«болезни» сцепления и нежный мехатроник. что нужно знать о роботизированных коробках

Советы и рекомендации

Рассмотрев плюсы и минусы роботизированной коробки передач, нужно также обратить внимание на особенности ее использования

Прежде всего, при эксплуатации важно понимать, что робот отличается от привычных АКПП. На практике это значит, что простаивать в пробках или на светофоре в режиме «D» крайне нежелательно на РКПП с одним сцеплением

Условно, в этом случае можно представить водителя на машине с МКПП, который вместо выключения передачи и перевода коробки в нейтраль просто выжал сцепление. В результате быстро выходит из строя выжимной подшипник, сокращается срок службы других элементов.  
Что касается преселективных коробок, переводить КПП в нейтраль при кратковременных остановках необходимости нет. При этом нужно сильнее нажимать на тормоз, чтобы электроника размыкала сцепление.
Также при движении в пробках, на частых подъемах и спусках оптимально переходить из автоматического режима в ручной. Такой режим ручного управления коробкой робот имеется на каждой РКПП. Фактически, водитель сам выбирает передачу, как и на механике, при этом коробка не будет переключаться выше и ниже (например, при движении с небольшой скоростью, если темп езды рваный и т.д.), что позволяет избежать преждевременного износа сервомеханизмов.

На однодисковых роботах можно немного сгладить рывки, если «подстроиться» под алгоритмы коробки и сбрасывать газ перед переключением.
Если машина движется на подъем, оптимально переходить на ручной режим, что позволяет избежать перегревов сцепления и его неожиданного размыкания.
Следует помнить, что при попытке тронуться в гору не все роботы имеют опцию, предотвращающую откат назад. Другими словами, при попытке тронуться на подъеме на роботизированной коробке передач нужно пользоваться стояночным тормозом (ручником). 

Актуальность коробки робот в России

Российские производители автомобилей почти не устанавливают роботизированные агрегаты на свои продукты. В 2020 году руководство автоконцерна ВАЗ заявило, что модели машин Лада Приора будут оснащаться роботизированными КПП. Общий вес устройства составляет примерно 35 кг. Сам агрегат адаптирован под отечественные дороги, а также погодные условия, характерные для климата России.

К примеру, автоматы могут отказать в запуске мотора авто, если температура упадет ниже -25 градусов. Роботизированные агрегаты смогут эффективно функционировать и заводить ДВС при -40 градусах. Производитель АвтоВАЗ дает гарантию на три года на КПП, но утверждает, что в среднем срок службы устройства составит около десяти лет. Такой шаг был сделан представительством концерна для увеличения продаж автомобилей Лада Приора.

Сегодня из отечественных автомобилей роботизированные КПП устанавливаются только на Лады Гранты и Приоры.

Официальный канал Лада представил сюжетный ролик о производстве роботизированных агрегатов для автомобилей Лада Гранта.

Особенности управления

Некоторые режимы работы РКПП получила от автоматической коробки, а именно:

• «N» — нейтраль. Режим, при котором крутящий момент на колеса от КПП не передается. То есть двигатель работает, на коробку передается вращение, но из-за положения шестерен на колеса оно не передается. Используется при длительной стоянке авто, перед началом движения, после остановки;
• «R» — движение задним ходом. Здесь все просто, водитель переводит селектор в это положение и авто движется назад.

Другие же режимы роботизированной коробки имеют свое обозначение:

• «А/М» или «Е/М» — движение вперед. Этот режим соответствует режиму «D» автоматической коробки, то есть автомобиль движется вперед, а КПП производит переключение передач. В режиме «М» выполняется ручное управление. Переводом селектора в определенный паз выбирается необходимый режим;
• « », «-» — переключатель передач. Кратковременные переводы селектора в сторону « » или «-» обеспечивают переключение передачи при ручном режиме управления «М».

Как отличить КПП автомат от робота: конструктивные и технические отличия

АКПП и РКПП в техническом плане очень разные коробки. Как уже было сказано выше, АКПП представляет собой коробку с гидротрансформатором и электроникой, а РКПП — обычная механическая коробка со специальными сервоприводами (актураторами), позволяющими автоматизировать такие процессы как: включение/выключение сцепления и выбор/включение конкретной передачи.

