1、科 技 信 息一 、DSG 简介2002 年 11 月, 大众公司发布了一款具有划时代意义的 6 挡自动变速箱 Direct Shift Gearbox（DSG），203 年一季度首次将 DG 装备于GolfR321,并且在随后的一年中更多的量产车型装备了这款代号为 DQ250的新型自动变速箱 。2009 年，国产一汽大众迈腾，开始装备这款 6 速DSG 双离合变速器并配以 1.8TSI 和 2.0TSI 直喷增压发动机 。下面就以新迈腾上搭载的 DQ250 变速器为例介绍双离合器自动变速器的原理 、结构及传递路线 。DSG(Direct Shift Gearbox)即直接挡变速器，它很好地结
2、合了手动变速器和自动变速器的优势，既具有手动变速器的经济性 、高传动效率，又具有自动变速器的舒适性 、易用性 。DSG 是大众旗下双离合变速器的商品名，双离合变速器在业内被统称为 DCT（Dual Clutch Transmission） 。搭载 DSG 变速器比搭载传统手动变速器可以获得更好的经济性 、动力性和更高的车速，而其城市工况和综合工况油耗几乎与搭载手动挡的车型相同2。6 速 DSG 双离合器自动变速箱采用 “湿式 ”双离合器，双离合器为一大小 2 组同轴安装在一起的多片式离合器，分别连接 1 、3 、5 档以及倒档和 2 、4 、6 档齿轮 。“湿式 ”是指双离合器安装于一个充满液
3、压油的封闭油腔里 。这种 “湿式 ”结构具有更好的调节能力和优异的热容性，因此能够传递比较大的扭矩 。表 1 是 DQ250 的性能参数 。表 1 DQ250 性能参数二 、DSG 变速器换挡传动机构图 1 DSG 变速器工作原理示意图 图 2 多片式离合器工作原理示意图DSG 可以理解为两个独立的双轴变速器并列工作, 每个变速器又通过各自的湿式离合器实现与发动机输出端的力矩传递(图 12)。奇数挡 1 、3 、5, 倒挡 R 和离合器 1 组成变速器 1, 偶数挡 2 、4 、6 和离合器 2组成变速器 2 。发动机转矩通过闭合的离合器 1 或 2 传递至相应的变速器, 再由该挡输出至主减速
4、器驱动车轮 。由于奇数挡和偶数挡被安置在不同的子变速器中, 当某挡啮合时, 与其相邻的两挡齿轮处于自由状态,此时由变速箱控制逻辑判断下一挡位, 提前将处于自由轴的目标挡啮合, 待车辆达到最佳换挡点时, 当前离合器分离, 同时目标离合器闭合,从而实现不中断力矩传输的换挡3。在 S 挡运动模式下，发动机和变速器配合可以带来更高的转速和更顺畅的自动换挡，从而带来更高的转换动力 。1.多片湿式离合器如图 25所示，在离合器工作时，活塞 1 充油，活塞移动将离合器 1内外片压合，从而扭矩通过离合器外壳 - 离合器片 1- 输入轴 1 进行传递，活塞 1 泄油后，离合器 1 分离，蝶形回位弹簧将活塞退回，
5、扭矩传递中断，在离合器 1 分离的同时，活塞 2 开始充油，活塞移动将离合器 2内外片压合，从而扭矩通过离合器外壳离合器片 2输入轴 2 进行传递，这样始终有一个离合器处于接合状态 。离合器 K1 负责将扭矩传入输入轴 1，输入轴 1 用来完成 1 、3 、5 、R挡，离合器 K2 负责将扭矩传给输入轴 2，输入轴 2 用来完成 2 、4 、6 挡 。发动机旋转使油产生离心力，这个离心力作用使离合器接合过程中所需的压力增加，为了离合器接合更加顺利，必须对这个由离心力引起的压力进行补偿，利用离合器 K1 的碟形弹簧与 K1 活塞和 K2 外片支架形成的腔；K2 回位弹簧固定片与 K2 活塞之间形
6、成的腔，为这两个空腔内充油，在发动机高速旋转过程中离心力作用下产生的平衡油压来补偿 。在每种操作情况下，离合器必须被控制在一个相对稳定的状态下，并且贯穿整个使用周期 。因而离合器控制阀的控制电流与离合器扭矩之间必须进行不断的调整 、适应 。离合器经常被控制在大约 10r/min 的微量打滑状态，这种极低的打滑量，叫做 “微量打滑 ”4，这有利于改善离合器的状态，并且用于调节离合器控制 。2.内部机械系统构造图 3 DSG 变速器内部机械系统构造DSG 变速器内部机械系统构造如图 35所示 。发动机扭矩通过离合器输入变速器内部，在变速器中通过输入 、输出轴及齿轮啮合形成动力传递路线并将扭矩输出到
