Принцип работы роботизированной коробки передач
Все давно привыкли к автоматизированным коробкам переключения передач на автомобилях, ведь их аналоги ставились еще на Ford T, но многих до сих пор пугает словосочетание «роботизированная коробка». Попробуем разобраться в ее устройстве.
Автор: Никита Новиков, редактор
Для знакомства с роботизированной КПП необходимо вспомнить основы устройства обычной механической коробки передач. Главной составляющей МКПП являются 2 вала — первичный, на который и передается крутящий момент силовой установки, и вторичный, с которого преобразованный момент перераспределяется на колеса. На оба вала насажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Шестерни первичного вала закреплены на нем жестко, а на вторичном они свободно вращаются. В нейтральном положении ручки КПП все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно и крутящий момент на ведущую ось не поступает.
Принцип действия роботизированных коробок передач совпадает с принципом работы «механики». Только действия по смыканию/размыканию сцепления и выборому передач в данном типе коробок выполняют актуаторы. В большинстве случаев это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Управляет актуаторами электронный блок.
В автоматическом режиме команда на переключение передачи поступает от бортового компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других вспомогательных систем. А в ручном — от водитель при переключении селектора КПП или лепестков, расположеных под рулем.
Основная проблема роботизированных КПП — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует диски смыкаются и может контролировать скорость и плавность переключения. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колесам во время переключения.
Инновацией в автомобилестроение стала появившаяся в начале 1980 годов трансмиссия с 2 сцеплениями DCT — dual clutch transmission. К их числу можно отнести 6-ступенчатую коробку DSG концерна Volkswagen. У немецкого варианта 2 вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у 6-ступенчатой МКПП, устанавливаемой на Golf. Фокус в том, что первичных валов тоже два и они вставлены додин в другой по принципу матрешки и соединены с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни 2, 4 и 6 передач, на внутреннем — 1, 3, 5 и заднего хода. Электроника автоматически готовит следующую передачу и при необходимости моментально ее включает, одновременно с этим подготавливая следующую передачу на другом валу.
Смена передач происходит с минимальным по времени разрывом потока мощности и с невероятной скоростью. Серийная коробка Volkswagen Golf переключается за 8 мс, а для сравнения, на Ferrari Enzo — 150 мс!
Коробки с двойным сцеплением расходуют меньше топлива и быстрее меняют скорости по сравнению с традиционными механическими, при этом более комфортны, чем АКПП. К основным недостаткам можно отнести высокую цену. Другая проблема — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока на большинство суперкаров устанавливаются «роботы».
Сегодня коробки DCT разработаны компаниями BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Данный тип признали даже конструкторы Porsche, которые применяют в своих моделях исключительно проверенные технологии. Эксперты считают, что в скором времени самыми распространенными трансмиссиями будут «роботы» DCT и вариаторы.
Роботизированная коробка передач: принцип работы и неисправности🥇
На сегодняшний день, автопроизводители используют несколько типов коробок передач, начиная от простейшей механики, заканчивая разнообразными автоматами.
Ранее мы уже говорили о том, какие бывают разновидности автоматических коробок передач.
Читай также: Вариаторная коробка передач: советы по уходу, плюсы и минусы
Сегодня мы разберемся в том, что из себя представляет роботизированная коробка передач, а также выясним какие есть плюсы, минусы и особенности у данной коробки.
Принцип работы роботизированной коробки передач
Роботизированная коробка передач: проблемы и советы по эксплуатации / depositphotos
Читай также: Коробка «Автомат»: принцип работы и основные проблемы
Изначально стоит сделать оговорку, что роботизированная коробка передач может быть однодисковой (роботизированная механика) и преселекивной с двумя сцеплениями (более известные как DSG или Power Powershift).
Принцип работы, роботизированной КПП достаточно прост. Так, она представляет собой обычную механику, в которой работу сцепления и переключения передач выполняют сервоприводы, а не водитель.
Самой большой проблемой всех роботизированных коробок является сам алгоритм управления, за счет которого, подобные коробки имеют рывки, задержки, провалы при понижении и повышении передач. Правда стоит отметить, что такие проблемы есть только на коробках с однодисковым сцеплением.
Читай также: Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации
Единственным преимуществом однодисковых роботов всегда была цена, за счет которой такие коробки ставились на все бюджетные автомобили.
В отличие от однодисковой коробки, преселективная позволяет избавиться от некоторых недочетов классического робота. Данная коробка уже представляет собой две МКПП, в одном корпусе, при этом в одной части КП все четные передачи, а в другой – все нечетные. Такая коробка при этом имеет два сцепления, что в свою очередь позволяет переключать передачи всего за несколько секунд.
Особенности эксплуатации роботизированных КПП
Роботизированная коробка передач: проблемы и советы по эксплуатации / depositphotos
Читай также: Как ездить на автомате: инструкция как правильно трогаться и тормозить
Зная особенности конструкции РКПП можно выделить несколько советов, касательно правил эксплуатации коробок передач подобного типа.
При движении по затяжным подъемам и спускам, эксперты советуют переходить из автоматического режима в ручной. Таким образом водитель заранее может выбрать передачу и двигаться с одинаковой скоростью, а коробка не будет постоянно переключаться вниз и вверх по передачам.
Чтобы сгладить рывки на однодисковых коробках, эксперты советуют немного сбрасывать газ непосредственно перед переключением передачи.
Читай также: Что такое Типтроник: принцип работы, плюсы и минусы
Роботизированная коробка передач не предотвращает откат при трогании в гору, поэтому автомобиль следует дополнительно удерживать ножным тормозом или же ручником.
При остановке на автомобилях с преселективными коробками нужно до конца выжимать педаль тормоза, чтобы компьютер смог дать команду на полное размыкание сцепления.
Также эксперты советуют регулярно мыть радиаторы охлаждения коробки передач, чтобы не допустить перегрева роботизированной коробки.
Подпишись на наш Telegram-канал, если хочешь первым узнавать главные новости
Вам также может быть интересно:
- Вариаторная коробка передач: советы по уходу, плюсы и минусы
- Как тронуться с места на механике: 3 действенных способа
- Как часто менять масло в коробке передач: что нужно знать
- Теги:
- коробка передач
- советы
- проблемы
- робот
- автомат
Полуавтоматическая коробка передач: принцип работы
Для того, чтобы понять, как работает полуавтоматическая коробка передач, нам придется вспомнить устройство обычной механической коробки передач.
Основу классической МКПП составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). Крутящий момент от двигателя передается на первичный вал через шестерню сцепления. Преобразованный крутящий момент передается на ведущие колеса от вторичного вала. И первичный, и вторичный валы снабжены шестернями, которые входят в зацепление попарно. Но на первичке шестерни закреплены жестко, а на вторичке они вращаются свободно. В «нейтральном» положении все вторичные шестерни свободно крутятся на валу, то есть крутящий момент на колеса не передается.
Перед тем, как включить передачу автомобиля, водитель выжимает сцепление, отключая первичный вал от двигателя. Затем с помощью рычага коробки передач через систему тяги на вторичном валу перемещаются специальные устройства – синхронизаторы. Муфта синхронизатора при подключении жестко блокирует вторичную шестерню нужной скорости на валу. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него на главную шестерню и колеса.
Для уменьшения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя между ними ведомые шестерни.
Принцип работы полуавтоматических коробок передач абсолютно одинаковый. Разница лишь в том, что сервоприводы задействованы при включении/отключении сцепления и выборе передач. Чаще всего это шаговый электродвигатель с редуктором и сервоблоком. Но есть и гидроприводы.
Электронный блок управляет приводами. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй двигает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый медленно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при получении команды электроника все сделает сама. В автоматическом режиме команда на переключение передачи поступает от компьютера, который учитывает скорость, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном режиме водитель отдает команду на переключение с помощью селектора коробки передач или подрулевых лепестков.
Проблема полуавтоматической коробки передач — отсутствие обратной связи сцепления.
Человек чувствует момент замыкания дисков и может переключать скорость быстро и плавно. А электронике приходится быть осторожнее: чтобы избежать рывков и удержать сцепление, полуавтоматическая трансмиссия надолго прерывает поток мощности от двигателя к колесам во время переключения. Неудобные провалы появляются при разгоне. Единственный способ добиться комфорта при переключении — сократить его время. А это, увы, означает увеличение цены всего агрегата.
Появившаяся в начале 80-х DCT (коробка передач с двойным сцеплением) была революционным решением. Рассмотрим его работу на примере 6-ступенчатой коробки DSG концерна Volkswagen. Коробка передач имеет два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой механической коробки передач Golf. Фишка в том, что первичных валов тоже два: они вставляются друг в друга по принципу матрешки. Каждый из валов связан с двигателем через отдельную многодисковую муфту. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвертой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода.
Допустим, автомобиль начинает разгоняться из состояния покоя. Первая передача актуальна (сцепление блокирует ведомую шестерню первой скорости). Первая муфта замкнута, и крутящий момент передается на колеса через внутренний первичный вал. Пойдем! Но одновременно с включением первой скорости умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует ее второстепенную передачу. Именно поэтому такие ящики еще называют преселективными. Таким образом, актуальны сразу две передачи, но заклинивания нет – ведущая шестерня второй скорости находится на внешнем валу, муфта которого еще разомкнута.
Когда автомобиль достаточно разгоняется и компьютер решает включить повышенную передачу, одновременно размыкается первое сцепление и закрывается второе. Крутящий момент теперь идет через внешний первичный вал и пару второй шестерни. На внутреннем валу уже выбрана третья передача. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва силового потока и на фантастической скорости.
Коробка серийного гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!
Коробки с двойным сцеплением эффективнее и быстрее традиционных механических, а также удобнее автоматических. Главный их недостаток – высокая цена. Вторая проблема, неспособность передавать высокий крутящий момент, была решена с появлением коробки передач DSG Рикардо на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока судьба большинства суперкаров — полуавтоматические коробки передач. Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano не ровня опельовскому Easytronic: время переключения суперробота исчисляется десятками миллисекунд.
Сегодня коробки DCT есть не только у Volkswagen, но и у BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные коробки получили признание даже у инженеров Porsche, которые используют в своих автомобилях только проверенные технологии. Аналитики предсказывают, что в будущем DCT и CVT будут наиболее распространенными трансмиссиями. А дни третьей педали, похоже, сочтены — скоро она исчезнет даже из лучших спорткаров.
Человечество выбирает то, что ему удобнее.
Это перевод. Оригинал можно прочитать здесь: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
|
Редуктор крепится к валу двигателя и благодаря внутренней конфигурации сопряженных шестерен в корпусе обеспечивает повышенный выходной крутящий момент и пониженную выходную скорость.
В отличие от других типов редукторов, цилиндрические редукторы также могут быть изготовлены из пластика, такого как поликарбонат или нейлон. Помимо используемого сырья, ориентация зубьев шестерни играет важную роль в общей эффективности, крутящем моменте и скорости системы. Редукторы с прямыми коническими зубьями обычно используются на низких скоростях, поскольку они могут быть шумными и иметь более низкую общую эффективность. Цилиндрические и спирально-конические редукторы обычно используются в высокоскоростных приложениях, поскольку они работают тише и с большей общей эффективностью, чем редукторы с прямыми зубьями.
Например, в одной из возможных конфигураций солнечная шестерня используется в качестве входа, кольцевое пространство — в качестве выхода, при этом водило планетарной передачи остается неподвижным. В этой конфигурации входной вал вращает солнечную шестерню, планетарные шестерни вращаются вокруг своих осей, одновременно прикладывая крутящий момент к вращающемуся водилу планетарной передачи, которое, в свою очередь, передает крутящий момент на выходной вал (в данном случае на кольцо).
Скорость вращения редуктора полностью зависит от вращения вала двигателя, к которому он прикреплен. Кроме того, скорость и направление двигателя контролируются водителем. В результате, когда на привод подается питание, вал двигателя вращается внутри редуктора, заставляя вращаться выходной вал редуктора. Конечная выходная скорость и крутящий момент зависят от внутренней конфигурации редуктора.