Основные отличия классического автомата от простого (однодискового) робота:

• АКПП намного дороже РКПП;
• отсутствие сервомеханизмов у АКПП;
• расход топлива и количество (объем) смазывающей жидкости в АКПП больше;
• надежность АКПП по сравнению с РКПП выше;
• по сравнению с роботом, ремонт автоматической коробки может быть дороже и дольше;
• коробка автомат, в отличие от робота, переключает передачи плавно и мягко (без толчков и рывков);
• конструктивные отличия (автомат – гидромеханический агрегат, робот- это механика с ЭБУ);
• АКПП — более стабильная и удобная трансмиссия;

Еще добавим, что также именно среди роботов существуют так называемые преселективные коробки. Эти КПП являются все той же механикой, однако отличаются от аналогов наличием двух сцеплений и более сложным исполнением.

Минусы коробок-роботов

Это было все, что касается плюсов. Теперь поговорим о минусах, которых тоже не мало и во многом именно они определяют конечный выбор автовладельца.

• Электронный блок управления – узел очень капризный, боящийся любых излишних нагрузок и, уж тем более, незапланированных модификаций. Чип-тюнинг и перепрошивка ЭБУ в неопытных руках может означать конец для всего сцепления. Как правило, водители не рискуют такими действиями, пока автомобиль находится на официальном гарантийном обслуживании. В целом же блоки управления роботизированных КПП поддаются любым модификациям, но только в опытных руках и за хорошие деньги.
• Блок управления по-прежнему является больным местом КПП. При неудачной, даже официальной прошивке, возможны сбои в программе ЭБУ, которые приводят к торможению всего сцепления и провалу передач.
• Ручной режим становится как и плюсом, так и минусом. В условиях загруженного трафика и пересеченной местности он становится вынужденной необходимостью, даже для неопытных водителей.
• Роботизированные КПП требуют определенных правил эксплуатации, в том числе и в управлении педалями газа и тормоза. Как правило, «роботы» не любят вдавливания газа до упора и, наоборот, легкого нажима на тормоз.
• При управлении автомобилем с «роботом» следует все время наблюдать за температурой сцепления – перегрев резко снижает износостойкость коробки и ведет к преждевременному ремонту. Поэтому буксование или «лаунч» могут стать для роботизированной КПП последним смертельным номером.

Куда смотреть перед покупкой?

Как проверить корейский робот перед покупкой — обо всех рисках…

На российском рынке чаще всего автомобили именно с 7DCT, в частности Soul, Ceed CD или Sportage 4. И, если последняя модель достаточно свежая и редко встречается на рынке с большим пробегом, при выборе подержанного Soul или Ceed CD могут встретиться проблемные коробки.

Подбирая автомобиль на вторичном рынке, лучше провести полную диагностику трансмиссии, включая тест-драйв. Селектор РКПП должен мягко перемещаться между режимами, коробка — плавно трогаться и переключать передачи. Плавность переключения у DCT на уровне современных 8-ступенчатых гидротрансформаторов, исправная трансмиссия работает также мягко как DSG без пробега.

Если переключение передач или старт с места сопровождается сильным рывком и посторонней вибрацией, необходимо проверить износ пакета сцеплений. Ощутимые вибрации и толчки проявляются у DCT уже при компенсации штока хода 55–65% — половинном износе дисков сцепления. Ярче всего выработка сцепления чувствуется на тяжелых автомобилях — например, Kia Seltos или Sportage.

При тест-драйве коробка должна стабильно переключать все передачи в полном скоростном диапазоне. Чаще всего коробка перегревается в перегруженном состоянии — загорание индикатора “Clutch high temperature” через 5–10 минут тест-драйва свидетельствует о критическом износе пакетов сцепления или сильном засорении трансмиссионной жидкости.

При выборе автомобиля с пробегом от 50 000 км желательно поднять историю сервисного обслуживания и изучить время и частоту срабатывания дисков сцепления. Подобная функция доступна на всех современных DCT при подключении оборудования дилерского функционала.