7、驱动桥 。输入轴 1 和输入轴 2 空套在一起 。输入轴 1 在空心的输入轴 2 的内部，通过花键与离合器 K1 相连；在 1 挡和 3 挡齿轮之间还有输入轴 1 的转速传感器 G501 的靶轮 。输入轴 2 为空心，套在输入轴 1 的外部，通过花键和离合器片组 K2 相连，在二挡齿轮附近还有输入轴 2 转速传感器 G502 的靶轮 。输出轴 1 上有如下元件：1 、2 、3 挡同步器(3 件式)，4 挡同步器(单件式)，1 、2 、3 、4 挡换挡齿轮，与差速器相连的输出齿轮 。输出轴 2 上有如下元件：变速器输出转速传感器 G195 和 G196 的靶轮，5 挡 、6 挡和倒挡换挡齿轮，与
8、差速器相连的输出齿轮 。通过增加 1 根倒挡轴改变了动力输出的方向，形成倒挡，最终与输出轴 2 相连 。3.各档位动力传递路线分析大众 6 挡双离合器变速器 (DSG)结构原理分析苏州大学机电工程学院 苏州高等职业技术学校 郑 诚摘 要 VW 开发的 DSG(Direct- Shift- Gearbox)具有创新性的双离合器式结构 。得益于这种结构, 该变速箱具有换挡迅速 、无动力中断 、换挡舒适性高的优点, 并且动力性和经济性达到或超过手动变速箱 。文章介绍了双离合器自动变速器的内部结构特点，在此基础上，详细阐述了双离合器自动变速器的换档工作过程和动力传递路线及双离合器的控制原理 。关键词
9、自动变速器 双离合器装备总质量 94kg最大转矩 350N.m离合器形式 两组多片湿式离合器档位 6 个前进档，1 个倒档传动比第 1 速 3.461第 2 速 2.150第 3 速 1.464第 4 速 1.078第 5 速 1.093第 6 速 0.921操作模式 自动档位和 Tiptronic（手自一体控制）油量 7.2L DSG 变速器油 G052 182档位模式 P，R，N，D，S（操作方式与自动变速器类似）高校理科研究91 科 技 信 息倒挡传输路线：发动机K1 离合器输入轴 11/R 挡主动齿轮倒挡轴倒挡从动齿轮输出轴 2输出齿轮差速器驱动车轮 。1 挡传输路线：发动机K1 离合
10、器输入轴 11 挡主动齿轮1挡从动齿轮输出轴 1输出齿轮差速器驱动车轮 。2 挡传输路线：发动机K2 离合器输入轴 22 挡主动齿轮 2挡从动齿轮输出轴 1输出齿轮差速器驱动车轮 。3 挡传输路线：发动机K1 离合器输入轴 13 挡主动齿轮 3挡从动齿轮输出轴 1输出齿轮差速器驱动车轮 。4 挡传输路线：发动机K2 离合器输入轴 24 挡主动齿轮 4挡从动齿轮输出轴 1输出齿轮差速器驱动车轮 。5 挡传输路线：发动机K1 离合器输入轴 15 挡主动齿轮5挡从动齿轮输出轴 2输出齿轮差速器驱动车轮 。6 挡传输路线：发动机K2 离合器输入轴 26 挡主动齿轮6挡从动齿轮输出轴 2输出齿轮差速器驱
11、动车轮 。4.换挡机构变速器的 4 个换挡轴由液压控制单元控制，由控制单元内的 4 个电磁阀完成，通过为换挡轴施加压力来控制拨叉动作 。每个拨叉轴的两端通过 1 个有轴承的钢制圆筒支撑，圆筒的末端被压入活塞腔 。换挡油压通过油道传输到活塞腔内作用在圆筒后端，形成推力，完成换挡 。换挡轴压力通过保持换挡轴持续的时间进行调节 。当一个挡位工作时，其相应推力一直存在 。同时在每个拨叉上面都有一个独立的拨叉行程传感器，用以监测 、反馈拨叉的行程以及所处的状态 。为了保证挡位的固定，在每组拨叉的主臂上还有一个挡位锁止机构，用来锁止所在挡位 。5.变速器油泵油泵直接通过驱动轴连接，只要发动机运转就供油，它
12、空套在输入轴 1 里面，与油泵刚性连接，最多可以提供 100L/min 的输出量 。装备此款变速器的车辆，在拖车过程中，油泵没有被驱动，因此如需拖车，车速不能超过 50km/h ，距离不能超过 100km，否则会损毁变速器 。三 、控制系统概述1.控制单元:该变速器的控制部分由电子液压控制单元和电子控制单元组成 。其中电子液压控制单元内包括阀体 、执行电磁阀等，电子控制单元里面包括一些传感器 、变速器电脑等，它们安装在一起，装于变速器内，浸于变速器油中 。2.液压控制系统油路概况:该变速器的油路如图 45所示 。图 4 变速器油路示意图（1）液压元件：该变速器的液压元件如图 55所示 。（2）
