Робот и вариатор: в чем разница

Устройство роботизированной КПП

По своей сути роботизированная коробка передач – это всем нам знакомая механическая коробка, в которой сцеплением и переключением передач управляет электроника и сервоприводы.

Давайте рассмотрим «начинку» роботизированной КПП, другими словами – ее устройство. И разбирать будем коробку с двойным сцеплением, поскольку полагаем, что именно такие коробки имеют будущее, в то время как коробки с одним сцеплением постепенно уйдут в прошлое.

Самый большой недостаток коробок с одним сцеплением – очень большое время переключения передач, что делает езду на автомобиле некомфортной и дерганой.

Роботизированная КПП состоит из следующих механизмов и деталей:

• Основной рабочий узел (аналог механической коробки), оснащенный двумя парами валов – первичным и вторичным (то есть всего четыре вала), к которым крепятся шестерни переключения передач. Одна пара валов отвечает за четные передачи и, соответственно, на них  крепятся шестерни передач – 2, 4 и 6, а вторая пара валов обеспечивает нечетные передачи и задний ход – 1, 3, 5 и R. Кроме того каждая пара валов имеет собственное сцепление (коробка с двумя сцеплениями). Так же стоит отметить, что первичные валы находятся на одной оси, то есть один вал располагается внутри другого.
• Узлы-актуаторы представляют собой сервоприводные механизмы (работающие на электрике или гидравлике). Электрический тип привода – это не что иное, как электродвигатель с редуктором, а гидравлический тип привода представляет собой гидроцилиндр, управляемый клапанами электромагнитного типа (гидравлический более дорогой, но более быстрый и именно он используется в наиболее продвинутых РКПП). В роботизированной КПП могут устанавливаться актуаторы двух типов – для переключения передач и включения сцепления.
• Блок управления электронного типа представляет собой микропроцессор, осуществляющий контроль над работой всей роботизированной КПП через внешние датчики и исполнительные механизмы. Внешние (или входные) датчики позволяют получать информацию о скорости движения, рабочих оборотах двигателя, крутящем моменте, давлении масла и передавать эту информацию на управляющий блок. Механизмы исполнения предназначены для реализации всех задач, полученных от блока управления на основании заложенных программ. Сам блок соединяется с роботизированной коробкой при помощи бортового компьютера.

Отличия роботов и вариаторов

Особенностью конструкции вариатора является наличие конусов, по которым перемещается ремень, позволяя плавно передавать мощность от двигателя на ведущие колеса. Такая конструкция была придумана еще более 500 лет назад гениальным изобретателем Леонардо да Винчи. Сегодня же появилась суперсовременная автоматика, которая может контролировать все процессы работы трансмиссии, обеспечивая при этом максимально возможный комфорт за рулем.

По габаритам роботизированные коробки передач будут куда крупнее, чем бесступенчатые КПП. Неудивительно, что вариаторами оснащают не только автомобили, но и квадроциклы и даже мотоциклы. В процессе работы у вариатора осуществляется меньше фрикционного взаимодействия, соответственно удается сократить показатель расхода топлива.

Из-за особенностей конструкции роботы устойчивы к высоким нагрузкам, тогда как вариаторы не любят быстрых разгонов и скоростной езды, что и приводит к их быстрому выходу из строя. Нужно учитывать также сложность конструкции вариаторов, поэтому часто в сервисах просто не берутся за восстановление таких трансмиссии, да и стоимость ремонта вариатора будет куда больше, чем у робота или обычной АКПП.

Вариатор изначально разрабатывался как городская коробка передач, предназначенная для небольших по своей мощности автомобилей. Тогда как мощные двигатели быстро изнашивают такую трансмиссию, поэтому вариаторы устанавливают преимущественно на малолитражные авто. А вот роботы имеют более надежную конструкцию, которая может передавать даже большой крутящий момент.

Коробка передач DSG — что это такое?

DSG (Direct Shift Gearbox – коробка передач с синхронизированным переключением) является эволюционным продолжением роботизированных КПП. Еще её называют преселективной трансмиссией – это второе поколение «роботов».

