箱输入转速传感器2-G612的靶轮。
同步器:
同步器的功用是使结合套与待啮合的齿圈迅速同步,缩短换挡时间;且防止在同步前啮合而产生结合齿的冲击。
同步器是由同步装置(推动件摩擦件)、锁止装置、结合装置构成的。
7速DSG变速箱之所以能达到如此惊人的换挡时间,和采用的同步器有很大的关系。
它所采用的同步器1、2、3挡同步器为3锥面同步器;4挡同步器为2锥面同步器:
5、6、7倒挡同步器为单锥面同步器。
三锥面同步器比单锥面的优点是换挡冲击更小,而且换挡时间更短。
缩短了轴向的距离,增大了摩擦力矩。
就像齿轮的力矩分配一样,如果是单级的齿轮传动齿轮所受的扭矩很大,如果设计成二级传动,齿轮传递同样的力矩,但每一个齿轮所受的力矩相对于单级的要小的多。
三锥面同步器被用在中高档车的低挡位上。
而DSG变速箱所采用的123挡使低挡位换挡更加顺畅而且在频繁换挡拥挤的城市道路上对变速箱的齿轮更是一种保护。
2.4电液控部分
电液控制系统由:
电液控制阀板、液压泵单元、离合器操纵机构、换挡控制阀、换挡选择机构等构成。
电液控制阀板:
变速箱电子控制单元、变速箱1阀体组、变速箱2阀体组、离合器输入转速传感器、离合器行程位置传感器、输入轴速度传感器、挡位行程传感器、2/4挡同步器活塞、1/3挡同步器活塞、5/7挡同步器活塞、6/R挡同步器活塞、K1K2驱动机构等构成。
变速箱1阀体组:
N435控制通往离合器工作缸液压油流量、控制离合器K1失效影响:
相应的变速箱部分被关闭、N434控制57换挡阀、N436控制变速箱相应部分的油压离合器K1换挡操纵机构1/35/7、N433控制13换挡阀。
变速箱2阀体组:
N438控制6R换挡阀、N440控制变速箱相应部分的油压离合器K2换挡操纵机构2/46/R、N439控制通往离合器工作缸液压油流量、控制离合器K2失效影响:
相应的变速箱部分被关闭、N437控制24换挡阀。
离合器输入转速传感器:
离合器输入转速传感器-G64安装在变速箱壳体上,是唯一在滑阀箱单元外的传感器,以电子方式监测与起动机啮合的齿圈,记录变速箱的输入转速信号。
作用是控制单元要求变速箱输入转速信号控制离合器和计算滑移率信号。
失效后利用发动机转速信号替代。
离合器行程位置传感器:
离合器1行程位置传感器G617和离合器2行程位置传感器G618安装在滑阀箱单元的离合器触动装置上,非接触式传感器信号的作用是:
控制单元根据该传感器信号来控制离合器的触动装置信号失效的影响。
若G617损坏,变速箱传输部分1被关闭,挡位1、3、5、7将无法接合;若G618损坏,变速箱传输部分2被关闭,挡位2、4、6、R挡将无法接合。
输入轴速度传感器:
输入轴1速度传感器-G632输入轴2速度传感器-G612-信号。
作用:
控制离合器,计算离合器的打滑量。
信号失效影响:
如果G632失效,齿轮传动组1关闭,车辆只能在2、4、6和R挡驱动;如果G612失效,齿轮传动组2关闭,只能在1、3、5、7挡被驱动。
挡位行程传感器:
挡位行程传感器2/4G487挡位行程传感器1/3G488挡位行程传感器5/7G489挡位行程传感器6/RG490
信号作用:
产生精确的换挡机构位置信号,用以控制换挡机构实现挡位的变换。
产生精确的换挡机构位置信号,用以控制换挡机构实现挡位的变换。
信号失效后的影响:
如果一个位移传感器失效,控制单元不能准确获知相应挡位变换机构的位置,控制单元无法识别是否有挡位在齿轮选择机构和拨叉的作用下接合,为了防止对变速箱造成损坏,传感器所在变速箱部分被关闭。
挡同步器活塞:
换挡选择装置的活塞和换挡拨叉相连为实现挡位的变换,油压被供应到换挡机构的活塞上活塞移动,换挡拨叉和滑动齿套也随之移动,滑动齿套使同步器齿接合形成挡位。
