Роботизированная трансмиссия (РКПП) и принцип работы коробки – робот

Описание

Сорок лет назад, в 1969 году старший инженер компании Yaskawa Electric Тецуро Мориа придумал новый термин — «мехатроника». Термин состоит из двух частей — «меха», от слова механика, и «троника», от слова электроника. Одно из определений этого термина следующее:

«Мехатроника это новая область науки и техники, посвященная созданию и эксплуатации машин и систем с компьютерным управлением движением, которая базируется на знаниях в области механики, электроники и микропроцессорной техники, информатики и компьютерного управления движением машин и агрегатов».

Что в итоге

Как видно, перед покупкой автомобиля с коробкой-робот рекомендуется заранее изучить все особенности установленной на него КПП. Важно понимать, что некоторые мелкие нюансы можно устранить путем перепрошивки (замена ПО на более свежие версии) и адаптации, однако в значительной степени улучшить работу такой КПП не получится.

Если приобретается подержанный автомобиль, нужно быть готовым к тому, что уже в данный момент или в скором времени могут быть необходимы серьезные вложения (замена сцепления, масла КПП, актуаторов и т.д.).

В случаях, когда преселективная коробка – робот начала сильно дергаться, коробка DSG переключается с ударами, рывками или с задержками, нужно помнить, что ремонт может по стоимости превысить 1/3 от общей средней цены всего подержанного авто на вторичном рынке.

Что такое роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач (РКПП, или робот) — это часть трансмиссии транспортного средства. Иногда ее путают с автоматической коробкой, но они отличны друг от друга. РКПП состоит из механической КПП, автоматических переключателей электрического или гидравлического типа (актуаторы) и блока управления этими переключателями (ЭБУ). То есть сама коробка — механика, автоматическим является только управление ее работой.

Для водителя РКПП выглядит почти как АКПП. Под рукой нет рычага переключения скоростей (на некоторых моделях вместо него ручка селектора), а под ногами — педали сцепления. Во время езды передачи переключаются в автоматическом режиме.

Easytronic

Роботизированные технологии впервые начал использовать Опель. Компания выпустила коробки Easytronic. Разработчики считали, что новинка заменит собой автоматические коробки, которыми оснащены автомобили, продаваемые в Европейских странах. Но этого не произошло. Разработанные агрегаты сегодня устанавливаются лишь на Corsa.

Существует ряд нюансов, которые не позволяют ставить РКПП на остальные машины. Во-первых, их технология очень похожа на МКПП. Во-вторых, переключение скоростей возникает резко. В-третьих, отсутствует интеллектуальная система. Таким образом, «робот» не дает водителю ехать так, как хочется.

Multimode

Коробка Multimode была создана компанией Тойота. Она обладает двумя сцеплениями, поэтому функционирует лучше, чем механика и автомат. Основными преимуществами является экономичность, комфорт и простота.

Данная модель коробки считается универсальной. Она применяется с разными типами двигателя. Однако у РКПП есть ограничения – она несовместима с внедорожниками. Под каждый двигатель настраиваются индивидуальные настройки.

Японский производитель грамотно «настроил» свою продукцию. При любых настройках двигатель работает слаженно и без частых поломок.

Актуальность коробки в россии

Автомобили с коробками-роботами у наших автолюбителей пользуются хорошим спросом. Опросы показывают, что доля россиян, готовых купить авто с РКПП, колеблется в пределах 15-20%. При этом надо отметить, что доля желающих пользоваться классическим автоматом все же в 2 раза выше.

В крупных городах платежеспособные слои населения выбирают АКПП из-за более комфортной езды и гораздо меньших проблем, связанных с эксплуатацией в условиях частых пробок на дорогах. Притом цены на автомат и хороший преселективный агрегат находятся на одном уровне.

Как она работает

Механической коробкой передач, снабженной диском сцепления с маховиком двигателя, управляет робот. Алгоритм, заложенный разработчиками в ЭБУ, реагирует на показания датчиков, подавая команды сервоприводам.

Это выглядит так:

• водитель давит на педаль газа;
• повышаются обороты двигателя, автомобиль ускоряется;
• по достижении заложенных в программу значений срабатывают актуаторы сцепления и вилки переключения;
• происходит включение повышенной передачи.

Если водитель продолжает ускорение, то на следующих запрограммированных оборотах двигателя и скорости движения ЭБУ снова подает сигнал и актуаторы опять переключают передачу.

