Сцепление. Между двигателем и трансмиссией

Автомобиль совершенствуют постоянно. Однано цели, приоритеты и направления его эволюции время от времени меняются.

Когда-то «молодому» транспортному средству требовались надежность, комфорт и удобство управления. Затем на первое место встали вопросы безопасности. После чего, не отвергая уже достигнутого, начали следовать растущим экологическим требованиям. Теперь ко всему этому добавилось ограничение выбросов СО, (уровень нормативов которого обещают только ужесточать).

Важно, что каждый новый шаг требует коренного пересмотра

предыдущей конструкции значительного числа агрегатов, а для выполнения последнего условия приходится каждый, без всякого преувеличения, узел автомобиля переработать или конструировать заново на совершенно ином техническом уровне.

Несмотря на обилие фирм, занятых автомобильными компонентами, настоящих экспертов, первооткрывателей новых конструкций и технологий, в общем-го, немного. Но именно они своими совместными усилиями делают то, что мы называем привычным словосочетанием «современный автомобиль». Именно им почет, уважение и слава, которые очень часто приходят как-то не сразу, а вот все «детские болезни», «проблемы роста» достаются по всей программе именно первопроходцам.

Не все могут идти впереди, есть и другие пути бизнеса. Кому-то удобнее разрабатывать собственные конструкции, основываясь на уже открытых и опробованных кем-то другим принципах. Третьи - и таких очень много - ставят

перед собой задачи массового копирования уже известных решений, устраняя дефицит запчастей мирового автопарка. Каждый делает свое дело, и любой из этих грех путей имеет право на существование с одним только условием: кто-то должен идти первым. Потому что без тех, кто ищет новые идеи и конструкции, технологии и принципы, вся эта пирамида не имеет никакого смысла. И, конечно, только первые владеют полной информацией и видят все тенденции развития тех агрегатов, на которых они специализируются. Значит, чтобы получить представление об этих тенденциях, нужно идти именно к экспертам.

Несмотря на обилие фирм, занятых автомобильными компонентами, настоящих экспертов, первооткрывателей новых конструкций и технологий, в общем-то, немного.

Поэтому, когда встал вопрос - как в ближайшем будущем может измениться автомобильное сцепление, - журнал обратился в компанию Schaeffler, которая разрабатывает и производит сцепление марки LuK. Вниманию читателя предлагается краткое изложение рассказа технического специалиста компании «Шеффлер Русланд» Юрия Александрова.

Главные современные тенденции развития узла сцепления, подверженного в автомобиле особенно высоким нагрузкам, по мнению специалистов LuK, могут быть кратко сформулированы следующим образом:

• развитие конструкции двух-массовых маховиков и появление двухмассовых маховиков с маятниковой системой;

• согласование ресурса всех узлов сцепления и превращение его в единый (неразборный для СТО) агрегат. По окончании срока эксплуатации такое сцепление меняют в сборе;

• минимизация размеров SAC и сокращение хода выключения сцепления;

• уменьшение веса нажимного диска за счет изменения технологии его производства;

• разработка и поставка на вторичный рынок оборудования и инструмента для диагностики и гарантированно качественной замены узлов сцепления;

• дальнейшее совершенствование модуля двойного сцепления КПП типа DSG.

А теперь о каждом из этих направлений поговорим поподробнее.

От двухмассового маховина н двухмассовому маховику с маятниновой системой

Тенденция к повышению мощности двигателей, при постепенном снижении их рабочего объема (и, как следствие, уменьшении количества цилиндров), наметилась уже к 80-м гг. прошлого века. Моторы небольшого объема хорошо вписываются в общую стратегию развития автомобиля, позволяя выполнить множество постоянно ужесточающихся требований. Однако их применение грозит серьезным недостатком - значительным ростом крутильных колебаний, которые приводят в сложных случаях даже к разрушению трансмиссии. Для устранения этого явления еще в 1980 г. компания BMW сформулировала заказ для LuK на создание двухмассового маховика. Задание было выполнено с блеском. Сейчас без этого узла невозможно представить ни один современный автомобиль. Двухмассовые маховики кроме легковых машин уже устанавливают на всем европейском парке коммерческих автомобилей, они получают распространение на автобусах, в том числе туристических и междугородных. Есть предпосылки появления двухмас-совых маховиков в грузовиках.

