Cutie de viteze robotică (în mod colocvial robot , denumit în continuare - RCP ) - cutie de viteze , în care proiectarea ansamblului responsabil pentru reducerea și zdrobirea intervalului de putere în trepte, în general, arată ca o cutie de viteze manuală , dar cutia de viteze în sine funcționează automat și nu nu necesită intervenția șoferului în procesul de comutare. Spre deosebire de mașinile automate hidraulice tradiționale, este dificil să automatizezi procesele de lucru în RCP fără electronică auxiliară, prin urmare, RCP a devenit posibilă numai odată cu apariția sistemelor de control cu microprocesor compacte și fiabile .
Unul dintre primele modele de masă a fost marfă americană RCP Eaton Autoshift cu 10 trepte pentru camioane tractoare , dezvoltat pe baza cutiei de viteze manuale nesincronizate Fuller RTO-10 cu 10 trepte și produs din 1997 până în prezent (2020). [1] Pe echipamentele moderne de transport, RCP-urile sunt folosite la egalitate cu transmisiile automate hidromecanice atât la camioane, cât și la mașini și pot fi realizate pe baza a două scheme mecanice fundamental diferite: RCP cu un ambreiaj și RCP cu două ambreiaj [2] .
În lexicul tehnic european, indiferent de limbă, RCP-urile sunt de obicei notate prin abrevierea AMT - Automated Manual / Mechanical Transmission. În plus față de aceasta, RCP-urile cu dublu ambreiaj pot fi denumite DCT - Transmisie cu dublu ambreiaj, deși definiția „automatică” este omisă aici.
Ca și în cazul altor tipuri de transmisii automate, șoferul are doar două pedale: frână și gaz. Comportamentul transmisiei manuale la viteză minimă diferă de transmisia automată, iar transmisia manuală poate emula atât o automată hidraulică [3] (la viteze mici , convertizorul de cuplu se transformă într-o treaptă descendentă și învinge forța de frânare, de unde pedala de frână). control), și poate funcționa complet diferit (de exemplu, conduce de la o ușoară presiune asupra gazului) [2] . Există un caz cunoscut: primele versiuni ale unui robot VAZ cu un singur disc au condus prin apăsarea ușoară a gazului, dar în modificările ulterioare au adăugat firmware-ului emularea parțială a unei transmisii hidro-automate [4] .
Selectorul de transmisie manuală are următoarele moduri:
Modul de parcare este disponibil în cutia Volkswagen DSG și este absent în transmisia manuală VAZ. Șoferul VAZ lasă mașina în modul N (în neutru) sau D/R (în prima/marșarier). Ca și în cazul transmisiilor automate, modul P completează, mai degrabă decât înlocuiește, frâna de parcare și nu va ține mașina în pantă.
O transmisie manuală necesită o muncă delicată a pedalei de ambreiaj, iar gândirea de design a mers în direcții diferite pentru a rezolva această problemă. Unul dintre ele este de a realiza un mecanism complet diferit, în care viteza este comutată prin ciupirea uneia sau a altei părți a transmisiei în mai multe etape, iar șocurile care apar în acest caz sunt stinse printr-un mediu lichid - așa se face un tradițional lucrari de transmisie automata hidromecanica . Al doilea este mai simplu - pentru a forța automatizarea să strângă ambreiajul. Prima versiune operațională a unei astfel de cutii - Saxomat - a fost lansată în 1957. Această cutie a stors doar ambreiajul, treptele trebuiau schimbate manual [5] .
Chiar înainte de război, celebrul Adolf Kegress a descris conceptul de cutie cu două ambreiaje. Nu se știe dacă cineva a întruchipat-o atunci în metal. În anii 1980, ideea a fost preluată de inginerii de curse Porsche, care au realizat prima versiune funcțională a unei transmisii manuale cu două ambreiaje pe o bază de element analogic [6] . Cutia a ieșit grea și nesigură, a fost necesar un ambreiaj cu picior pentru pornire, dar startul a fost făcut, Porsche 956 a funcționat și a dat rezultate bune, iar sistemul a continuat să se îmbunătățească la mașinile de curse [7] . S-a dovedit, însă, că și modelele cu un singur ambreiaj realizate din materiale moderne se schimbă destul de repede. Cutia modernă de mașini de curse de înaltă serie, inclusiv Formula 1 , este semi-automată cu un singur ambreiaj (pentru simplitate , came secvențială , care este destul de acceptabilă în curse).
În 2003, Volkswagen AG a lansat primul „robot” cu două discuri pentru mașinile rutiere. Și astăzi, Volkswagen DSG este cel mai faimos și răspândit dintre roboți cu două ambreiaje, iar mecatronica este porecla pentru actuatorul oricărui robot (cum este numit de Volkswagen ). Dacă robotul cu două ambreiaje de ulei Volkswagen DSG6 DQ250 diferă puțin în ceea ce privește statisticile de defecțiune față de alte cutii, atunci „fratele mai mic” Volkswagen DSG7 DQ200 cu două ambreiaje uscate s-a dovedit a fi destul de nereușit [8] . Producătorul a spus: aceasta este o cutie foarte promițătoare și nu o va refuza, în schimb dă o garanție de 5 ani sau 150 de mii de kilometri. Din 2014, cutia a fost recunoscută ca fiind suficient de fiabilă și a refuzat o astfel de garanție.