Такие коробки на сегодняшний день являются наиболее совершенными. Они оснащаются сразу двумя дисками сцеплениями – один переключает чётные передачи, а второй – нечётные. По сути, это две коробки передач в одном корпусе.

Изюминка коробки DSG заключается в том, что в ней постоянно включены две передачи: во время движения сомкнут лишь один из 2-х дисков сцепления, а второй находится в постоянной готовности, и включает свою передачу сразу же, как только размыкается первый диск. Благодаря такой схеме, переключения происходят практически мгновенно, а плавность работы сравнима с вариатором.

Чем отличается бесступенчатый вариатор от коробки автомат

https://youtube.com/watch?v=J-NiCoc4oLk

Сначала вспомним, из чего состоит классическая АКПП. В ее механизме присутствуют следующие элементы:

1. Гидротрансформатор, играющий тут роль сцепления (по аналогии с механическими АКПП).
2. Планетарный редуктор, при помощи шестерен которого можно менять передаточное число.
3. Тормозная лента, которая может блокировать определенные шестерни планетарного редуктора, тем самым производя смену передачи.
4. Устройство управления, которое контролирует работу всего этого механизма.

Если брать вариатор, то он состоит из двух шкивов, ведущего и ведомого. Каждый из этих шкивов представляет из себя два конуса, которые расположены острыми концами друг к другу. Между шкивами натянут клиновидный ремень, который при движении конусов друг к другу как бы выталкивается из шкива, начиная ходить по большему радиусу и, тем самым, меняя передаточное число между этими самыми шкивами.

Чем отличается вариатор от автомата: видеоролик поможет найти ответ

Такой механизм обуславливает главную особенность вариаторной трансмиссии — бесступенчатое переключение передач (хотя, это не совсем верно — физических передач у вариатора вообще нет).

Первой компанией, которая стала серийно ставить вариаторы на авто своего производства, стала американская DAF, а произошло это в начале пятидесятых годов прошлого века.

Коробка-автомат

К этой категории чаще всего относят гидротрансформаторы, которые имеют наибольшее распространение на современном автомобильном рынке. Принцип работы такой системы основан на том, что АКПП заполнено специальной трансмиссионной жидкостью, которая находится в постоянном движении по замкнутому кругу. Достигается это постоянным давлением, которое и создаёт поток масла, производящий крутящий момент.

Как и любой другой механизм коробки – автомат постоянно совершенствуются. Если в первые годы появления таких АКПП, устройства имели 4 ступени, то сегодня наиболее распространены автоматы, имеющие 6, 7, а иногда и 8 передач. Такие трансмиссии имеют ряд достоинств, но наряду с этим у них есть и существенные недостатки.

Плюсы коробки-автомат

1. Автомобиль гораздо проще в управлении в городских условиях.
2. Имея коробку-автомат, забуксовать на дороге будет сложнее, но, если это случится, выбраться при помощи «раскачки» из проблемной зоны будет невозможно.
3. Автомат позволяет более легко трогаться на скользкой дороге, исключая момент пробуксовки.
4. Исключена возможность перегрева двигателя.
5. Переход от одной передачи к другой сильно сглажен и в салоне почти не ощущается.
6. Электроника способна подстраиваться под индивидуальный стиль вождения.

Минусы

1. Довольно высокая цена моделей автомобилей с автоматом.
2. АКПП требует больших затрат в процессе обслуживания или ремонта.
3. Автомат требует жёсткого контроля за уровнем трансмиссионной жидкости. Менять ее можно только на оригинал или на разрешенный аналог, что тоже не дешево.
4. Более высокий расход топлива в сравнении с привычной механикой.
5. Автомобиль с такой АКПП нельзя буксировать на большие дистанции.
6. Процесс разгона зачастую не очень хороший.

