Устройство роботизированной коробки с двумя сцеплениями:
1 – первичный вал четных передач;
2 – первичный вал нечeтных передач и заднего хода;
3 – масляный насос;
4 – двойное сцепление;
5 – гидравлический механизм переключения;
6 – датчик включенной передачи;
7 – масляный фильтр;
8 – электрогидравлический блок.
Основные преимущества и недостатки автоматов известны: удобны в повседневной эксплуатации, передачи переключаются без разрыва потока мощности. Но платить за это приходится более высоким расходом топлива и худшей динамикой. С механикой все наоборот: она дешевле, экономичнее, но совершать бесчисленные движения руками и ногами нравится далеко не всем. Выход был найден в роботизированной трансмиссии с двумя сцеплениями. Такой агрегат сам переключает передачи и при этом не уступает ручным коробкам в экономичности.
В данном агрегате два ряда передач, каждый соединен с маховиком двигателя через собственное сцепление. Один ряд – это нечетные передачи и задний ход, второй – четные. При разгоне они переключаются последовательно. Автомобиль трогается на первой передаче, а коробка уже держит наготове включенную вторую, только момент через нее не передается – сцепление выключено. Как только понадобится перейти на повышающую передачу, диски первого сцепления разомкнутся, а другого – наоборот, сойдутся. При включенной второй передаче в другом ряду уже наготове третья. Процесс идет быстро, без рывков и разрыва потока мощности. Да и КПД трансмиссии такой же, как у обычной ручной коробки, – отсюда и высокая экономичность.
Алгоритм переключения на понижающие передачи зависит от степени нажатия на акселератор, интенсивности замедления, скорости автомобиля. Например, с шестой коробка может перепрыгнуть сразу на вторую, лишь на долю секунды задержавшись на пятой скорости параллельного ряда.
Схема распределения крутящего момента в коробке с двойным сцеплением.
Включены первая (сплошная линия) и вторая (прерывистая) передачи, но замкнуто лишь одно сцепление и момент передают только шестерни первой ступени. Вторая ждет, когда электроника переключит сцепление:
1 – сцепление № 1;
2 – сцепление № 2;
3 – первичный вал четных передач;
4 – первичный вал нечетных передач;
5 – привод на колеса;
6 – дифференциал.
Сцепления в таких трансмиссиях применяют двух видов: «мокрые» и «сухие». Первые – это муфта с пакетом дисков в масле. Электроника дает команду исполнительным устройствам, гидроцилиндр сжимает диски, муфта замыкается. Для размыкания давление в приводе понижается – и диафрагменная пружина возвращает поршень гидроцилиндра в исходное положение.
«Сухое» сцепление напоминает аналогичное на автомобилях с обычной механической коробкой, только вместо одного узла здесь два. Установлены они последовательно, у каждого свои привод, корзина, ведомый диск. Между сцеплениями – ведущий диск, связанный с маховиком двигателя. Автоматика по очереди дергает то за один рычаг, то за другой, включая сцепления первого или второго валов, – корзина прижимает ведомый диск к ведущему и крутящий момент от двигателя перетекает в коробку.
Принцип работы «сухого» сцепления:
а – включено первое сцепление, крутящий момент передается на вал нечетных передач
(подписи на рисунке: 1 – первичный вал нечетных передач; 2 – нажимной диск; 3 – ведомый диск; 4 – ведущий диск; 5 – выжимной подшипник; 6 – маховик);
б – включено второе сцепление, крутящий момент передается на вал четных передач
(подписи на рисунке: 1 – первичный вал четных передач; 2 – нажимной диск; 3 – ведомый диск; 4 – ведущий диск).
Как у любой роботизированной коробки, у агрегата с двумя сцеплениями много общего с традиционной механикой. Разве что первичных и вторичных валов тут вдвое больше. Включаются передачи одинаково – соединением скользящей муфты синхронизатора с зубчатым венцом шестерни. Только ступени за водителя переключают гидроцилиндры, двигающие штоки вилок передач. Каждая вилка снабжена датчиком для определения ее точного положения.
Электрогидравлический блок, упрятанный в картере, объединяет большую часть управляющих элементов. Здесь собраны почти все клапаны, датчики, регуляторы давления и золотники, что существенно сокращает количество разъемов и упрощает сборку. Более того, при эксплуатации характеристики узлов меняются (например изнашиваются диски, стареет масло), а блок постоянно подстраивается к условиям работы, чтобы переключения оставались плавными и своевременными.
Система смазки у коробок с двойным сцеплением не только снижает износ трущихся поверхностей, но и отводит тепло от многодисковых муфт (речь, естественно, о коробках с «мокрыми» сцеплениями). Для их охлаждения предусмотрен отдельный контур с радиатором. Регулятор давления с оглядкой на температуру смазки корректирует производительность системы. Чем горячее масло на выходе из муфт, тем выше давление в контуре и интенсивнее охлаждение. В критической ситуации блок управления двигателем даже уменьшает подачу топлива, чтобы снизить нагрузку на коробку. Если это не помогает, то прекращается подача масла к муфтам и диски размыкаются – коробка требует оставить ее в покое на некоторое время. Ситуации, когда робот совсем выходит из строя, довольно редки. Даже при поломке одного из датчиков агрегат просто переходит в аварийный режим (отключается соответствующий ряд передач, машина движется на оставшихся двух или трех скоростях), чтобы автомобиль мог своим ходом добраться до сервиса.
Роботизированные коробки с двойным сцеплением первыми примерили автомобили концерна «Фольксваген». С каждым годом таких агрегатов и моделей, на которые их устанавливают, становится все больше (см. таблицу). Ничего удивительного, ведь они практически лишены недостатков других трансмиссий.