Рассматривать автомобили с пробегом от 100 000 км рекомендуется только при действующей гарантии Kia, в противном случае лучше сразу заложить бюджет на возможный ремонт. Из возможных затрат на примере Kia Seltos с DCT:

• Замена сцепления — 75 000 рублей.
• Установка маховика после перегрева сцепления — 100 000 рублей.
• Механизм выжима сцепления — 120–150 000 рублей.

Важно! При выборе автомобиля с пробегом DCT обязательно нужно протестировать оборудованием дилерского функционала. Конструктивная сложность трансмиссии и малый возраст модели на рынке не позволяют полноценно проверить коробку самостоятельно

Так что экономия на спичках здесь будет совсем неуместной.

Что за робот такой?

Прежде чем перейти к выяснению достоинств и недостатков, необходимо разобраться, что же вообще собой представляет роботизированная коробка передач.

По сути, это всё та же хорошо известная многим МКПП, но только дополненная механизмами, которые без участия человека нажимают на сцепление и переводят коробку на нужную передачу.

Конечно же, в салон авто робота, который бы выполнял такие манипуляции, не посадишь, поэтому инженеры просто доукомлпектовали КПП специальными устройствами под названием актуаторы, которые, собственно, и дёргают за вас селектор передач и выжимают сцепление.

Управляются они при помощи электроники, умеющей считывать и анализировать сигналы с многочисленных датчиков, разбросанных по узлам и агрегатам машины.

К слову, актуаторы могут быть с электрическим приводом, в основе которых лежит электродвигатель, или с гидравлическим.

Первые, как правило, устанавливаются на автомобили бюджетного класса, и их негативной стороной является невысокое быстродействие. Вторые — прерогатива более дорогой техники и они работают намного быстрее.

Роботизированная коробка, является симбиозом проверенных временем технических решений, благодаря чему она довольно надёжна.

Все подобные трансмиссии имеют и полуавтоматический режим, при котором водитель сам может включать необходимую скорость с помощью селектора коробки или под рулевых лепестков.

Гидромеханическая автоматическая коробка передач, или «обычный автомат»

Чтобы не управлять коробкой «врукопашную», и не особо напрягаться ручками-ножками в плотном городском потоке, и придумана автоматическая коробка передач. Сначала появилась гидромеханическая АКП (автоматическая коробка передач). Для того, чтобы понять, как она работает, нужен… вентилятор (обычный, бытовой) и какая-нибудь детская вертушка-игрушка с винтом-пропеллером, похожим на вентиляторный. Включите вентилятор и поднесите к нему эту игрушку. Что произойдет? Пропеллер на игрушке тоже будет крутиться! Теперь представьте, что винт приводит в движение не электромотор вентилятора, а двигатель автомобиля. А второй винт находится на валу, уходящем в «черный ящик» с шестеренками, муфтами, и всем прочим. Оба этих винта заключены в герметичный корпус, заполненный специальной трансмиссионной жидкостью, который называется гидротрансформатором. 
Для чего эти страсти? А для того, чтобы плавно трогаться, как можно плавнее переключать передачи безо всякого сцепления «от ноги» водителя, как в «механике» между двигателем и «черным ящиком» с шестеренками. Ведь для того, чтобы тронуться, нужно плавненько соединить мотор и «черный ящик» коробки. Вот гидротрансформатор, совершенно не теряя усилий от двигателя, это и делает. А жидкость нужна для того, чтобы через нее передавать вращательное движение. А то воздух, он не справится. Плотность воздуха мала для передачи энергии на таких скоростях вращения. Что же касается переключений передач, то они выполняются по команде блока управления, автоматически, в зависимости от условий движения. Раньше эти блоки были гидравлические, сейчас электронные.
В общем, всё в гидромеханической АКП, вроде, хорошо. Сама едет, сама переключается. Водителю остается только жать педали «газа» и тормоза, да селектор «автомата» щелкать между «Паркинг», «Драйв» и «Назад». Причем работает эта штука вполне надежно. Если не изображать из себя Шумахера на АКП, и соблюдать Регламент ТО, то и не ломается.
Но недостатки есть. Главные среди них – ощутимые моменты автоматических переключений диапазонов АКП в «черном ящике» с шестеренками, и более высокое потребление горючего, в сравнении с «механикой» при одинаковых силовых агрегатах. Потребность в большем комфорте, возраставшие цены на топливо и забота об экологии стимулировали инженеров подумать на тему автоматизации ещё раз.

