Для чего служит двойная двухпоточная муфта сцепления
Устройство и принцип работы двойного сцепления
Двойное сцепление применяется в основном на автомобилях, оснащенных роботизированной коробкой передач. Этот гибрид механики с автоматом сочетает в себе все достоинства обеих трансмиссий: хорошую динамику, экономичность, комфорт и плавность переключения передач. Из статьи узнаем, чем отличается двойное сцепление от обычного, а также познакомимся с его разновидностями, преимуществами и недостатками.
Двойное сцепление и принцип его работы
Изначально двойное сцепление создавалась для гоночных автомобилей, оснащенных механической трансмиссией. Механическая КПП не позволяла быстро набирать нужную скорость из-за возникающих при переключении передач потерь, которые образуются за счет разрыва потока мощности, идущего от двигателя к ведущим колесам. Применение двойного сцепления практически полностью избавило автолюбителей от данного недостатка. Скорость переключения передачи составляет всего восемь миллисекунд.
Преселективная коробка передач (другое название – КПП с двойным сцеплением), по сути, представляет собой комбинацию двух коробок в одном корпусе. При уже включенной текущей передаче преселективная коробка обеспечивает выбор следующей передачи за счет поочередного действия двух фрикционных муфт сцепления.
Управление преселективной коробкой осуществляется за счет электроники, а переключение скоростей происходит плавно и своевременно. Пока одно сцепление работает, второе находится в режиме ожидания и начнет выполнять свои функции сразу же после поступления соответствующей команды блока управления.
Виды двойного сцепления
В зависимости от рабочей среды различают два типа сцепления: сухое и мокрое.
Устройство и принцип работы сухого двойного сцепления
Сухое двухдисковое сцепление применяется в коробках с нечетным количеством передач (например, DSG 7) и состоит из:
Принцип работы преселективной сухой коробки заключается в передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии за счет сухого трения, образующегося в результате взаимодействия ведущего и ведомого дисков сцепления.
Преимущество сухого сцепления перед мокрым заключается в том, что оно не требует большого количества масла. Также сухое сцепление более эффективно расходует мощность двигателя, предназначенную для привода масляного насоса. Недостатком сухого сцепления является его более быстрое изнашивание по сравнению с мокрым. Это происходит за счет того, что каждое из сцеплений попеременно находится во включенном состоянии. Также повышенный износ объясняется не только конструкцией и принципом работы устройства, но и особенностями вождения автомобиля.
Устройство и принцип работы мокрого двойного сцепления
Мокрое многодисковое сцепление применяется в трансмиссиях с четным количеством передач (DSG 6) и требует обязательного наличия гидронасоса и масляного резервуара, в котором находятся диски. Помимо этого в состав мокрого сцепления входят также:
Многодисковое сцепление функционирует в масле. Передача крутящего момента с двигателя на КПП осуществляется в результате сжатия ведомых и ведущих дисков. Главным минусом мокрого сцепления является сложность его конструкции и высокая стоимость обслуживания и ремонта. Да и масла для мокрого сцепления требуется значительно больше.
С другой стороны, многодисковое сцепление лучше охлаждается, может использоваться для передачи большего крутящего момента и обладает более высокой надежностью.
Делаем выводы
Принимая решение о покупке автомобиля с двойным сцеплением, изучите все его плюсы и минусы и решите, какие аспекты находятся в приоритете конкретно для вас. Столь ли важны ли для вас динамика, комфорт и плавность движения, отсутствие рывков при переключении передач и экономия топлива? Или вы не готовы платить за дорогое обслуживание и ремонт, обусловленные сложностью конструкции и специфическим режимом работы. Тем более, что профессиональных автомастерских, обслуживающих трансмиссии такого типа, пока не так и много.
Что касается сухого и мокрого сцепления, то тут ответ, какое из них лучше, также не будет однозначным. Все зависит от индивидуальных особенностей транспортного средства, а также от мощности его двигателя.
Двойное сцепление
Двойное сцепление или преселективная коробка передач — это более продвинутая версия трансмиссии по сравнению с механическими и автоматическими коробками передач.
Главное ее преимущество заключается в том, что передача момента движения от двигателя к колесам происходит без потери мощности.
Чтобы понять, что это обозначает, нужно вспомнить принцип работы обыкновенной механической коробки передач, о чем мы уже писали на страницах нашего сайта для автолюбителей Vodi.su. Новичка за рулем можно вычислить по тому, как его автомобиль дергается и клюет носом в момент перехода с более низкой передачи на более высокую.
