作者：李伟 主编
出版社：化学工业出版社
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DSG变速器结构原理与故障检修彩色图解试读：
前言
随着双离合器自动变速器的广泛应用，汽车维修工作中自动变速器的维修诊断工作量也在逐渐加大，这就对汽车维修技术人员在自动变速器原理与维修方面提出了更高的要求。双离合器自动变速器的维修在整个汽车维修工作中的技术含量是很高的。双离合器自动变速器是机电液一体化装置，维修自动变速器不仅要有机电液多方面的维修技能，还要有较高的理论知识和全面的综合诊断分析能力。双离合器自动变速器的结构越来越复杂，类型越来越多，这就增加了维修作业的难度。市场迫切需要全面掌握新型双离合器自动变速器、AMT及EMT变速器原理和维修技能的维修服务人员，为此我们编写了本书。
本书特点：（1）采用最新大众双离合器自动变速器进行讲解。（2）采用大量变速器的三维彩色图片，便于读者直观了解变速器的结构和原理，掌握前沿技术。（3）大量实物图片与结构原理相配合，便于读者掌握变速器的拆装、检修和匹配。（4）列举故障案例，达到举一反三的效果。
本书由李伟主编，于洪燕、李校航、李春山、李威参与编写。由于本书内容涉及面广，笔者水平有限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。编者第一章 DSG变速器概述
目前，在汽车传动系统中，变速器换挡响应速度最为快捷、环保排放最佳且最能体现动感加速性的，当属DCT——直接换挡变速器了，在大众奥迪系统中人们习惯性地称之为DSG变速器。DSG（Direct Shift Gearbox）的中文解释意思为“直接换挡变速器”，它是以手动变速器为基础，增加使用电子液压装置后开发出的一种旨在更方便提供驾驶乐趣的变速器。一、特点
DSG双离合器没有传统自动变速器的液力变矩器，它是机械式自动变速器的一种，它有两根动力输出轴，一根连一个离合器，一个控制1挡、3挡、5挡、7挡，另一个控制2挡、4挡、6挡、R挡，在整个换挡过程中，当一组齿轮在输出动力时，另一组齿轮已经待命，总是保持有一组齿轮在输出动力，不会出现动力传递的间断，使换挡过程更加快捷、顺畅，提速更为迅猛。它利用双重的多片式离合器设计和不同自动换挡方案，提供无间断的动力输出，由此大幅度降低了车辆的燃油消耗，颠覆了自动挡变速器比手动挡更耗油的传统观念。二、其他车型的双离合器变速器1.奥迪DQ500
大众集团旗下（含奥迪）系列车型中扭矩最大的横置发动机就是搭载于TT RS上的2.5L涡轮增压直喷发动机了，在2013款奥迪TT RS上搭载的高功率版发动机扭矩已经高达465N·m，与之匹配的7速双离合变速器正是这款DQ500（在所有的横置发动机车型上，奥迪的“Stronic”实质就是DSG），如图1-1所示，其挡位布置如图1-2所示。图1-1 奥迪DQ500变速器图1-2 奥迪DQ500变速器的挡位布置2.奥迪0B5双离合器
奥迪Q5上使用了7挡湿式双离合器变速器，该变速器与常时四驱机构联合使用，呈纵置安装在车上。该变速器将自动变速器的优点（驾驶舒适，换挡时无牵引力中断）和手动变速器的优点（运动性好和效率高）结合在了一起，换挡时间短且采用“直接动力传递”，这使得驾驶员能获得一种特殊的驾驶体验。其结构如图1-3所示。图1-3 奥迪0B5双离合器结构3.本田双离合器
目前，本田汽车所采用的平行轴式自动变速器由于先天结构的原因，导致其挡位数量限定在6速的水平上，而为了提升燃油经济性，开发更多挡位的自动变速器迫在眉睫。在2013年的本田汽车技术大会上，本田汽车公司正式对外公布了一台自己研制的8速双离合器自动变速器，与其他厂家的双离合器自动变速器相比，其在结构上显得特立独行，因为它使用液力变矩器来取代传统的双离合器模块，这也使其成为世界上首台带有液力变矩器的双离合器自动变速器；为了减小体积，它还采用了超薄型高阻尼液力变矩器；本田8速双离合器自动变速器的变速机构依然采用了本田传统的平行轴结构，其最大输入转矩为270N·m，根据适配车型的不同，最大传动比为6.367～7.0。本田双离合器的结构如图1-4所示。图1-4 本田双离合器的结构4.观致双离合器
