Работа автоматической коробки передач

Ещё совсем недавно трансмиссия автомобиля была двух видов: механика, требующая от водителя выдавить педаль сцепления и переместить рычаг КПП при выборе другой передачи, а также была и автоматическая, делающая за водителя всю его работу благодаря гидротрансформатору и набору планетарных передач. Но теперь же появилось другое лучшее решение, пришедшее на смену двум вышеупомянутым концепциям, а именно трансмиссия с двойным сцеплением, или как её ещё называют автолюбители, полуавтоматическая трансмиссия, т.е. механика, не имеющая сцепления и механическая автоматизированная коробка передач.

 

На гоночных автомобилях уже давным-давно используются полуавтоматические коробки передач, а точнее секвентальные механические коробки, от английского – sequential manual gearbox (сокращ. SMG). Но вот в мире это ещё пока новая технология, поэтому машины в массовом производстве выпускаются с данной технологией крайне редко.

 

В данной статье мы постараемся вам рассказать про то, как работает автоматическая КПП с двойным сцеплением, с другими КПП и узнаем, почему её называют трансмиссией будущего.

 

С руками или без них

Данная трансмиссия с 2-мя сцеплениями предлагает нам достоинства двух обычных механических КПП в одном агрегате. Чтобы понять, что это означает, мы ещё раз расскажем процесс работы обычной механики. Перед тем как водитель переключает передачу в автомобиле с МКПП, он для начала выдавливает сцепление, которое уже потом отсоединяет двигатель от коробки и таким образом вызывает прерывания потоков крутящего момента на КПП. Передвигая рычаг МКПП, зубчатая муфта начинает перемещаться от одной шестерни к другой. Есть ещё такие устройства – синхронизаторы, для предотвращения скрежета, они выравнивают скорость вращения зубчатой муфты со скоростью зацепляемых шестерней. Как только будет выбрана новая шестерня, водитель отпустит педаль сцепления, и двигатель снова будет соединён с трансмиссией, которая пошлёт крутящий момент на колёса вашего авто.

 

Как вы видите, в традиционной механике не бывает беспрерывного потока мощности, т.е. от двигателя и до колёс. Поэтому вместо этого подача мощности во время переключения передач изменяется от выключенного до включенного состояния, вызывая тем самым явление, которое известно как «прерывание крутящего момента» или «толчок переключения передачи». Это явление, для неопытного водителя после переключения передач оборачивается швырянием пассажирами как вперед, так и назад.

 

Автоматическая КПП с 2-ым сцеплением, наоборот, использует два сцепления, но почему-то не имеет как таковой педали сцепления. Сцепления подобно обычной автоматической коробке передач контролируются гидравликой и сложной электроникой. Однако сцепления в коробке передач с 2-ым сцеплением работают независимо. Например, одно сцепление ведёт контроль над нечётными передачами (1, 3, 5 и заднюю передачу), а другое контролирует чётные передачи (2, 4 и 6). Передачи при такой компоновке можно переключать, не прерывая поток мощности от трансмиссии до двигателя.

 

Её принцип работы следующий

 

1) Нажимая старт, автомобиль начинает двигаться на второй передаче и управляется он благодаря внутреннему сцеплению (зелёный цвет), затем на шестерню второй передачи через внешний вал передаётся мощность от двигателя.

2) С постепенным набором скорости, компьютер, обнаружив точку переключения передач, переключается на 3-ю передачу.

3) После того, как водителем выбрана нужная передача, начинает освобождаться внутреннее сцепление и только потом внешнее сцепление активизируется.

4) Крутящий момент идёт от двигателя и вдоль внутреннего вала к уже выбранной заранее 3-й передаче.

 

У водителей есть возможность выбора режима полной автоматизации, с помощью которого, все заботы о переключении различных передач передаются компьютеру. В таком режиме работа от АКПП с 2-ым сцеплением уж больно напоминает простой автомат. Благодаря тому, что следующую передачу АКПП с 2-ым сцеплением выбирает заранее, то происходит уменьшение толчка переключения передач. Ещё нужно заметить, что происходит переключение передач под нагрузкой, что даёт нам от двигателя постоянный поток мощности на колёса.

 

И всё это благодаря изящной двухвальной конструкции, разделяющей как четные, так и нечётные передачи. Работу этих валов мы рассмотрим более подробно.

 

Валы автоматической КПП с 2-ым сцеплением

Двойной вал – это самая главная часть автоматической КПП с 2-ым сцеплением, точнее её сердце. Автоматическая КПП с двойным сцеплением в отличие от простой механики, которая зацепляет на один входной вал все шестерни, размещает нечётные и чётные передачи на разных валах. Как такое происходит? Внешний вал специально делается полым, таким образом, он позволяет разместить внутри себя внутренний вал. Мощность на шестерни 2-й и 4-й передач подаёт внешний полый вал, тогда как 1-ю, 3-ю и 5-ю передачи питает внутренний вал.

 

Устройство 5-ступенчатой автоматической КПП с 2-ым сцеплением

2-ю и 4-ю передачи контролирует одно сцепление, а вот 1-ю, 3-ю, и 5-ю передачи контролирует уже другое независимое сцепление. Данное решение позволяет нам быстро переключать передачи, а также поддерживает от двигателя на коробку постоянный поток мощности. Обычная механика не в состоянии этого делать, т.к. она использует всего один вал, как для нечетных, так и чётных передач.

 

Многодисковые сцепления

Автоматической коробке передач с 2-ым сцеплением не нужен гидротрансформатор, поэтому она обходится без него. Вместо него используют многодисковые мокрые сцепления. Как мы думаете, что они означают? А всё очень просто, например «мокрое» сцепление говорит нам о том, что оно работает в масляной ванне, которая смазывает рабочие компоненты, чтобы снизить ограничения и трения. Есть даже «сухие» сцепления, но в основном все производители автоматических КПП с 2-ым сцеплением используют только «мокрые» сцепления.

 

Подобно гидротрансформатору, многодисковые «влажные» сцепления используют для включения гидравлическое давление. Когда сцепление будет включено, то внутри поршневое гидравлическое давление разожмёт пружины, что приведёт к тому, что набор дисков сцепления прижмутся к фиксированной пластине давления. На фрикционных дисках по внешнему диаметру имеются зубцы, которые по размеру и форме совпадают с пазами, расположенными в барабане сцепления. В свою очередь он соединён с набором шестерней, которые получают крутящий момент. АКПП с 2-ым сцеплением Audi, в многодисковых сцеплениях использует комбинацию диафрагмовых и витых пружин.

 

Автоматическая коробка передач с 2-ым сцеплением – плюсы и минусы

Надеюсь вам, становится ясно, почему данную коробку передач многие сравнивают с автоматизированной механикой. В принципе АКПП с 2-ым сцеплением чем-то похожа на обыкновенную механику: у неё имеется промежуточный и входной валы, на которых размещаются шестерни, а также имеются сцепление и синхронизаторы. Единственное, что её отличает, это то, что у неё нет педали сцепления, т.к. компьютер, гидравлика и соленоиды выполняют всю работу за неё. Даже не имея педали сцепления, водитель с лёгкостью может «приказать» компьютеру, в какой момент переключиться, использую лепестки на руле, а также кнопки и рычаг переключения.

 

Ощущение езды - ещё один плюс АКПП с двойным сцеплением. Передачи повышаются менее чем за 8 миллисекунд, тем самым обеспечивается динамичное ускорение среди других КПП. Она превосходно справляется с ускорением, при переключении передач исключает толчки, которые сопровождают механические и порой автоматические трансмиссии. Приятно, что водитель сам вправе выбирать и контролировать переключение передач, либо же предоставить выбор компьютеру.

 

Экономия топлива – пожалуй, самое важное преимущество данной автоматической коробки передач, имеющей два сцепления. Экономичность машины существенно увеличивает от двигателя до трансмиссии непрерывный поток мощности. Кстати 6-ступенчатая автоматическая КПП до 10% работает экономичнее, чем обычный 5-ступенчатый автомат.

 

Большинство производителей автомобилей уже давным-давно готовы использовать автоматическую коробку передач с 2-ым сцеплением, но как всегда переход на какую-либо новую технологию связан с высокой себестоимостью продукта, это значит, что если повысятся цены – это отпугнёт клиентов.

 

Поэтому продолжают разрабатываться новые решения. Например, одно из таких решений – это постоянно изменяющаяся трансмиссия, её ещё называют вариатор, название произошло от английского CVT (т.е. continuously variable transmission). Что это такое? CVT – это такой вид автомата, который использует ремень с подвижной системой шкивов или цепь, чтобы реализовать на широком диапазоне оборотов бесконечное множество различных передаточных соотношений. Такие вариаторы CVT также увеличивают экономичность автомобиля и уменьшают толчки при переключении передач. Вот только CVT никак не может справиться с большими крутящими моментами, которые возникают в спортивных автомобилях.

 

На автоматических КПП наряду с двойным сцеплением, отсутствуют такие ограничения, поэтому справляются они с любыми требованиями великолепно, в том числе и для спортивных машин. Например, в Европе, из-за их экономичности и спортивности, всё больше пользователей выбирают механические коробки передач. Автоматические КПП, по мнению экспертов, займут вскоре более 25% рынка, и только 1% автомобилей достанется CVT к 2012 году.

 

История создания автоматической КПП с двойным сцеплением

Она была изобретена пионером автомобилестроения Адольфе Кегрессе, он был известен благодаря тому, что изобрёл гусеницу. Идею создания автоматической КПП с двойным сцеплением он сформулировал лишь в 1939 году. На то время он надеялся на то, что ему удастся применить её в легендарном автомобиле Citroen «Traction». Но, к сожалению неблагоприятные на том время условия для бизнеса не позволили ему завершить задуманное.

 

О концепции автоматической ККП с двойным сцеплением вспомнили Audi и Porsche, но вот использовать её решили только в гоночных автомобилях. Болиды 962C и 956 комплектовались PDK или Porsche Dual Klutch. В 1986 году Porsche 962 победила в гонке Monza World Sports Prototype Championship, это был её первый успех, с участием болида с полуавтоматической трансмиссией, которая переключалась лепестками на руле, т.е. PDK. Audi тоже смогла открыть новую страницу в истории своих побед в 1985 году, когда автомобиль Sport Quattro S1 с автоматической КПП победил в гонке Pikes Peak Hill Climb, эта гонка включала в себя, подъём на высоту 4300 метров по горному серпантину.

 

Коммерческое использование данной коробки передач, да ещё и с двойным сцеплением было до недавнего времени в забвении. Пионером в серийном применении таких коробок стал Volkswagen, он первым применил технологию фирмы Borg Warner Dual Tronic. На сегодняшний день с данной коробкой передач ездят такие автомобили, как Golf, Jetta, Touran, Audi TT, Audi A3, Seat Altea, Skoda Octavia, Leon, Toledo и, конечно же, Volkswagen Beetle.

 

Ford является вторым производителем, который планирует использовать новую технологию совместно с предприятием GETRAG-Ford. Впервые новая 6-ступенчатая КПП была продемонстрирована на Frankfurt International Motor Show в 2005 году. Но вот запуск её в серию коробок Power shift ожидался лишь в 2008 году.