Автомобиль, роботизированная коробка передач

Перед тем как включить передачу, водитель должен выжать сцепление, чем он отсоединит первичный вал от мотора. Затем рычагом коробки переключения передач на ведомом валу, будут перемещены специальные устройства, которые еще называют синхронизаторы. Когда устройства подводятся, муфта синхронизатора будет жестко блокирована на валу вторичной шестерней нужной передачи. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на ведомый вал, а от него (посредством главной передачи) и на колёса. Для того чтобы сократить общую длину коробки переключения передач вторичный вал нередко делят на два, посредством распределения ведомых шестерен.

Принцип действия роботизированной коробки передач очень схож с принципом работы обычной механики. Единственным отличием является то, что смыкание/размыкание сцепления и выбор передач в «роботизированной коробке» занимаются сервоприводы, которые еще называют актуаторы. Зачастую это шаговый электромотор с исполнительным механизмом и редуктором. Однако существуют и гидравлические актуаторы.

Самими актуаторами управляет электронный блок. По команде, отвечающей за переключение, первый сервопривод будет выжимать сцепление, второй перемещать синхронизаторы, при этом включая необходимую передачу. После всех этих манипуляций первый сервопривод медленно отпускает сцепление. Поэтому нет необходимости устанавливать в салон педаль сцепления — при поступлении специальных команд электроника способна все сделать сама. Команда на смену передачи в автоматическом режиме поступает от электрокомпьютера, который учитывает скорость движения, обороты мотора, данные ABS, ESP и иные системы. В ручном режиме — приказ на переключение передачи отдаёт автовладелец при помощи селектора подрулевых лепестков или коробки переключения передач.

Для более глубокого ознакомления была выбрана роботизированная коробка Easytronic от модели Opel. В ней фирма Ricardo предложила заменить актуаторы для выбора передачи и сцепления одиночным электромагнитным актуатором. Благодаря этому уменьшились масса и размеры агрегата. Самым главным является то, что механизм выбора передач стал работать в 8 раз быстрее, а совокупный период разрыва потока мощности стал ниже, вплоть примерно на 0, 35 с.

Проблема роботизированной коробки переключения передач — это отсутствие обратной связи. Человек может чувствовать момент смыкания дисков и переключить скорость плавно и быстро. А электроника по своей сути перестраховщица, чтобы сохранить сцепление и избежать рывков, роботизированная коробка передач надолго разрывает поток мощности от мотора к колёсам во время переключения передач. В результате чего на разгоне могут появляться дискомфортные провалы. Единственно верный способ при переключениях достичь комфорта — это сократить затрачиваемое на них время. А это, увы, будет определять рост цены всей конструкции, следовательно, будет стоить дороже и автомобиль. Коробка передач подобного вида, конечно, предпочтительна на скоростных автомобилях.

Первой, кто массово стал использовать перспективные коробки, стала компания Volkswagen, которая использовали DSG как на полноприводных, так и на переднеприводных моделях с поперечно и продольно установленными моторами. Direct Shift Gearbox (DSG — коробка прямого включения) стала впоследствии нарицательной для коробок с парой сцеплений, хотя в действительности это просто товарный знак.

Революционное решение было найдено в начале 80-х годах с трансмиссией с двумя сцеплениями dual clutch transmission (DCT). Давайте рассмотрим её работу на примере коробки DSG с 6-ступенями от компании Volkswagen. У коробки есть два вторичных вала, на которых расположены ведомые шестерни и синхронизаторы — точно также как и на шестиступенчатой «механике» WV Гольф. Фокус состоит в том, что тут также же два первичных вала: они вставляются друг в друга как в матрёшке. Каждый из валов соединяется с мотором через многодисковое отдельное сцепление. На первичном внешнем валу закреплены шестерни шестой, четвёртой и второй передач, на внутреннем — пятой, третьей, первой и передачи заднего хода. К примеру, машина начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта заблокирует ведомую шестерню 1-ой передачи), замыкается первое сцепление и через внутренний первичный вал передаётся крутящий момент на колёса. Началось движение! Однако вместе с включением 1-ой передачи умная электроника спрогнозирует детальнейшее включение 2-ой и блокирует её вторичную шестеренку. В результате этого подобные коробки еще называют— преселективными. В результате включены сразу две передачи, однако не заклинивание происходит, ведущая шестерня 2-ой передачи находится на ведущем валу, сцепление которого на данный момент разомкнуто.

Когда автомобиль достаточно разгонится и электроника решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и вместе с тем замыкается второе. Крутящий момент в данном случае будет идти через первичный внешний вал и пару 2-ой передачи. А на ведомом валу уже будет выбрана 3-я передача. Когда происходит замедление, те же операции начитают свое действие в обратном порядке. Переход будет происходить с фантастической скоростью и практически без разрыва потока мощности. Серийная коробка WV Гольф переключается за 8 миллисекунд. К примеру, на Ferrari Enzo те же действия будут происходить за 150 миллисекунд!

AMG Speedshift, роботизированная коробка, которая устанавливается на новый SL 63 AMG, выглядит в виде модифицированного мерседесовского «автомата» 7G-Tronic. Однако крутящий момент вместо инертного и тяжёлого гидротрансформатора передаёт многодисковое одинарное «мокрое» сцепление. В результате применения сложных электрогидравлических актуаторов время, которое отводится на переключения, будет сильно сокращаться и составлять примерно 0, 1 с.