Pdk коробка porsche как работает
Обновлено: 14.05.2024
Porsche Cayman S Racing Green › Бортжурнал › Про надёжность и ремонт PDK
Как я и обещал, возвращаюсь к заинтересовавшему меня вопросу надежности и ремонтопригодности PDK.
В русскоязычном сегменте интернета информации оказалось маловато, пришлось искать на разных форумах. В этой статье я коротко и для общего понимания изложу основные проблемы с PDK и способы их решения. Прошу меня сразу извинить за неточный перевод технических терминов, но общий смысл, я надеюсь, не пострадал.
Суть проблемы с PDK в том, что в случае неисправности, производитель требует её полной замены. Это довольно странно, так как такие элементы, как соленоиды или датчики часто выходят из строя, что не требует замены всего узла.
Для справки, на декабрь 2020 года PDK в сборе на мой Cayman стоит около 1.3 млн. рублей. Разумеется, продленная гарантия в в 140к рублей за два года на этом фоне выглядит, как отличное решение. Но что делать, если продленки нет? Попробую разобраться.
Думаю, для многих не будет новостью, что под названием PDK на 911/Cayman, Panamera, Macan скрываются разные АКПП от разных производителей.
Конкретно на мой Кайман и тех же годов 911 ставилась ZF 7DT45, на турбо версию шла ZF 7DT70.
Вот небольшой видеоролик в котором показана суть работы:
PDK имеет две отдельные камеры, гидравлическую секцию (Красная внизу) и секцию коробки передач (синяя).
Подавляющее большинство проблем PDK происходит в гидравлической секции. Это объясняется тем, что в отличие от других автоматических коробок передач, секция механической коробки передач PDK функционально эквивалентна механической коробке передач.
В PDK нет серии планетарных передач с соответствующими муфтами, как у традиционного AT, но есть наборы передач, синхросистемы и вилки переключения передач, такие же, как у MT. По сути, кроме гидравлической секции и датчиков в ней ломаться нечему.
Первая и наиболее частая поломка — Гидроблок
Гидравлическая секция включает в себя электромагнитные приводы (соленоиды),
которые регулируют поток гидравлической жидкости для управления сцеплением и переключения передач по команде блока управления трансмиссией. Гидроблок легко доступен для ремонта путем снятия масляного поддона PDK и не требует снятия трансмиссии.
Новый гидроблок можно купить у Porsche по цене около 130К рублей, есть восстановленные агрегаты из Китая (
$850), подержанные агрегаты можно найти за 45к рублей.
Эта универсальная деталь для трансмиссий, используемых на 911-х, Бокстерах и Кайманах. Номер детали 997.2 — 9G1.317.897.00 (для 2009-2012 Carrera, Turbo и GT3).
Есть также другие идентичные на вид гидроблоки, доступные от Porsche под номерами деталей, которые применяются к разным годам: 9G1.317.897.05 (2012-2015 911), 9G1.317.897.010 (год неизвестен) и 9G1.317.897.35 (2012-2015 911 и 2014-2015 turbo/GT3).
Неясно, в чем разница между этими блоками, поэтому, вероятно, лучше всего посмотреть на существующий корпус гидроблока, прежде чем заказывать новую деталь. (PN находится на дне и может быть виден, сняв поддон).
Но менять гидроблок в сборе не обязательно. Трансмиссия PDK использует соленоиды от ZF, производителя трансмиссии. ZF использует стандартную линейку соленоидов на многих передачах, которые имеют цветовую кодировку для обозначения функции соленоида и характеристического сопротивления.
Аналогичные соленоиды применяются и на гидроблоках у других производителей: BMW, Jaguar, AUDI.
Это номера деталей OEM соленоидов, их можно найти например через поиск на Ebay. Цены могут сильно варьироваться среди поставщиков, от $40 до $150.
* Оранжевый (тип EDS): 0501 214 958 (ZF OEM PN)
* Белый (тип ЭЦП): 0501 214 959 (ZF OEM PN)
* Черный (тип MV): 0501 319 037 (ZF OEM PN)
* Короткий оранжевый (тип EDS): TBD
Типы соленоидов – есть два различных типа соленоидов, используемых в корпусе клапана, тип EDS и тип MV, все они управляются TCU
EDS-этот тип соленоида регулирует давление гидравлической жидкости в диапазоне от 0 бар до 4,7 бар. Регулирование давления либо пропорционально подаваемому току, либо обратно пропорционально в зависимости от типа соленоида.
MV-эти соленоиды просто переключатели включения / выключения, которые либо обеспечивают, либо снимают гидравлическое давление внутри системы.
После замены гидроблока или соленоида требуется выполнить процедуру калибровки с использованием PIWIS.
Второй тип поломки — Датчики
Датчик температуры — один датчик, обеспечивающий блок управления температурой жидкости сцепления
Датчик расстояния (положения переключения передач) — четыре датчика в одном корпусе, обеспечивающие блоку управления данные о положении передач во время и после переключения передач
Датчик скорости — два датчика в одном корпусе, подключенные к датчику расстояния, обеспечивают блок управления данными о входной скорости карданного вала
Датчик давления — два незаметных датчика, обеспечивающих блок управления данными о давлении жидкости сцепления в каждом узле сцепления
Неисправный Датчик Температуры
В 997.2 PDK этот датчик расположен над корпусом клапана и доступен без снятия коробки передач. Эта поломка часто заменялась по гарантии. Porsche предоставляет комплект для ремонта датчика температуры (PN 997.612.930.01) всего за $ 35.
Отказы датчика положения шестерни (датчика расстояния) и датчика скорости
Датчик положения шестерни (расстояния) — это электрический датчик, который измеряет положение штоков управления, которые входят в зацепление с шестернями внутри коробки передач.
Эти датчики также используются во время калибровки PDK, так как блок управления трансмиссией коррелирует движение соленоида с движением шестерни.
Неисправный датчик заставит блок управления трансмиссией думать, что передача переключается неправильно. Основная проблема замены этого датчика состоит в необходимости разбора PDK. Однако, тот факт, что Alibaba продает эти датчики, говорит о том, что кто-то их заменяет.
