В каких коробках передач используется две корзины сцепления: Коробки передач с двойным сцеплением (DCT или DSG)

Почему «роботы» с двумя сцеплениями скоро вытеснят все остальные коробки

• Главная
• Статьи
• Почему «роботы» с двумя сцеплениями скоро вытеснят все остальные коробки

Случилось то, что давно должно было произойти. На грядущем Женевском автосалоне Kia представит первый серийный автомобиль с преселективным роботом DCT с двумя сцеплениями. Корейским первенцем стал Kia сee’d GT Line с 1-литровым мотором T-GDI, выдающим 120 л.с. и 172 ньютонов на метр. Таким образом Kia вместе с родственным Hyundai вслед за Volkswagen, Ford и еще некоторыми производителями встала на путь «роботизации». Разберемся в конструкции перспективной коробки.

Как устроена новая коробка Kia

DCT расшифровывается как Dual Clutch Transmission, то есть трансмиссия с двумя сцеплениями. Это первая многодисковая коробка — собственная разработка компании Kia Motors из Центра Исследований и Разработок в Намьянге.

Как вы уже могли догадаться, DCT — это в определенном смысле аналог знаменитой коробки DSG от Volkswagen, которая сначала радовала покупателей резвостью и экономичностью, потом досаждала поломками в своем 7-ступенчатом исполнении, а к 2014 году наконец лишилась явных конструктивных дефектов после доброго десятка доработок.

Для непосвященных кратко объясним, что DCT — это «робот», то есть конструктивно — механическая коробка с блоком управления и актуаторами, которые вместо водителя переключают передачи. А что такое «два сцепления»? Если вкратце, то, вообще-то, сцепление одно. Просто ведомых дисков у него два — один передает крутящий момент на нечетный ряд передач (1-3-5-7 и т.д.), второй — на четный (2-4-6 и т.д.).

Конструкция собрана таким образом, что диски сцепления сидят на одной оси, а их валы вложены один в другой. Второй вал длиннее первого и проходит насквозь. Каждый из них приводит в движение свой ряд шестерней: четный и нечетный. Между этими дисками находится ведущий диск — маховик, который вращает двигатель.

Включение и выключение дисков сцепления электромеханическое, что ускоряет процесс переключения. Но основная экономия времени при выборе передачи — в так называемом преселективном режиме работы АКПП. Если грубо, то пока включена, допустим, первая передача на нечетном ряду, на четном уже подготовлена к включению вторая — когда это будет необходимо, останется только отсоединить от маховика один диск сцепления и присоединить другой.

Электронный блок управления коробкой предугадывает динамику движения — разгон или торможение, заранее замыкая привод следующей зубчатой пары. Как на передачу вверх, так и вниз. Два процесса, отсоединение одного диска и присоединение другого, происходят одновременно.

Как вы понимаете, конструкция невероятно сложная. Незначительные отклонения в работе коробки на доли секунды и на доли миллиметра быстро приводят к ускоренному износу дисков и нестабильной работе с толчками при движении и т.п. Собственно, сложностями настройки электроники во многом и обусловлены проблемы с фольксвагеновской коробкой DSG.

В целом схема позволяет сократить время на переключение передач до 100-200 миллисекунд, обеспечить ровную тягу при разгоне и снизить расход топлива, экономя до 10%. В случае с Kia заявленная экономия — 5-7%.

История преселективных коробок

Сама по себе идея использования мультидискового сцепления была запатентована французским инженером Адольфом Кегрессом еще в 1935 году. Мсье Кегресс вообще был большим талантом и, помимо патента на то, что в будущем стало DCT, еще сделал первый внедорожник — гусеничный Руссо-Балт, о котором мы когда-нибудь расскажем… Но не будем отвлекаться. Из-за отсутствия технологических возможностей идея коробки с двумя сцеплениями осталась на бумаге.

В 80-х годах инженеры Porsche воплотили задумку в железе и использовали передовую разработку в кольцевых автогонках. Однако значительные габариты, большой вес и низкая надежность оставили коробку на уровне прототипа, и за гоночный трек она не вышла. Подобные попытки предпринимали и раллийные команды Peugeot и Audi, но закончилось все тем же — от использования отказались.

С середины 90-х VW начинает разработку своей версии мультидисковой АКПП под аббревиатурой DSG (Direct Speed Gearbox). Результатом стала серийная коробка, которая с 2003 года устанавливалась на Golf Mk4 R32. Опыт оказался настолько успешным, что им заинтересовались другие автопроизводители, а VW совершенствует эту коробку и по сей день, устанавливая ее практически на все свои серийные автомобили.

На данном этапе такие коробки делятся на два типа — сухие и мокрые. С сухими все понятно по определению. Диски работают, как в обычной механической коробке, на сухом трении. В мокрых диски сцепления погружены в масляную ванну. Сделано это для охлаждения при нагрузке свыше 350 ньютонов на метр. Мокрые «роботы» работают с «моментными» дизелями и высокофорсированными бензиновыми двигателями.

Расскажем о нескольких типичных представителях семейства преселективов.

Audi S-Tronic

Изначально S-tronic разрабатывался под высокие нагрузки: предельные значения 550 Н*м, 9 000 об/мин. Конструкторам пришлось обеспечить два контура смазки. Один отвечает за работу управляющей гидравлики и сцепления, другой обеспечивает смазку шестерней КПП. Причем масло используется разное. Так как плотность гидротрансформаторного масла может меняться при различной температуре, при агрессивных режимах работы масляная помпа имеет дополнительный вакуумный усилитель, способный поднять давление на непродолжительное время.

