Как работает роботизированная коробка передач
11 лютого 2016Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.
Перед включением передачи водитель выжимает сцепление,
отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через
систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства —
синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует
на валу вторичную шестерню нужной передачи.
Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.
Управляет
актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый
сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая
нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль
сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды
электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда
на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость
движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем.
Проблема
«робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует
момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно.
А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков
и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности
от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные
провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при
переключениях — сократить их время.
Но одновременно
с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее
включение второй — и блокирует её вторичную шестерню.
Именно
поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две
передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая
шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого
пока разомкнуто.
Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!
Коробки
с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических,
а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток —
высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий
момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильномкупе Bugatti
Veyron.
Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя,
например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому
Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками
миллисекунд.
Есть ли будущее у механической коробки передач?
Электромобили дают третьей педали последний толчок в учебники истории.
Бенджамин Хантинг 12 октября 2022 г.
Мануэль Каррильо III | Capital One
Статья QuickTakes:
Существует популярная автомобильная история, в основе которой лежит состязание за душу водителя: оно ведется между поклонниками механических коробок передач и теми, кто предпочитает обещание электрифицированного будущего. На самом деле эта битва уже закончилась. Согласно данным, предоставленным IHS Markit, фирмой, занимающейся бизнес-данными, в 2019 году продажи электромобилей превысили продажи моделей с механической коробкой передач.. В следующем году доля электромобилей на рынке с ручным управлением удвоилась, а к 2021 году электромобили превзошли механические, и их количество в рознице увеличилось в пять раз.
Эти цифры раскрывают еще более суровую правду: в то время как электромобили составляли всего 3% от общего объема продаж автомобилей в США в прошлом году, проникновение на рынок автомобилей с механической коробкой передач сократилось до в значительной степени несущественных 0,6%.
Перед лицом таких суровых цифр уместно задаться вопросом, есть ли будущее у механической коробки передач вообще. Ответ разделен между несколькими сегментами бензиновых двигателей, которые, кажется, стремятся сохранить прошлое, и горсткой компаний, желающих импортировать ностальгию в грядущий урожай электромобилей.
Ниша внутри ниши
Понятно, что механические коробки передач — с педалью сцепления и рычагом переключения передач — больше не являются частью автомобильного мейнстрима. Так где же все еще висят коробки передач с возможностью самостоятельного переключения передач?
Сегодня механические коробки передач используются почти исключительно в таких нишах, как недорогие спортивные автомобили (Mazda MX-5 Miata, Subaru WRX, Volkswagen GTI), мощные автомобили (Ford Mustang, Chevrolet Camaro) и мощные внедорожники (Jeep Вранглер и Форд Бронко).
А как насчет дорогих спортивных автомобилей таких брендов, как Porsche, Ferrari или даже Chevrolet Corvette? Corvette в своем последнем поколении работает только с автоматической коробкой передач, в то время как Ferrari десять лет назад отказалась от традиционных руководств для гоночных автоматических коробок передач с двойным сцеплением. Porsche по-прежнему продает несколько моделей с механической коробкой передач, но они значительно уступают своим двоюродным братьям с двойным сцеплением.
Мануэль Каррильо III
Воображаемые руководства
Проблема усугубляется тем фактом, что большинство электромобилей вообще не переключают передачи — почти все электромобили используют одноступенчатую коробку передач. Поскольку автопроизводители во всем мире сокращают разработку будущих двигателей внутреннего сгорания, механические коробки передач стали чем-то запоздалым для большинства брендов.
Однако есть несколько попыток сохранить магию трех педалей во вселенной электромобилей.
Toyota недавно подала патент на систему, которая воспроизводит ощущения от механической коробки передач, используя программное обеспечение для имитации переключения передач, в то время как Jeep также разработал руководство для использования с электрической версией своего внедорожника Wrangler. Неясно, попадет ли какой-либо из этих дизайнов в выставочные залы. Что более многообещающе, так это многоступенчатая коробка передач eRupt, представленная в новом концепте Dodge Charger Daytona SRT EV, которая имитирует прерывание крутящего момента, обычно связанное с переключением передач в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания.
