Принцип работы роботизированной коробки

Принцип работы роботизированной коробки передач

1. Конструкция МКПП
2. История и причины появления
3. Особенности РКПП
4. Плюсы и минусы РКПП
5. Видео

Вместо традиционной механической коробки передач конструкторы всё чаще используют более современные и технологичные варианты. РКПП — это роботизированная коробка передач, которая выполняет аналогичные задачи, но имеет несколько иное устройство и принцип работы, чем у МКПП.

Для начала необходимо отметить, что автомобили с роботизированной коробкой оснащаются только двумя педалями. Вместо третьей педали используется целый арсенал датчиков, акуаторов и специальных сенсоров, контролируемых бортовым компьютером. Электронная система анализирует стиль вождения, нагрузку, скорость и характер дороги, на основе чего прогнозируются дальнейшие действия. Также проводится синхронизация работы отдельных деталей коробки и двигателя автомобиля, что позволяет быстро и вовремя переключать скорости.

Устройство электроуправляемой механической трансмиссии

Сначала разберем принцип работы роботизированной коробки передач простейшего вида, первых роботов.
Как всё гениально просто, так и здесь, состоит из:

• Сцепление;
• Входного вала;
• Выходного;
• Шестерней;
• Системы управления.

Сцепление необходимо для разъединение двигателя и коробки передач при смене последних. Так как коробка должна менять передачи без подачи мощности к ней. В большинстве случаев это сухое однодисковое сцепление, реже многодисковое в масляной ванне. Тогда оно называется мокрое.

Сцепление передает крутящий момент на входной вал, он жестко связан с шестернями, которые имеют свою пару на выходном валу. Те в свою очередь не закреплены жестко на валу, а крутятся свободно. И как только нам нужна передача, с помощью дополнительного механизма (синхронизатора) блокируется одна из шестерней выходного вала и уже подается тяга на колеса.

Управление осуществляет компьютер, который с помощью приводов включает и выключает сцепление и передачи. Есть два вида систем управление:

Отличаются они тем, что в электромеханических работа по управлению коробкой возложена на электродвигатели. Что дает экономию топлива и относительную простоту устройства. А в гидравлическом, насос постоянно держит давление в системе, компьютер же с помощью клапанов перенаправляет масло к нужной передаче, чтоб активировать ее.

Такая коробка, безусловно, тратит дополнительную энергию на насос, но позволяет довести скорость переключения до нескольких десятков миллисекунд.

Так работает простейший вид роботизированной трансмиссии, но он уже отживает свое и на смену пришла система с двумя сцеплениями.

Принцип работы РКПП

Перед покупкой автомобиля нужно понять, что это такое – роботизированная коробка передач, и как она сконструирована. Механическая коробка передач имеет диск сцепления с маховиком, всей этой конструкцией управляется робот. Электрический блок управления работает по алгоритму, заложенному в загруженную прошивку “мозгов”, подавая команды на сервоприводы в соответствии с показаниями датчиков. Именно от прошивки зависит, насколько динамичнее и комфортнее будет езда в автомобиле. Поэтому после обновления “мозгов” автомобиль может сильно изменить свое поведение.

Как работает роботизированная коробка передач:

1. Нажимается педаль газа.
2. Увеличиваются обороты двигателя, автомобиль разгоняется.
3. Когда достигаются определенные показатели скорости и оборотов двигателя, срабатывают актуаторы сцепления и вилки переключения.
4. “Робот” повышает передачу.

Процесс будет повторяться, пока автомобиль не достигнет своего предела по количеству доступных передач. При торможении система работает аналогичным образом, только передаточные числа сменяются в обратную сторону.

КПД роботизированных коробок передач

Применение схемы двойного сцепления в коробках DSG, при сравнении с АКП, имеющей гидротрансформатор, позволяет в значительной мере увеличить КПД. Интеллектуальная система коробки в сочетании с небольшой массой, позволяет значительно понизить расход топлива. Оценить все положительные качества данной коробки можно на автомобилях Passat CC, Golf GTI, Passat Variant.

Интеллектуальный блок управления

Коробка снабжена встроенным блоком, который проводит анализ оборотов двигателя, скорости движения, нажим на педаль газа.

На основе полученных данных автоматически выбирается необходимая передача или момент перехода на другую передачу. Это обеспечивает плавность движения и снижает нагрузку на двигатель.

Как работает роботизированная коробка передач

Что касается принципов работы РКПП, для начала движения и дальнейшего плавного переключения передач необходимо задействовать сцепление (как и в МКПП). Включение сцепления реализует актуатор, который получает сигнал от ЭБУ коробкой и начинает медленно вращать редуктор.

После того, как автомобиль начал движение, водитель продолжает нажимать на педаль газа для разгона. В однодисковых роботах с одним сцеплением для включения второй передачи требуется некоторое время, в результате чего возникает характерный «провал».

Чтобы избавиться от такой задержки и сократить время переключений в конструкцию коробки добавили второе сцепление и еще один вал. В результате появилась так называемая преселективная роботизированная КПП.

Подобным образом происходит переключение на последующие высшие передачи, а также понижение передач при езде. При этом время переключения минимально и занимает доли секунды, исключены перегазовки, практически отсутствует разрыв тяги и т.д. Результат — динамичная езда и максимальная топливная экономичность.

Работа в автоматическом режиме становится возможной благодаря тому, что ЭБУ коробкой постоянно анализирует сигналы с внешних датчиков. Блок учитывает нагрузку на ДВС, скорость движения ТС, положение педали газа, пробуксовку колес и т.д.

Простыми словами, водитель при помощи селектора выбирает режим, при котором ЭБУ коробкой не будет инициировать включение, например, 3 передачи и выше, что помогает преодолевать сложные участки пути (снег, гололед, грязь и т.д.).

Что такое роботизированная КПП

Итак, робот – это скорее разновидность АКПП или МКПП? Зачастую его приравнивают к модифицированному автомату. На самом деле, в основе робота лежит механическая трансмиссия, завоевавшая это право своей простотой и надежностью. По сути, роботизированная КПП – это та же механика с дополнительными устройствами, отвечающими за переключение передач и управление сцеплением. Т.е. водитель от этих обязанностей освобожден.

Роботизированная коробка встречается как в легковых автомобилях, так и в автомобилях грузовых, а также автобусах, а в 2007 году робот был представлен даже на спортивном мотоцикле.

Почти у каждого автопроизводителя есть свои разработки в области роботизированных КПП. Вот их список:

Развитие роботизированных коробок передач

Развитие коробок-роботов прямо пропорционально появлению новых технологий. Ведь чем лучше устройство, тем больше оно конкурентно способное на рынке и имеет больший спрос.

Почему же «роботы» становятся все популярнее? Ответ прост. Далеко не каждый водитель получает удовольствие от езды на автомате. Ведь в такой коробке часто происходят опоздания при смене скоростей, а это мешает насладиться всей мощью своего транспортного средства.

По этой причине популярные производители пытаются найти решения, которые бы угодили как любителям механики, так и автомата. И выходом стали эти самые коробки-роботы.

В этом пункте узнаем самые удачные роботизированные КП, которые используются во многих автомобилях и являются лидерами рынка. Здесь мы не будем вдаваться в подробные характеристики каждой модели, а просто сделаем краткий обзор особенностей и недостатков.

Робот-коробка от Форд — PowerShift

Впервые появилась в малолитражных автомобилях от Форд, которые производились в Германии. Несмотря на то что эта модель была выпущена недавно, она уже успела завоевать как любовь, так и критику водителей. А это связано с тем, что система работы КП достаточно простая. Поэтому часть аудитории считает ее ненадежной.

Переключение и стиль вождения в этой модели достаточно сильно похож на механику.

Преимущества:

• Работа коробки мягкая и плавная;
• Нет никаких рывков во время переключения в отличие от механики;
• Несмотря на общественное мнение, конструкция достаточно проста и надежна;
• Обслужить устройство будет стоить недорого.

Устройство довольно не привередливое и ему нужно столько же ухода, сколько и МКПП. Но есть существенный минус. Для того чтобы быстро набрать скорость в условиях городских пробок, агрегат придется раскручивать с достаточно большой силой.

DSG от Фольксваген

Всем давно известно, что когда Фольксваген разрабатывает какую-то новинку, то ее можно считать техническим совершенством. Компания производит две роботизированных коробки с 6 и 7 ступенями переключателя.

Это интересно. Более дорогой и технологичной коробкой все же считается 6 ступенчатая DSG. Поэтому она чаще всего устанавливается на автомобили класса премиум.

Из минусов устройства можно выделить ее технологическую сложность. А значит обслуживать коробку могут только на специализированных станциях. И пожалуй это единственный значительный недостаток.

Преимущества:

• Экономичность. Расход топлива примерно на два литра меньше, чем у механики;
• При смене передач нет никаких звуков и других эффектов;
• Работает одинаково хорошо независимо от того какой агрегат (имеется в виду дизельный или бензинный);
• Хорошее качество и надежность в работе.

«Робот» от немцев до сих пор лидирует по своей технологии. Однако у него достаточно узкое применения — только на машинах от Фольксвагена и Шкоды. Сейчас его внедряют в такие модели, как Сеат (Seat). А вот для автомобилей Ауди и Порше созданы отдельные роботизированные устройства.

Toyota предлагает Multimode

Венец творения отдела техники Тойота — Multimode. КП с двумя сцеплениями и очень простым управлением. Коробка от этой компании работает в несколько раз лучше, чем автоматические и механические коробки. При этом Мультимод экономит топливо, улучшает комфортабельность автомобиля и позволяет подбирать необходимые настройки персонально.

Multimode — универсальный робот. Он может использоваться с самыми разнообразными двигателями. Единственное, что пока что не совместимо с роботизированными коробками передач это внедорожники. Недостатков в работе замечено не было, а вот преимуществ достаточно:

• Персональные настройки, которые подходят под каждый двигатель;
• Быстрая смена передач;
• КП подстраивается под любой из режимов поездки;
• Экономичность в плане топлива.

Японцы прекрасно настроили свое творение таким образом, чтобы практически при любых условиях его применения, двигатель имеет большую производительность без частых поломок и других неприятных ситуаций.

Для малолитражек — Easytronic от Опель

Компания Opel была первой, кто начал использовать роботизированные технологии. И это были Easytronic. Предполагалась, что представленная коробка заменит обыкновенные и устаревшие АКПП на моделях, которые продаются в Европе и странах СНГ. Но до сих пор КП устанавливается только на машину Corsa. А это подтверждает то, что разработка компании не соответствует ее целям.
Недостатки, не позволяющие ставить Easytronic на остальные модели авто следующие:

• Технология полностью схожа с МКПП;
• Резкое переключение, которое сильно чувствуется;
• Нет никакой интеллектуальной системы, которая предотвращает задержку для ускорения.

Представленная КП не только уменьшает все характеристики двигателя, но и снижает саму мощность. Есть и плюс — снижение расхода топлива.

Этот «робот» полностью лишает водителя свободы движения и позволяет ехать только таким образом, как это позволяет коробка.

Митсубиси и их последняя технология Allshift

Это последняя и одна из самых уникальных разработок японской компании. В настоящее время устройство используется на небольших автомобилях Colt. Allshift предназначена для спокойной езды и размеренной поездки. Но временами можно и переключиться на полноценную отдачу двигателя.

Преимущества:

• Регулировка стиля передвижения;
• Поведение машины полностью соответствует надеждам;
• Отличное качество и недорогое обслуживание;
• Работа вместе со стандартным двигателем (1,3 литровым)идеальна.

Благодаря Allshift модель Митсубиси Кольт получила такую широкую популярность. Но к сожалению после этого устройства компания не сделала ничего хорошего.

Принцип работы РКПП

Роботизированные КПП могут работать в автоматическом и полуавтоматическом (ручном) режимах. Режим-автомат предполагает управление коробкой передач через электронику на основании полученных данных от внешних датчиков, путем реализации выбранного алгоритма работы через исполнительные механизмы.

Полуавтоматический режим (ручной) предусматривает выбор и переключение передач вручную. Режим вручную позволяет осуществлять плавное переключение с низкой на высокую передачу, используя селекторный рычаг или подрулевые переключатели (лепестки).

Что касается общего принципа работы такой коробки передач, то он достаточно прост. При включении двигателя и выборе передачи включается первая скорость в коробке, затем включается сцепление и начинается движение.

При движении автомобиля на начальной передаче, роботизированная КПП готова включить следующую передачу. Управляющий блок принимает сигнал с последующим переключением на более высокую передачу и вторая передача включается одновременно с первой. В механической передаче такое невозможно, а в роботизированной возможно поскольку в ней две пары валов, если вы еще не забили.

Пока сцепление включено на первой паре, вторая пара, со следующей включенной передачей ждет своей очереди вступить в работу и как только сигнал от системы поступает, сервопривод (актуатор) включает сцепление на второй паре валов, а на первой сцепление отключается и включается третья передача, которая так же будет ждать своей очереди.

На верхней схеме показана работа коробки DSG при включенной первой передаче, а на нижней схеме при включенной второй передаче.

Обратите внимание на отличие от механической коробки передач, в которой сцепление всегда находится во включенном состоянии и для переключения скоростей сцепление выжимается. В роботизированной же коробке сцепление постоянно находится в выключенном состоянии и подключается только в момент, когда необходимо передать момент через определенную пару валов коробки передач.

На сегодняшний день практически каждый автоконцерн имеет в своем автомобильном ряду модели с роботизированной коробкой. Правда, названия у этих коробок разные:

• DSG – Volkswagen (пожалуй, самая известная и скандальная)
• S-Tronic – Audi (принадлежит Volkswagen и наверняка есть что-то общее с DSG, но концерн это отрицает)
• Speedshift DCT – Mercedes-Benz
• DCT M Drivelogic – детище BMW
• PDK – Porsche (здесь плохую коробку вряд ли поставят);
• Twin Clutch SST – Mitsubishi
• Powershift – Ford
• TCT – Alfa Romeo

Заключение

Мы выяснили, что такое коробка робот. Очевидно, что будущее за конструктивно и функционально совершенными автомобильными системами. Но процесс окончательного усовершенствования робота еще не начался. Перед покупкой автомобиля нужно четко уяснить для себя, каким требованиям он должен отвечать. Сказать точно, что лучше – робот или автомат – крайне сложно. И, наверное, никто не возьмется за это. Поэтому каждый автомобилист должен на основании всех плюсов и минусов определить для себя, какой тип трансмиссии удовлетворит все запросы и потребности.