Коробка робот: что это такое и как работает

Основные отличия от автоматической коробки

Автоматическая коробка не утратила актуальности ни с появлением вариатора, ни с появлением роботизированной трансмиссии. Это по-прежнему довольно надежный, а главное хорошо изученный агрегат. Сходство в том, что и автомат, и робот обеспечивают плавный переход с одной передачи на другую. На этом всё. Гораздо больше отличий. Главная разница между этими двумя коробками заключается в следующем:

1. В АКПП не предусмотрено жесткое сцепление с двигателем;
2. Робот ощутимей снижает нагрузку на мотор за счет максимально коротких переключений передач;
3. С автоматической КПП автомобиль уступает в плане динамики;
4. Новые РКПП еще недостаточно хорошо изучены, окончательно неизвестен ресурс этих агрегатов, чего нельзя сказать об АКПП.

Возможно, автомат даже накладней обслуживать, а вот что касается ремонта, то здесь и говорить нечего. Автоматическую коробку перебирают на каждом шагу, хватает и грамотных специалистов, способных в кратчайшие сроки восстановить агрегат после серьёзной поломки. В случае с РКПП ситуация ровно обратная.

Что же такое роботизированная коробка переключения передач?

Основной принцип действия «коробки-робота» мало чем отличается от классической «механики» (за что ее, кстати, ценят автолюбители). Есть первичный вал, на который идет крутящий момент от двигателя, и вторичный, который передает вращение на главную передачу. И есть сцепление, необходимое для размыкания коробки и двигателя для переключения передач.

Главное отличие состоит в том, что управляет всем этим не водитель, а электроника. Система датчиков и электронный блок управления (ЭБУ) определяет, когда нужно разомкнуть сцепление, какую передачу включить, затем задействует сервомеханизмы (актуаторы) и умная техника срабатывает без участия человека. А значит, педаль сцепления больше не нужна. Ура!

Сервоприводов в коробке два:

• задача одного размыкать сцепление;
• второго – перемещать синхронизаторы для включения нужной передачи.

Управляться они могут в ручном режиме (когда водитель управляет сцеплением с помощью селектора РКП или подрулевыми лепестками) или автоматикой, когда вся информация поступает с многочисленных датчиков на ЭБУ, обрабатывается, и в виде команд поступает на блок управления коробкой.

Управление сервоприводами может осуществляться двумя способами:

1. электромотором;
2. гидравликой.

Первый однозначно дешевле, проще и надежней, но слегка «тупит» и потому не подходит для крутых спорткаров. Гидравлическая система работает быстрей и четче, но и цена ее выше.

Достоинства и недостатки автоматизированных мкпп

С точки зрения человека за рулём и самой философии построения современных автоматических коробок, все они одинаковы. Везде наличествуют только две педали, селектор и типовые режимы работы. Даже структурно они схожи. Механический выбор передаточного числа и фрикционные муфты для смягчения скачков момента при переключениях. Не очень важно в теории, как именно это реализовано на практике, и чем робот отличается от автомата. Цилиндрические косозубые шестерни, муфты и синхронизаторы в роботах, планетарные передачи в классическом гидроавтомате, ремень на конических шкивах в вариаторе. Гидротрансформатор в АКПП и вариаторах, демпфер в роботе. Пакеты фрикционов или сухие диски. Даже в преселективах ещё окончательно не решено, использовать сухие однодисковые или мокрые сцепления пакетного типа. А вариаторы стали появляться гибридного типа, где в одном корпусе объединены коническая ременная передача с планетарным двухступенчатым редуктором от классики.

Тем не менее, выделить некоторые особенности пока можно, ещё не все коробки эволюционировали к единому типу. И здесь у робота найдутся некоторые плюсы:

• простота и дешевизна реализации;
• унификация с ручными КПП;
• высокий КПД и экономичность;
• недорогое стандартное сцепление, которое легко меняется;
• отсутствие необходимости в специальных маслах;
• нет проблем с точным, сложным и капризным гидроблоком на основе многочисленных соленоидов;
• не требуется масляный насос с регулятором давления;
• при ремонте не нужен особо квалифицированный персонал, достаточно любого мастера, имевшего дело с механическими коробками.