На самом деле, эти усилия сводятся к жеманству, обращениям к ушедшей эпохе, которые обеспечивают в основном интуитивные преимущества, направленные на сохранение вовлеченности энтузиастов. Другими словами, это еще одна ниша для руководств, чтобы спрятаться от изменений, охвативших всю отрасль, и, возможно, последнее пристанище того, что когда-то было универсальной конструкцией трансмиссии автомобиля.
TAGSМеханическая коробка передачIHS MarkiteRupt
Этот сайт предназначен только для образовательных целей. Перечисленные третьи лица не связаны с Capital One и несут единоличную ответственность за свое мнение, продукты и услуги. Capital One не предоставляет, не поддерживает и не гарантирует какие-либо сторонние продукты, услуги, информацию или рекомендации, перечисленные выше. Информация, представленная в этой статье, считается точной на момент публикации, но может быть изменена. Показанные изображения предназначены только для иллюстрации и могут не быть точным представлением продукта. Материалы, представленные на этом сайте, не предназначены для предоставления юридических, инвестиционных или финансовых рекомендаций или указания на доступность или пригодность какого-либо продукта или услуги Capital One для ваших уникальных обстоятельств. Для получения конкретных советов о ваших уникальных обстоятельствах вы можете проконсультироваться с квалифицированным специалистом.
Бенджамин Хантинг Бенджамин Хантинг — писатель и ведущий подкастов, сотрудничающий с рядом газет, автомобильных журналов и интернет-изданий.
За более чем десятилетие своей карьеры он любит держать блестящую сторону во время трековых дней, и в его гараже всегда слишком много проектов классических автомобилей, частично разобранных в любой момент времени. Помните, если он не протекает, он, вероятно, пустой.
5- и 6-ступенчатые механические коробки передач
Когда вы собираетесь купить автомобиль, вы можете выбрать автоматическую или механическую коробку передач. Так в чем же на самом деле разница между механической и автоматической коробками передач? Мы объясним, что предлагает каждая из них и какая передача подходит именно вам.
Что такое передача?
Трансмиссия вашего автомобиля представляет собой коробку передач, которая передает мощность от двигателя на колеса. Это один из самых важных компонентов вашего автомобиля.
Трансмиссии часто называют по их скорости, которая представляет собой количество доступных для использования передаточных чисел. Например, пятиступенчатая коробка передач имеет пять передаточных чисел.
Что делает трансмиссия?
Используя несколько передаточных чисел, трансмиссия может изменять частоту вращения двигателя в зависимости от скорости вращения колес. Шестерни трансмиссии начинаются большими и становятся меньше по мере увеличения. Более крупные нижние передачи преобразуют высокую скорость двигателя в низкую скорость вращения колес, что дает большую мощность. Эта сила необходима, чтобы ваш тяжелый автомобиль тронулся с места. Когда автомобиль движется, он набирает обороты, и ему требуется меньше энергии для поддержания движения. Затем используются меньшие и более высокие передачи для поддержания скорости и повышения эффективности использования топлива.
Аккумуляторные электромобили обычно имеют одноступенчатую трансмиссию. Хотя других передач нет, у электродвигателя достаточно крутящего момента, чтобы управлять автомобилем только с одной передачей.
Что такое механическая коробка передач?
В механической коробке передач вы переключаете передачи вручную с помощью педали сцепления и рычага переключения передач.
Механическая коробка передач состоит из стержня с несколькими шестернями, который соединяется с выходным валом для передачи мощности от двигателя к колесам.
Механическая коробка передач обычно имеет некоторое количество ведущих передач, передачу заднего хода и нейтральную передачу, при которой ни одна из передач не включена.
Что такое автоматическая коробка передач?
В автомобиле с автоматической коробкой передач автомобиль переключает передачи автоматически. Существует несколько различных типов автоматических коробок передач, но автомат всегда будет переключать передачи вместо вас.
