Роботизированные коробки передач находятся на стыке управления водителем и автоматизации — сочетая в себе лучшее от механических и автоматических коробок. Чтобы по-настоящему понять, как работает роботизированная коробка передач, полезно сначала вспомнить основы устройства обычной механической коробки.
Как работает механическая коробка передач: основы
Традиционная механическая коробка передач построена вокруг двух основных валов:
- Первичный (ведущий) вал — получает крутящий момент от двигателя через шестерню сцепления
- Вторичный (ведомый) вал — передаёт преобразованный крутящий момент на ведущие колёса
На обоих валах расположены шестерни, входящие в зацепление парами. На первичном валу шестерни закреплены жёстко; на вторичном — вращаются свободно. На нейтрали все шестерни вторичного вала вращаются, не передавая крутящий момент на колёса.
При переключении передач водитель выжимает сцепление, чтобы отсоединить первичный вал от двигателя. Перемещение рычага коробки передач сдвигает специальные устройства, называемые синхронизаторами, вдоль вторичного вала. Затем муфта синхронизатора жёстко фиксирует нужную шестерню на валу. Как только сцепление отпускается, крутящий момент проходит через зафиксированную шестерню с выбранным передаточным числом, поступая далее на главную передачу и колёса. Чтобы коробка передач оставалась компактной, вторичный вал часто делят на две части, распределяя ведомые шестерни по обеим половинам.
Как работает роботизированная коробка передач
Роботизированная коробка передач работает по тем же самым механическим принципам — с одним ключевым отличием: сцеплением и выбором передач управляют сервоприводы, а не водитель. Эти приводы обычно включают:
- Шаговый электродвигатель с понижающим редуктором
- Сервопривод для управления сцеплением
- Гидравлические приводы в некоторых конфигурациях
Электронный блок управления (ЭБУ) координирует весь процесс. Когда подаётся команда на переключение передачи:
- Первый сервопривод выжимает сцепление
- Второй сервопривод перемещает синхронизаторы на нужную передачу
- Первый сервопривод медленно отпускает сцепление
Это полностью устраняет необходимость в педали сцепления. В автоматическом режиме бортовой компьютер инициирует переключения на основе скорости автомобиля, оборотов двигателя и данных от таких систем, как ESP и ABS. В ручном режиме водитель командует переключениями с помощью селектора передач или подрулевых лепестков.
Недостаток: отсутствие обратной связи по сцеплению
Главная слабость роботизированной коробки передач — отсутствие тактильной обратной связи по сцеплению. Опытный водитель чувствует точно момент, когда диски сцепления входят в зацепление, и может соответствующим образом регулировать переход. Электроника же вынуждена действовать более осторожно — удерживая сцепление разомкнутым дольше, чтобы избежать рывков и предотвратить износ. В результате при разгоне возникают заметные провалы мощности.
Единственное реальное решение — сократить время переключения, но это напрямую увеличивает стоимость агрегата — компромисс, который ограничивает применение роботизированных коробок в бюджетных моделях.
Революция DCT: коробка с двумя сцеплениями
Коробка передач с двумя сцеплениями (DCT), появившаяся в начале 1980-х годов, устранила эти недостатки благодаря изящному механическому прорыву. Возьмём в качестве яркого примера 6-ступенчатую DSG от Volkswagen. Она имеет:
- Два вторичных вала с ведомыми шестернями и синхронизаторами
- Два первичных вала — один вложен в другой, как русская матрёшка
- Два отдельных многодисковых сцепления, по одному на каждый первичный вал
Вот как распределены передачи:
- Внешний первичный вал: 2-я, 4-я и 6-я передачи
- Внутренний первичный вал: 1-я, 3-я, 5-я и задняя передачи
Вот что делает DCT настолько быстрой: пока автомобиль едет на 1-й передаче (внутренний вал, первое сцепление замкнуто), электроника одновременно предварительно выбирает 2-ю передачу на внешнем валу — даже несмотря на то, что это сцепление остаётся разомкнутым. Именно поэтому коробки DCT также называют преселективными коробками.
Когда наступает момент переключения, первое сцепление размыкается, а второе одновременно замыкается. Крутящий момент передаётся на внешний вал и 2-ю передачу — почти без прерывания потока мощности. Результат поражает: Golf DSG переключается всего за 8 миллисекунд, по сравнению со 150 мс у Ferrari Enzo.
DCT против роботизированной коробки: ключевые различия
- Скорость: DCT переключается за однозначное число миллисекунд; роботизированным коробкам требуется значительно больше времени
- Плавность: переходы DCT почти бесшовны благодаря предварительно выбранным передачам; роботизированные коробки могут давать заметные провалы мощности
- Экономичность: коробки DCT экономичнее традиционных автоматов
- Стоимость: обе технологии стоят дороже, хотя со временем DCT стали более доступными
- Работа с высоким крутящим моментом: ранние DCT испытывали трудности при высоком крутящем моменте — это ограничение устранила DSG от Ricardo, установленная на 1000-сильный Bugatti Veyron
Кто использует DCT сегодня?
Коробки передач с двумя сцеплениями больше не являются исключительной принадлежностью автомобилей концерна Volkswagen. Сегодня технологию DCT используют:
- BMW
- Ford
- Mitsubishi
- FIAT
- Porsche — марка, известная тем, что внедряет только проверенные временем технологии
Тем временем роботизированные коробки продолжают доминировать в сегменте суперкаров — хотя даже здесь разрыв сокращается. Например, роботизированная коробка Ferrari 599 GTB Fiorano переключается всего за десятки миллисекунд, значительно опережая более доступные роботизированные системы вроде Easytronic от Opel.
Будущее автомобильных трансмиссий
Отраслевые аналитики прогнозируют, что DCT и CVT (бесступенчатая трансмиссия) станут доминирующими типами трансмиссий в ближайшие годы. Механическая коробка передач — определяемая своей педалью сцепления — медленно исчезает, даже из ориентированных на производительность спортивных автомобилей. По мере развития систем помощи водителю и автоматизации сдвиг в сторону удобства лишь ускоряется.
Это перевод. Оригинал можно прочитать здесь: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
Опубликовано Ноябрь 18, 2021 • 5м на чтение