Из недостатков можно отметить только относительно медленную работу и некоторую невнятность в сложных ситуациях. Но первое потребуется разве что спортсменам, а второе поддаётся коррекции при совершенствовании алгоритмов управления. Было бы желание у производителей и потребителей всем этим заниматься.

Место роботов в ряду автоматических коробок передач

Решение проблемы выглядит естественным — достаточно взять обычную механику и снабдить её электроприводами переключения передач и управления сцеплением. Так будут совмещены сразу две особенности разных типов коробок, на переключение водитель уже не будет отвлекаться, педаль сцепления тоже можно упразднить, а отсутствие проскальзываний и потерь повысит экономичность до уровня обычной МКПП.

Долгое время задача не имела простого решения:

• не существовало надёжных, компактных и быстродействующих электронных блоков управления, позволявших реализовать сложный алгоритм переключения во всех возможных ситуациях;
• техника сервоприводов также отставала, переключение занимало слишком много времени, а развиваемого усилия всегда не хватало;
• для обеспечения плавного переключения передач было необходимо точно управлять двигателем, что стало возможным лишь с появлением электронных систем впрыска и зажигания.

Тем не менее, сама идея выглядела заманчиво, что и привело в конечном счёте к появлению первых серийных образцов.

Плюсы и минусы роботизированной коробки передач

К преимуществам относятся:

1. Конструкция узлов скомпонована на основании проверенных временем механических коробок передач. За счет этого повышается общая надежность агрегата, которая выше, чем у вариаторов.
2. Занимаемый объем в подкапотном пространстве существенно меньше, чем у классических «автоматов», соответственно расход на масло во время эксплуатации для данной коробки будет ниже, чем у аналогов.
3. Работоспособность сцепления, особенно мокрого типа, у «роботов» на 25-30%!выше.
4. Также отличие роботизированной коробки передач от автоматической заключается в стоимости производства и ремонта этого агрегата, говорящее в пользу «роботов», а не «автоматов» и вариаторов.
5. Большинство современных коробок с роботизированным управлением имеет возможность переключать ступени в ручном режиме, что схоже с Типтроником на автоматических КПП.
6. Масса коробки-робота значительно меньше АКПП. Это дает преимущества при установках на малогабаритные авто, где масса даже в несколько десятков килограмм играет существенную роль.
7. Расход топлива на автомобилях, агрегатированных «роботами», сопоставим с расходом на механических КПП и меньше, чем у остальных конструкций при прочих равных условиях.

К недостаткам относятся:

1. Есть конструкции с роботизированными коробками, у которых задержка между переключениями передач достигает двух секунд. Это относится к электрическим переключателям. При такой езде теряется динамика и может возникать дискомфорт для водителя.
2. Использование гидроприводов для ускорения переключений повышает скорость между включением ступени до 0,05 с. Однако, эта конструкция значительно удорожает весь узел. Тормозную жидкость, используемую в качестве рабочей жидкости, необходимо постоянно удерживать под высоким давлением, что отнимает часть мощности у двигателя. Гидравлика становится эффективной больше у мощных автомобилей или машин премиального класса.
3. Более дешевые модели не обеспечивают адаптивной подстройки автоматики под стиль вождения владельца автомобиля.
4. Преселективные модели пока еще достаточно дорогие в ремонте. Хотя механическая часть весьма надежна как и у простой механики, при недоработанных прошивках ЭБУ и неидеальной конструкции сцеплений часто случается преждевременный износ последних. А все «навесное» оборудование робота (сцепления, ЭБУ, актуаторы) стоит приличных денег. Поэтому при покупке авто с пробегом стоит проверять робот с особой тщательностью и узнать сроки последнего его обслуживания, посмотреть чеки на выполненные работы.

Но все же большинство положительных факторов достаточно легко перекрывают все негативные моменты. Поэтому для того чтобы насладиться всеми «плюсами» роботов, необходимо выбирать новые варианты конструкций, в которых основные недостатки минимизированы или полностью устранены.

