Роботизированная коробка передач-основы функционирования. Сцепление акпп
Принцип работы сцепления автомобиля и его устройство
Автоликбез13 октября 2017
Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания не соединяется с коробкой передач (трансмиссией) напрямую. Между агрегатами установлен посредник – сцепление, помогающее плавно передать крутящий момент. Узел считается довольно надежным, поскольку редко «хандрит» даже на бюджетных машинах. Но в случае поломки дальнейшее движение становится крайне затруднительным. Чтобы оценить важность данного элемента, предлагается рассмотреть устройство и принцип работы сцепления автомобиля.
Какую функцию выполняет сцепление?
Представьте, что после включения 1-й передачи первичный вал коробки подключается к работающему двигателю напрямую. Гипотетические сценарии развития событий выглядят так:
- мотору не хватит усилия, чтобы справиться с приложенной полной нагрузкой, в результате чего он заглохнет;
- силовому агрегату хватит мощности на преодоление нагрузки, отчего последует сильный рывок машины вперед;
- если в этот момент прибавить оборотов нажатием педали газа, то крутящий момент коленчатого вала может переломать зубья шестерен коробки передач.
Как видите, среди перечисленных вариантов отсутствует плавное движение с места, происходящее на автомобилях в реальной жизни. Причина следующая: без сцепления нормально тронуться с места невозможно. Более того, вы даже первую скорость не включите – прямая стыковка двух валов даст вышеупомянутый рывок. Переключение на высшие передачи тоже исключается.
Отсюда вывод: встроенное между первичным валом коробки скоростей и коленвалом двигателя сцепление нужно для плавного подключения одного агрегата к другому. Благодаря ему сила крутящего момента передается трансмиссии не сразу, а постепенно.
Отпуская крайнюю слева педаль и трогаясь с места, вы чувствуете возрастающее усилие и при необходимости можете прибавить газу, чтобы автомобиль не заглох. Аналогично совершается переход на 2-ю и последующие скорости. В машинах с автоматической коробкой передач (АКПП) нет педали сцепления, поскольку узел – посредник действует без участия водителя – переключение производит гидравлический либо электрический привод.
Принцип действия механизма
В работе узла сцепления задействованы следующие основные детали:
- маховик, жестко закрепленный на коленчатом валу силового агрегата;
- 2 диска – нажимной и ведомый, составляющие фрикционный механизм;
- кожух;
- нажимные пружины;
- подшипник;
- диафрагменная пружина в виде концентрических рычагов;
- вилка;
- рабочий цилиндр гидравлического привода, срабатывающий при нажатии педали.
Примитивнейший механизм, который применялся в прошлом столетии, не включал гидроцилиндр, значительно облегчающий работу водителю. Вместо него стоял механический тросовой привод.
Ведущий диск (он же – корзина) прикручен к маховику болтами и вращается вместе с ним. Нормальное состояние сцепления, когда педаль находится в отжатом положении, – «подключено». То есть, коленчатый вал мотора и первичный коробки передач соединены посредством диска, придавленного к плоскости маховика пружиной. Когда вы нажимаете педаль, узел работает по такому алгоритму:
- Через тормозную жидкость усилие передается гидроцилиндру, толкающему вилку.
- Вилка надавливает на подшипник, а он толкает концентрические рычаги, чьи концы упираются в нажимной диск.
- Концы рычагов отводятся назад и освобождают диск, в результате связь между валами разрывается, при этом вращающийся коленвал не крутит шестерни коробки.
- Когда нужно тронуться с места, вы постепенно отпускаете педаль. Подшипник высвобождает рычаги, которые под воздействием пружин давят на диск. Последний прижимается к маховику фрикционной поверхностью и автомобиль плавно движется вперед.
- Алгоритм повторяется при каждом переключении скоростей.
Чтобы сделать стыковку двигателя с трансмиссией более плавной, устройство сцепления предусматривает несколько демпферных пружин внутри ведомого диска. В момент касания фрикционных накладок поверхности маховика они сжимаются и дополнительно сглаживают передачу усилия мотора.
Разновидности узлов
Выше было описано устройство и принцип работы самой распространенной конструкции сцепления сухого типа, устанавливаемого на автомобили с механической коробкой передач. В легковых машинах, оснащенных АКПП, применяются системы «мокрого» типа, где детали фрикционного механизма погружены в жидкость. Это позволяет снизить воздействие силы трения продлить ресурс узла.
Существующие конструкции сцепления делятся на такие разновидности:
- по количеству фрикционных поверхностей: одно– и многодисковые;
- по способу управления: механические, с сервоприводом и гидравлические;
- по рабочей среде – сухие и влажные.
Многодисковая система внедрена вместе с моторами повышенной мощности. Причина следующая: одна группа фрикционных накладок тяжело переносит повышенные нагрузки и довольно быстро изнашивается. Благодаря конструкции с двумя дисками, разделенными проставкой, большой крутящий момент равномерно распределяется на 2 группы накладок (выжим происходит одновременно). Снижение удельной нагрузки дает увеличение срока службы узла.
С действием механического (педального) привода вы уже познакомились. На автомобилях с автоматической коробкой обычно устанавливается привод от гидротрансформатора, включающий сцепление самостоятельно. Принцип работы прост: вместе с повышением оборотов коленчатого вала возрастает давление масла в трансформаторе. Когда оно достигает определенного порога, срабатывает клапан, отжимающий пружины и переключающий скорости автоматически.