Роботизированная коробка передач

Работает по такому же принципу, что и механическая, имеет схожую конструкцию с шестеренками. Но разобщение коленвала мотора с силовой передачей транспортного средства и переключение шестерен в коробке осуществляется автоматизированно. Устройством управляет электроника, а автолюбитель лишь подает информацию на вход.

Роботизированная коробка передач

Управление осуществляется электронным блоком с сервоприводами или актуаторами, которые бывают двух видов — гидравлические и электромоторы. Когда исполняющим механизмам дается команда для переключения, один актуатор выжимает сцепление. Другой — включает необходимую скорость, перемещая синхронизаторы.

Гидравлический привод стоит дороже, и устанавливают его только на автомобили представительского класса или спортивные болиды. Эксплуатация предполагает использование тормозной жидкости. Она находится под давлением и ускоряет процесс переключения до 0,05 сек. Поэтому гидравлику выбирают гонщики и стритрейсеры. Электропривод применяется чаще, так как стоит дешевле. Но задержка переключения составляет десятые доли секунды, что ощущается в момент разгона.

Слева — гибравлический привод, справа — электропривод

Есть два рабочих режима коробки — автоматический и ручной. В первом случае компьютер посылает приказ сменить передачи на основе собранных данных различных систем. Сюда относится скорость движения, количество оборотов двигателя и прочие показатели. Если активирован ручной режим, человек подает команды, используя рычаги управления — лепестки под рулем и селектор КПП. Автолюбитель сам производит регулировку селектора и устанавливает ограничение на смену передач роботом.

Подрулевой лепесток для переключения скоростей

Чтобы до конца понять, как работает роботизированная коробка, стоит рассмотреть ее конструкцию. Устройство идентично МКПП. Она состоит из корпуса, называемого картером. Внутри находятся валы, расположенные параллельно друг другу. На них крепятся шестеренки, попарно находящиеся в зацеплении. Коробка бывает двухвальной либо трехвальной.

Устройство роботизированной коробки передач

Крутящий момент передается от мотора на первичный, также называемый ведущим, вал. Преобразованный момент направляется на ведущие колеса со вторичного — ведомого. Разница между валами заключается в том, что на вторичном шестерни могут свободно вращаться, а на ведущем крепятся жестко. Часто ведомый делят на два, чтобы уменьшить его длину и соответственно, размеры коробки. Чтобы крутящий момент не подавался на колеса, выбирают положение «нейтраль». В таком режиме на ведомом вале свободно прокручиваются шестерни.

При использовании МКПП перед сменой передачи требуется нажать на педаль сцепления. В противном случае первичный вал не отсоединится от двигателя автомобиля. Электроника, встроенная в роботизированные модификации, снимает лишнюю нагрузку с водителя. Поэтому во время вождения человеку не нужно нажимать ногой на педаль сцепления.

После срабатывания сцепления, при помощи рычага коробки передач водитель перемещает синхронизаторы. Они представляют собой особые механизмы, выравнивающие частоту вращения ведомого вала и активируемой шестерни. Когда срабатывает сцепление, вращающий момент с нужным коэффициентом переносится на ведомый вал. Далее он подается на главную передачу и колеса.

Устройство

Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:

• картер;
• входной, выходной и промежуточный валы;
• синхронизаторы;
• ведущих и ведомых шестерней;
• механизма переключения передач.

Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.

Валы и блоки шестерней

В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.

С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые

При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей

На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.

Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:

• подвижно на шлицах;
• фиксировано на ступицах.

Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.

В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.

Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:

Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.

Механизмы управления

За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.

Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:

• рычага;
• приводов;
• ползунов;
• вилки;
• замка;
• муфты переключения передач.

Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.

Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.

При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.

Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.

Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:

Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.

Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.

