(Окончание. Начало здесь).
Ведущие производители: кто делает сцепления для мирового автопрома?
Зная предысторию появления и развития автомобильного сцепления, можно предположить, что лидерами в его производстве и поставках крупнейшими мировым автоконцернам являются компании из Германии, Франции, США и др.
Основные мировые бренды
· LuK (Lamellen und Kupplungsbau GmbH, ныне в составе Schaeffler Group). Изначально немецкий производитель, основанный в 1965 году. На его долю приходится до четверти мирового и до половины немецкого рынка сцеплений. Поставляет свою продукцию для автомобилей Daimler, Ford, Volvo, BMW, PSA, Nissan, Renault, Fiat и др. Первой в Европе начала производство диафрагменного пружинного сцепления для автомобилей. На сегодня имеет более 3 300 патентов на изобретения в этой отрасли. Основные заводы находятся в Германии, Словакии, Чехии, Индии и Китае.
· Valeo. Изначально французская компания с более чем 100-летней историей. Ее комплекты отличаются мягкостью и плавностью включения, высокой надежностью и способностью выдерживать перегрев. Срок службы продукции Valeo составляет минимум 100 тыс км. Продукция поставляется для таких брендов, как Renault и Nissan, а также на конвейеры автоконцернов BMW, Ford, General Motors.
· Sachs (ZF Friedrichshafen AG).Немецкий бренд, история которого началась еще в 1895 году. Как и в случае с LuK, продукция Sachs широко используется на коммерческих и легковых автомобилях по всему миру. Оба производителя – официальные поставщики на конвейеры VAG, BMW, Mercedes-Benz, Opel, Hyundai, Kia, Toyota, Ford, PSA и др. В России сцепления Sachs поставлялись на заводы КАМАЗ, ГАЗ, ПАЗ, УРАЛАЗ. Производство расположено в Германии, Польше, Бразилии, Китае и др.
· Exedy. Японский производитель, специализирующийся на сцеплениях для легковых, коммерческих и спортивных автомобилей, а также трансмиссиях для мотоциклов.
· Aisin. Азиатский концерн, производящий сцепления как для японских и корейских, так и для некоторых европейских брендов. Известен своими инновациями в области двойных сцеплений.
· BorgWarner и Magneti Marelli. Крупные компании из США и Италии соответственно, занимающие значительные доли рынка и поставляющие сцепления для мировых автогигантов.
Интересные факты. Весной 2024 года, в рамках программы локализации производства автокомпонентов, в Тольятти был перезапущен Завод силовых агрегатов (ЗСА) в составе НПК АВТОПРИБОР. Предприятие выпускает комплекты сцепления, одномассовые маховики, подшипники, стартеры и другие автокомпоненты, которые поставляются на конвейеры ведущих российских автопроизводителей.
Золотой век «механики» и рождение двухмассового маховика
Компоненты классического сухого однодискового сцепления сегодня хорошо знакомы любому автомеханику: маховик, ведомый диск, корзина (нажимной диск с диафрагменной пружиной) и выжимной подшипник. Однако с ростом мощности и экономичности двигателей, особенно дизельных, возникли новые проблемы. При работе ДВС крутящий момент коленчатого двигателя передается не равномерным потоком, а импульсами. Эти вибрации передаются на трансмиссию, вызывая шум, гул трансмиссии и повышенный износ шестерен на низких оборотах.
В этой связи, в 1985 году инженеры компании LuK предложили новое революционное решение – двухмассовый маховик (Dual-Mass Flywheel, или DMF). По сути, цельный маховик разделили на две части: одна жестко связана с коленвалом, а другая – с ведомым диском сцепления. Между собой они соединены мощным пружинно-демпферным механизмом. Он работает как буфер и эффективно поглощает колебания. Это позволяет двигателю работать на низких оборотах без вибраций, что напрямую влияет на снижение расхода топлива. Тем не менее, приходится признать: DMF – сложный и дорогой узел с ограниченным ресурсом, часто требующий замены вместе со всем комплектом сцепления. Его поломка сопровождается сильными стуками и ударами, особенно при запуске и остановке двигателя.
Автоматические коробки и гидротрансформаторы
В середине XX века появилась автоматическая коробка передач, которая, казалось бы, должна была положить конец механическому сцеплению. По данным JATO Dynamics, доля автомобилей с механической коробкой передач в Европе упала с 32% в 2011 году до 17% в 2021-м, и эта тенденция только ускоряется.
Первый серийный автомобиль с основным элементом АКПП – гидротрансформатором (из-за своей характерной формы также известен в просторечии как «бублик»), Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера General Motors в 1939 году. Принцип работы «бублика» немецкий инженер Герман Феттингер запатентовал еще в 1905 году: гидротрансформатор передает крутящий момент посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи.
Однако вплоть до 1990-х годов КПД автоматических коробок был невысоким. Затем конструкторы разработали механизм блокировки гидротрансформатора – фрикционную муфту, которая обеспечивает жесткое соединение коленчатого вала двигателя и входного вала коробки, что повышает КПД и позволяет экономить топливо.
Сцепление без педали: эпоха роботизированных коробок и DSG
Стремление автопроизводителей совместить удобство АКПП и эффективность МКПП привело к появлению трансмиссий, где за водителя работает автоматика. Первым шагом стали роботизированные коробки (AMT). Фактически это те же механические коробки, в которых сервоприводы (актуаторы) по команде блока управления выжимают сцепление и переключают передачи. Однако переключения сопровождаются заметными паузами и «кивками», что раздражает многих водителей.
Технологический скачок в этой сфере произошел с появлением трансмиссий с двумя сцеплениями (Dual-Clutch Transmission – DCT). Как водится, к реализации смелого инженерного решения шли довольно долго. Еще в 1910-1931 годах в Великобритании выпускался 3-колесный автомобиль Morgan Runabout с 2-ступенчатой КПП с двумя сцеплениями. В 1939 году французский инженер Адольф Кегресс зарегистрировал патент на 4-ступенчатую автомобильную трансмиссию с двумя сцеплениями под автомобили Citroën. В 1940 году аналогичный патент подал Рудольф Франке. В конце 1970-х аналогичную трансмиссию разработали для гоночной машины Porsche 962С.
Впервые массово эту технологию внедрил концерн Volkswagen на своей модели Golf 2003 года. Новый тип трансмиссии с автоматическим переключением ступеней получил обозначение DSG (англ. Direct Shift Gearbox, нем. DirectSchaltGetriebe – дословно «прямого переключения трансмиссия»).
В одной коробке передач фактически объединены две, каждая со своим сцеплением. Одна отвечает за нечетные передачи (1, 3, 5, 7), другая — за четные (2, 4, 6, R). Пока вы едете на первой передаче, вторая уже включена и готова к работе. В момент переключения первое сцепление размыкается, а второе синхронно замыкается. Это позволяет быстро переключаться между передачами без разрыва потока мощности. Соответственно автомобиль отличается и отличной динамкой, и топливной экономичностью.
Но и здесь есть свои нюансы. Ранние версии сухих DCT (например, 7-ступенчатая DSG DQ200) оказались чувствительны к пробкам и агрессивной езде, что приводило к перегреву и быстрому износу сцеплений. Более надежными себя показали мокрые DCT, где пакеты фрикционов работают в масляной ванне, но они сложнее и требуют регулярной замены масла. В последние два десятка лет DSG активно применяется на автомобилях брендов Skoda, Audiи др.
Конец сцепления в мире гибридов и электромобилей?
Приход электромобилей, казалось бы, ставит на сцеплении жирный крест. Электромотор выдает максимальный крутящий момент практически с нулевых оборотов и эффективно работает в широком диапазоне скоростей – до 20 000 оборотов в минуту. Ему не нужна многоступенчатая коробка передач для поддержания оптимальных оборотов, а значит, и сцепление для переключений. Большинство электрокаров вроде Tesla используют простой одноступенчатый редуктор.
Но значит ли это, что время сцеплений прошло? Не совсем. Для повышения общей эффективности системы продолжаются активные исследования многоступенчатых коробок.
· Высокоэффективные электромобили. В Porsche Taycan и Audi e-tron GT (оба электромобиля выполнены на одной платформе J1) используется 2-ступенчатая трансмиссия на задней оси. Первая передача обеспечивает максимальное ускорение с места, а вторая – эффективность на высоких скоростях. Для переключения между ними используется внутренний механизм сцепления.
· Гибридные системы. Многие гибриды используют доработанные DCT или классические автоматические трансмиссии, где между ДВС и электромотором установлено сцепление. Оно позволяет отключать бензиновый двигатель и двигаться на электротяге.
Toyota использует в своих гибридах такое решение: вместо сцепления и коробки передач устанавливается планетарный механизм (дифференциал), который распределяет крутящий момент между бензиновым двигателем, электромотором и колесами. Такая электронная бесступенчатая трансмиссия (ECVT) на порядок проще, чем трансмиссия обычного бензинового автомобиля. В то же время Toyota запатентовала МКПП для электромобилей с имитацией сцепления – для тех водителей, которые не хотят расставаться с привычным ощущением управления. Был разработан электрический кроссовер Lexus UX 300e с подобной коробкой.
Тем не менее, очевидно, что рост рынка автомобильных сцеплений будет ограничиваться популярностью гибридов с аккумуляторной батареей. Например, Zeekr 9X образца 2025 года получил блок аккумуляторов на 70 киловатт-часов – в 8 раз больше, чем у гибридного Volvo XC90 2015 года. Электродвигатели могут эффективно работать при любых оборотах, устраняя необходимость переключения передач. Другое дело, что переходный период продлится десятилетия. Традиционные сцепления еще долго будут нужны для миллионов автомобилей с механическими коробками и роботизированными трансмиссиями.
В статье использованы фото из открытых источников в интернете, а также собственные фото НПК АВТОПРИБОР.