Коробка передач с двойным сцеплением: устройство, принцип работы, особенности

Элементы трансмиссии любого автомобиля призваны обеспечивать передачу крутящего момента двигателя на ведущие колеса. На заре автомобилестроения, устройства, обеспечивающие подобную функцию, не отличались высокой эффективностью ввиду простоты конструкции. Модернизация представленных узлов привела к тому, что удалось добиться плавного переключения передач без потери мощности и динамических характеристик автомобиля.

Ключевую роль в передачи крутящего момента играет сцепление. Этот сложный узел претерпевал целый ряд изменений, прежде чем стать таковым, каким мы привыкли его видеть сейчас.

Многие из доработок, которые нашли своё применение в гражданском автомобилестроении, были заимствованы у гоночных автомобилей. К одной из них можно отнести и так называемое двойное сцепление, о котором и поговорим в этой статье.

Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Сцеплением называется механизм трансмиссии, передающий крутящий момент от двигателя к коробке передач за счет силы трения. Также оно позволяет кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединить. Существует достаточно много разновидностей муфт сцепления. Они различаются по количеству ведомых дисков (однодисковое, двухдисковое или многодисковое), по типу рабочей среды (сухое или мокрое) и по типу привода. Разные виды сцеплений имеют соответствующие преимущества и недостатки, но наибольшее распространение на современных автомобилях получило однодисковое сухое сцепление либо с механическим, либо гидравлическим приводом.

Элементы муфты сцепления

Стандартная муфта сцепления, применяющаяся на большинстве автомобилей с механической коробкой передач, включает следующие основные элементы:

• Маховик двигателя – ведущий диск.
• Ведомый диск сцепления.
• Корзина сцепления – нажимной диск.
• Выжимной подшипник сцепления.
• Муфта выключения сцепления.
• Вилка сцепления.
• Привод сцепления.

На ведомый диск сцепления с обеих сторон установлены фрикционные накладки. Его функция – передача крутящего момента за счет силы трения. Встроенный в корпус диска пружинный демпфер крутильных колебаний смягчает соединение с маховиком и гасит вибрации и нагрузки от неравномерности работы двигателя.

Схема расположения диска сцепления, корзины и выжимного подшипника с муфтой выключения

Нажимной диск и диафрагменная пружина, воздействующие на ведомый диск сцепления, в сборе представляют собой единый узел, получивший название “корзина сцепления”. Ведомый диск сцепления расположен между корзиной и маховиком и соединен с первичным валом коробки передач с помощью шлицев, по которым он может перемещаться.

Диафрагменная пружина корзины может быть либо нажимного, либо вытяжного принципа действия. Отличие – в направлении приложения усилия от привода сцепления: к маховику или от маховика. Особенность конструкции пружины вытяжного действия позволяет использовать корзину, толщина которой значительно меньше. Это делает узел максимально компактным.

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.

Принцип работы

Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.

Схема работы диафрагменной пружины

Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.

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.

Виды сцепления

Сухое сцепление

Принцип действия сцепления данного типа основан на силе трения, возникающей при взаимодействии сухих поверхностей: ведущего, ведомого и нажимного дисков. Это обеспечивает жесткую связь двигателя и коробки передач. Сухое однодисковое сцепление – самый распространенный вид, использующийся на основной массе автомобилей с механической КПП.

Мокрое сцепление

Данный вид сцепления предполагает работу трущихся поверхностей в масляной ванне. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавное соприкосновения дисков; узел эффективнее охлаждается за счет циркуляции жидкости и может передавать больший момент на трансмиссию.

Двойное сцепление мокрого типа

Мокрая схема обычно применяется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением. Особенность работы такого сцепления заключается в том, что на четные и нечетные передачи КПП подается крутящий момент от отдельных ведомых дисков. Привод сцепления – гидравлический, управляемый электроникой. Переключение скоростей происходит при постоянной передаче крутящего момента на трансмиссию без разрыва потока мощности. Данная конструкция является более дорогой и сложной в производстве.

Сухое двухдисковое сцепление

Сухое двухдисковое сцепление предполагает наличие двух ведомых дисков и промежуточной проставки между ними. Данная схема способна передать больше крутящего момента при тех же размерах механизма сцепления. Сама по себе она проще в производстве по сравнению с мокрой. Обычно применяется на грузовиках и легковых автомобилях с особо мощными двигателями.

Сцепление двухмассового маховика

Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, вторая – с ведомым диском. Обе составляющие маховика имеют небольшой свободный ход относительно друг друга в плоскости вращения и соединены пружинами между собой.

Схема двухмассового маховика

Особенностью сцепления двухмассового маховика является отсутствие пружинного демпфера крутильных колебаний в ведомом диске. Функция гашения колебаний заложена в конструкцию маховика. Помимо передачи крутящего момента он максимально эффективно сглаживает вибрации и нагрузки, возникающие от неравномерности работы двигателя.

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.

Ресурс сцепления

Ресурс сцепления главным образом зависит от условий эксплуатации автомобиля, а также от стиля езды водителя. В среднем, срок службы сцепления может доходить до 100-150 тысяч километров пробега. В результате естественного износа, возникающего в момент соприкосновения дисков, фрикционные поверхности изнашиваются и требуют замены. Основная причина – проскальзывание дисков.

Двухдисковое сцепление обладает большим ресурсом за счет увеличенного числа рабочих поверхностей. Выжимной подшипник сцепления задействуется при каждом разрыве соединения двигателя и коробки передач. Со временем в подшипнике вырабатывается и теряет свойства вся смазка, в следствие чего он перегревается и выходит из строя.

