Робот кпп что это и принцип работы

Все о роботизированной коробке передач, и их разновидности по маркам авто.

Роботизированная коробка передач (обиходное название – коробка-робот) представляет собой механическую коробку передач, в которой функции выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Название "роботизированная коробка передач" свидетельствует о том, что водитель и условия движения формируют только входную информацию для системы управления, а работой коробки передач руководит электронный блок с определенным алгоритмом управления.

Роботизированная коробка передач сочетает в себе комфорт автоматической коробки передач, надежность и топливную экономичность механической коробки передач. При этом «робот» в большинстве своем значительно дешевле классической АКПП. В настоящее время практически все ведущие автопроизводители оснащают свои автомобили роботизированными коробками передач, устанавливая их на всю линейку моделей от малого до премиум класса.

�� Устройство роботизированной коробки передач

Роботизированные коробки передач различаются по конструкции, вместе с тем, можно выделить следующее общее устройство данного агрегата — механическая коробка передач с системой управления сцеплением и передачами.

В автоматизированных коробках передач используется сцепление фрикционного типа. Это может быть отдельный диск или пакет фрикционных дисков. Прогрессивным в конструкции коробки передач является т.н. двойное сцепление, которое обеспечивает передачу крутящего момента без разрыва потока мощности.

В основу конструкции роботизированной коробки положена механическая коробка передач. При производстве используются, в основном, готовые технические решения. Например, автоматизированная коробка передач Speedshift от Mercedes-Benz построена на базе АКПП 7G-Tronic путем замены гидротрансформатора на фрикционное многодисковое сцепление. В основе коробки SMG от BMW лежит шестиступенчатая «механика», оборудованная электрогидравлическим приводом сцепления.

Коробки-роботы могут иметь электрический или гидравлический привод сцепления и передач. В электрическом приводе исполнительными органами являются сервомеханизмы (электродвигатель и механическая передача). Гидравлический привод осуществляется с помощью гидроцилиндров, которые управляются электромагнитными клапанами. Такой вид привода еще называют электрогидравлическим. В ряде конструкций «роботов» с электрическим приводом (Easytronic от Opel, Durashift EST от Ford) используется гидромеханический блок с электродвигателем для перемещения главного цилиндра привода сцепления.

Электрический привод отличает невысокая скорость работы (время переключения передач 0,3-0,5с) и меньшее энергопотребление. Гидравлический привод предполагает постоянное поддержание давления в системе, а значит большие затраты энергии. Но с другой стороны он более быстрый. Некоторые роботизированные коробки передач с гидравлическим приводом, устанавливаемые на спортивные автомобили, имеют просто впечатляющую скорость переключения передач: Ferrari 599GTO — 0,06c, Lamboghini Aventador – 0,05c!

Эти качества определяют область применения «роботов» с электрическим приводом на бюджетных автомобилях, с гидравлическим приводом – на более дорогих автомобилях.

Электрический привод имеют следующие конструкции коробок передач:

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

Достаточно большое количество роботизированных коробок оснащены гидравлическим приводом:

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

Управление роботизированной коробкой передач осуществляет электронная система, которая включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные механизмы. Входные датчики отслеживают основные параметры 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 блок управления.

На основании сигналов датчиков электронный блок управления формирует управляющие воздействия на исполнительные механизмы в соответствии с заложенной программой. В своей работе электронный блок взаимодействует с системой управления двигателем, системой ABS (ESP). В роботизированных коробках с гидравлическим приводом в систему управления дополнительно включен гидравлический блок управления, который обеспечивает непосредственное управление гидроцилиндрами и давлением в системе.

Исполнительными механизмами роботизированной коробки передач в зависимости от вида привода являются электродвигатели (электрический привод), электромагнитные клапаны гидроцилиндров (гидравлический привод).

�� Коробка передач с двойным сцеплением

Основным недостатком роботизированной коробки передач является сравнительно большое время переключения передач, что приводит к рывкам и провалам в динамике автомобиля и, соответственно, снижает комфорт от управления транспортным средством. Решение указанной проблемы было найдено в применении коробки передач с двумя сцеплениями, обеспечившей переключение передач без разрыва потока мощности.