Сцепление в автомобиле с роботизированной коробкой включается сервоприводом по команде электронного блока управления. Последний ориентируется на показания датчиков и в нужный момент посылает сигнал приводу выжать сцепление. Выбрать момент переключения на другую скорость может и водитель, посылая импульс посредством рукоятки КПП либо подрулевых лепестков.
Распространенные неисправности
Чаще всего в механизме сцепления возникают следующие неполадки:
- протечка манжеты гидроцилиндра;
- критический износ фрикционных накладок;
- ослабление диафрагменной пружины;
- замасливание и пробуксовка ведомого диска;
- поломка либо заедание вилки.
Только первая неисправность, связанная с утечкой тормозной жидкости, позволяет без проблем добраться до автосервиса. В остальных случаях сцепление может не включиться и ехать дальше не получится.
Совет. Если вам удастся перевести механическую КПП на 1-ю передачу, попытайтесь тронуться со стартера, не касаясь педали сцепления. Это позволит доехать до СТО на малой скорости своим ходом.
Иногда в результате поломки механизма сцепления на АКПП «повисает» включенная передача, что дает возможность добраться в гараж или мастерскую. Но после остановки дальнейшее движение исключено. Если машина с механической коробкой доставляется на сервис методом буксировки, то с автоматической – только эвакуатором.
autochainik.ru
Все про роботизированные коробки передач с двумя сцеплениями
Все чаше на рынке можно встретить автомобили оснащенные роботизированной трансмиссией с двумя сцеплениями, у которой есть свои плюсы и минусы, о них мы поговорим в дальнейшем. Многие автомобильные эксперты считают, что за таким типом коробок передач будущее, в пример можно привести VAGовскую роботизированную трансмиссию DSG-6. Ее экономичность и быстрое переключение передач подкупила многих автолюбителей по всему миру. Затем на рынке появилась DSG-7, которая прославилась своей ненадежностью и многие отказались от покупки автомобилей концерна VAG именно из-за боязни поломки и дальнейшего, достаточно дорогого ремонта.
Первый в истории робот с двумя сцеплениями
Отсчетом можно считать 1939 год, инженер Адольф Кегресс сконструировал прототип трансмиссии с двойным сцеплением, но к сожалению из-за недостатки финансирования, его труды не увенчались успехом и работа была заморожена почти на 40 лет.
Первым в истории автомобилем, который должен был обзавестись роботизированной коробкой передач с двумя сцеплениями, должен был стать Citroen Traction Avant. Это переднеприводный автомобиль с несущим кузовом, за все время производства появилось немалое количество вариантов исполнения кузова: четырехдверный седан, двухдверное купе, двухдверный кабриолет и пятидверный хэтчбек.
Воплотить идею Адольфа Кегресса в жизнь удалось инженерам из Porsche, грубо говоря обкатывать новую технологию стали на автомобилях 956 и 962C, предназначенных для кольцевых гонок. Но из-за большого веса, значительных габаритов и главное ненадежности, данная кпп в серийное производство не пошла и ее использование не выщло за пределы трека. В 1985 году попытки доработать трансмиссию предпринимали инженеры Audi установив коробку на раллийный автомобиль Sport quattro S1, к слову автомобилю удалось выиграть в американских соревнованиях по скоростному подъему на гору Пайкс-Пик.
Какие бывают роботизироованные коробки передач с двумя сцеплениями
Их можно разделить на два типа:
- с мокрым сцеплением;
- с сухим сцеплением.
Как правило первый вариант используется на более мощных двигателях, крутящий момент которых превышает 350 Нм. Для того чтобы развеять миф ненадежности таких кпп, приведем в пример Bugatti Veyron, DCT на котором справляется с мощностью мотора в 1 250 Нм крутящего момента. Среди роботизированных тансмиссий устанавливаемых на автомобили марки Audi и Volkswagen, самым надежным роботом считается DSG-7 DQ500, в стоке способная «переварить» до 600 Нм крутящего момента. Трансмиссии с сухим сцеплением устанавливаются в основном на автомобили с маломощными двигателями, не превышающими отметку в 250 Нм крутящего момента. (полный список автомобилей с дсг 7).
Помимо Audi и Volkswagen еще несколько компаний оснащающие свои машины подобного типа коробками:
- Lamborghini — компания использует 7-ми ступенчатый робот под названием Lamborghini Doppia Frizione (LDF). Устанавливается на модель Huracán LP610-4 2014 модельного года с 5.2 литровым силовым агрегатом V10 мощностью 610 л.с. и 560 Нм. крутящего момента. Важно отметить, Lamborghini Doppia Frizione (LDF) позволяет использовать функцию Launch Control для максимально быстрого ускорения при разгоне с места.
- BMW — в 2008 году баварский производитель вывел на рынок M3 с коробкой производства Getrag, с двойным сцеплением от BorgWarner, получившей название M double-clutch transmission (M DCT). Затем она устанавливалась на модель Z4 второго поколения в версиях (sDrive35i и sDrive35is) и еще ряде моделей включая 135i. С 2014 года 7-ми ступенчатый робот (DCT) устанавливается на M3 в кузове F80 и М4 соответственно в кузове F82.
- Mercedes-Benz использует 7-ступенчатую SpeedShift трансмиссию производства Getrag, устанавливая ее на модель SLA AMG, тот же блок DCT используется на модели Ferrari California. У компании Mercedes-Benz имеются и собственные разработки 7-ми ступенчатой коробки с двойным сцеплением, которая устанавливается на модели CLA 250 и GLA250.