Это происходит потому, что человек не научился плавно переключать передачи — выжимая сцепление, мы отсоединяем коробку передач от двигателя, ставим рычаг в нужное положение и отпускаем сцепление. Колеса в это время катятся по инерции, пусть это и занимает какие-то доли секунды. Получается как бы провал в мощности, машина дергается, пассажиры испытывают дискомфорт.
С двойным сцеплением такой проблемы не может быть вообще.
Принцип работы двойного сцепления
Чтобы хорошо знать любую машину, нужно понимать принцип работы любого из узлов, а особенно это относится к коробке передач и двигателю. Например водители гоночных машин хорошо понимают, что из-за устройства механической КПП очень быстро набрать большую скорость довольно сложно — нужно уметь быстро переключаться с передачи на передачу.
Именно для спортивных машин и создавалось двойное сцепление.
Сама идея появилась еще в 1939 году, но реализовать ее удалось лишь в 80-х на примере автоконцернов Porsche, Volkswagen, Ford и Citroen, поскольку тут нужно было задействовать большое количество автоматики, которой в довоенные времена еще не было.
Если представить принцип работы схематически, то всё становится вполне понятно:
То есть фактически мы имеем дело с двумя коробками перемены передач, объединенными под одним корпусом.
Устройство коробки передач с двойным сцеплением
Если принцип работы представить и описать сравнительно просто, то устройство — довольно сложно. Наиболее совершенной на сегодняшний момент является фольксвагеновская коробка DSG — Direkt Schalt Getriebe.
Ее основными элементами являются:
Двойное сцепление может быть как сухим так и мокрым. Мокрое сцепление в случае с DSG применяется в коробках с четным количеством передач (обычно 6), сухое — с непарным (7). Как первый, так и второй тип нуждается в большом количестве качественного масла для коробки передач. Сухое сцепление изнашивается быстрее.
Большое значение имеет электронный блок управления — Mechatronic. В него поступает информация от датчиков и анализируется, на основании этой информации происходит подача масла, переключение передач и т.д.
Плюсы и минусы коробки с двойным сцеплением
Самый основной плюс — простота управления. В принципе, достаточно перевести рычаг-селектора в позицию D и можно не о чем не переживать — автоматика обо всем позаботится сама.
Однако, в отличие от автомата с гидромуфтой, в DSG все же есть трущиеся поверхности дисков сцепления, которые могут очень легко перегреться. От перегрева страдают не только диски и шестерни, но и автоматика. Поэтому внимательно читайте инструкцию — в пробках нельзя удерживать автомобиль длительное время с помощью педали тормоза — переходите на режим Neutral, или в режим ручного управления.
Также на ручной режим управления желательно переходить в сложных условиях — на бездорожье или на заснеженной трассе.
Если вы любитель быстрой и агрессивной езды, то переходите на режим S — Спорт. Хотя необходимо отметить, что коробки типа DSG — не самый лучший выбор для любителей рейсинга, поскольку автоматика не всегда поспевает за вашими решениями. Если вы ездите плавно и размерено, то информация считывается без проблем, если же, наоборот, вам приходится резко разгоняться и тормозить, то могут быть достаточно длительные провалы в мощности — до 800 миллисекунд.
Ну и ремонт DSG — дело не дешевое, не все механики могут взяться за этот труд.
Видео о том как устроена и работает коробка передач с двойным сцеплением.
Двухпоточные сцепления
Современные конструкции одинарных двухпоточных ФС выполняются как с тарельчатыми, так и с цилиндрическими нажимными пружинами.
Двойные ФС с последовательным управлением (рис. 3.15,а) используются на колесных тракторах МТЗ-5МС, МТЗ-5ЛС и самоходном шасси Т-16М.
Усилие сжатия на поверхностях трения главного ФС создается нажимными пружинами 13, передающими усилие через нажимной диск 8, ведомый диск 5 ФС ВОМ, средний ведущий диск 4 на ведомый диск 2 главного ФС. Усилие нажатия на поверхностях трения ФС привода ВОМ может иметь два значения в зависимости от выключенного или включенного положения главного ФС. При полностью включенном главном ФС на поверхности трения ведомого диска 5 ФС ВОМ кроме усилия нажимных пружин 13 дополнительно передается сжимающее усилие от пружин пружинной тяги 14. При выключенном главном ФС усилие сжатия на поверхностях трения ведомого диска 5 ФС ВОМ создается только пружинами пружинной тяги 14. Следовательно, момент трения ФС привода ВОМ при движущемся тракторе всегда больше, чем при остановленном.
