РКПП — роботизированная коробка передач, «робот»

Роботизированная коробка передач (также известная как коробка "робот") представляет собой автоматическую систему выбора и включения передач без вмешательства водителя. Важно отметить, что роботизированная трансмиссия не является разновидностью гидромеханической автоматической коробки передач (АКПП).

Для более полного понимания концепции роботизированной коробки передач, следует начать с рассмотрения устройства и принципа работы обычной механической коробки передач (МКПП). Фактически, роботизированная коробка представляет собой ту же механическую систему, но с возможностью автоматического переключения передач, обеспечиваемого благодаря наличию блоков управления и электронно-механических устройств.

Устройство, особенности и принцип работы роботизированной коробки передач

Как упоминалось выше, роботизированная коробка передач (РКПП) состоит из механической коробки передач и дополнительных устройств, включая механизм выжима сцепления и систему выбора и переключения передач. Эти устройства известны как актуаторы: актуатор сцепления и актуатор выбора передачи. Кроме того, РКПП оборудована собственной системой управления, включающей в себя электронное блок управления (ЭБУ) коробкой и несколько электронных датчиков, взаимодействующих с ЭБУ.

Следовательно, данный тип коробки передач представляет собой механическую коробку с автоматическим управлением и существенно отличается от традиционной автоматической трансмиссии и вариатора.

Роботизированная коробка передач, подобно обычной механической коробке, включает в себя сцепление, но в ней не используется гидравлическая жидкость ATF (автоматическая трансмиссионная жидкость) для управления и других целей. Следует также отметить, что в современных роботизированных коробках передач может быть одно или два сцепления. В первом случае это называется однодисковым "роботом", а во втором — преселективной роботизированной коробкой передач с двумя сцеплениями.

Что касается структуры коробки передач "робот", в ней можно выделить следующие основные компоненты:

1. Коробка передач, которая по своей конструкции напоминает обычную механическую коробку передач.
2. Актуаторы или сервоприводы, ответственные за управление сцеплением и переключением передач.
3. Блок управления коробкой, являющийся микропроцессорным ЭБУ, и внешние датчики.

Давайте более подробно рассмотрим внутреннее устройство 6-ступенчатой роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями. Эта коробка имеет сходство с механической коробкой передач (МКПП), но включает в себя два ведущих вала, которые размещены один внутри другого. Внешний вал содержит шестерни для 2, 4 и 6 передач, в то время как внутренний вал содержит шестерни для 1, 3, 5 передач и передачу заднего хода. Для каждого из этих валов предусмотрено собственное сцепление.

Актуаторы в роботизированной коробке представляют собой либо электрические устройства, либо гидравлические сервоприводы. Электрический актуатор обычно включает в себя электромотор с редуктором, в то время как гидравлический актуатор представляет собой гидроцилиндр, чей шток связан с синхронизатором. И как в случае первого, так и второго типа актуаторов, их основной задачей является механическое перемещение синхронизаторов коробки передач и управление сцеплением.

Блок управления коробкой передач представляет собой микропроцессорный электронный блок (ЭБУ), который связан с внешними датчиками, активированными в рамках системы управления двигателем автомобиля (ЭСУД). Другими словами, контроллер коробки передач взаимодействует с датчиками, связанными с работой двигателя, а также с рядом других систем, таких как система антиблокировки тормозов (ABS) и другими. Зачастую блок управления коробкой передач интегрирован с ЭБУ двигателя, что позволяет коробке работать в соответствии с заранее заданным алгоритмом.

Как работает роботизированная коробка передач

Что касается принципов работы роботизированной коробки передач (РКПП), для начала движения и последующего плавного переключения передач необходимо активировать сцепление, как и в случае с обычной механической коробкой передач (МКПП). Включение сцепления осуществляется актуатором, который получает сигнал от электронного блока управления коробкой (ЭБУ) и начинает медленно вращать редуктор.

В случае коробки с двумя сцеплениями, сначала включается первое сцепление на внутреннем первичном валу. Затем актуатор выбора и включения передачи приближает синхронизатор к шестерне первой передачи. Это приводит к блокировке шестерни на валу и началу вращения вторичного вала.

