Автомобильные сцепления: от классики до футуризма

Казалось бы, сцеплению с механической коробкой передач давно пора на покой – много педалей, много лишних движений, а современные пользователи хотят другого. Недаром в России МКПП при покупке автомобиля выбирают все меньше людей. Но как технология сцепление переживает второе рождение, к тому же в сегменте aftermarket этот узел пользуется высоким спросом. Итак, какими бывают сцепления, как не ошибиться при их покупке и что ждет технологию в будущем?

Вне конкуренции

Если говорить о сцеплении просто, то это механизм, передающий крутящий момент с помощью силы трения. Получается, что, кроме гидротрансформатора и электромагнитной муфты, у сцепления вообще нет никаких конкурентов. Самое забавное, что в современных АКПП вместо устаревших ленточных тормозов ныне используются пакеты фрикционов, по сути это мокрые многодисковые сцепления.

Роботизированным КПП без сцепления тоже никуда, обычно в подобных коробках их бывает сразу два, и в вариаторах также зачастую используют фрикционы вместо гидротрансформатора, когда автопроизводитель не хочет серьезного увеличения цены конечного продукта.

Полный привод на основе сцепления

Пакеты фрикционов стоят и на всех без исключения фрикционных муфтах, обеспечивающих подключение полного привода по схеме Part Time on Demand, а ведь данная схема на настоящий момент самая распространенная.

Классическая конструкция

В рамках нашей статьи мы остановимся на современных конструкциях и пойдем как всегда: от простого к сложному.

Простейшее сцепление в своем составе имеет три детали: нажимной диск – ведущий, ведомый диск с фрикционными накладками и выжимной подшипник. Нажимной диск – корзина с лепестками, определяющими усилие прижатия. Так что на одной модели автомобиля разных комплектаций, в зависимости от привода, мощности двигателя и массы, могут стоять абсолютно разные комплекты сцеплений.

Естественно, все характеристики рассчитываются на стадии разработки – и прижимная сила, и передаваемый момент, и, разумеется, материал фрикционных накладок ведомого диска, который, в зависимости от предназначения данного конкретного автомобиля, тоже может быть разным.

Массовый рынок

Раньше, пока асбест усилиями европейских лоббистов не запретили, накладки состояли в основном из него, ну а теперь, в свете новых экологических тенденций, на простой технике используется органика – некий аналог тормозных смесей NAO, но более износостойкий. Такие диски самые мягкие и плавные, что в плотном городском трафике трудно недооценить.

Но есть и у них проблемы – ограничение по крутящему моменту, как раз составом и обусловленное, и возможность перегрева – обычно уже при 250 градусах Цельсия накладки начинают плавиться и гореть. Поэтому для околоспортивных, мощных премиальных машин, джипов и автоспорта применяются уже совсем другие фрикционные материалы.

Керамика и углерод

Некую промежуточную позицию занимает материал под названием Fiber Tuff, в состав которого входят углеродное волокно и керамика. В народе такие диски называют «карбоновыми». Эксплуатационные характеристики у них лучше, а передаваемый момент выше, как и температура плавления.

Что немаловажно, подобные диски сцепления передают больший крутящий момент без увеличения жесткости нажимных пружин, что благоприятно сказывается на легкости переключения передач.

Но полноценно спортивным Fiber Tuff назвать все же нельзя – он подходит скорее для машин с моторами увеличенной мощности и для техники, которая эксплуатируется в сложных условиях, например на бездорожье.

Перспективный кевлар

Смесь на основе кевлара уже намного интереснее во всех аспектах. Теплостойкость до 370 градусов, износостойкость выше органики более чем в пять раз, и, что особенно приятно, сцепление по характеристикам почти гражданское, можно ездить ежедневно. Дополнительный бонус в том, что такие накладки практически не изнашивают маховик и корзину.

Но есть нюансы: устанавливать такое сцепление лучше в специализированной мастерской и притираться оно будет весьма долго – примерно 1000 километров, придется кататься в щадящем режиме.

Покидаем города

Керамическое сцепление. Всё, езда по городу закончилась. «Хватает» быстро, сразу и намертво, даже на загородных трассах общего пользования водителю будет некомфортно. Подпалить его нереально, по моменту тоже все в порядке, утащит паровоз.

Суперэкстрим

«Купер». Из названия понятен состав – керамика плюс медь, когда мощность мотора такова, что даже керамика не в силах переварить его огромный крутящий момент. Такое сцепление для драга, гонок, нечеловеческого офф-роад-экстрима. Впрочем, металлокерамика очень быстро сожрет как маховик, так и корзину.

Сегодня технология таких сцеплений меняется. Экологи давно пытаются запретить медь в любых фрикционных парах, и ныне разработчики хотят ее полностью заменить на алюминий или чугун.

Ведомые диски

Теперь пройдемся по конструктивным особенностям различных видов сцеплений. О нестареющей классике мы уже рассказали, а сейчас остановимся на ведомом диске, так как в зависимости от типа коробки и маховика тут могут быть серьезные различия.

