Двойное сцепление в устройстве кпп: как работают такие коробки передач

Двойное сцепление. Устройство и принцип работы . . . . — DRIVE2

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:
Volkswagen;BMW;Ford;Mercedes-Benz;Audi;Mitsubishi;
Porsche.

Как работает коробка передач с двойным сцеплением?

25 Апрель 2013

• Новости
• Анонсы
• Статьи
• Пресс-релизы
• Документы
• Акции

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 962Человек, 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.

0Однако 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.

Коробка передач с двойным сцеплением

Слышали ли вы когда-нибудь про двойное сцепление, уважаемый автомобилист? КПП с двойным сцеплением это не мечта и не фантазия из научно-фантастического фильма. Такая коробка передач уже давно успешно эксплуатируется на различных моделях автомобилей.
Этот принцип объединил в себе преимущества и достоинства двух типов КПП — «автомата» и «механики». Комбинированная коробка передач — это лучшее, о чём мог бы мечтать водитель.
В этой статье мы рассмотрим, какими именно преимуществами отличается такая коробка, есть ли в ней недостатки и как началась история её создания.

Двойная коробка — это не только гибрид «механики» с «автоматом». Такая трансмиссия успешно создана и сочетает в себе массу достоинств, о которых будет подробно сказано ниже. Стоит отметить, что время, за которое такая коробка переключает передачи, составляет всего восемь миллисекунд, что является поразительным результатом.
По сути, идея создания трансмиссии, имеющей два сцепления, принадлежит известному конструктору Адольфу Кегрессу. Он сформулировал эту идею, предоставив на обзор комиссии АКПП с двойным сцеплением. Её, эту самую КПП, инженер надеялся установить на легендарный Ситроен Траксьон. Но удручающее финансовое положение компании на то время не позволило плану осуществиться.
Проходит некоторое время, и об этом открытии вспоминают популярные автомобильные концерны Ауди и Порше. Но опять из-за каких-то непонятных факторов такую КПП на обычные автомобили установить никак не решались. Зато двойное сцепление прошло удачное крещение на гоночных болидах. В 1986 году Порше 962, оснащённый именно этой коробкой, победил в 1000-километровой гонке в Монце.

Что касается установки первой в мире автоматической коробки с двойным сцеплением на обычные автомобили, то нововведение решили освоить производители из легендарного концерна. Именно их Фольксваген стал обладателем такой коробки передач. Сегодня же двойным сцеплением оснащены такие автомобили, как Фольксваген Гольф, Джетта, Ауди ТТ, Шкода Октавиа и многие другие модели и марки.

На сегодняшний день известны следующие виды коробок: МКПП, АКПП, роботизированная коробка, КПП с двойным сцеплением, вариатор. Если про МКПП многое известно и такая коробка пока что является самой простой, то рассмотрим все остальные.

Классическая АКПП

Классическая автоматическая коробка, применяемая сегодня на многих автомобилях, отличается, без сомнений, от своих предшественников. Прежде всего, это количество диапазонов и сам принцип управления коробкой.
Если ранее применялись АКПП с четырьмя передачами и меньше, то сегодня количество их увеличилось, а управление происходит за счёт электроники, хотя раньше за это отвечала гидравлика.
Кроме того, практически на всех современных автомобилях, оснащённых АКПП, используется система блокировки гидротрансформатора, а в некоторых коробках даже предусмотрена функция ручного переключения диапазонов.

Понятно, что современная АКПП имеет массу преимуществ перед старыми версиями. Это и мягкое, практически не ощущаемое водителем и пассажирами, переключение передач, и неплохой расход топлива в загородном режиме езды, и более равномерный переход по передачам на любых значениях крутящего момента, что является достоинством, даже сравнивая АКПП с МКПП.

Лучшей на сегодня считается восьмидиапазонная АКПП ZF 8HP с наделённой системой Старт/Стоп. Динамика и технические составляющие лучшей АКПП в мире практически ничем не отличаются от МКПП, а в некоторых случаях даже превосходят последнюю. Если же сравнивать эту коробку с другими автоматическими коробками, то она превосходит их и расходом топлива, который на 20% ниже.

