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湿式与干式DSG双离合变速器结构与检修

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DSG变速器核心技术是“双离合器”,它们分别与其后的奇数和偶数挡位齿轮相连,采取各挡位齿轮预啮合方式,在换挡过程中两套离合器交替操作,换挡切换的动力衔接几乎是在无缝状态下进行,传递的扭矩更大更连续,甚至比传统手动变速器的换挡反应还快,百公里加速时间比手动变速器还短,换挡顿挫感明显优于手动或自动变速器,体现出很好的驾驶乐趣,同时还提高了车辆的燃油经济性,故应用DSG变速器的车型越来越多,如三菱的EVO、宝马的M3和日产战神等。

DSG变速器的双离合器有湿式与干式两类,以前dsg变速器使用的均是湿式多片式离合器,由于这种结构的体积较大,高油压对密封的要求高,较易产生打滑温升较高,所以“大众”车型近年来又开发出第二代的双干式离合器,进一步简化了双离合器的结构。并成功地使用在一汽大众迈腾、高尔夫等车型上。本文主要介绍这两种离合器的结构与检修。

一、双湿式多片式离合器的结构

双湿式多片式离合器的结构如图1所示,离合器壳体内包括有K1、K2两组摩擦片及其活塞,两组回位弹簧等,并有各自的控制油道。当K1有压力为20bar(1bar=105Pa)的工作油压进入时,到达K1压力油腔压迫活塞推动K1摩擦片迅速结合,立即将发动机的输入动力传递给红色的输入轴1。同样K2的工作油压推动K2摩擦片结合,将发动机动传输给绿色的输入轴2。

车辆启动时离合器K1闭合,发动机动力通过离合器K1传递到输入轴1,再到达1挡齿轮,驱动车辆以1挡起步,如图2所示。随着车速增加,电液控制单元指挥同步器拨叉将2挡齿轮“预先”啮合,但2挡齿轮实际上并没有传输动力。车速一旦到达2挡换挡点时,在电液控制单元的作用下,离合器K1迅速分离,与此同时离合器K2立即结合,发动机动力则立刻转换为通过离合器2和输入轴2进行动力的传递,完成2挡有换挡,车辆以2挡行驶。由于2挡齿轮预先啮合的,换挡过程只有双离合器的切换动作,因而动作在瞬间内即可完成。随着车速进一步提高,在换到3挡前,3挡齿轮也进行“预先”啮合,进入“待命”状态。同样此时离合器1还是处于打开状态。没有动力传递到3挡。而达到3挡的换挡点时,离合器2打开,离合器1同时迅速结合,再次转为通过输入轴1和3挡齿轮将动力传递至车轮。换挡系统以同样的动作换至4、5、6等各挡。在换人下一挡之前,DSG已经预先将下一挡的升或降的齿轮啮合,换挡耗时仅为0.1~0.2s,而当前手动变速器最快换挡时间为0.5s,因此动作迅速且平顺瞬间完成,几乎不产生动力的间断。

图3是整个DSG变速传动系统图,动力经变速后到达中间齿轮,再传送到驱动桥后到左右车轮输出,与中间齿轮相啮合的两边输出轴上的齿轮,其两边齿轮的齿数是相等的。

二、双湿式DSG离合器的温度检测

DSG双离台变速器在车辆上应用已有数年,已经是一项相对成熟的技术,但最近有些装备湿式DSG双离合车型的警告灯会亮起,出现不能挂挡的故障,这是DSG双离合器的温度传感器信号发生错误,导致变速器被强制保护在N挡,这多是因传感器质量不良所致。

在大众车型中离合器温度传感器的编号为G509,它贴近离台器转壳安装,如图4所示。双离合器工况是DSG变速器技术的核心,其最常见故障是工作温度过高,造成温升的原因主要有两点:一是换挡过程中的能量切换的损耗,另一是摩擦片不正常的打滑造成机械能过渡损耗变热所致。

图5反映的是换挡过程中的能量切换损耗,这属于DSG的正常损耗,只会造成较低的温升范围。而对摩擦片打滑造成的机械能损耗,应加大冷却油供应量进行充分冷却来处理。当温升过高超出规定范围时,表示离合器巳严重打滑,电液控制单元将自动进入过热保护程序。过热保护功能是:当油温超过138':'C时,将自动减小发动机的输出转矩;当油温超过145~C时,则会自动停止向离合器供油,离合器处于分离状态,车辆位于N挡不会行驶。而油温的检测是通过油温传感器和电液控制单元温度传感器,两传感器都浸泡在油液中可直接测量温度。

