Какими особенностями обладает двойное сцепление в автомобиле и как оно функционирует

Всё чаще в последнее время можно услышать о таком понятии как КПП с двойным типом сцепления. Значение двойного сцепления у многих вызывает недоумение и оставляет большое количество вопросов.

Подобным механизмом в настоящее время активно оснащают роботизированные коробки передач. Кроме традиционной задачи по обеспечению сцепления, КПП такого типа также способна предварительной выбирать очередную скорость при ещё включённой параллельно другой передаче. Это возможно благодаря использованию пары фрикционных муфт в конструкции.

Автомобилистов активно интересует устройство, принцип работы, сильные и слабые стороны такого решения. Насколько оно эффективное и действительно ли заслуживает внимания, нужно разобраться.

Немного истории

Создателем системы двойного сцепления для коробок передач принято считать конструктора по имени Адольф Кегресс. Этот французский инженер ещё в далёком для большинства из нас 1939 году изложил основную суть работы двойного сцепления.

Некоторые время спустя эту разработку начали применять на некоторых гоночных автомобилях. Хотя в итоге идея долгое время пылилась на полках, и оставалась полноценно реализованной лишь на бумаге. Спустя 40 лет про идею Кегресса вспомнили инженеры немецкой компании Porsche. Они принялись активно изучать устройство и полноценно воплощать идеи конструкция в жизнь.

Так что именно компанию Porsche следует считать первым автопроизводителем, который задействовал в своих автомобилях принцип двойного сцепления на коробках переключения передач. Их инженеры наглядно показали, как можно осуществлять переключение скоростей, когда КПП находится под нагрузкой, параллельно не сбрасывая при этом обороты силовой установки.

На то время, а именно в 1980 году, разработка стала революцией и настоящим прогрессом в сфере автомобилестроения. С помощью нововведения удалось значительно снизить влияние эффекта турбоямы, что для турбированных двигателей того времени было настоящей проблемой, которую никак не удавалось устранить.

В результате переключение стало плавным, равномерным, ушли различные рывки и провалы. Это позволило полноценно передавать крутящий момент без каких-либо серьёзных и заметных потерь.

Особенности устройства

Некоторые ошибочно сравнивают коробки передач с двойным сцеплением с механическими КПП, оснащёнными сервоприводом. Но в действительности ситуация обстоит несколько иначе. Это не совсем верная позиция, поскольку тут люди отталкиваются преимущественно от работы обычной роботизированной коробки не с двойным, а одинарным сцеплением.

Факт наличия двойного сцепления существенно меняет не только устройство КПП, но и устройство диска сцепления. Стоит напомнить, что в нашей ситуации применяется одновременно пара таких дисков.

Если сопоставить рассматриваемую КПП с механической коробкой, то получится, что у механики имеется один ведущий вал, на котором размещены все ключевые шестерни механизма. Плюс используется один диск и так называемая корзина. Подобное расположение можно считать классическим, в то время как у двойного сцепления конструкция выглядит совершенно иначе.

Начнём с того, что тут применяют сложные составные валы. Можно охарактеризовать ситуация как вал в валу. Если говорить достаточно грубо, то выглядит всё примерно следующим образом. В металлической трубе находится прут из металла, выходящий за пределы самой трубы, и осуществляет вращение внутри элемента. Это позволяет пруту (валу КПП) и самой трубе вращаться. Это и есть тот самый составной элемент коробки с двойным типом сцепления.

На одну из частей вала устанавливается комплект из шестерней, которые являются нечётными. То есть сюда идёт 1,3 и 5 шестерни, отвечающие за соответствующие передачи. На второй части идут уже чётные шестерни, то есть отвечающие за включение 2, 4 и 6 передач. Условно КПП с двойным сцеплением можно описать как конструкцию, где сочетается одновременная работа двух механических трансмиссий.

Вот и суть устройства, где условно две механики в едином механизме осуществляют свою работу попеременно. Пока одна коробка отвечает за разгон автомобиля, другая уже находится в работе и выполняет зацепление со следующей скоростью. То есть сначала машина едет на первой передаче, за которую отвечает один вал, параллельно второй вал готовится к переходу на 2 передачу, и так далее.

