大众DSG变速箱结构与检修毕业论文Word文档下载推荐.docx
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二是控制系统智能化,模糊控制技术的设置使变速箱电脑可以学习、模拟驾驶者的驾驶习惯,自动修正控制指令,使汽车进一步体现人性化。
DSG的起源就如其他汽车高科技一样,其设计都来自赛车运动,而其实际应用早在80年代初的保时捷Porsche962C
和1985年的奥迪AudisportQuattrocentroS1RC赛车上,并为他们赢取多项冠军立下汗马功劳。
双重离合器的概念是非常先进的,但作为新科技都存在着耐用性不佳的问题,耐用性的好坏同样决定了其成本的高低,于是,其经过十余年的发展后,才真正被普通轿车所用。
20世纪90年代末期,大众公司和博格华纳联手合作研发和生产第一个适用于大批量生产和应用于主流普通轿车的Ultrasonic(R)技术双离合变速箱。
2003年,经过大众汽车工程师们的多年努力研发,历经了无数次试验及数百万公里的路试,大众汽车率先成功推出了6挡DSG双离合变速箱,并成为了第一家将DSG双离合变速箱装备于量产轿车的汽车制造商,从这一刻开始,大众的双离合变速箱有了自己的名字——DSG。
(二)变速箱的比较
变速箱分为传统变速箱和新型变速箱。
传动变速箱包括手动变速箱(MT)和自动变速箱(AT),新型变速箱分为无极变速箱(CVT)、手/自动变速箱(AMT)和双离合变速箱(DSG)。
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手动变速箱结构简单,性能可靠,制造和维护成本低廉,且传动效率高(理论上会更省油),另外,由于是纯机械控制,换挡反应快,且可以更直接的表现驾驶者的意愿,因此也更富驾驶乐趣。
不过相比自动变速箱,它操作繁琐,而且在挡位切换时顿挫明显的劣势也是无法弥补的。
自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点,已成为现代轿车配置的一种发展方向。
装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩,驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱。
但是它的传动效率低,经济性不好;
结构复杂,维修成本高。
无极变速箱没有换挡动作,方便驾驶,没有换挡的顿挫感,传动效率高,所以加速快,油耗低,但是故障率相对较高,成本相对较高,不能用于高输出发动机。
手/自动变速箱传动效率高,油耗低,经济性好,结构简单,体积小重量轻,维修容易,维修费用低。
但是换挡性能比液力自动变速器差,也不如CVT,顿挫感、特别是低挡顿挫感明显。
DSG加速连续性非常好,没有换挡的顿挫感。
DSG双离合变速器以快速换挡保证了精准的动力传输,使驾驶既有运动特性又具备便捷舒适性,更重要的是油耗更低,各方面的性能都超过了传统的手动和自动变速箱。
二、DSG变速箱的结构原理
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大众DSG变速箱分为6速和7速,6速变速箱名称为02E,是两个多片湿式离合器,扭矩为350N?
M,有六个前进挡和一个倒车挡;
7速变速箱名称为0AM,是两个单片干式离合器,扭矩为250N?
