Еще не так давно автомобиль, имеющий двойное сцепление, воспринимался как нечто необычное, но сегодня редко кого удивишь этим. Несмотря на это, сегодня не каждый специалист может объяснить принцип работы двойного сцепления. На самом же деле тут все очень просто.
Достоинства и недостатки двойного сцепления
Главным достоинством такого сцепления является превосходная плавность хода автомобиля, а также отсутствие подергиваний и резких рывков. Также к достоинствам следует отнести экономию топлива почти на 10%, что является весомым аргументом в пользу двойного сцепления. Отличная динамика при линейном ускорении без потери мощности. КПП с двойным сцеплением идеальное решение для автомобилей мощностью 200-500 лошадиных сил.
Если говорить о недостатках, то тут следует выделить огромное количество сложных элементов в системе подачи крутящего момента на ходовую часть автомобиля, а это в свою очередь влечет за собой высокие цены на ремонт и техническое обслуживания такой коробки переключения передач. Еще одним из существенных недостатков следует считать тот факт, что на сегодняшний день не так много автосервисов, которые могут на профессиональном уровне справиться с ремонтом КПП с двойным сцеплением.
Но, все же достоинств данная система имеет гораздо больше, чем недостатков, поэтому выбор за вами.
Немного из истории
В серийное автомобилестроение такой вид коробки передач пришел с гоночных треков. Впервые КПП с двойным сцеплением была создана конструктором А.Кегрессом в 1939 году, который планировал применить ее на Citroen Traction. Но, его задумка так и не воплотилась в жизнь.
И только в середине 80-х годов конструкторы Porsche впервые создали автомобиль, который имел возможность переключения передачи под нагрузкой. Для гоночных автомобилей это был настоящий прорыв, так как на состязаниях победа могла решиться долями секунды. И если раньше, при переключении передач двигатели значительно теряли мощность, то при двойном сцеплении передачи переключались без потери крутящего момента.
Устройство коробки передач с двойным сцеплением
Главной деталью КПП с двойным сцеплением является двойной вал. А если говорить простым языком, то в одном корпусе КПП находятся две обычные коробки передач, которые работают попеременно.
Управление всеми механизмами осуществляется при помощи гидравлики и автоматики. Стоит отметить, что в такой коробке передач отсутствует гидротрансформатор, а сама система является лучшей системой сухого двойного сцепления.
В момент начала движения на автомобиле на первой передаче, система уже автоматически готовит вторую передачу. В процессе переключения передач происходит размыкание первого сцепления, и замыкание второго. Затем, при разгоне автомобиля автоматика готовит третью скорость и так далее. Система автоматики настолько совершена, что при определении каждой последующей передачи учитывает:
Скорость вращения вала трансмиссии;
Положение педали акселератора;
Скорость вращения колес;
Текущее положение рычага КПП.
Непосредственно в процессе переключения передачи, оба сцепления становятся замкнутыми на сотые доли секунды, несмотря на это, двигатель продолжает быть соединенным с ведущими колесами, а потеря крутящего момента практически не ощущается.
На сегодняшний день КПП с двойным сцеплением широко используют ведущие мировые авто концерны:
Наряду с новыми трендами освоения «зеленых» технологий автомобильная промышленность в наше время переживает не менее интересные изменения в плане подходов к разработке традиционных конструкционных частей машины. Это касается не только устройства ДВС и включения более надежных материалов, но и механики управления. Так, еще несколько лет назад двойное сцепление считалось чем-то экспериментальным и недоступным рядовому автолюбителю, но сегодня это новшество легко найти и в семействах многих автогигантов, производство которых рассчитано на массового потребителя.