Обычный диск имеет металлическую основу, наклепанные фрикционные накладки и демпферные пружины, сглаживающие вибрации при переключении передач. Оных может быть четыре или шесть, но сказать, что шесть пружин однозначно лучше, нельзя, они работают попарно, и каждая компания имеет свое видение. Например, общепризнанный лидер в данной области, компания LUK, частенько применяет четыре пружины, а не шесть, что совершенно не мешает ей оставаться в фаворитах.

Маховик для дизеля

Теперь немного поговорим о тенденциях последнего времени. Если в России граждане, у которых есть деньги, предпочитают автоматические трансмиссии, то в бережливой Европе, напротив, механику, да к тому же еще и в паре с дизелем – для экономии.

А у дизеля есть особенность: сама конструкция, крутящий момент и его распределение по оборотам у мотора таковы, что при смене передач возникают вибрации, что некомфортно. Пружины ведомого диска справляются с процессом демпфирования не полностью, поэтому их перенесли на маховик.

Вместо обычного куска металла с зубчатым венцом новый тип маховика, получивший название «двухмассовый», теперь может похвастаться довольно сложным устройством с пружинами. Пружин несколько, обычно стандартных, цилиндрических, но бывают и пластинчатые, жесткость их тоже разная, так что двухмассовому маховику удается снизить вибрации практически до нуля.

В тренде двухмассовость

Кстати, сегодня двухмассовые маховики стоят на 80% автомобилей с механической коробкой передач, а на «роботах» используют вообще только их, вне зависимости от типа двигателя.

Это обусловлено тем, что моторы стали мощнее, стали оснащаться турбинами, причем переменной производительности. Даже любители атмосферных ДВС, вроде компании MAZDA, чтобы не отставать от конкурентов, также форсируют свои силовые агрегаты.

Если раньше мощность автомобиля гольф-класса в 60–80 л.с. считалась нормальной, то теперь даже на компакт-классе стоят моторы в 100 «лошадей». Мощности выше, вибрации тоже, так что без двухмассового маховика обойтись сложно.

Простейшие «роботы»

Существуют и «роботы» с одним сцеплением, для которых вибрации смерти подобны. Вообще, у таких «роботов» полно недостатков, главный из которых – рывки при переключении передач. Большинство автопроизводителей от них отказались, но есть два гиганта – PSA и FIAT, которые упорно продолжают устанавливать именно их в свои машины. Такой подход оправдывает невысокая цена агрегата с одним сцеплением. Для них двухмассовый маховик – безальтернативен.

Технологичные «роботы»

Впрочем, есть «роботы» поинтереснее, и намного. Их производят две компании: Borg&Warner и Getrag. Borg&Warner поставляет, к примеру, DSG для VW Group, т.е. коробки нижнего ценового диапазона для поперечного расположения двигателя.

Конфуз с DSG

В 2003 году появилась шестиступенчатая DSG с мокрыми сцеплениями. Эта коробка, в принципе, всех устроила, особенно когда немцы подкорректировали алгоритмы ее работы, а два сцепления в масляной ванне отхаживали положенный им срок в 120 тысяч километров. Масло вполне успешно смазывало и охлаждало фрикционные накладки. Но тут на сцену опять вышли экологи, которые решили, что масляный насос DSG, который постоянно качает объем в 6,5 литра масла, расходует слишком много энергии, и в результате появилась семиступенчатая DSG с сухими сцеплениями.

Сцепление на таких коробках поначалу выхаживало не более 30 000 км, в результате чего разразился скандал и даже наша родная Государственная дума пыталась коробки полностью запретить. У нас только пытались, а в Китае действительно запретили. В общем, «сухую» DSG пришлось дорабатывать, что было сделано только к 2014 году.

Премиум-качество

С Getrag подобных происшествий не приключалось, компания выпускает удачные и дорогие варианты «роботов» с двумя сцеплениями, там все в порядке и с ресурсом, и с передаваемым моментом. Недаром фирма Porsche пользуется исключительно их услугами.

Сервис и aftermarket

Поменять обычное сцепление в автомобиле несложно, такую работу нужно всего лишь сделать добросовестно, а уж купить подходящий комплект и того проще.

Есть разные ценовые категории подобного продукта, и не всегда громкое имя означает неподъемную стоимость. Например, фирма Valeo, после того как построила завод в Юго-Восточной Азии, стала предлагать очень неплохой прайс по сцеплениям на территории России. Сориентироваться по порядку цен вы можете на странице 42 нашего журнала, там же приведена статистика покупательского спроса по брендам.

Экономить на спичках – дело неблагодарное, так что, если меняете классическое сцепление, меняйте сразу все – корзину, диск и выжимной подшипник, тем паче качественные комплекты выхаживают до 150 000 км, а то и больше. Рейтинг лучших производителей сцеплений вы можете найти на 35-й странице журнала.

Двумассовые сложности

С двухмассовым маховиком дело обстоит несколько сложнее – он дорого стоит, а по замыслу производителей – одноразовый и неразборный. Однако у нас их успешно разбирают и восстанавливают, надо лишь найти специализированный сервис.

С DSG и иже с ними ситуация похожая – кому попало такую работу не доверишь, впрочем, есть ряд компаний, добросовестно ремонтирующих подобных «роботов» и осуществляющих на них замену сцеплений.