Устройство и принцип работы коробки передач Powershift
Содержание
Для повышения комфорта в управлении автомобилем автопроизводители разрабатывают разные системы. Среди прочего много внимания уделяется трансмиссии. Сегодня разными концернами было разработано большое количество АКПП. В список входит и вариатор, и робот, и автомат (подробней о том, какие модификации может иметь трансмиссия, рассказывается в другой статье). В 2010-м году компания Ford вывела на рынок новый автоматический узел трансмиссии, который назвала Powershift.
Спустя всего два года от начала производства данной коробки передач от покупателей новых моделей авто начали поступать жалобы на неадекватную работу механизма. Если не вдаваться в подробности, то отрицательный отзыв многих пользователей заключался в том, что работа КПП часто сопровождалась проскальзыванием, медленным переключением скоростей, рывками, перегревом и быстрым износом элементов устройства. Иногда появлялись сообщения о самопроизвольном переключении передач и ускорении авто, что провоцировало аварии.
Рассмотрим, в чем особенность данной коробки передач, по какому принципу она работает, какие модификации бывают, и самое главное – действительно ли все настолько печально, что от этой трансмиссии нужно держаться подальше?
Что такое коробка Powershift
Роботизированный вариант коробки передач от американского бренда устанавливался в предпоследнем поколении Focus (для американского рынка), а также в последней генерации данной модели (предлагалась для рынка стран СНГ). Еще такой трансмиссией агрегатируются некоторые силовые установки Ford Fiesta, которая еще присутствует в дилерских центрах, а также другие модели автомобилей или их зарубежные аналоги.
Данная коробка передач особенно активно устанавливалась на автомобили с «синим овалом», которые выпускались на протяжении 2012-2017-х годов. Автопроизводитель много раз вносил коррективы в конструкцию РКПП, а чтобы заверить покупателей в надежности изделия, повысил гарантию на два года (с 5 до 7) или для тех, кто много ездит, с 96.5 до 160.9 тысяч километров пробега.
Несмотря на это, множество клиентов остаются недовольными данной трансмиссией. Разумеется, такое положение в значительной степени снизило продажи автомобилей с этой коробкой. А о продаже автомобиля на вторичном рынке даже не идет и речи – если мало кто решится купить новую машину с роботизированной трансмиссией типа DPS6, то о продаже подержанного транспорта с такой комплектацией можно и не мечтать, хотя на некоторых площадках встречаются подобные варианты.
Powershift – это роботизированная коробка передач преселективного типа. То есть она оснащается двойной корзиной сцепления и двумя наборами шестеренчатых механизмов, которые обеспечивают быстрый переход между скоростями. Переключение в такой КПП происходит по тому же принципу, что и внутри механики, только управляется весь процесс не водителем, а электроникой.
Похожий принцип действия имеет еще одна известная трансмиссия DSG, разработанная специалистами концерна VAG (подробно о том, что это такое, рассказывается в отдельном обзоре). Данная разработка призвана воплотить в себе достоинства, которые имеет механический и автоматический тип трансмиссий. Еще один бренд, который использует Powershift, это Volvo. Как заявляет производитель, данная РКПП идеально подходит для дизельных двигателей большой мощности и высоким крутящим моментом при низких оборотах.
Устройство Powershift
В устройство РКПП Powershift входит две приводные шестерни главной передачи. Для каждой из них используется индивидуальное сцепление. По этой причине блок коробки оснащен двумя первичными валами. Еще одна особенность конструкции в том, что один из ведущих валов расположен внутри другого. Такое расположение обеспечивает меньшие размеры модуля, если бы эти механизмы стояли в разных плоскостях.
Наружный вал отвечает за переключение четного ряда передач и включает задний ход. Внутренний вал также называется «центральный», и им приводится во вращение каждая нечетная передача. На фото ниже показана схема этой конструкции:
Несмотря на то, что Powershift относится к автоматическому типу коробок, в ее конструкции нет гидротрансформатора. Также в устройстве РКПП нет планетарной передачи и фрикционных муфт. Благодаря этому работа трансмиссии не расходует мощность силового агрегата, как при функционировании классического гидротрансформатора. При этом мотор теряет намного меньше крутящего момента. В этом заключается основной плюс робота.
Для управления переходом с пониженной скорости на повышенную и обратно используется отдельный электронный блок управления (ТСМ). Он устанавливается на самом корпусе коробки. Также в электронную схему агрегата входит несколько датчиков, но помимо сигналов от них блок управления еще собирает информацию и от других сенсоров (нагрузка мотора, положение дросселя, скорость вращения колес и т.д. в зависимости от модели авто и систем, которые в нем установлены). На основании этих сигналов микропроцессор трансмиссии самостоятельно определяет, какой режим активировать.