Устройство механизма «мокрого» типа
Можно сказать, конструкция представляет собой дублированный пакет фрикционных механизмов традиционной МКП, которые подключаются к двойному валу, но в разных схемах. Часть дисков сопрягается с корпусом, а другая часть – со ступицами, агрегатированными с двигателем. Каждая группа шестерней вступает во взаимодействие с одним из двух валов – внешним или внутренним. Роботизированная или автоматическая коробка передач с двойным сцеплением таким образом разделяет подключение четных и нечетных передач по типу используемого фрикционного пакета. При этом механическая работа также осуществляется через гидроцилиндры, но под управлением электрогидравлического модуля. Принципиальным же отличием именно сцепления «мокрого» типа является то, что шестерни постоянно находятся в охлаждающей и смазывающей жидкости.
Устройство механизма «сухого» типа
В данной системе предусматривается выделение ведущего фрикционного диска, который сопрягается с двухмассовым маховиком. Кроме того, в рабочую группу входят еще два диска на первичных валах КП, пара нажимных дисков, а также пары подшипников и диафрагменных пружин. Особенность устройства двойного сцепления этого типа заключается в том, что фрикционные пакеты работают независимо друг от друга, то есть не действуют механически на свои поверхности. Такое разделение повышает эксплуатационный ресурс механизма и исключает необходимость частого применения охлаждающих и смазочных материалов.
Принцип работы
Как только начинается движение на первой передаче, управляющая автоматика подготавливает вторую ступень. В момент, когда водитель переключит передачу, произойдет независимое размыкание и сцепление соответственно первой и второй передач. Тут же бортовой компьютер готовит следующую ступень для подключения по мере наращивания скорости. К слову, принцип работы двойного сцепления в современных моделях имеет признаки интеллектуального управления, которое как раз выражается в автоматической подстройке механики под текущие условия движения.
Например, при подготовке передач компьютер может учитывать несколько параметров, среди которых — скорости вращения колес и трансмиссионных валов, позиция акселератора (на торможение или понижение), положение рукоятки КП и т. д. В процессе переключения полного размыкания с муфтой не происходит, поэтому не теряется и текущий крутящий момент, чего в принципе не может быть в работе обычного сцепления.
Плюсы двойного сцепления
Новый этап практики разработки и внедрения конструкций с двумя группами механизмов сцепления обусловлен сразу несколькими положительными аспектами:
- Экономия топлива. Как показывают исследования, даже по сравнению с обычной 5-ступенчатой АКПП такие механизмы позволяют снижать расход сжигаемого топлива на 10 %.
- Плавный ход. Ввиду отсутствия полного размыкания двигателя с ведущими колесами удается избегать рывков и вибраций, что также добавляет привлекательности таким механизмам в глазах потребителя.
- Повышенная динамика. Надо отметить, что первоначально принцип работы сцепления с разобщенными группами фрикционных элементов применялся на гоночных автомобилях, в том числе и по причине более высокой скорости. Но для чего нужен двойной выжим сцепления рядовому автолюбителю? На обычной легковой машине водитель может получить не просто увеличенный потенциал динамических возможностей, но и более надежное управление. Это особенно касается моделей с мощными двигателями до 200-300 л.с., которые становятся более управляемыми.
- Возможность ручного и автоматического переключения. Как правило, пользователь может использовать разные режимы управления, в том числе и полуавтоматический.
Минусы механизма
Долгий путь технологии сдвоенной системы сцепления к массовому потребителю тоже имел свои обоснования. Часть негативных факторов, которые останавливали производителей от перевода своих автомобилей на данный механизм, сохранилась и сегодня. К недостаткам двойного сцепления можно отнести в первую очередь конструкционную сложность. За счет улучшенных сплавов инженерам удается оптимизировать «начинку» сцепления, однако принципиальные схемы и конфигурации по-прежнему превосходят обычные трансмиссии по стоимости в техобслуживании и ремонте. Более того, не всегда можно найти и квалифицированных специалистов, которые смогут выполнить качественный ремонт такого агрегата.
