Что означает коробка передач робот в автомобиле

Обычно при выборе автомобиля для покупки будущий владелец обращает своё внимание на тип и мощность двигателя, привод, дизайн кузова и интерьера, конечно же, а также на тип коробки переключения передач. И здесь многие допускают распространённую ошибку, думая, что все КПП делятся всего на два вида — «механику» и «автомат», хотя на самом деле это не совсем так. Сегодня мы детально рассмотрим все современные виды коробок передач, изучим их механику работы, а также обозначим плюсы и минусы каждого решения. Это полезно как для общего развития, так и при потенциальном выборе оптимального варианта.

⚠️ Важно: про принцип работы механической коробки передач мы сегодня говорить не будем, так как сама по себе МКПП давно изжила себя и постепенно проигрывает рынок более современным решениям.

Как работает роботизированная коробка передач

Начать стоит, пожалуй, с роботизированной коробки переключения передач — РКПП или в народе «робот». Данный вид КПП можно условно разделить на модели с одним и двумя сцеплениями. Собственно, робот с одним сцеплением это самая обычная «механика», только вместо водителя за выжим сцепления и переключение передачи отвечает гидравлический или электрический привод, а нужную передачу выбирает система управления. Такая конструкция получается недорогой и неприхотливой, но не очень комфортной в эксплуатации — электроника не всегда обеспечивает плавность и корректно выбирает момент переключения.

Решением этих двух проблем стало появление РКПП с двумя сцеплениями — так называемых преселективных роботов. Конструктивно в такой трансмиссии объединены две механические коробки, одна с чётными ступенями, а вторая с нечётными. На практике, пока автомобиль едёт на чётной передаче, на второй трансмиссии уже включена следующая нечётная передача, а для плавного и быстрого переключения системе остаётся лишь выжать сцепление. Самым распространенной РКПП с двумя сцеплениями является DSG от компании Volkswagen.

✅ Преимущества:

• РКПП дешевле «автомата»;
• относительно простая в ремонте и обслуживании коробка;
• обеспечивает более динамичный разгон и набор скорости;
• экономичнее расходует топливо;
• плавность переключения передач (в моделях с двойным сцеплением).

❌ Недостатки:

• боится плохих дорог — эксплуатировать РКПП лучше на ровных асфальтовых покрытиях;
• пробуксовка приводит к быстрому износу компонентов.

Как работает автоматическая коробка передач

Данная коробка работает совсем не так, как «механика» или «робот» — здесь вместо привычного сцепления установлен гидротрансформатор, который обеспечивает плавную передачу крутящего момента… Кроме того, базовым элементом АКПП выступает редуктор — именно в нём спрятаны 4, 5, 6, а иногда 8 и более ступеней. Соответственно, по мере разгона автомобиля система управления передаёт сигналы гидравлике, и «автомат» повышает или понижает передачу без какого-либо участия со стороны водителя.

На обычном «автомате» инженеры решили не останавливаться — уже много лет на рынке есть КПП с функцией «типтроник», которая позволяет при езде на АКПП переключать скорости в ручном режиме.

✅ Преимущества:

• «автомат» предельно прост в использовании;
• плавное переключение передач без рывков;
• современные АКПП умеют подстраиваться под манеру вождения своего владельца;
• если ездить без резких рывков и торможений, то убить «автомат» почти невозможно. 

❌ Недостатки:

• АКПП заметно повышает стоимость самого автомобиля;
• «автомат» дороже в обслуживании;
• необходимо каждые 30-50 тысяч километров полностью менять трансмиссионную жидкость. 

Как работает вариатор

Конструкция вариатора на самом деле достаточно сложная и дорогая в производстве, но кратко описать механизм работы всё же можно — внутри корпуса расположено два вала (входной и выходной (или ведущий и ведомый)), на которых установлены диски конусообразной формы. Они формируют шкив с изменяемым диаметром, где ремень (или цепь) выступает в роли передачи. Собственно, смещая диски друг относительно друга можно менять передаточное число — никакого ступенчатого переключения в данном случае нет. Соответственно, никаких рывков при переключении «передач» у вариатора нет, так как и сами передачи, фактически, тоже отсутствуют. Хотя, конечно, подобная система стоит немало и требует постоянного контроля за трансмиссионной жидкостью.

✅ Преимущества:

• нет переключения скоростей в привычном понимании — езда максимально плавная;
• автомобиль с вариатором на наклонных поверхностях не скатывается.

❌ Недостатки:

• ресурс ремня (цепи) — примерно 100 тысяч километров;
• нужно постоянно следить за трансмиссионной жидкостью;
• стоит довольно дорого;
• вариатор быстро перегревается при езде по бездорожью.

На любой вкус и цвет

Нельзя сказать, что та или иная КПП хуже или лучше — просто это разные механизмы с определёнными преимуществами и недостатками, которые лучше подходят для конкретных задач. Например, если человек понимает, что он проезжает за год внушительные расстояния и не планирует менять автомобиль через год-два, то можно смело брать «робота» — его дешевле обслуживать и ремонтировать. Если проезжаете до 5 тысяч километров в год и не выезжаете за городскую черту, то можно брать «автомат» — он плавнее, местами комфортнее, но, безусловно, дорогой в обслуживании и ремонте. Вариатор, конечно, тоже отлично справляется с поставленной задачей, но нужно понимать, что за плавность переключения скоростей придётся заплатить высокой ценой, плюс брать что-то крупнее кроссовера с вариатором точно не стоит (если это не Subaru). 

Роботизированная коробка передач (обиходное название – коробка-робот) представляет собой механическую коробку передач, в которой функции выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Название «роботизированная коробка передач» свидетельствует о том, что водитель и условия движения формируют только входную информацию для системы управления, а работой коробки передач руководит электронный блок с определенным алгоритмом управления.

Роботизированная коробка передач сочетает в себе комфорт автоматической коробки передач, надежность и топливную экономичность механической коробки передач. При этом «робот» в большинстве своем значительно дешевле классической АКПП. В настоящее время практически все ведущие автопроизводители оснащают свои автомобили роботизированными коробками передач, устанавливая их на всю линейку моделей от малого до премиум класса.

🔎 Устройство роботизированной коробки передач

Роботизированные коробки передач различаются по конструкции, вместе с тем, можно выделить следующее общее устройство данного агрегата — механическая коробка передач с системой управления сцеплением и передачами.

В автоматизированных коробках передач используется сцепление фрикционного типа. Это может быть отдельный диск или пакет фрикционных дисков. Прогрессивным в конструкции коробки передач является т.н. двойное сцепление, которое обеспечивает передачу крутящего момента без разрыва потока мощности.

В основу конструкции роботизированной коробки положена механическая коробка передач. При производстве используются, в основном, готовые технические решения. Например, автоматизированная коробка передач Speedshift от Mercedes-Benz построена на базе АКПП 7G-Tronic путем замены гидротрансформатора на фрикционное многодисковое сцепление. В основе коробки SMG от BMW лежит шестиступенчатая «механика», оборудованная электрогидравлическим приводом сцепления.

Коробки-роботы могут иметь электрический или гидравлический привод сцепления и передач. В электрическом приводе исполнительными органами являются сервомеханизмы (электродвигатель и механическая передача). Гидравлический привод осуществляется с помощью гидроцилиндров, которые управляются электромагнитными клапанами. Такой вид привода еще называют электрогидравлическим. В ряде конструкций «роботов» с электрическим приводом (Easytronic от Opel, Durashift EST от Ford) используется гидромеханический блок с электродвигателем для перемещения главного цилиндра привода сцепления.

Электрический привод отличает невысокая скорость работы (время переключения передач 0,3-0,5с) и меньшее энергопотребление. Гидравлический привод предполагает постоянное поддержание давления в системе, а значит большие затраты энергии. Но с другой стороны он более быстрый. Некоторые роботизированные коробки передач с гидравлическим приводом, устанавливаемые на спортивные автомобили, имеют просто впечатляющую скорость переключения передач: Ferrari 599GTO — 0,06c, Lamboghini Aventador – 0,05c!

Эти качества определяют область применения «роботов» с электрическим приводом на бюджетных автомобилях, с гидравлическим приводом – на более дорогих автомобилях.

Электрический привод имеют следующие конструкции коробок передач:

• Allshift от Mitsubishi;
• Dualogic от Fiat;
• Durashift EST от Ford;
• Easytronic от Opel;
• MultiMode от Toyota;
• SensoDrive от Citroen;
• 2-Tronic от Peugeot.

Достаточно большое количество роботизированных коробок оснащены гидравлическим приводом:

• ISR (Independent Shifting Rods) от Lamborghini;
• Quickshift от Renault;
• R-Tronic от Audi;
• Selespeed от Alfa Romeo;
• SMG от BMW.

Управление роботизированной коробкой передач осуществляет электронная система, которая включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные механизмы. Входные датчики отслеживают основные параметры коробки передач: частоту вращения на входе и выходе, положение вилок включения передач, положение селектора, а также давление и температуру масла (для гидравлического привода) и передают их в блок управления.

На основании сигналов датчиков электронный блок управления формирует управляющие воздействия на исполнительные механизмы в соответствии с заложенной программой. В своей работе электронный блок взаимодействует с системой управления двигателем, системой ABS (ESP). В роботизированных коробках с гидравлическим приводом в систему управления дополнительно включен гидравлический блок управления, который обеспечивает непосредственное управление гидроцилиндрами и давлением в системе.

Исполнительными механизмами роботизированной коробки передач в зависимости от вида привода являются электродвигатели (электрический привод), электромагнитные клапаны гидроцилиндров (гидравлический привод).

🔎 Коробка передач с двойным сцеплением

Основным недостатком роботизированной коробки передач является сравнительно большое время переключения передач, что приводит к рывкам и провалам в динамике автомобиля и, соответственно, снижает комфорт от управления транспортным средством. Решение указанной проблемы было найдено в применении коробки передач с двумя сцеплениями, обеспечившей переключение передач без разрыва потока мощности.

Двойное сцепление позволяет при включенной передаче выбрать следующую передачу и при необходимости включить ее без перерыва в работе коробки. Поэтому другое название роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями — преселективная коробка передач (от preselect — предварительно выбрать).

Другим преимуществом коробки передач с двойным сцеплением является высокая скорость переключение передач, зависящая только от скорости переключения муфт (DSG от Volkswagen — 0,2c, DCT M Drivelogic от BMW – 0,1c). «Робот» с двумя сцепления отличает еще и компактность, что актуально для малолитражных автомобилей. Наряду с этим, можно отметить повышенное энергопотребление коробки (особенно с «мокрым» сцеплением). Сравнительно высокая скорость переключения передач в совокупности с непрерывной передачей крутящего момента позволяют добиться отменной разгонной динамики автомобиля и экономии топлива.

В настоящее время двойное сцепление применяется во многих роботизированных коробках передач:

• DCT M Drivelogic от BMW;
• DSG от Volkswagen;
• PDK от Porsche;
• Powershift от Ford, Volvo;
• Speedshift DCT от Mercedes-Benz;
• S-Tronic от Audi;
• TCT от Alfa Romeo;
• Twin Clutch SST от Mitsubishi.

Даже великолепная Ferrari 458 Italia оборудована Doppelkupplungsgetriebe (коробка передач с двойным сцеплением). Все перечисленные роботизированные коробки передач используют гидравлический привод сцепления и передач. И лишь одна коробка передач на сегодняшний день имеет электрический привод устройств, это EDC (Efficient Dual Clutch) от Renault (время переключения передач 0,29с).

Пионерами массового применения коробки передач с двумя сцеплениями являются Volkswagen и Audi, которые устанавливают роботизированную коробку передач DSG и S-Tronic на свои автомобили с 2003 года. Коробка S-Tronic является аналогом коробки DSG, но в отличие от нее устанавливается продольно оси на задне- и полноприводные автомобили.

На автоматизированной коробке DCT M Drivelogic в системе управления реализуется функция Drivelogic, которая предполагает одиннадцать программ переключения передач. Шесть программ выполняются в режиме ручного переключения, а пять являются автоматизированными программами переключения передач. Данная функция позволяет адаптировать смену передач под стиль вождения конкретного человека. По сути, данная коробка является адаптивной коробкой передач.

🔎 Принцип действия роботизированной коробки передач

Работа роботизированной коробки передач может осуществляться в двух режимах: автоматическом и полуавтоматическом. В автоматическом режиме электронный блок управления на основании сигналов входных датчиков реализует определенный алгоритм управления коробкой с помощью исполнительных механизмов.

На всех роботизированных коробках предусмотрен режим ручного (полуавтоматического) переключения передач, аналогичный функции Tiptronic АКПП. Работа в данном режиме позволяет последовательно переключать передачи с низшей на высшую и наоборот с помощью рычага селектора и (или) подрулевых переключателей. Поэтому в ряде источников информации роботизированная трансмиссия называется секвентальной коробкой передач (от sequensum – последовательность).

Также приглашаю Вас посетить «Мой Блог», в котором Вы найдете много полезной и интересной информации на автомобильную тему!

Like no Like — push LiKE

Как работает роботизированная коробка передач

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 80-х трансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере 6-ступенчатой 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 1000-сильном 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.

Самые простые правила эксплуатации преселективной коробки передач, которые помогут продлить срок ее службы