Механічна коробка передач. Роботизована КПП

Зміст 

1. Що таке роботизована коробка передач.

2. Принцип роботи роботизованої коробки передач.

3. Пристрій роботизованої коробки передач.

4. Специфіка роботи РКПП.

5. Особливості роботизованої коробки передач DSG.

6. Переваги та недоліки.

 

 

Будь-який сучасний автомобіль не може плавно завестися і рухатися, якщо в його пристрої немає трансмісії. Сьогодні існує велика різноманітність всіляких коробок передач, які не тільки дозволяють водієві підібрати варіант, відповідний його матеріальним можливостям, але і дозволяють отримати максимальний комфорт від водіння. Поговоримо докладніше про те, що таке роботизована коробка передач, її основні відмінності від механічної, а також розглянемо принцип роботи цього агрегату.

 

 

Що таке роботизована коробка передач

Робота коробки передач практично ідентична механічному аналогу за винятком деяких особливостей. У механізм системи входить безліч деталей, з яких складається вже знайома всім механічна версія коробки. Головною відмінністю роботизованої коробки передач є його управління мікропроцесорного типу. У таких коробках передач перемикання передач виконує електроніка на основі даних датчиків двигуна, педалі газу та коліс.

Роботизовану коробку також можна назвати автоматом, але це неправильна назва. Справа в тому, що АКПП часто використовують як узагальнююче поняття. Так, у того ж варіатора є автоматичний режим перемикання передавальних чисел, тому здається, що це теж автомат. По суті, за будовою і принципом роботи робот більше подібний до механічної коробки.

Зовні відрізнити АКПП від МКПП неможливо, оскільки вони можуть мати ідентичний селектор і корпус. Перевірити трансмісію можна тільки під час руху автомобіля. Кожен тип агрегату має свої особливості роботи.

Основна мета роботизованої трансмісії — максимально полегшити керування. Водієві не потрібно самостійно перемикати передачі, бо роботу виконує блок управління. Крім комфорту, виробники АКПП прагнуть здешевити свою продукцію. На сьогоднішній день робот є найбільш бюджетним видом коробки передач після механіки, але він не забезпечує такого комфорту водіння, як варіатор або автомат.

 

 

Принцип роботи роботизованої коробки передач

Роботизована трансмісія може переключатися на наступну швидкість автоматично або напівавтоматично. У першому випадку блок мікропроцесора отримує сигнали від датчиків, на підставі яких спрацьовує запрограмований виробником алгоритм.

Більшість коробок передач оснащені ручним селектором. У цьому випадку швидкості все одно включатимуться автоматично. Єдине, водій може самостійно сигналізувати про момент включення підвищеної або зниженої передачі. Подібний принцип роботи мають деякі АКПП типу Tiptronic.

Щоб збільшити або зменшити швидкість, водій пересуває важіль селектора в бік + або в бік -. Завдяки цій опції деякі люди називають цю передачу послідовної або секвентальной.

Роботизований ящик працює за такою схемою:

1. Водій застосовує гальмо, запускає двигун і переводить перемикач режимів руху в положення D;
2. Сигнал з блоку надходить на блок управління коробкою;
3. В залежності від обраного режиму блок управління активує відповідний алгоритм, за яким буде працювати блок;
4. У процесі руху датчики передають «мозку робота» сигнали про швидкість автомобіля, про завантаженість силового агрегату, а також про поточний режим роботи коробки передач;
5. Як тільки показники перестають відповідати програмі, встановленій з заводу, блок управління дає команду на перемикання на іншу передачу. Це може бути як збільшення, так і зниження швидкості.

Коли водій керує автомобілем з механікою, він повинен відчувати свій автомобіль, щоб визначити момент, коли потрібно перемикатися на іншу швидкість. У роботизованому аналозі відбувається аналогічний процес, тільки водієві не потрібно думати про те, коли перемістити важіль КПП в необхідне положення. Натомість це робить мікропроцесор.

Система відстежує всю інформацію від усіх датчиків і підбирає оптимальну передачу для конкретного навантаження. Щоб електроніка могла перемикати передачі, трансмісія має гідромеханічний привід. У більш поширеному варіанті замість гідромеханіки встановлюється електропривод або сервопривод, який підключає / відключає зчеплення в коробці (до речі, це має деяку схожість з АКПП - зчеплення знаходиться не там, де знаходиться в МКПП, а саме біля маховика, а в корпусі самої трансмісії).

