Как работает коробка передач с двойным сцеплением?

Как работает коробка передач с двойным сцеплением?

Большинство из нас знает, что существует два типа коробок передач: механическая, когда водитель переключает передачи, выжимая педаль сцепления и перемещая рычаг переключения передач, и автоматическая, которая переключает передачи автоматически, используя муфты, гидротрансформатор и планетарную передачу. Но есть еще один тип, который занял место между механикой и автоматом, и объединил достоинства обеих коробок — трансмиссия с двойным сцеплением, также известная, как полуавтоматическая трансмиссия, механическая трансмиссия без сцепления и роботизированная коробка передач.

В мире гоночных автомобилей полуавтоматические трансмиссии, такие как секвентальная коробка передач (или SMG) используются уже давно. Но в мире серийных автомобилей они появились сравнительно недавно — это трансмиссии новой конструкции, называемые коробка передач с двойным сцеплением или прямого переключения.

В этой статье мы расскажем о том, как устроена коробка передач с двойным сцеплением, сравним ее с другими типами коробок, а также расскажем, почему некоторые считают ее трансмиссией будущего.

Механическая или автоматическая?

Коробка передач с двойным сцеплением сочетает функции двух механических коробок. Для того, чтобы понять это, нужно вспомнить, как работает традиционная механическая коробка передач. Когда водитель хочет перейти на другую передачу, он сперва должен нажать на педаль сцепления. Выжатое сцепление позволяет разорвать связь двигателя и коробки передач, прерывая тем самым поток мощности на трансмиссию. Когда водитель переводит рычаг КПП в другое положение, зубчатая муфта перемещается от одной шестерни к другой. Устройства, называемые синхронизаторами, уравнивают окружную скорость шестерни и муфты до их соединения, что обеспечивает безударное переключение. После переключения передачи, водитель убирает ногу с педали сцепления, в результате чего восстанавливается связь двигателя и коробки.

Таким образом, в традиционной механической трансмиссии отсутствует непрерывная передача мощности от двигателя на колеса. Вместо этого, передача мощности изменяется от полного значения до нулевого во время переключения передачи, вызывая «сброс газа при переключении» или «прерывание крутящего момента». У неопытного водителя такой эффект может привести к тому, что пассажиров будет кидать вперед-назад при переключении передач.

В коробке передач с двойным сцеплением, в отличие от механики, используется два сцепления, но сама педаль сцепления отсутствует. Сложная электроника и гидравлика управляют сцеплениями, как и в обычной автоматической коробке. Но в трансмиссии с двойным сцеплением, сцепления работают независимо друг от друга. Одно сцепление отвечает за работу нечетных передач (первая, третья, пятая и задняя), второе — за работу четных передач (вторая, четвертая и шестая). Такое устройство обеспечивает переключение передач без прерывания потока мощности от двигателя на трансмиссию.

Валы трансмиссии с двойным сцеплением

Двойной трансмиссионный вал является основным компонентом коробки передач с двойным сцеплением. В отличие от стандартной механической коробки, в которой все шестерни расположены на одном входном валу, в коробке с двойным сцеплением четные и нечетные передачи расположены на двух входных валах. Разве это возможно? Во внешнем валу есть отверстие, в котором установлен внутренний вал. Внешний вал с осевым отверстием отвечает за работу второй и четвертой передачи, в то время как внутренний вал включает первую, третью и пятую.

На рисунке представлено устройство типовой пятиступенчатой коробки с двойным сцеплением. Обратите внимание, что одно сцепление отвечает за включение второй и четвертой передач, а второе независимое сцепление — за включение первой, третьей и пятой. Такое устройство обеспечивает практически мгновенное переключение передач без прерывания потока мощности. Стандартная механическая коробка не обеспечивает такой плавности, т.к. одно сцепление отвечает как за четные, так нечетные передачи.

