Роботизированная коробка передач. Устройство и особенности
Чтобы лучше разобраться в устройстве и понять работу роботизированной коробки передач, вспомним работу обычной механической коробки. В основе «механики» – два основных вала. Это вал, на который передаётся вращающий момент двигателя через механизм сцепления – первичный (ведущий), а также вал, через который передаётся вращающий момент на ведущие колёса автомобиля – вторичный (ведомый). Как на первичном, так и на вторичном валах посажены попарно работающие шестерни. На первичном они зафиксированы жестко, а на вторичном валу подвижно, они вращаются свободно. При не включенных передачах (нейтральном положении) шестерни вторичного вала прокручиваются свободно и крутящий момент к колесам автомобиля не передаётся.
Чтобы включить передачу, водитель выключает сцепление (отжимает), прерывая передачу мощности от двигателя. Потом рычагом переключения передач через тяги на вторичном валу, перемещает специальные синхронизаторы и подводит их к шестерни нужной передачи, находящейся на вторичном валу. Шестерня блокируется и обеспечивает связь ведущих колёс с первичным валом КПП, а при включении сцепления (отпуская педаль сцеплении) и с двигателем. Для уменьшения размеров коробки, вторичный вал обычно делят на два, распределяя между ними подвижные шестерни.
Точно такой же механизм работы роботизированной коробки, за исключением того, что выбор фиксации нужной шестерни осуществляется специальным исполнительным устройством – сервоприводом (актуатором). Некоторые автопроизводители применяют исполнительные устройства на основе гидравлических актуаторов. Есть и комбинированные электрогидравлические исполнительные механизмы.
Управляет исполнительными устройствами электронный контроллер. По его команде первый сервопривод отключит сцепление, а второй выберет и включит нужную передачу, переместив при этом синхронизаторы. Опять вступает в работу первый сервопривод, плавно включает сцепление, и мощность двигателя теперь передаётся к ведущим колёсам. Надобность в педали сцепления отпадает, всё сделает автоматика. Команды на работу актуаторов подаёт водитель, ставя в нужное положение селектор передач, или подрулевыми лепестками. Если выбор передачи поручить бортовому компьютеру – получится та же роботизированная коробка передач, но уже автоматическая. Вмешательства водителя для выбора ступеней, не требуется. Бортовой компьютер, обрабатывая сигналы с датчиков скорости, тахометра и учитывая данные ESP, ABS и других автомобильных электронных систем, сам выбирает нужную ступень передачи.
В современных роботизированных АКПП раздельные актуаторы заменены одним электромагнитным исполнительным устройством. Результат – уменьшение веса и размеров АКПП, а главное то, что в восемь раз уменьшилось время включения нужной передачи.
К недостаткам роботизированной КПП стоит отнести увеличенное время отключения/включения сцепления, по сравнению с ручной селекцией. Электронная система искусственно затягивает это время, давая возможность дискам полностью разъединиться или соединиться, то есть «перестраховывается»
Этот существенный недостаток решается в механизмах с двумя сцеплениями (DCT). Также как у обычной «механики», у коробки с двумя сцеплениями имеется два вторичных вала с ведомыми шестернями и синхронизаторы. А кардинальное отличие от неё в том, что первичных вала имеется тоже два. Первичные валы вставлены один в другой и соединяются с валом двигателя через своё многодисковое сцепление. Обычно на внешнем первичном валу расположены шестерни для включения 2-й, 4-й и 6-й передач, а внутренним для 1-й, 3-й, 5-й передач и для шестерни заднего хода. При старте автомобиля включается первая передача и сцепление на внутреннем валу. Одновременно бортовой компьютер, прогнозируя включение второй передачи, блокирует её шестерню на внешнем первичном валу. Этот принцип работы называют преселективным. Теперь работают сразу две передачи, но сцепление включено только на первой. При наборе скорости контролер выдаёт сигнал на отключение сцепления внутреннего первичного вала и на включение сцепления внешнего. Одновременно блокируется шестерня третьей передачи на внутреннем валу и так далее. При замедлении скорости, всё выполняется в обратной последовательности. Переключение ступеней осуществляется практически без отключения двигателя от ведущих колёс и примерно в 20 (!) раз быстрее, чем система с одним сцеплением.
Автоматическая КПП с двумя сцеплениями работает значительно быстрее традиционных коробок с одним сцеплением, и экономичнее их, а вождение автомобиля становится более комфортным, чем с обычными «автоматами». Основной недостаток – высокая цена, которая впрочем, снижается по мере увеличения производства «двухсцепных» трансмиссий.
Авторитетные автоэксперты и аналитики прогнозируют на будущее полный переход на вариаторные трансмиссии и на автоматические роботизированные DCT-трансмиссии.