Другая особенность в том, что выходной вал передает вращение на межосевой дифференциал, расположенный прямо в корпусе самой АКПП. В зависимости от настроек дифференциал может передавать на заднюю ось от 35% до 85% крутящего момента (60% по умолчанию).

Данная коробка может работать как в полностью автоматическом режиме, так и в ручном с использованием подрулевых переключателей вверх/вниз (+/-).

Porsche Doppelkupplung (PDK)

Производитель не забыл своего спортивного опыта и довел разработку до серийного выпуска, воплотив двухдисковый «автомат» в PDK. Впервые коробка появилась в 2012 году на Porsche 911 Carrera и Carrera S. Разработка велась в сотрудничестве с фирмой ZF.

PDK — преселективная 7-ступенчатая двухвальная система с двумя раздельными контурами смазки, как на S-Tronic. Один контур — 3,7 литра трансмиссионного масла, другой — 5,7 литра гидравлического, для сцепления.

На полноприводных автомобилях к выходному валу добавлен фланец, передающий вращение на переднюю ось.

Диски сцепления отличаются по диаметру. Тот, к которому привязан вал с нечетными передачами (1-3-5-7), больше на 1/3. Объясняется это тем, что максимальные нагрузки выше в момент старта с места, на 1-й передаче. Возможность «поехать» со второй заблокирована электроникой. Активация нужной передачи осуществляется муфтой с гидравлическим приводом.

7-я передача в данной коробке служит для экономии топлива на высокой скорости, в то время как максимальную скорость можно набрать на 6-й.

PDK также имеет возможность ручного повышения или понижения передачи через «лепестки» на руле или рычагом селектора АКПП. По весу она получилась на 30 кг тяжелее своего 7-ступенчатого механического аналога.

Ford PowerShift

АКПП разрабатывалась Ford Motor Company совместно с Getrag и LUK. Конструкция 6-ступенчатая, с двумя валами (1-3-5 и 2-4-6). PowerShift выпускается как с мокрым сцеплением и гидравлическими актуаторами, так и с сухим сцеплением и электромеханическим приводом. Если сравнивать эти два варианта между собой, первый работает более плавно и способен передавать больший крутящий момент.

Но, увы, «мокрая» коробка выходит почти золотой по стоимости. По этой причине турбодизельный Форд Фокус III (2 л, 140 л.с.) в России не пошел. Его стоимость была выше моральной психологической отметки для большинства автолюбителей. А 2-литровой бензиновый Фокус III со 150 л.с. и сухой коробкой PowerShift, проигрывая в спринте до 100 км/ч 0,5 с., стоил дешевле.

Работу сухой коробки при этом нельзя было назвать безукоризненной. Многие автовладельцы жаловались на рывки при переключении передач. Форд постоянно работает над созданием новых версий управляющих программ, однако смену прошивок не афиширует.

Коробка серийно производится с 2008 года и, помимо фордовских моделей, ранее ставилась на ряд моделей Volvo, так как шведский бренд до покупки его китайцами какое-то время принадлежал Форду.

А где еще они есть?

Нужно сказать, что идея использования мультидискового сцепления в «роботах» все сильнее захватывает умы производителей. Свои наработки есть у Mercedes: на SLS устанавливается 7-ступенчатая SpeedShift, коробка размещается в «хвосте» автомобиля и связана с двигателем карбоновым карданным валом. BMW в январе 2008-го представила M3 с коробкой производства Getrag, с двойным сцеплением от BorgWarner.

Позднее такая коробка появилась на BMW Z4 и доступна к заказу на купе 335i. FIAT/Chrysler в 2009-2010 году запустил в производство сухую, двухдисковую коробку с индексом С635, с предельной нагрузкой 350 ньютонов на метр. Этот «робот» вживили в AlfaRomeo MiTo. PSA Peugeot Citroën уставливает DCT-коробки на Peugeot 4007 и Mitshubishi Outlander, производства Getrag. Появление многодисковых коробок анонсировали и китайские автопроизводители BYD и QOROS.

Достоинства и недостатки

К бесспорным достоинствам мультидисковых АКПП относятся: быстродействие, минимальная задержка при переключении передач, экономия топлива, непрерывность тяги, возможность осуществления ручного управления.

К недостаткам можно отнести сложность конструкции и, как следствие, высокую стоимость. Для двигателей с тягой более 350 Н*м (+/- 50 Н*м) коробку приходится делать с мокрым картером, то есть со смазкой, что еще сложнее и дороже.

Преселективные коробки достаточно хорошо себя показали при размеренной езде и при ускорении, а вот при движении в городском трафике, из пробки в пробку, плавность переключения может вызывать отдельные вопросы.

Альтернативы

«Робот» с одним сцеплением

Роботизированная коробка передач по сути — обычная механическая коробка, в которой процессом переключения передач руководит электроника. Относительно недорогая коробка дешевле классического «автомата». Плюс тут, пожалуй, один — меньше рычагов управления. По сравнению с «механикой» ниже скорость переключения и выше расход топлива, а по сравнению с «автоматом» плохая плавность хода, то есть переключения обычно сопровождаются ощутимыми толчками.