Многодисковое сцепление

Из-за сходства с автоматической коробкой передач, Вы можете подумать, что в ней тоже должен стоять гидротрансформатор для автоматической передачи крутящего момента от двигателя на коробку. Но для работы коробки с двойным сцеплением, гидротрансформатор не требуется. Вместо него используются «мокрые» многодисковые сцепления. «Мокрое» сцепление работает в масляной ванне, что обеспечивает смазку компонентов сцепления с целью снижения трения и выделения тепла. Некоторые производители работают над трансмиссиями с двойным сцеплением, в которых используются обычные сцепления, как в механической трансмиссии, но, на сегодняшний день, во всех автомобилях с автоматизированной КПП используются «мокрые» сцепления. Во многих мотоциклах стоит одно многодисковое сцепление.

Как и гидротрансформаторы, «мокрые» многодисковые сцепления используют гидравлическое давление для управления передачами. Рабочая жидкость поступает в поршень сцепления, как показано на рисунке. При срабатывании сцепления, гидравлическое давление в поршне активирует спиральные пружины, которые толкают диски сцепления и фрикционные диски к корзине сцепления. Зубцы фрикционных дисков имеют размер и форму, совпадающие со шлицами барабана сцепления. В свою очередь, барабан соединяется с комплектом шестерен, который принимает передаточное усилие. Audi в своей трансмиссии с двойным сцеплением использует как маленькую спиральную пружину и большую диафрагменную пружину.

Для выключения сцепления, давление жидкости внутри поршня сбрасывается. Благодаря этому, сжатие пружин поршня ослабляется, и давление на корзину сцепления снижается.

Далее мы рассмотрим преимущества и недостатки трансмиссии с двойным сцеплением.

Преимущества и недостатки трансмиссии с двойным сцеплением

Родстер Audi TT — одна из немногих моделей Audi с коробкой с двойным сцеплением.

Мы надеемся, что Вам становится более или менее понятно, почему КПП с двойным сцеплением относят к автоматизированным механическим трансмиссиям. В принципе, коробка с двойным сцеплением работает как обычная механическая КПП: У нее есть входной и промежуточный валы с шестернями, синхронизаторы и сцепление. Но у такой трансмиссии нет педали сцепления, т.к. за переключение передач отвечают компьютеры, сервоприводы и гидравлика. Даже без педали сцепления, водитель может указывать компьютеру, когда переключать передачи, перейдя в ручной режим.

От опыта водителя зависит, насколько Вы будете ощущать преимущества такой КПП. Переход на повышенную передачу занимает лишь 8 мс, благодаря чему многие отмечают, что у машин с такой КПП наиболее динамическое ускорение. Плавный разгон достигается благодаря устранению сброса газа при переключении, что ощущается на автомобилях с механической коробкой и даже на некоторых автоматах. Одним из наиболее важных преимуществ коробок с двойным сцеплением является то, что они позволяют водителю выбирать между ручным переключением передач и автоматическим.

Также к важным достоинствам стоит отнести уменьшенный расход топлива. Благодаря тому, что поток мощности от двигателя на трансмиссию не прерывается, наблюдается значительное понижение расхода топлива. По утверждению некоторых экспертов, расход топлива шестиступенчатой коробки с двойным сцеплением на 10% ниже по сравнению с обычной пятиступенчатой АКПП.

Многие производители автомобилей заинтересованы в развитии технологии трансмиссии с двойным сцеплением. Тем не менее, некоторые производители автомобилей обеспокоены дополнительными затратами, связанными с модификацией производственных линий для выпуска нового типа трансмиссии. Это может привести к повышению цен на автомобили в КПП с двойным сцеплением, что, в свою очередь, может оттолкнуть бережливых покупателей.

Помимо этого, многие производители автомобилей уже занимаются активным финансированием развития других типов КПП. Одним из новых типов КПП является бесступенчатая коробка передач или вариатор. Вариатор — это тип КПП, в которой для бесступенчатого переключения передач используется система подвижных шкивов и ремень или цепь. Вариаторы также устраняют сброс газа при переключении и понижают расход топлива. Но вариаторы не соответствуют требованиям высокого крутящего момента спортивных автомобилей.

Коробки с двойным сцеплением не имеют подобных проблем и идеально подходят для легковых автомобилей с высокими динамическими характеристиками. В Европе, где механические КПП более популярны благодаря их экономичности, некоторые эксперты предсказывают, что в ближайшее время доля автомобилей с КПП с двойным сцеплением возрастет до 25%. В 2012 г. лишь 1% автомобилей, производимых в Западной Европе, имели вариатор.