- Ford — начиная с 2008 года PowerShift с мокрым сцеплением устанавливается на модели Focus и C-Max. DCT произведена Ford Motor Company в сотрудничестве с Getrag и LUK. Есть еще один вариант PowerShift с сухим сцеплением, он менее надежен но его стоимость значительно ниже, стоимости варианта с мокрым сцеплением. Данная кпп также встречается на Volvo S60.
- Acura — DCT с 9-тью передачами устанавливается на суперкар NSX.
- KIA/Hyundai — корейские производители также решили устанавливать на свои модели роботы с двойным сцеплением (DCT), одной из первых таких моделей стал CEE’D GT. В планах компании установка данной кпп на модели Pro CEED GT, CEED Koup и еще несколько моделей не продающихся в нашей стране. Главными преимуществами робота с двойным сухим сцеплением является его экономичность и быстрое переключение передач. Hyundai устанавливает (EcoShift) на Veloster, Veloster Turbo, Sonata, i30 и Tucson.
- Mitsubishi — для своих спортивных моделей Lancer Evolution X и Lancer Ralliart, компания использует спортивную коробку передач с двойным сцеплением, под названием Twin Clutch SST. Достоинствами TC-SST можно считать быстрое переключение пердач, позволяющее снизить время разгона.
- Nissan — несложно догадаться, что DCT устанавливается на GT-R, который на сегодняшний день является одним из лучших в своем классе автомобилей. На спорткаре установлена 6-ступенчатая роботизированная коробка передач BorgWarner (DCT GR6) с двойным сцеплением. Переключение передач происходит за 0.15 секунд.
- Porsche — изначально подобного рода коробки передач устанавливались исключительно на спортивные автомобили, они были разработаны в сотрудничестве с ZF Friedrichshafen AG. Гражданские модели получили Porsche Doppelkupplungsgetriebe (PDK), достаточно надежные и очень шустрые.
- Peugeot/Citroen — одни из немногих, кто первыми стали устанавливать роботов на кроссоверы (Peugeot 4007 и Citroen C-Crosser). Автоматическая 6-ступенчатая коробка передач DCS с двумя сцеплениями устанавливается на модификации с 2.2 HDi 156 л.с. и 389 Нм крутящего момента.
- Renault — французская компания также не упустила шанс испробовать современную технологию, в результате чего в 2010 году появился Megane с роботизированной коробкой с двойным сухим сцеплением EDC DC 4
И это далеко не полный список, новую технологию внедряют китайские производители на BYD и Qoros, немецкие на Smart и прочие.
Как устроена роботизированная коробка передач и принципы ее работы
Прежде всего, для ознакомления предлагаем посмотреть видео на данную тему
Вся конструкция состоит из (речь идет о кпп с масляной ванной):
- первичного вала четных передач;
- первичного вала нечeтных передач и заднего хода;
- масляного насоса;
- двойного сцепления;
- гидравлического механизма переключения;
- датчика включенной передачи;
- масляного фильтра;
- электрогидравлического блока.
Об основных отличиях мокрого сцепления от сухого мы поговорим в следующий раз, сегодня речь пойдет об общем устройстве трансмисий такого типа. Данная коробка представляет собой механическую кпп с системой управления передач и сцеплением фрикционного типа. Главным преимуществом можно считать два ряда передач , каждый из которых соединен с маховиком двигателя через собственное сцепление. Первый ряд отвечает за нечетные передачи и задний ход, второй соответственно за четные. Не будем углубляться в терминологию, проще говоря пока автомобиль едет на нечетной передачи, коробка уже держит включенной следующую передачу, но без подачи момента. Как только происходит переход на следующую передачу, диски первого сцепления размыкаются, а другого — наоборот, смыкаются. Отсюда и более плавный ход и ощущение постоянного ускорения.
Плюсы и минусы роботизированных трансмиссий с двумя сцеплениями
Начнем с преимуществ:
- экономичность, одно из главных достоинств данных трансмиссий, причем стоит отметить, что показатели расхода топлива на версиях с сухим сцеплением ниже, чем на мокрых;
- плавность хода. Из-за особенности переключения передач, которые идут одна за одной удалось полностью избавиться от легких толчков, которые присуще классическому автомату;
- динамика;
- возможность выбрать режим работы трансмиссии ;
Теперь поговорим о недостатках
- одним из главных является ненадежность и выход из строя мехатроника. По большей части это проблема DSG-7;
- дорогая в ремонте и обслуживании;
- чувствительна к тяжелым дорожным условиям.
- металлический лязг при проезде лежачих полицейских или неровностей (речь о DSG-7)
- стоимость производства роботизированной трансмиссии с двумя сцеплениями достаточно дорога.
Выводы
Из всего вышеуказанного можно сделать вывод о том, что с каждым годом все больше производителей пытается освоить для себя новый тип трансмиссий и список моделей оснащенных преселективной коробкой передач будет только увеличиваться. Как и у любой трансмиссии у DCT есть свои плюсы и минусы. Если вы являетесь первым владельцем авто и оно на гарантии, то можно ни о чем не беспокоиться, а вот покупая автомобильна вторичном рынке нужно быть предельно внимательным, особенно если речь идет о DSG-7, особенно DQ200, которая считается самой проблемной из всех. За остальными кпп таких существенных проблем замечено не было, но как говориться раз на раз не приходится и во многом надежность зависит от самого водителя и стиля езды.
akppwiki.ru
Устройство сцепления и коробки передач
В видео, предназначенном для обучения специалистов сервисных центров Тойота, подробно рассказывается об устройстве и принципе работы сцепления и механической коробки передач.
