一汽大众迈腾轿车DSG双离合器变速器结构原理分析研究毕业论文

毕业设计论文
论文题目：一汽迈腾轿车DSG双离合器
变速器结构原理分析
系部汽车工程系
专业汽车检测与维修技术（电子技术方向）
目录
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绪论2
第1章双离合器自动变速器简介4
1.1 DSG的由来4
1.2 DSG工作过程的简介5
1.3 DSG变速器的技术特点6
第2章大众迈腾DSG六速机械自动变速器结构7
2.1 多片湿式双离合器7
2.1.1 离合器K18
2.1.2 离合器K29
2.2 平行轴式齿轮箱10
2.2.1 输入轴10
2.2.2 输出轴11
2.2.3 中间轴/倒档轴12
2.3 驱动桥13
2.4 换挡执行机构14
第3章 DSG双离合器变速器的工作16
3.1 双离合器变速器的工作16
3.2 双离合器变速器的动力传递16
第4章 DSG的发展与优势22
4.1 DSG双离合器变速器的杰出优势22
4.2 DSG双离合器变速器的技术创新23
4.3 DSG双离合器变速器的技术说明23
附：变速箱百年发展历程24
致26
参考文献27
摘要：随着世界汽车对汽车的动力性、经济性、排放性和操纵性提出了更高要求,对于汽车的操纵性,汽车简单分为手动变速器和自动变速器,这次我要论述的是自动变速器里的最新成果----DSG变速器。

DSG ，英文全称Direct-Shift Gearbox，翻译成中文就是“直接换挡变速器”。

用更通俗的话来说就是“双离合器机械式半自动变速器”。

DSG（Direct-Shift Gearbox）变速器是目前世界上最先进的、具有革命性的变速器系统，大众汽车在2002年于德国沃尔夫斯堡首次向世界展示了这一技术创新。

新一代DSG 变速器采用了双离合器和6个前进档的传统齿轮变速器作为动力的传送部件，主要与高扭矩的发动机配合使用。

大众汽车公司投入1.5亿欧元在卡塞尔的大众工厂，用于制造DSG变速器，该工厂最大日产能为1000台.
关键词：双离合器离合器控制动力传递组成结构
Abstract：Along with the world automobile to the automobile power, the efficiency, the emissions and the maneuverability proposed a higher request,
regarding the automobile maneuverability, the automobile divides into the manual transmission gearbox and the automatic transmission simply, this I must elaborate am in the automatic transmission newest achievement----DSG transmission gearbox.DSG, English full title Direct-Shift Gearbox, translates Chinese is “shifts gears directly the transmission gearbox”.With a more popular speech is “the double c lutch mechanical type manumitted transmission”.DSG (Direct-Shift Gearbox) the transmission gearbox was in the present world most advanced, has the revolutionary transmission gearbox system, the populace automobile fort has for the first time demonstrated this technological innovation in 2002 in German Wolfe the Si to the world.The new generation of DSG transmission gearbox has used the double clutch and 6 front motion traditional gear transmission gearbox takes the power the transmission part, main and high torque engine coordination use.Volkswagenwerk invests 150,000,000 euros in the Kassel populace factory, uses in making the DSG transmission gearbox, this factory maximum daily production can be 1000.
Keywords:Double clutch ，Clutch control， Power transmission ， Composition structure
绪论
一汽大众推出的新一代2009款迈腾，装备了6速DSG双离合变速器并配以2.0T S I直喷增压发动机。

在动力总成方面，发动除了排量有所增加和相应的控制软件有所改变外，其余的结构没有变化。

而6速DSG双离合变速器确实是一款全新的产品，也是国B级车几乎很少装备的，这款代号DQ250的变速器为德国生产。

今后，一汽大众在的变速器厂还会推出一款代号为DQ200的7速DSG双离合器变速器，且该款变速器采用干式离合器。

下面就以新迈腾上搭载的DQ250变速器为例详细介绍双离合器自动变速器的原理、结构与传递路线等。

DSG(Direct Shift Gearbox)即直接挡变速器，它很好地接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。