Далее мы расскажем об истории трансмиссии с двойным сцеплением и рассмотрим прогнозы на будущее.

Коробка передач с двойным сцеплением: прошлое, настоящее и будущее

Porsche 962

Человек, который изобрел коробку с двойным сцеплением, сделал прорыв в области автомобилестроения. Адольф Кегресс больше известен как инженер, сконструировавший полугусеничный автомобиль, оборудованный резиновой гусеничной лентой, что позволяет эксплуатировать его в различных типах бездорожья. В 1939 г. Кегресс сконструировал прототип коробки с двойным сцеплением, которая, как он надеялся, будет использоваться в легендарном автомобиле Citroën Traction. К несчастью, в связи со сложными условиями в сфере бизнеса, эта идея не получила дальнейшего развития.

Audi и Porsche продолжили работу над коробкой с двойным сцеплением, однако данная технология использовалась только в гоночных автомобилях. В гоночных автомобилях 956 и 962C использовалась коробка Porsche Dual Klutch или PDK. В 1986 г. Porsche 962 выиграл гонку World Sports Prototype Championship (Мировой чемпионат опытных автомобилей) на автодроме в г. Монца — первый автомобиль, оборудованный полуавтоматической КПП PDK с возможностью ручного переключения. Audi также вошла в историю в 1985 г. раллийный автомобиль Sport quattro S1, оборудованный КПП с двойным сцеплением, выиграл в американских соревнованиях по скоростному подъему на гору Пайкс-Пик высотой 4300м в Колорадо.

Volkswagen Jetta 2.0

Однако серийное производство автомобилей с КПП с двойным сцеплением началось лишь недавно. Volkswagen стала пионером в производстве серийных автомобилей с КПП с двойным сцеплением BorgWarner DualTronic. Компания устанавливала КПП с двойным сцеплением на следующие автомобили: Volkswagen Beetle, Golf, Touran, и Jetta, а такде Audi TT и A3; Skoda Octavia; Seat Altea, Toledo и Leon.

Ford стала второй крупной компанией, которая признала КПП с двойным сцеплением, и начала выпуск автомобилей с такой КПП в Европе, благодаря совместному предприятию 50/50 по производству трансмиссий GETRAG-Ford. Компания представила систему силового переключения передач Powershift System, шестиступенчатую КПП с двойным сцеплением, на международной выставке Frankfurt International Motor Show во Франкфурте в 2005 г. Тем не менее, Ford опоздала со своей новой КПП примерно на два года — коробка не была инновационной.

Двойное сцепление, описание и принцип работы

Современные автомобили стали оснащать не только улучшенными коробками передач, но и двойным сцеплением. Такой ид один из лучших на сегодняшний день, расскажем о принципе работы и его устройстве. Современные автомобили стали оснащать не только улучшенными коробками передач, но и двойным сцеплением. Такой ид один из лучших на сегодняшний день, расскажем о принципе работы и его устройстве.

В многих нынешних роботизированных коробках передач установлено двойное сцепление. Помимо стандартного назначения сцепления, оно обеспечивает предварительный выбор последующей передачи, когда включена предыдущая. Такой выбор достигается благодаря поочередной работе фрикционных муфт.

Благодаря такой налаженной работе, крутящий момент непрерывно передается на ведущие колеса от двигателя.

Разновидность механизмов

Двойное сцепление как уже понятно работает согласовано с коробкой передач. В роботизированных кпп с двойным сцеплением, для нечетных и четных передач используется разное сцепление. Можно сказать, что по сути это две разные коробки, которые находятся в одном корпусе и работают как одно целое.

Впервые использование двойного сцепления упоминается в 1980 году в компании Audi и Porsche, которые использовали свои разработки для своих же спорткарах. В наши дни оно перекочевало в серийные модели и получило название:

Speedshift у Mercedes-Benz;

Это еще не полный список производителей, которые используют подобную технологию для своих автомобилей.

