Роботизированная коробка передач: стоит ли довериться роботу

Что собой представляет роботизированная коробка передач?

Роботизированная коробка на автомобиле означает нечто среднее между МКПП и автоматической трансмиссией. Фактически роботизированная КПП представляет собой «механику», оборудованную автоматическим сцеплением и возможностью переключения скоростей. Работа этого типа агрегата зависит не от водителя, а от функционирования управляющего электронного модуля. Во время движения водитель должен только правильно передавать входящие данные для обеспечения правильной работы КПП.

Перед покупкой авто с таким агрегатом рекомендуется разобраться с основными характеристиками и принципом действия устройства.

Устройство роботизированной КПП

Схематическое устройство конструктивных компонентов РКПП

Чтобы понять, что такое , надо разобраться в устройстве агрегата. Дополнительные элементы, предназначенные для выжима сцепления, а также переключения и выбора скоростей, называются актуаторами.

Роботизированная трансмиссия оснащается собственной управляющей системой, выполненной в виде блока управления, а также нескольких контроллеров. Эти датчики предназначены для взаимодействия с блоком. Роботизированная КПП принципиально отличается от традиционной автоматической коробки и вариаторных трансмиссий.

Коробки передач робот, как и механические, оснащаются сцеплением. В таких типах агрегатов не применяются трансмиссионные масла ATF.

В зависимости от производителя автомобиля, роботизированная трансмиссия может оснащаться одним либо двумя сцеплениями:

• если сцепление одно, то это однодисковый агрегат;
• если два, то трансмиссия считается преселективной.

Основные компоненты устройства роботизированного агрегата:

1. Сама КПП.
2. Актуаторы или сервоприводы. Предназначены для выжима сцепления и активации скоростей.
3. Управляющий модуль, являющийся микропроцессорным блоком. Используется для обработки и передачи команд.
4. Внешние контроллеры. Количество датчиков может отличаться в зависимости от производителя машины.

КПП

Подробнее с устройством роботизированного агрегата рекомендуем разобраться на примере шестиступенчатой коробки, оснащенной двумя сцеплениями. Агрегат выполнен в виде механической КПП, но оборудуется двумя ведущими шкивами. Один из этих элементов устанавливается внутри другого. Внешний шкив обладает внутренней полостью, в которую устанавливается внутренний компонент. На внешнем шкиве располагаются шестеренки привода второй, четвертой и шестой скоростей, а на внутреннем — шестерни первой, третьей, пятой и задней передачи.

Каждый вал роботизированной коробки передач оборудуется отдельным сцеплением.

Актуаторы или сервоприводы

Актуаторные устройства могут быть электрическими либо гидравлическими. Электрический тип элементов выполнен в виде электрического моторчика с редукторным устройством, а гидравлический считается гидроцилиндром. Шток последнего связывается с синхронизаторным устройством. Основное предназначение актуаторных элементов заключается в механическом перемещении синхронизаторных составляющих, а также активации и деактивации сцепления.

Управляющий модуль

Управляющий модуль — микропроцессорный блок, на который установлены внешние контроллеры. Эти датчики задействованы в электронной системе управления мотором машины. Датчик трансмиссии взаимодействует с контроллерами от силового агрегата и прочих систем, к примеру, ABS. Управляющий модуль может быть совмещен с микропроцессорным блоком управления ДВС, но трансмиссия будет функционировать по своему алгоритму.

Канал Carvizor подробно рассказал об устройстве и конструктивных особенностях РКПП.

Особенности роботизированной КПП

Электрический привод сцепления функционирует за счет электромотора, а также механической скорости. Работа гидравлического привода основана на специальных цилиндрических устройствах, управление которыми осуществляется посредством электромагнитного клапана. Иногда роботизированный агрегат может быть дополнен электромотором, использующимся для перемещения цилиндрических элементов и рассчитанного на поддержку функционирования гидромеханического модуля. Это устройство, оснащенное приводом, характеризуется долгим переключением скорости, которая может составить до половины секунды.

Если сравнить с гидравлическим устройством, то для работы агрегата не требуется постоянная поддержка нужного уровня давления. В некоторых моделях Опель гидравлические агрегаты характеризуются быстрым циклом переключения скорости, обеспечивающего переключение за 0,06 сек. Но такие роботы обычно устанавливаются на спорткары.

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.

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.

Классический автомат

Казалось бы, будущее «гидротрансформаторных автоматов» предрешено, тем не менее, «старая гвардия» не спешит сдавать свои позиции.

Во-первых, развитие таких трансмиссий также не стоит на месте. Хотя у многих автолюбителей «классическая» АКП ассоциируется с морально устаревшими четырехступенчатыми «автоматами», которые не спешат переключать скорости и не особо заботятся об экономии топлива.

На самом деле такие коробки передач встречаются сейчас только на бюджетных моделях, да и то довольно редко. Подавляющая часть «автоматов» сегодня имеют минимум шесть скоростей и предлагают функцию ручной смены передач.

Более такого, производители активно увеличивают количество ступеней в таких КП, чтобы добиться лучшей экономичности. На автомобилях стоимостью выше среднего все чаще появляются восьми- и даже девятидиапазонные трансмиссии, а некоторые бренды, например Ford, уже завлекают клиентов «автоматами» на 10 (!) ступеней.

Большинство «роботов» не могут справиться с большим крутящим моментом мощных двигателей. Конечно, можно привести пример нескольких суперкаров с роботизированными КП, включая 1000-сильный Bugatti Veyron, но это скорее исключения, подтверждающие правило, тем более, что владельцы спортивных авто не особо беспокоятся о длительности ресурса таких КП.

Также роботизированными трансмиссиями не оснащаются полноценные внедорожники, потому что на сроке службе «роботов» негативно сказываются продолжительные пробуксовки на бездорожье и рывки из-за изменения сцепных свойств при контакте четырех колес с дорогой. Все это по большому счету не очень полезно и для обычных АКП.

Недостатки роботизированной коробки передач (коробки робота)

1. Ощутимы рывки при переключении передач во время резкого ускорения;
2. При движении в пробках, во время остановок необходимо переводить рычаг переключения передач в нейтральное положение (если не перевести, сцепление будет под нагрузкой, что приведет его к преждевременному износу).
3. Автомобили с коробкой роботом необходимо ставить на ручной тормоз на спусках, во избежание отката назад.
4. Коробка передач робот предназначена для трасс, поэтому срок службы робота в условиях города, значительно уменьшается.

Автомобиль с коробкой робот может стать хорошей, верной лошадкой владельцу, который привык к плавному, аккуратному вождению и ездит преимущественно на длительные дистанции в условиях разгруженных дорог.

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

Особенности

Привод сцепления может быть электрическим, гидравлическим. В первом случае следует отметить наличие электродвигателя и механической передачи. Второй же тип привода работает за счет функционирования специальных цилиндров, которые управляются клапаном электромагнитного типа. В некоторых случаях коробка передач робот, вариатор которой хорошо устроен, комплектуется с электродвигателем. Он перемещает цилиндры, а также рассчитан на поддержание работы гидромеханического блока. Подобный прибор, который имеет привод такого типа, отличается длительностью скорости переключения передач. Как правило, она варьируется в пределах от 0,3 до 0,5 секунды. Однако если сравнивать с гидравлическими аналогами, то в системе не будет нужно постоянно поддерживать определенный давление. Ярким примером подобного автомобиля является «Опель», коробка передач робот на этой машине в целом радует многих водителей.

Гидравлические коробки передач получили быстрый цикл, который обеспечивает переключение передач за время от 0,05 до 0,06 секунды. Именно поэтому чаще всего такая трансмиссия применяется на гоночных машинах и суперкарах. Примерами служат Ferrari и Lamborghini. На машинах, которые относятся к бюджетному классу, такую коробку передач нельзя поставить на СТО даже в качестве дополнительной опции.

Преимущества автоматической коробки передач АКПП ToyotaCorolla

1. Управлять автомобилем значительно легче и удобнее;
2. Повышенный комфорт и плавность хода;
3. Длинные верхние передачи (вялый разгон);
4. Отсутствие ручного режима управления;
5. Высокая стоимость

Если рассматривать автомобили Toyota Corolla с коробкой автомат или коробкой роботом, учтите, что они предназначены не для динамичной езды. Их преимущества в плавности хода. Если вы динамичный, заряженный автоездок, который любит быструю и резкую езду, выбирайте автомобиль с механической коробкой передач. Для более подробного знакомства с коробкой автомат ознакомтесь с техническими характеристиками автоматических коробок передач.

Роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач (робот) – механическая трансмиссия, в которой функции переключения передач и управления сцеплением автоматизированы. Эту роль здесь выполняют два привода, один из которых отвечает за управление механизмом переключения передач, второй – за включение и выключение сцепления.

Робот призван объединить в себе достоинства механической КПП и автомата. Он сочетает в себе комфорт в управлении (от автомата), а также надежность и экономию топлива (от механики).

