Роботизированная коробка передач – устройство, принцип работы

Устройство роботизированной КПП

Робот с гидроприводами переключения передач
Робот с гидроприводами переключения передач

Роботизированная КПП может быть с одним и с двумя сцеплениями. С роботом с двумя сцеплениями можно ознакомиться в статье про Powershift. Мы же продолжим разговор о КПП с одним сцеплением.

Устройство робота достаточно простое и включает в себя следующие элементы:

  1. механическая часть;
  2. сцепление;
  3. приводы;
  4. система управления.

Механическая часть содержит все компоненты обычной механики, а принцип работы роботизированной АКПП схож с принципом работы МКПП.

Приводы, управляющие коробкой, могут быть гидравлическими и электрическими. При этом один из приводов следит за сцеплением, он отвечает за его включение и выключение. Второй —  управляет механизмом переключения передач. Практика показала, что КПП с гидроприводом функционирует лучше. Как правило, такая коробка применяется на более дорогих автомобилях.

Роботизированная коробка передач имеет и режим ручного переключения передач. В этом ее уникальность – переключать передачи может как робот, так и человек.

Система управления — электронная и включает в себя следующие детали:

  1. входные датчики;
  2. электронный блок управления;
  3. исполнительные устройства (актуаторы).
Схема работы РКПП
Схема работы РКПП

Входные датчики отслеживают основные параметры работы КПП. К ним относятся частота вращения, положение вилок и селектора, уровень давления и температура масла. Все данные передаются в блок управления, который контролирует актуаторы. Исполнительное устройство, в свою очередь, управляет работой сцепления с помощью сервоприводов.

Роботизированная коробка передач – устройство, принцип работы

В роботизированной АКПП гидравлического типа система управления дополнительно оснащена гидравлическим блоком управления. Он управляет работой гидроцилиндров.

Принцип работы робота осуществляется двумя способами: автоматическим и полуавтоматическим. В первом случае коробка управляется через определенный алгоритм, который задается блоком управления на основе сигналов датчиков. Во втором – принцип работы идентичен ручному переключению передач. Передачи с помощью рычага селектора последовательно переключаются с высшей на низшую, и наоборот.

По своей сути роботизированная коробка передач – это всем нам знакомая механическая коробка, в которой сцеплением и переключением передач управляет электроника и сервоприводы.

Давайте рассмотрим «начинку» роботизированной КПП, другими словами – ее устройство. И разбирать будем коробку с двойным сцеплением, поскольку полагаем, что именно такие коробки имеют будущее, в то время как коробки с одним сцеплением постепенно уйдут в прошлое.

Самый большой недостаток коробок с одним сцеплением – очень большое время переключения передач, что делает езду на автомобиле некомфортной и дерганой.

Роботизированная КПП состоит из следующих механизмов и деталей:

  • Основной рабочий узел (аналог механической коробки), оснащенный двумя парами валов – первичным и вторичным (то есть всего четыре вала), к которым крепятся шестерни переключения передач. Одна пара валов отвечает за четные передачи и, соответственно, на них  крепятся шестерни передач — 2, 4 и 6, а вторая пара валов обеспечивает нечетные передачи и задний ход – 1, 3, 5 и R. Кроме того каждая пара валов имеет собственное сцепление (коробка с двумя сцеплениями). Так же стоит отметить, что первичные валы находятся на одной оси, то есть один вал располагается внутри другого.
  • Узлы-актуаторы представляют собой сервоприводные механизмы (работающие на электрике или гидравлике). Электрический тип привода – это не что иное, как электродвигатель с редуктором, а гидравлический тип привода представляет собой гидроцилиндр, управляемый клапанами электромагнитного типа (гидравлический более дорогой, но более быстрый и именно он используется в наиболее продвинутых РКПП). В роботизированной КПП могут устанавливаться актуаторы двух типов – для переключения передач и включения сцепления.
  • Блок управления электронного типа представляет собой микропроцессор, осуществляющий контроль над работой всей роботизированной КПП через внешние датчики и исполнительные механизмы. Внешние (или входные) датчики позволяют получать информацию о скорости движения, рабочих оборотах двигателя, крутящем моменте, давлении масла и передавать эту информацию на управляющий блок. Механизмы исполнения предназначены для реализации всех задач, полученных от блока управления на основании заложенных программ. Сам блок соединяется с роботизированной коробкой при помощи бортового компьютера.
Читать далее:  Ресурс АКПП срок службы автоматической коробки передач

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.

Схема функционирования роботизированного агрегата

Роботизированный агрегат работает наподобие механики — для начала езды и переключения скоростей водителю надо выжимать педаль сцепление. Процедура активации этого механизма выполняется посредством актуаторного устройства, получающего импульс от управляющего модуля. После подачи сигнала узел медленно вращает редукторный узел.