Concomitent cu roboții cu disc dublu, au apărut și roboți cu un singur disc - nu aveau nimic de-a face cu design-urile de curse, erau mecanici dovediți, la care erau atașate actuatoare. Experimentul de marketing și inginerie a eșuat: primii „roboți” s-au schimbat ca absolvenții școlilor de șoferi, cu smucituri [2] . Până la sfârșitul anilor 2010, reglementările stricte de mediu [6] au forțat producătorii europeni să adopte în mod masiv cutiile de viteze manuale.
Pe lângă cele două scheme tradiționale - cu unul și două clutch - există și scheme exotice. A fost patentată o cutie cu trei ambreiaje [6] . Rareori există un „automat fără convertor de cuplu” [9] - un amestec de „automat” și „robot”, o cutie de viteze planetară hidraulică cu ambreiaj. Unul dintre ambreiaje („ambreiaj”) este folosit pentru pornire, este mai puternic, sunt prescriși algoritmi speciali de control. Comutare ulterioară - ca într-o transmisie automată. Există și CVT-uri fără convertor de cuplu [10] . Koenigsegg Jesko este echipat cu o cutie de viteze cu 9 trepte, cu trei arbori, fără schimbătoare, dar cu 7 ambreiaje [11] .
O transmisie manuală cu un singur disc este o cutie de viteze manuală cu ambreiaj, pe care sunt instalate două mecanisme de acţionare (actuatoare): unul este responsabil pentru apăsarea ambreiajului, al doilea pentru selectarea şi schimbarea vitezelor. Acționările pot fi fie electrice (controlate de motoare) Toyota Corolla, fie hidraulice (controlate de solenoizi) Citroen Picasso.
Dacă cutia de viteze este hidraulică (utilizată de obicei la mașinile scumpe), există și o pompă care menține presiunea în sistemul hidraulic și o placă hidraulică (căile de ulei și scaunele supapelor realizate într-o placă mare de metal). Interesant, a fost primită cutia de viteze cu două discuri DSG7 DQ200, instalată în mașinile Volkswagen de putere redusă: este electro-hidraulică, cu o pompă electrică de putere redusă care nu poate menține presiunea dacă începe curgerea lichidului Pompa hidraulică funcționează pe principiul pompei cu viteze. Aspiră ulei hidraulic și îl livrează în circuitul de ulei la o presiune de 70 bar. Presiunea este susținută de un acumulator hidraulic (receptor). Dacă în mașină selectorul sunt mai multe supape pe o tijă comună, atunci selectorul robotului este un comutator pur electric, procesorul se ocupă de procesarea modurilor.
Un know-how important al producătorilor de automobile este algoritmii de comutare: robotul trebuie să se adapteze la uzura naturală a discului de ambreiaj [12] , să nu interfereze cu șoferul cu comutarea nereușită și să efectueze diverse tehnici de conducere într-o mașină manuală. Robotul Opel Easytronic primește informații de la senzorii ABS și nu comută dacă mașina se întoarce - iar eliberarea gazului, dimpotrivă, este un semnal de comutare [12] . Lada Vesta implementează tehnici populare de conducere precum parcarea în treapta de viteză, pornind iarna din treapta a 2-a, pornirea motorului „din împingător”, tragerea lui din noroi „legănând” [13] . Lamborghini Aventador are un robot cu un singur ambreiaj, dar furcile sunt controlate de patru actuatoare hidraulice independente, iar treptele adiacente (cu excepția ultimei perechi, 6-7) sunt pe furci diferite, ceea ce oferă mașinii sport o schimbare solidă de 50 ms. timp [14] . Cutia de marfă Volvo I-Shift nu este sincronizată, sincronismul de rotație a arborilor este realizat prin software.
Aproape toate mașinile cu roboți sunt echipate cu sisteme automate de recul ( hill assist ) [15] [3] . Eșecul acestei funcții poate cauza neplăceri și chiar un accident [10] .
Pentru a comuta, robotul preia informații de la o varietate de sisteme ale vehiculului și, dacă acești senzori eșuează, sunt posibile erori. Mulți roboți încetează să funcționeze normal atunci când lampa de frână se defectează [12] .
O transmisie manuală cu două discuri este două transmisii manuale paralele cu două ambreiaje într-unul, unul pentru treptele pare, celălalt pentru cele impare. Când mașina este în treapta 1, cutia impară este în treapta 1 și ambreiajul, iar în cutia pară, doar treapta a 2-a și ambreiajul sunt deschise.
Când este nevoie să treceți în treapta a 2-a, un ambreiaj este decuplat, celălalt este cuplat. Când computerul vede că șoferul continuă să accelereze, pregătește treapta a 3-a pe cutia impară, iar când este timpul să schimbe, va deschide din nou un ambreiaj și va închide pe celălalt.