Классический «автомат» (то, что все привыкли называть АКПП)

Он состоит собственно из гидротрансформатора и набора планетарных передач. Шестерни располагаются по окружности ведущего вала, по типу планет вокруг Солнца, и находятся в постоянном зацеплении. Блокируя ту или иную пару шестерней, можно менять передаточное отношение, скорость вращения выходного вала. Гидротрансформатор выполняет роль сцепления между двигателем и трансмиссией. С той лишь разницей, что отсутствует жесткая кинематическая связь. Передачи переключаются плавно, но и потери мощности на проскальзывании велики, отчего страдает динамика разгона и расход топлива.

Вариатор

Вариатор считается бесступенчатой трансмиссией. В любой коробке передач чем больше пар из ведомых и ведущих шестерней (передач), тем лучше. Это позволяет максимально эффективно использовать возможности двигателя в сочетании с топливной экономичностью. В идеале таких пар должно быть бесконечное множество. Создать бесконечную коробку передач, конечно, невозможно, но есть альтернативное решение.

На фото: вариатор Toyota

А именно — изменять диаметр ведомого и ведущего вала, в зависимости от оборотов. Такая система использует ременную передачу и разрезные шкивы конической формы. В результате имеем практически постоянный момент, вне зависимости от оборотов.

Владельцы автомобилей с первыми серийными вариаторами жаловались на однотонный звук двигателя, который не зависел от оборотов. Пришлось маркетологам вмешаться в процесс. Во втором поколении вариаторов искусственно создали эмуляцию процесса переключения передач. Привычная уху водителей картина вернулась на место, но эффективностью пришлось пожертвовать.

К минусам вариаторов можно отнести дороговизну в обслуживании и неспособность выдерживать большие нагрузки длительное время. Резкие ускорения на светофорных гонках способны в несколько раз сократить ресурс вариатора.

Что в итоге?

Судя по всему, многодисковые преселективные «роботы» рано или поздно должны вытеснить все остальные типы «автоматов», и разве что у вариаторов есть шансы задержаться подольше на дешевых машинах и мототехнике в силу конструктивной простоты. Суть прогресса будет заключаться в усовершенствовании конструкции «роботов», повышения их надежности и плавности хода.

Читайте также:

Америка
история
практика

Новые статьи

Статьи / Обзор

Два мотора, две коробки и пять комплектаций: первое знакомство с BAIC X35

Число новых китайских брендов, приходящих в Россию в последний год, таково, что может показаться, что пришли уже все. Но на самом деле это не так, и даже не все крупнейшие имена отметились в…

419

1

2

05.05.2023

Статьи / Бизнес

Можно ли заработать на собственном эвакуаторе и насколько это выгодно

Отношение к эвакуаторщикам у автолюбителей разное. Многие, чего греха таить, считают, что они существуют только для того, чтобы на пару с инспектором ГИБДД отвозить на штрафстоянку автомобил. ..

247

0

0

04.05.2023

Статьи / Бизнес

Чтобы взвесить грузовик: как правильно выбрать автомобильные весы

Весовое оборудование является неотъемлемой частью любой промышленности. Благодаря такому оборудованию можно, например, точно вести учет поступлений или отгрузку товаров или сырья, что позвол…

148

0

0

04.05.2023

Популярные тест-драйвы

Тест-драйвы / Тест-драйв

30 лет рабства: тест-драйв ГАЗ-53

Точнее было бы написать «тест-драйв ГАЗ-САЗ-3507 на шасси ГАЗ-53-14», но это слишком сложно. А вот просто ГАЗ-53 узнает каждый, кто успел выпить стакан  газировки за одну копейку (с сиропом…

10362

9

878

09.12.2022

Тест-драйвы / Тест-драйв

Тест-драйв Geely Monjaro: лучше, чем Volvo?

В Китае этот полноразмерный кроссовер дебютировал еще два года назад под неблагозвучным для нашего уха именем Xingyue L и заводским индексом KX11. В России машину сертифицировали в 2022, и в…

10051

8

9

07.04.2023

Тест-драйвы / Тест-драйв

Пятаки на снегу: первый тест-драйв Москвич 3

Про автомобили с эмблемой московского завода «Москвич» сейчас говорят много и не всегда – хорошо. Что уж там, всем ведь понятно, что в этом «россиянине с раскосыми и жадными глазами» из росс…

6907

17

2

23.12.2022

Что такое двойное сцепление и как оно работает

Всё чаще в последнее время можно услышать о таком понятии как КПП с двойным типом сцепления. Значение двойного сцепления у многих вызывает недоумение и оставляет большое количество вопросов.

Подобным механизмом в настоящее время активно оснащают роботизированные коробки передач. Кроме традиционной задачи по обеспечению сцепления, КПП такого типа также способна предварительной выбирать очередную скорость при ещё включённой параллельно другой передаче. Это возможно благодаря использованию пары фрикционных муфт в конструкции.

Автомобилистов активно интересует устройство, принцип работы, сильные и слабые стороны такого решения. Насколько оно эффективное и действительно ли заслуживает внимания, нужно разобраться.

Немного истории

Создателем системы двойного сцепления для коробок передач принято считать конструктора по имени Адольф Кегресс. Этот французский инженер ещё в далёком для большинства из нас 1939 году изложил основную суть работы двойного сцепления.