Мощность двигателя нужно приспосабливать к различным ситуациям, возникающим при вождении. Необходим преобразователь, способный эффективно отключать и подключать двигатель и передавать крутящий момент двигателя на ведущие колеса. Мы хотим познакомить вас с конструкцией и работой сцепления и механической коробки передач.
Устройство сцепления
Маховик и кожух сцепления скреплены болтами со стороны двигателя. Внутри кожуха сцепления имеется нажимной диск, который прижимает ведомый диск к маховику, обычно посредством диафрагменной пружины. Эта прижимающая сила позволяет передавать вращение от двигателя на первичный вал коробки передач, который смыкается с ведомым диском. Такое состояние называют включенным сцеплением. В отсутствие силы, прижимающей нажимной диск к ведомому диску, ведомый диск свободно висит между маховиком и нажимным диском. Это состояние называется выключенным сцеплением.
Здесь мы видим сцепление нажимного типа, при включении которого сила действует на меньшее плечо диафрагменной пружины. Есть и другой тип, в котором за счет перестановки точки опоры и точки воздействия в диафрагменной пружине при освобождении нажимного диска используется натяжение.
Работа сцепления видео.
Принцип работы сцепления следующий.
- Нажатие на педаль сцепления вызывает движение поршня. В главном цилиндре сцепления это движение преобразуется в гидравлическое давление, впускной клапан закрывает вход в резервуар.
- Повышение давления передается к цилиндру выключения. Под действием гидравлического давления поршень цилиндра выключения через толкатель толкает вилку выключения сцепления, и затем подшипник выключения, установленный с другой стороны, приводит в движение диафрагменную пружину.
- Таким образом, отжав диафрагменную пружину, ведомый диск освобождается от действия нажимного диска и сцепление выключается.
Устройство механической коробки передач
Коробка передач это набор шестерен, которые преобразуют мощность двигателя, а также направление вращения и в соответствии с условиями вождения передают их на приводные колеса. Различие применяемых наборов шестерен позволяет варьировать скорость автомобиля от низкой до высокой.
Видео устройство коробки передач
Коробка передач – это блок, позволяющий легко, быстро, аккуратно и спокойно оперировать наборами разных пар шестерен. Какое количество пар шестерен можно считать идеальным для коробки передач? При движении вперед их количество равно четырем или пяти. В комбинации шестерен направление вращения на входе противоположно направлению вращения на выходе, поэтому реально используется две пары зубчатых колес, чтобы получать одно и то же направление вращения.
Поскольку обратное вращение при заднем ходе также входит в функцию коробки передач, вводится еще одна промежуточная передача, чтобы скомпенсировать невозможность обратного хода двигателя.
Принцип работы коробки передач.
Механическая коробка передач может быть установлена поперечно или продольно. Заднеприводные автомобили имеют продольную, а переднеприводные – поперечную МКПП. Далее рассматривается конструкция коробки передач типа W58 заднеприводного автомобиля и ее кинематическая цепочка.
С 1-й по 5-ю передачу, исключая четвертую, мощность передается в следующем порядке:
Первичный вал – главная ведущая шестерня – ведомая шестерня – ведомая шестерня – вторая ведущая шестерня – скользящая муфта и ступица – вторичный вал.
При включении четвертой передачи первичный и вторичный валы связаны непосредственно. В передаче задний ход участвует промежуточная шестерня, которая преобразует вращение вторичного вала в противоположное первичному.
Дифференциал трансмиссии переднеприводных автомобилей встроен в блок коробки передач ради уменьшения конструкции. Первичный и вторичные валы направлены в одну сторону. Рассмотрим вкратце кинематические цепочки МКПП типа С50.
На 1-й и 2-й передачах порядок передачи мощности:
Первичный вал – вторая ведущая шестерня – скользящая муфта и ступица – вторичный вал – дифференциал.
На 3-й, 4-й и 5-й передачах мощность передается так:
Первичный вал – скользящая муфта и ступица – вторая ведущая шестерня – вторая ведомая шестерня – вторичный вал – дифференциал.
При заднем ходе добавляется промежуточная шестерня заднего хода.
Устройство синхронизатора коробки передач.
При переключении передач должны плавно зайти в зацепление две шестерни, имеющие различные скорости. Одна из них вращается быстро со скоростью первичного вала, а другая со скоростью вторичного. Синхронизаторы были спроектированы так, чтобы сблизить две работающие шестерни и за счет трения синхронизировать их окружные скорости вращения для облегчения сцепления. Мы рассмотрим работу синхронизатора сухарного типа, составными частями которого являются:
- Ступица муфты
- Скользящая муфта
- Пружинное кольцо
- Кольцо синхронизатора
Перед переключением передачи каждая шестерня свободно вращается на вторичном валу. И наоборот – ступица муфты и скользящая муфта прикреплены шлицами ко вторичному валу и вращаются на стороне карданного вала. Перевод рычага смещает скользящую муфту и подвижный сухарь вправо, а подвижный сухарь надвигает свободно сидевшее кольцо синхронизатора на конус шестеренки, чтобы начать синхронизацию. Из-за разницы скоростей скользящей муфты и шестерни и из-за трения между кольцом синхронизатора и конусом шестерни шлицы в скользящей муфте и кольце синхронизатора устанавливаются друг напротив друга с зазором в направлении вращения шестерни. Размер зазора равен разности толщин паза сухаря и сухаря.
Продвигаем рычаг дальше. Скользящая муфта наезжает на выступ сухаря и кончик его шлицей еще сильнее надвигает кольцо синхронизатора на конус шестеренки. Возникающее при этом трение обеспечивает хорошую синхронизацию. Теперь скорости вращения скользящей муфты и кольца синхронизатора равны, шлицы на муфте, которые не могли зацепиться со шлицами синхронизатора из-за зазора, теперь могут плавно переместиться, и войдя в зацепление со шлицами шестерни, передавать мощность двигателя.
Жанр статьи - Автомобили
ПОДКАТЕГОРИИ:
omotore.ru
Роботизированная коробка передач двойное сцепление
Роботизированная коробка передач, чтобы объяснить принцип ее работы, придется вспомнить обычную механическую коробку.
Она состоит из двух валов – ведущего (первичного) и ведомого (вторичного). Крутящий момент от двигателя на ведущий вал передается благодаря механизму сцепления. После преобразования на вторичном валу момент поступает к ведущим колесам.
На валах имеются шестерни, которые находятся в зацеплении. На ведущем валу они не двигаются, а на ведомом – беспрепятственно вращаются. При включении нейтральной передачи (N) шестерни ведомого вала свободно прокручиваются: крутящий момент не передается, трансмиссия и мотор разорваны.
Вспомнили.В этом случае у нас присутствует педаль сцепления,а переключение скоростей водитель производит вручную.
Устройство роботизированной коробки передач
Роботизированная коробка передач это та же механика, но за смыкание и размыкание сцепления и переключение передач отвечают специальные приводы,так называемые сервоприводы.Их два: первый отвечает за работу сцепления,второй-за переключение скоростей. Другое название сервопривода-актуатор. Всем этим управляет электронный блок.
При поступлении команды с электронного блока на переключение передач, первый выжимает сцепление, второй же, перемещая муфту, включает нужную передачу,затем первый плавно отпускает сцепление.Педаль сцепления в салоне уже не нужна,все за нас делает электроника.
Так выглядит упрощенная схема работы роботизированной коробки.Не даром ее в народе прозвали-коробка робот.
Теперь о том,какие бывают приводы?
1) Чаще всего это электрический привод,основа которого-электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Устанавливаются такие коробки на бюджетные автомобили благодаря своей невысокой стоимости. Это самый простой вариант роботизированной трансмиссии с двумя отдельными приводами.
2) Гидравлический привод.Его работа осуществляется при помощи гидравлических цилиндров,которые в свою очередь управляются злектромагнитными клапанами,аналогично как и в стандартной коробке автомат.Такие приводы еще называют электрогидравлическими.Они гораздо дорогостоящие и устанавливаются на дорогие машины.Но нужно отметить,что переключение передач гидравлическим приводом осуществляется гораздо быстрее чем электрическим,провалы при этом менее заметны.
Как уже было сказано выше,управляет всем этим компьютер. При подборе передачи электроника учитывает текущую скорость движения, обороты двигателя, данные, переданные системой «антизанос»,антиблокировочной системой и другими.
Все автомобили,оснащенные автоматической коробкой передач,в том числе и коробка-робот, имеют функцию "Типтроник".То есть,управление может осуществляться как в автоматическом режиме,так и в ручном (полуавтоматическом).Водитель самостоятельно при помощи селектора или подрулевых лепестков переключает передачи. Плюс (+) -переключение на высшую передачу,минус (-) -на низшую.
Особенности роботизированной коробки передач
1. Малый вес конструкции и низкая стоимость по сравнению с классической АКПП.
2. Зачастую коробка робот устанавливается на бюджетные модели. Например, на городские хетчбэки европейских производителей ставят удешевленный вариант трансмиссии с электрическим приводом.
3. Длительность переключения – до двух секунд, отсюда и ощутимые провалы потока мощности.
Коробка передач робот имеет один существенный недостаток. Во избежание рывков электроника надолго разрывает двигатель и колеса во время переключения передач. Поэтому при разгоне появляются характерные провалы.
Чтобы ликвидировать этот существенный недостаток, повысить комфортность езды - нужно было что-то придумать для сокращения длительности переключения.Конечно же,это привело к подорожанию конструкции.
Интересное решение этой проблемы было найдено компанией Ricardo.Появилась роботизированная коробка под названием Easytronic для Опель Корса, в которой вместо традиционных раздельных приводов,использован одиночный электромагнитный. Это позитивно сказалось на размерах и массе конструкции, при этом скорость переключения передач возросла в 8 раз и вместо 2 -составила 0,35 с.
Следующим шагом инженерной мысли стало появление роботизированной коробки с двойным сцеплением.
Этот удачный механизм появился в восьмидесятых годах прошедшего столетия. Ярким примером можно назвать DSG от конструкторов Фольксваген.
Кстати сказать,идея создания такой коробки с двумя сцеплениями была озвучена еще в 1939 году. Адольф Кегресс предложил в один корпус поместить две механические КПП. Это, согласно его задумке, позволило бы одновременно включать 2 передачи. Изобретатель оказался прав,а его идея получила свое воплощение только в конце прошлого века.
Появилась коробка с двумя сцеплениями, двумя первичными и двумя вторичными валами,что существенно привело к сокращению разрыва потока мощности. Момент переключения передач стал занимать меньше времени,чем вы моргнете глазом-всего 7 миллисекунд.
А теперь разберемся,как устроена и как работает такая коробка.