По сути, в таких коробках 1 и 2 передачи активируются одновременно, когда машина стартует. Переключение с одного вала на другой предусматривает возможность быстрого перехода с одной передачи на другую с минимальными потерями крутящего момента, без провалов и рывков. Это и называется попеременной работой.

Также в конструкции коробки предусмотрено использование компонентов от роботизированной системы. К ним относится электрический привод и сервопривод. Именно они отвечают за то, чтобы передачи переключались и осуществлялись иные необходимые процессы, такие как работа дисков сцепления. Тут отсутствует ремень или гидротрансформатор, как в вариаторных и автоматических коробках передач. Поэтому часто подобные КПП сравнивают именно с механическими по причине наличия между ними определённого сходства.

Принцип работы

Отдельно необходимо разобраться в принципе работы двойного сцепления, поскольку именно этот момент выделяет коробку на фоне остальных вариантов трансмиссий, устанавливаемых на автотранспортные средства.

Вы уже примерно поняли, как устроено и работает двойное сцепление. По сути это параллельно или попеременно работающие валы в количестве 2 штук. Для каждого вала предусмотрен свой пакет сцепления и определённый набор шестерней передач. Но объединены они в единый корпус и работают как один слаженный механизм.

В конструкции мы имеем одновременно два диска. Первый берёт на себя нечётные передачи, а второй отвечает за чётные. То есть 1, 3, 5 и 2, 4, 6 передачи соответственно.

Теперь конкретно о том, как это всё работает. В момент старта, когда автомобиль трогается с места, один диск сцепления, отвечающий за первую передачу, сжимается. Параллельно включается вторая передача, но она пока не задействована в работе по причине того, что пока её диск находится в разомкнутом состоянии. Затем, когда обороты силовой установки поднимаются до нужной отметки, чтобы переключаться на следующую скорость, происходит размыкание первого диска и сжатие второго. Тем самым трансмиссия переходит с первой передачи на вторую.

Поскольку в момент переключения шестерня второй передачи была уже в зацеплении, переход осуществляется практически моментально. Это позволяет не создавать никаких потерь, толчков, рывков и прочих неприятных ощущений.

Огромное достоинство коробок с двойным сцеплением заключается в том, что скорость переключения со скорости на следующую передачу мгновенная, процедура занимает доли секунды, которые остаются совершенно незаметными для водителя и двигателя. Как показывают исследования, в среднем на переход с одной передачи на другую затрачивает от 0,05 до 0,12 секунды. Много это или мало, судите сами.

Конструкция коробки продумана так, что сжимание и размыкание дисков осуществляется попеременно, осуществляя включение той или иной скорости, в зависимости от режима работы двигателя и текущих показателей оборотов.

Двойное сцепление на роботизированных трансмиссиях, предназначенных для автотранспортных средств, реализуется двумя способами. Это позволяет разделить сцепление на мокрый и сухой тип.

Разновидности двойного сцепления

Их называют сухим и мокрым сцеплением. При выборе автомобиля с подобной роботизированной коробкой следует обратить внимание на то, какое именно сцепление задействовано в их трансмиссиях, сухое или же мокрое. Разные производители применяют различные варианты исполнения системы.

В настоящий момент сухой тип сцепления считается самым распространённым. Согласно статистическим данным, на его долю приходится около 70% от всех автомобилей с подобными коробками передач, характеризующимися наличием двойного типа сцепления. Мокрые системы пока встречаются реже. Но к их преимуществам можно отнести более продолжительный срок службы.

Примечательно и то, что существуют автопроизводители, которые одновременно для своих автомобилей используют два варианта коробок с разным сцеплением. Ярким примером считается немецкий автоконцерн Volkswagen. В их ассортимент есть коробка роботизированного типа, маркируемая как DSG 6. Это мокрый вариант двойного сцепления. Но также присутствует коробка DSG 7. А это уже сухой тип исполнения.

Несмотря на кажущееся сходство, разница между двумя этими типами сцепления действительно существенная.

1. Сухой тип. Это практически полноценный аналог механического сцепления, то есть к механике система достаточно сильно приближена. Здесь используются диски, которые осуществляют своё вращение в воздухе. Сугубо физически они очень напоминают диски, которые применяются на механических коробках. Процесс сжатия и разжимания осуществляется благодаря работе электрического привода.
2. Мокрый тип. А это уже иное двойное сцепление. Отличительной особенностью является тот факт, что вращение дисков осуществляется в мокрой среде. А именно в трансмиссионном масле. Процесс разжимания и сжатия осуществляется за счёт гидравлической системы. Тут уже речь идёт о внушительном сходстве с обычными автоматическими коробками.

Отсюда может возникнуть закономерный вопрос, который касается причин повышенной надёжности именно мокрого сцепления, опережающего по этому параметру сухие аналоги.

Тут всё дело именно в трансмиссионном масле. Эта смазка обеспечивает не только вращение, но и высокоэффективное охлаждение в процессе работы. Такая особенность позволяет мокрому сцеплению выдерживать повышенные нагрузки при высоких оборотах. Под действием высокой нагрузки они не сгорают, в отличие от сухого сцепления.

Сухие варианты осуществляют вращение просто в воздухе, откуда возникают определённые ограничения в плане оборотов. Они не могут быть слишком высокими. В противном случае диски начнут перегружаться, гореть и выходить из строя. Замена в такой ситуации не такая уж дешёвая процедура.

Преимущества и недостатки

Напоследок стоит рассмотреть сильные и слабые стороны двойного сцепления, что позволит подвести некоторые итоги и сделать каждому из вас собственные выводы.

Оснащение машины двойным сцеплением действительно даёт ряд преимуществ. Но параллельно не стоит забывать о существующих недостатках, которые для многих покупателей могут оказаться решающими в вопросе отказа от идеи приобретения машины с двойным сцеплением.

Начнём всё же с положительных качеств. Таковых у двойного сцепления несколько:

1. Современные и передовые технологии. В настоящий момент такой тип КПП считается наиболее передовым и актуальным. Это плюс для тех, кто хочет быть в тренде и всегда следит за техническими новинками.
2. Плавность работы. Из более существенных преимуществ, проявляющихся на практике, специалисты и эксперты выделяют качество работы. При оснащении автомобиля двойным сцеплением удаётся избавиться от таких неприятных моментов как толчки и рывки. Ход становится абсолютно плавным.
3. Отсутствие потерь крутящего момента. Если для обычных атмосферных двигателей это не так важно, то в случае с турбированными моторами отсутствие потерь является невероятно значимым преимуществом.
4. Скорость переключения. Передачи переключаются с поразительной скоростью. Это занимает не более 0,05-0,12 секунды, что является удивительным результатом.
5. Экономия топлива. Ещё одним неоспоримым преимуществом робота с двойным сцеплением является грамотное расходование горючего. В этом компоненте система выигрывает даже у механических трансмиссий.
6. Динамика разгона. Также опережает конкурентов по этому показателю. Хорошая динамика и быстрый разгон позволяют уверенно стартовать даже на машинах с не самым мощным двигателем. Коробка очень рационально распоряжается имеющимися лошадиными силами.

Но всё не так идеально, как может показаться изначально.

У роботизированных КПП, оснащённых двойным сцеплением, также присутствует ряд отрицательных качеств. Среди основных и существенных недостатков выделяют следующие:

1. Сложное устройство. Сам механизм двойного сцепления уже далеко не простой. При этом усложняется конструкция всей трансмиссии, что влечёт за собой целый ряд вытекающих негативных последствий.
2. Ограниченный ресурс. Такие коробки не рассчитаны на продолжительную эксплуатацию. Как показывает практика и статистика обращений в автосервис, жизненный цикл двойного сцепления в среднем составляет от 60 до 90 тысяч километров. Для европейцев это нормально, поскольку у них не принято эксплуатировать машины до пределов заявленного моторесурса.
3. Высокая стоимость ремонта. Причём это довольно мягко сказано. Цена восстановления и проведения ремонтных работ в случае с DSG и подобных ей коробок передач запредельная. В некоторых случаях требуется заплатить порядка 10-20% от стоимости автомобиля. Можете себе представить, о каких суммах идёт речь.
4. Проблемы с наличием хороших автосервисов. В Европе может с этим всё обстоит хорошо, но вот у нас работает ограниченное количество сервисных центров и мастеров, способных качественно отремонтировать такую коробку.
5. Условно к недостаткам можно отнести тот факт, что появляются рывки и толчки в режиме высокой интенсивности движения, когда водитель начинает резко набирать скорость, затем останавливается и снова быстро набирает обороты. То есть рывки и толчки могут проявляться в гоночном режиме.

Сейчас вокруг подобных коробок ходит очень много шума, разговоров и споров. Но никак нельзя отрицать тот факт, что автолюбители пока не готовы к переходу на коробки с двойным сцеплением.

Да, изначально их могут привлекать весомые аргументы в пользу двойного сцепления, поскольку отличная динамика, повышенная экономичность и отсутствие рывков действительно выглядят здорово. Но когда человек узнаёт, во сколько может обойтись ремонт и что он обязательно потребуется максимум через 100 тысяч километров, а зачастую и раньше, то предпочитает отказаться от такой идеи, и выбрать более адекватную в плане обслуживания коробку. Пусть и не такую экономичную и динамичную.

Но не стоит ставить на трансмиссиях с двойным сцеплением крест. Их путь только начинается. Уже сейчас ведутся активные работы по устранению недостатков. В той же компании Volkswagen уверены, что им удалось справиться с проблемой быстрого износа деталей, они продлили срок службы, и ресурс отныне заслуживает уважения.

Автомобили с системой двойного сцепления

Уже было отмечено, что одной из подобных коробок является робот DSG в исполнении компании Volkswagen. Но эта немецкая компания является вовсе не единственным производителем, кто оснащает свои машины двойным сцеплением.

Есть ещё ряд компаний, для автомобиля которых предусматривается возможность комплектации подобным решением. Просто у всех присутствуют свои обозначения и маркировки. А именно:

1. Как вы уже поняли, в случае с компанией Volkswagen применяется название DSG.
2. Обозначение коробки как Powershift используется концерном Ford.
3. Если вам требуется BMW с такой коробкой, ищите маркировку M DCT.
4. В случае с Porsche применяется название 7DT.
5. Mercedes использует имя Speedshift, что как бы подчёркивает и акцентирует внимание на высокой скорости переключения.
6. Наиболее сложное название у Mitsubishi, поскольку тут коробки с двойным сцеплением называются Twin Clutch SST.
7. Куда проще в этом плане поступили в Audi, назвав КПП просто S-Tronic.

Но это вовсе не означает, что сами автокомпании силами своих инженеров и конструкторов выпускают собственные роботизированные КПП с двойным типом сцепления.

Существует всего несколько компаний, которые поставляют коробки полностью в сборе или отдельные их компоненты ведущим автокомпаниям. Техническая сложность реализации таких коробок не позволяет всем желающим заниматься их изготовлением.

Можно выделить несколько главных производителей:

1. ZF. Эта компания поставляет роботов для автомобилей линейки Porsche.
2. Ricardo. Уникальный во многом производитель, поскольку именно он создал роботизированную КПП, оснащённую двумя сцеплениями, для гиперкара в лице Bugatti Veyron.
3. Фирма Luk поставляет автоконцерну Volkswagen сухой тип коробки.
4. А вот мокрые трансмиссии для той же компании Volkswagen производит уже компания BorgWarner.
5. Самым продвинутым и востребованным производителем считается Getrag. В числе их клиентов такие гиганты автопроизводства как Mercedes, Chrysler, Volvo, Renault, Mitsubishi, BMW, Ford, Ferrari и Dodge.

Некоторые компании берут у разных изготовителей различные компоненты, собирая собственную трансмиссию. В качестве примера можно привести роботизированную коробку от BMW. Здесь сама коробка взята у Getrag, а вот двойное сцепление для них поставляет BorgWarner.

Появление роботизированных КПП, имеющих двойное сцепление, стало действительно внушительным прорывом в автомобильной индустрии. Но пока рано говорить о каком-то превосходстве и массовом внедрении этих коробок в современные автомобили.

При всех своих объективных преимуществах, они имеют целый ряд весомых недостатков. Если производителям удастся хотя бы частично избавиться от минусов, оставив при этом все положительные качества, ситуация существенно поменяется. Главный акцент следует сделать на ресурсе коробок и их ремонтопригодности. Точнее на снижении стоимости. Но цена скорее упадёт по мере распространения трансмиссий, когда появится большее количество автосервисов и мастеров, готовых взяться за ремонт. Конкуренция поспособствует снижению стоимости обслуживания. Но пока многое говорит не в пользу этих решений.