观致轿车上装备了一款技术领先的离合器，是由格特拉克（GETRAG）集团提供的6速干式双离合器，如图1-5所示。该款6速干式双离合器最大可承受转矩为250N·m，与大众汽车现在使用的液压控制驱动的双离合器不同的是，其双离合器模块不再是由传统的液压进行驱动，而是采用了电动机控制，如图1-6所示，从而省去了相对复杂的一整套液压驱动装置，换挡机构如图1-7所示，在结构上更加简单和紧凑。图1-5 观致双离合器图1-6 观致双离合器内部结构图1-7 电动机控制的换挡机构第二章 大众02E DSG自动变速器结构原理第一节 大众02E DSG自动变速器结构一、大众02E DSG自动变速器四驱结构
发动机扭矩由双质量飞轮借助于花键传递到双离合器的输入毂上。从双离合器开始，根据具体是在使用哪一挡位行车，发动机扭矩就传递到输入轴1或2，然后再传递到相应的输出轴（1或2）。输入轴采用同轴布置形式，且奇数挡位和偶数挡位是混合地分布在两个输出轴上的，这就使得变速器体积小巧，重量也最低。这两个输出轴采用不同的传动比将发动机扭矩传递到主传动的直齿圆柱齿轮上，然后再传递到差速器上（四驱车是传递到圆锥齿轮传动），如图2-1所示。图2-1 大众02E DSG自动变速器四驱结构二、大众02E DSG自动变速器内部结构
大众02E DSG（DQ2506速湿式）双离合变速器的结构主要是由两个多片式离合器、三轴式齿轮变速器以及电液换挡控制机构组成，而其中两个多片式离合器和三轴式齿轮变速器的结构与传统的变速器有较大的差异。如图2-2所示，双离合变速器有两个独立控制的离合器，即离合器1和离合器2，离合器接合后动力分别传递给变速器的两根输入轴1和2，输入轴2空心，输入轴1从其中穿出。输入轴1上装有1挡、倒挡、3挡、5挡齿轮，输入轴2上装有2挡、4挡、6挡齿轮。另有两根输出轴1、2，其中输出轴1上装有输出齿轮1以及2挡、4挡、3挡、1挡齿轮，并装有2/4挡同步器和1/3/倒挡同步器。输出轴2上装有输出齿轮2以及空套有倒挡、6挡、5挡齿轮，并装有倒/6挡同步器和5挡同步器。还有一倒挡轴，其上装有倒挡双联齿轮，其中稍大的齿轮与输入轴1上的1挡齿轮啮合传递倒挡动力。输出轴1、2通过其轴上的齿轮1和齿轮2将动力传递给驱动桥输入齿轮。离合器1负责传递变速器的1挡、3挡、5挡和倒挡的动力，离合器2负责传递2挡、4挡和6挡的动力。图2-2 大众02E DSG自动变速器内部结构三、大众02E DSG自动变速器双离合器结构1.双离合器结构
大众02E DSG自动变速器双离合器结构如图2-3所示。图2-3 大众02E DSG自动变速器双离合器结构
发动机旋转使油产生离心力，这个离心力作用使离合器在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，需要利用离合器K1的碟形弹簧与活塞和离合器K2的外片支架形成的腔，以及K2回位弹簧固定片与K2活塞之间形成的腔，向这两个空腔内充油，在发动机高速过程中通过离心力作用产生的平衡油压来进行补偿。
特点：离合器K1用作1挡和倒挡起步离合器，所以该离合器上的负荷要大于离合器K2上的负荷。因此，双离合器就设计成让离合器K1处于外侧这样一种结构，这种结构可以使得离合器K1的直径较大些，也就能传递更大些的扭矩和实现更大的工作能力，这样就可满足各种要求了。
为了能使得换挡过程中需要同步的质量尽可能地小，这两个离合器的衬片归到相应的内片支架上，较重的钢制摩擦片归到外片支架上。
