V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Многие знают, что существует два основных типа коробок передач: механическая, в которой переключение передачи осуществляется с помощью нажатия педали сцепления и перемещения рычага переключения передач, и автоматические, в которых режим выбирается автоматически, задействованы муфта сцепления, конвертор и набор планетарной передачи. Но появилось нечто среднее, вобравшее в себя только самое лучшее двух коробок - КПП с двойным сцеплением или трансмиссия DSG (Direct Shift Gearbox - коробка передач с синхронизированным переключением)

В мире гоночных автомобилей полуавтоматы, такие как секвентальные механические коробки, используются уже многие годы.

Но в мире серийных автомобилей КПП с двойным сцеплением или КПП прямого переключения можно считать новинкой.

Первый прототип трансмиссии с двойным сцеплением был изобретен еще 1939 году конструктором Адольфом Кегрессом, который планировал применить его в легендарном Citroen Traction. Однако инновация так и осталась на бумаге. Но в начале 80-х годов компания Porsche искала возможность сократить время переключения КПП на своих гоночных болидах группы С. Это могло стать решающим в гонках, где для победы важными были доли секунды. Особенно это касалось турбированных двигателей, в которых во время переключения и сброса газа понижалось давление наддува. Это навело инженеров на мысль создать КПП с возможностью переключаться под нагрузкой, то есть не сбрасывая газ.

Компания Volkswagen, используя новую технологию начала применение КПП с двойным сцеплением в серийных автомобилях. Такие европейские автомобили как Volkswagen Beetle, Golf, Touran и Jetta, а также Audi TT и A3, Skoda Octavia и Seat Altea, Toledo и Leon оснащены такой коробкой. Конечно, безусловным лидером в успешном производстве серийных автомобилей, оборудованных коробкой передач с двойным сцеплением, и остается автомобильный концерн Volkswagen. С 2003 года некоторые модели Volkswagen стали комплектоваться 6-ти ступенчатой КПП прямого включения DSG (“Direct Shift Gearbox”) с двумя сцеплениями. Следующим поколением стала уже 7-ми ступенчатая DSG. Ford является вторым крупнейшим производителем, применившим технологию КПП с двойным сцеплением. В настоящее время эта концепция получила распространение также в автомобилях BMW, Chrysler, Peugeot 4007 и Volvo., а также на многих других автомобилях.

Стандартная коробка переключения разделяется на две части с двумя главными валами. Первый вал отвечает за нечетные передачи, а второй – за четные. Ядром этого механизма является размещенное в компактном корпусе двойное сцепление, которое создает связь с двигателем с помощью замыкания одного из двух сцеплений. Внешний вал сделан полым, что позволяет расположить в нем внутренний вал. Внешний полый вал питает вторую и четвертую передачи, в то время как внутренний вал - первую, третью и пятую.

Рисунок 1 - Устройство пятиступенчатой КПП с двойным сцеплением.

При определении последующей передачи автоматика учитывает:

• положение педали акселератора (ускорение или торможение);

• скорость вращения валов трансмиссии;

• скорость вращения колес;

• положение рычага КП.

В процессе переключения на сотые доли секунды оба сцепления становятся замкнутыми, в результате чего двигатель остается соединенным с ведущими колесами и потери крутящего момента фактически не происходит.

Несмотря на то, что КПП с двойным сцеплением похожа на автоматическую ей не требуется конвертер, который, как и в автоматической коробке переносит крутящий момент от двигателя к трансмиссии. Вместо него используется многодисковые сцепления. Для уменьшения трения и ограничения выделяющегося тепла, детали сцепления погружены в смазочно-охлаждающие жидкости, такой вид сцепления называют "мокрым". Некоторые производители при разработке КПП с двойным сцеплением используют сухие сцепления, как на механической трансмиссии, хотя на всех современных автомобилях установлено мокрое.

Рисунок 2 - Принцип работы мокрого многодискового сцепления

Подобно гидротрансформатору мокрые многодисковые сцепления применяют гидравлическое давление, чтобы включиться. Когда же сцепление включилось, то гидравлическое давление в поршне разжимает пружины, и это приводит к прижатию комплекса дисков сцепления к зафиксированной пластине напряжения. На фрикционных дисках имеются зубцы по внешнему краю размером и формой с вдавлениями в барабане сцепления. Сам барабан сцепления присоединен к набору шестерней, на который передастся крутящий момент. А автоматическая коробка с двойным сцеплением, к примеру, на Audi применяет совокупность пружин витых и диафрагмовых форм для многодисковых сцеплений.

«Мокрое» сцепление имеет лучшее охлаждение, поэтому может применяться для передачи большего крутящего момента (до 350 нм и более). Например, «мокрое» сцепление в коробке передач Bugatti Veyron обеспечивает передачу крутящего момента 1250 нм. Предел «сухого» сцепления – 250 нм. Вместе с тем, «сухое» сцепление более эффективно в эксплуатации, т.к. в нем отсутствуют потери мощности двигателя на привод масляного насоса.

