Трансмиссия с двойным сцеплением

Принцип работы DCT существенно ближе к механической коробке передач, чем к гидротрансформаторному автомату^[8]. Основной особенностью конструкции DCT является наличие двух валов (чаще всего вложенных один в другой), свободно вращающихся друг относительно друга: на внешнем валу расположены шестерни чётных передач, на внутреннем — нечётных передач и заднего хода^[2][3][9]. Каждый вал соединён с маховиком двигателя через собственное электромеханическое сцепление (сцепления могут быть агрегированы в едином корпусе, но каждое из них всегда имеет собственный набор фрикционов), что позволяет коробке передач работать в преселективном режиме. Например, когда автомобиль разгоняется на второй передаче (при замкнутом сцеплении внешнего вала), третья передача (расположенная на внутреннем валу) уже полностью подготовлена к подключению: для этого достаточно отсоединить от двигателя один вал и подключить второй^[8]. Так как переключение сцеплений происходит практически синхронно, время разрыва потока мощности от двигателя на колёса не превышает 200 миллисекунд^[8].

В DCT используются пакеты сцеплений, а не гидродинамический трансформатор, применяемый в традиционных «автоматах»^[2][8]. Сцепления DCT бывают «сухие» (своим устройством напоминающие таковые на МКПП) и «мокрые» (схожи с агрегатами, используемыми в большинстве мотоциклов)^[10]. Преимущество «сухого» сцепления — компактность и высокий КПД, а «мокрого» — более эффективный отвод тепла. Поэтому на современных малолитражных автомобилях с крутящим моментом до 250 Н⋅м (Volkswagen Golf, Volkswagen Polo) используются «сухие» конструкции, а на более мощных — «мокрые»^[11].

Существует несколько вариантов расположения сцеплений в преселективной КПП:

• В большинстве автомобильных DCT используются два концентрических пакета сцепления, размещённых на одной оси с маховиком двигателя^[12], — при этом внешний пакет имеет бо́льший диаметр, чем внутренний.
• В тракторных DCT (например, Fortschritt ZT 320) используется аналогичная схема — с той разницей, что сцепления расположены на одной оси последовательно (одно перед другим), а потому обладают одинаковым размером^[13]. Такая конструкция применяется и в автомобилях — в частности, на этом принципе основана коробка Tremec TR-9070 DCT, используемая на Ford Mustang Shelby GT500 2020 года^[14].
• В другом варианте (например, в трансмиссии Volkswagen DQ200) два сцепления одинакового размера расположены параллельно на двух расположенных рядом (а не вложенных друг в друга) ведущих валах, которые приводятся в движение от коленвала через систему шестерней^[11].

Специфика устройства DCT допускает использование более двух сцеплений. Например, гиперкар Koenigsegg Jesko оснащён 9-скоростной трансмиссией^[15], в которой каждой передаче соответствует собственное сцепление.

Концепция трансмиссии с двумя сцеплениями была придумана французским инженером Адольфом Кегрессом в 1939 году^[16]. Трансмиссия предназначалась для использования в автомобиле Citroën Traction Avant, однако Кегрессу не хватило финансирования для создания действующей модели^[16].

Первой серийной DCT стала Easidrive, разработанная в конце 1950-х гг. британскими компаниями Smiths Industries и Rootes. Эта трансмиссия с двумя электромагнитными сцеплениями предлагалась в качестве опции на автомобилях Hillman Minx (серии IIIC) и Singer (1961 года). Коробка управлялась аналоговой электроникой в автоматическом режиме, а переключение передач осуществлялось при помощи системы соленоидов^[17][18]. Технологические решения, впервые реализованные в Easidrive, были весьма продвинутыми для своего времени, однако трансмиссия показала себя крайне капризной в эксплуатации.

В конце 1970-х годов Porsche приступила к разработке DCT для гоночного автомобиля — конструкторы искали способ устранить падение наддува при переключении передач на турбированном двигателе^[19]. К 1983 году инженерам удалось создать достаточно компактный и надёжный электронный блок управления КПП — и прототип трансмиссии нового типа был установлен на опытном автомобиле Porsche 956 Le Mans^[20][21]. Уже через два года Porsche Doppelkupplungsgetriebe (от нем. «коробка передач с двумя сцеплениями» — PDK) была установлена на гоночном болиде Porsche 962 °C Le Mans, принёсшем компании победу в чемпионате мира по гонкам на спорткарах^[3][22]. Трансмиссия PDK была также использована на раллийном автомобиле Audi Sport Quattro S1 Group B 1985 года^[23][24].