Некоторые время спустя эту разработку начали применять на некоторых гоночных автомобилях. Хотя в итоге идея долгое время пылилась на полках, и оставалась полноценно реализованной лишь на бумаге. Спустя 40 лет про идею Кегресса вспомнили инженеры немецкой компании Porsche. Они принялись активно изучать устройство и полноценно воплощать идеи конструкция в жизнь.

Так что именно компанию Porsche следует считать первым автопроизводителем, который задействовал в своих автомобилях принцип двойного сцепления на коробках переключения передач. Их инженеры наглядно показали, как можно осуществлять переключение скоростей, когда КПП находится под нагрузкой, параллельно не сбрасывая при этом обороты силовой установки.

На то время, а именно в 1980 году, разработка стала революцией и настоящим прогрессом в сфере автомобилестроения. С помощью нововведения удалось значительно снизить влияние эффекта турбоямы, что для турбированных двигателей того времени было настоящей проблемой, которую никак не удавалось устранить.

В результате переключение стало плавным, равномерным, ушли различные рывки и провалы. Это позволило полноценно передавать крутящий момент без каких-либо серьёзных и заметных потерь.

Особенности устройства

Некоторые ошибочно сравнивают коробки передач с двойным сцеплением с механическими КПП, оснащёнными сервоприводом. Но в действительности ситуация обстоит несколько иначе. Это не совсем верная позиция, поскольку тут люди отталкиваются преимущественно от работы обычной роботизированной коробки не с двойным, а одинарным сцеплением.

Факт наличия двойного сцепления существенно меняет не только устройство КПП, но и устройство диска сцепления. Стоит напомнить, что в нашей ситуации применяется одновременно пара таких дисков.

Если сопоставить рассматриваемую КПП с механической коробкой, то получится, что у механики имеется один ведущий вал, на котором размещены все ключевые шестерни механизма. Плюс используется один диск и так называемая корзина. Подобное расположение можно считать классическим, в то время как у двойного сцепления конструкция выглядит совершенно иначе.

Начнём с того, что тут применяют сложные составные валы. Можно охарактеризовать ситуация как вал в валу. Если говорить достаточно грубо, то выглядит всё примерно следующим образом. В металлической трубе находится прут из металла, выходящий за пределы самой трубы, и осуществляет вращение внутри элемента. Это позволяет пруту (валу КПП) и самой трубе вращаться. Это и есть тот самый составной элемент коробки с двойным типом сцепления.

На одну из частей вала устанавливается комплект из шестерней, которые являются нечётными. То есть сюда идёт 1,3 и 5 шестерни, отвечающие за соответствующие передачи. На второй части идут уже чётные шестерни, то есть отвечающие за включение 2, 4 и 6 передач. Условно КПП с двойным сцеплением можно описать как конструкцию, где сочетается одновременная работа двух механических трансмиссий.

Вот и суть устройства, где условно две механики в едином механизме осуществляют свою работу попеременно. Пока одна коробка отвечает за разгон автомобиля, другая уже находится в работе и выполняет зацепление со следующей скоростью. То есть сначала машина едет на первой передаче, за которую отвечает один вал, параллельно второй вал готовится к переходу на 2 передачу, и так далее.

По сути, в таких коробках 1 и 2 передачи активируются одновременно, когда машина стартует. Переключение с одного вала на другой предусматривает возможность быстрого перехода с одной передачи на другую с минимальными потерями крутящего момента, без провалов и рывков. Это и называется попеременной работой.

Также в конструкции коробки предусмотрено использование компонентов от роботизированной системы. К ним относится электрический привод и сервопривод. Именно они отвечают за то, чтобы передачи переключались и осуществлялись иные необходимые процессы, такие как работа дисков сцепления. Тут отсутствует ремень или гидротрансформатор, как в вариаторных и автоматических коробках передач. Поэтому часто подобные КПП сравнивают именно с механическими по причине наличия между ними определённого сходства.

Принцип работы

Отдельно необходимо разобраться в принципе работы двойного сцепления, поскольку именно этот момент выделяет коробку на фоне остальных вариантов трансмиссий, устанавливаемых на автотранспортные средства.

Вы уже примерно поняли, как устроено и работает двойное сцепление. По сути это параллельно или попеременно работающие валы в количестве 2 штук. Для каждого вала предусмотрен свой пакет сцепления и определённый набор шестерней передач. Но объединены они в единый корпус и работают как один слаженный механизм.

В конструкции мы имеем одновременно два диска. Первый берёт на себя нечётные передачи, а второй отвечает за чётные. То есть 1, 3, 5 и 2, 4, 6 передачи соответственно.

Теперь конкретно о том, как это всё работает. В момент старта, когда автомобиль трогается с места, один диск сцепления, отвечающий за первую передачу, сжимается. Параллельно включается вторая передача, но она пока не задействована в работе по причине того, что пока её диск находится в разомкнутом состоянии. Затем, когда обороты силовой установки поднимаются до нужной отметки, чтобы переключаться на следующую скорость, происходит размыкание первого диска и сжатие второго. Тем самым трансмиссия переходит с первой передачи на вторую.

Поскольку в момент переключения шестерня второй передачи была уже в зацеплении, переход осуществляется практически моментально. Это позволяет не создавать никаких потерь, толчков, рывков и прочих неприятных ощущений.

