История возникновения коробки передач с двойным сцеплением
Коробка передач с двойным сцеплением
Впервые идея двойного сцепления пришла французу Адольфу Кегрессу еще перед Второй мировой войной. Однако этот изобретатель никогда не видел свое новшество в рабочем состоянии. После этого развитие двойного сцепления возобновилось в 1980-ом году под руководством Гарри Вебстера. Первые прототипы были установлены на Ford Fiesta и Peugeot 205. С тех пор устройства такого типа только совершенствовались. И уже сегодня многие модифицированные авто снабжаются 7-ступенчатыми спортивными АКПП с двойным сцеплением.
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.
Принцип работы трансмиссии с двойным сцеплением
Для того чтобы понять, как работает двойное сцепление, необходимо рассмотреть его строение. Эта система представляет собой совокупность 2-х механических коробок передач, которые функционируют попеременно. Одна из них несет ответственность за нечетные передачи и задний ход, когда как 2-ая за четные. При этом переключение передач происходит автоматически. К примеру, Вы начинаете движение на 1-ой передаче, по мере увеличения скорости система уже готовит 2-ую. Во время их смены первая передача – размыкается, когда как вторая практически одновременно смыкается. По заверениям разработчиков, трансмиссия с двойным сцеплением затрачивает на смену передач всего 8 миллисекунд. Такая оперативность позволяет беспрерывно посылать поток мощности от двигателя к колесам во время смены передач в таком устройстве, как двойное сцепление. Принцип работы этого чудо-механизма заключается в анализе следующих показателей:
- скорость вращения валов,
- скорость вращения всех колес,
- позиция рычага на коробке передач,
- позиция педалей газа и тормоза.
Автоматика двойного сцепления оценивает эти параметры и решает, на какую передачу переключить коробку.
Преимущества системы двойного сцепления
АКПП с двойным сцеплением
По мнению аналитиков, уже совсем скоро коробка с двойным сцеплением завоюет более 25% автомобильного рынка. Такой невероятной популярности инновационная трансмиссия достигнет благодаря своим сильным сторонам:
- плавность хода машины и отсутствие рывков при езде,
- быстрый и динамичный разгон,
- возможность смены передач автоматически либо вручную;
- уменьшается расход топлива по сравнению с одинарной коробкой, примерно на 15%,
- улучшаются спортивные характеристики,
- связь двигателя с коробкой не разрывается при переключении передач,
- крутящий момент не теряется,
- экономия времени на переключении передач.
Недостатки коробки передач с двойным сцеплением
Устройство двойного сцепления
Многие недостатки, которые препятствуют широкой популярности КПП с двойным сцеплением в нашей стране, со временем исчезнут. Однако сегодня владельцы могут столкнуться с кое-какими трудностями.
- Дорогостоящее содержание,
- Автомобили с такой коробкой стоят немного дороже.
- В экстренных ситуациях устройство двойного сцепления может дать сбой. Ведь системе нужно еще понять, какую передачу выбрать.
- На российском рынке автомобили с двойным сцеплением еще считаются инновационными, поэтому довольно сложно найти опытного мастера, который бы хорошо разбирался в этом вопросе.
Со временем, когда двойное сцепление твердо шагнет на нашу землю, появятся автомастерские, специализирующиеся на этом, и цены не будут такими заоблачными, как сейчас.
Как работает сухое или мокрое двойное сцепление
В зависимости от поверхности трения устройства, различают мокрое и сухое сцепление. Мокрый вариант предполагает наличие гидронасоса и масляного резервуара, в котором находятся диски. Считается, что эта конструкция потребляет больше бензина и занимает больше места в сравнении с его сухим вариантом, отличающегося лишь тем, что в его работе не используется большое количество масла. Недостатками этого сцепления считаются: ограничение передаваемого крутящего момента и сложное программирование управления. Невозможно точно сказать, какое сцепление лучше, все будет зависеть от индивидуальных особенностей авто и его двигателя.
Разновидность механизмов
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.
- 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.
- 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.
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;
- Twin Clutch SST для Mitsubishi;
- S-Tronic для Audi;
- 7DT – Porsche;
- Powershift – Ford;
- BMW – M DCT;
- DSG – Volkswagen.
Это еще не полный список производителей, которые используют подобную технологию для своих автомобилей.
Несмотря на название компании автопроизводителя, совсем другой. Ввиду сложности технологии работы такого механизма выделяют производителей:
- ZF для автомобилей компании Porsche;
- Luk – для Volkswagen как сухое сцепление;
- BorgWarner – для Volkswagen как мокрое сцепление;
- Ricardo – самое знаменитое для автомобиля Bugatti Veyron;
- Getrag – для автомобилей марки Chrysler, Volvo, Mercedes-Benz, Ferrari, Ford.
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.
Поставщики АКПП для автомобилей с двойным сцеплением
BMW M6 с двойным сцеплением
Каждая компания-поставщик КПП с двойным сцеплением всячески рекламирует и расхваливает свой продукт. Они выпячивают свои сильные стороны, тщательно скрывая при этом слабые. Хотя некоторые производители за долгие годы своей работы заслужили хорошую репутацию. К таким именитым фирмам относятся:
- BorgWarner: тесно сотрудничает с компанией Volkswagen Group;
- Fiat Powertrain Technologies: считается производителем сухого сцепления с самым высоким крутящим моментом;
- FEV GmbH: делает акцент на уменьшении сложности своих устройств, а также их веса и размера;
- Getrag: выпускает трансмиссии с двойным сцеплением, которые выбрасываю в атмосферу намного меньше СО2.
К другим производителям, которые выпускают качественные трансмиссии с двойным сцеплением, относятся: Graziano, LuK, Ricardo и ZF.
Основные функции, виды и отличия сцепления автомобиля
Итак, основной задачей сцепления является плавное подсоединение маховика двигателя к первичному валу коробки передач. Это необходимо как при трогании с места, так и во время движения для возможности переключения передач.
Простыми словами, сцепление позволяет «подсоединить» и «отсоединить» коробку и двигатель, то есть обеспечивает возможность прерывать подачу крутящего момента от ДВС на трансмиссию.
Также стоит отметить, что если резко затормозить во время движения на включенной передаче, сцепление бережет коробку от перегрузок, снижая риск преждевременных поломок КПП.
- Что касается особенностей, существуют разные виды сцепления. Как правило, его типы делятся на однодисковое и многодисковое сцепление (с учетом количества ведомых дисков). При этом однодисковое сцепление распространено больше, чем многодисковое. Также сцепление бывает «сухим» и «мокрым».
Сухое сцепление встречается часто и активно используется на авто с МКПП и РКПП. Во втором случае следует понимать, что сцепление работает в масляной ванне. Такое сцепление часто встречается на роботизированных преселективных КПП с двойным сцеплением.
Еще сцепление делится по схеме устройства привода: механический, гидравлический, электропривод, а также различные комбинации из указанных приводов. Также можно выделить отличия касательно способа нажатия на прижимной диск. Встречаются варианты с круговым расположением пружин, а также сцепление, где имеется центральная диафрагма.
Схема сцепления автомобиля предполагает следующие основные элементы:
- нажимной диск;
- диск сцепления (ведомый);
- выжимной подшипник;
- вилка привода выжимного подшипника;
- привод (педаль) выключения сцепления;
Если рассматривать сцепление автомобиля, устройство данного узла относительно простое. Нажимной диск сцепления, который часто называют «корзина» сцепления, является выпуклым основанием, которое имеет круглую форму. В такое основание встроены особые выжимные пружины, соединенные с круглой прижимной площадкой.
Указанная площадка по диаметру аналогична диаметру маховика, одна сторона имеет шлифовку. Нажимные пружины направлены в центр нажимного диска (корзины). На них в момент выжима оказывает воздействие выжимной подшипник. Сама корзина жестко присоединена к маховику. Ведомый диск сцепления устанавливается между прижимной площадкой и маховиком.
Ведомый диск сцепления круглой формы, по конструкции имеет лучевое основание, фрикционные накладки и шлицевую муфту. Последняя необходима для того, чтобы подсоединить первичный вал КПП. Еще диск имеет специальные демпферные пружины (успокоители). Пружины стоят вокруг шлицевой муфты и нужны для того, чтобы сглаживать вибрации, которые возникают в момент включения сцепления.
Статья в тему: Калильное зажигание
Также на диске имеются фрикционные накладки. Материалом их изготовления может быть углеродный композит, кевларовые нити, керамика и другие варианты. Фрикционные накладки прикреплены к основе заклепками. Аналогичным образом приклепана и шлицевая муфта, расположенная внутри накладок.
Следующим элементом сцепления является выжимной подшипник. Одна сторона подшипника представляет собой круглую нажимную площадку, по диаметру площадка соответствует выжимным пружинам, находящимся в центре нажимного диска.
Сам выжимной подшипник ставится на первичный вал КПП, который выступает из коробки. При этом крепится подшипник не на валу, а на его защитном кожухе. В действие выжимной подшипник приводится вилкой привода (коромыслом). Фактически, вилка нажимает на оправку выжимного подшипника, где выполнены отдельные выступы.
Также в некоторых случаях вилка и подшипник могут быть дополнительно зафиксированы при помощи стопорных пружин. Еще выжимной подшипник по принципу действия может как нажимать, так и оттягивать нажимные пружины.
- Что касается системы привода сцепления, простейшей является механическая (нажимное сцепление). Усилие на нажимную вилку в этом случае передается путем нажатия на педаль сцепления через трос. Трос находится внутри кожуха, который зафиксирован перед педалью выжима сцепления и выжимной вилкой.
Гидропривод сцепления включает в себя главный гидравлический цилиндр и рабочий цилиндр, которые соединены трубкой. Когда водитель нажимает на педаль сцепления, усилие передается на шток главного цилиндра. На конце штока имеется поршень, сжимающий жидкость (в качестве рабочей используется тормозная жидкость) и создающий давление.
Рабочий цилиндр тоже имеет шток, аналогичным образом соединенный с поршнем. Поршень также давит на шток, который, в свою очередь, воздействует на выжимную вилку.
Электропривод сцепления имеет в основе электродвигатель, включение которого происходит в момент нажатия на педаль сцепления. К указанному электромотору подведен трос, а сама система работает аналогично исполнению механической схемы.
Еще добавим, что на авто с МКПП имеется отельная педаль сцепления (расположена слева), тогда как на машине с автоматом, точнее, с роботом, педали сцепления нет. При этом в случае с АКПП данного типа также имеет механизм сцепления, однако он работает без участия водителя.