После того как автомобиль начинает движение, водитель продолжает нажимать на педаль акселератора для ускорения. В однодисковых роботах с одним сцеплением, переключение на вторую передачу требует некоторого времени, что может вызвать характерную "задержку".

Чтобы устранить эту задержку и сократить время переключения, в конструкцию коробки передач было добавлено второе сцепление и еще один вал. Это привело к появлению так называемой преселективной роботизированной коробки передач.

Принцип работы роботизированных коробок передач имеет ряд значительных преимуществ. Прежде всего, они обеспечивают быстрое переключение передач. Например, когда первая передача активирована, вторая уже готова к включению, так как одновременно задействовано второе сцепление. Это означает, что переключение на вторую передачу происходит почти мгновенно после сигнала от микропроцессорного блока управления.

Подобный механизм работает и для последующих передач, как и для переключения на более низкие передачи, когда это необходимо. Время, требуемое для переключения, минимально и занимает доли секунды. Это позволяет избежать перегазовки двигателя и практически полностью устранить разрывы в тяге. Результатом является динамичное вождение и оптимизированное потребление топлива.

Работа в автоматическом режиме осуществляется благодаря непрерывному анализу сигналов, поступающих с внешних датчиков. Электронный блок управления коробкой постоянно учитывает нагрузку на двигатель, скорость движения автомобиля, положение педали акселератора, прокручивание колес и другие параметры.

Кроме того, роботизированные коробки передач обычно предоставляют возможность ручного переключения передач, эмулируя работу гидромеханических автоматических коробок передач в ручном режиме, таких как система "Типтроник". Кроме того, на некоторых автомобилях с РКПП можно блокировать переключение на более высокие передачи, что полезно при прохождении сложных участков дороги, таких как снег, лед, грязь и другие условия.

Преимущества и недостатки коробки-робот

На сегодняшний день роботизированные коробки передач (РКПП) являются довольно распространенным решением в автомобильной индустрии. Например, концерн Volkswagen Group (VAG) активно устанавливает такие коробки, которые известны потребителям под именами DSG и используются в разных моделях Audi, Volkswagen, Porsche, Skoda и других брендов. Также роботизированные коробки передач широко применяются в автомобилях Ford, Mitsubishi, Honda и многих других мировых производителей.

На первый взгляд, РКПП обладает рядом преимуществ: она объединяет надежность и возможность ремонта механической коробки передач, быстрое переключение передач, высокую топливную экономичность и способность работать с большим крутящим моментом и так далее.

Однако, несмотря на заявления самих производителей о том, что РКПП должны были полностью вытеснить традиционные автоматические коробки передач с гидротрансформатором и вариаторы, на практике это не произошло.

Это связано с тем, что по критерию комфорта работа "однодисковых" роботизированных коробок (с одним сцеплением) оставляет желать лучшего по сравнению с автоматическими коробками передач с гидротрансформатором и бесступенчатыми вариаторами. Автомобили с такими коробками могут демонстрировать рывки при движении, переключения передач могут быть несколько медленными, могут возникать провалы и другие недостатки.

Кроме того, ресурс сцепления и актуаторов в "роботе" довольно низкий, в среднем около 80-100 тысяч километров. При этом замена актуаторов обходится дорого, и их ремонтопригодность вызывает сомнения. Поэтому многие автосервисы практикуют замену актуатора в сборе, то есть весь узел актуатора заменяется целиком на новый.

Что касается более сложных и дорогостоящих преселективных коробок с двумя сцеплениями, в этом случае переключения становятся более плавными и напоминают работу обычных автоматических коробок передач. Однако ресурс таких "роботов" (например, DSG 6 или DSG 7) все равно снижен, и часто возникают проблемы как с механическими, так и с электронными компонентами, а ремонт может потребовать значительных затрат.

В результате многие автопроизводители, особенно из Японии, начали постепенно отказываться от установки роботизированных коробок передач на свои модели, предпочитая использовать классические автоматические коробки передач с гидротрансформаторами (ГДТ).

Например, Honda Civic 8 хэтчбек, который изначально выпускался с роботизированной коробкой передач, после рестайлинга был оборудован полноценной автоматической коробкой передач. То же самое произошло с популярной моделью Toyota Corolla 2007 года, которая позднее была оснащена обычной автоматической гидромеханической коробкой передач.