Работа автоматической КПП

Гидротрансформатор АКПП

Основными элементами автоматической коробки передач являются гидротрансформатор и механический редуктор. Гидротрансформатор в данном случае выполняет роль автоматического сцепления, а редуктор передает механическое усилие между шестернями. Крутящий момент от вала двигателя передается посредством гидротрансформатора, который работает, основываясь на имеющемся давлении масла. Также в конструкцию АКПП входят стальные диски с фрикционами, а также муфты. Они выполняют механическую функцию сцепления, то есть, при их сжатии и расжатии выполняется включение необходимых муфт, которые в данном случае выполняют роль передач в коробке.

АКПП имеет свои преимущества и недостатки, о которых мы поговорим далее. Именно они позволят нам увидеть, чем вариатор отличается от автомата и что лучше в тех или иных условиях.

Работа вариатора

Работа автоматической КПП

МЕХАНИКА

Самая старая трансмиссия, появилась одной из первых в автомобильной промышленности. Это не автоматическая, а механическая трансмиссия (многие называют «ручная»).

ЦЕНА – самая низкая из всех конкурентов, эту трансмиссию производят давно, технологии обкатаны, узлов не так много (низкая сложность), а поэтому стоит дешево. Ремонтировать ее также не дорого, в основном выходят из строя диск сцепления + корзина + выжимной подшипник. Заменить комплектом на наши авто, стоит около 10 000 рублей. На дорогих иномарках которые комплектуются МКПП, есть еще и двухмассовый маховик, оригиналы стоят дорого (например, у VOLKSWAGEN может стоить от 50 до 80 000 рублей), если брать аналоги от 20 до 30000. Сама коробка ломается редко, в основном выходит из строя подшипники, валы. НО перебрать будет однозначно дешевле, чем автоматические варианты.

КОМФОРТ – вот здесь все плохо (пусть не ругаются те люди, которые обожают эту коробку передач – в основном бывалые водители с 20 – 30 летнем стажем). Если взять новичка, то он выберет любую из автоматических коробок, но никак не МКПП. Объясняется это просто, у механики три педали и вам нужно контролировать, как автомобиль трогается с места, а вот у новичков с этим проблемы, особенно большие в горку, в пробках и т.д. Тут и заглохнуть можно. У автоматических трансмиссий с этим в разы проще.

Тут как говорится — каждый выбирает сам для себя. Простой пример, если вам нужно выкрутить «саморез», вы же не будите выкручивать его молотком? Также если вам нужен автомобиль для болот и грязи, то скорее всего вы возьмете механику, а не автомат (просто разные задачи).

НАДЕЖНОСТЬ – Здесь крутящий момент, передается жестко — от мотора к колесам. Размыкание этой жесткой сцепки и выбора передач, происходит путем выжимания педали сцепления (диск сцепления отходит от маховика и корзины). По надежности всегда была в лидерах, ее сложно перегреть и банально убить (даже если масло из нее вытечет, все равно будет ехать). Именно поэтому ее любят использовать для автоспорта, например для ралли, грязи (когда УАЗЫ ползают по лесам и болотам), на многих «спорт-машинах» (даже гражданских), стоит также механика, потому как может переварить большие крутящие моменты.

Однако есть и отрицательные стороны (например, диск сцепления и двухмассовый маховик) — как ни крути,  но диск сцепления износится ближе к 100 – 120 000 км пробега, меняют его вместе с корзиной, выжимным подшипником, а если у вас есть еще и двухмассовый маховик, с ним тоже (потому как ресурс у него как раз в 100 – 150 000 км, конечно его можно отремонтировать, но это совсем другая история).  Стоит отметить, что на многих гражданских авто стоят обычные маховики

В итоге получаем. Сама коробка передач надежная, а вот навесное в любом случае к 120 – 150 000 км поменяете.

ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА – одна из самых экономичных трансмиссий, так как соединение с мотором жесткое, нет паразитарных соединений типа гидротрасформатора, момент сразу идет на колеса. Также вы можете катиться накатом, включить нейтральную, и ехать с горки (это также экономит топливо).