DSG 6 и DSG 7

Эта трансмиссия устанавливается на автомобилях, выпускаемых VW Group. Марки «Фольксваген», «Шкода» и другие. Наиболее частые причины выхода из строя «мокрого» сцепления DSG 6:

• ✅износ фрикционных муфт
• ✅ разрушение подшипников
• ✅ сбои в электронном блоке

Стоимость оригинального сцепления DSG 6 находится районе 27-32 тыс. руб. Приплюсуйте сюда работы по снятию, установке, адаптации (16-18 тыс. руб.), комплект прокладок, фильтры и масло (VAG. 1 л – 2400 руб., полная заправка 6,9 л, итого 16 тыс. руб.). Т. е. минимальная стоимость 60 тыс. руб.

Для ремонта DSG 7 цены тоже не особо привлекательны. Например, стоимость комплекта сцепления 0AM 198 142 AA составляет в среднем 43-47 тыс. руб., но есть и другой, недорогой набор — DSG-7 SACHS 3000943001, обойдется в 43-44 тыс. руб. Стоимость работ (со снятием, установкой, адаптацией) 8-9 тыс. руб. Итого: минимум 51 тыс. руб.

Двойное сцепление, описание и принцип работы

Современные автомобили стали оснащать не только улучшенными коробками передач, но и двойным сцеплением. Такой ид один из лучших на сегодняшний день, расскажем о принципе работы и его устройстве.

В многих нынешних роботизированных коробках передач установлено двойное сцепление. Помимо стандартного назначения сцепления, оно обеспечивает предварительный выбор последующей передачи, когда включена предыдущая. Такой выбор достигается благодаря поочередной работе фрикционных муфт.

Благодаря такой налаженной работе, крутящий момент непрерывно передается на ведущие колеса от двигателя.

Разновидность механизмов

Двойное сцепление как уже понятно работает согласовано с коробкой передач. В роботизированных кпп с двойным сцеплением, для нечетных и четных передач используется разное сцепление. Можно сказать, что по сути это две разные коробки, которые находятся в одном корпусе и работают как одно целое.

Впервые использование двойного сцепления упоминается в 1980 году в компании Audi и Porsche, которые использовали свои разработки для своих же спорткарах. В наши дни оно перекочевало в серийные модели и получило название:

• Speedshift у Mercedes-Benz;
• Twin Clutch SST для Mitsubishi;
• S-Tronic для Audi;
• 7DT — Porsche;
• Powershift — Ford;
• BMW — M DCT;
• DSG — Volkswagen.

Это еще не полный список производителей, которые используют подобную технологию для своих автомобилей.

Несмотря на название компании автопроизводителя, совсем другой. Ввиду сложности технологии работы такого механизма выделяют производителей:

• ZF для автомобилей компании Porsche;
• Luk — для Volkswagen как сухое сцепление;
• BorgWarner — для Volkswagen как мокрое сцепление;
• Ricardo – самое знаменитое для автомобиля Bugatti Veyron;
• Getrag – для автомобилей марки Chrysler, Volvo, Mercedes-Benz, Ferrari, Ford.

Часто бывает, что автопроизводители совмещают запчасти и отдельные системы от разных производителей. К примеру компания BMW от BorgWarner берут двойное сцепление, а от Getrag коробку передач.

Делаем выводы

Принимая решение о покупке автомобиля с двойным сцеплением, подумайте о плюсах и минусах и решите, какие аспекты являются для вас приоритетными. Для вас так важны динамика, комфорт и плавность хода, отсутствие рывков при переключении передач и расход топлива? Или вы не готовы платить за дорогостоящее обслуживание и ремонт из-за сложности конструкции и конкретного режима эксплуатации. Также не так много профессиональных автомастерских, которые обслуживают трансмиссии этого типа.

По поводу мокрого и сухого сцепления, здесь ответ, что лучше, тоже не будет однозначным. Все зависит от индивидуальных характеристик транспортного средства, а также от мощности его двигателя.

«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.

Зависимо от конструкции двойного сцепления, пакеты фрикционных дисков могут располагаться по-разному, концентрически или параллельно. Концентрически когда муфты будут расположены в одной плоскости и перпендикулярны первичному валу. В таком положении муфты более компактны. Обычно применяют в кпп с передним приводом колес и поперечным расположением двигателя.

Как правило, внутренняя муфта отвечает за переключение четных передач, а внешняя за нечетные передачи. Становится ясно, что такой набор рассчитан на передачу большого крутящего момента.

Параллельное — когда муфты располагаются друг за другом. Как правило, такое расположение используют для заднеприводных автомобилей.

Сухое двойное

Как упоминалось выше, «мокрое» сцепление устанавливается для крутящего момента от 250 Нм. Что же касается сухого сцепления, то максимальный крутящий момент для него 250 Нм. Эффективность этого сцепления достигается благодаря самым минимальным потерям мощности агрегата на привод насоса масляного.

В нормальном положении механизм разомкнут. Весь принцип работы «сухого» положен в передаче крутящего момента на положенный диск сцепления от ведущего диска, а далее на соответственный первичный вал коробки передач. Как правило, каждое сухое сцепление работает не зависимо друг от друга, что дает большую надежность.

Во время замыкания сцепления, рычаг прижимает подшипник выжимной к диафрагменной пружине, она в свою очередь передают все усилие нажимному диску, а далее на диск сцепления. Сам же диск сцепления прижимается к диску ведущему, после чего крутящий момент поступает на первичный вал кпп.

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.

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