Роботизированная КПП

На видео рассказывается, что такое роботизированная коробка передач:
Почти что «механика», только робот. В такой коробке присутствуют серво- и гидроприводы, которые успешно управляют работой сцепления и переключением передач. Высокая эффективность, непосредственная передача крутящего момента к приводам колёс и многое другое — основные преимущества подобного типа коробок.
Так же, как и МКПП, эта коробка передач проста в обслуживании, а ремонт её не выше, чем у «механики».

Что касается расхода топлива, то он практически равен расходу МКПП, а в условиях городской езды даже превосходит механический вариант.

Только вот заторможенный переход на пониженную передачу и некоторые сложности использования такого вида коробок на автомобилях с малой мощностью двигателя портят такую идеальную статистику технических показателей.

«Автомат» — два в одном

Именно об этой коробке и пойдёт речь в нашей статье. Это своего рода комбинация двух коробок, собранная в одном корпусе.
Производителям захотелось объединить преимущества «автомата» и «механики», и это им вполне удалось.
Почему двойное сцепление? Потому что для каждой коробки производителем предусмотрено своё отдельное сцепление, которое может представлять собой однодисковый или многодисковый вариант.
На видео показано как работает коробка передач с двойным сцеплением DCT:

Двойной выжим сцепления на таких коробках уже не нужен. Если раньше на МКПП без синхронизаторов (или даже с ними) переключать передачи с повышенного режима на низкий или, наоборот, со 2-й на 4-ю удавалось со скрипом, то в этой коробке всё просто. Перегазовку, или двойной выжим сцепления, здесь проводить не нужно.

Что касается управления коробки с двойным сцеплением, то оно происходит полностью благодаря электронике. Переключение скоростей на такой коробке проходит плавно и своевременно. Пока работает одно сцепление, второе находится в режиме ожидания и после поступления команды незамедлительно переключается.

Такая удивительная работа КПП с двойным сцеплением превращает её в настоящее чудо техники. Если использовать весь функционал двойного сцепления, то это создаст отличную динамику автомобиля и невероятный комфорт при езде. А расход топлива такой коробки передач — это вообще отдельный разговор.
Дело в том, что во всех режимах езды, будь то загородная трасса или город, расход топлива у двойной коробки намного ниже, чем у той же АКПП. Хотя по сравнению с «роботом», эта коробка расходует больше.
Что касается недостатков и минусов коробки с двойным сцеплением, то сюда можно отнести высокую стоимость и дороговизну технического обслуживания.

Коробка-вариатор

На видео показано, как работает бесступенчатая коробка передач (вариатор):
http://www.youtube.com/watch?v=bBrVtYQ1_ik
Наконец, коробка-вариатор, являющаяся самой молодой КПП, хотя пока ещё и не доведённой до совершенства. Имеет такая коробка много недостатков, хотя эксперты и пророчат ей великое будущее. Вариатор, по сути, считается простым агрегатом, наделённым мощной функциональностью трансмиссии.

Глубокий анализ

Чтобы лучше понять работу КПП с двойным сцеплением, нужно разобраться в системе такого механизма полностью. Коробка с двойным сцеплением представляет собой, как и было сказано выше, совокупность двух коробок, функционирующих попеременно. Одна из коробок несёт ответственность за нечётные передачи и задний ход, тогда как другая — за остальные. Такое разделение труда пошло явно на пользу.
Что касается изменения передач, то оно происходит автоматическим способом. Если быть более точным, то выглядит это примерно следующим образом: когда автомобилист начинает движение на первой передаче, то, по мере увеличения скорости, система автоматически подготавливает вторую передачу.
Когда же происходит смена первой передачи на вторую, 1-я размыкается одновременно со смыканием 2-й. Получается, что время, которое идёт на переключение передач, значительно сокращается.

Так, по уверениям разработчиков, на смену передач в такой коробке уходит всего 8 миллисекунд, что согласитесь — огромный прорыв в будущее.