M,有七个前进挡和一个倒车挡,本文将以7速DSG变速箱为例进行介绍。
直接换挡变速箱主要包括两个子自动变速箱,每个子变速箱通过各自的离合器实现与发动机输出端的力矩传递,如图1所示:
图1基本工作原理
1-输出轴2;
2-输出轴3;
3-子变速箱2;
4-输入轴2;
5-发
动机扭矩
6-输入轴1;
7-子变速箱1;
8-输出轴1
大众7速DSG双离合自动变速箱(如图2)主要包括:
两个单片干式离合器、齿轮传动机构、换挡杆总成、换挡机构、机械电子控制单元。
4
图2DSG变速箱结构
1-机械电子单元;
2-双离合器;
3-齿轮传动机构;
4-换挡机
构
(一)单片干式双离合器
7速DSG双离合变速箱有两个单片干式离合器,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K1和K2、塑料固定架等构成,如图3所示。
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K1、K2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。
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图3双离合器结构
1-离合器K1;
2-离合器K2
(二)齿轮传动机构
由图4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、同步器、差速器等组成。
输入轴1与输出轴1、输出轴2的一部分常啮合构成了1、3、5、7挡;
输入轴2与输出轴1、输出轴2的另一部分和输出轴3全部啮合,构成了2、4、6和倒挡;
输出轴1、2、3与差速器相啮合输出动力。
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图4DSG变速箱机械组成图
1-离合器K2;
2-双质量飞轮;
3-离合器K1;
4-输入轴1;
5-输入轴2;
6-差速器;
7-主减速器齿轮;
8-输出轴1;
9-输出轴2;
10-输出轴3;
1~7-各挡位挡齿轮;
R1-倒挡中间齿轮;
R-倒挡齿轮
1、输入轴
输入轴1和2安装在变速箱壳体内,分别通过花键与离合器K1和K2连接,根据当前所挂挡位将发动机扭矩传递给输出轴。
输入轴2为中空轴,输入轴1穿过中空的输入轴2,如图5所示。
每个轴上都有一个将输入轴支撑在变速箱壳体内的球轴承。
通过输入轴1可换到1、3、5和7挡,变速箱输入转速传感器1G632的脉冲信号轮位于输入轴1上,用于获取变速箱输入转速。
通过输入轴2可换到2、4、6和R挡,变速箱输入转速传感器2G612的齿轮位于输入轴2上,用于获取变速箱输入转速。
7
图5输入轴
1-输入轴1;
2-输入轴2;
3-花键;
4-球轴承;
5-变速箱输
入转速传感器1G632;
6-变速箱输入转速传感器2G612
2、输出轴
从图4看出变速箱壳体内有3个输出轴,每个输出轴上有一个输出齿轮,该齿轮将扭矩传递给差速器的主减速器齿轮。
3、同步器
双离合器变速箱的所有挡位均配备同步装置,它们的任务是在轴和换挡轮之间行程同步。
因为换挡时各个挡位之间的转速差不总是相同的,所以也采用了不同的同步装置。
DSG双离合变速箱的同步器中,1、2、3挡为三件式,4为两件式,5、6、7、R为一件式,如图6所示。
三件式同步器比一件式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。
同步器啮合过程中,换挡拨叉推动结合套向前移动,首先结合套与锁环之间的锥面齿相接触同步器开始工作,这时
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候无论怎样推换挡拨叉都不会挂上挡,只会缩短同步时间。
待达到同样的转速后,结合套锥面齿轮才会穿过锁环的齿轮,最后结合套与待啮合齿轮结合完成换挡。
它的锁止装置是带有弹簧卡子的滑块来实现的。
虽然叙述起来比较麻烦,但在实际操作过程中,这些动作在一瞬间就可以完成。
图6同步器
1-2挡换挡齿轮;
2-同步环(内部);
3-外环(中间环);
4-
同步环(外部);
5、17-锁块;
6、18-同步器毂;
7、19-啮合套;
8-同步环(外部);
9-中
间环;
10-同步环(内部);
11-啮合齿;
12-4挡换挡齿轮;
13-固定连接(焊接);
14-换
挡拨叉;
15-R挡换挡齿轮;
16-同步环
3、各挡位动力传递路线
9
扭矩通过离合器K1或K2输入变速箱。
每个离合器驱动一个输入轴:
输入轴1由离合器K1驱动,输入轴2由离合器K2驱动。
输出轴1用于1、2、3和4挡,输出轴2用于5、6和7挡,输出轴3用于倒车挡和驻车锁。
各挡位传递路线如图7:
图7各挡位动力传递路线
一挡动力传递路线:
离合器K1?
输入轴1?
输出轴1?
差
10
速器
二挡动力传递路线:
离合器K2?
输入轴2?
差速器
三挡动力传递路线:
四挡动力传递路线:
五挡动力传递路线:
输出轴2?
六挡动力传递路线:
七挡动力传递路线:
倒挡动力传递路线:
输出轴3?