工作特性：最大扭矩为350N·m；最大接触压力为510bar（1bar=10Pa）；最大摩擦功率为70kW；冷却DSG油流量为20L/min。2.双离合器ATF供给
ATF的供给如图2-4所示，该图表示的是以下两种不同的状态。图2-4 ATF的供给
①图的上半部表示的是离合器K1已接合的状态。
②图的下半部表示的是离合器K2已接合的状态。
离合器所使用的ATF是由主毂借助于旋转孔来提供的，矩形环用于实现壳体和主毂之间的密封。主毂内的油道将ATF送至相应的位置。双离合器有一套单独的冷却ATF系统，该系统根据需要对离合器进行永久式冷却和润滑。冷却和润滑用油经主毂内的同轴孔被送至离合器K2，压力平衡腔内的油也是从这股油中获取的。如果K1已刚性接合了，那么冷却ATF流经已脱开的K2（未吸收热量），然后流向K1，油在这里完成其润滑和冷却任务后被甩入变速器壳体内。片支架上打有孔，这样冷却ATF就可从内到外流经相应的离合器。衬片的形状和离心力都有助于ATF流经离合器，这样就可以使得冷却ATF的压力相对很低（不需要那么高的压力了），重要的是能保证冷却油量。3.离合器控制
要想控制离合器K1和K2，需要处理以下信息：发动机转速；变速器输入转速（G182）（即离合器输入转速）；输入轴1的转速（G501）（即离合器K1的输出转速，或分变速器1的输入转速）；输入轴2的转速（G502）（即离合器K2的输出转速，或分变速器2的输入转速）；发动机扭矩；冷却ATF出口温度（G509）（该传感器用于测量多片式离合器的ATF温度）；制动压力。
与双离合器紧密相关的功能：起步；动力流切换；离合器冷却；车辆停止时的离合器控制（蠕动控制）；过载保护；安全切断；微滑控制；离合器自适应。
在车辆起步时，要考虑发动机转速，以便控制离合器。变速器控制单元根据起步特性确定出发动机规定转速，该转速值由离合器扭矩来调节，驾驶员意愿以及各种发动机的扭矩曲线共同确定了起步特性，如图2-5所示。图2-5 起步时的扭矩控制曲线
如果以很小的节气门开度（比如60％）来让车辆起步，那么发动机转速会很慢地提升到邻近的离合器接合点。如果以很大的节气门开度（比如100％）来让车辆起步，那么发动机转速会很快地提升到离合器接合点。（1）动力切换（重叠）换挡过程分为以下两部分。
①借助于液压操纵的换挡拨叉挂入到分变速器1或分变速器2中的某个挡位上。
②借助于离合器K1和K2来实现分变速器1和分变速器2之间的动力切换。
这个动力切换（1挡到6挡）是通过离合器K1和K2之间所谓的“换挡重叠”来实现的。也就是说，在动力切换过程中，正在传递动力的离合器（在本例中是K1）仍以已经降低了的压紧力在传递着动力，直至正在接合的离合器（在本例中是K2）开始传递发动机扭矩。
在升挡时发动机扭矩会短时降低（图2-6），在降挡时发动机扭矩会短时升高，这样会有助于换挡。在每种操作情形下，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和适应。离合器的摩擦系数是不断变化的，离合器摩擦系数的主要影响因素有ATF（质量、老化、油位）、ATF的温度、离合器温度、离合器打滑量。通过离合器微量打滑来探查并储存离合器控制与扭矩之间的关联性，从而为弥补这些因素的影响提供依据。图2-6 双离合器动力切换（2）离合器的动态压力平衡控制 在发动机转速较高时，因旋转运动的作用，离合器压力腔内的油承受了很大的离心力作用。这个离心力导致离合器压力腔内的压力沿半径最大方向递增，我们把这种情况称为“动态压力形成”。在实际工作中，人们并不期望这种动态压力出现，因为这会额外地增大压紧力，使得压力腔内的压力无法按规定来升、降。为了保证离合器K1和K2按规定接合或者脱开，当发动机转速升高时，在各自的压力平衡腔内都会发生一个动态压力平衡（补偿）过程，如图2-7所示，于是就可以精确控制换挡过程了，同时换挡舒适性也有显著提高。由于在发动机转速较高时，无法控制离合器的接合，所以压力平衡腔内的泄漏会导致离合器及同步机构损坏。图2-7 离合器的动态压力平衡控制