Коли блок управління подає сигнал про те, що пора переходити на іншу швидкість, першим включається перший електричний (або гідромеханічний) сервопривід. Він розмикає тертьові поверхні зчеплення. Потім другий сервопривід переміщує шестерні механізму в потрібне положення. Потім перший повільно відпускає зчеплення. Така конструкція дозволяє механізму працювати без участі водія, тому машина з роботизованою трансмісією не має педалі зчеплення.

Багато селекторів мають фіксоване положення передач. Цей так званий tiptronic дозволяє водієві самостійно контролювати момент перемикання на вищу чи нижчу швидкість.

 

 

Пристрій роботизованої коробки передач

Сьогодні існує кілька видів роботизованих трансмісій для легкових автомобілів. У деяких приводах вони можуть відрізнятися один від одного, але основні частини залишаються ідентичними.

Ось вузли, що входять до складу коробки передач:

1. Зчеплення. Залежно від виробника і модифікації агрегату це може бути одна деталь з поверхнею тертя або кілька однотипних дисків. Найчастіше ці елементи знаходяться в теплоносії, який стабілізує роботу агрегату, запобігаючи його перегрів. Більш ефективним вважається преселективний або подвійний варіант. 
2. Основною частиною є звичайна механічна коробка. Кожен виробник використовує різні запатентовані конструкції. Наприклад, робот від бренду Mercedes (Speedshift) має внутрішньо автоматичну коробку передач 7G-Tronic. Єдина відмінність агрегатів в тому, що замість гідротрансформатора використовується зчеплення з декількома фрикційними дисками. BMW має подібний підхід. Його коробка передач SMG базується на шестиступінчастій механічній коробці передач.
3. Привід зчеплення і трансмісії. Є два варіанти - з електроприводом або гідромеханічним аналогом. У першому випадку зчеплення вижимається електродвигуном, а в другому - гідроциліндрами з клапанами ЕМ. Електропривод працює повільніше гідравліки, але не потребує підтримки постійного тиску в магістралі, від якої працює електрогідравлічний тип. Гідравлічний робот переходить на наступний етап набагато швидше (0,05 секунди проти 0,5 секунди у електричного аналога). На бюджетні автомобілі в основному встановлюють електричну коробку передач, а на спорткари преміум-класу - гідромеханічну, так як в них вкрай важлива швидкість перемикання передач без припинення подачі електроенергії на карданний вал.
4. Датчик. Таких деталей у робота дуже багато. Вони контролюють безліч різних параметрів трансмісії, наприклад, положення вилок, обороти вхідного і вихідного валів, в якому положенні заблокований селектор, температуру охолоджуючої рідини і т. д. Вся ця інформація надходить на пристрій керування механізмом.
5. ЕБУ - це мікропроцесорний блок, в який запрограмовані різні алгоритми з різними індикаторами, що надходять від датчиків. Цей блок підключається до головного блоку управління (звідти надходять дані про роботу двигуна), а також до електронних систем блокування коліс (ABS або ESP).
6. Виконавчі механізми - гідроциліндри або електродвигуни в залежності від модифікації коробки.

 

 

Специфіка роботи РКПП

Для плавного старту автомобіля водій повинен правильно використовувати педаль зчеплення. Після того як він включив першу або задню передачу, йому потрібно плавно відпустити педаль. Коли водій відчує зачеплення дисків, відпускаючи педаль, він може додати обертів двигуна, щоб автомобіль не заглох. Так працюють механіки.

Ідентичний процес відбувається в роботі. Тільки в цьому випадку великої вправності від водія не потрібно. Йому потрібно лише перевести перемикач коробки у відповідне положення. Автомобіль почне рух відповідно до налаштувань блоку управління.

Найпростіша модифікація з одним зчепленням працює так само, як і класична механіка. Однак при цьому спостерігається наявність однієї проблеми - електроніка не фіксує зворотний зв'язок від зчеплення. Якщо людина здатна визначити, наскільки плавно необхідно відпускати педаль в тому чи іншому випадку, то автоматика працює більш жорстко, тому рух автомобіля супроводжується відчутними ривками.