Огромное достоинство коробок с двойным сцеплением заключается в том, что скорость переключения со скорости на следующую передачу мгновенная, процедура занимает доли секунды, которые остаются совершенно незаметными для водителя и двигателя. Как показывают исследования, в среднем на переход с одной передачи на другую затрачивает от 0,05 до 0,12 секунды. Много это или мало, судите сами.

Конструкция коробки продумана так, что сжимание и размыкание дисков осуществляется попеременно, осуществляя включение той или иной скорости, в зависимости от режима работы двигателя и текущих показателей оборотов.

Двойное сцепление на роботизированных трансмиссиях, предназначенных для автотранспортных средств, реализуется двумя способами. Это позволяет разделить сцепление на мокрый и сухой тип.

Разновидности двойного сцепления

Их называют сухим и мокрым сцеплением. При выборе автомобиля с подобной роботизированной коробкой следует обратить внимание на то, какое именно сцепление задействовано в их трансмиссиях, сухое или же мокрое. Разные производители применяют различные варианты исполнения системы.

В настоящий момент сухой тип сцепления считается самым распространённым. Согласно статистическим данным, на его долю приходится около 70% от всех автомобилей с подобными коробками передач, характеризующимися наличием двойного типа сцепления. Мокрые системы пока встречаются реже. Но к их преимуществам можно отнести более продолжительный срок службы.

Примечательно и то, что существуют автопроизводители, которые одновременно для своих автомобилей используют два варианта коробок с разным сцеплением. Ярким примером считается немецкий автоконцерн Volkswagen. В их ассортимент есть коробка роботизированного типа, маркируемая как DSG 6. Это мокрый вариант двойного сцепления. Но также присутствует коробка DSG 7. А это уже сухой тип исполнения.

Несмотря на кажущееся сходство, разница между двумя этими типами сцепления действительно существенная.

1. Сухой тип. Это практически полноценный аналог механического сцепления, то есть к механике система достаточно сильно приближена. Здесь используются диски, которые осуществляют своё вращение в воздухе. Сугубо физически они очень напоминают диски, которые применяются на механических коробках. Процесс сжатия и разжимания осуществляется благодаря работе электрического привода.
2. Мокрый тип. А это уже иное двойное сцепление. Отличительной особенностью является тот факт, что вращение дисков осуществляется в мокрой среде. А именно в трансмиссионном масле. Процесс разжимания и сжатия осуществляется за счёт гидравлической системы. Тут уже речь идёт о внушительном сходстве с обычными автоматическими коробками.

Отсюда может возникнуть закономерный вопрос, который касается причин повышенной надёжности именно мокрого сцепления, опережающего по этому параметру сухие аналоги.

Тут всё дело именно в трансмиссионном масле. Эта смазка обеспечивает не только вращение, но и высокоэффективное охлаждение в процессе работы. Такая особенность позволяет мокрому сцеплению выдерживать повышенные нагрузки при высоких оборотах. Под действием высокой нагрузки они не сгорают, в отличие от сухого сцепления.

Сухие варианты осуществляют вращение просто в воздухе, откуда возникают определённые ограничения в плане оборотов. Они не могут быть слишком высокими. В противном случае диски начнут перегружаться, гореть и выходить из строя. Замена в такой ситуации не такая уж дешёвая процедура.

Преимущества и недостатки

Напоследок стоит рассмотреть сильные и слабые стороны двойного сцепления, что позволит подвести некоторые итоги и сделать каждому из вас собственные выводы.

Оснащение машины двойным сцеплением действительно даёт ряд преимуществ. Но параллельно не стоит забывать о существующих недостатках, которые для многих покупателей могут оказаться решающими в вопросе отказа от идеи приобретения машины с двойным сцеплением.

Начнём всё же с положительных качеств. Таковых у двойного сцепления несколько:

1. Современные и передовые технологии. В настоящий момент такой тип КПП считается наиболее передовым и актуальным. Это плюс для тех, кто хочет быть в тренде и всегда следит за техническими новинками.
2. Плавность работы. Из более существенных преимуществ, проявляющихся на практике, специалисты и эксперты выделяют качество работы. При оснащении автомобиля двойным сцеплением удаётся избавиться от таких неприятных моментов как толчки и рывки. Ход становится абсолютно плавным.
3. Отсутствие потерь крутящего момента. Если для обычных атмосферных двигателей это не так важно, то в случае с турбированными моторами отсутствие потерь является невероятно значимым преимуществом.
4. Скорость переключения. Передачи переключаются с поразительной скоростью. Это занимает не более 0,05-0,12 секунды, что является удивительным результатом.
5. Экономия топлива. Ещё одним неоспоримым преимуществом робота с двойным сцеплением является грамотное расходование горючего. В этом компоненте система выигрывает даже у механических трансмиссий.
6. Динамика разгона. Также опережает конкурентов по этому показателю. Хорошая динамика и быстрый разгон позволяют уверенно стартовать даже на машинах с не самым мощным двигателем. Коробка очень рационально распоряжается имеющимися лошадиными силами.

Но всё не так идеально, как может показаться изначально.