Неисправность датчика давления сцепления
Эти два датчика обеспечивают обратную связь с блоком управления трансмиссией относительно включения сцепления. Они выполняют аналогичную функцию датчиков выбора передач, то есть они сообщают блоку управления, что сцепление получает давление жидкости, когда им командует соленоид.
Если один из этих датчиков выйдет из строя, блок управления трансмиссией подумает, что сцепление работает неправильно.
Эти датчики находятся за муфтой сцепления и требуют снятия коробки передач для их замены. Кроме того, сцепление также должно быть демонтировано, но корпус коробки вскрывать не нужно. Жгут проводов отсоединяется от самих датчиков, что позволяет легко заменить их.
Третий тип поломки — Неисправность сцепления.
Сцепления оказались очень надежными и не часто выходят из строя. Отказы обычно происходят на мощных двигателях с слишком большим крутящим моментом, когда диски сцепления проскальзывают, что приводит к их ускоренному износу. Думаю, стиль езды и частота замены масла тут тоже играет роль.
Для PDK есть усиленное сцепление от Dodson Motorsports, но они очень дорогие, порядка 12 тысяч долларов. Других поставщиков OEM-сцепления найти сложно.
Основной вывод из изложенного можно сделать следующий: видимо, PDK действительно надежна, так как основные описанные поломки, на мой взгляд, не существенны, это гидроблок и датчики (это все в пределах 50к рублей), а вот сама механическая часть вполне надежна.
Думаю, редкость PDK и заводская гарантия основные причины невозможности в настоящее время их ремонта в мастерских по ребилду ZF коробок или роботов DSG. Машин с PDK без гарантии будет все больше в силу возраста, поэтому есть надежда, что мастерские все же займутся этим рынком. Ребята из США разобрались же.
Ну а я пока займусь гидроблоком…
Более поное техническое описание с кучей картинок, но на английском можно посмотреть тут, ребята проделали хорошую работу, им респект.
Pdk коробка porsche как работает
Коробка передач PDK (Porsche Doppelkupplung). Мифы и реалии.Porsche Macan, Audi A4 / Q5 / A5
С появлением новой платформы A4 (8K), которая позже перекочевала в A5 и Q5, Audi придумала новые трансмиссии для полноприводных версий (у кроссовера иных, собственно, и не было).
Отныне все КПП (механические и вариаторные в том числе) получили индексы 0Bx – где x означал конкретный тип КПП.
Мода на роботизированные коробки с двумя сцеплениями (не стоит забывать, что Audi – не просто премиальный бренд концерна, но и спортивный) привела к практическому вытеснению стандартных гидромеханических автоматов.
Остался один единственный 0B6, который является ни чем иным, как хорошо знакомым по другим автомобилям и прежним моделям 6HP от легендарной ZF (в девичестве на A8 с 2003 модельного года эта трансмиссия называлась 09L). Трансмиссия замечательная, неприхотливая, в меру надёжная с понятным эксплуатационным ресурсом. Мы писали о её «слабых» местах и пригодности к восстановлению статью.
К сожалению, автомобили с такой трансмиссией поставляются только на американский рынок. Логика такого решения не понятна. Скорее всего, концерн не рискнул обкатывать свежее инженерное решение на печально известной судебными прецедентами по коллективным искам стране.
6-ти ступенчатый автомат DSG (S tronic по классификации Audi) с сухим сцеплением, получивший торговое обозначение 0B2 ставился на автомобили с младшими двигателями и со временем практически был вытеснен следующим собратом. Встречается крайне редко, может поэтому нет существенной статистики на отказы.
Собственно герой этой статьи, очередной DSG с 7 передачами вперёд 0B5. Так же, как и трансмиссия с сухим сцеплением, является собственной разработкой концерна. Жидкостное сцепление позволяет передавать от двигателя большой момент, переключения стали более плавными и чёткими. Сцепление, которое представляет собой комплект фрикционных дисков, плавающих в масляной ванне, априори должно быть очень надёжным. За все время их ремонта и обслуживания мы видели одно сгоревшее сцепление – результат эксплуатации автомобиля с поврежденными в ДТП магистралями охлаждения трансмиссии и работы агрегата на сухую.
В случае с электрическими неисправностями следует обрабатывать их по плану проверки и выполнять существующие рекомендации. В отличие от предыдущих попыток VAG с установкой блока управления внутрь горячей вибронагруженной трансмиссии, сам он не ломается. А вот решение вынести датчики в отдельные элементы позволят в большинстве случаев отделаться малой кровью. В отношении всех таких неисправностей выпущены сводки TPI производителя. Есть несколько типов неисправностей и несколько же способов решений, отличающихся по глубине вмешательства в конструкцию. В некоторых случаях потребуется снятие трансмиссии и практически полная их разборка. Однако, наша практика показывает, что результат такой борьбы, даже в таком случае, всегда стопроцентный.
Некомфортная работа коробки.
Первое, что стоит помнить - любую автоматическую (как, впрочем, и механическую) трансмиссию можно заставить пинаться. Поэтому следует различать особенности работы и неисправности. Думаем, делать это достаточно просто. Если обычное вождение нескольких водителей позволяет воспроизвести рекламацию владельца – речь идёт о неисправности. Самое главное, что в накопителе ошибок блока управления при этом не будет зафиксировано никаких неисправностей.
Audi в этом случае требует провести адаптационную поездку (которая выполняется водителем и диагностом в активированном с диагностики режиме адаптации). В случае повторения рекламации – заменить блок переключения в сборе (если речь идёт не о гарантийном случае, это будет стоить около 2000 евро с работой).
На самом деле, так же, как в случае с ZF и 09G/09D от AISIN мы давно научились ремонтировать эти блоки переключения Mechatronik. Экономия составляет несколько раз от цены замены.
Один из основных моментов, который требует внимания к ремонту АКПП вашей машины, кроется опять-таки в сложности устройства коробки. Помимо опыта её диагностирования, для её разборки и правильной сборки, требуется большое количество дорогостоящего оборудования: съёмники, оправки, стопоры. Как и большинство современных агрегатов, она не может быть обслужена с использованием обычного слесарного инструмента. Ну и конечно же необходимо обладать всей технической документацией. Например, существует монтажное положение вилок переключения мехатроника для его установки в трансмиссию, выступание вилок зависит от номера и маркировки мехатроника.
audi 0B5 ustanovka mehatronika
И если все перечисленные поломки не являются следствием действий водителя, то на нем лежит ответственность за правильное обслуживание АКПП.
