Роботизированная коробка передач – устройство, принцип работы

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).

Источники: http://systemsauto.ru/box/robot.html

Для того, чтобы понять принцип работы роботизированной КПП, необходимо вспомнить, как устроена и функционирует обычная механическая коробка передач. В обзоре - принцип работы коробки робот, минусы и особенности эксплуатации автомобилей с РКПП.

Итак, базируется традиционная МКПП на двух валах, один из которых ведущий, или первичный, а второй – ведомый (вторичный). От двигателя с помощью механизма сцепления происходит передача крутящего момента на ведущий вал. Далее момент преобразуется и с ведомого вала поступает на управляемые колеса. На обоих валах есть шестерни, которые попарно находятся в зацеплении, только на ведущем валу они закреплены плотно, а на ведомом могут вращаться свободно. В нейтральном положении все шестерни вторичного вала свободно прокручиваются на нем, то есть передачи крутящего момента на колеса не происходит.

Чтобы включить передачу, водитель сначала выжимает педаль сцепления. В это время происходит отсоединение первичного вала от двигателя. Далее, при движении рычага коробки передач через систему тяг на ведомом валу начинают перемещаться специальные синхронизаторы. Приблизившись ко вторичной шестерне нужной передачи, муфта синхронизатора жестко фиксирует ее на валу. Когда сцепление включено, крутящий момент определенной величины передается на вторичный вал, от которого потом идет дальше, на главную передачу и на ведущие колеса. Часто для того, чтобы сократить длину коробки, ведомый вал разделяют на две части, между которыми и распределяют все ведомые шестерни.

Роботизированная коробка передач работает по такому же принципу. Особенность принципа работы РКПП только в том, что включение и выключение сцепления, а также выбор и переключение нужной передачи осуществляют специальные актуаторы (сервоприводы). Наиболее распространены электрические шаговые моторы, имеющие редуктор и исполнительный механизм. Но бывают коробки, оборудованные гидравлическими актуаторами.

Управление актуатором осуществляется с помощью электронного блока. После дачи команды на включение или смену передачи, первый актуатор выжимает сцепление, а второй переставляет синхронизаторы на нужную передачу. После этого сцепление плавно отпускается первым актуатором. Как видно, в салоне автомобиля с коробкой роботом даже не нужна педаль сцепления – система делает все сама. При этом команда на переключение передачи может даваться как автоматически (с помощью компьютера, самостоятельно определяющего нужный момент по показаниям приборов и датчиков), так и вручную (водителем при помощи специального селектора или рычага).

Главный минус роботизированной коробки передач в том, что нет обратной связи в сцеплении. Особенность коробки робот заключается в том, как ездить с ее помощью. Управляя обычной механикой, человек способен чувствовать скорость и момент, когда нужно переключить передачу, и делает это быстро, и в то же время плавно. Автоматике же приходится, ради избежания рывков, надолго разъединять передаваемый от двигателя к колесам поток мощности, что вызывает определенные «провалы» при разгоне. Единственным эффективным решением такой проблемы может стать сокращение отрезков времени при переключениях, но это приведет к значительному увеличению стоимости всей системы.

В этом плане переломным решением стало появление в 80-х коробки передач, имеющей два сцепления DCT, что расшифровывается как dual clutch transmission. Принципы, на которых она функционирует, можно рассмотреть на примере 6-скоростной DSG-трансмиссии от Фольксваген.

Этот концерн стал первым, кто начал массово использовать преселективные коробки на передне- и заднеприводных моделях с поперечно и продольно расположенными двигателями. Обозначение DSG — direct shift gearbox, или коробка прямого включения, уже стало использоваться как нарицательное для обозначения коробок, имеющих два сцепления, хотя это всего лишь бренд.

Такая коробка имеет два ведомых вала с находящимися на них шестернями, а также синхронизаторами, всё, как и у механики VW Golf с 6 ступенями. Однако особенность в том, что и ведущих валов у этой коробки тоже два, вдетых друг в друга как матрешки. Каждый из них имеет соединение с двигателем с помощью своего отдельного многодискового сцепления. На том валу, который находится снаружи, закреплены колеса-шестерни четных передач – второй, четвертой и шестой. Соответственно, на внутреннем – шестерни первой, третьей и пятой, а также задней передачи.

Например, автомобиль начинает движение и разгон. Вначале муфтой синхронизатора блокируется шестерня первой передачи, и она включается. Первое сцепление замыкается, происходит передача крутящего момента через внутренний ведущий вал на колеса, и машина начинает ехать.

Одновременно с активизацией первой передачи система начинает прогнозировать переключение на вторую передачу и блокирует ее шестерню. Поэтому такие коробки и носят название преселективных. Получается, что обе передачи включены одновременно. При этом нет никакого заклинивания, потому что шестерня второй передачи расположена на наружном валу, а его сцепление пока выключено.

Когда разгон уже увеличен и система будет повышать передачу, выключается первое сцепление и вместе с тем происходит смыкание второго. Теперь крутящий момент уже передается через наружный ведущий вал и пару второй передачи. В это же время на том валу, что внутри, выбирается третья передача, и так далее.

Когда автомобилю нужно замедлиться, то все это происходит наоборот. При этом все переходы происходят очень быстро и без разрывов мощности. Переключение передач коробки VW Golf происходит всего за 8 миллисекунд. Даже на Ferrari Enzo для этого требуется 150 мс!