Рассмотрим характер изменения усилия на педали управления при выключении двойного ФС с последовательным управлением (рис. 3.15,б). Педаль управления через систему тяг и рычагов связана с отводкой 9. При нажатии на педаль управления ФС отводка 9, перемещая нажимной диск 8 от маховика 1 двигателя, сжимает нажимные пружины 13. Вместе с нажимным диском с помощью пружинной тяги 14 перемещаются средний ведущий диск 4 и ведомый диск 5 ФС ВОМ. В результате ведомый диск 2 главного ФС освобождается (главное ФС выключается) и момент от двигателя передается через ведомый диск 5 на привод ВОМ.
Ход педали управления ФС на рис. 3.15,б для данного случая соответствует величине S1. Перемещение среднего ведущего диска ограничивается упором 7, который служит для регулировки зазоров между накладками ведомого диска 2 и поверхностями трения маховика 1 двигателя и среднего ведущего диска 4 при выключенном главном ФС. При величине хода педали S1, в работу вступают пружины тяги 14.
Поскольку пружины находятся в предварительно поджатом состоянии, то на педали управления происходит резкий скачек усилия и в интервале перемещения S2 оно возрастает более интенсивно. При освобождении ведомого диска 5 крутящий момент от двигателя на привод ВОМ не передается. Включение двойного ФС осуществляется в обратной последовательности (сначала включается ФС ВОМ, а затем главное ФС).
Нажимные диски 5 и 7 подвижно соединены с маховиком 1 (на схеме не показано). Нажимное усилие на поверхностях трения ФС создается пружинами б, которые могут быть винтовыми цилиндрическими (вариант А) или тарельчатыми (вариант Б).
Выключение главного ФС производится с помощью привода 9, который воздействуя на нажимной диск 5 отводит его от маховика 1 двигателя. ФС ВОМ выключается приводом 14, который перемещает нажимной диск 7 в сторону маховика 1. Таким образом, в рассматриваемой схеме оба ФС автономны и нагружены одним и тем же нажимным усилием пружин 6. При выключении одного из ФС за счет поджатия пружин б момент, передаваемый другим ФС, несколько возрастает. Это в ряде случаев имеет положительное значение при выполнении трактором тяжелых работ, когда буксование ФС существенно возрастает.
Двойное сцепление, описание и принцип работы
Современные автомобили стали оснащать не только улучшенными коробками передач, но и двойным сцеплением. Такой ид один из лучших на сегодняшний день, расскажем о принципе работы и его устройстве. Современные автомобили стали оснащать не только улучшенными коробками передач, но и двойным сцеплением. Такой ид один из лучших на сегодняшний день, расскажем о принципе работы и его устройстве.
В многих нынешних роботизированных коробках передач установлено двойное сцепление. Помимо стандартного назначения сцепления, оно обеспечивает предварительный выбор последующей передачи, когда включена предыдущая. Такой выбор достигается благодаря поочередной работе фрикционных муфт.
Благодаря такой налаженной работе, крутящий момент непрерывно передается на ведущие колеса от двигателя.
Разновидность механизмов
Двойное сцепление как уже понятно работает согласовано с коробкой передач. В роботизированных кпп с двойным сцеплением, для нечетных и четных передач используется разное сцепление. Можно сказать, что по сути это две разные коробки, которые находятся в одном корпусе и работают как одно целое.
Впервые использование двойного сцепления упоминается в 1980 году в компании Audi и Porsche, которые использовали свои разработки для своих же спорткарах. В наши дни оно перекочевало в серийные модели и получило название:
Это еще не полный список производителей, которые используют подобную технологию для своих автомобилей.
Несмотря на название компании автопроизводителя, производитель «двойного» совсем другой. Ввиду сложности технологии работы такого механизма выделяют производителей:
Часто бывает, что автопроизводители совмещают запчасти и отдельные системы от разных производителей. К примеру компания BMW от BorgWarner берут двойное сцепление, а от Getrag коробку передач.
«Мокрое» двойное
Различают два вида сцепления, сухое и мокрое (оно же многодисковое в масле). Так называемое «мокрое» имеет лучшее охлаждение. Чаще всего ставится на коробки передач, крутящий момент которых от 250 Нм и выше. Примером может быть автомобиль Bugatti Veyron, крутящий момент которого достигает 1250 Нм.
