Роботизована коробка передач

Роботизована коробка передач або DSG – це технологія, яка поєднує в собі переваги механічної коробки передач з комфортом автоматичної. Вона автоматизує зміну передач, але при цьому зберігає ефективність і динаміку, типову для "механіки". Це ідеальний вибір для тих, хто хоче більше контролю над автомобілем без зайвого стресу.

Як працює роботизована коробка передач

Щоб відповісти на це питання, доведеться згадати пристрій звичайної механічної коробки передач .

Принцип роботи МКП

Основу класичної «механіки» становлять два вали — первинний (провідний) та вторинний (відомий). На первинний вал через механізм зчеплення передається момент, що крутить, від двигуна. З вторинного валу перетворений момент йде на провідні колеса. І на первинний, і на вторинний вали посаджені шестірні, що попарно перебувають у зачепленні. Але на первинному шестірні закріплені жорстко, а на вторинному вільно обертаються. У положенні «нейтраль» всі вторинні шестерні прокручуються на валу вільно, тобто момент, що крутить, на колеса не надходить.

Перед увімкненням передачі водій вичавлює зчеплення, від'єднуючи первинний вал від двигуна. Потім важелем КПП через систему тяг на вторинному валу переміщаються спеціальні пристрої синхронізатори . При підведенні муфта синхронізатор жорстко блокує на валу вторинну шестерню потрібної передачі. Після включення зчеплення момент, що крутить, із заданим коефіцієнтом починає передаватися на вторинний вал, а від нього — на головну передачу і колеса. Після включення зчеплення момент, що крутить, із заданим передатним ставленням починає передаватися на вторинний вал, а від нього — на головну передачу і колеса. Для скорочення довжини коробки та забезпечення можливості включення одночасно двох передач використовують два окремі вторинні вали, розподіляючи ведені шестерні між ними.

Будова роботизованої коробки передач

Принцип дії роботизованих коробок абсолютно той самий. Єдина відмінність у тому, що змиканням/розмиканням зчеплення та вибором передач у роботі працюють сервоприводи — актуатори . Найчастіше це кроковий електромотор із редуктором та виконавчим механізмом. Але трапляються і гідравлічні актуатори.

Управляє актуаторами електронний блок. По команді перемикання перший сервопривод вичавлює зчеплення, другий переміщає синхронізатори , включаючи потрібну передачу. Потім перший плавно відпускає зчеплення. Таким чином, педаль зчеплення в салоні більше не потрібна - під час вступу команди електроніка все зробить сама. В автоматичному режимі команда на зміну передачі надходить від комп'ютера, що враховує швидкість руху, обороти двигуна, дані ESP , ABS та інших систем. А в ручному наказ на перемикання віддає водій за допомогою селектора КПП або підрульових пелюсток.

Фірма Ricardo на прикладі "робота" Easytronic від моделі Opel Corsa запропонувала замінити роздільні актуатори для зчеплення та вибору передачі одиночним електромагнітним актуатором. Завдяки цьому зменшилися розміри та маса агрегату. І найголовніше – механізм вибору передачі став працювати у вісім разів швидше, а загальний період розриву потоку потужності скоротився до 0,35 с.

Проблема "робота" - відсутність зворотного зв'язку зі зчеплення. Людина відчуває момент змикання дисків і може швидко переключити швидкість і плавно. А електроніка змушена перестраховуватись: щоб уникнути ривків і зберегти зчеплення, «робот» надовго розриває потік потужності від двигуна до коліс під час перемикання. Виходять дискомфортні провали на розгоні. Єдиний спосіб досягти комфорту під час перемикань — скоротити їх час. А це, на жаль, означає зростання ціни всієї конструкції.

Піонером масового використання преселективних коробок став концерн Volkswagen , що використовує DSG (S tronic у Audi ) як на передньопривідних, так і на повнопривідних моделях з поздовжньо і поперечно встановленими двигунами. Абревіатура DSG (Direct Shift Gearbox – коробка прямого включення) стала загальним для коробок з двома зчепленнями – хоча насправді це просто товарний знак.

Революційним рішенням стала трансмісія, що з'явилася на початку 80-х з двома зчепленнями DCT (dual clutch transmission) . Розглянемо її роботу на прикладі 6-ступінчастої коробки DSG концерну Volkswagen . У коробки два вторинні вали з розташованими на них веденими шестернями і синхронізаторами — як у шестиступінчастої «механіки» Гольф . Фокус у тому, що первинних валів теж два: вони вставлені один в одного за принципом матрьошки. Кожен із валів з'єднується з двигуном через окреме багатодискове зчеплення. На зовнішньому первинному валу закріплені шестірні другої, четвертої та шостої передач, на внутрішньому — першої, третьої, п'ятої та заднього ходу. Допустимо, автомобіль починає розгін з місця. Вмикається перша передача (муфта блокує провідну шестірню першої передачі). Замикається перше зчеплення, і момент, що крутить, через внутрішній первинний вал передається на колеса. Поїхали! Але одночасно з включенням першої передачі розумна електроніка прогнозує наступне включення другої - і блокує її вторинну шестірню. Саме тому такі коробки ще називають преселективними . Таким чином, включено дві передачі відразу, але заклинювання не відбувається, — провідна шестерня другої передачі знаходиться на зовнішньому валу, зчеплення якого поки що розімкнене.

Принцип роботи роботизованої коробки передач

Стан DSG під час руху першої передачі. Муфтами блоковані шестерні 1-ї та 2-ї передач.

Коли машина досить розженеться і комп'ютер вирішить підвищити передачу, розмикається перше зчеплення і одночасно замикається друге. Крутний момент тепер йде через зовнішній первинний вал та пару другої передачі. На внутрішньому валу вже обрано третю. При уповільненні самі операції відбуваються у зворотному порядку. Перехід відбувається практично без розриву потоку потужності та з фантастичною швидкістю. Серійна коробка Гольфа перемикається за вісім мілісекунд. Порівняйте зі 150 мс на Ferrari Enzo!

Стан DSG після перемикання на 2 передачу. 3-я передача чекає на свою чергу.

Коробки з подвійним зчепленням економічніші і швидші за традиційні механічні, а також більш комфортні, ніж «автомати». Головний їхній недолік — висока ціна. Другу проблему - нездатність передавати великий момент, що крутить, - вирішили з появою DSG фірми Ricardo на 1000-сильному купе Bugatti Veyron. Але поки що доля більшості суперкарів — «роботи». Хоча, наприклад, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano - не подружжя опелівському Ізітроніку: час перемикання у суперробота обчислюється десятками мілісекунд. Роботизована коробка AMG Speedshift , що встановлюється на новітній SL 63 AMG , є модифікованим мерседесовським «автоматом» 7G-Tronic. Тільки момент, що крутить, замість важкого та інертного гідротрансформатора передає одинарне багатодискове «мокре» зчеплення. Завдяки застосуванню складних електрогідравлічних актуаторів, час перемикання становить 0,1 с.

Сьогодні коробки DCT є не тільки у Volkswagen, але і у компаній BMW , Ford , Mitsubishi і FIAT . Преселективні коробки визнали навіть інженери Porsche, які використовують у своїх машинах лише перевірені технології. Аналітики прогнозують, що у майбутньому найбільш поширеними трансмісіями стануть DCT та варіатори . А дні третьої педалі, схоже, пораховані — скоро вона зникне навіть із драйверських спорткарів. Людство вибирає те, що зручніше.