Несмотря на название компании автопроизводителя, производитель «двойного» совсем другой. Ввиду сложности технологии работы такого механизма выделяют производителей:

ZF для автомобилей компании Porsche;

Часто бывает, что автопроизводители совмещают запчасти и отдельные системы от разных производителей. К примеру компания BMW от BorgWarner берут двойное сцепление, а от Getrag коробку передач.

«Мокрое» двойное

Различают два вида сцепления, сухое и мокрое (оно же многодисковое в масле). Так называемое «мокрое» имеет лучшее охлаждение. Чаще всего ставится на коробки передач, крутящий момент которых от 250 Нм и выше. Примером может быть автомобиль Bugatti Veyron, крутящий момент которого достигает 1250 Нм.

В основе мокрого двойного сцепления лежит два набора фрикционных дисков, которые разместили в одном корпусе. В каждом пакете часть дисков закреплены жестко с корпусом сцепления. В свою очередь корпус сцепления, соединен с двигателем автомобиля благодаря ступицам.

Вторая набор дисков закреплен на отдельных ступицах, которые находятся на первичном вале соответственного ряда передач. В нормальном положении механизм будет разомкнутым. Что касается замыкания, то производится это благодаря гидроцилиндрам под управлением модуля электрогидравлики. Исходное положение диски принимают за счет пружин.

Зависимо от конструкции двойного сцепления, пакеты фрикционных дисков могут располагаться по-разному, концентрически или параллельно. Концентрически когда муфты будут расположены в одной плоскости и перпендикулярны первичному валу. В таком положении муфты более компактны. Обычно применяют в кпп с передним приводом колес и поперечным расположением двигателя.Как правило, внутренняя муфта отвечает за переключение четных передач, а внешняя за нечетные передачи. Становится ясно, что такой набор рассчитан на передачу большого крутящего момента.

Параллельное — когда муфты располагаются друг за другом. Как правило, такое расположение используют для заднеприводных автомобилей.

Сухое двойное

Как упоминалось выше, «мокрое» сцепление устанавливается для крутящего момента от 250 Нм. Что же касается сухого сцепления, то максимальный крутящий момент для него 250 Нм. Эффективность этого сцепления достигается благодаря самым минимальным потерям мощности агрегата на привод насоса масляного.

Такой вид сцепления включает в себя ведущий диск, который соединен с маховиком двухмассовым. Два сухих диска сцепления, которые располагаются на первичных валах коробки переключения передач, два диска нажимных. Так же сюда входят две пружины диафрагменные, два подшипника выжимные и как понятно два рычага для включения сцепления.

В нормальном положении механизм разомкнут. Весь принцип работы «сухого» положен в передаче крутящего момента на положенный диск сцепления от ведущего диска, а далее на соответственный первичный вал коробки передач. Как правило, каждое сухое сцепление работает не зависимо друг от друга, что дает большую надежность.

Во время замыкания сцепления, рычаг прижимает подшипник выжимной к диафрагменной пружине, она в свою очередь передают все усилие нажимному диску, а далее на диск сцепления. Сам же диск сцепления прижимается к диску ведущему, после чего крутящий момент поступает на первичный вал кпп.

Двойное сцепление — в чем преимущества и особенности ремонта

Долгое переключение передач когда-то было серьезной проблемой, особенно для гоночных автомобилей. Многие инженеры ломали над этим вопросом головы, пока в 30-х г. минувшего века Адольф Кегресс не предложил использовать параллельно пару коробок. Но на практике двойное сцепление впервые установили только в 1982 г. на болид Porsche 956. В массовое производство для легковых авто систему запустили в 2003 г. на заводах VW под брендом DSG. В 2011 Mitsubishi первой оснастила двухдисковым роботом грузовую машину. Так двойное сцепление постепенно завоевывало авторынок. И сегодня оно устанавливается на машины таких известных производителей, как Ford, BMW, Porsche, Mercedes, Audi, Mitsubishi, VW.

Принцип действия

Если говорить упрощенным языком, то в корпусе КПП с двойным сцеплением находится пара обычных механических коробок, работающих попеременно. В конструкции 2 вала (внутренний и внешний). В отличие от «автомата», здесь нет гидротрансформатора.

