Трансмиссии с двойным сцеплением: мифы и реальность
Стоит начать с того, что на коробки передач с двойным сцеплением в первую очередь обратили внимание те производители, в производственных программах которых присутствуют спорткары. Например, инженеры Porsche еще в начале 80‑х активно работали над этой конструкцией, так как в быстрых автомобилях, которые можно использовать как в повседневной жизни, так и на гоночных трассах, большое значение имеет непрерывность крутящего момента, передаваемого на колеса. Поэтому есть смысл сравнить роботизированную коробку передач с двойным сцеплением с привычной механической КП. Если схематично, то в трехвальном варианте МКП первичный вал коробки передач через механизм сцепления соединен с маховиком двигателя, и на одной оси с ним расположен вторичный вал с зубчатыми шестернями, который через приводы или карданный вал передает крутящий момент на колеса автомобиля. «Коммуникацию» вращения от ведущей шестерни первичного вала к ведомым шестерням вторичного вала обеспечивает промежуточный вал, на котором жестко закреплены шестерни передач. При заведенном двигателе и нейтральном положении рычага переключения передач вращаются первичный и промежуточный валы, но вторичный вал не задействован. Для включения передачи нужно выжать педаль сцепления (отсоединив, таким образом, КП от двигателя), перевести рычаг в нужное положение (обеспечив соединение соответствующих шестерен вторичного и промежуточного валов) и, отпустив педаль сцепления, обеспечить через валы КП передачу крутящего момента от двигателя к колесам. Для того чтобы задействовать следующую передачу, нужно опять произвести необходимые манипуляции с педалью сцепления, и это как раз тот момент, когда происходит разрыв потока мощности.
Ремонтный комплект RepSet 2 CT бренда LuK.
Роботизированные коробки с двойным сцеплением этой проблемы лишены. В такой коробке передач используются два приводных вала, вставленных один в другой (внешний и внутренний), но имеющих свободное вращение относительно друг друга. На внешнем валу — шестерни нечетных передач, на внутреннем — четных. По сути, это две механические коробки передач, каждая со своим рядом зубчатых шестерен и со своим механизмом сцепления, то есть с двойным сцеплением. Такое сцепление в едином корпусе имеет два набора фрикционных дисков, каждый из которых отвечает за работу со своим рядом шестерен. И в то время, когда автомобиль разгоняется, к примеру, на второй передаче, третья передача уже находится в полной рабочей готовности, но диски сцепления, отвечающие за нечетный ряд шестерен, пока разомкнуты. Как только обороты двигателя доходят до нужного предела, электроника включает в работу второй комплект дисков сцепления, размыкая первый комплект. А в это время к работе готова уже четвертая передача. Такой же алгоритм работы и при переключениях вниз — с падением оборотов к работе готовится более низкая передача. Весь процесс переключения не превышает десятой доли секунды! Таким образом, коробка передач с двойным сцеплением позволяет передавать непрерывный поток мощности.
СУХОЕ ИЛИ МОКРОЕ?
Существует два типа двойного сцепления — сухое и мокрое, и ряд ведущих компаний имеют в своем ассортименте оба типа. К примеру, двойное сухое сцепление LuK компании Schaeffler было запущено в производство в 2008 году, а в 2014‑м на рынок было выведено мокрое сцепление этого бренда. Конструктивная особенность более распространенного сухого сцепления заключается в том, что его диски работают в обычных условиях, так же, как и в случае со сцеплением МКП. Замыкаются и размыкаются диски посредством электромагнитных приводов. В случае с двойным мокрым сцеплением диски вращаются в масляной среде, а управлением их работой занимается гидравлическая система. Системы сухого сцепления устанавливаются главным образом на автомобили с небольшим крутящим моментом, поскольку рассеивание — это единственный способ отвести тепло, выделяющееся в результате трения. И напротив, системы мокрого сцепления большей частью используются в трансмиссиях автомобилей, у которых крутящий момент превышает 250 Нм. Двойное сухое сцепление более компактно и обладает более высоким КПД, в то время как двойное мокрое сцепление намного эффективнее отводит тепло.