13、电磁阀：电子液压控制单元上面共有 1 个电磁阀和 1 个泄压阀，电磁阀分成两种类型，开关阀：N8 、N89 、N90 、N91 、N92；调节阀：N215 、N216 、N217 、N218 、N233 、N371 。开关电磁阀：N8，N89，N90 和 N91 均为换挡执行机构阀，这些阀是阀门通过多路转换器阀控制至所有换挡执行机构的油压 。未通电时电磁阀处于闭合位置，使得压力油无法到达换挡执行机构处 。电磁阀N8 控制 1 挡和 5 挡的选挡油压；电磁阀 N89 控制 3 挡和空挡的选挡油压；电磁阀 N90 控制 2 挡和 6 挡的选挡油压；电磁阀 N91 控制 4 挡和倒车挡的选挡油压 。
14、开关阀 N92 控制液压部分接通不同的油道即多路控制器，当该电磁阀未动作时，接通 1 、3 、5 和倒挡供油油路；当该电磁阀动作时，接通 2 、4 、6 和空挡供油油路 。通过控制 N92 通电与否，同时控制 N88N91 电磁阀，便形成了对各个挡位的控制 。图 5 变速器液压元件主油压力控制阀 N217：反比例阀，控制整个液压系统内的压力，其最重要的任务是根据发动机扭矩来控制离合器油压，其调节参数为发动机扭矩及发动机温度，控制单元根据当前的工作情况连续地调节主油压 。压力控制阀 N215 和 N216：分别控制多片式离合器 K1 和离合器K2 的压力 。离合器冷却压力控制阀 N218：反比例
15、阀，通过滑阀控制冷却油的流量，控制单元通过采集 G519 离合器油温度传感器的信号来控制该阀，如失效则系统以最大流量对多片式离合器进行冷却 。安全控制电磁阀 N23 和 N371：分别控制变速器传动部分 1 和传动部分 2，N233 失效变速器只能以 2 挡行驶，N371 失效，变速器只能以 1 挡和 3 挡行驶 。3.传感器（1）变速器输入转速传感器 G182：用于计算离合器的打滑率，为实现该功能，控制单元还必须采集输入轴转速传感器 G501 和输入轴转速传感器 G502 的信号，根据离合器的打滑情况，控制单元可以精确地进一步打开或关闭离合器 。若该传感器失效，控制单元以发动机转速传感器信号
16、来替代 。温度传感器 G509：控制单元利用来自它的信号,调节离合器冷却油的流量并采取其它措施来保护变速器，离合器温度也可通过控制单元在应急情况下依据变速器运行参数运算出来 。（2）输入轴转速传感器 G501 和输入轴转速传感器 G502：分别监测离合器 K1 和 K2 的输出转速，识别离合器的打滑率，与输出转速传感器配合，监测是否挂上正确挡位 。如果 G501 失效，变速器只有 2 挡，G502 失效，变速器只有 1 挡和 3 挡 。（3）输出轴转速传感器 G195 和 G196：作用是识别车速和车辆行驶方向(通过两个传感器相位差的变化实现)，若该传感器失效，控制单元用 ABS 的车速信号和
17、 ESP 中的行驶方向信号代替 。（4）离合器 K1 压力传感器 G193 和离合器 K2 压力传感器 G194：集成安装在电子液压控制单元上，控制单元利用该传感器信号来识别作用于离合器 K1 和离合器 K2 的液压油压力，如果传感器失效，变速器只能以 2 挡行驶或 1 挡和 3 挡行驶 。（5）变速器油温传感器 G93 和变速器控制单元温度传感器 G510：作用是检测控制单元本身的温度和变速器油的温度，两者互相比较 、检测，保证数据的稳定和准确，当油温超过 138 时，减小发动机输出扭矩 。当油温超过 145 时，停止向离合器供油，离合器处于断开位置 。（6）换挡元件传感器：用来识别准确的拨
18、叉位置，每个传感器监测一个换挡轴，控制单元以此利用油压来推动换挡轴运动，形成挡位 。G487 监测 1/3 挡，G488 监测 2/4 挡，G489 监测 6/R 挡，G490 监测 5/N挡，若某个传感器失效，受其影响的换挡装置关闭，相应的挡位也无法接合 。参考文献1齐钢.DSG 的结构与原理J.北京汽车,2006,(01)2于峰,王艳福,田淑艳.双离合器自动变速器的结构与换档工作原理J.机械工程师,2009,(09)3杭卫星.双离合器直接换挡自动变速器结构与组成(一)J.汽车维修技师,2007,(01)4刘步丰,刘冬威.双离合器式自动变速器原理及其应用分析J.河南科技,2010,(04)5姚国林.图解 209 款迈腾双离合器自动变速器J.汽车维修与保养,2009,(06)高校理科研究92
