Технический специалист компании Schaeffler Александр Тихомиров недавно провел очередной технический семинар для специалистов автосервисных предприятий. Темой занятия было рассмотрение особенностей конструкции двухмассовых маховиков для роботизированных трансмиссий с двойным сцеплением, а также рекомендации по диагностике и замене маховиков.
Семинар состоял из нескольких основных частей: общая техническая информация о двухмассовых маховиках – для чего они нужны и каковы их технические особенности; различные варианты исполнения для роботизированной трансмиссии VW DQ 200 c двойным сухим сцеплением; варианты для трансмиссий VW DQ 250 и VW DQ 500 – с мокрым сцеплением; рассмотрение уникальных проектов двухмассовых маховиков для трансмиссий Audi S-Tronic DL 501 и Audi S-Tronic DL 382.
Технологию роботизированной трансмиссии с двойным сцеплением используют сейчас все больше производителей автомобилей. Она обеспечивает комфортное переключение передач без разрыва потока мощности и в то же время снижает расход топлива, соответственно уменьшая выбросы вредных веществ.
Принцип работы трансмиссии с двойным сцеплением достаточно просто объяснить – она состоит из двух сцеплений, расположенных на двух приводных валах. Функционально система представляет собой две механические коробки передач, каждая из которых снабжена отдельным сцеплением. Во время движения переключение передач происходит автоматически. Одно из двух сцеплений управляет нечетными передачами, в то время как другое отвечает за четные передачи и передачу заднего хода.
Работа двигателей внутреннего сгорания сопровождается постоянным изменением скорости вращения коленчатого вала и возникновением крутильных колебаний, которые могут привести к выходу из строя деталей и узлов автомобиля. Даже хорошо сбалансированные классические схемы двигателей, такие как V6, V8 или V12, характеризуются неравномерными угловыми скоростями вращения коленчатого вала. Современные тенденции автомобилестроения сделали ситуацию еще более критической: уменьшение количества цилиндров и сокращение объема двигателя при наращивании его мощности привело к нарастанию неравномерности угловых скоростей вращения коленчатого вала. Помимо этого возросли и прочие нагрузки на двигатель.
Конструкторы стремятся изолировать от крутильных колебаний как коробку передач, так и автомобиль в целом. Эффективным демпфером, позволяющим изолировать трансмиссию от крутильных колебаний двигателя, является двухмассовый маховик.
Впервые двухмассовый маховик был произведен в 1985 году по заказу компании BMW. Первым автомобилем, получившим это устройство, был дизельный седан в кузове E28. Необходимо заметить, что крутильные колебания в дизельных моторах выше, чем в бензиновых, но двухмассовые маховики сейчас встречаются и там и там.
Двухмассовый маховик позволяет сделать движение, особенно на малых оборотах двигателя, более комфортным, содействует снижению расхода топлива, снижает шумность, обеспечивает меньший износ деталей двигателя и трансмиссии.
Стандартный двухмассовый маховик состоит из диска первичной массы с венцом стартера, необходимым для запуска двигателя и в некоторых случаях – для считывания оборотов коленчатого вала. Венец стартера может быть как напрессованным на маховик, так и приваренным к нему. Следующий компонент – опорный подшипник. Это может быть либо подшипник качения, либо подшипник скольжения. Дуговые нажимные пружины в маховиках бывают различной жесткости. На практике бывают случаи, когда внутри одной пружины находится другая. Частью вторичной массы маховика является фланец. Движение фланца и дуговых пружин гасит колебания двигателя. Вся конструкция маховика закрывается кожухом.
Конструкция и размер опорного подшипника, количество и жесткость его пружин, другие важные параметры задаются исключительно особенностями конкретной марки автомобиля. Если в одном случае, например, провернуть первичную массу относительно вторичной можно вручную, то в другом случае сделать это не получится. Важно правильно подобрать деталь. Кроме того, важно отметить, что во время работы двухмассового маховика все его компоненты подвергаются износу. Структура металла претерпевает трансформации ввиду тяжелых условий работы детали, связанных с нагревом и вибрациями. В связи с этим специалисты настаивают на полной замене маховика без попыток обновить некоторые из его компонентов.
