Роботизированная коробка передач: стоит ли довериться роботу

Принцип работы РКПП

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.

На верхней схеме показана работа коробки DSG при включенной первой передаче, а на нижней схеме при включенной второй передаче.

Обратите внимание на отличие от механической коробки передач, в которой сцепление всегда находится во включенном состоянии и для переключения скоростей сцепление выжимается. В роботизированной же коробке сцепление постоянно находится в выключенном состоянии и подключается только в момент, когда необходимо передать момент через определенную пару валов коробки передач.

На сегодняшний день практически каждый автоконцерн имеет в своем автомобильном ряду модели с роботизированной коробкой. Правда, названия у этих коробок разные:

• DSG – Volkswagen (пожалуй, самая известная и скандальная)
• S-Tronic – Audi (принадлежит Volkswagen и наверняка есть что-то общее с DSG, но концерн это отрицает)
• Speedshift DCT – Mercedes-Benz
• DCT M Drivelogic – детище BMW
• PDK – Porsche (здесь плохую коробку вряд ли поставят);
• Twin Clutch SST – Mitsubishi  
• Powershift – Ford
• TCT – Alfa Romeo

Что такое РКПП

По сути «робот» представляет собой стандартную механическую коробку передач, в которой отсутствует рычаг КПП и сцепление. Вместо этого в ней установлены сервоприводы (также их называют актуаторами). Благодаря им информация о движении авто (скорости и прочих показателях) преобразуется в цифровой формат, который активирует движение шестерней и валов. Один сервопривод отвечает за включение и отключение сцепления, а другой перемещает шестеренки в самой КПП. Таким образом, отпадает необходимость использования педали сцепления и ручного переключения передач, что значительно облегчает вождение авто.

Однако есть несколько разновидностей таких конструкций. РКПП может быть оснащена:

• Электроприводом. Такие коробки передач стоят дешевле и могут устанавливаться даже на самые бюджетные авто. В этом случае управление осуществляется за счет электромотора, редуктора и исполнительного механизма. Это приводит к более низкому быстродействию подобных систем.
• Гидравлической системой. В таких устройствах за переключение передач отвечают цилиндры, которые подталкиваются за счет силы электромагнитных клапанов. Гидравлические «роботы» больше похожи на классический «автомат». Передачи переключаются быстрее, чем в случае с обычным электроприводом. Кроме этого машина едет более плавно, без рывков. РКПП с гидравликой устанавливаются преимущественно на дорогие автомобили.

Так как, роботизированные КПП по своему принципу работы схожи с «коробками автоматами», у многих водителей возникает дилемма касательно того, какое устройство лучше выбрать. В этом вопросе многое зависит от условий эксплуатации и других факторов.

Преимущества и недостатки роботизированной АКПП в сравнении с другими видами коробок передач

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.

Читайте также:  Что выбрать: вариатор или механику

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.

Робот и механическая коробка передач

Теперь сравним робот с МКПП.

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.

Плюсы и минусы роботизированной коробки передач

К преимуществам относятся:

1. Конструкция узлов скомпонована на основании проверенных временем механических коробок передач. За счет этого повышается общая надежность агрегата, которая выше, чем у вариаторов.
2. Занимаемый объем в подкапотном пространстве существенно меньше, чем у классических «автоматов», соответственно расход на масло во время эксплуатации для данной коробки будет ниже, чем у аналогов.
3. Работоспособность сцепления, особенно мокрого типа, у «роботов» на 25-30%!выше.
4. Также отличие роботизированной коробки передач от автоматической заключается в стоимости производства и ремонта этого агрегата, говорящее в пользу «роботов», а не «автоматов» и вариаторов.
5. Большинство современных коробок с роботизированным управлением имеет возможность переключать ступени в ручном режиме, что схоже с Типтроником на автоматических КПП.
6. Масса коробки-робота значительно меньше АКПП. Это дает преимущества при установках на малогабаритные авто, где масса даже в несколько десятков килограмм играет существенную роль.
7. Расход топлива на автомобилях, агрегатированных «роботами», сопоставим с расходом на механических КПП и меньше, чем у остальных конструкций при прочих равных условиях.

К недостаткам относятся:

1. Есть конструкции с роботизированными коробками, у которых задержка между переключениями передач достигает двух секунд. Это относится к электрическим переключателям. При такой езде теряется динамика и может возникать дискомфорт для водителя.
2. Использование гидроприводов для ускорения переключений повышает скорость между включением ступени до 0,05 с. Однако, эта конструкция значительно удорожает весь узел. Тормозную жидкость, используемую в качестве рабочей жидкости, необходимо постоянно удерживать под высоким давлением, что отнимает часть мощности у двигателя. Гидравлика становится эффективной больше у мощных автомобилей или машин премиального класса.
3. Более дешевые модели не обеспечивают адаптивной подстройки автоматики под стиль вождения владельца автомобиля.
4. Преселективные модели пока еще достаточно дорогие в ремонте. Хотя механическая часть весьма надежна как и у простой механики, при недоработанных прошивках ЭБУ и неидеальной конструкции сцеплений часто случается преждевременный износ последних. А все «навесное» оборудование робота (сцепления, ЭБУ, актуаторы) стоит приличных денег. Поэтому при покупке авто с пробегом стоит проверять робот с особой тщательностью и узнать сроки последнего его обслуживания, посмотреть чеки на выполненные работы.