搭载D S G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一样。

发动机形式直列四缸直列四缸直列四缸发动机排量 1798ml 1984ml 1984ml
发动机最大功率 118kw 147kw 147kw
发动机最大扭矩 250 N·m 280 N·m 280 N·m
0—100km/h加速 10.6s 9.6s 8.3s 最高车速 210km/h 230km/h 230km/h 综合油耗 8.5L/100km 8.6L/100km 8.3L/100km 发动机技术涡轮增压，缸直喷涡轮增压，缸直喷涡轮增压，缸直喷变速器控制方式电控液压换挡电控液压换挡电控液压换挡
传动效率液力变矩器传动损失较
大液力变矩器传动损
失较大
液力变矩器传动损失
较大
DSG变速器的突出特点就是由液压控制的湿式双离合器系统代替了变矩器，其中的离合器1负责控制奇数齿轮和倒挡齿轮，离合器2负责控制偶数齿轮，实际上可以说这是由两个平行的变速器配合组成的一个变速器。

D S G有一个由两组离合器片集合而成的双离合器装置，同时有一个由实心轴与其外部套筒组合而成的双传动轴机构，并由电子控制与液压装置同时控制两组离合器与齿轮组的动作。

在某一挡位时，离合器1接合，一组齿轮啮合输出动力，在接近换挡时，下一组挡段的齿轮已被预选，而与之相连的离合器2仍处于分离状态；在换入下一挡位时，处于工作状态的离合器1分离，将使用中的齿轮脱离动力，同时离合器2啮合已被预选的齿轮，进入下一挡。

在整个换挡期间能确保有一组齿轮在输出动力，从而不会出现动力间断的状况。

举个简单的例子，当汽车在3挡行驶时，4挡齿轮就处于预备状态，但是尚
未启用。

一旦达到换挡点，其它挡位的齿轮啮合，第3挡齿轮的离合器分离，同时激活第4挡。

两个离合器的接合与分离在此过程中同时进行，产生上述所说的平稳转换。

这个转换过程只需在极短的几毫秒中完成。

热衷运动感受的驾驶员还会体验到触摸按钮就进行齿轮转换的感觉。

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。

DSG是大众旗下双离合变速器的商品名，双离合变速器在业被统称为DCT（Dual Clutch Transmission）。

图 0—1 DQ250变速器的外观
1-P挡锁拉杆 2-ATF油滤清器 3-ATF油散热器 4-扭矩输入花键轴;
5-油底壳 6-线束连接插头20孔 7-ATF油泵
迈腾6速DSG 双离合器自动变速箱采用“湿式”双离合器，双离合器为一大一小2 组同轴安装在一起的多片式离合器，分别连接1、3、5 档以与倒档和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2 DQ250的性能参数
第1章双离合器自动变速器简介
1.1 DSG的由来
德国大众汽车公司旗下的奥迪汽车公司一直都是汽车变速器技术领域的先驱，1994年的Tiptronic手动/自动一体变速器和1999年的Multitronic无级变速器都是奥迪杰出的代表作；2003年，奥迪公司将最新一代DSG变速器装在3.2L的奥迪TT和高尔夫R32上，开创了奥迪变速器技术的又一个新的里程碑。

如图1-1所示
图1-1 DSG双离合器自动变速器
近年来，汽车自动变速器主要有三种型式：电控机械自动变速器(AMT)、无级自动变速器(CVT)和液力机械自动变速器(AT)。

在电控机械式自动变速器领域，近年来又出现了一种新的变速传动方式，即双离合器式自动变速传动(Dual Clutch Transmission)，由于它既继承了AMT和手动变速器的结构简单、安装空间紧凑、重量轻、传动效率高、制造成本低等许多优点，又融合了AT不间断动力、迅速平稳换挡的良好特点，很快便成了业界研究开发的新热点。

DCT将会在一定程度上改变现有的变速器市场格局。

DSG （Direct Shift Gearbox 意为直接换挡变速器）属于DCT（Dual Clutch Transmission 双离合器变速器）的一种，它最早应用与1985年奥迪赛车上面，而直到90年代末，大众公司才和博格华纳联手生产出适用于大批量生产的双离合变速器，并在2002年率先应用在大众高尔夫R32上。