Используя двойную коробку передач, можно значительно повысить скорость вращения валов и всех колёс. Кроме того, автоматическая система двойного сцепления оценивает параметры позиции рычага на КПП, педалей газа и тормоза, таким образом увеличивая производительность и скорость переключения.
На видео происходит работа коробки передач с двойным сцеплением:
Если говорить о преимуществах такой коробки, то их масса. По мнению экспертов, совсем скоро новинка завоюет четверть всего рынка автомобилей. Почему? Да потому, что этот тип трансмиссионной коробки имеет следующие преимущества:

• при езде практически не ощущаешь никаких рывков;
• полная плавность хода;
• возможность переключать передачи вручную или автоматически;
• улучшенные спортивные показатели;
• отменный расход топлива (если сравнивать с одинарной АКПП, то меньше на 15%);
• не теряется связь двигателя с КПП, даже при переключении скоростей;
• не теряется при переключении и крутящий момент;
• значительная экономия времени.

Минусы и недостатки

Кроме явных преимуществ, такая КПП имеет и ряд минусов. Как и говорилось выше, основным недостатком считается высокая цена на агрегат и техническое обслуживание. Но и кроме этого, есть и другие минусы:

• в некоторых ситуациях такая коробка может дать сбой (речь идёт об экстренных ситуациях, когда системе нужно быстро решить, что делать и на какую передачу переключать);
• в России ещё нет нормальных специалистов, которые сумели бы отремонтировать такую коробку (ничего удивительного, ведь она ещё считается у нас в стране инновацией и к ней не привыкли).

Вот со временем, когда количество автомобилей с такой коробкой у нас в стране увеличится, то откроются и автомастерские, специализирующиеся именно на таких КПП. Вот тогда и цены на ремонт не будут такими высокими.

Два типа сцепления

Как известно, в зависимости от поверхности трения на сегодняшний день различают два типа сцеплений. Мокрый вариант сцепления — это обязательное наличие гидронасоса, а также масляного резервуара, в котором находятся диски.
Такая конструкция, по мнению многих экспертов, потребляет больше бензина и места занимает намного больше, чем конструкция сухого сцепления. Сухое сцепление отличается от мокрого тем, что в нём не используется большое количество масла, хотя и недостатки есть.
В частности, к недочётам сухого сцепления можно отнести недостаточную свободу передаваемого КМ и сложное управление системой. Но всё же невозможно предугадать какое из сцеплений лучше.

В конкретной ситуации всё будет зависеть от индивидуальных особенностей транспортного средства, а также немаловажное значение будет иметь мощность двигателя.

На видео рассказывается, какие бывают коробки передач и типы сцеплений:
Теперь пришла пора рассмотреть лучшие двойные АКПП от производителя. Самой популярной коробкой с двойным сцеплением по праву можно назвать BorgWarner — компанию, тесно сотрудничающую с Фольксваген.

Не менее популярным считается и производитель FiatPowertrainTechnologies, который выпускает лучшие сухие сцепления, имеющие высокий крутящий момент.
Отдельно хотелось бы выделить также FEVGmbH, производителя, ставящего акцент на уменьшение сложности агрегатов и старающегося всё упростить за счёт веса и размера.
Наконец, производитель Getrag, выпускающий отменные трансмиссии с двойным сцеплением, считающиеся самыми экологически чистыми. Такие коробки выбрасывают в воздух намного меньше CO₂, чем другие.

Кроме вышеописанных производителей двойных коробок известны ещё Ricardo, Graziano, Luk и другие.

Коробка передач с двойным сцеплением сегодня по праву считается одной из лучших. Многие автопроизводители уже переходят на выпуск моделей, которые наделяют именно такой коробкой, отличающейся высокой скоростью и плавностью переключения передач.