Тут тоже кроется пара интересных моментов.
В этом типе трансмиссии, как и трансмиссиях предыдущего поколения для полноприводных машин, интегрировано несколько устройств: собственно коробка переключения передач, главная передача переднего моста (дифференциал), раздаточная коробка (здесь она с самоблокирующимся дифференциалом). Кроме того, здесь дополнительно ещё присутствуют как отдельные устройства сцепление и механизм переключения коробки передач.
И если раньше мы имели раздельный картер и, как правило, раздельные типы смазывающих жидкостей, то теперь производитель упростил обслуживание. Все пять механизмов имеют всего два картера и два типа масла.
Один картер объединяет механические части трансмиссии: главная пара переднего моста, собственно коробка передач и задний дифференциал. Трансмиссионное масло в них залито на весь срок службы коробки, сливная пробка внизу картера и контрольно-заливная сбоку. Объём жидкости привычно небольшой: на всё около 4 литров.
Интереснее второй картер. Он объединяет в себе картер сцепления, гидравлическую систему переключения, давление в которой нагнетается механическим насосом на первичном валу, а также систему охлаждения трансмиссии и сцепления (вынесено в радиатор охлаждения, управляется мехатроником). Из изнашивающихся в этом списке механизмов - только сцепление (продукты износа фрикционов, так или иначе, должны попадать в гидравлическую жидкость). Само по себе это не страшно, если бы эта же самая жидкость не была одновременно и основой гидросистемы (насос, поршни актуаторов вилок переключения). Хоть насос и не электрический (мы все помним, как при нарушении регламента замены жидкости в муфтах Haldex 4-ого поколения они выходили из строя пачками), производитель ввёл регламент на замену – 60 тысяч километров пробега. Считаем, что его легко и без всякого ущерба ресурсу можно продлить до 80 тыс. Сливная пробка снизу, заливная и контрольная сбоку картера. Проверка при определённой температуре трансмиссии, проверяемой диагностикой. Объем, чуть больше 7 литров, поскольку существует дополнительная отключаемая система охлаждения трансмиссии (самый горячий элемент, конечно же, сцепление) – патрубки тянуться до основного радиатора. Кстати, одна из разновидностей поломки мехатроника – неисправность системы охлаждения.
При замене масла следует обязательно менять фильтр, в том случае, если он представляет собой патрон в специальном корпусе на патрубках охладителя. В случае магистрального фильтра (см. иллюстрацию), замена не требуется. Более того, существует два вида заменяемых фильтров. В 2011 году Audi провела модернизацию, и при старом установленном фильтре, подлежит замене крышка его корпуса.
В общем и целом, оцениваем описанный агрегат, как успешный. Не смотря на существующие типовые поломки нужно отменить, что не все поголовно машины ими страдают, а ремонтопригодность коробки в наше время – немаловажный фактор в общей массе затрат на содержании автомобиля. Audi тут отлично поработали: кажется, это история не про агрегатные замены.
Двое в ванне
Опередив свое время лет на пятьдесят, концепция коробки передач с двумя сцеплениями должна была уйти в небытие еще до Второй мировой войны, как и тысячи других эксцентричных идей. Но в жизни преселектива была лысая добрая фея, которая довела его за ручку до королевского дворца.
Все шло к тому, что преселектив станет еще одной несбыточной инженерной мечтой, как подводная магистраль между Европой и США или автомобили на картофеле, если бы эта концепция не запала в душу честолюбивому отпрыску семьи Порше и одержимому инженеру Фердинанду Пиху.
Продвигаясь в конце шестидесятых к должности технического директора Porsche, он в первый раз обратил внимание на преселектив — по-немецки тот назывался емким и легко запоминающимся словом doppelkupplungsgetriebe. И поручил инженерам проработать его проект.
Механически два сцепления сложной задачей не выглядели, но системы управления такой коробкой представляли собой инженерный кошмар из соленоидов, переключателей и замороченной гидравлики.
Одно сцепление в преселективных коробках «заведует» четными передачами (зеленый), второе — нечетными (красный). При разгоне на первой передаче вторая передача уже «включена», но ее шестерни вращаются вхолостую (сцепление разомкнуто). В какой-то момент электроника размыкает одно сцепление и смыкает другое, мгновенно и без разрыва потока мощности.
В то же время конструкторский отдел Porsche работал над антиблокировочной системой тормозов, но те задачи, которые в будущем удалось возложить на электронику, инженеры пытались решить механическим путем, и для уровня технологий шестидесятых годов забегали слишком вперед.
Тем не менее, идею вытащили из забвения, и когда в семидесятых прогремел топливный кризис, в Вайсзахе вновь заговорили о преселективе.
Цены на нефть уже дважды взлетали вверх, и прожорливый Porsche 928 с огромным V8 и трехступенчатым «автоматом» Mercedes-Benz становился жертвой обоих скачков. Арабо-израильский конфликт отложил запуск машины в серию, а исламская революция в Иране уронила спрос на нее. Нефть стоила все дороже, и в Porsche искали технические решения, которые сделают моторы экономичнее, но не повлияют на скорость.
На внутренних технических семинарах обсуждалось отключение половины цилиндров под частичной нагрузкой и некое подобие системы старт-стоп, которая десять лет спустя появилась на первых малолитражках, а также экзотическая коробка с двумя сцеплениями.
На гоночной трассе doppelkupplungsgetriebe могла бы мгновенно переключать передачи без разрыва потока мощности, на дорогах общего пользования она избавляла мотор от потерь внутри гидротрансформатора «автомата», где часть энергии терялась на бестолковое перемешивание жидкости.
Как это уже случилось с турбонаддувом, проверить новую коробку передач решили в гонках, а ее инжиниринг в 1982 году поручили трансмиссионному эксперту компании Райнеру Вюсту и сторонним разработчикам компонентов.