ПОТЕНЦИАЛ ДЛЯ РАЗВИТИЯ – Низкий. Как мне кажется, рано или поздно уйдет из гражданского сектора, останется только на специализированном уровне (военные, спец.машины для спорта и другое). Например сейчас, у многих производителей, высокие комплектации машин идут только с автоматическими трансмиссиями, а вот механика ставится только в базе или в средних комплектациях. Да и 6 передач, это как максимум, можно воткнуть больше, а зачем?

Дополнительные сведения об автоматической трансмиссии

Приведем еще несколько интересных фактов, которые наверняка помогут будущему автовладельцу, и он сможет определиться, какая коробка передач лучше — автомат или вариатор.

График разгона машины с вариатором и АКПП

Объем трансмиссионного масла в АКПП больше (хотя и незначительно, это зависит от конкретной модели). Но это зачастую не сказывается на стоимости, поскольку цена оригинальной жидкости для вариатора, как правило, выше.

Замену масла и фильтров на вариаторе необходимо проводить чаще

А в процессе эксплуатации следить, чтобы оно не почернело и не потеряло своих характеристик, поскольку его качество критически важно для агрегата.
Обычно автопроизводители рекомендуют менять масло в вариаторе через каждые 60 тысяч километров пробега. Однако по отзывам многих автовладельцев машин с вариатором лучше делать это раньше, приблизительно на 50 тысячах

Причем необходимо выполнять замену не только непосредственно масла, но и фильтров, благо стоят они недорого.

На вариаторе нельзя резко стартовать с места. Вся суть его работы сводится к оптимизации скорости и крутящего момента с тем, чтобы механизм работал в щадящем режиме. Поэтому, если вы любите “погонять”, то такой вариант трансмиссии вам явно не подойдет. Также на вариаторе нельзя буксовать и тянуть прицепы или другие ТС.

Для вариатора одинаково вредны долгая езда как на самой высокой, так и на низкой скорости. Дело в том, что при этих двух условиях ремень испытывает значительные механические нагрузки, от чего он изнашивается. Кроме этого, повышается температура масла. Следует подумать о дополнительном охлаждении. Поэтому если вы часто стоите или медленно передвигаетесь в городских “пробках”, то еще раз подумайте о целесообразности покупки автомобиля с вариаторной трансмиссией.
При эксплуатации машины с вариатором в значительный мороз обязательно прогрейте двигатель с тем, чтобы уменьшить вязкость трансмиссионного и других масел. В противном случае ремень вариатора будет проскальзывать, дополнительно изнашивая свою поверхность и поверхности шкивов.

Нежелательно покупать машину с вариатором на вторичном рынке. Существует большая вероятность того, что проблемы в первую очередь возникнут именно с этим узлом. Проверить состояние ремня достаточно просто. Для этого нужно проехать на машине по ровной дороге с небольшой скоростью расстояние около 1 километра. Если в процессе езды вы почувствуете рывки — от покупки такой машины однозначно придется отказаться.

Следите за состоянием датчика скорости. При его выходе из строя электроника переводит вариатор в аварийный режим. Если это происходит на ходу, то выполняется “торможение двигателем”, что бывает вредно для автомобиля.

Своевременная замена масла для вариатора крайне важна. Дело в том, что если масло потеряет свои эксплуатационные свойства, то постепенно забьется гидроблок вариатора, соответственно, масляный насос не сможет нагнетать нормальное рабочее давление. Вследствие этого валы не смогут сжимать и разжимать ремень, он начнет буксовать на них и сильно изнашиваться. В самом худшем случае он порвется и “разорвет” все внутренности вариатора.
Замену ремня вариатора необходимо производить через каждые 120…150 тысяч километров пробега вне зависимости от его состояния.

Какая коробка передач лучше?