离合器动态压力平衡控制的工作过程如下。
活塞的两面都作用有ATF压力，这是由另加的ATF腔（压力平衡腔）来实现的，压力平衡腔内的ATF压力作用在活塞的另一侧；因此离合器K2就有一个挡板，该挡板与活塞K2构成了压力平衡腔K2，对于离合器K1来说，离合器K2的外片支架同时就起着挡板的作用；压力平衡腔内充注的是冷却用ATF，其压力很低，压力平衡腔内充注的ATF所受到的作用力（动态压力形成）与压力腔中的作用力是相同的，于是压力腔内的压紧压力就处于平衡（稳定）状态了。第二节 大众02E DSG自动变速器工作原理一、大众02E DSG自动变速器扭矩输入
发动机扭矩由曲轴到达双质量飞轮。双离合器输入轴毂上的双质量飞轮花键会将扭矩传到多片式离合器的主动盘片上。主动盘片通过离合器K1的外片支架与离合器的主毂连在一起。离合器K2的外片支架也与主毂连在一起来传递动力，如图2-8所示。图2-8 大众02E DSG自动变速器扭矩输入
多片式离合器的扭矩经外片支架被引入到相应的离合器内。当离合器接合时，扭矩就被传递到内片支架上，也就是传递到相应的输入轴上。总是有一个多片式离合器在传递动力。（1）多片式离合器K1 多片式离合器K1是外离合器，可将扭矩传递到1挡、3挡、5挡和倒挡的输入轴1上。要想使得这个离合器接合，必须要将油压入离合器K1的活塞油压力腔内。于是活塞1就开始移动，这就使得离合器K1的片组压靠在一起。扭矩经内片支架的片组传递到输入轴1上。当离合器脱开时，碟形弹簧将活塞1又压回到初始的位置，如图2-9所示。图2-9 多片式离合器K1结构（2）多片式离合器K2 多片式离合器K2也是外离合器，可将扭矩传递到2挡、4挡、6挡的输入轴2上。要想使得这个离合器接合，必须要将ATF压入离合器K2的ATF压力腔内。于是活塞2就通过这个片组将动力传递到输入轴2上。螺旋弹簧在离合器脱开时将活塞2压回到初始的位置，如图2-10所示。图2-10 多片式离合器K2结构二、大众02E DSG自动变速器传递路线
汽车在挂上奇数挡行驶时，离合器K1接合，输入轴1工作，变速器在某一奇数挡位工作，此时离合器K2处于分离状态，输入轴2不工作，但有一偶数挡位的同步器处于接合状态（预啮合）；当要进行换挡时，将离合器K1分离的同时让离合器K2接合，实现平稳、快速地换挡（换挡时间通常只有0.1～0.2s），有的升挡仅需0.008s；接着，某一奇数挡位的同步器又处于接合状态（预啮合），即在双离合变速器的工作过程中总是有2个挡位是接合的，一个正在工作，另一个则为下一步做好准备，这就使汽车在换挡过程中大大减少或消除了动力的中断。另外，在手动模式下可以进行跳跃换挡，若初始挡位和目标挡位属同一离合器控制，则会通过另一离合器控制的挡位转换一下，如果初始挡位和目标挡位不属于同一离合器控制，则可以直接跳跃换至所定挡位。此外，1挡和6挡的动力传递路线分别如图2-11和图2-12所示。双离合变速器可以想象为将两台手动变速器的功能合二为一，并建立在单一的系统内，内含两台自动控制的离合器。双离合器变速器可由电子控制及液压推动，能同时控制两组离合器的运作。图2-11 大众02E DSG自动变速器1挡传递路线图2-12 大众02E DSG自动变速器6挡传递路线第三节 大众02E DSG自动变速器机械系统一、输入轴
发动机扭矩经离合器K1和K2传递给输入轴1和输入轴2上。两个输入轴套装在一起分别承担着某些挡位的动力传递功能，如图2-13所示。图2-13 输入轴1和输入轴2