Вторая набор дисков закреплен на отдельных ступицах, которые находятся на первичном вале соответственного ряда передач. В нормальном положении механизм будет разомкнутым. Что касается замыкания, то производится это благодаря гидроцилиндрам под управлением модуля электрогидравлики. Исходное положение диски принимают за счет пружин.
Зависимо от конструкции двойного сцепления, пакеты фрикционных дисков могут располагаться по-разному, концентрически или параллельно. Концентрически когда муфты будут расположены в одной плоскости и перпендикулярны первичному валу. В таком положении муфты более компактны. Обычно применяют в кпп с передним приводом колес и поперечным расположением двигателя.Как правило, внутренняя муфта отвечает за переключение четных передач, а внешняя за нечетные передачи. Становится ясно, что такой набор рассчитан на передачу большого крутящего момента.
Параллельное — когда муфты располагаются друг за другом. Как правило, такое расположение используют для заднеприводных автомобилей.
Сухое двойное
Как упоминалось выше, «мокрое» сцепление устанавливается для крутящего момента от 250 Нм. Что же касается сухого сцепления, то максимальный крутящий момент для него 250 Нм. Эффективность этого сцепления достигается благодаря самым минимальным потерям мощности агрегата на привод насоса масляного.
В нормальном положении механизм разомкнут. Весь принцип работы «сухого» положен в передаче крутящего момента на положенный диск сцепления от ведущего диска, а далее на соответственный первичный вал коробки передач. Как правило, каждое сухое сцепление работает не зависимо друг от друга, что дает большую надежность.
Во время замыкания сцепления, рычаг прижимает подшипник выжимной к диафрагменной пружине, она в свою очередь передают все усилие нажимному диску, а далее на диск сцепления. Сам же диск сцепления прижимается к диску ведущему, после чего крутящий момент поступает на первичный вал кпп.
Графические схемы мокрого и сухого сцеплений
Схема мокрого двойного сцепления:
Схема сухого двойного сцепления:
Видео принципа работы системы S-Tronic на Audi:
Двухпоточная муфта сцепления
Владельцы патента RU 2357125:
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к дпухпоточным муфтам сцепления дискового типа. Двухпоточная муфта сцепления содержит корпус, нажимной диск и два ведомых диска, а также механизм включения сцепления, функционально объединенный с нажимным механизмом с двумя тарельчатыми пружинами и поводками, жестко связанными с нажимным диском. Корпус муфты выполнен в виде обечайки, внутри которой имеются три прилива, расположенных под углом 120° относительно друг друга. В каждом из приливов выполнены по два цилиндра, в которых располагаются поршни. В каждом из цилиндров выполнена трапецеидальная канавка под уплотнительное кольцо, которое выполняет также функцию возврата поршня. На наружной поверхности корпуса выполнен венец, находящийся в зацеплении с соответствующим внутренним венцом, выполненным на корпусе маховика. Снаружи, на корпусе муфты сцепления установлено уплотнительное устройство, выполненное в виде обечайки, с внутренней стороны которой смонтированы четыре манжеты с тремя стопорными кольцами, формирующие совместно с корпусом сцепления две полости, в которые через шланги подводится рабочая жидкость. Внутри корпуса, напротив поршней, смонтированы ведущие колодки, по паре на каждый поршень. Между ведущими колодками расположены ведомые диски. Изобретение позволяет увеличить производительность силовой установки за счет уменьшения потерь в процессе переключения без разрыва силового потока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в автомобильных силовых агрегатах общего и специального назначения.
Указанная ДМС является многодисковой, поэтому не лишена таких недостатков, как сложность конструкции, большая по сравнению с двухдисковыми масса, сложность обеспечения полного выключения сцепления, а также сложность автоматизации процесса включения и выключения сцепления.
Известна также двухпоточная муфта сцепления (ДМС) дискового типа в виде ведущего и двух ведомых элементов с расположенным между ними нажимным диском и механизмом переключения с двумя тарельчатыми пружинами (см. патент 2292495 C1, RU МПК F16D 13/44 «Муфта сцепления». Баженов С.П. и др., ЛГТУ. №20051244/11 ОТ 01.08.2005. Бюл. №3 от 27.01.2007.). Основными недостатками данного технического решения являются: снижение величины передаваемого крутящего момента по мере износа фрикционных накладок; отсутствие механизма компенсации износа фрикционных накладок ведомых дисков; сложность конструкции механизма переключение.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и увеличение производительности силовой установки за счет уменьшения потерь в процессе переключения передач без разрыва силового потока, а также за счет значительного сокращения времени переключения, что в свою очередь обусловливает повышение экономических и экологических показателей, а кроме того, автоматизации процесса переключения передач механических КПП с целью повышении потребительские качества транспортных средств.