Устройство и принцип работы робота

Основными элементами, входящими в состав роботизированной КПП, являются:

• механическая коробка передач;
• сцепление и привод сцепления;
• привод переключения передач;
• блок управления.

Принцип действия робота практически не отличается от функционирования обычной механики. Разница заключается в системе управления. Этим в роботе занимаются гидравлические и электрические приводы. Гидравлические элементы обеспечивают быстрое переключение, но требуют затрат дополнительных ресурсов. В электрических же приводах, наоборот, затраты минимальны, но при этом возможны задержки в их работе.

Устройство роботизированной КПП

Роботизированная трансмиссия может функционировать в двух режимах: автоматическом и полуавтоматическом. В автоматическом режиме электронное управление создает определенную последовательность управления коробкой. За основу процесса берутся сигналы входных датчиков. В полуавтоматическом (ручном) режиме передачи переключаются последовательно с помощью рычага переключения.  В некоторых источниках роботизированную трансмиссию называют “секвентальной коробкой передач” (от лат. sequensum – последовательность).

Преимущества и недостатки робота

В собраны все плюсы автомата и механики. Однако при этом нельзя сказать, что она лишена недостатков. К таким недостаткам относятся:

1. Трудности с адаптацией водителя к КПП и непредсказуемость поведения робота в сложных дорожных условиях.
2. Некомфортное движение по городу (резкие старты, толчки и рывки при переключении передач держат водителя в постоянном напряжении).
3. Возможен и перегрев сцепления (во избежание перегрева сцепления необходимо при остановках включать режим «нейтралка», что, само по себе, также утомляет).
4. «Эффект задумчивости» при переключении передач (кстати, такой же минус у вариатора). Это не только раздражает водителя, но и создает опасную ситуацию при обгоне.
5. Невозможность буксировки, что также присуще и вариатору.
6. Возможность скатывания автомобиля назад на крутом подъеме (при вариаторе это невозможно).

Из вышеперечисленного делаем вывод, что роботизированной КПП еще далеко до комфорта автомата. Переходим к положительным моментам роботизированной трансмиссии:

1. Невысокая стоимость в сравнении с тем же .
2. Экономичный расход топлива (здесь механика даже уступает, а вот вариатор в этом плане лучше: плавное и бесступенчатое переключение позволяет сэкономить больше топлива).
3. Жесткая связь двигателя с ведущими колесами, за счет чего можно «газом» выводить машину из заноса или осуществлять торможение двигателем.

Робот с двумя сцеплениями

В связи с многочисленными минусами, присущими роботизированной КПП, разработчики решили пойти дальше и все-таки реализовать идею создания коробки передач, которая бы объединила в себе все плюсы автомата и механики.

Робот с двумя сцеплениями DSG

Так появился робот с двойным сцеплением, разработанный концерном Volkswagen. Он получил название DSG (Direct Shift Gearbox), что в переводе с английского означает “коробка передач с синхронизированным переключением”. Преселективная трансмиссия – это еще одно название второго поколения роботов.

Коробка оснащена двумя дисками сцепления: один включает четные передачи, другой – нечетные. Обе передачи постоянно включены. Во время движения автомобиля один диск сцепления находится  в постоянной готовности, а другой – в сомкнутом состоянии.  Первый включит свою передачу сразу же, как только второй разомкнется. В результате переключение передач происходит практически мгновенно, а плавность работы сравнима с вариатором.

Коробка с двумя сцеплениями обладает следующими характеристиками:

• она экономичнее автомата;
• более комфортна, чем простая роботизированная коробка;
• передает больший крутящий момент,нежели вариатор;
• обеспечивает такую же жесткую связь колес с двигателем, как и механика.

С другой стороны, стоимость этой коробки будет выше стоимости механики, а расход выше, чем у робота. С точки зрения комфорта, вариатор и автомат все равно выигрывают.

В чем отличия РКПП от остальных коробок передач

Что означает, какие недостатки и видимые преимущества имеет «робот» более менее ясно. Предлагаем больше узнать, чем отличается роботизированная коробка передач от других КПП.

Самое главное сравнение рассматриваемой нами КПП должно быть непосредственно с «механикой», поскольку наш «робот» произошел именно от нее. Самое главное отличие в том, что теперь водителю нет надобности управлять сцеплением. Все за него делает электронный блок, специально разработанный для этой цели. Ранее было сказано, что этот самый блок подает сигнальные команды 2-ум сервоприводам, что означает, что 1-ый привод «выжимает» сцепление, а 2-ой – включает 1-ую передачу. Так называемый сервопривод, «выжимающий» сцепление, как только переключилась скорость, отпускает его и авто трогается. Точно по такому же нехитрому принципу происходят и все остальные скоростные переключения. С классической механической коробкой, если вдуматься, различия небольшие, а это означает, что такие виды обладают 4-6-скоростными трансмиссиями.