1.2 DSG工作过程的简介
双离合器变速器在一个变速器中实现了两个手动变速器的功能。

为了帮助您理解这句话的含义，我们可以回顾一下传统的手动变速器的工作原理。

在使用标准换挡杆换挡的汽车中，如果驾驶员要从一个挡位换到另一个挡位，他先要踩下离合器踏板。

此动作可以操作一个离合器，使发动机与变速器断开连接，中断输送到变速器的动力。

然
后，驾驶员使用换挡杆选择新的挡位，这个过程涉与到将齿形联轴器从一个齿轮移动到另一个不同大小的齿轮。

称为“同步器”的设备会让齿轮在结合之前相匹配以防止磨齿。

一旦换入了新的挡位，驾驶员就可以松开离合器踏板，从而使发动机重新连接到变速器，并将动力传送给车轮。

由此可见，在传统的手动变速器中，从发动机到车轮没有连续的动力输出。

在换挡的过程中，动力传送将从“有”到“无”再到“有”进行变化，这样就会导致“换挡冲击”或“扭矩中断”现象。

对于技术不熟练的驾驶员，这种现象会导致车上的乘客在换挡过程中感到前后摇晃。

图1-2 双离合器变速器工作原理
对比之下，双离合器变速器使用两个离合器，但没有离合器踏板。

先进的电子系统和液压系统像控制标准自动变速器那样对离合器进行控制。

但在双离合器变速器中，各离合器单独运转。

一个离合器控制奇数挡（一挡、三挡、五挡和倒挡），另一个离合器控制偶数挡（二挡、四挡和六挡），如图1-2和1-3所示。

这样，不需要中断从发动机到变速器的动力传送就可以换挡。

其工作方式如下：
驾驶员也可以选择完全自动模式，从而将所有换挡工作交给计算机完成。

在这种模式下，驾驶体验非常类似于普通自动挡车。

由于双离合器变速器可以“逐渐退出”一个挡位并“逐渐接入”另一个挡位，因此减少了换挡冲击。

更重要的是，换挡是在负载下完成的，因此可以始终维持动力输出。

1.3 DSG变速器的技术特点
新一代DSG变速器采用了2个离合器和6个前进挡的传统齿轮变速器作为动力的传送部件，这是目前世界上最先进的、具有革命性的自动变速器。

（1）DSG变速器没有变矩器，也没有离合器踏板。

（2）DSG变速器在传动过程中的能耗损失非常有限，大大提高了车辆的燃油经济性。

（3）DSG变速器的反应非常灵敏，具中断的感觉，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。

有很好的驾驶乐趣。

车辆在加速过程中不会有动力
图1-3大众迈腾6速DSG双离合器自动变速器
(4)DSG变速器的动力传送部件是一台三轴式6前进挡的传统齿轮变速器，增加了传动比的分配。

(5) DSG变速器的多片湿式双离合器是由电子液压控制系统来操控的。

双离合器的使用，可以使变速器同时有两个档位啮合，使换挡操作更加快捷。

第2章大众迈腾DSG六速机械自动变速器结构
2.1 多片湿式双离合器
一汽大众迈腾DSG变速器的多片湿式双离合器结构如图2-1所示，多片湿式双离合器部主要由两个离合器组成：离合器K1和离合器K2。

纵观DSG变速器的工作原理，多片湿式双离合器的作用等同于普通手动变速器中机械式离合器的作用，针对于有级的
液力机械式自动变速器来讲，其作用相当于液力变矩器的作用，多片湿式双离合器即为一个自动离合器。