Новый прототип группы C – Porsche 956 – только начинал путь к званию самой успешной гоночной машины восьмидесятых и доминировал в гонках на выносливость, но приход в чемпионат Jaguar означал, что немцам нужно с осторожностью внедрять инновации и продолжать работать над скоростью и стабильностью.
Porsche 956 в дебютных «24 часах Ле-Мана» в 1982 году. В восьмидесятых модель 956/962 выиграет эту гонку еще пять раз, убив всю интригу и став самой успешной гоночной машиной десятилетия. Правда, PDK не будет к этому иметь никакого отношения.
Автоматические коробки до сих пор не добивались успехов в автоспорте, а первое воплощение Porsche-doppelkupplungsgetriebe (или просто PDK) пока представляло собой монстра с ручным управлением и сложным сочетанием автоматики и гидравлики.
В машине сохранялась педаль сцепления — ее нужно было выжимать, чтобы тронуться с места, но в дальнейшем можно было пользоваться только газом, тормозом и рычагом секвентального переключения передач справа от руля: от себя — передача выше, на себя — ниже, вправо — нейтраль. Работу рычага дублировали две кнопки на правой спице руля.
На руле хорошо видны кнопки переключения передач, прямо перед глазами – жидкокристаллический дисплей. Помимо полуавтоматической коробки, инженеры испытывали и полностью автоматический вариант PDK, но в гонках он так и не участвовал.
На подходе к повороту гонщик мог дернуть рычаг (или нажать кнопку) три раза на себя и сконцентрироваться на поведении машины, торможении и входе в поворот, тогда как автоматика последовательно опускалась на три ступени вниз. А теперь представьте, что так же работает коробка DSG на вашем Volkswagen Golf по дороге на работу!
Жидкокристаллическая панель перед гонщиком показывала текущую и «предвключенную» передачу, например 4/3 или 5/2, а переключения вниз происходили при падении оборотов до безопасного уровня. В те годы сходов из-за порвавшихся шестерней коробки передач или перекрученного мотора было предостаточно, и автоматика PDK страховала от таких случаев.
Переключения, правда, были довольно жесткими, что предопределяло высокие требования к материалам — керамика и карбон в те годы оставались экзотикой, и даже монокок Porsche 956 был алюминиевым. Поэтому инженеры увеличивали запас прочности за счет веса деталей.
Во второй половине восьмидесятых инженеры попробовали использовать композитные сцепления, и PDK работала еще лучше, но следующий заводской прототип Porsche строился уже без нее.
PDK была на бесконечные для автоспорта 25 килограммов тяжелее, чем стандартная для прототипов 5-ступенчатая секвентальная «механика» в магниевом корпусе и с однодисковым сцеплением Sachs, которая уже выиграла Ле Ман и рвала всех на этапах WSC
На протяжении первого сезона 1984 года инженеры ставили прототип PDK то на одну, то на другую машину, получали клубок проблем и полярные мнения гонщиков – от восхищения до жалоб на перегруженную заднюю ось, и отправляли все на доработку. Пока в 1985 году Porsche 962 с преселективом не закончил гонку на пятом месте, а в 1986 году победил на этапе в Монце.
Ханс Штук с восторгом рассказывал, как он любит ездить с PDK в дождь: пока соперники плавали по траектории, он мог мгновенно, нажав кнопку на руле, перейти на передачу выше и предотвратить занос. Но на этапе в Норисринге на его машине сгорел грошовый контакт, и Штук потерял чемпионский титул в личном зачете. В конструкции простой «механики», понятное дело, ничего подобного произойти не могло.
С одной стороны, у преселектива, наконец, появилась скорость: мгновенные переключения на разгоне не давали провалиться нагнетателю в турбояму, а в поворотах гонщик концентрировался на пилотаже и был всегда на нужной передаче. Даже разницу в массе с «механикой» свели к 15 килограммам.
С другой, гонщики не хотели зависеть от надежности преселектива во время ожесточенной борьбы в чемпионате, но на гражданских машинах подобные нагрузки почти не возникают, поэтому в Штутгарте задумались о серийном варианте PDK с возможностью автоматического управления. По тестовым полигонам уже колесили три мула с PDK — Porsche 944, 911 и 928.
Особенно остро новая коробка была нужна Porsche 911 — с конца семидесятых у немцев не было версии с двумя педалями для Северной Америки, а на этом рынке наличие «автомата» было критически важным.
Самый простой вариант – доработать существующую коробку Sportmatic, которая, по сути, была обычной «механикой» с автоматическим сцеплением и гидротрансформатором. Но к 1980-м годам недостатки ее конструкции окончательно перевесили все ее достоинства: она была неудачной по компоновке, а ее использование требовало особых навыков, вроде сброса газа при переключении.
Из-за отсутствия легкого и компактного «автомата» для модели 911, в Porsche в семидесятых использовали «механику» Sportmatic с гидротрансформатором и автоматизированным сцеплением. Это, впрочем, не освобождало от необходимости орудовать рычагом.
Оставалось два варианта: доработать под собственные нужды 4-ступенчатый «автомат» фирмы ZF либо довести до серийного производства PDK. Благо спортивная программа позволила ускорить разработку и помогла разобраться с главными болячками. Правда, согласно проведенным расчетам, запуск преселектива в серию был экономически целесообразен при объеме производства от 40 000 коробок в год, а компания Porsche в те годы не выпускала столько машин в принципе.
Тут-то в истории doppelkupplungsgetriebe снова возник ее загадочный покровитель.
К середине восьмидесятых Фердинанд Пих уже возглавлял отдел технического развития Audi, адаптируя наработки Porsche под собственный преселектив для раллийной машины группы B.
Первый прототип был установлен на Audi Sport quattro S1 Evolution 2 осенью 1985 года и, по словам Вальтера Рерля, эта машина напоминала пулю, которую рикошетило от поворотов. Старт сопровождался утопленной до пола педалью газа и мгновенными переключениями, без падения оборотов или давления турбины — первая сотня достигалась уже через 2,6 секунды.