При этом в качестве рабочего тела гидроцилиндров используется масло системы смазывания двигателя или коробки перемены передач.
На чертеже изображен общий вид двухпоточной муфты сцепления в разрезе.
Заявляемое техническое решение представляет собой корпус муфты 1, посредством, например, зубчатого венца или шлицев свободно связан с внутренним зубчатым колесом или шлицами, выполненными на корпусе маховика или гасителе крутильных колебаний 2 двигателя, который смонтирован на коленчатом валу 3 или эта связь обеспечивается через демпфирующие элементы. В приливах корпуса 1, расположенных под углом 120° относительно друг друга, с равными промежутками между ними выполнены по два цилиндра, направленных в диаметрально противоположные стороны и смещенных относительно друг друга на величину диаметра, в которых установлены поршни 4. На поверхности поршня 4, представляющего собой стакан, донной частью обращенный во внутреннюю полость цилиндра, ближе к донной части выполнена канавка под уплотнительное кольцо 5. В каждом из цилиндров ближе к выходной части выполнена трапецеидальная канавка под уплотнительное кольцо 6, которое выполняет также функцию сдающего звена в процессе возврата поршня за счет собственной упругой деформации.
Снаружи, на корпусе 1 установлено уплотнительное устройство 14, выполненное в виде обечайки, с внутренней стороны которой смонтированы четыре манжеты 15, попарно своими рабочими кромками направленные навстречу друг другу с определенным расстоянием между ними, с тремя установленными в соответствующие канавки стопорными кольцами 16. Уплотнительное устройство 14 устанавливается снаружи на корпусе муфты 1 таким образом, что рабочие кромки манжет формируют совместно с корпусом сцепления 1 две полости, в которые через два резьбовых отверстия в корпусе уплотнительного устройства 14 и шланги подводится рабочая жидкость, которая по каналам, выполненным в корпусе 1, подается к цилиндрам. Уплотнительное устройство 14 с помощью буртиков, выполненных на наружной поверхности корпуса 1 и кольца 8, удерживается от осевого перемещения, а посредством кронштейна крепится к картеру коробки передач.
Кольца 7 и 8 с приливами, расположенными аналогичным образом приливам корпуса 1 и служащими упором для ведущих колодок 9, прикрепляются к корпусу муфты 1 с помощью болтового соединения.
Ведущие колодки 9 удерживаются в корпусе 1 между приливами корпуса и колец 7, 8 с помощью подпружиненных направляющих 17, которые находятся в отверстиях, выполненных в корпусе 1 и кольцах 7 и 8, и фиксируются шплинтами.
Для восприятия нагрузок внутренний первичный вал 12 своим выходным концом опирается на шарикоподшипник 18, который расположен в нише коленчатого вала 3 и удерживается накладкой 19. Внутренний 12 и наружный 13 первичные валы связаны через шарикоподшипник 20, который установлен в обойме 21. При этом обойма 21 посредством шлицевого соединения связана с наружным первичным валом 13 и удерживается стопорными кольцами 22 и 23.
В случае если динамика разгона автомобиля положительна, то автомат по команде микроконтроллера включает вторую передачу, а если скорость автомобиля постоянна (ускорение равно нулю или наступает замедление), то первая передача остается включенной. При увеличении нагрузки на ведущих колесах (при отрицательных ускорениях) происходит обратный процесс.
При необходимости движения задним ходом по команде водителя включается передача заднего хода и в работе участвует только диск сцепления наружного вала, включение которого происходит при увеличении частоты вращения коленчатого вала.
Эффект от использования изобретения состоит в том, что увеличивается производительность силовой установки за счет уменьшения потерь в процессе переключения передач без разрыва силового потока, а также за счет значительного сокращения времени переключения, что в свою очередь обусловливает повышение экономических и экологических показателей.
Кроме того, данное техническое решение позволяет автоматизировать процесс переключения передач механических КПП и тем самым повысить потребительские качества транспортных средств, в особенности городских автобусов с механическими КПП.
2. Двухпоточная муфта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве рабочего тела гидроцилиндров используется масло системы смазывания двигателя или коробки перемены передач.