Трансмиссия автоматическая по существу в разы проигрывает «роботу», только который оснащен 2-мя сцеплениями. АКПП на смену «механике» пришла в далеких 1950-годах и покорила всех своей простотой. Основным недостатком автоматической коробки является ее чрезмерно большой вес. Также «автомат» не дергается и плавно переключает скорости, чем это происходит у «робота» с 1-м диском сцепления. А у механической КПП АКПП выигрывает лишь простой эксплуатации.

Как известно, автоматические трансмиссии бывают с разным количеством ступеней, самое большое – 7-8-ступенчатая КПП. А есть еще и вариатор, что это такое? От механической и автоматической КПП вариатор отличается тем, что у него отсутствуют в принципе передачи. 2 шкива лежат у него в основе, 1 из которых соединен непосредственно с трансмиссией, а в 2-ой силовым агрегатом автомобиля. Движение в таком случае передается ремнем, или же цепью. У вариатора имеется один большой недостаток – из-за гидравлической муфты пониженный коэффициент работы.

Чем отличается робот от автомата

Чтобы понять, чем отличается коробка автомат от робота, стоит разобраться с принципом работы каждой из указанных трансмиссий и устройством системы в целом.

Устройство и принцип работы АКПП

В основе автоматики система управления, гидротрансформатор и сама КПП планетарного типа с конкретными шестернями и фрикционами. Благодаря подобной конструкции скорости переключаются в автономном режиме без участия водителя. Ориентиром в данном случае являются такие параметры, как режим движения, нагрузка и обороты двигателя.

Актуальность установки автомата наблюдается на грузовых и легковых машинах, а также автобусах. Если автомобиль переднеприводный, конструкция АКПП дополняется дифференциалом и главной передачей.

Устройство и принцип работы РКПП

Первое, чем отличается робот от автомата — особая конструкция, сочетающая в себе возможности механической и автоматической КПП. По сути, механика в данном случае дополнена автоматическим управлением с исполнительными механизмами, которые отвечают за переключение передач и работы сцепления. Переключение происходит аналогичным образом, как в случае с механической трансмиссией, но водитель в этом не участвует.

Первостепенной целью создания роботизированной КПП являлось снижение стоимости трансмиссии и одновременное слияние всех преимуществ механики и автомата. Речь идёт об удобстве управления и комфорте. В результате существует несколько вариантов устройства системы.

1. На примере автомобилей BMW серии M можно рассмотреть наиболее качественную и известную РКПП под названием Sequental M Gearbox (SMG). Коробка передач 6-ступенчатая, механическая, при этом электронная управляемая гидравлика отвечает за переключение скоростей и отключение сцепления. Передачи переключаются за 0,08 сек.
2. На примере Mercedes-Benz A-класса можно рассмотреть другой принцип, где электрогидравлический привод сцепления установлен на базе механики. В переключении скоростей водитель участвует, но педалей здесь только две. Электрический привод самостоятельно отслеживает положение рычага и педали газа, поэтому сцепление в данном случае отсутствует и отключается в автоматическом режиме. Цифры на ABS и датчиках двигателя помогают электронике в расчеёах, чтобы избежать рывков при переключении и резкого прекращения работы двигателя.
3. На примере автомобилей Ford и Opel можно рассмотреть третий принцип, где гидронасосы заменены шаговыми двигателями. Несмотря на бюджетность такого варианта, на практике он получился не слишком удачным, что выражается в задержке переключения скоростей и сильных рывках. Тем не менее на Toyota Corolla установлена аналогичная трансмиссия, и упомянутые недостатки здесь отсутствуют.

Основные отличия АКПП от РКПП

Итак, коробка робот и автомат: в чём разница между этими двумя трансмиссиями?

1. Первое отличие в конструкции. В случае с роботом это механика с блоком управления, устройство автоматики совсем другое.
2. Плавность и скорость переключений у автоматики лучше.
3. Почти все АКПП лишены функции ручного переключения, тогда как у роботизированной трансмиссии данная функция присутствует.
4. Еще одно отличие робота от автомата заключается в бюджетном ремонте и обслуживании первого.
5. Экономия также выражается в том, что робот потребляет меньше масла и топлива.