Коробка передач с двойным сцеплением: устройство и принцип работы

Сегодня словосочетание «двойное сцепление» используется в автомобильной индустрии очень часто.
Хотя ещё несколько лет назад машиной с таким агрегатом можно было реально удивить, на данный момент она представляет собой вполне обычное транспортное средство.
Принцип работы КПП с двойным сцеплением известен лишь некоторым автолюбителям, поэтому и было принято решение о написании статьи о том, как работает двойное сцепление и что это вообще такое.
— Уже в первых предложениях этой публикации хочется сказать, что ключевым преимуществом трансмиссий с двойным сцеплением является потрясающая плавность хода без различных рывков. Но и без «минусов», как всегда, не обошлось. К недостаткам стоит отнести наличие множества составляющих КПП, что привело к тому, что ремонтировать и обслуживать двойное сцепление достаточно дорого.
Историческая сводка:
— Сначала коробки передач с двойным сцеплением начали использовать на автомобилях, созданных для гоночных соревнований. Интересно, что первая такая трансмиссия появилась ещё в конце 30-х годов прошлого века.

Её создал Адольф Кегресс, который намеревался установить эту КПП на автомобиль Citroen Traction. Но его идею так и не реализовали.

Прошло почти 50 лет и специалисты Porsche разработали трансмиссию, которая обладала неповторимой чертой – возможностью переключения скоростей без необходимости сбрасывания газа.
Это решение было действительно уникальным, учитывая, что во время гонок даже самые мелкие детали порой имеют решающее значение. До этого при переключениях моторы с турбонаддувом теряли определенную мощность, а после применения новой КПП переключение происходило без снижения крутящего момента.
— Основной элемент трансмиссии с двойным сцеплением – это двойной вал.
В стандартной механической коробке передач шестерни цепляются лишь за один вал, а вот в случае с рассматриваемой трансмиссией первое сцепление используется для передачи тяги на внешний вал, второе отвечает за передачу крутящего момента на внутренний вал (внешний – это четные передачи, а внутренний – нечетные). Иными словами, КПП с двойным сцеплением представляет собой некое сочетание двух стандартных МКПП, которые включаются попеременно.
— Механизмы трансмиссии управляются с использованием гидравлики и элементов автоматики. Такая коробка не оснащается гидротрансформатором, который входит в состав автоматической трансмиссии.

Инженеры разработали коробки передач с сухим и мокрым двойным сцеплением. Последние погружают в специальные жидкости, обеспечивающие охлаждение и смазку.

Статистика показывает, что коробка передач DSG – это лучший вариант КПП с сухим двойным сцеплением.
Принцип работы КПП с двойным сцеплением:
Когда автомобилист начинает движение, включив первую передачу, автоматически идет подготовка второй. При переключении передач происходит размыкание первого сцепление и замыкание второго.
После этого система устанавливает, что происходит разгон, и осуществляет подготовку третьей передачи.

Для того чтобы определить оптимальную передачу, которая будет включена дальше, система учитывает следующие факторы: позицию педали газа (разгон либо торможение); скорость вращения автомобильных колес; скорость вращения валов КПП; позицию рычага переключения коробки передач.

В момент переключения на некоторое время происходит замыкание двух сцепление, поэтому мотор не отключается от колес. Именно благодаря этому крутящий момент, по сути, не падает. Очень часто трансмиссия с двойным сцеплением упоминается и как полуавтоматическая коробка передач.
— Сцепления (1, 2) обеспечивают передачу тяги с центрального диска (3) в коробку передач. Коробка с двойным сцеплением в реальности представляет собой механическую трансмиссию, для работы которой не нужна педаль сцепления. Передачи могут переключаться автоматически или в ручном режиме, для чего используются кнопки на рулевом колесе.
➕ ПЛЮСЫ

Экономное потребление топлива. Расход уменьшается примерно на 10%, по сравнению с пятидиапазонной АКПП. Плавный ход без различных рывков в момент переключения. Отличные скоростные показатели. Выбор способа переключения скоростей – автомат или ручной режим. Оптимальный выбор для машин с двигателем мощностью от 200 до 500 «лошадок».
➖ МИНУСЫ
Высокая стоимость ремонта и обслуживания. Появление «провалов» при активном стиле езды с постоянными разгонами и снижениями скорости. Сначала проблема не ощущается, но через некоторое время задержка становится заметной.
Двойное сцепление на современных авто — итоги:
Сегодня лидирующие позиции в этой сфере занимает немецкий автопроизводитель Volkswagen. Компания уже больше 10 лет оснащает свои модели современными трансмиссиями DSG, которые комплектуются двумя сцеплениями. Новый Volkswagen Passat CC комплектуется уже 7-диапазонной коробкой DSG.