Для двигателей с высоким крутящим моментом чаще используют мокрое двойное сцепление.
Но более эффективным является двойное сцепление сухого типа.
БЕЗ НЕДОСТАТКОВ?
Но сначала о преимуществах, которых у трансмиссий с двойным сцеплением куда больше, нежели напряженных моментов. Во-первых, это скорость переключения передач, а значит, и динамика автомобиля. Во-вторых, постоянство потока мощности, что, к примеру, очень важно для моторов с турбинами. В-третьих, высокая эффективность: по топливной экономичности автомобили с роботизированной коробкой передач с двойным сцеплением менее прожорливы, чем те, что оснащены МКП, не говоря уже об автоматах. Есть, конечно же, и трудности. Нужно признать, что сложная конструкция трансмиссий с двойным сцеплением не сразу позволила добиться безошибочной работы системы. Сегодня трансмиссии с двойным сцеплением имеют высокую надежность, но при необходимости ремонта или замены модуля сцепления, а износ любого узла неизбежен, владельцы автомобилей оказываются лицом к лицу со сложным и дорогостоящим обслуживанием. Чтобы обеспечить надежный и экономически эффективный ремонт системы сцепления, специалисты компании Schaeffler разработали и внедрили технологию ремонта двойного сцепления, предложив сотрудникам сервисов ремонтное решение LuK RepSet 2CT. Кроме полного комплекта всех необходимых для ремонта модуля двойного сцепления деталей, в ассортимент продукции входит специальный инструмент, который позволяет выполнить необходимые ремонтные работы быстро и профессионально. Помимо «железа», Schaeffler предлагает персоналу сервисных станций обучение — онлайн, оффлайн или технические семинары на СТО, а также полную информационно-техническую поддержку по всему ассортименту продукции.
Сравнение расхода топлива. Двойное сцепление предпочтительнее с точки зрения топливной экономичности.
Традиционно европейские ценники на автомобили были гораздо привлекательнее отечественных. Но резкое падение рубля перевернуло всё с ног на голову. Мы отобрали популярные кроссоверы, на которые россиянам стоило бы потратить свои валютные сбережения
Ford EcoSport
Пожалуй, самая крупная российская премьера Ford в этом году – компактный и экономичный кроссовер EcoSport – в минимальной комплектации обойдётся отечественным покупателям в 649 000 рублей. В то же время в Германии за такой попросят от 19 200 евро, в пересчёте на рубли – 1 119 700 рублей. Дороже почти в два раза! И это при том, что российский EcoSport в максимальной комплектации Titanium Plus стоит 899 000 рублей.
Opel Mokka
Даже немецкие кроссоверы в России стоят значительно дешевле, чем в Германии. Для европейских покупателей ценник стартует с отметки в 18 990 евро (1 107 440 рублей). У нас такие деньги попросят разве что за топовую версию флагмана Insignia, в то время как Mokka стоит от 735 000 рублей. Самая навороченная модификация Opel Mokka Cosmo с 1,7-литровым 130-сильным дизельным двигателем и шестиступенчатым автоматом всё равно выйдет дешевле базовой немецкой версии – 1 045 000 рублей.
Mercedes-Benz GLA
Разницу цен (хоть и не такую контрастную) можно увидеть и у «породистых» немцев. В России Mercedes-Benz GLA доступен покупателям по цене от 1 430 000 рублей. В Германии штутгартский кроссовер в минимальной комплектации продаётся за 29 300 евро (1 708 800 рублей). Пример с GLA показателен тем, что в отличие от остальных автомобилей из нашего списка, минимальные комплектации в России и ФРГ насчитывают минимум отличий. Так что в этом случае ценовая разница обусловлена исключительно падением рубля.
Citroen C4 Aircross
Конечно, эпатажный Cactus до нас так и не доехал. Зато есть C4 Aircross – по цене от 909 000 рублей против немецкого ценника 24 240 евро (1 413 600 рублей). В полумиллионную разницу вполне можно уложить покупку ещё одного Citroen – например, седана С-Elysse или малолитражки C1. Покупка С4 Aircross в полноприводной модификации и с полным фаршем также станет оправданным вложением – в России его стоимость составляет 1 109 000 рублей, на 300 тысяч дешевле минимальной европейской модификации.
Nissan Juke
20 ноября стартуют российские продажи обновлённого Nissan Juke, при этом цены на кроссовер уже объявлены. Стоимость автомобиля в базовой комплектации Base с двигателем 1,6 л мощностью 94 л.с. составит 685 000 рублей. В Европе Juke уже продают по цене от 15 450 евро (901 000 рублей). Максимальная комплектация LE, в соответствии с заявленнными ценами, будет стоить от 983 000 рублей. В Германии аналогична модификация продаётся за 26 790 евро (1 562 000 рублей).
Renault/Dacia Duster
Самый доступный из приведённых кроссоверов — Dacia Duster — во всех западно-европейских странах стоит примерно одинаково – в районе 10 600 евро (623 400 рублей) за переднеприводную версию с 1,6-литровым двигателем мощностью 105 лошадиных сил с механической коробкой и минимальным оснащением. Его аналог Renault Duster обойдётся российскому покупателю значительно дешевле – 492 000 рублей.
Что такое двойное сцепление и как работает КПП?
Коробку передач с двойным сцеплением придумали еще в 1939 году, но серийные автомобили с такой конструкцией начали предлагаться относительно недавно. Такой шаг в автомобильной промышленности впервые сделал производитель Volkswagen. Рассмотрим, в чем заключается принцип работы данной конструкции.
Фото: «CAR.RU»
Коробка передач с двойным сцеплением отличается отсутствием педали сцепления. За работу полностью отвечает электроника и гидравлика, а сцепления функционируют отдельно. Первое переключает нечетные передачи, а второе — четные. Такой принцип функционирования позволяет добиваться моментального переключения передач. В результате не наблюдается прерывания потока мощности.
Главным компонентом такой конструкции является двойной трансмиссионный вал. Передачи четные и нечетные распределяются по двум валам. В действии данная разработка более удобная. К примеру, автомобиль передвигается на первой передаче, пока водитель набирает скорость. В это время коробка уже готовится переключиться на вторую. Когда первое положение сменяется вторым, происходит одновременно 2 действия — размыкание первого диска и смыкание второго. В результате на переключение уходит не более 8 миллисекунд.
Типы. Двойное сцепление можно поделить на 2 типа — сухое и мокрое. В автомобильной промышленности используются оба варианта. В сухом сцеплении диски функционируют в обычных условиях, как в МКПП. В процессе замыкания/размыкания используются электромагнитные приводы. Если же рассматривать мокрое сцепление, в нем за движение дисков отвечает гидравлика. Они расположены в масляной среде.
Сухое сцепление преимущественно используется в автомобилях с небольшим крутящим моментом. Мокрое применяется, если крутящий момент превышает 250 Нм. Автомобилисты считают, что из-за мокрого сцепления затрачивается больше топлива. В списке недостатков двойного сцепления можно выделить высокую стоимость и недешевое обслуживание в случае поломок.
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 (+/-).
Источник https://5koleso.ru/articles/garazh/transmissii-s-dvoynym-scepleniem-mify-i-realnost/
Источник https://car.ru/news/autogramota/217187-chto-takoe-dvoynoe-stseplenie-i-kak-rabotaet-kpp/
Источник https://www.kolesa.ru/article/pochemu-roboty-s-dvumja-sceplenijami-skoro-vytesnjat-vse-ostalnye-korobki-2015-02-27
