Чтобы понять, как работает полуавтоматическая коробка передач, нам придется вспомнить конструкцию обычной механической коробки передач. Основу классической механической коробки передач составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). Крутящий момент от двигателя передается на первичный вал через шестерню сцепления. Преобразованный крутящий момент передается на ведущие колеса от вторичного вала. Как первичный, так и вторичный валы оснащены зубчатыми колесами, которые попарно входят в зацепление. Но на первичной передаче шестерни закреплены жестко, а на вторичной они вращаются свободно. В “нейтральном” положении все вторичные шестерни свободно вращаются на валу, то есть крутящий момент не передается на колеса.
Перед переключением передачи водитель нажимает на сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем, с помощью рычага коробки передач, специальные устройства, синхронизаторы, перемещаются через тяговую систему на вторичном валу. При подключении муфта синхронизатора жестко фиксирует вторичную передачу желаемой скорости на валу. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него на главную передачу и колеса. Чтобы уменьшить общую длину коробки, вторичный вал часто разделяют на два, распределяя ведомые шестерни между ними.
Принцип работы полуавтоматических коробок передач абсолютно одинаков. Единственное отличие состоит в том, что сервоприводы задействованы для включения/выключения сцепления и выбора передач. Чаще всего это шаговый электродвигатель с коробкой передач и сервоприводом. Но есть также гидравлические приводы.
Электронный блок управляет исполнительными механизмами. По команде на переключение первый сервопривод нажимает на сцепление, второй перемещает синхронизаторы, активируя нужную передачу. Затем первый медленно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — после подачи команды электроника все сделает сама. В автоматическом режиме команда на переключение передачи поступает от компьютера, который учитывает скорость, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном режиме водитель отдает приказ переключаться с помощью селектора коробки передач или подрулевых переключателей.
Проблема полуавтоматической коробки передач заключается в отсутствии обратной связи со сцеплением. Человек чувствует момент соединения дисков и может быстро и плавно переключать скорость. А электроника должна действовать мягко: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, полуавтоматическая коробка передач надолго прерывает поток мощности от двигателя к колесам во время переключения. При ускорении появляются неудобные провалы. Единственный способ добиться комфорта при переключении передач — сократить его время. А это, увы, означает повышение цены всего агрегата.
DCT (трансмиссия с двойным сцеплением), появившаяся в начале 80-х годов, стала настоящим прорывом. Давайте рассмотрим ее работу на примере 6-ступенчатой коробки DSG концерна Volkswagen. Коробка передач имеет два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как шестиступенчатая механическая коробка передач для Гольфа. Хитрость в том, что есть еще и два первичных вала: они вставлены один в один по принципу матрешки. Каждый из валов соединен с двигателем через отдельную многодисковую муфту сцепления. Шестерни второй, четвертой и шестой передач закреплены на внешнем первичном валу, первая, третья, пятая и задняя передачи закреплены на внутреннем. Допустим, автомобиль начинает разгоняться с места. Первая передача является фактической (сцепление блокирует ведомую передачу первой скорости). Первая муфта сцепления замкнута, и крутящий момент передается на колеса через внутренний первичный вал. Поехали! Но одновременно с включением первой скорости электроника предсказывает последующее включение второй и блокирует ее вторичную передачу. Вот почему такие коробки также называются преселективными. Таким образом, актуальны сразу две передачи, но заклинивания нет, ведь ведущая шестерня второй скорости расположена на внешнем валу, муфта которого все еще открыта.
Когда автомобиль достаточно разгоняется и компьютер решает переключиться, первое сцепление разъединяется, а второе при этом соединяется. Крутящий момент теперь проходит через внешний первичный вал и пару второй передачи. Третья передача уже выбрана на внутреннем валу. При замедлении те же операции выполняются в обратном порядке. Переход происходит почти без нарушения потока энергии и с феноменальной скоростью. Последовательная коробка для гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!
Коробки с двойным сцеплением более энергоэффективны и быстры в отличие от традиционных механических, а также более удобные по сравнению с автоматическими. Единственный их минус — высокая цена. Второй недостаток — неспособность передавать высокий крутящий момент устранили благодаря появлению DSG Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока доля большинства суперкаров — это полуавтоматические коробки передач. Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano не ровня Easytronic от Opel: время переключения суперробота оценивается в десятки миллисекунд.
В настоящее время коробки DCT есть не только у Volkswagen, но и у таких автоконцернов, как BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные “роботы” были признаны даже инженерами Porsche, которые используют в своих автомобилях только надежные технологии. По прогнозам аналитиков, в будущем трансмиссии DCT и CVT получат наибольшее распространение в мире. Да и третья педаль скоро и вовсе канет в Лету. Человечество предпочитает удобство.
Оригинальная статья на сайте ДРАЙВ: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