Хотите простую, надежную трансмиссию и вас не смущает дополнительная работа со сцеплением и ручкой КПП – берите механику. Желаете больше комфорта за небольшие деньги, ваш выбор – простейшая роботизированная КПП. Хотите ресурсную и при этом комфортную трансмиссию – берите классический автомат. При бережной эксплуатации в городской черте и небольших пробегах вариатор также не доставит хлопот. Ну а если вы любите получать удовольствие от динамичной езды, готовы мириться с конструктивными особенностями или хотите автомобиль выходного дня, покупайте авто с преселективным роботом.

Помните, что нет общего понятия надежности вариатора, робота или АКПП. Есть конкретные удачные и неудачные экземпляры, а поэтому работающие по одному и тому же принципу модели коробок передач с пробегом могут вести себя по-разному. Перед покупкой изучите опыт владельцев авто с выбранной коробкой передач, по возможности исследуйте историю обслуживания выбранного б/у автомобиля.

Вариатор

Это более современная и работающая несколько по другому принципу модель автоматической коробки передач.

Классическую механику и вариатор иногда бывает довольно сложно отличить даже очень опытным водителям, и не все хорошо понимают, чем отличается вариатор от автоматической коробки передач. Визуально это часто очень похожие рычаги для переключения, но принцип работы обоих механизмов существенно отличается.

Вариатор имеет два диска или шкива, между ними натянут ремень или в редких случаях цепь. При движении данные шкивы сдвигаются или раздвигаются, изменяя этим передаточное число. Отличием вариатора от автомата является тот факт, что у него полностью отсутствуют передачи. Данный механизм был разработан со следующей целью: сделать переход с одной скорости на другую максимально плавно, что является результатом отсутствия разрыва мощностей. Водитель и пассажиры автомобиля получают максимальный комфорт от поездки на автомобиле с вариатором, что обеспечено удивительной плавностью хода. Управление такой КПП почти ничем не отличается от управления классическим автоматом. Вариатор имеет свои явные плюсы, но, к сожалению, это совсем не идеальный вариант и конструкторам еще предстоит длительная работа по устранению ряда недостатков. Плюсами и минусами вариатора можно считать следующие моменты:

Достоинства вариаторов

1. Полная плавность хода, обеспечивающая комфорт поездки.
2. Быстрый разгон, который обеспечивается тем, что крутящий момент всегда находится на пике, за счёт своей конструкции.
3. Вес механизма очень незначительный.
4. Экономность в расходе топлива.

Недостатки вариаторов

1. Не подходит любителям агрессивной езды с резкими стартами и частыми пробуксовками.
2. Это устройство нельзя нагружать прицепами, а также буксировать.
3. Вариатор — довольно шумное устройство, что очень заметно в салоне.
4. Срок службы вариатора несколько меньше, чем у привычной коробки автомат.
5. Имеет довольно высокую стоимость при ремонте и в обслуживании. Иногда бывает крайне сложно найти мастерскую, в которой могут произвести качественный ремонт этого механизма.
6. Вариатор требует меньших затрат на производство, но и ресурс работы тоже гораздо меньше в сравнении классического автомата.

Роботизированная коробка передач

Роботизированная коробка передач (робот) – механическая трансмиссия, в которой функции переключения передач и управления сцеплением автоматизированы. Эту роль здесь выполняют два привода, один из которых отвечает за управление механизмом переключения передач, второй – за включение и выключение сцепления.

Робот призван объединить в себе достоинства механической КПП и автомата. Он сочетает в себе комфорт в управлении (от автомата), а также надежность и экономию топлива (от механики).

Устройство и принцип работы робота

Основными элементами, входящими в состав роботизированной КПП, являются:

• механическая коробка передач;
• сцепление и привод сцепления;
• привод переключения передач;
• блок управления.

Принцип действия робота практически не отличается от функционирования обычной механики. Разница заключается в системе управления. Этим в роботе занимаются гидравлические и электрические приводы. Гидравлические элементы обеспечивают быстрое переключение, но требуют затрат дополнительных ресурсов. В электрических же приводах, наоборот, затраты минимальны, но при этом возможны задержки в их работе.

