Как работает роботизированная коробка передач
Вы наверняка давно привыкли к АКПП, автоматической трансмиссии или коробке передач. Но, как оказалось, многих еще настораживает словосочетание «роботизированная коробка». Специалисты компании по продаже комплектующих и аксессуаров «Автолонг» рассказывают, что это такое, «с чем ее едят» и подробно разбирают ее устройство.
А был ли робот?
Чтобы начать ближе знакомиться с роботизированной трансмиссией, вспомним, как устроена самая обыкновенная механическая КПП. Есть два вала — первичный и вторичный — основные компоненты МКПП. На первичный передается крутящий момент с силовой установки, в то время как вторичный — преобразовывает его и перераспределяет на колеса. Шестерни, насаженные на оба этих вала, попарно сцеплены между собой. Но если на первичном валу они закреплены жестко, тона вторичном — вращаются свободно. Это сделано для того, чтобы на ведущую ось не поступал крутящий момент.
После того, как вы переключили передачу, выжатое сцепление отцепляется от первичного вала, а в момент перевода коробки передач на вторичном валу перемещаются синхронизаторы. Вторичная шестерня выбранной вами передачи жестко блокируется на валу муфтой синхронизатора. Снимая ногу с педали сцепления, вы отправляете крутящий момент с нужным коэффициентом на вторичный вал, а он — на передачу и колеса.
А теперь перейдем к роботизированным коробкам передач, принцип действия которых совпадаем с работой МКПП. Единственное отличие состоит в том, что смыкание и размыкание сцепления и выбор передачи в «роботе» исполняют актуаторы. Актуатор представляет собой шаговый электрический мотор с исполнительным механизмом и редуктором под управлением электроблока.
В авторежиме запрос на переключение передачи формируется от бортового компьютера. Он учитывает обороты двигателя, скорость движения, данные от ESP, ABS и прочих систем. А в «механике» — непосредственно от водителя, который переключает рычаг на коробке передач.
Все хорошо, но…
У роботизированных коробок передач есть проблема, которую называют большинство водителей, ранее ездивших на «механике». Она заключается в отсутствии обратной связи от сцепления, когда человек сам мог ощущать, что диски смыкаются и проконтролировать плавность и скорость переключения. А в роботизированной версии «электроника», чтобы избежать рывков и сохранить сцепку, принудительно разрывает поток от двигателя к колесам в момент переключения скоростей.
К-к-к-комбо!
Dual clutch transmission (трансмиссия с двумя сцеплениями) — инновация в автомобилестроении, которая перевернула представление о трансмиссиях в начале восьмидесятых годов прошлого века. Один из ярких представителей — шестиступенчатая коробка передач DSG от Volkswagen.
Немецкий производитель использовал сразу два вторичных вала с синхронизаторами и ведомыми шестернями. Прототипом послужила 6-ступенчатая «механика» с Golf. Но производитель установил два первичных вала, вставленных друг в друга как матрешка и соединенные с двигателем через дисковое отдельное сцепление. Таким образом, на внешнем первичном валу были закреплены 2, 4 и 6 передачи, а на внутреннем — 1, 3, 5 и движение задним ходом. «Робот» самостоятельно готовит необходимую передачу и мгновенно включает ее, в то же время, готовя следующую уже на другом валу.
Современная роботизированная коробка позволяет менять передачи так быстро, что вы не замечаете этого. Время разрыва потока мощности на серийном Гольфе, например, составляет 8 мс. Это гораздо быстрее, чем на МКПП и более комфортно, чем на «автомате». Кроме этого, коробка передач с двойным сцеплением позволяет уменьшить расход топлива.
А недостатки? Пожалуй, к ним можно отнести стоимость работизированной коробки передач. А так же то, то пока что конструкторы не придумали, как можно передавать больший крутящий момент. Впрочем, специалисты Bugatti уже решают эту проблему, установив на своем Veyron DSG от Ricardo, и пока что 1000 л.с. купе показывают неплохие результаты.
Современные dual clutch transmission разрабатывают и успешно ставят на BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Из спорткаров их использует Porsche, который ставится своей консервативностью и тем, что применяет только проверенные временем технологии. Так что, считают специалисты «Автолонг», мы увидим «роботы» уже повсеместно, как доминирующий тип трансмиссии.
Как работает роботизированная коробка передач
Скоро привычную ( — в русской версии) переключения передач заменит селектор с таким вот пазом в виде буквы «зю». И тренировать левую ногу в автомобиле будет уже нечем.
Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.
Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства — синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него — на главную передачу и колёса. Для сокращения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя ведомые шестерни между ними.
Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.
Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.
Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.
Революционным решением стала появившаяся в начале трансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере коробки DSG концерна Volkswagen. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой «механики» Гольфа. Фокус в том, что первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга по принципу матрёшки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Допустим, автомобиль начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта блокирует ведомую шестерню первой передачи). Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Поехали! Но одновременно с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Именно поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.
Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!
Коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических, а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток — высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на купе Bugatti Veyron. Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками миллисекунд.
Сегодня коробки DCT есть не только у Фольксвагена, но и у компаний BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные коробки признали даже инженеры Porsche, которые используют в своих машинах только проверенные технологии. Аналитики прогнозируют, что в будущем наиболее распространёнными трансмиссиями станут DCT и вариаторы. А дни третьей педали, похоже, сочтены — скоро она исчезнет даже из самых драйверских спорткаров. Человечество выбирает то, что удобнее.
Чем отличается робот от автомата?
Захватят ли роботы наш мир — вопрос спорный. А что насчёт мира авто? Поговорим про роботизированную коробку передач, которую в простонародье так и называют — робот.
Двухдисковая РКПП представляет собой две параллельные механические коробки передач с двумя сцеплениями в каждой, одна для чётных передач, другая — для нечётных. Когда автомобиль едет на 1-й передаче, на нечётной коробке включены 1-я передача и сцепление, на чётной — только 2-я передача и сцепление разомкнуто. Хорошая схема, но отсюда идут и пинки при переключении.
Плюсов и минусов у этой коробки достаточно, обо всех кратко поговорим позже. Основные достоинства двухдисковых роботов — сохранение мощности, моментальное переключение передач и экономия топлива. Недостатки — задержка при разгоне, не лучшее поведение на низких скоростях (порой проскальзывает сцепление).
Конкурирует ли робот с классическим автоматом (АКПП)? Современные модели — безусловно. Но различий между ними много, давайте разберём:
️ АКПП не имеет ничего общего с МКПП, а РКПП отличается от механики только наличием электромеханического и электрогидравлического блока управления, поэтому их устройство и принцип работы аналогичны.
️ РКПП можно полностью переключить на ручное управление, а во многих АКПП такая функция отсутствует.
️ Одна из особенностей работы робота — нестабильная трансмиссия. Даже в одинаковых моделях авто КПП работает по-разному. Под такую коробку водителю нужно подстраиваться, и даже при умелой езде во время переключения скоростей ощущаются точки и рывки.
️ Роботизированные коробки экономичны: стоит отметить стоимость ремонта и скромное потребление топлива. А вот на замене масла и сцепления сэкономить не получится.
️ В плане надёжности ни одна из коробок не сравнится с привычной механикой. Но АКПП ведёт себя более предсказуемо и редко преподносит «сюрпризы» на дороге по сравнению с РКПП.
А чем вы могли бы дополнить этот список, опираясь на личный опыт вождения? И какой коробке передач отдали бы предпочтение при выборе автомобиля сейчас?
Доступ к сервису временно запрещён
С вашего IP-адреса одновременно поступает очень много запросов.
Такое поведение показалось подозрительным, поэтому мы временно закрыли доступ к сайту.
Возможно, на вашем устройстве есть программы, которые отправляют запросы без вашего ведома.
Что мне делать?
Напишите в службу поддержки через форму обратной связи.
Подробно опишите ситуацию — поможем разобраться, что случилось, и подскажем, как действовать дальше.