ОБЗОР РОБОТИЗИРОВАННОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Роботизированная коробка переключения передач (принятое название – коробка-робот) представляет собой объединение механической коробки передач и автоматической системы управления включением и выключением сцепления и переключением передач. Название роботизированная коробка передач указывает на то, что водитель и условия движения задают входную информацию для системы управления, а переключением коробки передач занимается электронный блок управления, посылая сигналы на исполнительные механизмы.

Роботизированная коробка переключения передач (РКПП) совмещает в себе как комфорт автоматической КПП, так и топливную экономичность, надежность механической КПП. При этом в большинстве случаях РКПП значительно дешевле классической АКПП. В настоящее время ведущие компании, производящие автомобили, оснащают свои транспортные средства роботизированными коробками передач.

Устройство роботизированной коробки передач

Роботизированные КПП различаются по конструкции, однако и у них можно выделить следующие общие черты - механическая коробка передач с автоматической системой управления включением и выключением сцепления и переключением передач.

Прогрессивным в конструкции роботизированной КПП является наличие двойного сцепления, которое обеспечивает передачу крутящего момента без разрыва потока мощности. В РКПП применяется сцепление фрикционного типа. Различают два вида двойного сцепления «сухое» (фрикционные диски в воздухе) и «мокрое» (пакет фрикционных дисков сцепления в масле).

Основой конструкции роботизированной коробки является механическая коробка передач. При конструировании применяют, в основном, готовые технические решения. Например, роботизированная КПП  Speedshift от Mercedes-Benz построена на базе АКПП 7G-Tronic, заменив гидротрансформатора на фрикционное многодисковое сцепление. В основе коробки SMG от BMW располагается шестиступенчатая механическая коробка, оборудованная электрогидравлическим приводом сцепления.

Коробки-роботы оснащаются электрическим или гидравлическим приводом включения и выключения сцепления и переключением передач. В электрическом приводе исполнительными органами являются сервоприводы (электродвигатель и механическая передача). Исполнительными органами коробки передач оснащенным гидравлическим приводом являются гидроцилиндры, управляемые электромагнитными клапанами. Такой вид привода еще называют электрогидравлическим. В ряде конструкций с электрическим приводом (Easytronic от Opel, Durashift EST от Ford) используется гидромеханический блок с электродвигателем для управления приводом сцепления.

Скорость работы электрического привода (время переключения передач 0.3-0.5с). В сравнении с электрическим приводом гидравлический привод более быстрый, из-за постоянного давления в системе. На спортивные автомобили устанавливают коробки передач с гидравлическим приводом, имеющие просто впечатляющую скорость переключения: Ferrari 599GTO - 0,06c, Lamboghini Aventador – 0,05c.

Скорость работы определяет область применения «роботов» с электрическим приводом на недорогих автомобилях, с гидравлическим приводом – на более дорогих автомобилях. Электрический привод устанавливают на следующие коробки передач:

• Dualogic от Fiat;
• 2-Tronic от Peugeot;
• Allshift от Mitsubishi;
• Durashift EST от Ford;
• SensoDrive от Citroen;
• Easytronic от Opel;
• MultiMode от Toyota.

На большинство роботизированных коробок устанавливают гидравлический привод:

• ISR (Independent Shifting Rods) от Lamborghini;
• Quickshift от Renault;
• R-Tronic от Audi;
• Selespeed от Alfa Romeo;
• SMG от BMW.

РКПП управляет электронная система, которая включает в себя сенсоры, электронный блок управления и исполнительные механизмы. Сенсоры отслеживают необходимую информацию коробки передач: частоту вращения на входе и выходе, положение вилок включения передач, положение селектора, а также давление и температуру масла (для гидравлического привода) и передают их в электронный блок управления.

На основе сигналов от сенсора электронный блок управления передает управляющие сигнал на исполнительные механизмы в соответствии с заложенным алгоритмом управления. Также электронный блок тесно взаимодействует с двигателем внутреннего сгорания, системой ESP и ABS . В РКПП с гидравлическим приводом в систему управления дополнительно входит гидравлический блок управления, который контролирует давлением в системе.

Коробка передач с двойным сцеплением

Главным недостатком РКПП является относительно большое время переключения передач, что приводит к рывкам и провалам в динамике автомобиля, тем самым уменьшая комфорт от управления транспортным средством. Для устранения этого недостатка было принято решение использовать РКПП вместе с двойным сцеплением, который обеспечивает плавность хода автомобиля за счет переключения передач без разрыва потока мощности.

Двойное сцепление позволяет при включенной передаче выбрать следующую передачу и при необходимости включить ее без разрыва мощности. Поэтому второе название роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями - преселективная коробка передач (от preselect - предварительно выбрать).

Также преимуществом коробки передач с двойным сцеплением является высокая скорость переключение передач, которая зависит только от скорости работы муфт (DSG от Volkswagen – 0.2c, DCT M Drivelogic от BMW – 0.1c). РКПП с двумя сцеплениями имеет сравнимо малые габариты, что актуально для малолитражных автомобилей. Высокая скорость переключения передач вместе с непрерывной передачей крутящего момента позволяют достигнуть отменной разгонной динамики автомобиля и экономии топлива.

В настоящее время двойное сцепление используется во многих роботизированных коробках передач:

• DCT M Drivelogic от BMW;
• DSG от Volkswagen;
• PDK от Porsche;
• Powershift от Ford, Volvo;
• Speedshift DCT от Mercedes-Benz;
• S-Tronic от Audi;
• TCT от Alfa Romeo;
• Twin Clutch SST от Mitsubishi.

Все перечисленные выше роботизированные коробки передач оснащены гидравлическим приводом замыкания и размыкания сцепления и переключением передач. На нынешний день имеется единственная коробка передач оснащенная электрическим приводом устройств - это EDC (Efficient Dual Clutch) от Renault (время переключения передач 0.29с).

Массовое применение коробки передач с двумя сцеплениями началось с компаний Volkswagen и Audi, которые устанавливают роботизированную коробку передач DSG и S-Tronic на свои транспортные средства с 2003 года. Коробка S-Tronic является аналогом коробки DSG, но в отличие от нее устанавливается продольно оси на заднеприводных и полноприводных автомобилях.

На роботизированной коробке передач DCT M Drivelogic в системе управления реализуется специальный алгоритм Drivelogic, которая предполагает одиннадцать программ переключения передач. Шесть программ выполняются в режиме ручного переключения, а пять являются автоматизированными. Данный алгоритм позволяет адаптировать переключение передач под стиль любой вождения. По сути, данная коробка является адаптивной коробкой передач.

Принцип действия роботизированной коробки передач

Работа РКПП может реализовываться в двух режимах:

• автоматическом;
• полуавтоматическом.

 В автоматическом режиме электронный блок управления на основе сигналов от сенсоров передает соответствующий сигнал управления коробкой на исполнительные механизмы.

На всех роботизированных коробках переключения передач предусмотрен режим полуавтоматического переключения передач, аналогичный функции Tiptronic АКПП. Работа в данном режиме позволяет последовательно переключать передачи с помощью рычага селектора и (или) подрулевых лепестков (переключателей). Поэтому иногда РКПП называют секвентальной коробкой передач (от sequensum – последовательность).

Список литературы:

1. Все о роботизированной коробке передач, и их разновидности по маркам авто// DRIVE2.RU. URL: https://www.drive2.ru/b/2994113/ (дата обращения: 20.01.2017).