Серийную же версию PDK Фердинанд Пих был не прочь адаптировать под новый представительский седан Audi V8 — инженеры как раз искали подходящую «автоматическую» трансмиссию. Судьба коробки передач с двумя сцеплениями теперь зависела не от Штутгарта, а Ингольштадта, и все сложилось… не в пользу PDK.
При Пихе Audi из конкурента «Фольксвагена» превратилась в премиальную марку и бросилась в погоню за Mercedes-Benz и BMW.
В конце концов, в Audi предпочли более традиционный «автомат» ZF. Несмотря на инженерное очарование идеи и авантюризм Пиха, мощному представительскому лимузину прожорливый, но плавный в работе гидротрансформатор подходил гораздо лучше.
История вновь сложилась не в пользу преселектива, и инженерам Porsche оставалось лишь заказать для 911 такую же трансмиссию ZF, отыгравшись на ее электронных мозгах. «Автомат», получивший название Tiptronic, позволял при необходимости переключать передачи вручную, рычагом или кнопками на руле. Сегодня эта опция доступна на любой малолитражке, но тогда была экзотикой.
С началом девяностых Porsche погрузилась в перманентный кризис — старые модели не продавались, новые были перелицованными старыми. Прощай, PDK?
До ренессанса второй половины девяностых и сногсшибательных финансовых рекордов внедорожника Cayenne было еще далеко, однако Пих уже успел добраться до кресла председателя совета директоров концерна Volkswagen, где больше не был ограничен ни чужим мнением, ни финансовыми или инженерными возможностями.
Все его эксцентричные проекты, вроде Bugatti Veyron, двигателя W8 или Volkswagen XL1, были еще впереди, а пока, спустя четверть века, настало время осуществления его давней мечты, которая получила новое имя: direct-shift gearbox, DSG.
Помимо затратных эксцентричных проектов, своим успехом Volkswagen обязан именно Фердинанду Пиху. Покупка целой плеяды брендов, унифицированные платформы, победа над Porsche в попытке установить над концерном контроль — везде прослеживается рука Пиха.
Внутренние потери в такой коробке были ниже, чем у «автомата», потолок момента и силовой диапазон шире, чем у «вариатора», а технические возможности концерна, находящегося на подъеме, практически безграничны.
По сути, любимую в Европе «механику» оставалось дополнить вторым сцеплением и управляющим гидроблоком (именно они делают преселектив тяжелее). Совместные с BorgWarner разработки заняли восемь лет, и в 2003 году мир увидел первую серийную коробку DSG — ее установили на 241-сильный Volkswagen Golf R32.
В качестве сцеплений немцы использовали мокрые фрикционы — два пакета вставленных друг в друга дисков в масляной ванне, которые сжимал гидронасос. Фрикционы могли выдержать значительный крутящий момент, а циркулирующее внутри масло эффективно охлаждало агрегат.
970 производство 2010>>2016 (L) Замена сцепления pdk
Каждая из двух частей коробки передач Porsche Doppelkupplung (PDK) состоит из одного многодискового сцепления и первичного вала. С точки зрения функциональности обе части коробки передач имеют конструкцию механической коробки передач и очень компактны в своем исполнении. Первичные валы частей коробки передач воздействуют на общий промежуточный вал, а оттуда посредством шестерни постоянного зацепления - на вторичный вал. Вторичный вал с помощью соответствующего фланца соединен с карданным валом, который приводит в действие колеса посредством главной передачи задней оси. В полноприводных моделях отбор мощности осуществляется посредством сцепления для полного привода по требованию, набора бевелоидных шестерен и соединительного вала прямо на главную передачу передней оси и, тем самым, на первичные валы колес. Управление сцеплениями и функциями переключения отдельных частей коробки передач осуществляется посредством гидравлического блока управления в нижней части коробки передач.
Информация:
1 - картер сцепления
2 - пакет дисков первого сцепления
3 - пакет дисков второго сцепления
4 - двухмассовый маховик
5 - картер коробки передач
6 - вторичный вал
7 - первичный вал 1
8 - первичный вал 2
9 - кулиса переключения
10 - планка цилиндра (кулисы переключения)
11 - масляный поддон с фильтром
12 - корпус механизма полного привода (4WD)
13 - многодисковое сцепление с эл. упр.
14 - бевелоидное зацепление (4WD)
15 - активация парковочной блокировки
Коробка передач Porsche Doppelkupplung PDK оснащена двумя работающими в масле многодисковыми сцеплениями. По сравнению с системой с сухими сцеплениями конструктивный принцип «мокрых» многодисковых сцеплений улучшает термостойкость.
Преимущества «мокрых» многодисковых сцеплений по сравнению с сухими сцеплениями:
Высокая механическая нагрузочная способность для высоких крутящих моментов при одновременно компактной конструкции
Высокая тепловая нагрузочная способность даже при экстремальных нагрузках
Улучшенные характеристики сцепления
Долгий срок службы благодаря незначительному износу фрикционных накладок
Повышенный комфорт и динамика движения
Также увеличению КПД способствует смазка впрыскиванием в коробке передач Porsche Doppelkupplung (PDK). Здесь идет речь о циркуляционной смазке, при которой масло впрыскивается в точке трения. То есть больше не нужно вращать шестерни в масляном поддоне, как при смазке разбрызгиванием. Благодаря этому можно избежать потерь на разбрызгивание.
Коробка передач Porsche Doppelkupplung (PDK) имеет масляную камеру, причем масло подается к набору шестерен и сцеплению через общий контур. По сравнению с решением с двумя отдельными масляными камерами между сцеплением и корпусом шестерен, преимуществом этой коробки является отсутствие необходимости в специальном разделении масляной камеры.
Это не только уменьшает вес коробки передач, но и обеспечивает компактность конструкции.
Аспект веса также учитывается в пластмассовом исполнении масляного поддона со встроенным масляным фильтром.
Функцию гасящей колебания массы в коробке передач Porsche Doppelkupplung (PDK) выполняет новый двухмассовый маховик. Он встроен между двигателем и коробкой передач и поглощает вибрации двигателя. Благодаря тому, что двухмассовый маховик выполняет функцию шумового и вибрационного фильтра, он в то же время обеспечивает комфортное движение на очень низких оборотах. Также он способствует дополнительному снижению расхода топлива.