Если трансмиссия оборудована двумя сцеплениями, то изначально производится активация первого. После этого актуаторное устройство выбора и активации скорости подводит синхронизаторный узел к шестеренке первой скорости. Это приводит к ее блокировке на валу и началу вращения вторичного шкива. Когда машина тронулась с места, водитель жмет на газ.

Для предотвращения появления временной задержки и снижения время переключения передач агрегат оборудуется вторым сцеплением и другим валом. Это привело к созданию преселективной коробки. Во время включения первой скорости вторая готова к активации, поскольку второе сцепление уже задействовано. Когда на агрегат поступает сигнал от управляющего модуля, происходит быстрое переключение с первой скорости на вторую.

Аналогично выполняется последующее переключение на более высокие и низкие скорости во время движения. Временной интервал при переключении минимальный. Любые перегазовки исключаются, также нет провала тяги двигателя и других нюансов. В результате автомобиль едет динамично, а экономия потребления горючего максимальная.

При получении сигналов и их отправке микропроцессор учитывает:

  • величину нагрузки на силовой агрегат;
  • скорость езды;
  • положение, в котором находится педаль газа.

Роботизированные коробки обладают возможностью ручного переключения скоростей, эту особенность можно назвать имитацией гидромеханического автомата. Некоторые типы агрегатов позволяют выполнить блокировку при активации повышенной скорости.

Блок-схема функционирования роботизированной системы I-Shift на автомобилях Хонда

Режимы работы

Микропроцессорный модуль может функционировать в нескольких режимах:

  1. Спорт. Обычно его активация производится при движении на трассе, когда автомобиль стабильно едет на повышенной скорости.
  2. Городской режим. Активируется при движении по городу либо стоянии в пробке.
  3. Эконом. Позволяет максимально сэкономить топливо. Но скорость езды будет минимальной.
Читать далее:  Замена ремня ГРМ: через сколько тысяч километров и как часто нужно менять, инструкция с фото и видео как правильно поменять ремешок

Преимущества и недостатки роботизированной КПП

Плюсы роботизированных агрегатов:

  1. Надежность конструкции агрегата в целом. В основе устройства лежит механическая составляющая, которая прошла многочисленные испытания и изучена специалистами. Благодаря этому по надежности данный тип КПП лучше, чем обычные автоматы и вариаторы.
  2. Эксплуатация автомобиля с установленным роботизированным агрегатом позволяет сэкономить горючее. Если коробка и двигатель машины не изношены, то экономия горючего может быть до 30%.
  3. Для заправки в роботизированный агрегат требуется меньше смазочной жидкости, в среднем это не более трех литров. Для сравнения — в вариаторные коробки заливается около семи литров. Такое преимущество позволяет сэкономить финансовые средства.
  4. Количество передач в роботах соответствует числу скоростей на механике.
  5. Благодаря тому, что основу КПП составляет механическая часть, это позволяет выполнить простой ремонт. Навыками подобного ремонта владеют многие специалисты, чего не скажешь о вариаторных агрегатах. Большинство распространенных неисправностей можно решить самостоятельно при правильном подходе.
  6. Срок службы системы сцепления больше, чем на механических КПП, примерно на 40%. Речь идет не только об экономии финансовых средств, но и о безопасности.
  7. При эксплуатации авто в городских условиях начать движение без нагрузки на агрегат позволяет функция переключения скоростей в ручном режиме.

Роботизированные КПП имеют не только плюсы, но и минусы, они приведены в соответствии с отзывами владельцем машин с РКПП:

  1. Основной минус в РКПП заключается в проблемах при программировании трансмиссии. Автовладельцу может быть затруднительно перепрограммировать программное обеспечение, чтобы повысить динамику машины и сэкономить ресурсы агрегата. Поэтому возникают сложности с настройкой трансмиссии под определенный стиль езды. Водителю потребуется время, чтобы привыкнуть к манере функционирования авто для удобной эксплуатации.
  2. Низкая скорость активации скоростей и замедленная реакция агрегата. Это обусловлено издержками в программировании устройства. Данная проблема характерна и для многих автоматических КПП.
  3. При езде в условиях города и пробок, а также по неровным дорогам водителю следует переходить на ручной режим управления. В противном случае элементы системы сцепления изнашиваются быстрее. Это отражается и на ресурсе эксплуатации агрегата в целом.
  4. Во время переключения скоростей ощущаются рывки и толчки. Не на всех агрегатах, но на многих. Это связано с тем, что газ не сбрасывается перед тем, как произойдет переключение скорости. Для ликвидации данной проблемы можно не выжимать полностью педаль газа.
  5. При движении в гору может разомкнуться сцепление. Проблема связана с перегревом трансмиссионного агрегата. Если автомобиль движется на подъем, рекомендуется переходить на ручное управление.

