Краткое описание устройства, принципа работы и обзор основных типов автоматизированной коробки передач DSG

DSG (Direct-shift gearbox) [Рис.1] — это автоматизированная автомобильная коробка передач, с возможностью ручного переключения передач, использующая два отдельных сцепления для включения четных и нечетных передач.

Разновидностью DSG является автоматизированная коробка передач S-Tronic, устанавливаемая на автомобили AUDI и имеющая идентичное устройство и принцип работы.
Механическая часть DSG состоит из следующих основных механизмов и деталей (на примере коробки передач с 6 ступенями DSG DQ250, устанавливаемой на автомобили VOLKSWAGEN с поперечным расположением силового агрегата) [Рис. 2]:
• Двойное сцепление
• Двухмассовый маховик
• Первичный вал
• Вторичный вал первой, второй, третьей и четвертой передачи
• Вторичный вал пятой, шестой передачи и передачи заднего хода
• Ось шестерни заднего хода
• Зубчатое колесо главной передачи
• Синхронизаторов включения передач
Главная особенность конструкции коробки передач DSG заключается в наличии двух первичных и вторичных валов. Каждый вторичный вал находится в зацеплении с соответствующему ему первичному. Причем на одной паре валов расположены шестерни только четных передач, а на другой — нечетных. Первичный вал с четными передачами выполнен полым и внутри него находится первичный вал нечетных передач. Каждый вал соединен соответственно со сцеплением включения четных и нечетных передач.

Принцип работы и процесс переключения передач происходит следующим образом (на примере коробки передач S-Tronic для автомобилей AUDI с продольным расположением силового агрегата, во время ускорения на второй передаче) [Рис.3]:

1. Автомобиль ускоряется на второй передаче, при этом синхронизатор третьей передачи, при помощи автоматического привода, заранее переводит шестерни третьей передачи в зацепление.
2. Как только от блока управления коробкой передач поступает команда о переключении на третью передачу, нечетное сцепление разомкнется, а четное замкнется.
3. При этом третья передача находится уже во включенном состоянии на нечетном ряду передач, для того чтобы начать работу сразу же после размыкания четного сцепления.
Управление сцеплением и переключением передач осуществляет блок управления под названием Mechatronik, который расположен в корпусе коробки передач. Он состоит из
• Электронного и гидравлического модулей управления
• Датчиков частоты вращения первичных и вторичных валов
• Датчиков давления и температуры масла в коробке передач
• Датчиков положения вилок включения передач

На основании сигналов датчиков блок управления определяет и реализует
оптимальных режим работы и
алгоритм управления трансмиссией а так же может подстраивается по разные стили вождения (экономичный, спортивный).

Существует два основных типа сцеплений, используемых в коробке передач DSG с двойным сцеплением:
• «Мокрое» двухдисковое сцепление (DSG DQ250/DQ500) [Рис.5].
Сцепление состоит из набора фрикционных и металлических дисков, находящихся в масле. Когда масло поступает в поршень сцепления, гидравлическое давление в поршне активирует спиральные пружины, которые толкают диски сцепления и фрикционные диски к корзине сцепления. После этого, набор дисков соединенных с комплектом шестерен, принимает и передает усилие на соответствующую пару шестерен. Для выключения сцепления, давление жидкости внутри поршня сбрасывается, после чего, сжатие пружин поршня ослабляется, и давление на корзину сцепления снижается.
• Сухое двухдисковое сцепление (DSG DQ200) [Рис 6.].
Устройство «сухого» сцепления похоже на аналогичное на автомобилях с обычной механической коробкой. Оно состоит из корзин, ведомых и нажимных дисков, выжимных подшипников, рычагов выжима сцепления. Блок управления по очереди включает сцепление четных и нечетных передач. Нажимной диск прижимает ведомый диск к ведущему, который соединен с маховиком, и крутящий момент от двигателя передается на соответствующий ряд шестерен.

Преимуществом «сухого» двухдискового сцепления является более высокий КПД (около 0,97-0,98) по сравнению с «мокрым» (около 0,91-0,94) и компактные размеры.
Его главный недостаток – высокие температурные режимы работы вследствие плохого теплоотвода.
Минус мокрого сцепления — более низким КПД, который обусловлен тем, что диски сцепления находятся в масле, что создает дополнительные гидравлические потери.
Достоинством является применение масла как рабочего тела, поскольку коробки типа DQ250 имеют более высокую устойчивость к перегреву (эффективный отвод тепла), поэтому мокрое сцепления обычно используется для двигателей с более высоким крутящим моментом, от 350 Н*м, тогда как сухое сцепление пригодно для двигателей с более низким крутящим моментом до 250 Н*м.

Основные достоинствами коробок передач DSG является снижение расхода топлива, а плавность ее работы, быстрота переключения передач (время переключения составляет от 0,05 с. до 0,12 с. в зависимости от режима движения) что обуславливает хорошую динамику разгона по сравнению с гидротрасформаторными автоматическими и классическими механическими коробками передач.
Самым главными недостатками является высокая стоимость ремонта вследствие сложности механизма. Высокая сложность так же влечет за собой снижение ресурса. Это было особенно характерно для ранних коробок передач DSG DQ200 с сухим сцеплением (весь ресурс мог быть выработан за 60-80 тыс. км). Низкий ресурс в том числе обуславливался повышенным температурным режимом.