Про ресурс завод не пишет и таких данных нигде нет. На весь срок службы автомобиля.
Почему "роботы" с двумя сцеплениями скоро вытеснят все остальные коробки
DCT расшифровывается как Dual Clutch Transmission, то есть трансмиссия с двумя сцеплениями. Это первая многодисковая коробка — собственная разработка компании Kia Motors из Центра Исследований и Разработок в Намьянге.
Как вы уже могли догадаться, DCT — это в определенном смысле аналог знаменитой коробки DSG от Volkswagen, которая сначала радовала покупателей резвостью и экономичностью, потом досаждала поломками в своем 7-ступенчатом исполнении, а к 2014 году наконец лишилась явных конструктивных дефектов после доброго десятка доработок.
Для непосвященных кратко объясним, что DCT — это "робот", то есть конструктивно — механическая коробка с блоком управления и актуаторами, которые вместо водителя переключают передачи. А что такое "два сцепления"? Если вкратце, то, вообще-то, сцепление одно. Просто ведомых дисков у него два — один передает крутящий момент на нечетный ряд передач (1-3-5-7 и т.д.), второй — на четный (2-4-6 и т.д.).
Конструкция собрана таким образом, что диски сцепления сидят на одной оси, а их валы вложены один в другой. Второй вал длиннее первого и проходит насквозь. Каждый из них приводит в движение свой ряд шестерней: четный и нечетный. Между этими дисками находится ведущий диск — маховик, который вращает двигатель.
Включение и выключение дисков сцепления электромеханическое, что ускоряет процесс переключения. Но основная экономия времени при выборе передачи — в так называемом преселективном режиме работы АКПП. Если грубо, то пока включена, допустим, первая передача на нечетном ряду, на четном уже подготовлена к включению вторая — когда это будет необходимо, останется только отсоединить от маховика один диск сцепления и присоединить другой.
Электронный блок управления коробкой предугадывает динамику движения — разгон или торможение, заранее замыкая привод следующей зубчатой пары. Как на передачу вверх, так и вниз. Два процесса, отсоединение одного диска и присоединение другого, происходят одновременно.
Как вы понимаете, конструкция невероятно сложная. Незначительные отклонения в работе коробки на доли секунды и на доли миллиметра быстро приводят к ускоренному износу дисков и нестабильной работе с толчками при движении и т.п. Собственно, сложностями настройки электроники во многом и обусловлены проблемы с фольксвагеновской коробкой DSG.
В целом схема позволяет сократить время на переключение передач до 100-200 миллисекунд, обеспечить ровную тягу при разгоне и снизить расход топлива, экономя до 10%. В случае с Kia заявленная экономия — 5-7%.
История преселективных коробок
Сама по себе идея использования мультидискового сцепления была запатентована французским инженером Адольфом Кегрессом еще в 1935 году. Мсье Кегресс вообще был большим талантом и, помимо патента на то, что в будущем стало DCT, еще сделал первый внедорожник — гусеничный Руссо-Балт, о котором мы когда-нибудь расскажем. Но не будем отвлекаться. Из-за отсутствия технологических возможностей идея коробки с двумя сцеплениями осталась на бумаге.
В 80-х годах инженеры Porsche воплотили задумку в железе и использовали передовую разработку в кольцевых автогонках. Однако значительные габариты, большой вес и низкая надежность оставили коробку на уровне прототипа, и за гоночный трек она не вышла. Подобные попытки предпринимали и раллийные команды Peugeot и Audi, но закончилось все тем же — от использования отказались.
С середины 90-х VW начинает разработку своей версии мультидисковой АКПП под аббревиатурой DSG (Direct Speed Gearbox). Результатом стала серийная коробка, которая с 2003 года устанавливалась на Golf Mk4 R32. Опыт оказался настолько успешным, что им заинтересовались другие автопроизводители, а VW совершенствует эту коробку и по сей день, устанавливая ее практически на все свои серийные автомобили.
На данном этапе такие коробки делятся на два типа — сухие и мокрые. С сухими все понятно по определению. Диски работают, как в обычной механической коробке, на сухом трении. В мокрых диски сцепления погружены в масляную ванну. Сделано это для охлаждения при нагрузке свыше 350 ньютонов на метр. Мокрые "роботы" работают с "моментными" дизелями и высокофорсированными бензиновыми двигателями.
Расскажем о нескольких типичных представителях семейства преселективов.
Audi S-Tronic
Изначально S-tronic разрабатывался под высокие нагрузки: предельные значения 550 Н*м, 9 000 об/мин. Конструкторам пришлось обеспечить два контура смазки. Один отвечает за работу управляющей гидравлики и сцепления, другой обеспечивает смазку шестерней КПП. Причем масло используется разное. Так как плотность гидротрансформаторного масла может меняться при различной температуре, при агрессивных режимах работы масляная помпа имеет дополнительный вакуумный усилитель, способный поднять давление на непродолжительное время.
Другая особенность в том, что выходной вал передает вращение на межосевой дифференциал, расположенный прямо в корпусе самой АКПП. В зависимости от настроек дифференциал может передавать на заднюю ось от 35% до 85% крутящего момента (60% по умолчанию).
Данная коробка может работать как в полностью автоматическом режиме, так и в ручном с использованием подрулевых переключателей вверх/вниз (+/-).
Как работает каробка передачь с двойным сцеплением или DSG
Многие из нас знают о том, что существует два основных типа коробок передач: механическая, когда водитель переключает передачу выжимая педаль сцепления и используя рычаг переключения передач, и автоматическая, которая выполняет эту работу за водителя посредством сцеплений, гидротрансформатора и наборов планетарных шестерен. Но существует также и альтернативный вариант, нечто среднее между двумя вышеприведенными и объединяющий их лучшие возможности – это коробка передач с двойным сцеплением, также известная как полуавтоматическая трансмиссия, автоматизированная трансмиссия, работающая без сцепления, или «безмуфтовая» механическая трансмиссия.
В мире гоночных автомобилей полуавтоматические трансмиссии, такие как секвентальная коробка передач (SMG), – привычное явление, но вот на рынок серийных автомобилей они вышли сравнительно недавно – в виде особой конструкции, известной как коробка передач прямого переключения или КП с двойным сцеплением.