(三)换挡杆总成
选挡杆中集成了选挡杆传感器系统和选挡杆锁电磁铁控制系统。
选挡杆位置由集成在选挡杆传感器系统内的霍尔传感器识别(如图8)。
选挡杆位置信号和Tiptronic信号通过CAN总线发送给机械电子单元和组合仪表控制单元,控制单元根据信号识别选挡杆位置。
控制单元利用这些信号实现驾驶员意图D-R-S或Tiptronic功能以及控制起动机。
如果
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控制单元无法识别选挡杆位置,则使两个离合器分离。
图8换挡杆总成
(四)换挡机构
DSG换挡机构与手动变速器换挡机构大致相同,只是将手动控制的拨叉换成电液控制的拨叉,如图9所示。
挡位调节器内部有两个压力室,通过压力差的控制达到控制拨叉运动的目的,每个拨叉上都有拨叉位置传感器,用于精确的识别拨叉位置。
拨叉通过机械电子控制单元控制,最终完成所有挡位变换。
电磁式挡位传感器获得准确拨叉位置,并将此信号传递给机械电子控制单元,反馈位置信号,达到准确控制的目的。
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图9换挡拨叉
1-挡位调节器行程传感器;
2-挡位调节器缸;
3-挡位调节
器活塞;
4-啮合套;
5-同步器毂;
6-换挡拨叉;
7-永久磁铁
(五)机械电子控制单元
机械电子控制单元J743用法兰安装在变速箱上,是变速箱的中央控制单元,它将电子控制单元和电液控制单元组合为一个部件,如图10所示。
电子控制单元中集成了除变速箱输入转速传感器G182所有传感器信号和其它控制单元的信号,以液压方式控制和调节八个电磁阀,用以切换7个挡位和操纵离合器。
电液控制单元集成在机械电子模块中,能够产生换挡和操纵离合器所需的油压。
这种独立紧凑型单元的优点如下:
(1)除了变速箱输入转速传感器G182传感器外,所有传感器和执行机构都位于机械电子单元内;
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(2)液压油专门针对机械电子单元的需求定制;
(3)由于采用单独的机油系统,因此机械变速箱的磨屑不会进入机械电子单元内。
(4)因为无需满足变速箱的粘度特性要求,低温特性良好。
图10机械电子控制单元
1-控制单元内的温度传感器G510;
2-挡位调节器行程传感器G490(6/R挡);
3-输入轴2转速传感器变速箱输入转速传感器2G612;
4-车辆插头;
5-挡位调节器行程传感器1G487(4/2挡);
6-变速箱输入转速传感器G182;
7-挡位调节器行程传感器2G488(1/3挡);
8-带有集成传感器系统的电子控制单元;
9-变速箱输入转速传感器1G632;
10-挡位调节器行
程传感器3G489(5/7挡)
1、传感器
1)离合器行程传感器
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有两个离合器行程传感器,传感器1G617和传感器2G618,位于机械电子单元内离合器调节器上方。
采用非接触式传感器获取离合器行程,控制单元根据其信号来控制离合器调节器。
如果离合器行程传感器1G617失灵,则关闭子变速箱1,无法换到1、3、5和7挡;
如果离合器行程传感器2G618失灵,则无法换到2、4、6挡和倒车挡。
2)变速箱输入转速传感器G182
变速箱输入转速传感器G182插在变速箱壳体上。
它是唯一一个安装在机械电子单元外的传感器。
该传感器是霍尔效应式传感器,以电子方式探测起动机齿圈,从而获取变速箱输入转速,变速箱输入转速与发动机转速相同。
控制单元接收变速箱输入转速信号,并与输入轴转速传感器G612和G632的信号进行对比,从而来进行离合器控制和离合器滑转率计算。
信号缺失时,控制单元将发动机转速信号作为替代信号。
这个信号由发动机控制单元通过CAN总线提供。
3)变速箱输入转速传感器
有两个变速箱输入转速传感器,传感器1G632和传感器2G612。
两个传感器均安装在机械电子单元内,二者均为霍尔传感器。
传感器G632和G612分别探测位于输入轴1和输入轴2上
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的脉冲信号轮。
控制单元根据其信号分别计算输入轴1和输入轴2的转速,来控制离合器和计算离合器滑转率。
如果传感器G632失灵,则关闭子变速箱1,只能换到2、4、6挡和倒车挡;
如果传感器G612失灵,则关闭子变速箱2,只能换到1、3、5和7挡。
4)控制单元内的温度传感器G510
温度传感器直接安装在机械电子控制单元的电子控制单元内。
该控制单元始终受高温液压油冲刷和加热,强热会影响电子单元的功能。
传感器检测机械电子单元温度,温度达到139?