Преимущества и недостатки «роботов»

Если говорить о плюсах более современных решений, то стоит выделить:

• Высокую экономичность (в этом плане РКПП не уступает «механике»).
• Низкое потребление масла и меньшие затраты на обслуживание и ремонт.
• Быстрое переключение передач.
• Меньший вес.
• Повышенную динамику.
• Большую надежность (так как современная РКПП изготовлена на основе проверенной временем МКПП, такие агрегаты служат дольше «автоматов»).
• Меньшее пространство, которое система занимает под капотом.
• Более низкую стоимость производства и ремонта.
• Меньший расход топлива.

К недостаткам стоит отнести:

• Слишком резкое переключение передач (водитель каждый раз ощущает небольшой рывок).
• Задержка при переключении передач во время движения задним ходом.
• Необходимость установки рычага в нейтральное положение при каждой остановке.
• Значительное понижение ресурса работы КПП каждый раз, когда происходит пробуксовка.

Данные минусы во многом зависят от модели «робота». Например, в некоторых дешевых моделях задержка между переключением передач может доходить до 2 секунд. Как правило, такие проблемы наблюдаются в устройствах, оснащенных электрическими переключателями. Кроме этого, от системы с электроприводом не приходится ждать адаптивной подстройки в зависимости от стиля вождения авто.

Если же установлена гидравлическая система, то скорость переключения ступеней увеличивается. Однако такие агрегаты не только стоят дороже, но и требуют постоянного удержания тормозной жидкости под давлением. Это приводит к общему понижению мощности самого двигателя. Поэтому рациональнее устанавливать такие системы в машинах «Премиум» класса или более мощных ТС.

Также скорость переключения КПП этого типа во многом зависит от ее разновидности в зависимости от того, сколько сцеплений установлено в «роботе». Например, первые роботы были оборудованы только одним сцеплением. Такие системы, как раз, и создают эффект кивающей головы водителя и пассажиров, из-за того, что машина начинает дергаться при переключении КПП.

Такие коробки называются DCT (Dual Clutch Transmission). Более современные версии называются DSG (Direct Schalt Getrieb). Они представляют собой шестиступенчатые КПП, разработанные Volkswagen. Благодаря наличию двух валов (один внутри другого) удается значительно сэкономить время переключения передач (не более 8 миллисекунд на реакцию системы) и избежать рывков. Сегодня такие системы встречаются во многих иномарках.

Однако и тут не обошлось без негативных нюансов. Дело в том, что даже если водитель приобретает преселективную модель, то в этом случае управление КПП осуществляется исключительно за счет электрики. Поэтому при езде в сложных условиях (когда ТС часто замедляется и разгоняется) появляется риск перегрева дисков сцепления.

Тем не менее РКПП постоянно совершенствуются. Например, те, кто предпочитает более агрессивную езду, могут приобрести «робот мокрого типа». В этом случае вероятность перегрева сцепления снижается.

Применение в современных автомобилях и перспективы

К сожалению, первые несовершенные роботы создали у потребителей сильное предубеждение к подобным коробкам. Их считают медленными и непредсказуемыми, особенно на фоне прошедших долгий путь развития классических автоматов. Народное мнение настолько инертно, что изменить его уже вряд ли получится. В результате многие компании отказались от применения автоматизированных МКПП, а другие близки к такому решению. Хотя последние версии роботов уже давно избавлены от многих недостатков. Настолько, что если усадить в машину с роботом самого убеждённого их противника, он будет удивлён и даже заподозрит, что его обманывают, а на автомобиле стоит классический автомат.

Именно так, современные коробки по потребительским качествам для среднего водителя настолько сравнялись, что сразу определить тип КПП довольно затруднительно. Едут они в спокойном режиме примерно одинаково, робот, DSG, гидроавтомат это, или даже вариатор, который научили имитировать дискретные переключения.

Разницу можно выявить только замерами, где одни коробки переключаются быстрее, другие медлят, а у третьих подозрительно много ступеней. За какие свойства АКПП стоит переплачивать, а какие неважны — решать покупателю, которому теперь известно, роботизированная коробка передач, что это такое и чем она хороша.

Разновидности роботизированных коробок

Нередко робот является агрегатом, сконструированным на базе готового решения. Часто за основу узла инженеры берут гидромеханический автомат и внедряют фрикционное многодисковое сцепление. Также возможен вариант, когда классическая «механика» получает привод гидравлического или механического типа.

Коробка робот с электрическим приводом считается более простым и дешевым решением. Его основной недостаток – низкая скорость работы (0.3-0.5 с) с одновременным небольшим энергопотреблением. В такой коробке исполнительными механизмами выступают сервоприводы и механическая передача. В гидравлике задействованы специальные гидроцилиндры, которыми управляют электромагнитные клапаны.

Коробка с гидравликой работает шустрее, однако её функционирование подразумевает наличие в системе жидкости под давлением. Поддержка постоянного давления требует серьёзных энергетических затрат. Тем не менее, робот с гидравлическим приводом нашел свое применение на многих спортивных автомобилях, таких как Lamborghini Aventador, Ferrari 599GTO.

Ркпп с двумя сцеплениями

А вот это уже более интересная конструкция, в которой проведена качественная работа над ошибками.Как сделать так, чтобы не было бесящих секундных провалов? Конструкторы решили эту проблему, установив сразу два первичных вала (то есть оба они связаны с двигателем).

Один вал пустотелый, и в него вставлен второй. Каждый из них управляется отдельным механизмом сцепления. Когда автомобиль трогается с места, включается первая передача на первом валу, при этом второй еще неподвижен, но к нему уже подключена вторая передача. Как только она понадобится, второй вал включается в работу сразу, без задержек. И вторая передача уже на нём включена.

Эта конструкция сегодня пользуется огромным успехом у автоинженеров. Преселективные РКП оказались удобными, надежными и комфортными. Конечно, за такое удовольствие приходится платить, но оно того стоит.

Ркпп с одним сцеплением

Первый опыт, первые ласточки, первые ошибки. Робот с одним сцеплением по своему принципу дублирует механическую коробку передач. Точно так же с помощью сцепления ведущий вал соединяется в коленвалом двигателя, а от него момент вращения передается на ведомый вал через шестерни-синхронизаторы.

Электроника разъединяет сцепление, переключает передачу, и затем плавно включает сцепление. В принципе, всё то же самое, что делает сам водитель. Вот только электроника немного подтормаживает с включением сцепления, из-за чего при разгоне получаются провалы скорости. Не самое приятное ощущение.

Этот вид коробок сегодня устанавливается на бюджетные модификации автомобилей. Он больше подходит для плавного «семейного» вождения и совершенно не годится для любителей рвануть с места на «соточку».

Робот и автомат

Сравнительную  характеристику между двумя коробками передач представим в виде таблицы. За основу сравнения возьмем ряд параметров.

Советы по выбору трансмиссии

Выбирая, что лучше: робот или автомат, стоит ориентироваться на три основных принципа – комфорт, стоимость и надёжность.

1. АКПП стоит выбирать, если комфорт для вас имеет первостепенное значение.
2. Роботизированные трансмиссии более экономичны во всех планах — стоимость коробки и самой машины, ремонт, обслуживание, потребление топлива и масла.
3. В плане надёжности однозначный выбор между автоматом и роботом сделать нельзя, поскольку ни одна из этих коробок не надёжна настолько, насколько механика. Автоматика более предсказуема, если сравнивать с РКПП, не более того.

И сегодня многие именитые производители, такие как Ауди, Фольксваген, Опель, Фиат, и даже Порше признали перспективность этого направления, все больше склоняясь к использованию роботов в массовом производстве. Учитывая все положительные моменты при удешевлении производства, роботизированные коробки скоро полноценно войдут в жизнь автомобилистов, значительно потеснив механику с автоматом.

Устройство и принцип работы ркпп с двумя сцеплениями

Преселективный робот – так называют этот тип РКП. И хоть многое в нём сохранилось от «механики», большая часть компоновки сделана по новому принципу. Основные конструктивные элементы:

1. Первичный вал (внешний) четных передач. Это пустотелый вал, на котором жестко закреплены шестерни № 2, 4 и 6;
2. Первичный вал (внутренний) нечетных передач. Он вставлен во внутреннюю полость внешнего вала и несет на себе шестерни № 1, 3, 5, 7 (если есть) и заднего хода;
3. Два механизма сцепления, каждое для отдельного ведущего вала. Каждое из них управляется отдельно и в любой момент может быть включено или отключено;
4. Два ведомых (вторичных) вала. На каждом из них установлены шестерни передач, синхронизаторы и по одной шестерне главной передачи;
5. Гидроблок;
6. Актуаторы сцепления и переключения передач.