В данной статье мы проанализируем принцип работы трансмиссии с двойным сцеплением, сравним ее с другими типами трансмиссий и поведаем, почему некоторые специалисты предрекают ей большое будущее.
С руками или без рук?
Коробка передач с двойным сцеплением действует как две механические коробки. Чтобы понять, что это означает, давайте вспомним, как работает традиционная механическая коробка передач. Когда водитель хочет переключить передачу в автомобиле с ручной КПП, он должен сначала выжать педаль сцепления, что приводит в движение диск сцепления, который отсоединяет двигатель от КПП и прерывает поток мощности на трансмиссию. Затем водитель использует рычаг для переключения передачи, при этом зубчатая муфта перемещается от одной шестерни к другой – другого размера. Устройства, называемые синхронизаторами, позволяют выровнять скорость вращения зубчатой муфты со скоростью зацепляемых шестерней, что снижает износ механического соединения. После переключения передачи, водитель отпускает педаль сцепления, в результате чего восстанавливается связь двигателя и трансмиссии и возобновляется передача крутящего момента к колесам.
Таким образом, в традиционной механической трансмиссии отсутствует непрерывный поток мощности от двигателя к колесам. Вместо этого подача мощности во время переключения передач сначала прерывается, а затем восстанавливается, что сопровождается ощутимым рывком. Особенно неприятно, если за рулем неопытный водитель, и пассажиров бросает взад-вперед при переключении передач.
В коробке передач с двойным сцеплением, в отличие от механики, присутствуют два сцепления, но педали сцепления нет. Сложная электроника и гидравлическая система управляют сцеплениями, как и в обычной автоматической коробке. Но в трансмиссии с двойным сцеплением сцепления работают независимо друг от друга. Одно сцепление контролирует нечетные передачи (первую, третью, пятую и заднюю), второе - четные (вторую, четвертую и шестую). Благодаря такому устройству переключение передач происходит без прерывания потока мощности от двигателя к коробке передач.
Валы коробки передач с двойным сцеплением
Двойной вал коробки передач является важнейшей частью трансмиссии с двойным сцеплением. В отличие от стандартной механики, в которой все шестерни расположены на одном входном валу, в коробке с двойным сцеплением шестерни четных и нечетных передач распределены по двум входным валам. Как такое возможно? Внешний вал сделан полым, чтобы в нем поместился внутренний вал. На внешнем валу закреплены шестерни второй и четвёртой передач, на внутреннем — первой, третьей и пятой. Такое устройство обеспечивает моментальное переключение скоростей и беспрерывную подачу мощности, чего невозможно достичь с обычной механической коробкой, так как в ней одно сцепление рассчитано как на четные, так и на нечетные передачи.
Многодисковое сцепление
Вы могли бы подумать, что, раз уж коробка передач с двойным сцеплением так похожа на автоматическую, то ей требуется гидротрансформатор для передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач, как это происходит в автоматике. Однако КПП с двойным сцеплением в гидротрансформаторе не нуждается – вместо этого в них используется мокрое многодисковое сцепление. «Мокрым» называют такое сцепление, компоненты которого работают в масляной ванне, чтобы уменьшить трение и сократить теплообразование. Некоторые изготовители разрабатывают КПП с двойным сцеплением сухого типа, как в механике, но на сегодняшний день все трансмиссии с двойным сцеплением на серийных автомобилях имеют сцепление мокрого типа. Многие мотоциклы оснащены одним многодисковым сцеплением.
Как и в гидротрансформаторе, в мокром многодисковом сцеплении шестерни приводятся в движение гидравлическим давлением. При включении сцепления винтовые пружины разжимаются под действием гидравлического давления в поршне муфты, в результате чего диски сцепления и фрикционные диски прижимаются к фиксированному нажимному диску. Фрикционные диски имеют внутренние зубья, форма и размер которых позволяет им входить в зацепление со шлицами барабана сцепления. Барабан, в свою очередь, соединен с набором шестерён, который передает крутящий момент. В коробке передач с двойным сцеплением мокрого типа Audi имеется как маленькая винтовая пружина, так и большая диафрагменная пружина.
При выключении сцепления давление жидкости в поршне снижается, что позволяет пружинам поршня разжаться и ослабить давление на диски сцепления и нажимной диск.
Плюсы и минусы коробок передач с двойным сцеплением (DSG)
Надеюсь, вы начинаете понимать, почему КПП с двойным сцеплением относят к автоматизированным механическим трансмиссиям. В принципе, она и ведет себя, как традиционная механика. У нее есть ведущий и промежуточный валы с шестернями, а также синхронизаторы и сцепление. Вот чего в ней нет – так это педали сцепления, так как ее роль выполняют компьютеры, соленоиды и гидравлическая система. Даже без педали сцепления водитель может «отдавать приказы» компьютеру посредством подрулевых переключателей скоростей, кнопок и рычага переключения передач.
Итак, трансмиссия с двойным сцеплением принимает на себя часть водительских функций, но это лишь одно из многих ее преимуществ. Включение повышающей передачи занимает всего 8 миллисекунд, и это дает многим основание полагать, что именно эта трансмиссия из всех, что имеются на рынке, обеспечивает самое динамическое ускорение. Ускорение стало плавным благодаря устранению рывка, которым неизменно сопровождается переключение передач в механической и даже в некоторых автоматических коробках. И, что самое приятное, она позволяет водителю роскошь выбирать, самому ли контролировать переключение передач, или предоставить делать всю работу компьютеру.
Пожалуй, самым главным преимуществом КПП с двойным сцеплением стала экономия топлива. Благодаря отсутствию прерываний потока мощности топливная экономичность двигателя значительно возрастает. По словам некоторых экспертов, шестискоростная КПП с двойным сцеплением увеличивает эффективность использования топлива на 10 % по сравнению с традиционной пятискоростной автоматикой.