В рабочие параметры маховика инженеры закладывают в определенных границах свободный ход – проворачивание вторичной массы относительно первичной и качение вторичной массы на опорном подшипнике маховика. Такие люфты – обязательные качества устройства, так как благодаря им гасятся резонансные колебания двигателя и трансмиссии, осуществляется компенсация температурного расширения деталей и упрощается холодный пуск двигателя.
Гашение крутильных колебаний двухмассовым маховиком происходит во всем диапазоне работы двигателя: от его пуска до выключения. Когда маховик выходит из строя, возникает непосредственная угроза для трансмиссии. Работоспособности же самого двухмассового маховика несет угрозу буксировка на гибкой сцепке. Она категорически недопустима. Буксировать на жесткой сцепке можно прицеп, но не автомобиль.
Прежде чем установить новый двухмассовый маховик, необходимо выяснить причину поломки отработавшего узла и обязательно ее устранить. В подавляющем большинстве случаев при замене двухмассового маховика нужно использовать новые болты. Это важно в первую очередь потому, что в конструкции некоторых коленчатых валов места крепления двухмассовых маховиков несквозные и повторное использование крепежа может обернуться тем, что вытянувшиеся болты при их наворачивании упрутся в стенку коленчатого вала, не обеспечив прочности соединения. Тогда в процессе эксплуатации автомобиля неизбежно возникнет биение, которое будет увеличиваться, пока не выведет узел из строя. Перед ввинчиванием новых болтов стоит проверить и целостность резьбы на коленвале, нужно удалить оттуда остатки фиксатора резьбовых соединений. Необходимо строго соблюдать предписанный автопроизводителем момент затяжки болтов, установив крепеж по схеме «звезда» и пользуясь динамометрическим ключом. Так как затяжка может быть предписана в несколько приемов, желательно иметь такой ключ, который допускает доворот соединения на определенный угол. В современных автомобилях ошибка в усилии затяжки резьбовых соединений на 5–10 Нм может привести к критическим повреждениям узла.
Двухмассовые маховики можно встретить на механических, автоматических и роботизированных коробках передач, а также на вариаторах. Большинство трансмиссий с двойным сцеплением оснащаются двухмассовыми маховиками. На рынке встречаются двухмассовые маховики с предустановленным сцеплением. Это совмещение делается для того, чтобы в заводских условиях идеально отбалансировать два важных взаимодействующих компонента. В некоторых случаях для диагностики двухмассовых маховиков в трансмиссии с двойным сцеплением необходимо использовать специальный инструмент, иногда – нет.
Далее в ходе семинара рассматривался конкретный пример с роботизированной трансмиссией автомобиля VW DQ 200. Это первый семиступенчатый «робот» концерна Volkswagen AG, который появился в 2008 году и устанавливается на автомобили с поперечным расположением двигателя. Это двойное сухое сцепление. К преимуществам данной трансмиссии относится сравнительно небольшая масса – 77 килограммов – и высокий КПД, превосходящий версии с мокрым сцеплением. К недостаткам же данной трансмиссии можно отнести ограничения по крутящему моменту – до 250 Нм и по объему двигателя – до двух литров. В июне 2011 года вышла обновленная версия трансмиссии второго поколения. В 2013 году в этом сцеплении появились модернизированные фрикционные накладки, это снизило количество нареканий по поводу работы узла. Автомобилей с данной трансмиссией огромное количество, это Volkswagen – Passat, Jetta, Golf, Touran; Audi – А1, А3, ТТ; SEAT – Altea и Leon; Skoda – Karoq, Octavia, Fabia, Yeti и многие другие. Это очень популярная трансмиссия. Узел сцепления VW DQ 200 состоит из системы включения сцепления, узла двойного сцепления и двухмассового маховика. Основной конструктивной особенностью двухмассовых маховиков для роботизированной трансмиссии DQ 200 является отсутствие в маховике фрикционных поверхностей. Соединение с узлом сцепления осуществляется зубчатым сочленением со специальным фиксирующим кольцом. Фрикционная поверхность, через которую осуществляется передача крутящего момента, находится внутри узла двойного сцепления. Такая же конструкция встречается в сцеплениях Renault, Hyundai, Kia, Ford, Alfa Romeo и во многих других марках автомобилей.
Двухмассовый маховик сцепления VW DQ 200 состоит из первичной массы с дуговыми демпферными пружинами, из фланца с внутренними зубьями, фиксирующего кольца и первичной массы с венцом стартера. В этом маховике нет опорного подшипника, а в роли вторичной массы выступает модуль двойного сцепления. Цифровых методов проверки люфтов маховиков с такой конструкцией не существует. Как же в таком случае диагностировать их состояние?
Ресурс двухмассового маховика сопоставим с ресурсом двойного сцепления. В связи с этим рекомендуется их одновременная замена. На работоспособность двухмассового маховика влияют: система запуска двигателя; топливная аппаратура и качество топлива; цилиндропоршневая группа; дроссельная заслонка; сальниковые уплотнения; узел двойного сцепления. Неисправность в одной из этих систем влечет неисправность в другой. Поэтому перед установкой нового двухмассового маховика следует проверить все вышеперечисленные узлы и системы. Причину выхода из строя старого маховика следует устранить до установки нового, чтобы не подвергать новую деталь несвойственным для нее нагрузкам, приводящим к преждевременному выходу маховика из строя. При диагностике маховика рекомендуется провести электронную диагностику всех систем автомобиля.
Важно также знать пробег транспортного средства на момент диагностики маховика и условия эксплуатации автомобиля. Нужно выяснить, не проводился ли чип-тюнинг двигателя. Исходя из всех полученных данных, необходимо задуматься о превентивной замене двухмассового маховика, чтобы предупредить его скорый выход из строя. Но если проводился чип-тюнинг, давать гарантию на маховик нельзя, так как его ресурс рассчитан исключительно на штатные нагрузки.
После опроса автовладельца и проверки смежных узлов мастер может перейти непосредственно к проверке самого маховика. Первое, что нужно сделать, – послушать, не шумит ли маховик. Для лучшего восприятия следует выключить кондиционер и устранить все возможные звуковые помехи. Если стук маховика есть, необходимо понять, в каком режиме работы двигателя он проявляется наиболее отчетливо: на холостых оборотах, при холодном или прогретом пуске, при пуске или остановке двигателя, при изменении нагрузки. Также мастер должен провести визуальную проверку на предмет обнаружения потеков масла, повреждения зубьев венца стартера и фиксирующего кольца. Если фиксирующее кольцо имеет механические повреждения, то это приведет к повышению люфтов в маховике, к тому же металлические обломки могут попасть внутрь двойного сцепления и вывести его из строя. Также необходимо обратить внимание на то, чтобы упорные пружины фиксирующего кольца упирались в зубья маховика без зазора. Если же такой зазор есть, это говорит о том, что сил нажатия пружины недостаточно для возврата кольца в исходное положение, и маховик в этом случае подлежит замене. Это общие и основные принципы диагностики маховика. Более подробные инструкции можно найти на сайтах ведущих производителей этого узла.
При замене маховика в трансмиссии DSG7 первого поколения необходимо проверить количество зубьев венца стартера, так как в один из моментов в производство были запущены две версии – на 129 зубов и на 132 зуба. Связано разное количество зубьев было с наличием или отсутствием в автомобиле системы старт-стоп. Если маховик в этом случае будет подобран неверно, то после его установки появятся ошибки, которые можно расшифровать как «достигнута граница допуска», как будто проблема связана с неправильной адаптацией сцепления. Поэтому подбор маховика для DSG7 первого поколения необходимо обязательно сверять по каталогу.
В ходе занятия был показан пример правильной распаковки нового маховика и указаны моменты, на которые следует обращать внимание. Во-первых, прозвучала рекомендация обязательно использовать в этом процессе перчатки. Во-вторых, выяснилось, что маховик хранится и транспортируется в горизонтальном положении по плоскости коробки, ее нельзя ставить на борт. В-третьих, нужно проверить упаковку на предмет повреждений снаружи и внутри. Перед установкой новый маховик стоит внимательно осмотреть со всех сторон, обращая внимание на отсутствие или наличие следов механических повреждений. Если повреждения есть, от установки лучше отказаться.
Категорически не допускается установка маховика и двойного сцепления с ударным воздействием. При работе с трансмиссией рекомендуется обязательно менять игольчатый подшипник. В случае повторного использования двухмассового маховика для трансмиссии DQ 200 с внешними пружинами на фиксирующем кольце перед монтажом сцепления необходимо провести процедуру взведения. Эта операция требует применения специального инструмента.