Коробка передач робот DSG
Коробка состоит из двух вторичных и двух первичных валов. На вторичных валах находятся ведомые шестерни и синхронизаторы. В свою очередь, первичные валы вмонтированы друг в друга – наподобие матрешки. Каждый вал соединяется с силовым агрегатом благодаря отдельному многодисковому сцеплению. Внешний первичный вал состоит из шестерен 2-й, 4-й и 6-й передач, остальные находятся на внутреннем первичном валу.
Когда автомобиль начинает движение, блокируется шестерня 1-й передачи. Вместе с этим электроника предвидит включение 2-й и производит блокировку вторичной шестерни. Получается одновременно включено 2 передачи, но одно из сцеплений разомкнуто. Такая технология позволила добиться молниеносного переключения. Весьма успешной и эффективной признана серийная коробка Volkswagen Golf. Такие коробки стали называть "преселективными".
Говоря о разновидностях двойного сцепления,оно бывает:
1. «Сухое» – фрикционы находятся в воздухе.
2. «Мокрое» – многодисковое сцепление в рабочей жидкости.
Сухие сцепления при неаккуратной езде,"педаль до пола",могут перегреваться.На дорогих машинах с мощными двигателями устанавливаются пакеты фрикционов,работающих в масле.В связи с большим проскальзыванием,работая в масле эффективность передачи мощности несколько снижается,но такое сцепление лучше выдерживает большие нагрузки.
На сегодняшний день преселективные коробки активно используют известные автопроизводители:
- БМВ.
- Форд.
- Митсубиси.
- Фиат.
Плюсы и минусы роботизированной коробки
Создавая коробку робот и систему ее управления, инженерам пришлось изрядно потрудиться. Зато теперь данная разновидность трансмиссии имеет ряд важных преимуществ:
- В отличии от автомата,снижен расход топлива.
- Стоит дешевле аналогов.
- Надежность.При отсутствии частых пробуксовок и резких разгонов без проблем эксплуатируется в течение многих лет.
- Меньше подвержена поломкам,так как в основе лежит механическая коробка.
- Если в авто имеются подрулевые лепестки, можно добиться приличной динамики и быстрого переключения.
- Оптимальные параметры езды подбираются компьютером,исключая человеческий фактор,что способствует защите двигателя от преждевременного износа.
Однако стоить учесть:
- при старте автомобиля,оснащенного «роботом»,автомобиль может немного откатываться;
- рывки во время переключения негативно сказываются на функционировании силового агрегата.
Когда требуется ремонт роботизированной коробки передач
- Рывки во время переключения.
- Толчки при включении пониженной передачи.
- Горит индикатор поломки РКПП.
Поломки, как правило, связаны с неисправностями двигателей сервоприводов, которые контролируются импульсным током.
Нередко стираются и загрязняются щетки механизма, а это влияет на работу датчика холла. Очистку или замену щеток стоит доверять исключительно квалифицированным мастерам.
В наши дни роботизированная коробка передач стала популярной и востребованной у отечественных автолюбителей. С чем это связано? Хотя она и не является лидером по всем номинациям, но сохраняет ведущие позиции, удачно сочетая в себе эффективность, дешевизну и комфорт.
Кому подойдет коробка робот?
Любителям спокойной, размеренной езды, а также тем, для кого важна экономия топлива. Недорогие трансмиссии данного типа отлично себя зарекомендовали при активной эксплуатации в пределах городской черты.
Эксперты считают, что роботизированные трансмиссии будут и дальше активно модернизироваться, устанавливаться на разные модели авто. За ними будущее! Это связано с огромным ресурсом и невысокой стоимостью механизма.
Спасибо! Смотрите видео, делитесь своим мнением в комментариях,какой из видов коробок для Вас предпочтительнее,о их недостатках,достоинствах,особенностях при вождении,ну и конечно же,не забудьте поделиться статьей с друзьями в соц.сетях.
P.S. Также,одним из видов автоматических коробок,продвигаемых автопроизводителями в последнее время,является коробка вариатор.На мой взгляд,при покупке автомобиля стоит обратить внимание.
wmeste.su
Двойное сцепление. Принцип действия двойного сцепления. Сравнение сухого и мокрого сцепления
Автоматизированные коробки передач с двойным сцеплением
Назначение двойного сцепления
Наконец-то классическая автоматическая коробка передач обзавелась конкурентом. «Коробка передач последовательного переключения» DSG (DirektSchaltGetriebe) захватывает рынок. Может быть, ощущения комфорта от переключений передач несколько отстают от классической АКПП, однако коэффициент полезного действия значительно выше при полной автоматике всех происходящих процессов. За счёт того что скорость переключения передач в автомобиле с двойным сцеплением очень мала, в первую очередь она представила интерес для спортивных машин. В тоже время габаритные размеры двойного сцепления довольно малы и сопоставимы с размерами обычного сцепления, поэтому использование этого механизма возимело смысл во всех автомобилях, как говорится от мала до велика. Коробка предназначена для всех типов автомобилей, от экономных до спортивных машин, при этом покрывается большой объем рынка и стоимость продукции уже не столь велика, как это было в первых тестовых образцах и протопипах.
Тем не менее разработка и производство двойного сцепления - очень технологичный и точный процесс. К примеру, програмное управление должно регулировать степень закрытия сцепления при трогании с места вперёд и движении задним ходом. Современные моторы сконструированы таким образом, что уже при трогании выдают довольно таки большой вращательный момент. чтобы ускорение автомобиля было не очень большим и вместе с тем поддавалось управлению, выходной вал двигателя по отношению к входному валу кпп должен вращаться с проскальзываниме, которое и должно обеспечивать двойное сцепление в автоматическом режиме. Поэтому к сцеплению предъявляются особые требования.