Коробка передач с двойным сцеплением обладает преимуществами МКПП и АКПП, но о недостатках также не стоит забывать. В дальнейшем немало производителей планирует комплектоваться именно такими трансмиссиями свои новые модели. Одна из причин, которая негативно влияет на популяризацию этих КПП, – ценовая политика.

Если денег у вас достаточно, а комфорт вы любите, советуем обязательно присмотреться к автомобилям с трансмиссиями DSG, ведь автомобиль с двойным сцеплением – это великолепный выбор!

Двойное сцепление: совакупность достоинств механики и автомата – Автомобили и люди

Бьюсь об заклад, процентов 90 из вас, прочитав заголовок этой статьи, подумает: «двойное сцепление что это»? Не стыдитесь, большинство механиков в любом автосервисе не сразу сможет объяснить вам что это и как оно работает.
Но на самом деле ничего сложного в принципе работы этого механизма нет, а если вы внимательно ознакомитесь с этой статьей, то убедитесь в этом.

Историческая справка

Устройство перекочевало в конвейерное производство автомобилей со спортивных треков. Первый прототип появился в 1939 году. Его автор Адольф Кегресс, планировал установить его на Citroen Traction. Однако дальше чертежей дело не пошло.
И лишь в конце прошлого века компания Porsche создала КПП, которая переключала передачи без сбрасывания газа. Если ранее при переключении передач форсированные моторы теряли мощность, в результате сброса газа, то система с двойным сцеплением обеспечивала переключение передач без снижения мощности крутящего момента.

Как устроено двойное сцепление

Главная суть изобретения, это использование в работе сцепления обоих (двух) валов коробки передач.
Если в обычном механическом варианте шестерни установлены на одном валу, то тут первое сцепление транслирует крутящий момент на внешний вал (для четных передач), а второе – на внутренний  (для нечетных передач).
Другими словами, в корпусе как бы размещены две механические коробки, которые работают попеременно.

Управляются механизмы КПП автоматическим и гидравлическим способами. В отличие от автоматической коробки передач, в КП, имеющих двойное сцепление, нет гидротрансформатора. Есть варианты с «мокрым» двойным сцеплением (детали работают в смазочно-охлаждающей жидкости) и обычные, сухие.

Вообще, мнение специалистов сходится в том, что система DSG (Direct Shift Gearbox) самая лучшая для сухого двойного сцепления.

Принцип работы сухого двойного сцепления

В момент начала движения на первой передаче, автоматика начинает готовить вторую. В момент переключения первое сцепление выключается, а второе – включается. После чего автоматика определяет, что авто разгоняется дальше и начинает готовить третью, и далее по такому же алгоритму.
Для определения следующей передачи автоматика учитывает:

• положение педали газа (зависит от того разгоняется автомобиль или тормозит);
• скорость вращения первого вала или второго;
• угловые скорости вращение колес;
• расположение рычага переключения КП.

Во время переключения на какие-то доли секунды первое и второе сцепления становятся замкнутыми, в результате этого мотор остается соединенным с ведущими колесами и крутящий момент фактически не снижается.
Часто такую коробку именуют полуавтоматической трансмиссией. Но на самом деле это «механика», только без педали сцепления. Переключать передачи может как компьютер, так и водитель рычагом или кнопками, расположенными на руле.

Плюсы и минусы

Надо отдать должное конструкторам этого гениального изобретения. Такое сцепление дает удивительную плавность хода транспортного средства, переключение передач без рывков и дерганий. А по сути дела это же ведь механическая коробка передач.

Не зря авто концерн Volkswagen сделал основную ставку на такого рода коробки переключения передач и постоянно их совершенствует.
Единственный существенный недостаток – это масса сложных элементов, и соответственно это отражается на ценах на ремонт и обслуживание.