图2-1多片湿式双离合器结构
2.1.1 离合器K1
离合器K1如图2-2所示。

主要由离合器鼓、离合器外鼓、驱动活塞、驱动活塞密封圈、活塞缸、碟形弹簧等元件组成。

离合器K1鼓和变速器输入轴一花键配合连接在一起，其外鼓是双离合器外壳，而外壳则是和与发动机曲轴相连接的双质量飞轮通过螺栓连接为一体的。

由此我们将得知离合器K1的主要作用是：其工作以后，可以让曲轴与变速器输入轴一实现连接或分离。

图2-2离合器K1
2.1.2 离合器K2
离合器K2如图2-3所示的结构与离合器K1基本相似，同样由离合器鼓、离合器外鼓、驱动活塞、驱动活塞密封圈、活塞缸、碟形弹簧等元件组成。

离合器K2与离合器K1结构不同的是：离合器K2鼓和变速器输入轴二通过花键配合连接在一起。

离合器K2的主要作用是：其工作以后，可以让曲轴与变速器输入轴二实现连接或分离。

图2-3离合器K2
离合器K1和离合器K2的实质作用：离合器K1主要负责1档、3档、5档和倒档，在汽车行驶中一旦用到上述档位中任何一档，离合器1是接合的；离合器K2主要负责2档、4档和6档，当使用2、4、6档中的任一档时，离合器K2接合。

DSG变速器的多片
湿式双离合器的结构和液压式自动变速器中的离合器相似看，但是尺寸要大很多。

利用液压缸的油压和活塞压紧离合器，油压的建立由变速器控制单元ECT接受与汽车行驶工况有关传感器的信号，按照设定好的换挡程序指令电磁阀来控制的，2个离合器的工作状态是相反的，不会发生2个离合器同时接合的情形。

2.2 平行轴式齿轮箱
平行轴式齿轮箱实质就是整个变速器的齿轮变速机构，通过分析变速器的结构得知，该变速器的齿轮变速机构为普通斜齿轮式的。

整个齿轮箱有两根同轴心的输入轴，两根输出轴，一根中间轴也称倒档惰轮轴，在每根轴上都适当安装有齿轮，相应的在齿轮和齿轮之间还适当的安装有换挡执行机构——同步器。

具体结构介绍如下：
2.2.1 输入轴
输入轴共有两根如图2-4所示。

输入轴一和输入轴二可分别通过双离合器中的离合器K1和K2得到发动机输出的转矩。

图2-4输入轴一和输入轴二
输入轴一在空心的输入轴二的部，通过花键与离合器K1相连，输入轴一上有1档/倒档主动齿轮、3档主动齿轮与5档主动齿轮；在1档/倒档和3档主动齿轮之间还有输入轴一的转速传感器G501的脉冲轮，如图2-5
图2-5输入轴一
输入轴二为空心，套在输入轴一得外部，通过花键和离合器K2相连，输入轴二上安装有2档、4档/6档齿轮，在2档齿轮附近还有输入轴二转速传感器G502的脉冲轮，如图2-6所示。

图2-6输入轴二
2.2.2 输出轴
输出轴有两根：输出轴一和输出轴二。

输出轴一如图2-7所示：
图2-7输出轴一
输出轴一上有如下元件：1档和3档同步器（三件式）、2档和4档同步器（单件式）、1、2、3、4档从动换挡齿轮、与差速器相连的输出齿轮。

位于输出轴一上1、2、3、4档从动齿轮分别于位于输入轴上的1、2、3、4档主动齿轮常啮合，形成若干对常啮合的齿轮副。

当同步器处于中立位置时，输出轴一上的所有从动换挡齿轮处于空转状态，不对外输出动力。

输出轴二如图2-8所示，其上有如下元件：变速器输出轴输出转速传感器脉冲轮、6档和倒档的同步器、5档从动换挡齿轮、6档从动换挡齿轮、倒档从动换挡齿轮和与差速器相连的输出齿轮。