Следующий раздел семинара был посвящен двухмассовым маховикам в трансмиссиях VW DQ 250 и DQ 500. Эти две трансмиссии похожи между собой, они оборудованы двойным мокрым сцеплением. Трансмиссия DQ 250 появилась в 2003 году и способна работать с крутящим моментом 350 Нм. Трансмиссия DQ 500 появилась в 2009 году и способна работать с крутящим моментом до 600 Нм. По сравнению с сухой трансмиссией DQ 200 эти трансмиссии способны передавать больший крутящий момент и детали этих трансмиссий работают не в столь жестких условиях, как DQ 200. При этом масса каждой из двух мокрых трансмиссий выше, чем у сухой, а КПД из-за работы в масляной ванне значительно ниже. Обе мокрые трансмиссии очень популярны, они работают во множестве моделей автомобилей. Стыковка двойного сцепления с двухмассовым маховиком осуществляется посредством шлицевого зубчатого соединения. При замене маховика необходимо обращать внимание на состояние этого соединения. Заменяя двухмассовый маховик, важно нанести на шлицы приводного диска сцепления небольшое количество смазки, одобренной автопроизводителем. Так же как и в случае с DQ 200, необходимо обращать внимание на состояние игольчатого подшипника, а еще лучше заменить его.
Далее слушатели ознакомились со спецификой обслуживания двухмассового маховика с трансмиссией Audi S-Tronic DL 501. Эта трансмиссия была представлена в 2008 году и впервые появилась на автомобилях Audi Q5. Она комплектуется двойным мокрым сцеплением с семью передачами и подходит для установки на полноприводные автомобили с продольным расположением силового агрегата объемом не более 4,2 литра. Данная трансмиссия выдерживает крутящий момент до 550 Нм. При создании этой трансмиссии инженеры уделяли особое внимание ее надежности. Вес трансмиссии DL 501 составляет свыше 140 килограммов. Двухмассовый маховик для нее внешне сильно отличается от аналогов для DQ 250 и DQ 500. Дело в том, что передняя ось автомобиля в данной конструкции проходит через двухмассовый маховик. Ввиду двухэтажной конструкции двухмассового маховика в трансмиссии DL 501 монтируется исключительно с помощью специальных инструментов. При монтаже необходимо нанести небольшое количество смазки на шлицевое соединение.
В финальной части семинара рассматривались особенности работы с двухмассовым маховиком маятникового типа трансмиссии Audi S-Tronic DL 382. Эта трансмиссия появилась в 2013–2014 годах и сразу привлекла внимание специалистов своей надежностью. По устройству эта трансмиссия сильно схожа с DL 501, но есть и отличия. Во-первых, трансмиссия выпускается в двух модификациях: для полноприводных автомобилей и для переднеприводных. Во-вторых, она легче, чем DL 501, весит она приблизительно 114 килограммов. Устанавливается на двигатели объемом до трех литров и способна работать с крутящим моментом до 400 Нм. В работе с двухмассовым маховиком этой трансмиссии также необходим специальный инструмент. В данном двухмассовом маховике используется маятниковый гаситель крутильных колебаний. Маятники двигаются противоходом к основным крутильным колебаниям двигателя и вместе с работой демпфирующих дуговых пружин нивелируют вибрации. Маятниковая конструкция увеличивает эффективность гашения крутильных колебаний до 70% по сравнению со стандартной конструкцией. Маятниковая конструкция может отличаться на различных моделях автомобилей. Она может быть фланцевой, бесфланцевой, с внешним или капсульным расположением, а также смонтированным непосредственно на сцеплении. Особенностью маятникового гасителя колебаний является явно выраженный механический грохот, если маховик энергично вращать из стороны в сторону. Нередко этот звук кажется механикам признаком неисправности узла и они обращаются к производителю с рекламацией, в то время как повода для претензии нет. В трансмиссии маятники под действием центробежной силы занимают крайнее положение и не шумят.
Исходя из того, что конструкция роботизированного сцепления и двухмассового маховика в современных автомобилях становится все сложнее, специалисты рекомендуют работу с данными узлами строить на основе точной информации, полученной от автопроизводителей и производителей компонентов. В электронных и печатных информационных источниках сейчас недостатка нет, поэтому мастерам во избежание ошибок стоит активнее использовать в работе инструкции и справочные материалы.
Фотоматериал Schaeffler