Напівавтоматичні коробки передач перебувають на перетині контролю з боку водія та автоматизації — пропонуючи найкраще від механічних і автоматичних коробок. Щоб по-справжньому зрозуміти, як працює напівавтоматична коробка передач, варто спершу пригадати основи звичайної механічної коробки.
Як працює механічна коробка передач: основи
Традиційна механічна коробка передач побудована навколо двох основних валів:
- Первинний (ведучий) вал — отримує крутний момент від двигуна через шестерню зчеплення
- Вторинний (ведений) вал — передає перетворений крутний момент на ведучі колеса
Обидва вали несуть шестерні, які зчіплюються попарно. На первинному валу шестерні закріплені жорстко; на вторинному вони обертаються вільно. У нейтральному положенні всі шестерні вторинного вала обертаються, не передаючи крутний момент на колеса.
Під час перемикання передач водій натискає зчеплення, щоб від’єднати первинний вал від двигуна. Переміщення важеля передач зсуває спеціальні пристрої, які називаються синхронізаторами, уздовж вторинного вала. Муфта синхронізатора потім жорстко фіксує відповідну шестерню на валу. Щойно зчеплення відпускається, крутний момент проходить через зафіксовану шестерню з обраним передавальним відношенням, прямуючи до головної передачі та коліс. Щоб зробити коробку компактнішою, вторинний вал часто розділяють на дві частини, розподіляючи ведені шестерні між обома половинами.
Як працює напівавтоматична коробка передач
Напівавтоматична коробка передач діє за тими самими механічними принципами — з однією ключовою відмінністю: сервоприводи керують зчепленням і вибором передач замість водія. Такі приводи зазвичай включають:
- Кроковий електродвигун із редуктором
- Сервовузол для керування зчепленням
- Гідравлічні приводи в деяких конфігураціях
Усім процесом керує електронний блок керування (ECU). Коли надходить команда на зміну передачі:
- Перший сервопривід вичавлює зчеплення
- Другий сервопривід переміщує синхронізатори на потрібну передачу
- Перший сервопривід повільно відпускає зчеплення
Це повністю усуває потребу в педалі зчеплення. У автоматичному режимі бортовий комп’ютер ініціює перемикання на основі швидкості автомобіля, обертів двигуна (RPM) та даних від систем на кшталт ESP й ABS. У ручному режимі водій командує перемиканнями за допомогою селектора передач або підкермових пелюсток.
Недолік: відсутність зворотного зв’язку зі зчепленням
Основна слабкість напівавтоматичної коробки передач — відсутність тактильного зворотного зв’язку зі зчепленням. Досвідчений водій може відчути точний момент, коли диски зчеплення входять у контакт, і відповідно регулювати перехід. Однак електроніка змушена діяти обережніше — утримувати зчеплення розімкненим довше, щоб уникнути ривків і запобігти зношуванню. Результатом є помітні перерви в потужності під час прискорення.
Єдине реальне рішення — скоротити час перемикання, але це безпосередньо підвищує вартість агрегата — компроміс, який обмежує застосування напівавтоматичних коробок у бюджетних рішеннях.
Революція DCT: пояснення коробки з подвійним зчепленням
Коробка передач із подвійним зчепленням (DCT), яка з’явилася на початку 1980-х, усунула ці недоліки завдяки розумному механічному прориву. Візьмімо за яскравий приклад 6-ступінчасту DSG від Volkswagen. Вона має:
- Два вторинні вали з веденими шестернями та синхронізаторами
- Два первинні вали — один вкладений в інший, наче російська матрьошка
- Дві окремі багатодискові муфти зчеплення, по одній на кожен первинний вал
Ось як розподілено передачі:
- Зовнішній первинний вал: 2-га, 4-та та 6-та передачі
- Внутрішній первинний вал: 1-ша, 3-тя, 5-та передачі та задній хід
Ось що робить DCT такою швидкою: поки автомобіль рухається на 1-й передачі (внутрішній вал, перше зчеплення замкнене), електроніка одночасно попередньо обирає 2-гу передачу на зовнішньому валу — навіть попри те, що це зчеплення залишається розімкненим. Саме тому DCT також називають преселективними коробками передач.
Коли настає момент перемикання, перше зчеплення розмикається, а друге одночасно замикається. Крутний момент передається на зовнішній вал і 2-гу передачу — майже без переривання потоку потужності. Результат вражає: Golf DSG перемикає передачі лише за 8 мілісекунд, порівняно зі 150 мс у Ferrari Enzo.
DCT проти напівавтомата: ключові відмінності
- Швидкість: DCT перемикається за одноцифрові мілісекунди; напівавтоматичним коробкам потрібно значно більше часу
- Плавність: переходи DCT майже безшовні завдяки попередньо обраним передачам; напівавтомати можуть давати помітні провали потужності
- Економічність: DCT економічніші за паливом, ніж традиційні автомати
- Вартість: обидві технології мають цінову надбавку, хоча DCT із часом стали доступнішими
- Здатність до високого крутного моменту: ранні DCT погано справлялися із застосуваннями з високим крутним моментом — це обмеження вирішила DSG від Ricardo, встановлена на Bugatti Veyron потужністю 1000 к. с.
Хто використовує DCT сьогодні?
Коробки передач із подвійним зчепленням більше не є винятковою прерогативою автомобілів Volkswagen Group. Сьогодні технологію DCT використовують:
- BMW
- Ford
- Mitsubishi
- FIAT
- Porsche — бренд, відомий тим, що впроваджує лише перевірені часом технології
Тим часом напівавтоматичні коробки передач продовжують домінувати в сегменті суперкарів — хоча навіть тут розрив скорочується. Наприклад, роботизована коробка Ferrari 599 GTB Fiorano перемикається лише за десятки мілісекунд, значно випереджаючи доступніші напівавтоматичні системи на кшталт Easytronic від Opel.
Майбутнє автомобільних коробок передач
Галузеві аналітики прогнозують, що DCT і CVT (безступінчаста коробка передач) найближчими роками стануть домінуючими типами коробок передач. Механічна коробка — визначена своєю педаллю зчеплення — поступово зникає, навіть зі спортивних автомобілів, орієнтованих на продуктивність. У міру розвитку систем допомоги водієві та автоматизації зсув у бік зручності лише прискорюється.
Це переклад. Ви можете прочитати оригінал тут: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
Опубліковано Листопад 18, 2021 • 5хв на читання