位于输出轴二上5、6档从动齿轮分别于位于输入轴上的5、6档主动齿轮常啮合，倒档从动齿轮则是与位于后述的中间轴上的倒档惰轮常啮合。

当5档、6档和倒档的同步器处于中立位置时，输出轴2上的所有从动换挡齿轮均处于空转状态，不对外输出动力。

图2-8输出轴二
2.2.3 中间轴/倒档轴
如图2-9所示。

倒档轴上安装有倒档惰轮1和倒档惰轮2。

倒档惰轮1和倒档惰轮2随倒档轴旋转而旋转，倒档惰轮1和倒档惰轮2分别于位于输入轴一上的1/倒档主动
齿轮、输出轴二上的倒档从动齿轮常啮合。

图2-9中间轴和倒档轴
2.3 驱动桥
驱动桥如图2-10所示，主要由主减速器和差速器组组成。

主减速器的从动齿轮既与输出轴一上的输出齿轮常啮合，又与输出轴二上的输出齿轮常啮合。

即：两个输出轴都与主减速器的从动齿轮相啮合。

位于差速器上还安装有P档驻车齿轮，以便于汽车实现驻车制动，防止汽车滑溜。

图2-10驱动桥
变速器部几根平行轴的实物安装位置，如图2-11所示。

图2-11平行轴安装位置
2.4 换挡执行机构
如图2-12所示，DSG变速器的档位转换是由换挡执行机构/档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，又液压控制系统来控制它们的工作。

在液压控制系统中有6个油压调节电磁阀，用来调节2个离合器和4个档位选择器中的油压压力，还有5个开关电磁阀，分别控制档位选择器和离合器的工作。

图2-12换挡执行机构
换挡执行机构：
(1)在DSG变速器中，换挡执行机构主要由液压马达/液压伺服机构、换挡拨叉、同步器等元件组成。

其中液压马达/液压伺服机构8个；换挡拨叉4个；同步器4个。

(2)每个同步器的接合套由一个拨叉控制，每个拨叉由2个液压马达/液压伺服机构控制。

同步器约四个，其中1、3档共用一个，2、4档共用一个，6、R档共用一个，5档单独一个。

控制结构如图2-13和图2-14所示。

(3)为挂某一档位，必须将锁环推到选档齿轮选当齿上，同步器的任务是消除啮合齿轮与锁环之间的转速差。

DSG变速器的同步器有两种形式：三件式（图2-15）和单件式（图2-16）。

装备有三件式/三环同步器，与单件式/单锥面系统相比，所提供的摩擦面要大得多，由于传热面积大，因此可大大提高同步效率。

其中1、2、3档传动比大，因此采用三件式同步器；4、5、6档传动比相对小，因此采用单件式同步器。

（注：带有钼涂层的黄铜同步器是转速同步的基础。

）
图2-13控制机构图2-14控制机构
图2-15三件式同步器图2-16单件式同步器
第3章 DSG双离合器变速器的工作
3.1 双离合器变速器的工作
在双离合器变速箱中，离合器是独立工作的。

一个离合器控制了奇数档位(如：1 档、3 档、5 档和倒档)，而另一个离合器控制了偶数档位(如：2档、4档和6档)。

使用了这个布局，由于变速箱控制器根据速度变化，提前啮合了下一个顺序档位，因此换档时将没有动力中断。

双离合器变速箱(DSG)主要由双离合器、机械部分变速箱、自动换档机构、电子控制液压控制系统组成。

其中最具创意的核心部分是双离合器和机械部分变速箱中的两轴式的输入轴这个精巧的两轴式结构分开了奇数档和偶数档。

不像传统的手动变速箱将所有档位集中在一根输入轴上，双离合器变速箱(DSG)将奇数档和偶数档分布在两根输入轴上。

外部输入轴被挖空，给部输入轴留出嵌入的空间。

3.2 双离合器变速器的动力传递
以大众迈腾6速DSG双离合器自动变速器为例，部输入轴上安装了1档、3档、5档和倒档的齿轮，外部输入轴上安装了2档、4档和6档的齿轮。