По тому же принципу во время торможения передачи переключаются с высоких на пониженные. Высокопродуктивные процессоры позволяют создавать сложные программы, имитирующие поведение человека в разных ситуациях. И чем они сложнее, тем динамичнее и комфортнее езда.

Недостатки

Производители считают, что РКПП в скором времени заменят другие виды коробок. Но это произойдет еще через пару тройку десятков лет, поскольку роботы до сих пор имеют существенные недостатки.

АКПП робот принцип работы не такой плавный, как у автоматики. Во время движения машина «дергается», создавая водителю дискомфорт. Переключения передач также слегка затянуты.

Ресурс актуаторов и сцепления довольно низкий. Стоимость актуаторов высокая, а ремонтопригодность – сомнительная. В случае поломки придется менять актуатор на новый, а не чинить сломанный. При этом не каждая СТО возьмет на себя ответственность проводить ремонтные работы.

Что касается стоимости, то машины с коробкой-роботом на гидравлике стоят столько же, сколько авто с автоматической КП. Цены также приближены к обслуживанию.

Особенности ркпп

Приводы переключения скоростей на роботах оснащаются либо электрическими моторчиками, либо поршневой гидравлической системой. Но выполняют они одну и ту же задачу — передвигают синхронизаторы шестеренок вторичного вала и выжимают сцепление.

Главное отличие в том, что гидравлика работает быстрее и мягче. Но она более дорогая в производстве, поэтому такими РКПП снабжены в основном автомобили высокого класса. Самой востребованной является DSG от немецкого концерна Volkswagen.

ЭБУ для коробок делают и отдельным, и совмещенным с блоком управления ДВС. Последний вариант наиболее целесообразен, если алгоритм управления робота учитывает показания тех же систем, что и управление двигателем, например ABS или ESP.

Плюсы и минусы

Широкое распространение роботизированные коробки передач получили благодаря своим достоинствам. Однако у них есть и недостатки, о которых лучше знать до покупки автомобиля, чтобы быть к ним готовым.

Преимущества:

1. Время разгона до 100 км/ч при аналогичности других параметров почти не отличается от времени разгона на ручной коробке.
2. Расход топлива сопоставим с расходом на автомобилях с РКПП и до 30% ниже, чем на моделях с автоматическими коробками.
3. Диск сцепления изнашивается медленнее, чем при ручном переключении.
4. Робот работает аккуратнее человека, поэтому валы и шестерни коробки будут изнашиваться меньше, а служить дольше, чем в ручной механике.
5. Стоимость ремонта и обслуживания в среднем ниже, чем у АКПП.

Отрицательные моменты:

1. Во время движения при включении скоростей могут ощущаться рывки и дерганье.
2. Алгоритм, заложенный в ЭБУ, не обладает реакцией человека на ситуации, возникающие во время движения. Поэтому могут возникать ошибки, когда необходимо экстренно разогнаться или затормозить.
3. Роботу для принятия решения нужны более «длинные» передачи, а для сохранения динамики при этом необходим более мощный двигатель.
4. Если нет системы помощи при подъеме, то во время начала движения «в гору» возможен откат автомобиля назад.
5. Невозможность «прошивки» блока управления. Алгоритм переключения передач — это разработка производителя, которая корректировке не подлежит.
6. Движение в пробках плохо сказывается на узлах и механизмах коробки, приводя их к раннему разрушению.

Полезные советы

Напоследок некоторые рекомендации по эксплуатации и обслуживанию роботизированной коробки.

Такая коробка «не терпит» резких нажатий на педаль газа, поэтому лучше осуществлять движение в спокойном режиме. Даже при необходимости ускориться — лучше жать на акселератор плавно, при этом стоит перейти в ручной режим. А при торможении следует наоборот – переходить в автоматический режим.

Особенностью РКПП является наличие небольших толчков при переключении передач. От них можно избавиться достаточно просто – при переключении передач сбрасывать обороты двигателя, то есть действовать по аналогии с обычной механической коробкой.

Наличие ручного режима позволяет даже выполнять выезд «враскачку» в случае, если авто застряло в сугробе. Но при этом на пользу КПП это не пойдет, так как буксовать на РКПП не рекомендуется, это может привести к декалибровке исполнительных механизмов. Поэтому застрявшее авто все же лучше извлекать с привлечением сторонней помощи.

Обязательно при каждом ТО делать инициализацию и проводить диагностику состояния РКПП, что позволит устранить все неисправности коробки еще на раннем этапе.

Есть и другие мелкие особенности таких коробок, которые зависят от изготовителя. Ими лучше сразу поинтересоваться, чтобы в дальнейшем не возникло недоразумений с эксплуатацией роботизированной коробки.

Преимущества

Разобравшись, как работает роботизированная коробка передач, водители понимают, что это действительно инновационное решение. Например, компания VAG внедряет такие КП на автомобили марок Шкода, Ауди, Порше и т.д. Роботизированной системой также оснащают некоторые модели Форд и Хонды.

По сравнению с другими коробками, роботы имеют следующие плюсы:

Автомобиль, оснащенный РКПП, по стоимости будет ниже, чем тот, что оснащен автоматом. Кроме этого, во всех вариациях роботизированного агрегата присутствует функция самостоятельного переключения передач.

Преимущества и недостатки роботов в сравнении с другими коробками-автомат

Итак, чтобы понять, чем роботизированная коробка отличается от аналогов, нужно рассмотреть ее особенности, устройство и принцип работы. Начнем с того, что основным преимуществом любого автомата по сравнению с механикой является комфорт, так как водителю не нужно самостоятельно переключать передачи при езде. При этом каждая из автоматических трансмиссий справляется с этой задачей, но имеются отличия.

Так вот, если коротко, самой комфортной КПП на сегодня является бесступенчатый вариатор CVT, затем можно выделить «классическую» гидромеханическую АКПП и роботы DSG/Powershift, а уже в конце списка в плане комфорта находится коробка-робот с одним сцеплением.

При этом, как уже было сказано выше, каждый тип КПП имеет свои сильные и слабые стороны. Теперь давайте рассмотрим коробку передач робот более подробно.

• Изначально такая коробка была разработана еще на заре автомобилестроения, однако целый ряд проблем и отсутствие технологий не позволили в те годы создать агрегат, который имел бы возможность составить конкуренцию набирающим популярность гидромеханическим АКПП.

Однако от такой идеи не отказались, в результате чего благодаря современным технологиям сравнительно недавно появились коробки-роботы. Если просто, КПП робот представляет собой обычную механику, однако работой сцепления и процессом переключения передач управляют отдельные сервомеханизмы вместо водителя.

Преимущества по сравнению с АКПП и вариатором очевидны: проста конструкции и дешевизна производства, возможность установки такой трансмиссии в паре с любыми двигателями, доступное обслуживание, неплохая ремонтопригодность. Также следует отметить сниженный расход топлива и повышенную благодаря этому экологичность.

Прежде всего, пострадал комфорт. На однодисковых РКПП (с одним сцеплением) рывки, задержки, провалы при понижении и повышении передач являются нормой. Получается, в плане комфорта этим агрегатам очень далеко до АКПП или CVT. Еще одним слабым местом роботов оказались сами сервомеханизмы (сервоприводы, актуаторы).

Чтобы было понятно, устройство представляет собой электромотор с редуктором и исполнительный механизм, также возможна установка гидравлических актуаторов (в зависимости от той или иной коробки). Так вот, данные элементы имеют небольшой срок службы (около 80-100 тыс. км.), зачастую плохо поддаются ремонту и достаточно дорогие.

Естественно, конкурировать с другими автоматами такие РКПП не способны. Главное их преимущество — доступная цена, что позволяет активно оснащать данными КПП бюджетные авто без значительного увеличения себестоимости самого автомобиля.

• С учетом таких недостатков производители сравнительно недавно представили еще одну версию роботизированных коробок передач — преселективный робот с двойным сцеплением. Наиболее известным типом является DSG от Volkswagen.

Такая коробка  представляет собой условно две механические КПП в одном корпусе (одна с четными, другая с нечетными передачами). Агрегат имеет уже два сцепления, что позволяет переключать передачи за доли секунды.

Хотя ресурс и надежность таких КПП выше, чем у однодисковых аналогов, слабым местом все равно принято считать узлы сцепления, а также возникает ряд проблем с исполнительными механизмами, мехатроником и т.д. Ремонт таких коробок также является очень дорогим.

При этом роботы, как с одним диском, так и с двойным сцеплением, являются менее надежными по сравнению с МКПП. Это значит, что на такой коробке все равно не рекомендуется буксовать, перевозить тяжелые грузы, буксировать прицеп, активно ездить по бездорожью и т.д.