Но все же большинство положительных факторов достаточно легко перекрывают все негативные моменты. Поэтому для того чтобы насладиться всеми «плюсами» роботов, необходимо выбирать новые варианты конструкций, в которых основные недостатки минимизированы или полностью устранены.

Плюсы и минусы роботизированной коробки передач

1. Коробка робот, выполненная на базе механики, обладает высокой надежностью по сравнению с автоматом и вариатором;
2. Рабочий объем роботизированной коробки значительно меньше автоматической, и, значит, меньше количество используемого масла;
3. Сцепление робота имеет увеличенный на 30 процентов ресурс;
4. Почти все модификации имеют функцию переключения передач вручную по принципу Типтроника на автомате;
5. Робот дешевле при производстве и ремонте по сравнению с вариаторной и автоматической коробками;
6. Роботизированная коробка передач весит намного меньше, чем автоматическая, что дает ей преимущество для установки на малолитражные автомобили;
7. Позволяет снизить расход топлива при равных условиях по сравнению с использованием всех остальных видов коробок передач.

Помимо достоинств робот имеет следующие недостатки:

1. Коробка передач робот с электрическим сервоприводом обладает значительной задержкой переключения, достигающей 2-х секунд, которая вызывает дискомфорт при разгоне и динамичной езде;
2. При использовании гидравлического привода применяется тормозная жидкость, которая постоянно находится под давлением, ускоряя процесс переключения до 0,05 секунды. Но гидравлический привод существенно дороже в устройстве, он повышает энергонагруженность мотора, являясь уделом дорогих автомобилей или спорткаров;
3. На обычном роботе отсутствует возможность адаптации под стиль езды водителя. Если автомат может подстроиться, то робот поддерживает только один стиль, который установлен как прошивка в блоке управления.

Что за робот такой?

Прежде чем перейти к выяснению достоинств и недостатков, необходимо разобраться, что же вообще собой представляет роботизированная коробка передач.

По сути, это всё та же хорошо известная многим МКПП, но только дополненная механизмами, которые без участия человека нажимают на сцепление и переводят коробку на нужную передачу.

Конечно же, в салон авто робота, который бы выполнял такие манипуляции, не посадишь, поэтому инженеры просто доукомлпектовали КПП специальными устройствами под названием актуаторы, которые, собственно, и дёргают за вас селектор передач и выжимают сцепление.

Управляются они при помощи электроники, умеющей считывать и анализировать сигналы с многочисленных датчиков, разбросанных по узлам и агрегатам машины.

К слову, актуаторы могут быть с электрическим приводом, в основе которых лежит электродвигатель, или с гидравлическим.

Первые, как правило, устанавливаются на автомобили бюджетного класса, и их негативной стороной является невысокое быстродействие. Вторые — прерогатива более дорогой техники и они работают намного быстрее.

Роботизированная коробка, является симбиозом проверенных временем технических решений, благодаря чему она довольно надёжна.

Все подобные трансмиссии имеют и полуавтоматический режим, при котором водитель сам может включать необходимую скорость с помощью селектора коробки или под рулевых лепестков.

Устройство роботизированной КПП

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.

Преимущества и недостатки «роботов»

Если говорить о плюсах более современных решений, то стоит выделить:

• Высокую экономичность (в этом плане РКПП не уступает «механике»).
• Низкое потребление масла и меньшие затраты на обслуживание и ремонт.
• Быстрое переключение передач.
• Меньший вес.
• Повышенную динамику.
• Большую надежность (так как современная РКПП изготовлена на основе проверенной временем МКПП, такие агрегаты служат дольше «автоматов»).
• Меньшее пространство, которое система занимает под капотом.
• Более низкую стоимость производства и ремонта.
• Меньший расход топлива.

К недостаткам стоит отнести:

• Слишком резкое переключение передач (водитель каждый раз ощущает небольшой рывок).
• Задержка при переключении передач во время движения задним ходом.
• Необходимость установки рычага в нейтральное положение при каждой остановке.
• Значительное понижение ресурса работы КПП каждый раз, когда происходит пробуксовка.