Также остаются и проблемы эксплуатации в экстремальных режимах на пиковых скоростях с частыми переключениями передач. Проблема заключается в том, что автоматика получает небольшие промежутки времени для подготовки следующей передачи, в результате чего могут иметь место и вполне ощутимые «провалы» для самого водителя.
Заключение
Система сцепления с разделенными фрикционными элементами не вписывается в общий тренд автомобилестроения, согласно которому на первый план выходят принципы удешевления, конструкционной компактности, повышения надежности и ремонтопригодности. С другой стороны, двойное сцепление является весьма выгодным решением именно с точки зрения обычного пользователя. Современные автомобили с такими коробками передач позволяют владельцам экономить топливо, а также делают сам процесс вождения более комфортным. Другое дело, что технология на массовом уровне внедрения пока еще довольно «сырая» и малоизвестная. Однако специалисты из компаний BMW, Ford, Volvo и т. д. видят в таком развитии автомобильного сцепления перспективы на будущее.
Как мы знаем, прогресс на месте не удержишь. Классический тандем из МКПП и АКПП, которые устанавливаются на автомобили уже достаточно долго время, был единственным доступным выбором среди автомобилей серийного производства. Фактически, вся практика использовать последние наработки в сфере оснащения автомобиля пришла к нам из гоночных автомобилей, где для улучшения свойств автомобилей инженеры днём и ночью применяли все более новые и совершенные технологии. Одним из таких продуктов долголетней работы стало изобретения качественно новой коробки передач, которая имела двойное сцепление. Со временем, разработкой вооружились крупные производители серийного сегмента автомобилей и стали оснащать свои автомобили подобным устройством. Именно о нём мы сегодня поговорим, и разберем его плюсы и минусы.
Что такое двойное сцепление в автомобиле
Механическая коробка передач и «автомат» имеют как свои плюсы, так и свои существенные недостатки. Умелыми идеями группы изобретателей получилось совместить эти две технологии, совершенно разных по конструкции и принципам работы. Результатом такой синергии стало появление полуавтоматическая коробка, или КПП имеющий двойное сцепление.
Как это бывает с революционными открытиями, эту разработку сначала не распознали в пылу неосознанности, невозможности воплощении подобных идей в реальность и прочих факторов. В гоночной индустрии к этой концепции первыми пришли инженеры из концерна Porsche. Именно благодаря ей, в автомобилестроение начался ощутимый прорыв. Особенно это повлияло на гоночные модели, так как подобная разработка позволяла переключать передачи без потери оборотов двигателя, ощутимо снижая эффект турбоямы.
Устройство и принцип работы коробки с двойным сцеплением
По заверениям некоторых автолюбителей, можно услышать, что подобный тип трансмиссии представляет собой механическую КПП, оснащенную «сервоприводом». Это утверждение ошибочное, так не все современные роботизированные коробки (на которых сейчас чаще всего можно встретить двойное сцепление), оснащаются одинарным сцеплением. У нашего типа коробки их здесь 2, а значит и его конструкция отличается от обычной «механики».
DSG (нем. Direkt Schalt Getrieb) – это преселективная коробка передач с двойным сцеплением, которая оснащается сложным, составным из нескольких схожих по конструкции валов. На одном из валов – расположены четные передачи, на втором нечетные. Чтобы эргономично вместить оба вала в конструкцию, один из них (внешний) представлен в виде полой «трубки», предоставляя таким образом место для размещения второго вала внутри него. Внешний (полый) ответственен за 2-ю, 4-ю и 6-ю передачи, а вот внутренний вал переключает 1-ю, 3-ю, и 5-ю соответственно.
На изображениях ниже отчетливо видно, как разные валы, которые ответственны за разные передачи, позволяют переключаться между ними почти молниеносно, а сами валы при этом работают «попеременно». Именно такой принцип действия позволяет поддерживать постоянный поток мощности, в то время, как стандартная МКПП, используя один вал, использует дополнительное время для переключение передачи.
Но, как мы упоминали ранее, такой тип сцепления часто называют полуавтоматом, и вообще роботизированным – что это означает? В современных аналогах трансмиссионных устройств, использующих двойное сцепление, за переключениями и дисками сцепления ответственны электрические каналы передачи данных и само устройство передачи. И в отличие от стандартного АКПП, у которого эти функции исполняет гидротрансформатор, или вариатор cvt с его трапециевидным ремнем, здесь за этот функционал ответственен сервопривод.
Двойное сцепление сухого и мокрого типа
Для разделения функционального значения подобных устройств, их специально разделения их на 2 типа:
- двойное сцепление мокрого типа;
- двойное сцепление сухого типа.
Мокрый тип двойного сцепления подразумевает использования двух пакетов фрикционных дисков, которые располагаться в корпусе. Одна их часть соединена с самим сцеплением, в то время как вторая, находиться на своих ступицах на первичных валах. В норме – сцепление имеет разомкнутое состояние. Сжатие цилиндров (замыкание) получается благодаря использованию в конструкции гидроцилиндров и электрогидравлического модуля, который им управляет. Отсюда и название «мокрое» сцепление.
Двойное сцепление сухого типа, как и у аналога выше в нормальном положении – разомкнуто. Но вот конструкция у такого типа заметно отличается от остальных. В первую очередь из-за использования двух сухих дисков сцепления, которые размещены на первичных валах КПП. Кроме того, внутри подобной коробки, имеется ведущий диск, к которому подсоединён двухмассовый маховик. От него (диска) происходит передача крутящего момента к определенному диску на первичный вал и работают они независимо друг от друга.
Плюсы и минусы КПП с двойным сцеплением
Идеальных систем не бывает. И даже разработка, которая была призвана нивелировать недостатки «механики» и «автомата», на пути своего создания не обошлась от своих минусов. Но обо всем по порядку. Для начала хотелось бы заострить внимание читателей на преимуществах КПП с двойным сцеплением, так как их тут хватает с достатком. Основными являются:
- Конструкция с двумя посменно работающими валами позволяет добиться максимальной плавности при езде.
- Переключение передач осуществляется в максимально короткий срок (до 0.12 сек).
- Удерживание крутящего момента без ощутимых потерь при переключении.
- Уменьшенный расход топлива (даже в сравнении с МКПП).
- Высокая динамичность при разгоне.
Однако, не все так хорошо. Некоторые подобные минусы у коробки передач с двойным сцеплением назовут несущественными, для других это станет одним из главных условий для того чтобы отложить покупку автомобиля на подобном трансмиссивном устройстве. Среди наиболее значимых называют:
- Малый ресурс, если бережно относиться, то 60 – 80 тыс. километров проблем не будет.
- Конструкция некоторых КПП значительно сложнее имеющихся вариантов у АКПП и МКПП.
- Немногочисленные автомастерские смогут квалифицированно оказать ремонтные услуги подобной технологии.
- Из-за дорогостоящих материалов ремонт КПП с двойным сцеплением обойдется его владельцу в круглую сумму.
Неисправности и проблемы характерны для DSG
Несмотря на дату разработки первого зарегистрированного патента (который скоро перевалит за 90 лет), система по-прежнему несовершенна и выдает проблемы в некоторых режимах работы. Так как DSG устанавливают чаще всего на последние «заряженные» модели автомобилей вроде Volkswagen, Audi, Porsche и т.д., владельцы таких авто не брезгуют ездой в «скоростном» режиме. Именно при таком характере вождения имеют место быть толчки при переключении передач. Это происходит по причины быстрого смыкания дисков.
Основной причиной подобного явления называют сухой тип работы. Этот тип вызывает скорый износ деталей, и в следствии появление рывков, скрипов, лязга и скрежета. Виновата во всем некорректная работа электронного блока, который ответственен за сцепление.
