Коробка передач с двойным сцеплением: сложный механизм с большими амбициями

Современный автомобильный рынок разнообразен и многогранен. Все автомобили давно стали различаться не только по типу двигателя, сцепления, но и по устройству трансмиссии. Наиболее распространённой является механическая КПП, но с ней тесно конкурирует «автомат».

Можно услышать от автолюбителей различные доводы о том, какая коробка переключения скоростей лучше, какие преимущества и недостатки каждой из них. А вот если создать идеальный симбиоз двух КПП? Взять из «механики» и «автомата» самое лучшее и создать автомобиль с совершенной трансмиссией. До недавних пор это считалось нереальным.

История создания КПП с двойным сцеплением

Первые мысли о том, как создать непрерывную связь двигателя автомобиля и трансмиссии, посетили Адольфа Кегресса в далёком 1939 году. Но из-за отсутствия денежных средств, изобретение не получило своего воплощения в реальность, а осталось на бумаге. С развитием автоспорта, когда гоночному болиду необходимо быстро переключать передачи без утраты мощности и связи с колёсами, инженерам немецких автомобилестроительных компаний пришлось подымать архивы. Найти и усовершенствовать разработку Кегресса.

Боевое крещение коробка передач с двойным сцеплением прошла на знаменитой гонке в Монце. Porshe 962, оснащённый этой КПП не оставил шансов конкурентам. Время на переключение скоростей занимало десятые доли секунды. И это без потери мощности.

«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.

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.

Устройство коробки

Если разобрать эту КПП и посмотреть на её устройство, то сразу можно заметить, что коробка с двойным сцеплением состоит из двух классических «механик». Двойной вал является главным рабочим органом устройства. Собственно, почему коробка называется с двойным сцеплением? Всё потому, что в ней одно сцепление передаёт крутящий момент на первый (внешний) вал, а второе передаёт энергию на внутренний вал. Внешний вал отвечает за четные передачи, а внутренний за нечетные. Но педаль сцепления отсутствует, а управляет механизм электроникой и гидравликой, как в АКПП.

Всё это позволяет комфортно и плавно переключать передачи, без рывков и затруднений. При этом не происходит потери мощности и обеспечивается непрерывная связь с двигателем. Есть некоторая схожесть с автоматической КПП, но двойное сцепление работает без гидротрансформатора. Всю кропотливую работу выполняет «мокрый» многодисковый механизм.

Разновидности DSG

В настоящее время различают два вида коробки DSG:

• шестиступенчатая;
• семиступенчатая.

Общая схема 6-ти и 7-ми ступенчатой DSG
Изначально преселективная АКПП была шестиступенчатой. В ней применяется двойное сцепление мокрого типа (в обиходе – «мокрое»). Сцепление постоянно находится в масле, которое обеспечивает смазку деталей и охлаждение дисков, что, в свою очередь, повышает его ресурс.

В отличие от шестиступенчатой, сцепление у 7-ми ступенчатой DSG “сухое”, и масла для данной АКПП требуется раза в три меньше. Масляный насос с гидравлическим приводом заменен здесь на электрический, что позволяет снизить энергозатраты и повысить топливную экономичность двигателя. Зато ресурс сцепления будет ниже.

Трансмиссия DSG 6

АКПП DSG 6 не является последней моделью из ряда роботизированных трансмиссий от Volkswagen. Но она считается более мощной – крутящий момент двигателя составляет 350 Нм.

Сегодня данная КПП устанавливается на автомобили следующих марок:

• Volkswagen (Golf, Passat, Jetta, Touran, Tiguan);
• Skoda (Superb, Octavia);
• Audi (А3, Q3, TT);
• Seat (Toledo, Alhambra).

Трансмиссия DSG 7

Седьмая модель DSG появилась спустя три года после шестой и была сделана специально для бюджетных автомобилей. DSG 6 отличается большим весом (около 95 килограмм) и большим объемом трансмиссионного масла. DSG 7 весит около 70 килограмм и имеет меньший объем масла, что положительно отражается на расходе топлива и стоимости регулярного обслуживания.