Prin urmare, cutia se numește preselectivă ( „cu o selecție preliminară” ) - în timp ce mașina conduce în treapta a 2-a, cutia se pregătește a treia în avans, astfel încât să poată trece rapid la ea mai târziu. Transmisiile manuale cu dublu disc comută în 0,2 s sau chiar mai repede [6] , fără a întrerupe fluxul de putere, ci doar la treapta de viteză care este pregătită în prealabil [3] . Erorile de predicție (de exemplu, o accelerare bruscă din modul economic și, prin urmare, o coborâre urgentă cu două sau trei trepte) duc la o întârziere [3] .
Principalele avantaje ale roboților cu două discuri sunt comutarea lină și economia de combustibil. Dezavantajele sunt chiar întârzierea în timpul accelerației [3] , prețul la nivelul unei mașini automate, nu cel mai bun comportament la viteze mici și o reparație prost lucrată (pentru 2018) [16] - de exemplu, Volkswagen AG pur și simplu se schimbă unitatea de ambreiaj sau mecatronică pentru majoritatea problemelor [8] .
Notă. Cutiile mecanice erau numite și preselective, în care înainte de pornire este indicată următoarea treaptă de viteză: atunci când selectorul este deplasat, arcurile sunt armate sau supapele pneumatice sunt comutate, când pedala de ambreiaj este apăsată, acestea funcționează și pun automat treapta de viteză. Asta nu are nimic de-a face cu RP.
Pentru 2019, o transmisie manuală cu două discuri este utilizată într-o mare varietate de clase de vehicule. La mașinile de clasă ieftină și de mijloc, se laudă cu un preț și un consum comparabile cu o „automată” ca într-o transmisie manuală. Astfel, consumul declarat al unui Volkswagen Golf turbo de 122 de cai putere este de 5,9 l/100 km la un „robot” și de 6,3 la un manual [17] .
La mașinile sport, „roboții” cu două discuri sunt iubiți pentru comutarea rapidă, ceea ce înseamnă accelerație dinamică. Deci, Bugatti Veyron de 1200 de cai putere este echipat cu un „robot” cu 7 trepte și accelerează până la 100 km/h în 2,5 s [18] . Un BMW M3 de 425 de cai putere cu cutie de viteze manuală accelerează până la 100 km/h în 4,1 secunde, cu un „robot” – în 3,9 [19] .
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corporation a fost primul care a echipat un camion cu un robot cu două discuri în 2011 [20] . Ulterior, ideea a fost preluată de alți producători ( John Deere - 2012, Volvo - 2014), dar pentru 2019 astfel de camioane rămân exotice: design-urile complexe nu adaugă profitabilitate camionului [15] .
Robotul nu este aplicabil în SUV-uri , echipamente de construcții: la viteză minimă cu tracțiune mare, convertorul de cuplu funcționează mai bine [21] [10] [15] .
O automată fără convertor de cuplu este extrem de rară, în principal în mașinile reprezentative scumpe ( Aurus Senat , echipament sportiv al clasei S Mercedes-Benz [22] ). Deși au existat propuneri de echipare a VAZ-urilor cu o astfel de mitralieră [9] . Un CVT fără convertor de cuplu se găsește, de exemplu, în crossover-ul Subaru Forester .
O transmisie manuală cu un singur disc în mașinile de pasageri pentru 2019, din cauza ieftinității și a deficiențelor sale fundamentale (este nevoie de timp pentru a comuta, iar aceste comutatoare apar în momente necontrolate), este utilizată numai în mașinile ieftine (de exemplu, Lada Vesta ). În gamele mărcilor importante ( Volkswagen , Hyundai , KIA , Ford ) pentru 2019, nu există roboți cu un singur disc - deși au mai fost văzuți (de exemplu, Citroën C3 ).
În transportul de mărfuri continuă să fie utilizați roboți cu un singur disc (Eaton Autoshift, Eaton Ultrashift, Volvo I-Shift, Renault Optidriver). Camionul are mai mult de o duzină de trepte cu modele complexe de schimbare (o pârghie selectează un număr de trepte, a doua - treapta reală, adesea una dintre pârghii este un preselector - schimbă treapta atunci când șoferul apasă ambreiajul [23] ) și chiar schimbarea semi-automată este mai convenabilă decât cea complet manuală. În plus, mulți dintre acești roboți sunt parțial unificați cu cutii manuale. Un dezavantaj binecunoscut al unei transmisii manuale moștenit de la cutiile de viteze manuale - la viteze minime trebuie să conduci cu alunecarea ambreiajului, iar șoferul vede condițiile de drum mai bine decât un robot - este rezolvat prin introducerea unor trepte reductoare care oferă o mișcare stabilă la viteze mai mici decât 1 km/h [24] [25] . Se crede [15] că dintre toate camioanele, tractorul principal beneficiază cel mai bine de robotul - și nu de un camion de gunoi sau un camion de livrare.
Mașinile semi-automate cu un singur disc sunt adesea folosite în cursele auto. Uneori, realizările inginerilor de curse pătrund în mașinile sport, transformându-se în roboți cu drepturi depline ( Lamborghini Aventador ).