За счет той же информации электроника обеспечивает регулировку сцепления и определяет момент переключения скорости. Исполнительными механизмами в этой конструкции выступают электродвигатели. Они перемещают диски сцепления и ведущие валы.
Принцип работы РКПП Powershift
Работать РКПП Powershift будет по следующему принципу. Двойной тип сцепления в устройстве агрегата нужен для того, чтобы минимизировать время перехода с одной скорости на другую. Логика следующая. Водитель переводит рычаг селектора КПП в положение с Р на D. Автоматика разжимает сцепление центрального вала и при помощи электромотора подсоединяет шестерни первой передачи к ведущему валу. Сцепление отпускается, и машина начинает ехать.
Блок управления трансмиссией фиксирует повышение оборотов мотора, и на основании этого подготавливается вторая передача (к наружному валу пододвигается соответствующая шестерня). Как только сработает алгоритм, посылающий сигнал на повышение скорости, первое сцепление разжимается, а второе подсоединяется к маховику (подробно о том, что это за деталь, читайте здесь). Время переключения скоростей практически незаметно, благодаря чему автомобиль не теряет динамики, а поток крутящего момента поступает на приводной вал непрерывно.
Автопроизводитель предусмотрел возможность переключения в так называемом ручном режиме. Это когда водитель сам определяет, в какой момент коробка должна перейти на следующую скорость. Особенно полезен такой режим при движении по затяжным склонам или в пробках. Для повышения скорости нужно переместить рычаг вперед, а для понижения – назад. В качестве продвинутой альтернативы используются подрулевые лепестки (в моделях со спортивными характеристиками). Схожий принцип имеет коробка типа Tip-Tronic (о том, как она работает, читайте в другой статье). В остальных ситуациях коробка управляется в автоматическом режиме. В зависимости от модели авто селектор КПП оснащен позициями круиз-контроля (когда трансмиссия не переходит выше определенной передачи).
Среди разработок американского автопроизводителя существует две модификации преселективных роботов Powershift. Один работает с сухим сцеплением, а другой – с мокрым. Рассмотрим, в чем разница этих типов коробок.
Принцип работы Powershift с сухим сцеплением
Сухое сцепление в трансмиссии Powershift работает по тому же принципу, что и в обычной механике. Фрикционный диск сильно прижимается к поверхности маховика. Через эту связку крутящий момент передается от коленвала на приводной вал главной передачи. Масло в такой компоновке отсутствует, так как оно предотвращает сухое трение между деталями.
Такая конструкция корзины сцепления уже давно зарекомендовала себя эффективным использованием мощности двигателя (особенно это ощутимо в случае связки с маломощным мотором, в котором на счету каждая лошадиная сила).
Минус такой модификации в том, что узел склонен сильно нагреваться, вследствие чего его служба сокращается. Напомним, что электронике сложно контролировать, насколько резко диск нужно подсоединить к маховику. Если это происходит на высоких оборотах мотора, то фрикционная поверхность диска быстро изнашивается.
Принцип работы Powershift с мокрым сцеплением
В качестве более усовершенствованной альтернативы инженеры американской компании разработали модификацию с мокрым сцеплением. У данной разработки есть целый ряд преимуществ перед предыдущим вариантом. Самый главный плюс в том, что благодаря циркуляции возле исполнительных элементов масла от них эффективно отводится тепло, а это предотвращает перегрев узла.
У коробки с мокрым сцеплением тот же принцип работы, только отличия в дисках. В конструкции корзины они могут устанавливаться конически или параллельно. Параллельное подсоединение фрикционных элементов используется в автомобилях с задним приводом. Коническое расположение дисков используется в силовых агрегатах, которые установлены поперек моторного отсека (переднеприводные машины).
Минус таких механизмов в том, что автомобилисту нужно следить за качеством используемого в трансмиссии масла. Также цена подобных коробок намного выше за счет более сложной конструкции. При этом перегрев корзины отсутствует, даже в жаркий период года, у них больший рабочий ресурс, да и мощность с мотора снимается эффективней.
Двойное сцепление коробки Powershift
Ключевым механизмом в такой коробке является двойное сцепление. В его устройство входит система, регулирующая износ деталей. Большинству автомобилистов известно: если резко бросать педаль сцепления, ресурс диска резко снижается. Если водитель может самостоятельно определить, в какой степени нужно отпускать педаль в зависимости от натяжки троса, то электронике сложно выполнить данную процедуру. И в этом кроется ключевая проблема некомфортной работы трансмиссии на многих автомобилях.