Автоматическая коробка передач имеет парковочный, задний, нейтральный и еще один режимы движения.
Некоторые автомобили позволяют указать автоматической коробке передач, когда переключать передачи, с помощью лепестков за рулевым колесом или с помощью самого переключателя в спортивном или ручном режиме, имитируя ощущения и управление механической коробкой передач.
Другая автоматика может иметь режим пониженной передачи, который удерживает автомобиль на пониженной передаче для движения в неблагоприятных условиях. Также может быть кнопка овердрайва, которая включает или отключает использование более высоких передач.
Многие современные автомобили оснащены бесступенчатой трансмиссией (CVT). В вариаторе используется шкив для управления передаточным числом, что позволяет использовать почти бесконечный спектр передач. Это работает аналогично автомату.
Разница между 5 и 6 скоростями
В большинстве коробок передач четвертая передача — это когда передаточное число между двигателем и колесами равно один к одному. Это когда ваши колеса вращаются примерно с той же скоростью, что и ваш двигатель. Включение более высокой передачи переводит ваш автомобиль в режим ускоренной передачи, когда колеса вращаются быстрее, чем двигатель.
Основное различие между пятиступенчатой и шестиступенчатой коробками передач заключается в том, как они работают с повышающей передачей.
На шоссе, где разумно двигаться со скоростью около 65 миль в час, повышающая передача помогает экономить топливо. Двигателю не нужно напрягаться, чтобы поддерживать скорость. Эта дополнительная шестая передача еще более эффективна.
Какая трансмиссия лучше?
Механическая и автоматическая коробки передач имеют разные ходовые качества. Одно не лучше другого по своей сути. Чтобы помочь определить, какой из них подходит именно вам, давайте посмотрим на их различия.
Преимущества механической коробки передач
Механическая коробка передач позволяет более непосредственно взаимодействовать с автомобилем и управлять им. Опыт вождения с ручным управлением может быть более увлекательным, поскольку автомобиль быстро реагирует на действия водителя.
Поскольку у вас больше контроля над потребляемой мощностью, механическая коробка передач может оказаться полезной при движении по бездорожью, по грязи, дождю или снегу.
В наши дни новые автомобили с механической коробкой передач обычно производятся для рынка энтузиастов.
Только 1,3% всех автомобилей, проданных в Соединенных Штатах по состоянию на 2020 год, являются «коробками», но вы можете найти хорошую сделку на более старый автомобиль с механической коробкой передач.
Недостатки ручного управления
Неправильное переключение передач может привести к повреждению трансмиссии и двигателя. Требуется время, чтобы узнать, как лучше всего сбалансировать скорость двигателя и передачу, а вождение в некоторых ситуациях может быть более напряженным.
Вождение автомобиля с механической коробкой передач в пробках также может быть утомительным, так как постоянное включение передачи может быть утомительным. Резервное копирование и параллельная парковка могут быть более сложными, особенно на склоне.
Некоторые функции безопасности, такие как автоматическое торможение, не могут быть реализованы на автомобиле с механической коробкой передач. Варианты с механической коробкой передач обычно предлагаются только в более низких комплектациях для автомобилей, поэтому вы можете упустить функции безопасности и комфорта, когда едете.
Умение водить машину с ручным управлением уже утеряно, поэтому у других могут возникнуть трудности с вождением вашей машины. Если вы оказались в ситуации, когда вы не можете водить машину, и никто из ваших друзей не может водить палку, наша программа Get Home Safe возместит вам расходы на поездку на такси в одну сторону каждый период действия полиса.
Преимущества автоматической коробки передач
Автоматические коробки передач проще в эксплуатации и делают их отличными транспортными средствами для повседневной езды. Для большинства людей автомобиль с автоматической коробкой передач не вызывает беспокойства. Автоматическая коробка передач имеет множество отказоустойчивых устройств для защиты вашего двигателя от напряженной работы.
Поскольку автомобиль контролирует все, автомат может иметь более продвинутые функции безопасности, что может означать экономию на страховке.
Говоря об экономии, автоматические коробки передач переключают передачи для оптимизации расхода топлива.