У роботизированных КПП, оснащённых двойным сцеплением, также присутствует ряд отрицательных качеств. Среди основных и существенных недостатков выделяют следующие:

1. Сложное устройство. Сам механизм двойного сцепления уже далеко не простой. При этом усложняется конструкция всей трансмиссии, что влечёт за собой целый ряд вытекающих негативных последствий.
2. Ограниченный ресурс. Такие коробки не рассчитаны на продолжительную эксплуатацию. Как показывает практика и статистика обращений в автосервис, жизненный цикл двойного сцепления в среднем составляет от 60 до 90 тысяч километров. Для европейцев это нормально, поскольку у них не принято эксплуатировать машины до пределов заявленного моторесурса.
3. Высокая стоимость ремонта. Причём это довольно мягко сказано. Цена восстановления и проведения ремонтных работ в случае с DSG и подобных ей коробок передач запредельная. В некоторых случаях требуется заплатить порядка 10-20% от стоимости автомобиля. Можете себе представить, о каких суммах идёт речь.
4. Проблемы с наличием хороших автосервисов. В Европе может с этим всё обстоит хорошо, но вот у нас работает ограниченное количество сервисных центров и мастеров, способных качественно отремонтировать такую коробку.
5. Условно к недостаткам можно отнести тот факт, что появляются рывки и толчки в режиме высокой интенсивности движения, когда водитель начинает резко набирать скорость, затем останавливается и снова быстро набирает обороты. То есть рывки и толчки могут проявляться в гоночном режиме.

Сейчас вокруг подобных коробок ходит очень много шума, разговоров и споров. Но никак нельзя отрицать тот факт, что автолюбители пока не готовы к переходу на коробки с двойным сцеплением.

Да, изначально их могут привлекать весомые аргументы в пользу двойного сцепления, поскольку отличная динамика, повышенная экономичность и отсутствие рывков действительно выглядят здорово. Но когда человек узнаёт, во сколько может обойтись ремонт и что он обязательно потребуется максимум через 100 тысяч километров, а зачастую и раньше, то предпочитает отказаться от такой идеи, и выбрать более адекватную в плане обслуживания коробку. Пусть и не такую экономичную и динамичную.

Но не стоит ставить на трансмиссиях с двойным сцеплением крест. Их путь только начинается. Уже сейчас ведутся активные работы по устранению недостатков. В той же компании Volkswagen уверены, что им удалось справиться с проблемой быстрого износа деталей, они продлили срок службы, и ресурс отныне заслуживает уважения.

Автомобили с системой двойного сцепления

Уже было отмечено, что одной из подобных коробок является робот DSG в исполнении компании Volkswagen. Но эта немецкая компания является вовсе не единственным производителем, кто оснащает свои машины двойным сцеплением.

Есть ещё ряд компаний, для автомобиля которых предусматривается возможность комплектации подобным решением. Просто у всех присутствуют свои обозначения и маркировки. А именно:

1. Как вы уже поняли, в случае с компанией Volkswagen применяется название DSG.
2. Обозначение коробки как Powershift используется концерном Ford.
3. Если вам требуется BMW с такой коробкой, ищите маркировку M DCT.
4. В случае с Porsche применяется название 7DT.
5. Mercedes использует имя Speedshift, что как бы подчёркивает и акцентирует внимание на высокой скорости переключения.
6. Наиболее сложное название у Mitsubishi, поскольку тут коробки с двойным сцеплением называются Twin Clutch SST.
7. Куда проще в этом плане поступили в Audi, назвав КПП просто S-Tronic.

Но это вовсе не означает, что сами автокомпании силами своих инженеров и конструкторов выпускают собственные роботизированные КПП с двойным типом сцепления.

Существует всего несколько компаний, которые поставляют коробки полностью в сборе или отдельные их компоненты ведущим автокомпаниям. Техническая сложность реализации таких коробок не позволяет всем желающим заниматься их изготовлением.

Можно выделить несколько главных производителей:

1. ZF. Эта компания поставляет роботов для автомобилей линейки Porsche.
2. Ricardo. Уникальный во многом производитель, поскольку именно он создал роботизированную КПП, оснащённую двумя сцеплениями, для гиперкара в лице Bugatti Veyron.
3. Фирма Luk поставляет автоконцерну Volkswagen сухой тип коробки.
4. А вот мокрые трансмиссии для той же компании Volkswagen производит уже компания BorgWarner.
5. Самым продвинутым и востребованным производителем считается Getrag. В числе их клиентов такие гиганты автопроизводства как Mercedes, Chrysler, Volvo, Renault, Mitsubishi, BMW, Ford, Ferrari и Dodge.

Некоторые компании берут у разных изготовителей различные компоненты, собирая собственную трансмиссию. В качестве примера можно привести роботизированную коробку от BMW. Здесь сама коробка взята у Getrag, а вот двойное сцепление для них поставляет BorgWarner.

Появление роботизированных КПП, имеющих двойное сцепление, стало действительно внушительным прорывом в автомобильной индустрии. Но пока рано говорить о каком-то превосходстве и массовом внедрении этих коробок в современные автомобили.

При всех своих объективных преимуществах, они имеют целый ряд весомых недостатков. Если производителям удастся хотя бы частично избавиться от минусов, оставив при этом все положительные качества, ситуация существенно поменяется. Главный акцент следует сделать на ресурсе коробок и их ремонтопригодности. Точнее на снижении стоимости. Но цена скорее упадёт по мере распространения трансмиссий, когда появится большее количество автосервисов и мастеров, готовых взяться за ремонт. Конкуренция поспособствует снижению стоимости обслуживания. Но пока многое говорит не в пользу этих решений.

Сцепление – 63-2 Мотоцикл Tiger Cub

Типичная схема сцепления в двигателе. Он передает мощность от коленчатого вала к трансмиссии.

Сцепление является ключевым компонентом любого двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающим переключение передач. Сцепление действует как буфер между мощностью, создаваемой двигателем, и мощностью, передаваемой на трансмиссию и заднее колесо. Это достигается за счет использования фрикционных пластин, которые сжимаются вместе и могут раздвигаться. Когда пластины, называемые дисками сцепления, сближаются (обычно под действием пружины внутри сцепления), мощность двигателя передается на трансмиссию; когда его раздвигают («отпуская сцепление»), двигатель может продолжать вращаться без включения трансмиссии. Это важно, потому что, когда вы переключаете передачи, вы не хотите, чтобы ваш приводной вал (читайте ниже!) продолжал вращаться с высокой скоростью, иначе зуб шестерни может отколоться или треснуть, когда он встанет на место.

Как вы можете видеть на этом изображении, сцепление состоит из нескольких дисков сцепления, которые поворачиваются друг против друга. У некоторых есть зубья, которые соединяются с «корзиной сцепления», в которой сидят все диски, а у некоторых есть зубья, которые фиксируются на ведомом валу. Корзина сцепления приводится в движение звездочкой коленчатого вала, а ведомый вал идет прямо к трансмиссии: см. нашу схему.

На этой диаграмме вы можете легко увидеть наборы дисков сцепления черного цвета (поз. № 26) с зубьями, которые входят в корзину сцепления (поз. № 14), сцепляясь с металлическими пластинами (№ 25), которые соединяются с ведомый вал.

Еще одна вещь, для которой используется сцепление, — это когда вы разгоняете мотоцикл от нейтрального положения при запуске. Как мы узнали на уроке, нельзя запускать двигатель на передаче, иначе весь байк уедет. Вместо этого вы переводите мотоцикл на нейтральную передачу, при которой мощность двигателя не передается на заднее колесо, так что коленчатый вал двигателя может начать вращаться без откатывания мотоцикла. При включении передачи мотоцикла вы не можете просто переключиться с нейтральной передачи на первую. Если бы вы это сделали, один вал вращался бы со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (типичная скорость коленчатого вала двигателя), а другой оставался бы неподвижным; когда вы попытаетесь их соединить, что-то, скорее всего, сломается (например, двигатель заглохнет или скол шестерни). Вместо этого мы выжимаем сцепление, когда двигатель все еще находится в нейтральном положении, а затем включаем передачу (удерживая сцепление). Таким образом, мотоцикл находится на передаче, но мощность двигателя на сцепление по-прежнему отсутствует. Затем мы можем медленно снова включить сцепление, отпустив рукоятку сцепления, которая медленно разгоняет велосипед, потому что сила теперь передается пробковыми фрикционными накладками, которые работают как в статическом, так и в кинетическом трении, а не в металлических шестернях.

Наше сцепление

Для нашего сцепления нам пришлось разобрать корзину сцепления, тщательно очистить металлические блокирующие пластины сцепления и заменить изношенные пробковые пластины на новые. Перед повторной установкой восстановленного сцепления мы убедились, что все внутренние материалы хорошо пропитаны жидкостью для сцепления, что способствует увеличению статического трения между дисками сцепления. Мы также должны были убедиться, что пружины сцепления были достаточно натянуты, потому что ослабленные пружины сцепления могут привести к невозможности запуска двигателя: если диски сцепления просто проскальзывают друг относительно друга, когда водитель пинает кикстартер, то коленчатый вал не будет вращаться.

Почему пробка?

Последний вопрос, который у нас возник, заключался в том, почему в наших дисках сцепления использовалась пробка. В нашей повседневной жизни мы почти никогда не видим пробки за пределами винных бутылок, но вот она была в этой случайной части двигателя. При ближайшем рассмотрении пробка оказывается отличным материалом для этой цели, потому что она имеет высокий коэффициент трения, определяющий, какое усилие она может передать, когда ее толкают или скользят по чему-либо. Раньше асбест использовался в дисках сцепления, потому что они обладали таким же свойством (и даже лучше!), но, к счастью, вредное воздействие асбеста привело к его замене. Наша корзина сцепления интригует тем, что в ней используется пробка, потому что она существовала через несколько лет после того, как асбест был заменен, но до того, как был разработан следующий крупный прорыв в материале для дисков сцепления: кевлар. В наши дни кевлар часто используется в качестве материала для дисков сцепления, потому что он имеет еще более высокий коэффициент статического трения и служит дольше, чем пробка.

Почему передача?

Трансмиссия используется для изменения передаточного отношения между двигателем и ведущим колесом (колесами), для изменения соотношения между числом оборотов двигателя и числом оборотов ведомого колеса. Для автомобиля с двигателем внутреннего сгорания очень полезно иметь ряд передач. Если отношение высокое (много оборотов двигателя на один оборот колеса), то у автомобиля будет большая мощность, но его максимальная скорость будет низкой. Если передаточное отношение низкое, то максимальная скорость будет высокой, но мощности у нее будет мало (например при подъеме в гору), и разгоняться с места придется очень быстро — минимальная скорость тоже будет высокой . Таким образом, лучше всего иметь трансмиссию, которая позволяет изменять передаточное число в соответствии с ситуацией.