Конструкция двойной корзины сцепления РКПП Powershift состоит из:
- Гасителей крутильных колебаний (частично этот эффект устраняется установкой двухмассового маховика, о котором подробно читайте здесь);
- Блока двух сцеплений;
- Двойного выжимного подшипника;
- Двух электромеханических исполнительных элементов рычажного типа;
- Двух электромоторов.
Типичные поломки Powershift
Обратиться в сервисный центр владельцу автомобиля с роботом Powershift следует при появлении любых сбоев в работе агрегата. Вот какие симптомы ни в коем случае нельзя игнорировать:
- Появились посторонние шумы во время переключения скоростей. Обычно это самый первый признак какой-то незначительной поломки, которая на первых порах никак не отражается на работе трансмиссии, поэтому многие автомобилисты просто игнорируют этот симптом. Правда, производитель указывает, что посторонние шумы в коробке не являются случаями, которые покрываются гарантией.
- При старте движения автомобиль дергается. Это первый признак того, что трансмиссия неадекватно передает рабочую нагрузку от силового агрегата. За этим симптомом обязательно последует какая-то поломка, поэтому не следует затягивать с обслуживанием машины.
- Переключение скоростей сопровождается рывками или толчками. Чаще всего это происходит из-за того, что исполнительные механизмы нуждаются в коррекции (выработались диски сцепления, ослабли пружины, сместились рычаги приводных элементов и т.д.). То же происходит и в обычной механике – сцепление нужно иногда подтягивать.
- В процессе движения ощущается вибрация, а при старте машина буквально трясется.
- Электроника трансмиссии часто переходит в аварийный режим. Обычно данный симптом устраняется деактивацией и последующей активацией системы зажигания. Для большей уверенности можно провести самодиагностику системы (о том, как вызвать соответствующую функцию в некоторых моделях авто, читайте здесь), чтобы увидеть, какая ошибка появилась в электронике. Если сбои происходят часто, это может свидетельствовать о нарушении работы блока управления ТСМ.
- На пониженных скоростях (с первой по третью) слышны хрусты и постукивания. Это признак выработки на соответствующих шестернях, поэтому в ближайшее время лучше провести замену этих деталей.
- На низких оборотах силового агрегата (до 1300об) наблюдаются рывки транспортного средства. При ускорении и торможении также ощущаются толчки.
Роботизированная коробка Powershift преселективного типа выходит из строя по следующим причинам:
- Диски сцепления сильно износились. Это одно из самых слабых мест в такой трансмиссии, так как диски часто прижимаются к фрикционной поверхности не так плавно, как это сделал бы водитель. При критическом износе этих деталей может пропасть целый ряд передач (шестерни подключаются к валу, а крутящий момент не передается). Если такая поломка появилась, пока автомобиль не прошел 100 тысяч, производится замена одного из дисков. В остальных случаях лучше менять весь комплект. После установки новых дисков обязательно адаптировать работу электроники в коробке.
- Преждевременно износились сальники. В этом случае смазка попадает туда, где ей не место. Последствия зависят от того, в какую часть агрегата попало масло. Устранить такую поломку можно только при помощи замены испорченных деталей.
- Поломка электромагнитных приводов (соленоиды). Это еще одно слабое место в конструкции робота Powershift. Такая неисправность не фиксируется блоком управления, как ошибка, поэтому машина может дергаться, а бортовая система не показывает никакую поломку.
- Механическое или программное повреждение ТСМ. Во многих ситуациях (в зависимости от характера поломки) устройство перепрошивается. В остальных случаях блок меняется на новый и прошивается под конкретную машину.
- Механические поломки (клин вилки, износ подшипников и шестерен) в результате естественного износа, а также выход из строя электромотора. Такие повреждения невозможно предупредить, поэтому при их появлении детали просто меняются.
- Неисправности в двухмассовом маховике (подробней о них читайте здесь). Обычно такая поломка сопровождается скрипами, стуками и нестабильными оборотами коленвала. Замена маховика обычно производится вместе с дисками сцепления, чтобы не разбирать агрегат через небольшие промежутки времени.
Советы по эксплуатации КПП Powershift
Несмотря на то, что серьезные поломки робота Powershift могут появиться раньше, чем у механического аналога, во многих случаях такая трансмиссия достаточно надежная. Но это возможно только при условии правильной эксплуатации транспортного средства. Вот некоторые советы по грамотной эксплуатации рассматриваемой РКПП:
- Прежде чем начать движение автомобиля после простоя (особенно зимой), нужно дать двигателю поработать. Это позволяет вывести силовой агрегат на должный температурный режим (о том, каким должен быть этот параметр, читайте отдельно), но больше эта процедура нужна для того, чтобы смазка прогрелась в трансмиссии. При минусовых температурах масло становится густым, из-за чего оно не так качественно прокачивается по системе и хуже происходит смазка шестерен и других элементов, если в машине установлено мокрое сцепление.