Принцип работы РКПП

Роботизированные КПП могут работать в автоматическом и полуавтоматическом (ручном) режимах. Режим-автомат предполагает управление коробкой передач через электронику на основании полученных данных от внешних датчиков, путем реализации выбранного алгоритма работы через исполнительные механизмы.

Полуавтоматический режим (ручной) предусматривает выбор и переключение передач вручную. Режим вручную позволяет осуществлять плавное переключение с низкой на высокую передачу, используя селекторный рычаг или подрулевые переключатели (лепестки).

Что касается общего принципа работы такой коробки передач, то он достаточно прост. При включении двигателя и выборе передачи включается первая скорость в коробке, затем включается сцепление и начинается движение.

При движении автомобиля на начальной передаче, роботизированная КПП готова включить следующую передачу. Управляющий блок принимает  сигнал с последующим переключением на более высокую передачу и вторая передача включается одновременно с первой. В механической передаче такое невозможно, а в роботизированной возможно поскольку в ней две пары валов, если вы еще не забили.

Пока сцепление включено на первой паре, вторая пара, со следующей включенной передачей ждет своей очереди вступить в работу и как только сигнал от системы поступает, сервопривод (актуатор) включает сцепление на второй паре валов, а на первой сцепление отключается и включается третья передача, которая так же будет ждать своей очереди.

На верхней схеме показана работа коробки DSG при включенной первой передаче, а на нижней схеме при включенной второй передаче.

Обратите внимание на отличие от механической коробки передач, в которой сцепление всегда находится во включенном состоянии и для переключения скоростей сцепление выжимается. В роботизированной же коробке сцепление постоянно находится в выключенном состоянии и подключается только в момент, когда необходимо передать момент через определенную пару валов коробки передач

На сегодняшний день практически каждый автоконцерн имеет в своем автомобильном ряду модели с роботизированной коробкой. Правда, названия у этих коробок разные:

• DSG – Volkswagen (пожалуй, самая известная и скандальная)
• S-Tronic – Audi (принадлежит Volkswagen и наверняка есть что-то общее с DSG, но концерн это отрицает)
• Speedshift DCT – Mercedes-Benz
• DCT M Drivelogic – детище BMW
• PDK – Porsche (здесь плохую коробку вряд ли поставят);
• Twin Clutch SST – Mitsubishi  
• Powershift – Ford
• TCT – Alfa Romeo

Что в итоге

Как видно, перед покупкой автомобиля с коробкой-робот рекомендуется заранее изучить все особенности установленной на него КПП

Важно понимать, что некоторые мелкие нюансы можно устранить путем перепрошивки (замена ПО на более свежие версии) и адаптации, однако в значительной степени улучшить работу такой КПП не получится

Если приобретается подержанный автомобиль, нужно быть готовым к тому, что уже в данный момент или в скором времени могут быть необходимы серьезные вложения (замена сцепления, масла КПП, актуаторов и т.д.).

В случаях, когда преселективная коробка – робот начала сильно дергаться, коробка DSG переключается с ударами, рывками или с задержками, нужно помнить, что ремонт может по стоимости превысить 1/3 от общей средней цены всего подержанного авто на вторичном рынке.

https://youtube.com/watch?v=f3D8P4MmIgo

Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач: «однодисковый» робот, преселективная роботизированная КПП с двумя сцеплениями. Рекомендации.

Преселективные роботизированные коробки передач с двойным сцеплением DSG и Powershift: в чем отличия, какая коробка лучше. Рекомендации.

Чем отличается коробка робот от классического гидромеханического автомата АКПП. Виды роботизированных трансмиссий, плюсы и минусы автоматов, что выбрать.

Как поменять масло в роботизированной коробке: когда нужна замена, какое масло выбрать, сколько масла нужно в коробку робот. Процесс замены масла в РКПП.

Автоматическая коробка передач PowerShift: устройство, принцип работы. Преимущества и недостатки АКПП PowerShift, что нужно учитывать при эксплуатации.

Устройство и принцип работы роботизированной КПП. Отличия роботизированных коробок передач от гидротрансформаторной АКПП и вариатора CVT.