注意图1中有个“冷却油压”供应的通道,多片式离台器内部机械打滑将导致双离合器温度升高。为防止离合器过热。冷却油的作用是对离合器进行有效的冷却,可调节冷却油量大小来进行。而对压力油液的冷却则是通过发动机冷却液,将DSG油液保持在一定温度下,如控制“大众”湿式DSG离合器的温度,正常应保持在135℃以下,能保证DSG变速器的正常运行。

三、双干式离合N的结构特点

双干式离合器的结构如图6所示,在由发动机动力输出的驱动盘两边分别有左离合器摩擦片和右离合器摩擦片,左或右摩擦片的结合或分离,是依靠图中垂直放置的蓝色长分离叉或绿色短分离叉的机械推动,再经分离轴承、膜片弹簧及支点杠杆和压盘的作用,将离合器从动盘紧压在压盘与驱动盘之间而传输发动机的动力。其特点是离合器机械装置本身不带油液,不存在油液密封性问题,结构简单紧凑。其传动效率、油耗和尾气排放。比湿式DSG都有显著改进。

如图6(a)所示,当推杆的推力作用在蓝色的长分离叉时,将分离轴承紧压至膜片弹簧上,压盘向左位移,将离合器从动盘1、驱动盘和压盘1三者紧压在一起,此时离合器K1结合,转矩就从与发动机相连的驱动盘传递到了输入轴1。同样如图6(b)所示,当推杆的推力作用在绿色的短分离叉时,分离轴承紧压至膜片弹簧上,压盘向右位移,离合器K2结合,将发动机转矩传递到了绿色的输入轴2。然后动力与图3所描述的相同,经DSG变速传动系统各挡齿轮副改变后,驱动车辆行驶。离合器K1和K2交替切换进行迅速换挡。

与湿式双离合器变速器不同,干式双离合器变速器使用两套独立的油压系统:用于变速器换挡油压循环管路。用油量为1.7L;以及用于双离合器控制系统的油压循环管路。油加注量为1.1L。为保证双离台器的正常操纵,干式双离合器的操作液压油比湿式双离合器的油压大幅提升,达到70bar的压力,并配有一套专门的液压控制系统。

图7所示为大众车型的干式双离合器的分离叉操纵结构示意图,当要使离合器K1结合时,电控单元控制线性电磁阀通电,打开通向离合器操控器的油压通道,在离合器操控活塞的后部建立起很高的油压,离合器操控活塞迅速向前移动,再推动离合器分离叉使离合器K1结合。四、离合器动态位置传感器

在图7“大众”车型干式双离合器的分离叉操纵示意图中值得提出的是,当离合器操控活塞前移时,在电控单元内有“离合器动态位置传感器”,简称离合器动态传感器,用于精确监测离合器分离推杆的位置信号。这里是按传统用“分离推杆”的说法,实际用途为“结合”之用。

离合器动态传感器结构中(见图8)主要包含一个铁芯,其上缠绕有初级线圈和两个次级评估线圈。初级线圈通有DSG电控模块供给的交流电流,在铁芯周围内形成交变的磁场。离合器操控油缸的安装位置参见图7,位于图中电液控制单元的左上方防尘套内,在其附近安装有离合器动态传感器。离合器操控活塞随着工作油压的变化而左右移动,操控活塞后部套有永久磁铁随之移动,会使铁芯上磁场发生变化,则在次级评估线圈产生一个评估电压,左侧和右侧评估线圈产生的电压高低值取决于永久磁铁所处的位置,即从次级评估线圈的电压值,可精确检测离合器操控活塞的位置,间接检测测量离合器K1、K2的工作。

当离合器K1或K2出现滑动现象,即变速器输入转速和输出轴有转速差时,可通过控制电磁阀的输出油压,来自动调节离合器分离推杆对分离叉的推力,以此补偿平衡变速器输入转速和输出转速的差值。如果一旦此两个离台器动态传感器之一发生故障,则离合器K1或K2不能结合,使变速器相应的奇数挡或偶数挡不再啮合。直接影响车辆的行驶。