Роботизована коробка передач, що встановлюється на авто

Роботизована коробка передач (РКПП, коробка-робот) складається з майже звичайної механічної коробки передач, механізмів вибору передач та перемикання зчеплення, а також автоматичної системи керування.

Основне призначення РКПП - приймати, передавати і перетворювати момент, що крутить, від двигуна на колеса. РКПП вдало поєднує в собі переваги АКПП та механічної КПП у вигляді надійності, ефективності керування автомобілем та економії палива.

Хоча, щодо надійності, мабуть, багато власників автомобілів з роботизованою коробкою захочуть посперечатися. Всі знають нашумілу історію з роботизованими коробками передач DSG концерну Volkswagen.

Але такі проблеми, швидше за все, мають тимчасовий характер. Роботизовані коробки відносно недавно почали розроблятися для серійних автомобілів і зовсім не дивно, що з цим виникають проблеми.

Загалом вони є дуже перспективними, тому зараз виробники автомобілів намагаються розробити оптимальну конструкцію.

Влаштування роботизованої КПП

За своєю суттю роботизована коробка передач – це всім нам знайома механічна коробка, в якій зчепленням та перемиканням передач керує електроніка та сервоприводи.

Давайте розглянемо «начинку» роботизованої КПП, тобто – її пристрій. І будемо розбирати коробку з подвійним зчепленням, оскільки вважаємо, що саме такі коробки мають майбутнє, тоді як коробки з одним зчепленням поступово відійдуть у минуле.

Найбільший недолік коробок з одним зчепленням - дуже великий час перемикання передач, що робить їзду на автомобілі некомфортною та смиканою.

Роботизована КПП складається з наступних механізмів та деталей:

Основний робочий вузол (аналог механічної коробки), оснащений двома парами валів – первинним та вторинним (тобто всього чотири вали), до яких кріпляться шестірні перемикання передач. Одна пара валів відповідає за парні передачі і, відповідно, на них кріпляться шестерні передач - 2, 4 та 6, а друга пара валів забезпечує непарні передачі та задній хід – 1, 3, 5 та R. Крім того, кожна пара валів має власне зчеплення. (Коробка з двома зчепленнями). Також варто відзначити, що первинні вали знаходяться на одній осі, тобто один вал розташовується всередині іншого.
Вузли-актуатори є сервопривідні механізми (працюючі на електриці або гідравліці). Електричний тип приводу – це не що інше, як електродвигун з редуктором, а гідравлічний тип приводу є гідроциліндром, керованим клапанами електромагнітного типу (гідравлічний дорожчий, але швидший і саме він використовується в найбільш просунутих РКПП). У роботизованій КПП можуть встановлюватись актуатори двох типів – для перемикання передач та включення зчеплення.
Блок управління електронного типу є мікропроцесором, що здійснює контроль над роботою всієї роботизованої КПП через зовнішні датчики та виконавчі механізми. Зовнішні (або вхідні) датчики дозволяють отримувати інформацію про швидкість руху, робочі обороти двигуна, крутний момент, тиск масла і передавати цю інформацію на керуючий блок. Механізми виконання призначені реалізації всіх завдань, отриманих від блоку управління виходячи з закладених програм. Сам блок з'єднується з роботизованою коробкою за допомогою бортового комп'ютера.

Принцип роботи РКВП

Роботизовані КПП можуть працювати в автоматичному та напівавтоматичному (ручному) режимах. Режим-автомат передбачає управління коробкою передач через електроніку виходячи з отриманих даних від зовнішніх датчиків, шляхом реалізації обраного алгоритму роботи через виконавчі механізми.

Напівавтоматичний режим (ручний) передбачає вибір та перемикання передач вручну. Режим вручну дозволяє здійснювати плавне перемикання з низькою на високу передачу, використовуючи важіль селекторний або підрульові перемикачі (пелюстки).

Що стосується загального принципу роботи такої коробки, то він досить простий. При включенні двигуна і виборі передачі включається перша швидкість коробці, потім включається зчеплення і починається рух.

Під час руху автомобіля на початковій передачі роботизована КПП готова включити наступну передачу. Керуючий блок приймає сигнал з наступним перемиканням більш вищу передачу і друга передача включається одночасно з першою. У механічній передачі таке неможливо, а в роботизованій можливо, оскільки в ній дві пари валів, якщо ви ще не забили.

Поки зчеплення включено на першій парі, друга пара з наступною включеною передачею чекає своєї черги вступити в роботу і як тільки сигнал від системи надходить, сервопривід (актуатор) включає зчеплення на другій парі валів, а на першій зчеплення відключається і включається третя передача, яка так само чекатиме своєї черги.

Схеми: drive.ru

На верхній схемі показано роботу коробки DSG при включеній першій передачі, а на нижній схемі при включеній другій передачі.

Зверніть увагу на відміну від механічної коробки, в якій зчепленнязавжди знаходиться у включеному стані і для перемикання швидкостей зчеплення вичавлюється. У роботизованій коробці зчеплення постійно знаходиться у вимкненому стані і підключається тільки в момент, коли необхідно передати момент через певну пару валів коробки передач.

На сьогоднішній день практично кожен автоконцерн має у своєму автомобільному ряді моделі з роботизованою коробкою. Щоправда, назви у цих коробок різні:

DSG – Volkswagen (мабуть, найвідоміша та найскандальніша)
S-Tronic – Audi (належить Volkswagen і, напевно, є щось спільне з DSG, але концерн це заперечує)
Speedshift DCT – Mercedes-Benz
DCT M Drivelogic – дітище BMW
PDK - Porsche (тут погану коробку навряд чи поставлять);
Twin Clutch SST – Mitsubishi
Powershift – Ford
TCT – Alfa Romeo

Переваги та недоліки роботизованої КПП

Як і інші види трансмісій, коробка-робот має свої переваги та недоліки, які треба помітити, виявляються не у всіх конструкціях. Дуже багато хто не любить DSG, але при цьому Ferrari на свої автомобілі ставить саме роботизовану коробку і це змушує задуматися.

Переваг у РКПП досить багато, і ось найзначніші з них:

коробка-робот дозволяє економити витрату палива та ресурс двигуна;
простота та доступність у ремонті та технічному обслуговуванні в порівнянні з автоматом;
доступна ціна порівняно з вартістю АКПП;

Недоліки у коробки-робота також є, перерахуємо основні:

низька швидкість (до 3 с) та можливі ривки при перемиканні передач – але це справедливо для коробок з одним зчепленням і, як відомо, ця проблемавже вирішено;
подолання спусків або підйомів здійснюється тільки в напівавтоматичному режимі, інакше можливе перегрівання зчеплення;
низька ефективність для водіння у міських умовах, де краще використовувати напівавтоматичний режим їзди.

Але знову ж таки всі ці недоліки мають лише конструктивні причини, які згодом можуть бути вирішені, а можливо і вже вирішені, але поки дорогі для масового споживача і застосовуються тільки на дорогих автомобілях гоночного типу.

Безсумнівно і те, що незважаючи на всі недоліки, роботизована КПП вважається однією з найбільш перспективних видів трансмісій майбутнього поряд з варіатором, в якому так само потрібно вирішити одну важливу проблему - ремінь, який потрібно зробити більш довговічним і нерозтяжним.