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 (+/-).
Двойное сцепление: что это и как это работает? Плюсы и минусы двойного сцепления
Всем привет! Сегодня на мы поднимем вопрос двойного сцепления, постараемся максимально раскрыть тему и ответить на главные вопросы, которые вас интересуют. Вы узнаете, что такое двойное сцепление, кто и зачем его придумал, а также какие плюсы и минусы двойного сцепления существуют.
Довольно много инноваций в современных автомобилях, которые уже стали нормой, перекочевали из автомобильного спорта. Система двойного сцепления — не исключение. Для гоночных автомобилей каждая секунда дорога, поэтому учитывается каждый нюанс и даже скорость переключения передач. Не буду вдаваться в детали о том кому пришло в голову изобрести двойное сцепление (но на всякий пожарный скажу, что это был француз Адольф Кегресс, который еще в далеком 1939 пытался воплотить в жизнь то, что мы сегодня называем коробка с двойным сцеплением. ), но это изобретение позволило не только экономить время на переключении скоростей, но и не терять при этом крутящий момент. Такую особенность подхватили маркетологи и уже после доработали и внедрили в жизнь инженеры, в результате чего двойное сцепление появилось на АКПП и «роботах».
Кроме явных преимуществ и плюсов двойного сцепления есть у него и минусы, однако прежде чем перейти к перечислению тех и других, предлагаю вкратце разобраться как работает двойное сцепление.
Двойное сцепление — устройство и принцип работы
В отличие от обычной коробки переключения передач (КПП), у коробок с двойным сцеплением два вала вместо одного, на которых располагаются шестерни. У каждого сцепления своя задача, одно передает крутящий момент на первый вал, а другое — передает его на второй вал. На каждом валу располагаются шестерни, то есть передачи, один вал содержит исключительно четные, а второй нечетные передачи. Для примера: на внутреннем валу 2-я, 4-я, и 6-я передачи, а на внешнем 1-я, 3-я, и 5-я. В принципе, вся КПП — это совокупность валов и шестеренок, которые взаимосвязаны между собой и включаются в работу тогда, когда вам это нужно.
Трансмиссия данного типа работает под руководством автоматики, которая в свою очередь управляет гидравлическими приводами (гидроприводами). Ошибочно полагать, что такая коробка — это простой всем нам знакомый «автомат», нет, есть разница, при чем большая. В коробке с двойным сцеплением отсутствует неотъемлемая составляющая каждой автоматической коробки — гидротрансформатор.
Модификации двойного сцепления
Существует два варианта исполнения данной коробки с «мокрым» и «сухим» сцеплением.
Мокрое сцеплении предусматривает расположение узлов коробки в масляной среде. За счет такого решения происходит охлаждение, снижается трение между рабочими поверхностями и соответственно сокращается износ деталей. Двойным сцеплением «мокрого» типа, как правило, оснащаются автомобили с большим крутящим моментом, то есть мощные спорткары и заряженные гоночные автомобили.
Сухое сцепление, как уже понятно из названия, работает «на сухую», в результате чего существенно проигрывает «мокрому» аналогу. Однако вместе с тем имеет ряд преимуществ, среди которых: простота и надежность за счет отсутствия масляного насоса. Последний, кстати, потребляет ресурс двигателя, а стало быть снижает его мощность со всеми вытекающими.
В двух словах об устройстве сухого сцепления. Сухой тип двойного сцепления имеет более простое устройство. Используется всего лишь один ведущий диск, соединенный с маховиком двухмассового типа, а на первичных валах установлены диски сцепления. Затем идут нажимные диски, рычаги, пружины, а также два нажимных подшипника. По умолчанию диски разомкнуты.
Мокрое сцепление предусматривает наличие двух пакетов дисков, расположенных внутри корпуса. Некоторые фрикционные диски соединены с корпусом жестко. Сам корпус сцепления соединен с валом двигателя при помощи ступицы. Другие фрикционы соединены с валами КПП через ступицы. По умолчанию сцепление разомкнуто, поскольку на диски воздействуют пружины. Как только возникает потребность в сцеплении в работу включается гидроцилиндр, подключенный к гидроэлектрическому модулю.
На переднеприводных автомобилях используются коробки с мокрым двойным сцеплением параллельного расположения за счет компактности концентрических муфт.
Принцип работы двойного сцепления
В случае использования простого сцепления потеря крутящего момента во время переключения передач — неизбежна, вместе с этим происходит и потеря мощности. У двойного сцепления все куда лучше, как только автомобиль сдвинулся с места, система уже ждет переключения на повышенную передачу как бы предугадывая его, для этого используются сигналы, поступающие от датчиков. Когда наступает время переключения, первый диск сцепления мгновенно отключается и включается второй диск.
Прежде чем переключить ту или иную скорость, система анализирует ряд сигналов, которые поступают от датчиков. Главным среди сигналов являются данные о положении педали «газа», именно эти данные позволяют системе понять, чего хочет водитель — ускориться или сбавить обороты. Также при переключении скоростей учитывается скорость вращения колес, валов в КПП, а также положение ручки переключения передач. Грубо говоря, в момент переключения передач какие-то доли секунды сцепление обеспечивается за счет двух систем дисков, после чего одна из них отключается. Кроме скорости переключения соблюдается также плавность, то есть ни намека на рывки или толчки.
О плюсах двойного сцепления
• Скорость и плавность переключения передач.
• Экономия топлива (даже больше чем на «механике»).
• Лучшая разгонная динамика по сравнению с АКПП и МКПП. Достигается благодаря отсутствию пауз и падения мощности между переключением передач.
• Двойное сцепление идеально сочетается с мощными автомобилями (от 200 «лошадей» и выше).
• Возможность переключения передач в ручном режиме.
О недостатках двойного сцепления
• Сложная конструкция, что так или иначе сказывается на стоимости обслуживания и ремонта. Те, кому довелось заниматься ремонтом коробки с двойным сцеплением в один голос утверждали об оооочень высоких ценах на ремонт и запчастях.
• Проблема найти специалиста, который бы взялся за ремонт коробки с двойным сцеплением или выполнил его правильно.
Как-то так. Надеюсь вам было интересно и понятно!? Ваши соображения относительно данного типа сцепления оставляйте в комментариях, возможно у кого-то из вас был опыт эксплуатации или ремонта КПП с двойным сцеплением — будем признательны, если вы ими поделитесь с нами. Всем пока, и удачи!
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Источник https://www.kolesa.ru/article/pochemu-roboty-s-dvumja-sceplenijami-skoro-vytesnjat-vse-ostalnye-korobki-2015-02-27
Источник https://4kolesa.mirtesen.ru/blog/43324143573/Dvoynoe-stseplenie:-chto-eto-i-kak-eto-rabotayet-Plyusyi-i-minus