«Двойное сухое сцепление состоит из двух сцеплений и двух передаточных устройств. Каждому такому устройству соответствует одно сцепление. Оба сцепления включаются последовательно во время переключения передач, при этом нет прерывания передачи.

Анализируя, устройство и принцип работы КПП с двойным сцеплением, специалисты пришли к выводу, что данный вид коробки передач является конструкцией будущего. Чтобы убедится в актуальности данного изобретения для нашего общества и нашего времени, рассмотрим достоинства и недостатки данной коробки передач.

Преимущества КПП с двойным сцеплением:

1. Плавность хода и отсутствие каких-либо рывков в процессе переключения передач.

2. Экономия топлива. В сравнении с 5-ти ступенчатым автоматом автомобили с КПП с двумя сцеплениями потребляют на 10% меньше топлива.

3. Превосходная динамика в результате фактически линейного ускорения без потерь мощности.

4. возможность выбора: контролировать ли переключение передач водителем или позволить компьютеру выполнить всю работу.

5. Идеальное решение для мощных автомобилей с 200-500 сильными двигателями.

Недостатки КПП с двойным сцеплением:

1. Сложность механизмов, а, следовательно, дороговизна в обслуживании и ремонте.

2. Отсутствие качественного профессионального сервиса.

3. «Провалы» и «рывки» при движении в активном ритме с многократными разгонами и торможениями

Мы видим, что наиболее убедительным преимуществом КПП с двойным сцеплением является экономия топлива. Непрерывный поток мощности от двигателя к трансмиссии существенно повышает эффективность использования топлива. Некоторые эксперты считают, что шестиступенчатая КПП с двойным сцеплением может увеличить топливную эффективность до 10% (по сравнению с обычной пятиступенчатой автоматической). Для нашего общества экономия топлива это один из самых важных показателей хорошего автомобиля.

А как основной недостаток у рассматриваемой коробки передач можно выделить отсутствие качественного профессионального сервиса.

Применение КПП с двойным сцеплением с каждым днем становится все шире, а даже самый надежный и качественный автомобиль рано или поздно потребует, если не ремонта, то их диагностики. А, следовательно, автовладелец, должен быть уверен, что ему смогут предоставить все необходимые услуги. Эта проблема связана, прежде всего, с новизной изобретения в серийном производстве и наличия большого количества технически-сложных элементов в системе передачи крутящего момента на колеса автомобиля, а соответственно и высокие цены на ремонт и обслуживание такого КПП. Многие производители автомобилей заинтересованы в такой коробке, но некоторые опасаются дополнительных расходов, связанных с изменением производственных линий по установке нового типа КПП.

Это может привести к повышению цены на автомобиль, что в свою очередь скажется на продажах. Кроме того, производители вкладывают огромные средства в альтернативные решения. Одним таким решением является бесступенчатая КПП (CVT). Но такая коробка не может справиться с большим крутящим моментом автомобилей с высокими динамическими характеристиками. КПП с двойным сцеплением не имеют таких проблем и идеально подходят для автомобилей с высокими динамическими характеристиками

Темпы развития автомобилестроения растут с каждым днем, и на рынке все больше появляется автомобилей с двойным сцеплением, поэтому потребность в качественном обслуживании и ремонте возрастает, а, следовательно, в ближайшее время произойдет улучшение сервиса и повышение качества обслуживания.

Таким образом, можно сделать вывод, что трансмиссии с двойным сцеплением не только повышают экономичность автомобиля, но и способствует улучшению его динамических качеств. Эксперты не зря считают ее конструкцией будущего. Ожидается, что к 2016 году такие трансмиссии будут устанавливаться на 12% автомобилей, выпускаемых в Европе, против 7% в 2011 году. Несмотря на имеющиеся недостатки, данная коробка передач имеет достаточно весомые плюсы. То, что в продаже число автомобилей, оснащенных КПП с двойным сцеплением, растет, говорит о заинтересованности людей, а значит, спрос на автомобили будет увеличиваться. Остается открытым вопрос сервисного сопровождения, но представляется при надлежащем подходе к подготовке специалистов автомобильного сервиса, его можно будет решить.

Список используемых источников:

1.http://autorelease.ru/articles/automobile/1249-princzczip-raboty-kpp-s-dvojnym-sczepleniem-dsg.html

2. http://www.avto-life.com/dvojnoe-sceplenie-prosto-o-slozhnom.html

3. http://www.autoexpert.in.ua/ru/497-double-clutch.html

4. http://auto-quiet.ru/obslujivanie-i-remont/princip-raboti-kpp-s-dvoienim-scepleniem.html

5. http://www.maks-m.com/

6. http://detroit.tomsk.ru/stati/dvojnoe-stseplenie-223.html

Код для цитирования: Скопировать