油泵驱动轴、输入轴1和输入轴2，三者空套在一起。（1）输入轴1 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，输入轴1上有1挡/倒挡齿轮、3挡齿轮及5挡螺旋齿轮，在1挡和3挡齿轮之间还有输入轴1的转速传感器G501的靶轮为控制单元提供输入轴1的转速信息。输入轴1如图2-14所示。图2-14 输入轴1（2）输入轴2 输入轴2为空心，套在输入轴1的外部，通过花键和离合器K2片组相连，输入轴2上有2挡、4挡/6挡齿轮，在2挡齿轮附近还有输入轴2转速传感器G502的靶轮为控制单元提供输入轴2的转速信息。输入轴2如图2-15所示。图2-15 输入轴2
1挡和倒挡共用一个齿轮；4挡和6挡共用一个齿轮，这种设计使变速器长度大为缩短。G501是测量输入轴1的转速的，是脉冲式传感器，其靶轮为磁性靶轮，性能较强的磁性物质可能会影响传感器信号的准确性。二、输出轴（1）输出轴1 在直接换挡变速器中，与两个输入轴对应的还有两个输出轴。由于1挡/倒挡使用同一个齿轮，4挡/6挡使用同一个齿轮，所以这种变速器的结构长度就减小了。
输出轴1上的元件有，1挡、2挡、3挡同步器（三件式），1挡、2挡、3挡、4挡换挡齿轮，4挡的单联同步滑动齿轮共两个同步器总成，即1挡/3挡和2挡/4挡同步器。输出齿轮用于与差速器接合，输出轴1与差速器中的主减速齿轮啮合。输出轴1如图2-16所示。图2-16 输出轴1（2）输出轴2 输出轴2上有测量变速器输出转速的靶轮以及5挡、6挡、倒挡的滑动齿轮输出齿轮，用于与差速器接合的这两个输出轴经相应的输出齿轮将扭矩传递到差速器。输出轴2如图2-17所示。图2-17 输出轴2三、驻车锁（1）驻车锁安装位置 差速器内集成了一个驻车锁，该锁可在没有拉紧手制动器的情况下，使得车辆能可靠驻车而不溜车。止动爪以纯机械方式工作，它通过换挡杆和变速器上驻车锁杠杆之间的一条拉索来工作，该拉索只用于操纵驻车锁。驻车锁安装位置如图2-18所示。图2-18 驻车锁安装位置（2）驻车锁工作过程 由于发动机不工作时是不传递动力的（离合器K1和K2都是脱开的），所以02E变速器需要有一个驻车锁（这与普通自动变速器是一样的）。驻车锁的齿轮部与主传动（圆柱齿轮）啮合在一起。止动爪是采用选挡杆拉索这种纯机械方式来操纵的，选挡杆拉索仅用来操纵驻车锁。驻车锁止机构如图2-19所示。图2-19 驻车锁止机构
将换挡杆推至挡位P，驻车锁就锁止了，这时止动爪就卡在驻车锁齿轮的齿间；定位弹簧卡入杠杆中，将止动爪固定在这个位置上；如果止动爪卡在驻车锁齿轮的某个齿上，那么压力弹簧1就拉紧了；如果车辆移动，那么放松的压力弹簧1会将止动爪压入到驻车锁齿轮上最近的一个齿槽中；如果将换挡杆从挡位“P”中移出，那么驻车锁就松开了，滑板被向右推回到初始位置，压力弹簧2将止动爪从驻车锁齿轮的齿槽中压出，如图2-20所示。图2-20 驻车锁工作原理图
选挡杆在位置R、N、D、S时，出于安全原因，止动爪以及驻车锁齿轮的形状和齿形角以及止动爪的压入力都经过精心设计，使得在车速高于约7km/h时，止动爪就不会再啮合了。四、同步器
要想挂上某一挡位，必须将滑套推到滑动齿轮的齿上。同步器的任务是使将要换挡的齿轮与滑套同步转动。镀钼的黄铜同步环是同步器的基本件。1挡、2挡、3挡配备的三锥同步器如图2-21所示。与单联圆锥系统相比，这种三锥式结构可显著增大摩擦面。图2-21 1挡、2挡、3挡配备的三锥同步器
由于传热面增大了，所以同步器的效率就提高了。低挡位时，不同滑动齿轮之间较大的转速差很快就消除了，只需用较小的力就可挂入一个挡位。
4挡、5挡、6挡使用的是单锥同步器，如图2-22所示。这几个挡位的换挡转速差不大，转速的同步很快就可完成，换挡也不需要很大的力。倒挡使用的是双圆锥同步器，如图2-23所示。图2-22 4挡、5挡、6挡使用的单锥同步器
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]