Тайны АКПП: "робот" - вершина технической мысли?

  • 01.04.2015
  • Просмотров 10032


Происхождение роботизированных коробок передач напрямую связано с обычными МКПП. В начале 1990-х годов в области автомобилестроения Формулы-1 ребром стал вопрос – как сделать возможным переключения передач, не отрывая рук от руля. В результате борьбы со временем был найден убедительный и однозначный ответ: оставить механическую коробку как есть, но оснастить её механизмом, который автоматически будет выжимать сцепление и переходить от одной шестерни(передачи) на другую без какого-либо вмешательства пилота.



Так в королевские гонки вошли роботизированные трансмиссии. А спустя несколько лет “роботы” появились на дорожных автомобилях, и сегодня они становятся популярнее день ото дня. В итоге получается, что найдена идеальная трансмиссия: производительная, проверенная временем и надёжная? Трансмиссия, которая сохраняет в себе преимущества механики и дополняется современными требованиями комфорта? На самом деле “робот” не так прост, как это может показаться с первого взгляда.

Для того, чтобы разобраться в устройстве роботизированной трансмиссии, давайте вспомним как работает старая добрая "механика". На сегодняшний день самыми оптимальными принято считать  5-ти и 6-ти ступенчатые МКПП, а 4-ступки практически исчезли из производства. Кстати, работа механической КПП абсолютно идентична принципу переключения передач на велосипеде. Путём комбинации пары шестерней различного диаметра можно добиться низкой или высокой скорости. Простейшая двухвальная МКПП автомобиля состоит из двух валов: ведущего и ведомого. Шестерни на ведущем валу закреплены жёстко. Через механизм сцепления на него передаётся крутящий момент от двигателя. Ведомый вал связан с ведущими колёсами, но шестерни на нём вращаются свободно. На первом и на втором валу шестерни противоположного диаметра связаны попарно.

Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отключая ведущий вал от двигателя. Далее переводит рычаг КПП в нужное положение, перемещая синхронизаторы на ведомом валу. Не забываем, что все шестерни здесь вращаются свободно. При перемещении муфта синхронизатора жёстко фиксирует шестерню нужной передачи. Отпускаем сцепление, ведущий вал активируется и начинает передавать крутящий момент на ведомую шестерню зафиксированной передачи, а от неё – на колёса.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в “роботе” занимаются электрические или гидравлические сервоприводы. Электрический привод отличается невысокой скоростью работы, но меньшим энергопотреблением. Гидравлический привод предполагает постоянное поддержание давления в системе, а значит большие затраты энергии, зато работает он быстрее. Исходя из таких характеристик, “робот” с электрическим приводом сцепления и передач актуален для бюджетных автомобилей. Гидравлический подходит для дорогих спортивных машин, например, таких как BMW M3 и M5 с фирменными "роботами" SMG.


С 1997 года баварцы ставили на свои “горячие тройки” роботов с одним сцеплением. И только спустя около 10 лет для модели M3 начал опционально предлагаться робот SMG третьего поколения с двумя сцеплениями, но об этом позже.

В любом случае, педаль сцепления в салоне больше не нужна - электроника переключит передачи самостоятельно. Для желающих взять контроль в свои руки существует ручной режим, где приказ о переключении отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.

Но технологии напрямую связаны с высокими запросами потребителей. Проблема классических роботов в том, что они вынуждены постоянно перестраховываться, чтобы избежать рывков при переключениях и продлить срок службы сцепления. Отсюда возникают дискомфортные провалы при разгоне – “робот” надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время перехода от одной передачи на другую. Конструкторам было необходимо сократить время между переключениями. И выход был найден! Увы, результатом решения задачи стали не только выдающиеся характеристики, но и усложнение, а также рост цены всей конструкции. Конечно, речь идёт о “роботах” с двумя сцеплениями. Первым серийным автомобилем с таким типом трансмиссии стал VOLKSWAGEN Golf V, появившийся на свет в уже далеком 2003 году.

Свой робот с двумя сцеплениями VW обозначает аббревиатурой DSG, а AUDI величает свои коробки – S-tronic. Как же всё это работает?

У 6-ступенчатой роботизированной коробки передач два ведомых вала с расположенными на них шестернями и синхронизаторами. Ведущих валов тоже два (они вставлены друг в друга по принципу матрёшки), каждый из которых соединяется с двигателем через отдельное сцепление. На первом ведущем валу закреплены шестерни 2-ой, 4-ой и 6-ой передач, на другом – 1-ой, 3-ей и 5-ой. Начинаем движение - включается первая передача. Одновременно с включением 1-ой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение 2-ой  и блокирует её ведомую шестерню. Таким образом, включены две передачи сразу(!), но заклинивания не происходит, т.к.  ведущая шестерня 2-ой передачи находится на отдельном валу, сцепление которого пока разомкнуто. Далее сервомеханизм одновременно размыкает 1-ую передачу и замыкает другое сцепление. Едем на 2-ой и уже включена 3-я передача, но её сцепление разомкнуто и т.д.  В результате поток мощности не прерывается.

Преимущество в КПД над традиционными гидромеханическими автоматами здесь очевидно. Ведь последний, по причине своих конструктивных особенностей, теряет много энергии впустую. В то же время коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических. Главный их недостаток – дорогостоящий ремонт. Что касается крутящего момента, то “роботы” научились переваривать крутящий момент вплоть до 1000 Нм. Этому свидетельствует тенденция установки этого типа трансмиссии на суперкары ведущих мировых производителей, таких как PORSCHE, AUDI, BMW, MERCEDES-BENZ… Даже конструктора FERRARI отказались от своего совершенного механического сцепления, над настройками которого они трудились много десятилетий.

Сошёлся ли свет клином на роботах с двумя сцеплениями? На этот вопрос ответила компания LAMBORGHINI, выпустив свою новейшую модель Aventador c однасцепным "роботом"! Итальянцы утверждают, что его скорость переключений выше, чем у младшей модели Huracan, которая заимствует двухсцепную трансмиссию S-tronic у AUDI.

Подводя итог, напрашивается вывод, что роботизированные трансмиссии выигрывают по своей производительности и экономичности у механических коробок переключения передач, при этом освобождая водителя от манипуляций с рычагом КПП.

Рассуждая о сложности их конструкции, на противоположную чашу весов ставим высокотехнологичные и требовательные гидромеханические автоматы и вариаторы. Роботизированную трансмиссию с двумя сцеплениями можно порекомендовать тем людям, которые не боятся дорогостоящего ремонта и всегда идут в ногу со временем. Так же она придется ко двору тех,  для кого важна скорость и драйв.  И, конечно же,  порадует владельцев малолитражек, на деле доказав, что даже  из хиленького двигателя с миниатюрным объемом можно извлечь солидный коэффициент удовольствия. Для согласных идти на компромиссы существуют более дружелюбные “роботы” с одним сцеплением. Правда, в последнее время они интенсивно уступают позиции своим более технически изощрённым братьям.


Это был последний материал из нашего цикла "тайны АКПП". Ставим точку и надеемся, что для не искушенных в технических моментах автолюбителей, стиль подачи, достаточно сложной для быстрого восприятия темы, не стал преградой для изучения и понимания принципа работы этих современных устройств. Мы уверены, что после прочтения полного цикла статей на данную тему Вы станете гораздо лучше ориентироваться в "роботах", "вариаторах" или "автоматах". И сделаете правильный выбор. Пусть для каждого он будет свой.

Вадим Усович специально для AV.by 

Фото:  из открытых источников

Нравится!
Класс!
comments powered by HyperComments