Большинство людей знают, что автомобили поставляются с двумя основными типами трансмиссии:с механической коробкой передач, которая требует, чтобы водитель переключал передачи, нажимая педаль сцепления и используя рычаг переключения передач, и автоматическая, которая выполняет всю работу по переключению передач за водителя с помощью сцепления и гидротрансформатора. и наборы планетарных передач. Но есть и что-то среднее, что предлагает лучшее из обоих миров — коробка передач с двойным сцеплением. , также называемая полуавтоматической коробкой передач, «безмуфтовой» механической коробкой передач и автоматизированной механической коробкой передач.
В мире гоночных автомобилей полуавтоматические трансмиссии, такие как секвентальная механическая коробка передач (или SMG), были основным продуктом в течение многих лет. Но в мире серийных автомобилей это относительно новая технология, которая определяется очень специфической конструкцией, известной как коробка передач с двойным сцеплением или прямым переключением.
В этой статье будет рассмотрено, как работает коробка передач с двойным сцеплением, как она сравнивается с другими типами коробок передач и почему некоторые предсказывают, что это коробка передач будущего.
Коробка передач с двойным сцеплением сочетает в себе функции двух механических коробок передач. Чтобы понять, что это значит, полезно рассмотреть, как работает обычная механическая коробка передач. Когда водитель хочет переключиться с одной передачи на другую в стандартном автомобиле с ручным переключением передач, он сначала нажимает на педаль сцепления. Это приводит в действие одно сцепление, которое отсоединяет двигатель от коробки передач и прерывает подачу мощности на трансмиссию. Затем водитель использует рычаг переключения передач для выбора новой передачи, процесс, который включает перемещение зубчатого венца с одной шестерни на другую шестерню другого размера. Устройства, называемые синхронизаторами совместите шестерни, прежде чем они будут включены, чтобы предотвратить стирание. После включения новой передачи водитель отпускает педаль сцепления, которая снова соединяет двигатель с коробкой передач и передает мощность на колеса.
Таким образом, в обычной механической коробке передач нет непрерывного потока мощности от двигателя к колесам. Вместо этого подача питания меняется с вкл выключить на вкл во время переключения передач, вызывая явление, известное как «удар переключения» или «прерывание крутящего момента». Для неопытного водителя это может привести к тому, что пассажиров будет бросать вперед и назад при переключении передач.
Коробка передач с двойным сцеплением, напротив, использует два сцепления, но не имеет педали сцепления. Сложная электроника и гидравлика управляют сцеплением так же, как в стандартной автоматической коробке передач. Однако в DCT муфты работают независимо. Одно сцепление управляет нечетными передачами (первой, третьей, пятой и задним ходом), а другое – четными (второй, четвертой и шестой). При таком расположении передачи можно переключать без прерывания потока мощности от двигателя к трансмиссии. Последовательно это работает следующим образом:
Содержание
Состоящий из двух частей трансмиссионный вал лежит в основе DCT. В отличие от обычной механической коробки передач, в которой все шестерни размещены на одном первичном валу, DCT разделяет нечетные и четные передачи на два первичных вала. Как это возможно? Внешний вал выдолблен, освобождая место для внутреннего вала, который вставлен внутрь. Внешний полый вал питает вторую и четвертую шестерни, а внутренний вал питает первую, третью и пятую.
На приведенной ниже диаграмме показано такое расположение типичного пятиступенчатого DCT. Обратите внимание, что одно сцепление управляет второй и четвертой передачами, а другое, независимое сцепление, управляет первой, третьей и пятой передачами. Это трюк, который позволяет молниеносно переключать передачи и поддерживать постоянную подачу мощности. Стандартная механическая коробка передач не может этого сделать, потому что она должна использовать одно сцепление для всех нечетных и четных передач.
Поскольку коробка передач с двойным сцеплением похожа на автоматическую, вы можете подумать, что для нее требуется гидротрансформатор, который передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии. Однако для DCT не требуются преобразователи крутящего момента. Вместо этого в DCT, представленных в настоящее время на рынке, используются мокрые многодисковые сцепления. «Мокрое» сцепление — это сцепление, в котором компоненты сцепления омываются смазочной жидкостью, чтобы уменьшить трение и ограничить выделение тепла. Несколько производителей разрабатывают DCT, в которых используются сухие сцепления, подобные тем, которые обычно используются в механических коробках передач, но сегодня все серийные автомобили, оснащенные DCT, используют версию с мокрым сцеплением. Многие мотоциклы имеют одинарное многодисковое сцепление.
Как и гидротрансформаторы, мокрые многодисковые муфты используют гидравлическое давление для привода шестерен. Жидкость выполняет свою работу внутри поршня сцепления, как показано на схеме выше. Когда сцепление включено, гидравлическое давление внутри поршня приводит в действие набор цилиндрических пружин, которые прижимают ряд уложенных стопкой дисков сцепления и фрикционных дисков к неподвижному нажимному диску. Фрикционные диски имеют внутренние зубья, размер и форма которых соответствуют шлицам на барабане сцепления. В свою очередь барабан соединен с зубчатой передачей, на которую будет передаваться усилие. Коробка передач Audi с двойным сцеплением имеет как небольшую винтовую пружину, так и большую диафрагменную пружину в своих многодисковых сцеплениях мокрого типа.
Для выключения сцепления давление жидкости внутри поршня уменьшается. Это позволяет пружинам поршня расслабиться, что снижает давление на пакет сцепления и нажимной диск.
