Устройство и принцип работы роботизированной коробки передач

Роботизированная коробка переключения передач (РКПП) — агрегатный узел, который принимает, преобразует и передает крутящий момент с двигателя на взаимодействующую с ним колесную пару. Конечно, многих заинтересует вопрос: а каковы принципы работы этого чудо-агрегата? Нет, это не похоже на робота, который сидит и переключает за вас скорости — на самом деле это лишь очередные разработки в области автоматики и программного обеспечения. Бортовой компьютер подсоединен к трансмиссии и участвует в процессе смены передач на одном уровне с человеком.

Некоторые продвинутые автовладельцы могут заметить, что кардинальных отличий между роботизированной КПП и стандартной автоматической в целом и нет. Однако это не так — РКПП значительно более прогрессивно и эффективно контролирует состояние трансмиссии и осуществляет переключение скоростей. Конструкторам удалось объединить положительные моменты автоматической и механической коробки передач. В состав ее «элементов» помимо знакомых датчиков и актуаторов входит еще новая электромеханическая начинка.

Чтобы вкратце объяснить обывателям, как пользоваться такой роботизированной коробкой передач, нужно сказать лишь пару слов. Водителю необходимо сесть за руль, завести автомобиль и нажать на педаль газа. Это буквально все его действия по управлению скоростями — остальное сделает автоматика и бортовой компьютер.

Принцип работы

Механические принципы работы роботизированной коробки переключения передач схожи с теми, что используются в классической трансмиссии. Различия минимальны. За основу агрегата взяты два больших вала — ведущий и ведомый. Один из валов принимает на себя вращательное усилие, после чего передает его на ведомый вал при помощи цепи. Этот вал связан с колесной парой, которая в свою очередь и приводится в движение. Оба вала имеют целую систему различных передающих шестеренок, которые могут дискретно (ступенчато) изменять величину крутящего момента.

Это довольно обычная схема, но при подробном рассмотрении видны конструкционные усовершенствования. При пуске зажигания ключом или иным способом происходит отсоединения ведущего вала от двигателя, дабы облегчить тому запуск на холостом ходу. Затем коробка запускает синхронизаторы, которые блокируют некоторые из положений шестерен, чтобы создать безопасный диапазон передачи крутящего момента от двигателя к валу. В РКПП синхронизаторы заменили актуаторами. Это такие маломерные приводы, связанные с центральной управляющей системой. Аналогом актуаторов и их принципов работы являются электрические двигатели с редукторами и группой исполняющих механизмов.

Полномасштабное управление каждым актуатором осуществляется электронным блоком, который в автоматическом режиме отвечает за правильность включения сцепления и за текущие положения синхронизаторов. Вся информация поступает с различных датчиков, поэтому потребность в педали сцепления отпадает. Водителю остается лишь полностью доверится автоматике. Если переключить рычаг коробки в ручной режим управления, то данные для актуаторов будут поступать от положений рычага, а в «авто-режиме» всем заведует бортовой компьютер.

Однако после описания преимуществ стоит уделить внимание и досадным минусам, которые пока не удается искоренить. Всегда приходится чем-то жертвовать. Основные негативные моменты связаны с тем, что невозможно т.н. «интуитивное » управление авто. Автоматика коробки передач ориентируется на датчики, а водитель использует органы чувств, поэтому предугадать все факторы РКПП не под силу. Например, момент смыкания дисков трансмиссии человек чувствует хорошо, а автоматика должна постоянно перепроверять свои данные, поступающие от датчиков, а это в свою очередь приводит к появлению «провалов» во время переключения скоростей. Можно обойти эту проблему путем увеличения скорости смены передач, однако такой выход требует значительных доработок конструкции. Подобные масштабные изменения отразятся в виде повышения стоимости данного агрегатного узла и всего автомобиля. Помимо этого такая коробка требует повышенного внимания и ухода, что ведет к более частой замене масла.

Двойное  сцепление

Когда в середине восьмидесятых годов двадцатого века изобрели трансмиссию DCT, то это стало настоящим технологическим прорывом. Она отличалась тем, что имела два сцепления. Широко внедрять ее на своих автомобилях первой стала компания Фольксваген. Двойное сцепление можно встретить в шестиступенчатой коробке передач модели «Гольф». Прием и передача крутящего момента происходят так же, как и в автоматической коробке передач. Разница состоит лишь в том, что шестерни разных передач расположены с различных сторон валов. Т.е. с одной стороны находятся первая, третья и пятая, а с другой — вторая, четвертая и шестая передачи. В момент зажигания разблокируется шестерня первой передачи. Фактически блокировка снимается сразу и с шестерни второй передачи, но она не активна т.к. находится на другой стороне вала. Но поскольку активировано реально 2 шестерни, то переключение передач осуществляется максимально быстро. Именно подобное нововведение и поразило всех автолюбителей того времени, произведя фурор на рынке.

«Скачкообразная» работа КПП во время перехода с одной шестерни на другую создавала проблемы. Система с двумя сцеплениями в ручном режиме позволила моментально устранить этот недочет. Впоследствии это технологическое решение подключили к управлению посредством бортового компьютера. Так как передача крутящего момента прерывается на предельно короткий промежуток времени, то плавность хода резко повысилась и исчезли заметные «провалы». Экономия времени переключения позволила избежать потерь в мощности. Приведем в качестве примера быстродействие коробки немецкого «гольфа» — оно составляет всего лишь 8 миллисекунд.

Однако за комфорт и скорость приходится расплачиваться, поэтому ценник на такие устройства пока что очень высок и не каждому будет по карману. В остальном роботизированная коробка переключения передач выигрывает у механической в скорости переключения, а у автомата — в комфорте управления. Также исключается возможность включить не ту скорость и спровоцировать аварийную ситуацию за счет человеческого фактора. Первые экземпляры РКПП не позволяли передавать большое усилие на трансмиссию. Однако последние разработки фирмы Ricardo показывают совсем другие результаты. Они установили флагманскую модель РКПП на суперкары и те отлично справляются. Отзывы о робо-коробке в высшей степени положительные.

На сегодняшний день подобную трансмиссию устанавливают на серийные модели такие гранды мирового автопрома, как Ford, BMW, Fiat, Mitsubishi (читайте также: характеристики Ford Mondeo 2015, тест-драйв Mitsubishi ASX 2015 года). Представительство Porsche говорят о переводе многих своих авто на подобную модель коробки передач в ближайшие пять лет, а «автомат» и «механику» оставят в качестве опций, по желанию клиента.

Прогресс не стоит, как говорится, на месте и, что радует, вполне возможно, что в ближайшем будущем данный вид КПП вытеснит остальные, переигрывая их по характеристикам скорости и надежности. А пока такие узлы в автопроме лишь начинают внедрять, и услышать новости об их использовании можно лишь из обзоров и тест-драйвов.