Устройство 7- ми ступенчатой DSG

DSG 7 устанавливается на автомобили, оснащенные двигателем с крутящим моментом до 250 Нм. К ним относятся следующие модели:

• Volkswagen (Golf, Passat, Transporter, Caddy);
• Skoda (Fabia, Superb, Octavia);
• Audi (А3, Q3, TT);
• Seat (Ibiza, Leon, Altea).

По устройству “сухая” DSG ничем не отличается от “мокрой”. В ее основе лежат: первый и второй вторичные валы, главная передача, масляный фильтр, маховик и блок Мехатроника. Особенностью же этой АКПП является наличие двух сухих фрикционных муфт сцепления, работающих не в масляной ванне. Такое техническое новшество позволило значительно повысить КПД коробки.

Принцип работы КПП

Переключение скоростей осуществляется путём интуитивного определения электроникой различных факторов, а именно:

1. Определяется положение акселератора. На основании этого электроника делает вывод, что происходит ускорение или торможение;
2. Определяется скорость вращения колёс автомобиля;
3. Количество оборотов трансмиссионных валов.

Всё это можно объяснить следующим образом: как только автомобиль начал движение на первой передаче, система подготавливает следующую. Первое сцепление размыкается, что вынуждает второе замкнуться. Есть момент в работе КП, когда оба механизма оказываются в замкнутом положении, но это занимает всего лишь сотые доли секунды. За это время потери крутящего момента не происходит.

В видео показан принцип работы коробки передач с двойным сцеплением (DSG):

Это создаёт динамически идеальное движение автомобиля. Наиболее популярной коробкой передач с двойным сцепление сегодня считается устройство от BorgWarner. Компания тесно сотрудничает с автомобильным гигантом Volkswagen. Такой коробкой переключения передач с двойным сцеплением оснащают престижные автомобили. Самой экологически чистой считается разработка от компании Getrag, их трансмиссии способствуют выбросу в атмосферу мизерного количества углекислого газа.

Графические схемы мокрого и сухого сцеплений

Схема мокрого двойного сцепления:

1. Ступица входная;
2. Ступица муфты первой;
3. Ступица муфты второй;
4. Диск ведущий;
5. Пакет дисков муфты второй;
6. Пакет дисков муфты первой;
7. Пружина диафрагменная;
8. Поршень;
9. Гидроцилиндр муфты первой;
10. Первичный вал для 1 ряда;
11. Первичный вал для 2 ряда;
12. Ступица главная;
13. Поршень;
14. Пружина витковая;
15. Гидроцилиндр муфты второй.

Схема сухого двойного сцепления:

1. первичный вал 1;
2. выжимной подшипник 2;
3. диафрагменная пружина 2;
4. нажимной диск первый;
5. диск ведущий;
6. маховик двухмассовый;
7. диск сцепления 2;
8. нажимной диск 2;
9. диск сцепления 1;
10. диафрагменная пружина 1;
11. выжимной подшипник 1;
12. первичный вал 2.

Видео принципа работы системы S-Tronic на Audi:

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

Достоинства и недостатки

По мнению многих автомобильных экспертов, автомобили оснащенные коробками с двойным сцеплением в скором времени выйдут на новый уровень и займут уверенные позиции на рынке. Так как подобные трансмиссии отличаются:

• Плавностью хода, динамичность, постоянной связью с двигателем;
• Повышенной экономией топлива;
• Переключением передач в двух режимах: ручной или автомат;
• Нет необходимости в перегазовке, двойном выжиме.

Все эти преимущества стали действенным решением многих проблем для гоночных автомобилей, где цена времени слишком высока. Но для автомобилей общего пользования, кроме достоинств, такое устройство переключения скоростей принесёт некоторые трудности для владельца, за счет:

• Сложности механизма;
• Дорогостоящего обслуживания и ремонта;
• Отсутствие специализированных сервисов.

Механизм очень сложный в своей конструкции. К тому же КПП не получила глобального распространения в России, следовательно, найти понимающего специалиста сегодня, который смог бы провести качественный ремонт механизма, очень сложно. Но, в будущем, скорее всего, ситуация изменится кардинально.

Чем больше, тем лучше

Cовременный «робот» с двумя сцеплениями показывает отличные результаты по скорости переключений, но его распространение связано в первую очередь со снижением расхода топлива. По данным концерна VW на примере Golf со 122-сильным мотором TSI, версия с DSG расходует в среднем на 8,7% меньше бензина, чем аналогичная с обычной «механикой». А по сравнению с гидромеханическим «автоматом» выигрыш «робота» достигает внушительных 22%. Снижение расхода топлива означает повышение экологических показателей – чем меньше машина сжигает топлива, тем меньше выбрасывает углекислого газа и отравляющих веществ. Улучшение экологичности автомобиля – очень модная сейчас тема, и одним из путей достижения успеха в данном направлении является увеличение числа ступеней. Это веяние не обошло стороной и коробки с двумя сцеплениями. Семь передач – это уже не считается «много». В то время как концерн VW посчитал, что нет смысла разрабатывать 10-ступенчатую DSG, Acura все-таки создала для спортивного купе NSX девятиступенчатую. Более того, Honda запатентовала 11-ступенчатую коробку с тремя (!) сцеплениями, вероятно рассчитывая в будущем достичь суперзеленых показателей.

Резкие старты и низкие полеты

«Гонщикам», практикующим старт с двух педалей на гражданской машине следует помнить о наличии защитного механизма, который препятствует смыканию диска сцепления с маховиком. Обороты попросту не будут расти. Если подобной защиты не предусмотрено, то диски сомкнутся, но произойдет их пробуксовка, поскольку педаль тормоза не позволит машине тронуться с места.

Также сервисмены предупреждают о негативном влиянии езды с частыми ускорениями и торможениями – управление коробки передач может не успевать за частой сменой настроения водителя, который резко и поочередно происходит нажатие на педаль акселератора и тормоза. Если уж решили предаться агрессивному пилотажу, то выбирайте ручной режим.

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.

BMW

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.

Особенности керамического сцепления

Ресурс сцепления и эффективность его работы на пределе нагрузок зависит и от свойств материала, обеспечивающего зацепление дисков. Стандартный состав накладок дисков сцепления большинства автомобилей включает спрессованную смесь стеклянных и металлических волокон, смолы и каучука. Поскольку принцип работы сцепления базируется на силе трения, фрикционные накладки ведомого диска рассчитаны на работу при высоких температурах, доходящих до 300-400 градусов Цельсия.

Диск сцепления с керамическими фрикционными накладками

В мощных спортивных автомобилях нагрузки на сцепление намного превышают обычные нормы. Для некоторых трансмиссий может применяться керамическое и металлокерамическое сцепление. В состав материала таких накладок входит керамика и кевлар. Металлокерамический фрикционный материал менее подвержен износу и выдерживает нагрев до 600 градусов без потери рабочих качеств.

Производители используют различные конструкции муфты сцепления, оптимальные для определенного автомобиля, исходя из его назначения и стоимости. Сухое однодисковое сцепление остается достаточно эффективной и недорогой в изготовлении конструкцией. Данная схема широко применяется на легковых автомобилях бюджетного и среднего классов, а также на внедорожниках и грузовиках.

Не спешите при переключениях

Переключения рычага между основными режимами «паркинг» и «драйв» должны происходить на стоящем авто при полностью выжатой педали тормоза. Начинать движение следует после полного включения передачи.

Дергать селектор DSG во время смены режимов не рекомендуется – все следует делать не торопливо, а плавно для того, электронике коробке требуется 1-2 секунды, дабы понять, чего от нее хотят. Встречается информация о том, что столь нехитрого способа бывает достаточно для увеличения ресурса агрегата.