蓄压器
液压泵单元:
液压泵单元安装在机械滑阀模块上,由液压泵和电机组成。
液压泵电机是一个碳刷直流电机。
由机械滑阀单元的电子控制单元依靠压力要求按需驱动,它通过连接器驱动液压泵。
液压泵依靠齿轮泵原理工作,它吸入油液并加压液压油通过油泵壳体内壁和齿隙间被从吸入侧泵入压力侧,最大供油压力约为70巴。
信号失效影响:
如果电机不能被激活,油液压力下降,并且离合器在压力盘弹簧的作用下断开。
蓄压器:
设计上类似气压蓄压器当液压泵关闭时,保证液压系统有油压能储存0.2升的液压油
离合器操纵机构:
为了触发离合器,电子机械滑阀控制单元触发电磁阀:
变速箱部分1的阀3-N435-操作离合器K1变速箱部分12的阀3-N439-操作离合器K2。
换挡控制阀:
作用控制挡位选择器的油的流量。
每个控制阀可使挡位选择器形成两个挡位。
如果没有齿轮啮合,控制阀控制油压使挡位选择器保持空挡位置选挡杆位于P位置、点火开关关闭,一挡和倒挡齿轮啮合。
换挡选择机构:
滑阀箱单元控制挡位选择装置换挡选择装置的活塞和换挡拨叉相连为实现挡位的变换,油压被供应到换挡机构的活塞上。
2.5其他构成部分:
换挡杆总成-E313非P挡-钥匙防拔出电磁阀-N376
换挡杆总成-E313:
换挡杆位置传感系统和换挡杆锁止电磁控制系统集成在换挡杆总成上。
换挡杆位置通过霍尔传感器侦测,这些传感器集成在换挡杆传感系统中,换挡杆位置信号和TIP开关信号通过数据总线被传输机械滑阀单元和组合仪表板的控制单元信号使用。
基于此信号,控制单元获知换挡杆位置,执行驾驶员的D-R-S或TIP指令,同时控制起动机的释放(P挡N挡才能启动)。
信号失效的影响:
如果控制单元监测不到换挡杆位置,所有的离合器将断开。
非P挡-钥匙防拔出电磁阀-N376:
开过自动挡的人知道,钥匙只有在P挡时才能拔下。
无论停车还是在熄火状态除了P挡之外,钥匙被卡在OFF与ACC之间,不能回位所以就拔不下来了。
2.6浅谈7速双离合变速箱的技术特点:
7速双离合变速箱创造了多项世界第一,它是首款横置的7速双离合变速箱,我们知道采用横置的变速箱一般都很小巧重量也不是很大,它甚至可以安装到紧凑车型的POLO当中。
对于小排量紧凑的车型来说一个不错的选择。
7速DSG变速箱最先使用了干式双离合器,双离合变速箱是基于手动变速箱发展而来,我个人认为7速DSG变速箱才是真正的接近于手动变速箱,因为只有干式摩擦盘才会使汽车有像手动挡一样反应更加快速、顺畅,它与手动变速箱的不同之处就是换挡部分,它方便了人们的繁琐操,而且没几乎有动力损失、没有动力中断。
机电装置单元和机械式变速箱各有一套独立的免维护型机油循环管路(双油路、独立循环)7速DSG变速箱加注的变速箱油仅为1.7L而且是终生免维护的,像帕萨特01V的变速箱每两年或六万公里就需要更换一次变速箱油,它的加注量为9L更换一次加上工时费大概3000元左右,这款变速箱的维护费用是很高的。
7个挡位分布于4根轴上,形成了更多的传动比,更加细化的力矩分配,在汽车换挡过程中多个传动比的变速箱会更加舒适。
第三章大众7速DSG变速箱工作分析
3.1双离合器的工作分析:
传统的手动变速箱离合器在不工作的时候是常结合的,也就是说在没有踩下离合器的踏板的时候,压紧装置会把主动件和从动件结合在一起。
来自发动机的动力会经过离合器到达变速箱的输入轴,如果在挡位上启动汽车的时候,有可能会发生危险。
但是7速DSG变速箱的离合器工作过程恰恰相反,汽车在空挡的时候,离合器的状态是常分离的,只有在工作的时候由电磁阀N435操作的离合器K1推杆压向
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