- Когда машина останавливается, нужно разгрузить трансмиссию. Для этого после полной остановке авто, удерживая педаль тормоза, активируется ручник, рычаг на селекторе переводится в нейтраль (положение N), отпускается тормоз (при этом шестерни разъединяются), а затем ручка КПП переводится в позицию парковки (Р). При выполнении данной процедуры важно убедиться, что стояночный тормоз исправен.
- Спортивный стиль езды и роботизированная коробка передач – несовместимые понятия. В таком режиме диски сцепления резко прижимаются к маховику, что приводит к их ускоренному износу. Поэтому тем, кто не любит «пенсионерский» стиль езды, лучше обходить данную трансмиссию стороной.
- На неустойчивом дорожном покрытии (лед/снег) не следует допускать пробуксовку ведущих колес. Если машина застряла, лучше выбираться из «западни» в ручном режиме переключения и на малых оборотах мотора.
- Когда автомобиль попал в пробку или тянучку, лучше перейти на ручное переключение скоростей. Это предотвратит частое переключение между передачами, из-за чего корзина быстрее выработает свой ресурс. При ускорении в городском режиме лучше нажимать педаль плавно и избегать резкого ускорения, а также не выводить мотор на повышенные обороты.
- Во время использования режима “Select Shift” не удерживать кнопку +/-.
- Если остановка машины занимает больше двух минут, лучше не держать педаль тормоза нажатой, а перевести трансмиссию в режим парковки с активированным ручным тормозом. В этом режиме коробка отсоединяет шестерни и диски сцепления, что предотвращает длительную работу исполнительных механизмов. Стоянка с нажатой педалью тормоза в режиме D должна быть непродолжительной, так как в этом случае электроника отсоединяет сцепление, но муфты продолжают работать, что может привести к перегреву механизмов.
- Не следует пренебрегать регламентом планового технического обслуживания КПП, а также проверкой уровня смазочного материала в картере.
Преимущества и недостатки Powershift
Итак, мы рассмотрели особенности работы преселективной роботизированной коробки Powershift и ее модификаций. В теории кажется, что агрегат должен работать эффективно, и обеспечивать комфортное переключение передач. Рассмотрим, какие у данной разработки положительные и отрицательные стороны.
К плюсам РКПП Powershift относятся:
- Передача крутящего момента от ДВС к ведомым валам трансмиссии происходит без ощутимого разрыва;
- Агрегат обеспечивает улучшенную динамику транспортного средства;
- Скорости переключаются плавно (зависит от степени нажатия на педаль газа и износа рычажной конструкции исполнительных элементов);
- Так как мотор работает более плавно, а электроника определяет максимально эффективное переключение скоростей в зависимости от нагрузки на агрегат, автомобиль расходует меньше топлива, чем аналог, оснащенный классическим гидротрансформатором.
Минусы у робота Powershift следующие:
- Сложная конструкция, из-за чего увеличивается количество потенциальных узлов поломок;
- Должна производиться дополнительная плановая замена масла (помимо заливки новой смазки для мотора), а к его качеству предъявляются высокие требования. В соответствии с рекомендацией производителя плановое ТО коробки нужно проводить максимум через каждые 60тыс. километров;
- Ремонт механизма сложный и дорогостоящий, а специалистов, разбирающихся в подобных коробках, не так уж и много. По этой причине работу по обслуживанию данной РКПП невозможно провести в гаражных условиях, и на этом сэкономить.
- Если машина приобретается на вторичном рынке (особенно при покупке на американских аукционах), нужно учесть, какого поколения трансмиссия. В модификациях до третьего поколения наблюдались частые сбои в работе электроники, поэтому такие автомобили собирали большое количество отрицательных отзывов.
В завершение – небольшое видео о распространенных ошибках при эксплуатации роботизированных коробок:
Вопросы и ответы:
Как устроена коробка PowerShift? В ней имеется две приводные шестерни главной передачи. Для каждой из них имеется собственное сцепление. В ней устанавливается два первичных вала (один для четных, другой – для нечетных передач).
Сколько ходит коробка PowerShift? Это зависит от привычек вождения водителя. Обычно замена маховика и блока сцепления требуется на 100-150 тысячах км. пробега. Сама коробка способна отходить два таких периода.
Чем плох PowerShift? Роботизированная коробка работает не настолько плавно, как механика (сцепление часто опускается резко – электроника не способна корректировать этот параметр). Из-за этого быстро изнашивается сцепление.