Данные минусы во многом зависят от модели «робота». Например, в некоторых дешевых моделях задержка между переключением передач может доходить до 2 секунд. Как правило, такие проблемы наблюдаются в устройствах, оснащенных электрическими переключателями. Кроме этого, от системы с электроприводом не приходится ждать адаптивной подстройки в зависимости от стиля вождения авто.

Если же установлена гидравлическая система, то скорость переключения ступеней увеличивается. Однако такие агрегаты не только стоят дороже, но и требуют постоянного удержания тормозной жидкости под давлением. Это приводит к общему понижению мощности самого двигателя. Поэтому рациональнее устанавливать такие системы в машинах «Премиум» класса или более мощных ТС.

Также скорость переключения КПП этого типа во многом зависит от ее разновидности в зависимости от того, сколько сцеплений установлено в «роботе». Например, первые роботы были оборудованы только одним сцеплением. Такие системы, как раз, и создают эффект кивающей головы водителя и пассажиров, из-за того, что машина начинает дергаться при переключении КПП. Однако, если речь идет о более современных преселективных моделях, в которых присутствует два сцепления, то в этом случае провалов тяги удается избежать.

Такие коробки называются DCT (Dual Clutch Transmission). Более современные версии называются DSG (Direct Schalt Getrieb). Они представляют собой шестиступенчатые КПП, разработанные Volkswagen. Благодаря наличию двух валов (один внутри другого) удается значительно сэкономить время переключения передач (не более 8 миллисекунд на реакцию системы) и избежать рывков. Сегодня такие системы встречаются во многих иномарках.

Однако и тут не обошлось без негативных нюансов. Дело в том, что даже если водитель приобретает преселективную модель, то в этом случае управление КПП осуществляется исключительно за счет электрики. Поэтому при езде в сложных условиях (когда ТС часто замедляется и разгоняется) появляется риск перегрева дисков сцепления. Кроме этого, преселективные системы пока что слишком дорогие в ремонте. Хоть механическая основа и отличается высокой надежностью, в случае проблем с прошивкой блока управления может произойти серьезный сбой.

Тем не менее РКПП постоянно совершенствуются. Например, те, кто предпочитает более агрессивную езду, могут приобрести «робот мокрого типа». В этом случае вероятность перегрева сцепления снижается.

Устройство и принцип работы роботизированной КПП с одним сцеплением

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

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.

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.

Что такое коробка — автомат робот

Начнем с того, что робот — это по сути механика, у которой переключаются передачи и выжимается сцепление автоматикой. Если взять, к примеру, тойоту короллу на роботе, которая выпускалась с 2007 года, то у нее роботизированная коробка — это один в один механика, у которой убрали обычный рычаг КПП и сцепление и вместо них поставили специальные сервоприводы — актуаторы. Из этого следует, что ездовые качества авто будут во многом схожи с обычной механикой, только не придется самому переключать передачи.

Работа этих КПП заключается в том, чтобы принять от водителя информацию в цифровом виде, а затем, правильно и быстро обработав ее, перевести все в механические манипуляции с шестернями и валами. Для управления выбором передач вместо обычного рычага, который соединен тросами или тягами с коробкой используется рычаг — джойстик, который лишь указывает электронике нужную передачу. За логическую часть отвечает электронный блок управления (ЭБУ).

Внешний вид рычага управления роботом на тойоте королле

Учитывая отзывы пользователей, отметим, что этот тип автомобильных редукторов обладает большинством достоинств автоматической трансмиссии и сочетает экономность и надежность автомобильной «механики». Для покупателя робот обойдется дешевле, чем классический «автомат», а это значит, появляется дополнительный позитивный аргумент в их пользу.

Большинство популярных автоконцернов занимаются выпуском моделей различных ценовых сегментов с установленными на них роботизированными узлами трансмиссии. Даже в бюджетном сегменте Renault в 2016 году выпустил автомобиль с «роботом» на борту.

Советы по выбору трансмиссии

Выбирая, что лучше: робот или автомат, стоит ориентироваться на три основных принципа – комфорт, стоимость и надёжность.

1. АКПП стоит выбирать, если комфорт для вас имеет первостепенное значение.
2. Роботизированные трансмиссии более экономичны во всех планах — стоимость коробки и самой машины, ремонт, обслуживание, потребление топлива и масла.
3. В плане надёжности однозначный выбор между автоматом и роботом сделать нельзя, поскольку ни одна из этих коробок не надёжна настолько, насколько механика. Автоматика более предсказуема, если сравнивать с РКПП, не более того.

И сегодня многие именитые производители, такие как Ауди, Фольксваген, Опель, Фиат, и даже Порше признали перспективность этого направления, все больше склоняясь к использованию роботов в массовом производстве. Учитывая все положительные моменты при удешевлении производства, роботизированные коробки скоро полноценно войдут в жизнь автомобилистов, значительно потеснив механику с автоматом.