Двойное сцепление позволяет при включенной передаче выбрать следующую передачу и при необходимости включить ее без перерыва в работе коробки. Поэтому другое название роботизированной коробки передач с двумя сцеплениями — преселективная коробка передач (от preselect — предварительно выбрать).

Другим преимуществом коробки передач с двойным сцеплением является высокая скорость переключение передач, зависящая только от скорости переключения муфт (DSG от Volkswagen — 0,2c, DCT M Drivelogic от BMW – 0,1c). «Робот» с двумя сцепления отличает еще и компактность, что актуально для малолитражных автомобилей. Наряду с этим, можно отметить повышенное энергопотребление коробки (особенно с «мокрым» сцеплением). Сравнительно высокая скорость переключения передач в совокупности с непрерывной передачей крутящего момента позволяют добиться отменной разгонной динамики автомобиля и экономии топлива.

В настоящее время двойное сцепление применяется 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.

Даже великолепная Ferrari 458 Italia оборудована Doppelkupplungsgetriebe (коробка передач с двойным сцеплением). Все перечисленные роботизированные коробки передач используют гидравлический привод сцепления и передач. И лишь одна коробка передач на сегодняшний день имеет электрический привод устройств, это EDC (Efficient Dual Clutch) от Renault (время переключения передач 0,29с).

Пионерами массового применения коробки передач с двумя сцеплениями являются Volkswagen и Audi, которые устанавливают роботизированную коробку передач DSG и S-Tronic на свои автомобили с 2003 года. Коробка S-Tronic является аналогом коробки DSG, но в отличие от нее устанавливается продольно оси на задне- и полноприводные автомобили.

На автоматизированной коробке DCT M Drivelogic в системе управления реализуется функция Drivelogic, которая предполагает одиннадцать программ переключения передач. Шесть программ выполняются в режиме ручного переключения, а пять являются автоматизированными программами переключения передач. Данная функция позволяет адаптировать смену передач под стиль вождения конкретного человека. По сути, данная коробка является адаптивной коробкой передач.

�� Принцип действия роботизированной коробки передач

Работа роботизированной коробки передач может осуществляться в двух режимах: автоматическом и полуавтоматическом. В автоматическом режиме электронный блок управления на основании сигналов входных датчиков реализует определенный алгоритм управления коробкой с помощью исполнительных механизмов.

На всех роботизированных коробках предусмотрен режим ручного (полуавтоматического) переключения передач, аналогичный функции Tiptronic АКПП. Работа в данном режиме позволяет последовательно переключать передачи с низшей на высшую и наоборот с помощью рычага селектора и (или) подрулевых переключателей. Поэтому в ряде источников информации роботизированная трансмиссия называется секвентальной коробкой передач (от sequensum – последовательность).

Роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач (РКПП) входит в число четырех распространенных сегодня вариантов коробок переключения передач и представляет собой устройство, в котором скорости переключаются самостоятельно, без вмешательства человека. При этом РКПП как составной элемент трансмиссии автомобиля не следует отождествлять с автоматической коробкой переключения передач (АКПП), ведь у них есть отличия. В первую очередь, обращает на себя внимание структура РКПП, которая включает в себя механическую коробку переключения, электрический и гидравлический автоматические переключатели скоростей, называемые актуаторами, блок управления ними (ЭБУ). По сути, работа роботизированной коробки передач основывается на механике, управление которой осуществляется автоматически.

Причем внешне РКПП ничем не отличается от коробки-автомата. Привычный рычаг переключения скоростей отсутствует, также машина не оборудована педалью сцепления. Процесс езды упрощается, ведь передачи переключаются автоматически.