Далее мы рассмотрим плюсы и минусы коробок передач с двойным сцеплением.
Надеюсь, становится ясно, почему DCT классифицируется как автоматизированная механическая коробка передач. В принципе, DCT ведет себя как стандартная механическая коробка передач:у нее есть первичный и вспомогательный валы для размещения шестерен, синхронизаторов и сцепления. Чего у него нет, так это педали сцепления, потому что фактическим переключением передач занимаются компьютеры, соленоиды и гидравлика. Даже без педали сцепления водитель все равно может «указать» компьютеру, когда нужно действовать, с помощью лепестков, кнопок или переключения передач.
Опыт водителя, таким образом, является лишь одним из многих преимуществ DCT. Поскольку переключение на более высокую передачу занимает всего 8 миллисекунд, многие считают, что DCT обеспечивает наиболее динамичное ускорение среди всех автомобилей на рынке. Он, безусловно, обеспечивает плавное ускорение, устраняя толчки при переключении передач, которые сопровождают переключения передач в механических коробках передач и даже в некоторых автоматических коробках передач. Лучше всего то, что это дает водителям роскошь выбирать, предпочитают ли они контролировать переключение передач или позволяют компьютеру выполнять всю работу.
Возможно, наиболее убедительным преимуществом DCT является улучшенная экономия топлива. Поскольку поток мощности от двигателя к трансмиссии не прерывается, эффективность использования топлива резко возрастает. Некоторые эксперты говорят, что шестиступенчатая коробка передач DCT может обеспечить до 10 процентов повышения относительной эффективности использования топлива по сравнению с обычной пятиступенчатой автоматической коробкой передач.
Многие производители автомобилей заинтересованы в технологии DCT. Однако некоторые автопроизводители опасаются дополнительных затрат, связанных с модификацией производственных линий для приспособления к новому типу трансмиссии. Поначалу это может привести к увеличению стоимости автомобилей, оснащенных DCT, что отпугнет потребителей, заботящихся о затратах.
Кроме того, производители уже вкладывают значительные средства в альтернативные технологии передачи. Одной из наиболее примечательных является бесступенчатая трансмиссия или CVT. Бесступенчатая трансмиссия — это тип автоматической трансмиссии, в которой используется система подвижных шкивов и ремень или цепь для плавной регулировки передаточного числа в широком диапазоне. Бесступенчатые вариаторы также уменьшают удары при переключении передач и значительно повышают эффективность использования топлива. Но вариаторы не могут справиться с высокими требованиями к крутящему моменту спортивных автомобилей.
DCT не имеют таких проблем и идеально подходят для высокопроизводительных автомобилей. В Европе, где механические коробки передач предпочитают из-за их производительности и топливной экономичности, некоторые прогнозируют, что DCT захватят 25 процентов рынка. К 2012 году только один процент автомобилей, произведенных в Западной Европе, будет оснащен вариатором.
Далее мы рассмотрим историю DCT и посмотрим, что нас ждет в будущем.
Человек, который изобрел коробку передач с двойным сцеплением, был пионером автомобилестроения. Адольф Кегресс наиболее известен разработкой полугусеничных транспортных средств, оснащенных бесконечными резиновыми гусеницами, позволяющими им передвигаться по бездорожью по различным типам местности. В 1939 году Кегрессу пришла в голову идея коробки передач с двойным сцеплением, которую он надеялся использовать на легендарном автомобиле Citroën Traction. К сожалению, неблагоприятные деловые обстоятельства помешали дальнейшему развитию.
И Audi, и Porsche подхватили концепцию двойного сцепления, хотя поначалу ее использование ограничивалось гоночными автомобилями. Гоночные автомобили 956 и 962C включали Porsche Dual Klutch. или ПДК. В 1986 году Porsche 962 выиграл гонку World Sports Prototype Championship на 1000 километров в Монце — первую победу для автомобиля, оснащенного полуавтоматической коробкой передач PDK с подрулевыми лепестками. Audi также вошла в историю в 1985 году, когда раллийный автомобиль Sport quattro S1, оснащенный коробкой передач с двойным сцеплением, выиграл восхождение на холм Пайкс-Пик, гонку на гору высотой 4300 метров.
Однако коммерциализация трансмиссии с двойным сцеплением до недавнего времени была невозможна. Volkswagen был пионером в трансмиссиях с двойным сцеплением, лицензируя технологию DualTronic от BorgWarner. Европейские автомобили, оснащенные DCT, включают Volkswagen Beetle, Golf, Touran и Jetta, а также Audi TT и A3; Шкода Октавия; и Seat Altea, Toledo и Leon.
Ford является вторым крупным производителем коробок передач с двойным сцеплением, производимых Ford of Europe и его совместным производителем трансмиссий GETRAG-Ford, равным 50/50. Он продемонстрировал систему Powershift, шестиступенчатую коробку передач с двойным сцеплением, на Франкфуртском международном автосалоне 2005 года. Однако до выпуска серийных автомобилей с коробкой передач Powershift первого поколения осталось примерно два года.
Для получения дополнительной информации о коробках передач с двойным сцеплением и связанных темах перейдите по ссылкам ниже.
Первоначально опубликовано:6 апреля 2006 г.
Передачи:как они работают? [Инфографика]
Как работает автоматическая коробка передач
Как работает ручная передача:простое объяснение
Что такое соленоид коробки передач и как он работает?
Что такое планетарная передача и как она работает?