Первым серийным легковым автомобилем, в котором была применена система DCT, стал Volkswagen Golf R32 2003 года выпуска^[3][7][11].

BorgWarner — один из пионеров рынка преселективных роботизированных коробок переключения. Компания создала первую серийную DCT современного типа, установленную на Volkswagen Golf R32^[7][11][25], и многие другие КПП, используемые Volkswagen Group (на рынке известны под брендом DSG), а также изготовила трансмиссию для Nissan GT-R 2007 года, что стало первым примером установки DCT на автомобили с высоким крутящим моментом^[26]. Компания специализируется на поставках трансмиссионных агрегатов в сборе, пакетов сцепления и мехатронных модулей управления^[2][27][25].

Getrag начала производство DCT в 2008 году^[28] и поставляет их для автомобилей BMW^[29], Dacia^[30], Dodge, Ferrari^[31][32], Mercedes-Benz^[33], Ford, Mitsubishi, Renault, Smart и Volvo^[34]. «Визитная карточка» компании — 7-ступенчатая DCT Getrag 7DCL750, предназначенная для форсированных двигателей с крутящим моментом более 750 Н⋅м. Агрегат используется в среднемоторных спортивных автомобилях, таких как Ferrari 458 (2009 год), Mercedes-AMG GT (2014 год) и Ford GT (2017 год)^[35].

Компания LuK с 2008 года производит трансмиссии для Volkswagen Group, которые используются на автомобилях с относительно низким крутящим моментом^[36].

Ricardo разработала 7-ступенчатую DCT, установленную на Bugatti Veyron (2005—2015 годы) с 16-цилиндровым наддувным двигателем, развивающим крутящий момент 1250 Н⋅м^{[2][3][24][37]}.

Tremec поставляет 8-ступенчатую систему DCT для Chevrolet Corvette C8 (2020 год) и 7-ступенчатую DCT для Ford Mustang Shelby GT500 (2020 год)^[38].

Фирма производит 7-ступенчатую DCT для автомобилей марки Porsche^{[39][40][41][42][43]}.

После своего дебюта в 2003 году на Volkswagen Golf R32 6-ступенчатая DCT (код модели DQ250) с концентрическими сцеплениями «мокрого» типа стала использоваться в ряде моделей Volkswagen и Audi^[3][11]. В 2008 году концерн Volkswagen начал производство DQ200 — 7-ступенчатой DCT с двумя «сухими» сцеплениями, расположенными параллельно^[11]. Трансмиссии DCT применяются на автомобилях Alfa Romeo, Volkswagen, Audi, SEAT, Škoda и Bugatti, в основном под названием Direct-Shift Gearbox — за исключением Alfa Romeo (TCT), Audi (S-Tronic), а также Volkswagen и Škoda (DSG)^[24][44][45].

Использование преселективных роботов в суперкарах началось в 2005 году с 7-ступенчатой DCT, установленной на Bugatti Veyron. Среди первых мощных автомобилей с данной системой трансмиссии — Nissan GT-R (2007 год)^[46][47], Ferrari California (2008 год)^[48] и Porsche 911 (2009 год)^[49][50].

На Acura ILX 2016 года выпуска для устранения толчков и вздрагиваний при движении на низких скоростях в паре с 8-ступенчатой DCT используется гидротрансформатор.

В 2009 году Honda выпустила VFR1200F — первый мотоцикл с DCT. Аналогичная КПП устанавливалась на модели Gold Wing (2018 год), Africa Twin, Rebel 1100 и NC750X (2020 год)^[51].

Первым грузовиком с DCT стал Mitsubishi Fuso (2010 год)^[52].

С 1970-х годов трансмиссия с двойным сцеплением использовалась на тракторах серии К-700 «Кировец» (управление коробкой осуществлялось в ручном режиме). Аналогичная КПП устанавливалась на немецком тракторе Fortschritt ZT 300 с системой переключения передач под нагрузкой.