Особливо це відчувається в модифікаціях з електроприводом актуаторів - поки перемикається передача, зчеплення буде у розімкненому стані. Це буде означати розрив потоку крутного моменту, через що автомобіль починає гальмувати. Так як швидкість обертання коліс вже менше відповідає включеної передачі, виникає легкий ривок.

Інноваційним рішенням цієї проблеми стала розробка модифікації з подвійним зчепленням. Яскравим представником такої трансмісії є Volkswagen DSG. Давайте детальніше розглянемо його особливості.

 

 

Особливості роботизованої коробки передач DSG

Абревіатура означає коробку передач з прямим перемиканням передач. По суті, це дві механічні коробки, встановлені в одному корпусі, але з однією точкою підключення до шасі машини. Кожен механізм має своє зчеплення.

Головною особливістю цієї модифікації є преселективний режим. Тобто, поки перший вал працює з включеною передачею, електроніка вже підключає відповідні шестерні (при розгоні на збільшення передачі, на гальмуванні - на зниження) другого вала. Головному приводу потрібно лише відключити одне зчеплення та підключити інше. Як тільки від блоку управління надходить сигнал про перемикання на інший ступінь, робоча муфта розмикається, і відразу включається друга з уже зачепленими передачами.

Така конструкція дозволяє їздити без сильних ривків під час розгону. Перші розробки преселективної модифікації з'явилися в 80-х роках минулого століття. Щоправда, потім роботи з подвійним зчепленням стали встановлювати на ралійні та гоночні автомобілі, в яких швидкість і точність перемикання передач мають величезне значення.

Якщо порівнювати коробку DSG з класичним автоматом, то перший варіант має більше переваг. По-перше, за рахунок більш звичної будови основних елементів (за основу виробник може взяти будь-який готовий механічний аналог) така коробка буде дешевше у продажу. Цей же фактор позначається і на обслуговуванні агрегату - механіка більш надійна і легша в ремонті.

Це дозволило виробнику встановлювати інноваційну трансмісію на бюджетні моделі своєї продукції. По-друге, багато власників транспортних засобів з такою коробкою передач відзначають підвищення економічності автомобіля в порівнянні з ідентичною моделлю, але з іншою коробкою передач.

 

 

Переваги та недоліки

Розглянутий вид трансмісії має як позитивні, так і негативні сторони. До переваг коробки можна віднести:

• Таку трансмісію можна використовувати в парі з силовим агрегатом практично будь-якої потужності;
• У порівнянні з варіатором і автоматом роботизований варіант дешевше, хоча це досить інноваційна розробка;
• Роботи надійніші за інші автоматичні трансмісії;
• Завдяки внутрішній схожості з механікою легше знайти фахівця, який візьметься за ремонт агрегату;
• Більш ефективне перемикання передач дозволяє використовувати потужність двигуна без критичного збільшення витрати палива;
• Завдяки підвищенню ефективності машина виділяє менше шкідливих речовин у навколишнє середовище.

Незважаючи на явні переваги перед іншими автоматичними трансмісіями, у робота є кілька істотних недоліків:

• Якщо автомобіль оснащений однодисковим роботом, то поїздку на такому транспорті не можна назвати комфортною. При перемиканні передач будуть відчутні ривки, ніби водій різко кидає педаль зчеплення на механіці.
• Найчастіше в блоці виходить з ладу муфта (менша плавність включення) і виконавчі механізми. Це ускладнює ремонт трансмісій, так як вони мають малий робочий ресурс (близько 100 тисяч кілометрів). Сервоприводи рідко можна відремонтувати, а новий механізм коштує дорого.
• Що стосується зчеплення, то ресурс диска теж дуже маленький - близько 60 тисяч. Причому приблизно на половині ресурсу необхідно здійснювати «з'єднання» коробки за умови поверхні тертя деталей.
• Якщо говорити про преселективної модифікації DSG, то вона виявилася більш надійною за рахунок меншого часу на перемикання швидкостей (завдяки цьому автомобіль не так сильно гальмує). Незважаючи на це, в них все одно страждає адгезія.
• Враховуючи перераховані фактори, можна зробити висновок: за надійністю та ресурсом роботи механіці поки що немає рівних. Якщо упор робиться на максимальний комфорт, то краще вибрати варіатор (в чому його особливість, читайте тут). Слід мати на увазі, що така трансмісія не дасть можливості заощадити паливо.

 

 

Джерело.