Принцип работы РКПП

Если в РКПП коробка передач сама по себе является механической, то за счет чего передачи переключаются без участия водителя? Все дело в действиях робота, который работает на основе алгоритма, заложенного в блоке переключателей скоростей (актуаторов). Датчики реагируют на действия водителя при увеличении или снижении скорости, тем самым осуществляя переключение скоростей. Наглядно это выглядит следующим образом: при наращивании оборотов двигателя, ускорении автомобиля датчики актуаторов сцепления активизируются, срабатывает команда о переключении передачи на высшую. Точно также система работает при торможении. Если роботизированная коробка передач оснащена сложным и интеллектуально развитым процессором, то она будет реагировать на поведение водителя даже в сложных ситуациях. Например, водитель может предпринять резкое торможение, и для системы это не станет неожиданностью.

Технические характеристики РКПП

Роботизированная коробка переключения передач оборудована системой электрических моторчиков либо гидравлических поршней. В независимости от этого они созданы для выполнения одной единственной задачи – передвигать синхронизаторы шестеренок, которые ответственны за выжимание сцепления. Гидравлические поршни работают плавнее и быстрее реагируют на команды. Но такая система встречается реже ввиду дороговизны ее производства. Ею оснащаются действительно элитные автомобили экстра-класса.

РКПП может оборудоваться однодисковой или двухдисковой системой сцепления.

Интересно: однодисковая система, по сути, представляет собой ручную коробку передач с наличием первичного и вторичных валов.

Двухдисковые системы оснащены двумя ведущими первичными валами, каждый из них имеет связь со своим отдельным диском сцепления. Соответственно, первый вал отвечает за переключение четных передач, второй вал – за переключение нечетных и задней передачи. Это разделение позволяет плавно менять скорости, делая это попеременно. Умная система обеспечивает быстроту действий, так как когда один вал начал переключение скорости с первой на вторую, другой свободный вал уже готовится к включению третьей передачи. Такая система названа проселективной, а процесс переключения передач в ней осуществляется менее чем за 0,2 секунды.

При работе с РКПП водитель должен знать о наличии в ней следующих режимов работы и их обозначений:

• N – нейтральная передача;
• A/M, E/M или D – режимы движения вперед, когда коробка передач сама будет переключать скорости;
• М – режим ручного управления;
• R – задний ход.

Как правильно ездить на РКПП

1. Эффективная работа роботизированной системы осуществляется только в случае езды по асфальтированной дороге или любому другому твердому покрытию. Будут возникать сбои в работе системы, если ездить по проселочным дорогам, снегу, грязи, щебню и прочим неровным поверхностям.
2. Педаль газа при работе выжимается плавно, также следует контролировать обороты двигателя, не допуская перегазовки.
3. Использование РКПП предполагает применение стояночного тормоза при движении в гору.
4. Нейтральная передача в обязательном порядке включается на светофорах и при любых других остановках длительностью больше минуты.
5. Система требует регулярной перекалибровки ЭБУ, так как система сцепления склонна к износу. Обычно процесс осуществляется через каждые 10-15 тысяч километров пробега, в зависимости от модели РКПП.
6. Зимой коробку-робот нужно прогревать столько же, сколько и двигатель автомобиля.

Плюсы работы РКПП

Среди плюсов роботизированной коробки передач, которые обусловили рост ее популярности, отмечают:

• топливо расходуется меньше, чем у автомобилей с коробкой-автомат;
• машина разгоняется до скорости в сто километров также быстро, как и при ручном управлении;
• диск сцепления изнашивается медленнее, чем у ручных механизмов переключения;
• роботизированная система работает аккуратнее и плавнее, так что механизмы можно эксплуатировать дольше без необходимости их ремонта;
• составные части РКПП заменить будет дешевле, чем аналогичные механизмы коробки-автомата.

Минусы работы РКПП

При всех своих достоинствах роботизированная коробка передач все же имеет ряд недостатков в работе:

• при переключении скоростей может возникать дергание автомобиля;
• система может не отреагировать в экстренной ситуации, так как в нее вложены не все возможные неприятности на дорогах;
• при подъеме в гору машина будет откатываться назад без включенного стояночного тормоза;
• РКПП невозможно усовершенствовать или изменить, при покупке вы получаете систему со стандартными, установленными производителем параметрами, которыми и будете пользоваться в дальнейшем;
• система с трудом реагирует на медленное движение в заторах, ввиду чего ее составные механизмы быстрее изнашиваются.