Это очень удачная, широко востребованная конструкция, ставшая на многие годы локомотивом продаж и визитной карточкой компании. Двухмассовому маховику суждена долгая жизнь под капотом автомобилей, ведь только более чем через 30 лет после разработки этого важнейшего узла некоторые из его характеристик перестают удовлетворять производителей самых современных моторов. Ряд потребителей уже хотят еще большей эффективности гашения крутильных колебаний тех частот, которые все более и более характерны для современных двигателей. Стремление (для выполнения экологических требований и экономии топлива) сделать рабочие обороты двигателя как можно ниже заставляет моторостроителей приближаться к зоне резонансных явлений. Для устранения этих проблем и эффективного гашения низкочастотных колебаний LuK предложил дальнейшее конструктивное развитие двухмассовых маховиков - двухмассовые маховики с маятниковой системой. В этой конструкции к двухмассовому маховику добавляют 3 или 4 массивные детали, закрепленные таким образом, что у них есть возможность свободно колебаться около центрального положения. Они, двигаясь в иротивофазе, помогают гасить низкочастотные колебания, сводя их до величин клиентского ожидания.

Предложено несколько вариантов размещения маятниковых масс узла сцепления:

• внутри маховика подвижно приклепаны к специальному фланцу;

• на подвижных «массах» маховика (в этой конструкции не нужен фланец);

• вне двухмассового маховика;

• на корпусе корзины сцепления.

«Большая тройка» немецких автопроизводителей не только заинтересовалась этой конструкцией, но и уже начала выпуск автомобилей, правда, пока самых дорогих версий, оснащенных двухмассовым маховиком маятникового типа.

Согласование ресурса всех узлов сцепления и требование комплексной замены всего агрегата по истечении срока эксплуатации

В соответствии с требованиями производителей и при постоянном росте мощности двигателей, двух-массовый маховик стал заметно компактнее и легче самых первых серийных конструкций, однако изменился и его ресурс. Теперь, в соответствии с современной тенденцией, все чаще предусматривается комплексная замена всего узла сцепления, ресурсы всех составных частей которого (двухмассовый маховик, фрикционный нажимной диск, корзина с диафрагменной пружиной и гидравлический выжимной под-шинник) полностью согласованы.

Система включения сцепления за свою историю также многократно менялась. Вслед за механическим, тросовым и гидромеханическим приводом появился гидравлический выжимной подшипник, сочетающий в себе несколько узлов: муфту выжимного подшипника, сам подшипник, как правило, с системой автоматической центровки, рабочий цилиндр и направляющую втулку. С помощью этого узла стало значительно легче управлять сцеплением. Теперь собираются сделать следующий шаг развития конструкции - встроить гидравлический выжимной подшипник в корпус корзины сцепления, объединив их в один узел.

Считается, что комплексная замена - это наиболее эффективный способ восстановления работы всего агрегата сцепления. Примером таких систем

может служить конструкция LuK, установленная на одном из последних автомобилей «Фольксваген Гольф». Двухмассовый маховик и корзина сцепления там представляют собой единый собранный узел, монтаж которого к коленчатому валу осуществляется сквозь специальные отверстия в диафрагменной пружине.

Минимизация системы автоматической компенсации износа пар трения деталей сцепления и сокращение хода выключения сцепления

Кажется, в уменьшении размеров деталей сцепления есть какой-то парадокс. Лотка говорит, что для передачи большей мощности нужно увеличить размеры сцепления, а производитель требует обратного, потому что только так он может решить стоящие перед ним более общие задачи.

Проблема заключается в том, что при использовании корзины меньшего диаметра требуется увеличить усилие диафрагменной пружины. Но рост ее хода (в результате эксплуатационного износа пар трения деталей сцепления) приведет к недопустимому увеличению усилия выключения сцепления. Водитель просто не сможет продавить педаль.

Чтобы устранить рост усилия включения, компания LuK первой в мире создала систему автоматической компенсации износа пар трения деталей сцепления - SAC. В 1996 г. система SAC была внедрена на серийных коммерческих автомобилях, а затем распространилась на все легковые автомобили. Кроме достижения водительского комфорта на протяжении всего срока службы сцепления одним из отличительных достоинств системы SAC является повышение в полтора раза ресурса работы сцепления. Это происходит благодаря постоянному и оптимальному по величине прижимному усилию, полностью устраняющему проскальзывание дисков.

Именно но этой причине сначала SAC получила массовое распространение на коммерческих автомобилях, где более серьезные требования к ресурсу дисков сцепления.

Сейчас развитие конструкции системы автоматической компенсации зазора идет в сторону достижения наименьшего хода при выключении сцепления и минимизации габаритов всего узла.

Облегченный нажимной диск

Ворьба за уменьшение массы приводит к появлению облегченного нажимного диска корзины сцепления. Замена компанией LuK технологии производства нажимного диска с литья на штамповку из листового материала дала возможность получить полый внутри нажимной диск, который в три раза легче, чем штампованный.

Причем термическая стойкость штампованных нажимных дисков (это уже доказано) получается выше, чем литых.

Приспособление и инструмент для монтажа и демонтажа узла сцепления

Schaeffler - это практически единственная компания, которая для вторичного рынка предлагает все необходимое оборудование для правильной замены сцепления.

Во-первых, в ассортименте компании есть комплект специнструмента для проверки и диагностики состояния двух-массовых маховиков. Проблема заключается в том, что никто не понимает, как диагностировать двухмассовый маховик. Даже многие дилеры исходят из той инструкции, где говорится, что если есть подозрение на неправильную работу двухмассового маховика, то его следует заменить. Цена вопроса может достигать 2000 евро. Тем не менее двухмассовый маховик - это полностью диагностируемый в цифровых показателях узел, и компания может предложить все необходимое для такой диагностики.

Во-вторых, следующим по популярности является инструмент для монтажа систем автоматического регулирования (SAC). Сейчас на каждой упаковке с комплектом сцепления LuK, оснащенным механизмом автокомпенсации износа, наклеен красный стикер, говорящий о том, что если монтаж корзины сцепления был выполнен без применения специнструмента, то этот комплект запчастей не покрывается никакими гарантийными обязательствами.

В-третьих, мы предлагаем инструмент для замены модуля двойного сухого сцепления коробок передач Direct Shift Gearbox (DSG). LuK - единственный патентообладатель таких систем и на вторичном рынке, который предлагает всю необходимую информацию и инструмент для этих самых эффективных в мире систем трансмиссии. По заложенному в эти агрегаты инженерному потенциалу и по уровню знаний и необходимой квалификации

Специалисты LuK не придерживаются мнения о том, что сцепление - это консервативный агрегат с устоявшейся конструкцией.

для обслуживания коробки DSG самые требовательные. Компания предлагает специнструмент, который полностью исключает 9 рисков, которые заложены в официальный инструмент компании «Фольксваген». С помощью инструмента, предлагаемого компанией, можно делать работу качественно и нести за ее результаты всю полноту ответственности. Еще раз подчеркнем - коробка DSG полностью ремонтопригодна. Ее можно восстановить за разумные деньги (обладая необходимым уровнем знания и специнструментом) в идеальное (исходное)состояние.

Дальнейшее совершенствование модуля двойного сцепления КПП типа DSG

Стоит отметить, что коробка передач DSG имеет модуль с двумя сцеплениями (одно для четных, другое для нечетных передач), каждое из которых оснащено системой автоматического регулирования зазоров. В данной технологии имеется масса интересных особенностей. Например, сцепления находятся в номинально разомкнутом состоянии (сцепления коробок других типов - в замкнутом). Коробка DSG дает возможность расходовать на 12% меньше топлива ио сравнению с коробкой традиционного типа. Экономия происходит за счет того, что при переключении нет разрыва крутящего момента, и система управления позволяет всегда двигаться на самом эффективном режиме, выбирая оптимальную из семи коротких передач.

Это самое большое достижение компании переживает сейчас нелегкие времена, но в последнее время специалистами были внесены серьезные конструктивные изменения, устраняющие массу детских болезней этой конструкции. В частности, был изменен узел выключения двойного сцепления - выжимные подшипники с вилками - и был переработан софт, управляющий всей трансмиссией. Эти меры позволили свести к нулю врожденные пороки первого поколения DSG, появившегося еще в 2007 г. Технология и конструкция DSG будут оттачиваться и впредь. Компания «Фольксваген» не собирается отказываться от технологии DSG по целой массе причин. Среди них важно и то, что эта трансмиссия признана идеальной для будущих гибридов и электромобилей. (Более того, только что Вене Фольксваген презентовал 10-ступенчатую KIII1 с двойным сцеплением DSG, как часть общей стратегии, целью которой ставится повышение на 15% к концу текущего десятилетия производительности всех систем автомобиля, влияющих на его движение.)

В заключение стоит напомнить, что сильная сторона компании Schaeffler заключается в том, что обучение по всем типам трансмиссий осуществляется в России бесплатно. Только в прошлом году было проведено 89 обучений, половина из которых - для наиболее перспективных автоцентров по всей стране.

Итак, специалисты LuK не придерживаются мнения о том, что сцепление - это консервативный агрегат с устоявшейся конструкцией. Похоже, тактика лидера заключается в том, что нет такого узла, который он не стремился бы усовершенствовать, внося, таким образом, свой вклад в создание современного автомобиля.

Александр Шубин