Устройство роботизированной КПП

Роботизированная трансмиссия может функционировать в двух режимах: автоматическом и полуавтоматическом. В автоматическом режиме электронное управление создает определенную последовательность управления коробкой. За основу процесса берутся сигналы входных датчиков. В полуавтоматическом (ручном) режиме передачи переключаются последовательно с помощью рычага переключения.  В некоторых источниках роботизированную трансмиссию называют “секвентальной коробкой передач” (от лат. sequensum – последовательность).

Преимущества и недостатки робота

В собраны все плюсы автомата и механики. Однако при этом нельзя сказать, что она лишена недостатков. К таким недостаткам относятся:

1. Трудности с адаптацией водителя к КПП и непредсказуемость поведения робота в сложных дорожных условиях.
2. Некомфортное движение по городу (резкие старты, толчки и рывки при переключении передач держат водителя в постоянном напряжении).
3. Возможен и перегрев сцепления (во избежание перегрева сцепления необходимо при остановках включать режим «нейтралка», что, само по себе, также утомляет).
4. «Эффект задумчивости» при переключении передач (кстати, такой же минус у вариатора). Это не только раздражает водителя, но и создает опасную ситуацию при обгоне.
5. Невозможность буксировки, что также присуще и вариатору.
6. Возможность скатывания автомобиля назад на крутом подъеме (при вариаторе это невозможно).

Из вышеперечисленного делаем вывод, что роботизированной КПП еще далеко до комфорта автомата. Переходим к положительным моментам роботизированной трансмиссии:

1. Невысокая стоимость в сравнении с тем же .
2. Экономичный расход топлива (здесь механика даже уступает, а вот вариатор в этом плане лучше: плавное и бесступенчатое переключение позволяет сэкономить больше топлива).
3. Жесткая связь двигателя с ведущими колесами, за счет чего можно «газом» выводить машину из заноса или осуществлять торможение двигателем.

Робот с двумя сцеплениями

В связи с многочисленными минусами, присущими роботизированной КПП, разработчики решили пойти дальше и все-таки реализовать идею создания коробки передач, которая бы объединила в себе все плюсы автомата и механики.

Робот с двумя сцеплениями DSG

Так появился робот с двойным сцеплением, разработанный концерном Volkswagen. Он получил название DSG (Direct Shift Gearbox), что в переводе с английского означает “коробка передач с синхронизированным переключением”. Преселективная трансмиссия – это еще одно название второго поколения роботов.

Коробка оснащена двумя дисками сцепления: один включает четные передачи, другой – нечетные. Обе передачи постоянно включены. Во время движения автомобиля один диск сцепления находится  в постоянной готовности, а другой – в сомкнутом состоянии.  Первый включит свою передачу сразу же, как только второй разомкнется. В результате переключение передач происходит практически мгновенно, а плавность работы сравнима с вариатором.

Коробка с двумя сцеплениями обладает следующими характеристиками:

• она экономичнее автомата;
• более комфортна, чем простая роботизированная коробка;
• передает больший крутящий момент,нежели вариатор;
• обеспечивает такую же жесткую связь колес с двигателем, как и механика.

С другой стороны, стоимость этой коробки будет выше стоимости механики, а расход выше, чем у робота. С точки зрения комфорта, вариатор и автомат все равно выигрывают.

Чем отличается робот от автомата и вариатора?

Роботизированная коробка передач возвращает водителей к уже хорошо известной механической. Она очень похожа на свою предшественницу, но отличается тем, что управление берет на себя компьютер. Разумеется, педали сцепления вы здесь тоже не найдете. Автомат и вариатор предполагают большее количество датчиков и вариантов контроля автомобиля с помощью электроники. Если решать, что лучше робот или вариатор, то нужно исходить из конкретной ситуации. Так, например, водители, привыкшие к резкому стилю езды и управления машиной, быстро исчерпают ресурсы робота. На узел сцепления и так ложится большая нагрузка, быстрый разгон и резкое торможение приведут к поломкам. Однако ремонт такой коробки будет стоить лишь немного дороже механической.