Итак, коробки передач с двумя сцеплениями гораздо более экономичны и работают оперативнее, чем механика. Основной минус РКПП – их высокая цена. Еще недостатком можно считать то, что они не способны к передаче большой величины крутящего момента. Но эта проблема была решена, когда появились DSG от компании Ricardo в мощной, быстрой и дорогой модели Bugatti Veyron.

На сегодняшний день роботизированные коробки передач (DCT-коробки) есть не только у моделей Volkswagen, но также у новых моделей Тойота, Пежо, Ситроен, Опель, Форд, БМВ, Фиат, Митсубиси. Преселективные трансмиссии начали использовать даже в Porsche, а уж специалисты этого концерна точно знают толк в качественных технологиях. По прогнозам многих аналитиков, в недалеком будущем трансмиссии DCT и вариаторы станут самыми востребованными, а педаль сцепления вообще исчезнет, потому что человек всегда стремится пользоваться тем, что ему наиболее удобно.

Источники: http://povozcar.ru/robotized-gearbox.html

Что такое роботизированная КПП? Роботизированная коробка передач (другое наименование – автоматизированная коробка передач, обиходное название – коробка-робот) представляет собой механическую коробку передач, в которой функции выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Автоматизация данных функций стала возможной за счет применения в управлении коробкой электронных компонентов.

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. Все коробки имеют свои запатентованные названия и различаются по конструкции.

Вместе с тем, можно выделить следующее общее устройство роботизированной коробки передач:

• сцепление;
• механическая коробка передач;
• привод сцепления и передач;
• система управления.

Коробки-роботы могут иметь электрический или гидравлический привод сцепления и передач. В электрическом приводе исполнительными органами являются сервомеханизмы (электродвигатели). Гидравлический привод осуществляется с помощью гидроцилиндров. В зависимости от типа привода роботизированные коробки передач имеют устоявшиеся названия:

• собственно роботизированные коробки передач (электропривод);
• секвентальные коробки передач (гидропривод).

Название "секвентальная" коробка получила от sequensum – последовательность, имеется ввиду последовательное переключение передач в ручном режиме.

Во многих источниках информации коробки передач носят одно общее название – роботизированные.

Электрический привод сцепления и передач имеют следующие конструкции коробок:

• Easytronic от Opel;
• MultiMode от Toyota.

Значительно больше конструкций «роботов» имеют гидравлический привод:

• SMG, DCT M Drivelogic от BMW;
• DSG от Volkswagen;
• S-Tronic от Audi;
• Senso Drive от Citroen;
• 2-Tronic от Peugeot;
• Dualogic от Fiat.

Система управления роботизированной коробкой передач включает следующие конструктивные элементы:

• входные датчики;
• электронный блок управления;
• исполнительные механизмы коробки передач.

В роботизированных коробках с гидравлическим приводом в систему управления также включен гидравлический блок управления, который обеспечивает непосредственное управление гидроцилиндрами и давлением в системе.

Принцип работы роботизированной коробки передач заключается в следующем: на основании сигналов входных датчиков электронный блок управления формирует алгоритм управления коробкой в зависимости от внешних условий и реализует его через исполнительные механизмы. По команде от электронного блока управления гидроцилиндры (или электромоторы) в нужный момент размыкают и замыкают сцепление, а также включают подходящую передачу. Водитель с помощью селектора лишь задает желаемый режим работы робота: например передний или задний ход.

На всех роботизированных коробках предусмотрен режим ручного переключения передач, аналогичный функции Tiptronic. Например, коробка 2-Tronic способна работать в трех режимах. Первый — полностью автоматический. В этом случае водитель может вообще не задумываться о переключениях передач и ехать как на обычном «автомате». Второй – это так называемый полумеханический, который включается в том случае, если водитель решит сам переключить передачу с помощью подрулевых лепестков, не выходя из автоматического режима. Такая ситуация возникает, например, при обгоне, когда необходимо срочно переключиться «пониже». Если же резкого ускорения не произошло или после возвращения к обычному режиму езды, коробка через некоторое время снова перейдет в автоматический режим. Третий вариант работы КПП – полностью ручной. Выбор передачи лежит только на водителе, однако и тут не все в его власти – при достижении максимальных оборотов компьютер отдаст команду на переключение на следующую ступень.

Основным недостатком первых роботизированных коробок передач являлось большое время переключения передач (до 2 с), что приводило к провалам и рывкам в динамике автомобиля и снижало комфорт от управления транспортным средством. Решение указанной проблемы было найдено в применении коробки передач с двумя сцеплениями, что обеспечило переключение передач без разрыва потока мощности.

Весь алгоритм работы коробки с двумя сцеплениями сводится к тому, что пока работает первая передача, уже ждет включения вторая и как только блок управления даст команду, включается второе сцепление, внешний первичный вал и вторая передача. Далее по накатанной, – ждет сигнал третья передача и т.д. Время переключения сокращается до минимума, даже водитель не сможет так быстро переключить МКПП.

Данное техническое решение реализовано в коробках DSG, S-Tronic (время переключения передач 0,2-0,4 с), а также коробках SMG и DCT M Drivelogic (время переключение передач 0,1с), устанавливаемых на спортивные автомобили фирмы BMW.

В настоящее время самыми распространенными и технически совершенными являются роботизированные коробки передач DSG и S-Tronic. Коробка S-Tronic является аналогом коробки DSG, но в отличие от нее устанавливается на задне- и полноприводные автомобили. www.systemsauto.ru

Предлагаем вашему вниманию видео, на котором показано, как правильно пользоваться роботизированной КПП

Для просмотра изображения, кликните по нему

Рекомендуем также почитать:

Источники: http://rosautopark.ru/page/8521