这使得快速换档成为可能，维持了换档时的动力传递。

标准的手动变速箱是做不到这点，因为它必须使用一个离合器来控制所有奇数档和偶数档。

传统的自动变速箱必须装备一个变扭器来将发动机扭矩传递到变速箱，然而双离合器变速箱(DCT)并不需要这样的变扭器。

目前已上市的双离合器变速箱(DCT)使用了湿式多片式的离合器。

湿式离合器就是将离合器零部件浸入润滑油中以减少摩擦和限制热量的产生。

一些制造商正开发使用干式离合器的双离合器变速箱(DCT)，干式离合器通常跟手动变速箱相关，但目前所有装备双离合器变速箱(DCT)的量产车均使用湿式离合器。

图3-1湿式多片离合器结构
类似于变扭器，湿式多片式离合器是利用液压压力来驱动齿轮。

当离合器结合时，离合器活塞的液压使一组螺旋弹簧零件受力，这将驱使一组离合器盘和摩擦盘压在固定的压力盘上，油压的建立是由变速箱控制器指令电磁阀来控制的。

摩擦片缘处有花键齿，以便与离合器鼓上的外花键相啮合。

离合器鼓与齿轮组相连，这样就可以接受传递过来的力。

为分离离合器，离合器活塞中的液压就会降低，在弹簧的作用下，离合器就会分开。

奥迪的DSG变速箱在湿式片式离合器中既有小的螺旋弹簧也有大的膜片弹簧。

双离合器
变速箱(DSG)中有2个离合器，他们的工作状态是相反的，不会发生2个离合器同时接合的情形。

双离合器变速箱(DSG)的档位切换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。

以一个典型的6档双离合器变速箱(DSG)为例，液压控制系统中有6个油压调节电磁阀，用来调节2个离合器和4 个档位选择器中的油压压力，还有5 个开关电磁阀，分别控制档位选择器和离合器。

图3-2湿式双离合器结构
双离合器变速箱(DSG)的档位切换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。

以一个典型的6档双离合器变速箱(DSG)为例，液压控制系统中有6个油压调节电磁阀，用来调节2个离合器和4 个档位选择器中的油压压力，还有5 个开关电磁阀，分别控制档位选择器和离合器的工作。

目前唯一量产的双离合器变速箱(DCT)是德国大众的DSG变速箱，用了BorgWarner 的DualTronic 技术，被装备在Volkswagen Beetle、Golf、Touran 和Jetta 以与Audi TT 和A3；Skoda Octavia；Seat Altea, Toledo和Leon上。

下面以大众迈腾6速DSG变速箱为例，介绍双离合器变速箱的工作过程：
在1 档起步行驶时，动力传递路线如下图中直线和箭头所示，外部离合器接合，通过部输入轴到1 档齿轮，再输出到差速器。

同时，图中虚线和箭头所示的路线是2 档时的动力传输路线，由于离合器2是分离的，这条路线实际上还没有动力在传输，是预先选好档位，为接下来的升档做准备的。

当变速器进入2 档后，退出1 档，同时3 档预先结合。

所以在DSG 变速器的工作过程中总是有2 个档位是结合的, 一个正在工作，另一个就在做准备。

图3-2 动力传递路线
DSG变速器在降档时，同样有2个档位是结合的，如果6档正在工作，则5档作为预选档位而结合。

DSG变速器的升档或降档是由变速箱控制器(TCU)进行判断的，踩油门踏板时，变速箱控制器(TCU)判定为升档过程，作好升档准备；踩制动踏板时，变速箱控制器(TCU) 判定为降档过程，作好降档准备。

一般变速器升档总是一档一档地进行的，而降档经常会跳跃地降档，DSG 变速器在手动控制模式下也可以进行跳跃降档，例如，从6档降到3档，连续按3下降档按钮，变速器就会从6档直接降到3档，但是如果从6档降到2档时，变速器会降到5档，在从5档直接降到2档。

在跳跃降档时，如果起始档位和最终档位属于同一个离合器控制的，则会通过另一离合器控制的档位转换一下，如果起始档位和最终档位不属于同一个离合器控制的，则可以直接跳跃降至所定档位。

各个档位的动力传递如下列图示：
1档：外部离合器—部驱动轴—输出轴1—差速器
图3-3 动力传递路线
2档：部离合器—外部驱动轴—输出轴1—差速器
图3-4 动力传递路线3档：外部离合器—部驱动轴—输出轴1—差速器
图3-5 动力传递路线。