以上时会采取降低发动机扭矩的措施,这样能够尽早采取降低油温的措施并避免过度加温。
信号缺失时,控制单元采用内部存在的替代值。
5)变速箱液压压力传感器G270
液压压力传感器集成在机械电子控制单元的液压油循环回路内。
采用膜片压力传感器结构。
控制单元将信号用于控制液压泵电机V401。
液压压力由限压阀决定。
液压油压力约为60bar时,系统根据压力传感器信号关闭电机,大约40bar时再次接通。
信号缺失时,液压泵电机一直运转。
6)挡位调节器行程传感器
有挡位调节器行程传感器1至4,即G487至G490。
挡位调节器行程传感器位于机械电子单元内。
行程传感
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器结合换挡拨叉上的磁铁产生信号,控制单元根据该信号识别挡位调节器的准确位置,来控制挡位调节器以进行换挡。
行程传感器失灵时,控制单元无法识别相应挡位调节器的位置。
因此控制单元无法识别是否通过挡位调节器和换挡拨叉换到了某一挡位。
为了避免造成变速箱损坏,在这种情况下会关闭失灵行程传感器对应的子变速箱。
2、执行器
执行器包括离合器调节器电磁阀、子变速箱压力调节阀、挡位调节器电磁阀和液压泵电机,都集成在机械液压单元内,如图10所示:
图11电液控制单元
1)离合器调节器电磁阀
子变速箱1和2内的离合器调节器电磁阀分别为N435和N439。
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变速箱电子控制单元控制通过控制电磁阀对操纵离合器的油量进行调节。
电磁阀N435调节离合器K1的油量,电磁阀N439调节离合器K2的油量。
如果某一电磁阀失灵,则关闭相应的子变速箱。
2)子变速箱压力调节阀
子变速箱1和2内的压力调节阀分别为N436和N440,分别调节调节子变速箱1和2中挡位调节器和离合器调节器的液压油压力。
某一电磁阀失灵时,系统关闭相应的子变速箱,此时只能以另一个子变速箱的挡位行驶。
3)挡位调节器电磁阀
挡位调节器电磁阀有子变速箱1内的阀N433、N434和子变速箱2内的阀N437、N438。
N433控制1和3挡,N434控制5和7挡,N437控制2和4挡,N438控制2和6挡。
变速箱控制单元通过电磁阀调节挡位调节器的油量,以便进行换挡。
4)液压泵电机V401
电机由变速箱控制单元按需控制。
系统中液压压力达到60bar时,控制单元就会关闭电机,压力降到40bar时重新接通。
如果无法控制电机,则液压压力下降,在压盘弹簧力的作用下离合器自动分离。
三、大众7速DSG变速箱工作分析
图12为7速DSG变速箱的油路控制示意图,此图为机械电
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子控制单元内部油路图,机械电子单元与齿轮机构均为独立的供油系统互不干涉。
电子机械控制单元油压主要控制4个挡位调节器和两个离合器调节器的工作,其中1挡和3挡、2挡和4挡、5挡和7挡、6挡和R挡分别共用一个挡位调节器。
离合器K1与K2分别有单独的调节器。
图12变速箱油循环回路示意图
(一)离合器操纵工作过程
机械电子单元的电子控制单元控制电磁阀N435来控制离合器K1,控制N439控制离合器K2。
工作方式在此以K1操纵为例,如图13所示。
未操纵离合器时,调节器活塞处于静止位置。
电磁阀N435向回流方向打开,压力调节阀N436使子变速箱的压力油流向机械电子单元的储油室。
操纵离合器K1时,电子控制单元控制电磁阀N435。
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通过控制打开通向离合器调节器的油通道,油压到达离合器调节器活塞后方,离合器调节器活塞移动并操纵离合器K1的接合杆,离合器K1接合。
控制单元通过离合器行程传感器G617获得离合器具体位置信号,电磁阀N435通过控制离合器调节器与回流管路之间的油压实现离合器滑转以及变速箱输入转速与输入轴转速之间的转速差。
图13离合器工作示意图
1、3-N435;
2-离合器调节器K1处于静止位置;
4-离合器调