Решить проблему с перепрограммированием можно путем замены прошивки микропроцессора, но это надо делать, когда закончится срок гарантийного обслуживания.

Каналом HPC представлен реальный негативный отзыв потребителя о работе роботизированного узла на авто.

Как и другие виды трансмиссий, коробка-робот имеет свои преимущества и недостатки, которые надо заметить, проявляются не во всех конструкциях. Очень многие не любят DSG, но ведь при этом Ferrari на свои автомобили ставит именно роботизированную коробку и это заставляет задуматься.

Преимуществ у РКПП достаточно много, и вот самые значимые из них:

  • коробка-робот позволяет экономить расход топлива и ресурс двигателя;
  • простота и доступность в ремонте и техническом обслуживании по сравнению с автоматом;
  • доступная цена в сравнении со стоимостью АКПП;

Недостатки у коробки-робота также имеются, перечислим основные:

  • низкая скорость (до 3 с) и возможные рывки при переключении передач – но это справедливо для коробок с одним сцеплением и, как известно, эта проблема уже решена;
  • преодоление спусков или подъемов осуществляется только в полуавтоматическом режиме, в противном случае возможен перегрев сцепления;
  • низкая эффективность для вождения в городских условиях, где лучше использовать полуавтоматический режим езды.

Но опять же эти все недостатки имеют лишь конструктивные причины, которые со временем могут быть решены, а возможно и уже решены, но пока дороговаты для массового потребителя и применяются только на дорогих автомобилях гоночного типа.

Несомненно и то, что несмотря на все имеющиеся на сегодняшний день недостатки, роботизированная КПП считается одной из наиболее перспективных видов трансмиссий будущего наряду с вариатором, в котором так же нужно решить одну важную проблему – ремень, который нужно сделать более долговечным и нерастяжимым.

Читать далее:  Как НАСТРОИТЬ ВРЕМЯ на брелоке Starline A93 подробная инструкция пользователя скачать PDF с видео настройка часов для автозапуска

Изначально коробка-робот создавалась для того, чтобы объединить в себе все достоинства коробки-автомат и механической трансмиссии. В первую очередь, сюда относятся комфорт АКПП и надежность с экономичностью механики. Для того, чтобы определить, удалась ли задумка разработчикам, сравним по основным параметрам робота с АКПП и робота с механической трансмиссией.

Робот и автомат

Сравнительную  характеристику между двумя коробками передач представим в виде таблицы. За основу сравнения возьмем ряд параметров.

Параметр Робот Автомат
Конструкция устройства Проще Сложнее
Эксплуатация и ремонт Дешевле Дороже
Потребление масла и топлива Меньше Больше
Динамика разгона автомобиля Лучше Хуже
Вес коробки Меньше Больше
КПД Выше Ниже
Поведение машины при переключении передач Рывки, «эффект задумчивости» Плавное движение без рывков
Возможность отката автомобиля на уклоне Есть Нет
Ресурс двигателя и сцепления Меньше Больше
Управление автомобилем Сложнее Проще
Необходимость переключения рычага в нейтральное положение при остановке Да Нет

Итак, что мы имеем: роботизированная КПП более экономична по всем параметрам, но в плане комфорта для водителя все же выигрывает автомат. Таким образом, главное достоинство автоматической коробки передач (комфорт при движении) робот не перенял, по крайней мере, рассматриваемая нами коробка с одним сцеплением.

Посмотрим, как обстоят дела у механики и перенял ли  робот все ее достоинства.

Теперь сравним робот с МКПП.

Параметр Робот МКПП
Стоимость коробки и ее обслуживание Дороже Дешевле
Рывки при переключении передач Меньше Больше
Расход топлива Чуть меньше Чуть больше
Ресурс сцепления (зависит от конкретной модели) Больше Меньше
Надежность Меньше Больше
Комфорт Больше Меньше
Конструкция Сложнее Проще

Какой вывод можно сделать здесь? Робот комфортнее механики, чуть экономичнее, но стоимость самой коробки выйдет дороже. МКПП все-таки остается надежнее робота. Конечно, автомат здесь уступает роботу, но, с другой стороны, еще неизвестно, как поведет себя роботизированная трансмиссия в тяжелых дорожных условиях – чего нельзя сказать о механике.

Подведем итог

Роботизированная коробка передач, несомненно, претендует на звание одного из лучших типов трансмиссий. Комфорт, экономичность и надежность – три основных показателя, которыми должна обладать любая КПП. Идея объединить все эти характеристики в одной коробке позволит водителю наслаждаться комфортным движением и не беспокоиться о том, что машина может подвести в непредсказуемых ситуациях. Чтобы этого добиться, необходимо работать над улучшением роботизированной трансмиссии, так как на данный момент она еще далека от совершенства.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector