18 Июля 2017 г.    $ 59.07 (-0.81)    € 67.62 (-0.74)

КПП с двумя сцеплениями. Новое слово в технике.

Известно, что коробки передач бывают трех видов: классическая механическая, гидротрансформаторная автоматическая (известная как АКПП) и бесступенчатая вариаторная (трансмиссия CVT). Они были внедрены далеко не вчера. А вот в современной технологии, которая получила название «КПП с двумя сцеплениями», совмещены многие преимущества уже знакомых конструкций.

Как известно, современные европейские и корейские авто в своем большинстве оснащаются механическими КПП, а американские и японские – автоматическими. В первом случае в преимущества узлам можно записать надежность, топливную экономичность, высокий КПД и возможность быстрого переключения между ступенями, а во втором – комфорт и отсутствие потери мощности при переключении. В последние годы инженеры (в основном из европейских стран) стали работать над совмещением плюсов разных технологий, и практически одновременно были анонсированы и запущены в производство автоматические коробки переключения передач с двумя сцеплениями.

!

Это интересно! Описываемая нами технология не так уж и нова. Свой проект «гидромеханической» коробки с двумя сцеплениями для Citroen Traction Avant в далеком 1939 году представил француз Адольф Кегресс, больше известный как изобретатель полугусеничных машин. Однако технологии того времени не позволили наладить промышленную сборку подобных агрегатов. Но уже на заре века электроники новинка появилась на гоночных прототипах, где была опробована и доказала свою состоятельность.

Первым «дорожным» воплощением машины с новым типом трансмиссии стал хетчбэк Volkswagen Golf R32 2003 года, поэтому с автоматической КПП с двумя сцеплениями целесообразно ознакомиться на примере технологии этого концерна DSG (Direkt-Schalt-Getriebe). Кстати, такая коробка передач стоит и на модели Scirocco 2009 модельного года, о которой можно прочесть здесь. Принципиально такая КПП состоит из двух практически независимых друг от друга механических коробок с их рядами передач, шестернями и сцеплениями. Правда, сцепления эти напоминают фрикционы обычного «автомата» тем, что они выполнены как многодисковые муфты и помещены в специальное масло, отчего и называются «мокрыми». У импровизированных механических КПП первичные валы находятся на одной оси (их диаметры различаются), и, соответственно, разные по диаметру муфты сцепления помещены на этой оси. В случае с коробками интересующего нас типа сцепления работают не одновременно, а по очереди, передавая крутящий момент от маховика двигателя на нужный ряд передач.

В такой коробке передач сцепления включаются не параллельно, а по очередиВ такой коробке передач сцепления включаются не параллельно, а по очереди

В свою очередь, к каждому из первичных валов подходит свой вторичный вал, на котором и расположены шестерни, отвечающие за выбранную передачу. Вторичные валы передают крутящий момент на дифференциал через принадлежащие им ведущие шестерни главной передачи. Как и в случае с КПП привычных типов, новинка может работать в паре с раздаточной коробкой, и она пригодна для использования в полноприводных автомобилях.

Рассмотрим 6-ступенчатую трансмиссию DSG: на одном вторичном валу расположены шестерни, позволяющие включить первую, третью, пятую и заднюю скорости, а другой вал включает вторую, четвертую и шестую передачи. Принцип работы коробки с двумя сцеплениями заключается в последовательном включении передач обоих рядов. Машина движется на первой (одна муфта включена, один первичный вал сцеплен с маховиком), при этом на другом первичном валу уже включена вторая (муфта выключена), и в нужный момент сцепления меняются положениями, тогда на первом (уже «свободном» от маховика валу) включается третья передача. «В один момент» – на выполнение этой операции уходит гораздо меньше времени (всего около 8 миллисекунд), чем в случае с классическим «автоматом». Это и есть одно из преимуществ технологии DSG.

Управляющий модуль, состоящий из электронного блока и электрогидравлических компонентовУправляющий модуль, состоящий из электронного блока и электрогидравлических компонентов

Кто или что отвечает за переключение передач и работу двойного сцепления? Это управляющий модуль, состоящий из электронного блока управления и электрогидравлических компонентов системы управления. Инженеры Volkswagen назвали этот модуль Mechatronik. Устройство имеет как собственные датчики, так и соединяется с шиной данных, получая практически полную информацию о движении в данный момент. За счет этого, например при прекращении давления на «газ» на четвертой передаче, система дает шестерням «свободного» вала команду переключиться не на пятую, а на третью. В состав модуля управления входят гидроцилиндры (два из них отвечают за муфты сцепления), клапаны-регуляторы давления и клапаны переключения передач.

Все компоненты коробки передач DSG включены в общий контур циркуляции масла, куда, помимо всего прочего, включены создающий давление насос (у автомобилей Volkswagen его производительность составляет 100 литров в минуту) и радиатор. Блок управления устройством Mechatronik запрограммирован так, что при снижении давления масла в магистрали, износе фрикционов в муфтах сцепления и даже при небольшом истирании шестерен валов он способен адаптироваться для обеспечения нормальной работы коробки передач. Управляющий электронный модуль должен сохранять работоспособность при температуре воздуха от -40 до +150 градусов по Цельсию, а также выдерживать вибрационные нагрузки до 33,00 g. Такие жесткие требования вызваны большим количеством датчиков, но их расположение внутри узла объясняется отсутствием большого числа внешних разъемов и проводов.

Гидравлические компоненты КПП с двумя сцеплениями, или "роботизированной механики"Гидравлические компоненты КПП с двумя сцеплениями, или "роботизированной механики"

Для включения нужной передачи в автоматической КПП с двумя сцеплениями используются вилки и синхронизаторы, известные по механическим коробкам. Но в данном случае вилки (по одной на две передачи) перемещаются под действием усилий не со стороны тяг и рычагов, а со стороны давления масла. Передачи могут переключаться как в автоматическом, так и в ручном режимах, при этом в последнем случае механизм реализуется либо рычагом селектора КПП, либо подрулевыми переключателями.

!

Это интересно! Недавно в производство внедрена также коробка с двумя «сухими» сцеплениями, больше похожими на те, что работают в механических коробках. От коробки с «мокрыми» муфтами такая КПП отличается более скромными габаритами из-за гораздо меньшего объема масляной ванны (хотя размер дисков сцепления у нее больше). У коробки с двумя «сухими» сцеплениями есть важное преимущество – она способна работать при очень низких температурах окружающей среды. С другой стороны, в отличие от конструкции с «мокрыми» муфтами, она не способна передавать крутящий момент свыше 250 Нм, а значит, не пригодна для использования с мощными моторами. Переключение передач в КПП этого типа осуществляется не гидравликой, а механизмами, управляемыми электроникой.

Важный плюс нового типа трансмиссии, который еще называют «роботизированной механикой», состоит в непрерывности потока мощности. Он выражается и в отсутствии рывков при переключении, и – самое главное – в экономичности: 6-ступенчатая коробка DSG потребляет на 10% меньше топлива в городском цикле, чем 5-ступенчатая гидротрансформаторная трансмиссия. Коробка с двумя сцеплениями, в отличие от такого же экономичного вариатора, может выдержать огромные крутящие моменты, на которые способны «заряженные» и настоящие гоночные автомобили. Вывод: положительных моментов у новой технологии масса, а из отрицательных отметим лишь сложность ремонта и возможную ненадежность при эксплуатации в условии российских зим, поэтому неудивительно, что эксперты прочат коробке передач с двойным сцеплением долю рынка в 25% в течение трех лет. Поверим или проверим?