То, как работает коробка с двумя сцеплениями, сильно отличается от первых моделей РКПП:

1. При включении передачи приводится в действие сцепление: тот ведущий вал, который работал, отключается от двигателя, другой, наоборот, подключается. Если это старт, то включается сцепление вала нечетных передач;
2. К тому валу, который в данный момент отключен от двигателя, подключается следующая передача ведомого вала. Пока она не задействована, поскольку ведущий вал не вращается, но зацепление уже готово;
3. При переключении передачи работавший до этого вал выключается от двигателя и подключается сцепление второго. И на нём уже включена нужная передача.

Таким образом, коробка сама готовит ту передачу, которая может понадобиться в следующий момент. Чтобы не было паузы, сцепление срабатывает быстро и четко. Нет паузы на включение-отключение сцепления, нет провалов мощности. Наглядно видно на принцип работы на видео, ниже.

Этот тип коробки назвали преселективным, то есть предварительно выбирающем следующий ход.В качестве привода используется в основном гидравлика: нет смысла делать такую быструю коробку, и полностью терять от нее эффект на задержки в работе электромотора.

Преселективные коробки бывают с «сухим» и «мокрым» сцеплением. Первый вариант – стандартная конструкция, второй – когда внутри корпуса коробки передач находится трансмиссионная жидкость. «Мокрое» сцепление отлично себя показывает на спортивных состязаниях, поскольку лучше охлаждает и защищает механизм.

Устройство и принцип работы ркпп с одним сцеплением

Рассматривая устройство простой РКПП, можно всё время повторять фразу «как на механике». Основные конструктивные элементы этой коробки:

1. Сцепление. Это стандартное, привычное нам механическое сцепление, никакого гидротрансформатора, как у АКПП, никакой жидкости ATF в нём нет;
2. Первичный (ведущий) вал. На нём жестко закреплены шестерни, которые постоянно вращаются вместе с ним. Сам вал соединен с механизмом сцепления;
3. Вторичный (ведомый) вал. На нём тоже насажены шестерни (по количеству столько же, сколько на первичном валу), но они не зафиксированы жестко, а могут свободно проворачиваться. Вторичный вал подключен к главной передаче и передает вращение на колёса автомобиля;
4. Диски синхронизаторов. Их задача – блокировать на ведомом валу нужную шестерню и тем самым включать нужную передачу;
5. Актуаторы. Это механизмы, отвечающие за включение/отключение сцепления и подключение нужных синхронизаторов. Вот их в механической коробке нет.

Принцип работы роботизированной коробки с однодисковым сцеплением тоже не сильно отличается от порядка работы МКПП:

1. Когда водитель включает передачу, сервопривод отключает сцепление. Первичный вал размыкается с двигателем, чтобы могла включиться передача;
2. После этого второй сервопривод (актуатор) подключает синхронизатор к нужной шестерне на ведомом валу. Вместо того, чтобы свободно вращаться на валу, шестерня блокируется синхронизатором;
3. Затем автоматика включает сцепление, шестерня на ведомом валу начинает двигаться синхронно с парной шестерней первичного вала. Зубчатая пара передает момент вращения на ведомый вал.

Как же приводятся в действие актуаторы? Для этого используется электрический или гидравлический привод.

Электропривод – это обычно шаговый электродвигатель с передаточным механизмом, который включается в нужный момент и на нужное время.

Гидравлический привод приводится в действие электромагнитными клапанами-толкателями, которые через жидкость действуют на сервомеханизмы. За счет того, что используется не только гидравлика, но и электрокомпоненты, второе его название – электрогидравлический привод.

Блок управления получает не только команды от водителя, но и данные с датчиков ABS, ESP, оборотов двигателя и т.д. Однако, какой бы качественной ни была система управления однодисковым сцеплением, провалы при переключении передач всё равно чувствуются. Это не спортивная коробка.