Система может «похвастаться» зачатками интеллекта: как только включается первая передача, тут же подготавливается вторая. При этом одна «полукоробка» отвечает за четные передачи, другая – за нечетные. При переключении размыкается первое сцепление и начинает работать параллельное. Электронный блок учитывает:

• ✅ обороты трансмиссионного вала
• ✅ положение педали газа и рычага коробки
• ✅ скорость вращения колес

В момент переключения и первое и второе сцепление остаются подсоединенными к двигателю на доли секунды. Т. е. он по-прежнему подключен к ведущему мосту. Поэтому рывки и провалы отсутствуют. На переключения и все связанные с ним «процедуры» уходит не более 0,2 сек. Производители выпускают 2 вида конструкции двойного сцепления.

«Мокрая» трансмиссия

Примером может служить DSG 6 от VW. Здесь все узлы помещены в масляную ванну. Благодаря такому решению происходит быстрое охлаждение и уменьшение трения соприкасающихся деталей, что замедляет их износ. «Мокрое» двойное сцепление чаще всего устанавливается на мощные автомобили с высоким крутящим моментом (более 250 Н*м). Это спорткары и реже — «гражданские» авто.

DSG 6 устанавливается на VW Golf GTI 5 поколения. Фото: Youtube. com.

«Сухое» сцепление

В коробке нет масляной ванны, с охлаждением могут возникать сложности – тепло отводится только с помощью рассеивания. Но зато имеется ряд достоинств. Первое из них – простота конструкции, связанная с отсутствием масляного насоса, потребляющего энергию и снижающего мощность двигателя. Из этого преимущества вытекают другие плюсы – компактность, сравнительно небольшой вес (70 кг против 91) и более высокий КПД. Но из-за сложностей с охлаждением конструкцию устанавливают на машины с небольшим крутящим моментом.

Преимущества и недостатки двойного сцепления

Первый плюс – плавность переключения передач: нет привычных подергиваний, рывков и сброса газа. Следующий аргумент в пользу двойного сцепления – пониженный расход горючего, достигающий 10 % (если сравнивать с 5-ступенчатым «автоматом»). Такое стало возможным благодаря непрерывности передачи крутящего момента от мотора к трансмиссии. Еще стоит отметить улучшенную динамику без провалов мощности при прямолинейном разгоне. Двойное сцепление – идеальное решение для машин, двигатели которых развивают от 200 до 500 л. с. И последний плюс – возможность выбора водителем ручного или автоматического режима переключений.

А что с минусами? Двойное сцепление служит долго, но приходит время и ее узлы изнашиваются или происходит «внеплановая» поломка. Вот тогда у владельцев авто с такой трансмиссией и начинаются проблемы. Во-первых, непросто найти профильный автосервис, готовый взяться за такой ремонт. Во-вторых, не только он, но и техобслуживание обходится дорого. И в-третьих, высокая стоимость деталей и узлов. Но производители ищут выход из этой ситуации. Например, компания Schaeffler предлагает собственную технологию ремонта двойного сцепления под названием LuK RepSet 2CT. Это специнструменты, обучение, семинары и т. д. Автосервисы попроще могут по-своему решать проблему – например, предложить клиенту контрактный (б/у) механизм.

Сроки службы двойного сцепления

На ресурс трансмиссии оказывает влияние множество факторов. В первую очередь это тип машины. На внедорожниках и премиальных седанах, испытывающих большую нагрузку, о ремонте сцепления стоит задуматься раньше, чем владельцам обычных легковушек. «Мокрая» трансмиссия с масляным охлаждением прослужит дольше «сухой». Не прибавит ресурса плохое техобслуживание и постоянная езда в городе с его пробками и частыми переключениями КПП. Негативно отражается на долговечности двойного сцепления агрессивный стиль вождения. Плюс, стоит учитывать состояние российских дорог. По словам дилеров, проблемы с двойным сцеплением могут начаться после 60-80 тыс. км пробега. Но в большинстве случаев износ деталей становится серьезным на отметке 100-150 тыс. км. Во что же обходится ремонт двойного сцепления?