Это схема трансмиссии нашего мотоцикла:

Как работает трансмиссия

Трансмиссия работает путем включения и выключения различных наборов передач. Вот схема другого автомобиля, которая иллюстрирует общие понятия:

Зеленый вал передает мощность от двигателя и передает ее через шестерню на красный вал, промежуточный вал (также называемый «промежуточным валом», когда он вращается в в противоположном направлении от приводного вала). Затем промежуточный вал передает мощность синему валу, главному валу, через одну из нескольких возможных комбинаций шестерен, каждая из которых имеет различное соотношение между количеством зубьев в шестернях. Водитель может изменить используемую комбинацию с помощью вилки выбора, которая перемещает шестерни в нужное положение.

Наша коробка передач

Наша задача состояла в том, чтобы разобрать коробку передач, очистить ее, осмотреть на наличие повреждений и собрать обратно. Когда мы сначала осмотрели его, он был не очень чистым, как вы можете видеть на этих фотографиях:

Однако, когда мы его разобрали и почистили, мы увидели, что он в довольно хорошем состоянии. Ни один из зубцов на шестернях не треснул, поэтому нам не пришлось их ремонтировать или заменять. Не хватало нескольких деталей, поэтому нам пришлось их изготовить или заменить. Но в целом наша передача была в довольно хорошей форме. Наша очищенная и восстановленная трансмиссия выглядела неплохо:

Мы создали эту блок-схему, чтобы продемонстрировать, как передаточные числа работают вместе. В крайнем левом углу вы можете увидеть двигатель и его звездочку под ним. У этой звездочки 19 зубьев, а у звездочки в корзине сцепления 48 зубьев, поэтому передаточное число 2,53х — каждые 2,53 оборота звездочки двигателя производят один оборот звездочки сцепления. Затем узел сцепления приводит в движение трансмиссию, которая имеет переменные передаточные числа в зависимости от того, на какой передаче она находится — от 1x до 3x, в зависимости от передачи. Затем это приводит в движение заднюю звездочку с 17 зубьями, которая вращает звездочку колеса (через цепь) с 46 зубьями с коэффициентом 2,71x.

Таким образом, общее передаточное число равно 2,53 x T x 2,71, где T — передаточное число. Вот диаграммы, демонстрирующие передаточное отношение коробки передач, на которые ссылались выше, и общее передаточное число, примерно рассчитанное по этой формуле, взятой из руководства, которая представляет собой соотношение между оборотами двигателя и оборотами заднего колеса.

Мы выполнили ряд расчетов на основе передаточных чисел, чтобы увидеть количество оборотов в минуту (об/мин) двигателя при скорости 40 миль в час на каждой передаче, а затем максимальную скорость мотоцикла, основанную на максимальном числе оборотов двигателя, равном 6000. Вы можете см. на графике, что на пониженной передаче скорость двигателя, необходимая для разгона до 40 миль в час, быстро превышает максимальные обороты двигателя. Переключение на высшую передачу во время ускорения очень важно!

Демонстрационная передача

Наконец, вы можете увидеть здесь изображение шестерен нашей трансмиссии. Вы можете видеть вилки в разных положениях, которые переключают передачи, включая разные передачи.

Сцепление – 59 Мотоцикл «Тигренок»

Что это?

Муфта (n) — устройство, позволяющее при необходимости соединять или разъединять два вращающихся вала, особенно один, передающий вращение от двигателя к коробке передач в транспортном средстве

Из Библии тигренка

Взгляд в разобранном виде – Фото: Дэн Тауб

Задняя пластина — назначение: соединяется с главным валом; передача энергии вращения от корзины сцепления к трансмиссии

Корзина сцепления – назначение: размещение дисков сцепления; соединен с первичной цепью Характеристики: 48 зубьев (против 18 на звездочке двигателя) Передаточное число: 2,67/1

Привод и фрикционные диски

(Изображение представляет собой фрикционный диск)

Назначение:

• Фрикционный диск: соединен с корзиной сцепления
• Ведомая пластина: соединена с внутренней ступицей
• При выжатом сцеплении: оба вращаются свободно
• Когда сцепление не нажато: поверхностное трение предотвращает проскальзывание (обеспечивает передачу энергии)

Характеристики:

• Толщина: 1/8 дюйма
• Диаметр: 4,95 дюйма

Чашки/пружины

Назначение:

• Сожмите вместе диски сцепления, когда сцепление не включено.

Характеристики:

• Свободная длина: 1,4 дюйма
• Длина в сжатом состоянии (для испытаний): 0,77 в
• Сила, приложенная во время испытаний: 40 фунтов = 177,93 Н
• Жесткость пружины: 761 фунт/фут = 11 120,55 Н/м

Рычаг

Назначение:

• Используйте механическое преимущество, чтобы уменьшить усилие, необходимое на рукоятку.

Спецификация:

• Расстояние от шарнира до толкателя: 0,25 дюйма
• Расстояние от толкателя до силы троса: 2,5 дюйма
• Механическое преимущество: 5:1

Здесь не указано: Первичная цепь, толкатель

Научное обоснование

Какое усилие требуется для выжима сцепления?

(измерения основаны на ’58)

Усилие для выключения сцепления без какого-либо механического преимущества: ~200 фунтов

Разделить на механическое преимущество рычага (5:1): ~40 фунтов

Разделить по механическому преимуществу рукоятки сцепления (2,5/0,6 = 4,2:1): ~9,5 фунта (без трения)

Проскальзывание:

Симптомы: обороты двигателя, но нет соответствующего ускорения.