Двойное сцепление для быстрого переключения
Существуют сцепления с полностью сухими поверхностями трения и те, которые работают в масляной ванне (они называются мокрые). Как правило, для передачи одинакового вращательного момента поверхность трения в мокрых сцеплениях, несмотря на меньший диаметр, больше чем в сухих, за счёт наличия в сцеплении набора из нескольких фрикционных и стальных дисков. До недавнего момента многодисковые сцепления использовались только в мотоциклах и автоматических коробках передач. Постепенно они начинают внедряться в остальные сегменты автомобилестроения.
Двойное сцепление используется в основном для автоматического переключения передач
В то время как классическое мокрое сцепление в мотоциклах переключается в основном вручную и работает в масляной ванне с соответствующими потерями мощности из-за вязкого трения масла, в автомобилях работает двойное сцепление вместе с автоматизированной коробкой передач, а иногда используется и в полностью автоматической коробке передач вместо гидротрансформатора (только мокрое сцепление). Оно реагирует на команды блока управления коробкой передач и перемещается по средствам гидропривода (мокрое сцепление) или электропривода (сухое).
Современные мокрые сцепления без потерь мощности
Мокрые сцепления в настоящий момент опережают сухие, потому что циркуляция масла в них активнее отводит тепло от поверхностей трения. При этом новое масло в область контакта подаётся только в момент закрытия сцепления. При константной езде в одной передаче происходит отток масла от поверхностей сцепления и за счёт этого потери мощности снижаются. В этом режиме использования по экономичности мокрое сцепление может конкурировать с сухим. Естественно поверхности трения у этих двух разных систем не одинаковы, однако коэффициента трения мокрого слоя, который несколько ниже, хватает для передачи момента двигателя в закрытом состоянии без проскальзывания.
Сравнительная таблица сухого и мокрого сцеплений
|
|
|
| Сухое двойное сцепление | Мокрое двойное сцепление |
| Сухое двойное сцепление | Мокрое двойное сцепление | |
| Экономичность | Наилучшие показатели экономии топлива, даже в сравнении с ручной кпп | В среднем расход на 6% больше чем у сухого сцепления из-за вязкого трения масла и работы масляного насоса |
| Максмальная передаваемая мощность | Максимальный передаваемый момент двигателя ограничен из-за медленного охлаждения контактирующих поверхностей | Могут передавать большой вращательный момент. Лучшее охлаждение за счёт масляного потока |
| Разработка и управление | Разработка сухих двойных сцеплений требует особых затрат касательно програмного управления, поскольку неизбежный длительный износ сцепления должен быть учтён и в зависмости от времени должна меняться стратегия управления закрытием и открытием сцепления. | Нет значительных затрат на разработку из-за отсутствия износа |
| Скорость переключения | Сопоставима с мокрым сцеплением, больше чем в ручной кпп. Время переключения от 0.12 до 0.05 с | Сопоставима с сухим сцеплением, больше чем в ручной кпп. Время переключения от 0.12 до 0.05 с |
Также о коробках передач с двойным сцеплением, их устройстве и принципиальной кинематической схеме вы узнаете в статье Современные типы АКПП.
piter-at.ru
Принцип работы КПП с двойным сцеплением (коробка передач DSG)
Многие знают, что существует два основных типа коробок передач: механическая ( переключение передачи с помощью нажатия педали сцепления и перемещения рычага переключения передач) и автоматические ( режим выбирается автоматически, задействованы муфта сцепления, конвертор и набор планетарной передачи).
Трансмиссия DSG Но появилось нечто среднее, вобравшее в себя только самое лучшее двух коробок- КПП с двойным сцеплением или полу-автоматическая коробка (механическая коробка передач без сцепления и автоматизированная механическая коробка передач). В мире гоночных автомобилей полуавтоматы, такие как секвентальные механические коробки, используются уже многие годы.
Но в мире серийных автомобилей то, что называют КПП с двойным сцеплением или КПП прямого переключения можно считать новинкой. Эта статья посвящена принципам работы КПП с двойным сцеплением. Также мы попытаемся сравнить ее с другими видами коробок и выясним почему же некоторые считают ее трансмиссией будущего.
Принципы работы традиционной механической КПП
КПП с двойным сцеплением вобрала в себя достоинства двух механических коробок. Чтобы понять, что это означает, мы рассмотрим принципы работы обычной механической КПП. Прежде чем переключить передачу с помощью рычага переключения передач, водитель нажимает педаль сцепления. Которая отсоединяет двигатель от коробки передач и прекращает подачу силового потока к коробке. Когда водитель выбирает нужную передачу с помощью рычага, зубчатая муфта перемещается от одной шестерни к другой (шестерни разного размера).
Синхронизаторы выравнивают скорость вращения муфты, после чего передача безударно включается. После того, как шестерня пришла в движение, водитель отпускает педаль сцепления, происходит повторное соединение двигателя с трансмиссией и посылает крутящий момент на колеса. Таким образом, в обычной механической коробке передач, непрерывный поток мощности не передается от двигателя к колесам. Вместо этого подача мощности изменяется от включенного до выключенного состояния во время переключения передач, вызывая "толчок переключения передачи" или "прерывание крутящего момента".