DSG 6 и DSG 7

Эта трансмиссия устанавливается на автомобилях, выпускаемых VW Group. Марки «Фольксваген», «Шкода» и другие. Наиболее частые причины выхода из строя «мокрого» сцепления DSG 6:

• ✅износ фрикционных муфт
• ✅ разрушение подшипников
• ✅ сбои в электронном блоке

Стоимость оригинального сцепления DSG 6 находится районе 27-32 тыс. руб. Приплюсуйте сюда работы по снятию, установке, адаптации (16-18 тыс. руб.), комплект прокладок, фильтры и масло (VAG. 1 л – 2400 руб., полная заправка 6,9 л, итого 16 тыс. руб.). Т. е. минимальная стоимость 60 тыс. руб.

Для ремонта DSG 7 цены тоже не особо привлекательны. Например, стоимость комплекта сцепления 0AM 198 142 AA составляет в среднем 43-47 тыс. руб., но есть и другой, недорогой набор — DSG-7 SACHS 3000943001, обойдется в 43-44 тыс. руб. Стоимость работ (со снятием, установкой, адаптацией) 8-9 тыс. руб. Итого: минимум 51 тыс. руб.

Двойное сцепление на «Форд»

Получило название Power Shift и устанавливается на машины с 2007 г. В числе других компаний, также использующих данную трансмиссию — Volvo, Jaguar, Mazda. Сцепление 6DCT450 – «мокрое». Если неисправности небольшие, его отремонтируют, не снимая. Стоимость работ в этом случае – от 15 до 19 тыс. руб. Демонтаж КПП и ее установка добавят еще 11 тысяч. Окончательная стоимость зависит от заменяемых деталей. Но если вы задумаете менять сцепление в сборе, полный комплект, например, на ЯндексМаркет, обойдется в 75-90 тыс. руб.

Установка сцепления на Ford Focus. Фото: Youtube. com.

Mitsubishi

Здесь цены уже не такие, как в предыдущих случаях. Например, для «Митсубиси Лансер» комплект сцепления LuK 620316900 стоит 14-15 тыс. руб., а LuK 623356809 уже 43-44 тысячи. Есть и более дешевый вариант – набор KraftTech W20200F для этой же модели стоит от 5-6 тыс. руб. (подшипник, корзина и диск). Стоимость работ по ремонту сцепления, в которые входит снятие/установка, очистка, составляет 8-9 тыс. руб. Если брать сцепление комплектом от LuK, стоимость ремонта может составлять 53 тыс. руб. и более. Если вам не нужен набор, а какие-то отдельные детали, сумма может уменьшиться – все зависит от производителя.

Комплект сцепления LuK 620316900 на Mitsubishi Lancer. Средняя цена: 14622 руб. Фото: ЯндексМаркет.

Комплект сцепления от LuK для моделей 320i (заводской индекс Е36), 520i (E34) обойдется в 24-25 тыс. руб. Если предстоит поменять только диск сцепления, недорогой вариант для БМВ 5, 6 и 7 серий предлагает Sachs – 7,5-8 тыс. руб. Набор от Edel Racing, куда входит пара спеченных металлокерамических диска диаметром 215 мм, обойдется в 53-54 тыс. руб. Однако оригинальный полный комплект двойного сцепления стоит от 107 тыс. руб. и выше. Например, от Even диски GS7D36SG стоят 129 тыс. руб. Работы по замене сцепления в сборе обойдутся в 8,5-9,5 тыс. руб.

Замена сцепления на BMW Е46. Фото: Youtube. com.

Как видно, цена ремонта на разных марках авто сильно зависит от количества покупаемых деталей и их производителя. Стоимость работ по замене двойного сцепления примерно одинаковая – от 8 до 9 тыс. руб. Исключение составляет «Форд» — до 15 тыс. руб.

Источник https://exist.ru/Document/Articles/1911

Источник https://fastmb.ru/auto_shem/1038-dvoynoe-sceplenie-opisanie-i-princip-raboty.html

Источник https://bibimot.ru/371-dvojnoe-sceplenie-v-chem-preimuschestva-i-osobennosti-remonta.html