节器K1受控制
(二)换挡控制过程
换挡拨叉操纵以液压方式进行。
如图14所示,换挡时机械电子单元的电子控制单元控制相应的挡位调节器电磁阀,控制通向挡位调节器的油通道。
在此以换到1挡工作为例。
机械电子单元起始位置,1挡和3挡挡位调节器电磁阀N433通过控制油压使挡位调节器活塞保持在空挡“N”,这时没有换
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到挡位。
换到1挡时,挡位调节器阀提高左侧活塞室内的油压,因此将挡位调节器活塞向右压。
由于换挡拨叉和啮合套与挡位调节器活塞连接,因此也向右移动。
啮合套移动,挂入1挡。
图14挡位调节器
1-N436压力调节阀子变速箱1;
2-N4331/3挡;
3-活塞室;
5-换挡拨叉;
6-挡位调节器活塞;
7-挡位调节器缸;
8-机械
电子单元
(三)一挡升二挡工作过程
7速双离合变速箱的工作原理是电液控系统控制机械系统进行工作。
汽车在一挡行驶时,控制单元控制一挡相应的电磁阀动作,首先压力调节阀N436(调节K1控制器、1、3、5、7挡)把压力油供向1/3换挡阀N433,和离合器K1控制阀N435。
1/3换挡阀N433切换到1挡挡位,齿轮啮合在一挡挡位上。
离合器K1控制阀N435动作,离合器结合,动力由发动
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机?
双质量飞轮?
输入轴1的1挡主动齿轮?
输出轴1的1挡从动齿轮?
输出轴1输出齿轮?
差速器主减速齿轮动力输出。
变速箱控制单元根据各传感器的信号、发动机转速和扭矩、油门踏板的位置、行驶状态和驾驶员意图判断是否要升至2挡。
当一挡离合器结合的时候,2挡的齿轮部分就已经被啮合。
但K2离合器没有工作,所以没有动力输出。
当一挡结合的时候,控制单元控制二挡相应的部分电磁阀动作,首先压力调节阀N440(调节K2控制器、2、4、6、R挡)把压力油供向2/4换挡阀N437,2/4换挡阀N437切换到2挡挡位,齿轮啮合在二挡挡位上。
在最佳换挡点,变速箱控制单元开始动作,将K1动力切断,K2动力结合。
离合器K1控制阀N435受变速箱控制单元控制处于会回油状态,离合器K1动力被切断,同时离合器K2阀N439供油,离合器K2结合。
动力由发动机?
输入轴2的2挡主动齿轮?
输出轴1的2挡从动齿轮?
冲击得到的动力与平顺结合的时间是相互矛盾的。
7速DSG变速箱的控制单元根据变速箱输入转速传感器G641、输入轴1速度传感器G632、输入轴2转速传感器G612接收的转速信号传给变速箱控制单元后,计算出离合器K1、K2的滑移量,控制K1K2控制阀N435、N439,实现K1的分离,K2
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的结合。
虽然步骤很繁琐,但是换挡(K1分离、K2结合)时间仅仅只有0.2秒。
四、DSG变速箱的故障检修
(一)起步抖动
1、故障现象
一辆尚酷1.4TDSG变速箱在起步及低挡位换挡时有抖动感。
2、故障检修过程
此车试车时发现在起步过程当中以及一挡换二挡、二挡换三挡过程有抖动感,检查发现发动机变速箱均无故障存储,发动机数据流正常,试车时发现车子在没有负荷或负荷较小时不容易出现抖动,负载越大发动机输出扭矩越大抖动越厉害,因此怀疑是发动机到变速箱动力传递出了问题,由于此车辆配备的是7速干式离合器,离合器片与手动变速箱类似,所以怀疑是离合器磨损导致的抖动,于是用气枪将变速箱离合器中间的灰尘吹掉发现抖动故障减轻,拆下变速箱离合器发现离合器磨损较为严重,更换离合器片后试车发现故障消除。
3、故障总结
检查中发现负荷与抖动关系较为密切,可以发现动力传递中出现了动力损耗,结合输出扭矩图15,发现此款变速箱在起步瞬间发动机既可以达到最大输出扭矩,所以此款变速
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箱与一般自动变速箱不同,一般自动变速箱在发
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