Чем РКПП отличается от коробки-автомата

• Работа коробки-автомат осуществляется за счет специальной жидкости, а смазка механических частей РКПП проводится при помощи масла, но значительно реже.
• РКПП меньше и компактнее по размеру, так что расходует меньше топлива и работает быстрее АКПП.
• При этом в коробке автомат передачи переключаются плавнее.
• РКПП предоставляет водителю возможность перейти на ручное управление, которой коробка-автомат не дает.

Таким образом, роботизированная коробка передач представляет собой промежуточное звено между механической коробкой передач и коробкой-автоматом. Она дарит ряд преимуществ в эксплуатации, но все же не может сравниться с АКПП. Она подарит меньший расход бензина, но возникнут сложности при езде в плотном трафике мегаполиса или по проселочным ухабистым дорогам. Тем не менее, спрос на РКПП постоянно увеличивается.

Как работает роботизированная коробка передач

Скоро привычную ( — в русской версии) переключения передач заменит селектор с таким вот пазом в виде буквы «зю». И тренировать левую ногу в автомобиле будет уже нечем.

Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.

Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства — синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него — на главную передачу и колёса. Для сокращения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя ведомые шестерни между ними.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.

Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.

Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.

Революционным решением стала появившаяся в начале трансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере коробки DSG концерна Volkswagen. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой «механики» Гольфа. Фокус в том, что первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга по принципу матрёшки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Допустим, автомобиль начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта блокирует ведомую шестерню первой передачи). Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Поехали! Но одновременно с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Именно поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.

Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!

Коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических, а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток — высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на купе Bugatti Veyron. Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками миллисекунд.

Сегодня коробки DCT есть не только у Фольксвагена, но и у компаний BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные коробки признали даже инженеры Porsche, которые используют в своих машинах только проверенные технологии. Аналитики прогнозируют, что в будущем наиболее распространёнными трансмиссиями станут DCT и вариаторы. А дни третьей педали, похоже, сочтены — скоро она исчезнет даже из самых драйверских спорткаров. Человечество выбирает то, что удобнее.

Роботизированная коробка передач: что это такое

Запишись на первое бесплатное занятие в Москве Написать в чат WhatsАpp

Одним из факторов приобретения автомобиля является не только внешний вид, но и его “начинка”. Популярным механизмом для изменения передаточного числа является “робот”. Но минусы роботизированной коробки передач не позволяют производителям всегда устанавливать такую конфигурацию трансмиссии. Разбираем, чем отличается обучение вождению на автомобилях с роботизированной коробкой передач.

Что такое роботизированная коробка передач

Что значит роботизированная коробка передач – это часть трансмиссии, конструкция которой внешне не отличается от МКП, но при этом управляется при помощи автоматической системы, которая не требует вмешательства водителя в процесс работы устройства. Из-за возможности работы полностью в автоматическом режиме РКПП путают с АКПП, хотя они имеют важные конструкционные отличия. Поэтому отличается то, как пользоваться роботизированной коробкой передач, и как автоматической.

Также имеется внешнее сходство между двумя типами коробок: автомобиль не оснащен рычагом переключения передач, также отсутствует третья педаль – сцепление. Переключение полностью осуществляется без участия водителя.

Различие между АКПП и РКПП

Несмотря на общую цель – избавить водителя от необходимости осуществления механических действий, коробки имеют разную конструкцию и отличаются в эксплуатации и обслуживании. Роботизированная коробка передач – отличия от автоматической:

1. АКПП требует большого количества жидкости ATF для правильного функционирования. РКПП тоже нуждается в смазке, для чего используется масло, но требуется его в несколько раз меньше.
2. АКПП обеспечивает большую мягкость и плавность переключения по сравнению с РКПП, что обуславливается принципом работы роботизированной коробки передач.
3. РКПП позволяет уменьшить расход топлива, при этом поддерживать динамичное движение. Причины этому: большая масса “автомата” и меньшая скорость переключения.
4. Фрикционы имеют более долгий срок службы по сравнению с диском сцепления.
5. “Робот” позволяет вручную поднимать и опускать передаточное число, если водитель переходит на ручное управление. “Автомат” не дает водителю такой возможности.

Дополнительное отличие является следствием более особенностей конструкции “автомата” – высокая стоимость технического обслуживания.

Принцип работы РКПП

Перед покупкой автомобиля нужно понять, что это такое – роботизированная коробка передач, и как она сконструирована. Механическая коробка передач имеет диск сцепления с маховиком, всей этой конструкцией управляется робот. Электрический блок управления работает по алгоритму, заложенному в загруженную прошивку “мозгов”, подавая команды на сервоприводы в соответствии с показаниями датчиков. Именно от прошивки зависит, насколько динамичнее и комфортнее будет езда в автомобиле. Поэтому после обновления “мозгов” автомобиль может сильно изменить свое поведение.

Как работает роботизированная коробка передач:

1. Нажимается педаль газа.
2. Увеличиваются обороты двигателя, автомобиль разгоняется.
3. Когда достигаются определенные показатели скорости и оборотов двигателя, срабатывают актуаторы сцепления и вилки переключения.
4. “Робот” повышает передачу.

Процесс будет повторяться, пока автомобиль не достигнет своего предела по количеству доступных передач. При торможении система работает аналогичным образом, только передаточные числа сменяются в обратную сторону.

Плюсы и минусы РКПП

Как и у любой другой силовой конструкции, плюсы и минусы роботизированной коробки передач определяют целевого владельца автомобилей с такой системой управления.

• Время разгона максимально приближено к тому, которое можно получить при идеальном переключении на МКПП.
• Меньшая стоимость ремонта и обслуживания по сравнению с АКПП.
• Увеличенный срок эксплуатации диска сцепления при сравнении с МКПП.
• Низкий расход топлива.
• Меньший процент износа в ходе эксплуатации по сравнению с ручным управлением.

• Электронный блок управления не умеет самостоятельно реагировать на экстремальные ситуации на дороге, поэтому водитель должен быть готов экстренно разогнаться или затормозить.
• Коробка может быть спроектирована так, что при переключении передаточных чисел будут ощущаться рывки.
• “Робот” комфортнее работает на длинных передачах.
• Движения по пробкам “убивает” РКПП, узлы и механизмы начинают раньше приходить в негодность.
• Для корректной работы необходимы электронные помощники, например, система помощи для подъема. В противном случае автомобиль может отказываться назад при начале движения в гору.

Советы по грамотной эксплуатации РКПП

Когда водитель пересаживается с АКПП на автомобиль с РКПП, то ему потребуется понять, как ездить на роботизированной коробке передач. Первое, что он может заметить – это медленное переключение как при повышении, так и при понижении. Если слишком агрессивно работать с акселератором, то автомобиль может начать некорректно работать, поэтому “робот” подходит для спокойной езды. Если водителю нужно резко ускориться, то рекомендуется перейти в ручной режим управления и плавно работать с педалью газа.

Толчки – характерное поведение автомобиля на “роботе” при переключении. Во избежание такой проблемы необходимо привыкнуть к характеру автомобиля и начать немного сбрасывать газ перед переключением передачи.

Нужно учитывать, что система не учитывает износ сцепления роботизированной коробки передач, из-за чего нарушается калибровку настроенных механизмов. Для исправления проблемы необходимо раз в 10-15 тыс. км. отправляться в сервис для инициализации коробки.

Если игнорировать данную процедуру, то через время коробка встанет в аварийный режим.

Что такое коробка передач “робот” – это подходящий вариант для “гражданского” передвижения по городам, в которых редко встречаются пробки. Механизм позволяет комфортно передвигаться по дорогам общего пользования, при этом имя большой ресурс и низкую стоимость обслуживания при сравнении с АКПП.

Не все автошколы уделяют должное внимание объяснению принципов работы РКПП, так как машины с такой коробкой редко встречаются на дорогах достаточно редко. Однако, если вы проходите дистанционное обучение, то можно взять изучение этой темы дополнительно для изучения самостоятельно. Если вам что-то будет не понятно, преподаватель с удовольствием объяснит детали.