Если у водителя мало опыта, то каждое такое переключение передач может стать привести к тому, что пассажиров начнет "кидать" вперед и назад. КПП с двойным сцеплением, напротив, использует два сцепления, но педаль сцепления отсутствует. Сложная электроника и гидравлика контролируют сцепления ( как в стандартной автоматической коробке передач). В КПП с двойным сцеплением сцепления функционируют автономно. Одно сцепление контролирует нечетные передачи (первую, третью, пятую), а другое - четные (вторую, четвертую и шестую). Благодаря такому распределению, передачи можно менять без прерывания потока мощности от двигателя к трансмиссии.
Принцип работы: Валы КПП с двойным сцеплением
Двойной вал - сердце КПП с двойным сцеплением. В отличие от обычной механической коробки, у которой все шестерни находятся на одном входном валу, в КПП с двойным сцеплением четные и нечетные передачи располагаются на разных валах. Как такое возможно, спросите вы? А дело все в том, что 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.
Диаграмма ниже показывает устройство обычной пятиступенчатой КПП с двойным сцеплением.
Обратите внимание, что одно сцепление контролирует вторую и четвертую передачи, а другое независимое сцепление - первую, третью и пятую, что позволяет молниеносно переключить передачу и поддерживать постоянный поток мощности. Стандартная механическая коробка передач не может этого, поскольку один вал рассчитан как для четных, так и для нечетных передач.
Многодисковые сцепления
Поскольку КПП с двойным сцеплением похожа на автоматическую, вы можете подумать, что ей требуется конвертер, который как и в автоматической коробке переносит крутящий момент от двигателя к трансмиссии. На самом деле, он ей не нужен, поскольку 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.
Как и конвертер, многодисковые сцепления используют гидравлическое давление для включения. Когда сцепление включено, гидравлическое давление внутри поршня разжимает пружины, что приводит прижиманию набора дисков сцепления к фиксированной пластине давления. Фрикционные диски имеют зубцы, такого же размера и такой же формы, что и пазы барабана сцепления.
В свою очередь барабан соединен с набором шестерней, которые получают крутящий момент. КПП с двойным сцеплением Audi использует как малые витые пружины, так и большие диафрагмовые пружины в многодисковых сцеплениях. При разъединении сцепления, давление жидкости внутри поршня снижается. Это заставляет пружины поршня сжиматься, давление набора дисков и пластины давления ослабевают.
Плюсы и минусы КПП с двойным сцеплением
Надеемся, вам становится понятным, почему КПП с двойным сцеплением отождествляют с автоматизированной механической. В принципе, КПП с двойным сцеплением ведет себя как стандартная механическая: у нее есть входной и промежуточный валы для размещения шестерен, синхронизаторы и сцепление. Единственное, чего у нее нет, так это педали сцепления, поскольку функцию педали выполняют компьютеры, соленоиды и гидравлика.
Ощущение езды - одно из многих преимуществ КПП с двойным сцеплением. Передачи вверх занимают около 8 мс, что обеспечивает самое динамичное ускорение. Она способствует плавному разгону, без толчков, которые сопровождают переключение передач с помощью ручных и даже некоторых автоматических коробок. Такая КПП дает водителям возможность выбора: контролировать ли переключение передач самому или позволить компьютеру выполнить всю работу.
Возможно, 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). 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). Коробка CVT является одним из видов автоматической КПП, который использует подвижную систему шкивов и ремень или цепь для реализации бесконечного множества передаточных соотношений на широком диапазоне оборотов. Бесступенчатые КПП тоже уменьшают толчки при переключении передачи и значительно повышают топливную экономичность.
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. В Европе механической коробке отдается предпочтение из-за экономичности. Некоторые предполагают, что автомобили с КПП с двойным сцеплением "захватят" 25 процентов рынка. К 2012 году лишь один процент автомобилей, произведенных в Западной Европе, будет оснащен бесступенчатой КПП. Сейчас мы вспомним историю КПП с двойным сцеплением.
КПП с двойным сцеплением: Прошлое, Настоящее и Будущее
Эту коробку изобрел пионер автомобилестроения Adolphe Kégresse, больше известный изобретением полугусеничных машин, оснащенных резиновыми гусеницами, которые помогают ездить по различным формам рельефа. В 1939 году Kegresse сформулировал идею КПП с двойным сцеплением, которую он надеялся воплотить в легендарном Citroen Traction. К сожалению, неблагоприятные условия бизнеса не позволили претворить идею в жизнь.
Audi и Porsche взяли эту концепцию на вооружение, хотя ее применение было ограничено гоночными автомобилями. Гоночные автомобили 956 и 962C снабжались Porsche Dual Klutch или PDK. В 1986 году Porsche 962 выиграл гонку Monza 1000 километров World Sports Prototype Championship race, это была первая победа автомобиля оснащенного PDK, полуавтоматической переключаемой лепестками на руле трансмиссии). Компания Audi также вошла в историю в 1985 году, когда Quattro Sport S1 с КПП с двойным сцеплением выиграл Pikes Peak Hill climb, гонке с подъемом на высоту 4300 метра.
Volkswagen стал пионером в применении КПП с двойным сцеплением, применив технологию компании BorgWarner DualTronic. 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. Ford является вторым крупнейшим производителем, применившим технологию КПП с двойным сцеплением, разработанную европейским Ford и совместного предприятия Getrag-Ford.
Они продемонстрировали Powershift System, шестиступенчатую коробку с двойным сцеплением в 2005 году на Франкфуртском Международном шоу. Серийный автомобиль, использующий первое поколение Powershift был выпущен около двух лет назад.
Источник: Авто Релиз.ру.autorelease.ru