Плюсы

• Экономия горючего. По сравнению с 5-ти ступенчатой автоматической КПП вариант с двумя сцеплениями расходует на 10 процентов меньше горючего;
• Плавный ход и отсутствие рывков при переключении передач;
• Отличная динамика – линейное ускорение без заметных потерь мощности;
• Вариативность переключения передач – самостоятельно или на автомате;
• Оптимальный вариант для мощных авто с двигателями на 200 – 500 л. с.

Минусы

• Профессиональное сервисное обслуживание только в больших городах;
• Сложная конструкция, и, следовательно, дорогое обслуживание и ремонт;
• «Рывки» и «провалы» в процессе движения в спортивном режиме с постоянными торможениями и разгонами. При использовании такого стиля езды автоматика требует 400 — 600 миллисекунд, чтобы успеть определить передачу, на которую необходимо переключиться.

Коробки переключения передач с двойными сцеплением объединили все достоинства «механики» и «автомата»: малый расход горючего, плавность хода, удобство управления.
Многие ведущие автопроизводители уже используют системы двойного сцепления на своих моделях, так как считают, что в этом будущее. Их распространение сдерживает лишь значительная себестоимость и опасения в среде потенциальных покупателей.
Вот пожалуй, и всё о двойном сцеплении.
Если вам понравилась статья, делитесь с друзьями, либо ссылкой, либо с помощью кнопок социальных сетей. Возможно кто-то из них не может определиться, покупать или нет авто с таким сцеплением. А ответ здесь прост: однозначно – да!

Коробки передач с двумя сцеплениями: На подхвате – журнал За рулем

Устройство роботизированной коробки с двумя сцеплениями:
1 — первичный вал четных передач;
2 — первичный вал нечeтных передач и заднего хода;
3 — масляный насос;
4 — двойное сцепление;
5 — гидравлический механизм переключения;
6 — датчик включенной передачи;
7 — масляный фильтр;
8 — электрогидравлический блок.
Основные преимущества и недостатки автоматов известны: удобны в повседневной эксплуатации, передачи переключаются без разрыва потока мощности. Но платить за это приходится более высоким расходом топлива и худшей динамикой.
С механикой все наоборот: она дешевле, экономичнее, но совершать бесчисленные движения руками и ногами нравится далеко не всем. Выход был найден в роботизированной трансмиссии с двумя сцеплениями.
Такой агрегат сам переключает передачи и при этом не уступает ручным коробкам в экономичности.

В данном агрегате два ряда передач, каждый соединен с маховиком двигателя через собственное сцепление. Один ряд — это нечетные передачи и задний ход, второй — четные. При разгоне они переключаются последовательно.

Автомобиль трогается на первой передаче, а коробка уже держит наготове включенную вторую, только момент через нее не передается — сцепление выключено. Как только понадобится перейти на повышающую передачу, диски первого сцепления разомкнутся, а другого — наоборот, сойдутся. При включенной второй передаче в другом ряду уже наготове третья.
Процесс идет быстро, без рывков и разрыва потока мощности. Да и КПД трансмиссии такой же, как у обычной ручной коробки, — отсюда и высокая экономичность.
Алгоритм переключения на понижающие передачи зависит от степени нажатия на акселератор, интенсивности замедления, скорости автомобиля. Например, с шестой коробка может перепрыгнуть сразу на вторую, лишь на долю секунды задержавшись на пятой скорости параллельного ряда.
Схема распределения крутящего момента в коробке с двойным сцеплением.

Включены первая (сплошная линия) и вторая (прерывистая) передачи, но замкнуто лишь одно сцепление и момент передают только шестерни первой ступени. Вторая ждет, когда электроника переключит сцепление:

1 — сцепление № 1;
2 — сцепление № 2;
3 — первичный вал четных передач;
4 — первичный вал нечетных передач;
5 — привод на колеса;
6 — дифференциал.
Сцепления в таких трансмиссиях применяют двух видов: «мокрые» и «сухие». Первые — это муфта с пакетом дисков в масле. Электроника дает команду исполнительным устройствам, гидроцилиндр сжимает диски, муфта замыкается. Для размыкания давление в приводе понижается — и диафрагменная пружина возвращает поршень гидроцилиндра в исходное положение.
«Сухое» сцепление напоминает аналогичное на автомобилях с обычной механической коробкой, только вместо одного узла здесь два. Установлены они последовательно, у каждого свои привод, корзина, ведомый диск.
Между сцеплениями — ведущий диск, связанный с маховиком двигателя.
Автоматика по очереди дергает то за один рычаг, то за другой, включая сцепления первого или второго валов, — корзина прижимает ведомый диск к ведущему и крутящий момент от двигателя перетекает в коробку.
Принцип работы «сухого» сцепления:
а — включено первое сцепление, крутящий момент передается на вал нечетных передач
(подписи на рисунке: 1 — первичный вал нечетных передач; 2 — нажимной диск; 3 — ведомый диск; 4 — ведущий диск; 5 — выжимной подшипник; 6 — маховик);
б — включено второе сцепление, крутящий момент передается на вал четных передач
(подписи на рисунке: 1 — первичный вал четных передач; 2 — нажимной диск; 3 — ведомый диск; 4 — ведущий диск).
Как у любой роботизированной коробки, у агрегата с двумя сцеплениями много общего с традиционной механикой. Разве что первичных и вторичных валов тут вдвое больше.

Включаются передачи одинаково — соединением скользящей муфты синхронизатора с зубчатым венцом шестерни. Только ступени за водителя переключают гидроцилиндры, двигающие штоки вилок передач.

Каждая вилка снабжена датчиком для определения ее точного положения.

Электрогидравлический блок, упрятанный в картере, объединяет большую часть управляющих элементов.
Здесь собраны почти все клапаны, датчики, регуляторы давления и золотники, что существенно сокращает количество разъемов и упрощает сборку.
Более того, при эксплуатации характеристики узлов меняются (например изнашиваются диски, стареет масло), а блок постоянно подстраивается к условиям работы, чтобы переключения оставались плавными и своевременными.

Система смазки у коробок с двойным сцеплением не только снижает износ трущихся поверхностей, но и отводит тепло от многодисковых муфт (речь, естественно, о коробках с «мокрыми» сцеплениями). Для их охлаждения предусмотрен отдельный контур с радиатором.

Регулятор давления с оглядкой на температуру смазки корректирует производительность системы. Чем горячее масло на выходе из муфт, тем выше давление в контуре и интенсивнее охлаждение. В критической ситуации блок управления двигателем даже уменьшает подачу топлива, чтобы снизить нагрузку на коробку.
Если это не помогает, то прекращается подача масла к муфтам и диски размыкаются — коробка требует оставить ее в покое на некоторое время. Ситуации, когда робот совсем выходит из строя, довольно редки.
Даже при поломке одного из датчиков агрегат просто переходит в аварийный режим (отключается соответствующий ряд передач, машина движется на оставшихся двух или трех скоростях), чтобы автомобиль мог своим ходом добраться до сервиса.

Роботизированные коробки с двойным сцеплением первыми примерили автомобили концерна «Фольксваген». С каждым годом таких агрегатов и моделей, на которые их устанавливают, становится все больше (см. таблицу). Ничего удивительного, ведь они практически лишены недостатков других трансмиссий.

Устройство роботизированной коробки с двумя сцеплениями: 1 — первичный вал четных передач; 2 — первичный вал нечeтных передач и заднего хода; 3 — масляный насос; 4 — двойное сцепление; 5 — гидравлический механизм переключения; 6 — датчик включенной передачи; 7 — масляный фильтр; 8 — электрогидравлический блок.
Коробки передач с двумя сцеплениями: На подхвате
Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Двойное сцепление. Устройство и принцип работы коробки передач с двойным сцеплением

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.
Схематический рисунок, изображающий составляющие конструкции КПП с двойным сцеплением сухого типа.

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.
Часть устройства, имеющие двойное сцепление сухого типа.

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.
На фото устройство двойного сцепление мокрого типа (с гидрорегулятором)

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:

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:

На фото ручка DSG коробки переключения передач в кроссовере Skoda Kodiaq.

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.