Другими словами, преселективный робот является симбиозом механики и классического автомата со всеми вытекающими последствиями. Хотя гидротрансформатор (ГДТ) отсутствует, чувствительный, сложный в ремонте и дорогой гидроблок никуда не делся. Также следует отметить и большое количество датчиков и электроники, которая также не отличается надежностью.

Признаки неисправности

Поломки роботизированной коробки подразделяются на механические и электронные. Первые возникают в процессе эксплуатации, а вторые – при сбоях в электронике.

Внешние «симптомы» неисправностей:

Электронные поломки встречаются чаще, чем механические. К последним относят изношенность вилки выбора передач, а также гул подшипников качения. Ремонт электроники заключается в перепрошивке ПО или в замене всего устройства.

Режимы работы

Управление водителем коробкой передач сводится к выбору режима селектором:

1. Нейтраль обозначается «N». В этом режиме двигатель работает, но крутящий момент на колеса не передается. Включать перед началом движения, после остановки, при длительной стоянке.
2. Движение вперед обозначается «А/М», «Е/М» или «D». Включив этот режим, отпускают педаль тормоза и нажимают педаль газа. Машина движется вперед, автоматически переключая скорости в зависимости от ускорения или торможения.
3. Ручное управление обозначается «М». Автомобиль движется вперед, водитель самостоятельно переключает скорости, нажимая подрулевые лепестки или селектор в положения « » или «-». При этом переключение происходит только на одну ступень.
4. Движение задним ходом обозначается «R». Выбрав этот режим, можно ехать назад.
5. На некоторых РКПП возможно наличие режимов «зимний» и «спортивный».

Есть также и свои особенности при езде, к которым водитель должен привыкнуть, иначе будет попадать в неприятные ситуации.

Это следующее:

1. Езда в автоматическом режиме подразумевает дороги с хорошим твердым покрытием. Заехав летом в грязь, а зимой в рыхлый глубокий снег, рискуете забуксовать. Алгоритм станет выдавать ошибочные команды, и передачи будут включаться некорректно. Такие ситуации повышают износ деталей и механизмов, что увеличивает риск поломок.
2. Педаль газа нужно нажимать плавно, ни в коем случае нельзя ее давить в пол. Нужно следить за оборотами двигателя, фиксируя моменты переключения скоростей, и избегать перегазовки.
3. Если на авто отсутствует функция помощи при трогании в подъем, нужно поступать так же, как при пользовании ручной КПП, — использовать стояночный тормоз для предотвращения отката назад.
4. При длительных остановках (больше 60 секунд) на запрещающий сигнал светофора или в пробке нужно переключать селектор в положение «нейтраль».
5. Для длительной остановки на парковке сначала переводят селектор в «нейтраль», затем включают стояночный тормоз, после чего отпускают педаль тормоза и глушат двигатель.
6. Каждый производитель указывает, с какой частотой по пробегу нужно проводить перекалибровку ЭБУ (ее еще называют инициализацией или обучением). Это нужно делать из-за износа диска сцепления. Следует проводить процедуру каждые 10000-15000 км.
7. Зимой, при низких температурах воздуха, прогрев коробки занимает ровно столько времени, сколько его потребуется на прогрев двигателя.

Роботизированная коробка переключения передач

Устройство сцепления в роботе

Роботизированные коробки по методу взаимодействия с двигателем бывают двух типов:

• однодисковые;
• двухдисковые (используют два сцепления, включаемые попеременно).

Однодисковая коробка ничем не отличается от механической. В ней есть первичный и вторичный валы.

Первичный соединен с диском сцепления. Вторичный вал передает крутящий момент непосредственно на колеса. Оба вала взаимодействуют посредством шестерней разного диаметра. Переключение происходит в тот момент, когда выбранная для нужной передачи шестерня на вторичном валу блокируется.

Двухдисковые имеют два ведущих первичных вала, каждый из которых соединен со своим диском сцепления. Один вал отвечает за четные передачи, а второй — за нечетные и заднюю. Такое техническое решение позволило делать включение выбранной передачи более плавным.

Синхронизаторы приводов работают попеременно. В момент перехода на одном валу с 1 на 2 передачу ЭБУ уже дает сигнал на подготовку к включению 3. Поэтому их еще называют преселективными, т. е. с предварительным выбором. В результате сам процесс переключения ускоряется до 0,2 и менее секунд.

https://www.youtube.com/watch?v=BgZaz5b4JRk

Некоторые производители так настраивают работу актуаторов и алгоритмы, что робот функционирует не хуже человека.