Многие автопроизводители заинтересованы в использовании технологии производства КПП с двойным сцеплением, однако, некоторые смотрят на это настороженно ввиду необходимости дополнительных затрат, связанных с модификацией производственных линий под новый тип трансмиссии. Это может поначалу привести к росту стоимости автомобилей, оснащенных КПП с двойным сцеплением, что отпугнет чувствительных к цене покупателей.
Кроме того, производители вкладывают большие средства в технологии производства альтернативных типов трансмиссий. Одной из самых примечательных является бесступенчатая коробка передач, или вариатор (CVT). Вариатор – это тип автоматической трансмиссии, в котором используется система подвижных шкивов с ремнем или цепью для постоянного регулирования передаточного числа на широком диапазоне оборотов. Вариатор также уменьшает толчки при переключении передач и существенно снижает расход топлива. Но с высоким крутящим моментом спортивных автомобилей такая коробка не справится.
Трансмиссия с двойным сцеплением таких ограничений не имеет и потому является идеальным вариантом для автомобилей с высокими динамическими и скоростными качествами. Европейцы, которые отдают предпочтение механическим коробкам благодаря их эксплуатационным качествам и топливной экономичности, предрекают, что к 2012 году трансмиссии с двойным сцеплением захватят 25 % рынка, и только 1 % автомобилей, произведенных в Западной Европе, будут оснащаться бесступенчатой коробкой передач.
Далее мы вспомним историю развития трансмиссии с двойным сцеплением и посмотрим, что сулит ей будущее.
Трансмиссия с двойным сцеплением: прошлое, настоящее, будущее
Человек, который изобрел КПП с двойным сцеплением, – пионер автостроения. Адольф Кегресс больше всего известен тем, что разработал полугусеничный автомобиль, оборудованный бесконечной резиновой лентой, который мог передвигаться по бездорожью по различным типам местности. В 1939 году у Кегресса зародилась идея о создании коробки передач с двойным сцеплением, которую он надеялся использовать на легендарном Citroën «Traction». К сожалению, дальнейшей разработке воспрепятствовали неблагоприятные условия для бизнеса.
Концепцию двух сцеплений подхватили компании Audi и Porsche, хотя ее применение поначалу было ограничено гоночными автомобилями. Гоночные автомобили 956 и 962C были оборудованы трансмиссиями Porsche Dual Klutch, или PDK. В 1986 году гоночный Porsche 962 выиграл гонку на 1000 километров на Мировом чемпионате спортпрототипов в Монце. Это была первая победа автомобиля, оснащенного полуавтоматической трансмиссией PDK с лепестковым переключением передач. Audi также вошла в историю в 1985 году, когда раллийный автомобиль Sport quattro S1, оборудованный КПП с двойным сцеплением, выиграл соревнования по скоростному подъёму на гору Пайкс-Пик высотой 4300 метров.
Промышленное внедрение трансмиссии с двойным сцеплением до недавнего времени было невозможно. Продвижению ее на рынок положила начало корпорация Volkswagen, которая получила лицензию на использование технологии DualTronic компании BorgWarner. Такие европейские автомобили, как Volkswagen Beetle, Golf, Touran, и Jetta, Audi TT и A3, Skoda Octavia, Seat Altea, Toledo и Leon оснащены КПП с двойным сцеплением (DSG).
Компания Ford стала вторым крупным автопроизводителем, который принял решение использовать трансмиссии с двойным сцеплением, изготовленные Ford of Europe (дочерней компанией Ford) и совместным предприятием по производству трансмиссий GETRAG-Ford с равным долевым участием сторон (50/50). В 2005 году на международной автомобильной выставке во Франкфурте она представила систему силового переключения передач Powershift System – шестискоростную трансмиссию с двойным сцеплением. Однако первое поколение трансмиссии Powershift появилось в серийных автомобилях лишь в 2008 году.
Трансмиссия Porsche MACAN, конструкция, заправочные объемы
Система подачи масла – ATF
Коробка передач Porsche Doppelkupplung (PDK) имеет две независимые друг
от друга системы подачи масла. В первой системе подачи масла находится
двойное сцепление, блок Mechatronik и система смазки. Эти компоненты
работают на специальном масле ATF, разработанном для коробки передач PDK.
Оно обеспечивает быстрое реагирование системы управления переключением и сцеплениями даже при низких температурах, служит для смазки и охлаждения двойного сцепления. Главным требованием, предъявляемым к ATF, является обеспечение высокого качества регулирования двойного сцепления.
Система подачи масла – трансмиссионное масло
Ко второй системе подачи масла относятся механическая коробка передач, раздаточная коробка (межосевой дифференциал) и привод передней оси.
Смазка осуществляется посредством гипоидного трансмиссионного масла
со специальной присадкой для межосевого дифференциала. Это изолирование масляных камер позволило оптимальным образом расположить компоненты коробки передач. А также отказаться от компромиссов относительно различных требований, предъявляемых к смазочным материалам.
Заправочные объемы
Коробка передач Porsche Doppelkupplung (PDK)
Система снабжения маслом — ATF (двойное сцепление, блок управления коробки передач и насос ATF)
Спецификация: Castrol BOT342A
Трансмиссионное масло ATF (в области сцеплений, мехатроники)
Первоначальная заправка, вкл. объем 0,5 литра для заправки трубопроводов ATF
Заправочный объем 7 Liter
Объем при замене трансмиссионного масла ATF
Заправочный объем 6,5 Liter
Система снабжения маслом — трансмиссионное масло (шестерни передач, главная передача передней оси)
Спецификация: Castrol BOT233FEQ с присадками
Трансмиссионное масло MTF (область шестерен передач, VAG)
Заправочный объем 4,1 Liter
Объем при замене трансмиссионного масла MTF
Заправочный объем 4,1 Liter
Раздаточная коробка (коробка передач Hang-On)
Спецификация: Shell TF0870 Katar
Раздаточная коробка
Заправочный объем 0,58 Liter
Главная передача задней оси HAG без блокировки
Спецификация: Castrol SAF-PD
Трансмиссионное масло главной передачи задней оси
Заправочный объем 1,2 Liter
Главная передача задней оси HAG с блокировкой
Спецификация: Castrol SAF Carbon mod.
Трансмиссионное масло главной передачи задней оси
Заправочный объем 1,45 Liter
Читайте также: