Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

«автомат», «робот» или вариатор? в чем разница и что надежнее?

Особенности и принцип действия коробки-автомата

Главная особенность автоматической коробки передач – это наличие гидротрансформатора, выполняющего функцию плавного переключения скоростей, за которые отвечает редуктор. Если провести аналогию с механической коробкой, то гидротрансформатор выполняет действия, сходные с выжимом сцепления, обеспечивая плавность переключения передаточных чисел. Редуктор автомата также имеет ступени – 4, 5 или 6, при этом коробки с разным количеством ступеней будут иметь и различные возможности.

Принцип работы АКПП следующий:

  1. Двигатель крутит маховик с жестко закрепленной на нем ведущей турбиной, она двигает жидкость в картере, приводя в действие ведомую. Между ними нет механической связи, что позволяет им вращаться с разной частотой. При большой частоте вращения гидротрансформатор остается блокированным для экономии энергии.
  2. Усилие передается на первичный вал коробки, где при помощи шестеренок изменяются передаточные числа. Муфты задействуют нужные секции, обеспечивая оптимальную работу двигателя. Ударные нагрузки и рывки компенсируют обгонные муфты, проскальзывающие на обратном ходу.
  3. Управление фрикционами выполняется гидравлической системой. Гидропривод сжимает определенные фрикционы, приводя в действие соединенные с ним шестеренки.
  4. Давление масла обеспечивается специальным гидронасосом. Управление гидроприводами осуществляют золотники, которые перемещают соленоиды.

Привод роботизированных КПП

КПП-роботы бывают гидравлическими либо электрическими. Если модель имеет последний привод, тогда в качестве него используют сервомоторы и механизмы. Если он гидравлический, то работа осуществляется при помощи гидроцилиндров, которые управляются посредством электромагнитных клапанов. Специалисты и маркетологи называют эту систему электрогидравлическим приводом. Такими коробками оснащены некоторые модели Opel и Ford. Также может быть использован гидромеханический узел совместно с электрическим двигателем. Мотор в этом случае служит для перемещения основного цилиндра сцепления.

Электропривод отличается более медленной работой. Средняя скорость переключения составляет около 0,3–0,5 с. А потребление энергии – значительно меньше. Системы на гидро-приводе обеспечивают постоянное давление, а, значит, энергетические затраты будут выше. Однако, гидравлика гораздо быстрее. Подобные решения устанавливаются на спортивные автомобили из-за высокой скорости работы.

Актуальность коробки робот в России

Российские производители автомобилей почти не устанавливают роботизированные агрегаты на свои продукты. В 2015 году руководство автоконцерна ВАЗ заявило, что модели машин Лада Приора будут оснащаться роботизированными КПП. Общий вес устройства составляет примерно 35 кг. Сам агрегат адаптирован под отечественные дороги, а также погодные условия, характерные для климата России.

К примеру, автоматы могут отказать в запуске мотора авто, если температура упадет ниже -25 градусов. Роботизированные агрегаты смогут эффективно функционировать и заводить ДВС при -40 градусах. Производитель АвтоВАЗ дает гарантию на три года на КПП, но утверждает, что в среднем срок службы устройства составит около десяти лет. Такой шаг был сделан представительством концерна для увеличения продаж автомобилей Лада Приора.

Сегодня из отечественных автомобилей роботизированные КПП устанавливаются только на Лады Гранты и Приоры.

Официальный канал Лада представил сюжетный ролик о производстве роботизированных агрегатов для автомобилей Лада Гранта.

https://youtube.com/watch?v=8_1uD_YAABs

Что собой представляет роботизированная коробка передач?

Роботизированная коробка на автомобиле означает нечто среднее между МКПП и автоматической трансмиссией. Фактически роботизированная КПП представляет собой «механику», оборудованную автоматическим сцеплением и возможностью переключения скоростей. Работа этого типа агрегата зависит не от водителя, а от функционирования управляющего электронного модуля. Во время движения водитель должен только правильно передавать входящие данные для обеспечения правильной работы КПП.

Перед покупкой авто с таким агрегатом рекомендуется разобраться с основными характеристиками и принципом действия устройства.

Устройство роботизированной КПП

Схематическое устройство конструктивных компонентов РКПП

Чтобы понять, что такое , надо разобраться в устройстве агрегата. Дополнительные элементы, предназначенные для выжима сцепления, а также переключения и выбора скоростей, называются актуаторами.

Роботизированная трансмиссия оснащается собственной управляющей системой, выполненной в виде блока управления, а также нескольких контроллеров. Эти датчики предназначены для взаимодействия с блоком. Роботизированная КПП принципиально отличается от традиционной автоматической коробки и вариаторных трансмиссий.

Коробки передач робот, как и механические, оснащаются сцеплением. В таких типах агрегатов не применяются трансмиссионные масла ATF.

В зависимости от производителя автомобиля, роботизированная трансмиссия может оснащаться одним либо двумя сцеплениями:

  • если сцепление одно, то это однодисковый агрегат;
  • если два, то трансмиссия считается преселективной.

Основные компоненты устройства роботизированного агрегата:

  1. Сама КПП.
  2. Актуаторы или сервоприводы. Предназначены для выжима сцепления и активации скоростей.
  3. Управляющий модуль, являющийся микропроцессорным блоком. Используется для обработки и передачи команд.
  4. Внешние контроллеры. Количество датчиков может отличаться в зависимости от производителя машины.

КПП

Подробнее с устройством роботизированного агрегата рекомендуем разобраться на примере шестиступенчатой коробки, оснащенной двумя сцеплениями. Агрегат выполнен в виде механической КПП, но оборудуется двумя ведущими шкивами. Один из этих элементов устанавливается внутри другого. Внешний шкив обладает внутренней полостью, в которую устанавливается внутренний компонент. На внешнем шкиве располагаются шестеренки привода второй, четвертой и шестой скоростей, а на внутреннем — шестерни первой, третьей, пятой и задней передачи.

Каждый вал роботизированной коробки передач оборудуется отдельным сцеплением.

Актуаторы или сервоприводы

Актуаторные устройства могут быть электрическими либо гидравлическими. Электрический тип элементов выполнен в виде электрического моторчика с редукторным устройством, а гидравлический считается гидроцилиндром. Шток последнего связывается с синхронизаторным устройством. Основное предназначение актуаторных элементов заключается в механическом перемещении синхронизаторных составляющих, а также активации и деактивации сцепления.

Управляющий модуль

Управляющий модуль — микропроцессорный блок, на который установлены внешние контроллеры. Эти датчики задействованы в электронной системе управления мотором машины. Датчик трансмиссии взаимодействует с контроллерами от силового агрегата и прочих систем, к примеру, ABS. Управляющий модуль может быть совмещен с микропроцессорным блоком управления ДВС, но трансмиссия будет функционировать по своему алгоритму.

Канал Carvizor подробно рассказал об устройстве и конструктивных особенностях РКПП.

Особенности роботизированной КПП

Электрический привод сцепления функционирует за счет электромотора, а также механической скорости. Работа гидравлического привода основана на специальных цилиндрических устройствах, управление которыми осуществляется посредством электромагнитного клапана. Иногда роботизированный агрегат может быть дополнен электромотором, использующимся для перемещения цилиндрических элементов и рассчитанного на поддержку функционирования гидромеханического модуля. Это устройство, оснащенное приводом, характеризуется долгим переключением скорости, которая может составить до половины секунды.

Если сравнить с гидравлическим устройством, то для работы агрегата не требуется постоянная поддержка нужного уровня давления. В некоторых моделях Опель гидравлические агрегаты характеризуются быстрым циклом переключения скорости, обеспечивающего переключение за 0,06 сек. Но такие роботы обычно устанавливаются на спорткары.

Вариатор или просто CVT

Некоторые автолюбители до сих пор не знают, что такое вариатор и чем он вообще отличается от обычного автомата. Здесь речь идёт о бесступенчатой коробке передач. Её позиционируют как наиболее комфортный вариант АКПП.

Если говорить о конструкции и принципе работы, то тут используется рабочий механизм, в котором располагается приводной ремень и передвигается по двум специальным конусам. Последние разнонаправленные, что позволяет отказаться от поднятия передачи. Их тут попросту нет. В определённые моменты, учитывая нагрузку и прочие факторы, считываемые датчиками и электроникой, автоматика выбирает оптимальную зону для расположения приводного ремня, тем самым эффективно передавая крутящий момент на приводные колёса автомобиля. Это максимально упрощённое описание системы CVT, зато даёт возможность понять суть вариатора.

К сильным сторонам вариаторной коробки можно отнести такие пункты:

  • Максимально плавная передача крутящего момента от мотора на колёса. Тем самым водитель ощущает высокий уровень комфорта и крайне приятные ощущения без рывков и прочих особенностей работы гидротрансформатора и МКПП.
  • Разгон осуществляется очень плавно, отсутствуют рывки и переключения. Машина попросту начинает равномерно набирать ход, причём может делать это быстро и с хорошей динамикой. Это напрямую зависит от самого мотора и того, как водитель будет нажимать на газ.
  • Превосходные показатели расхода топлива. В большинстве случаев CVT ставят на автомобили, где важнейшим аспектом при эксплуатации является экономия.
  • Простейшая схема работы, доступная для понимания даже новичку. Привыкнуть к управлению вариатором проще всего. Даже при переходе с механики или автомата, адаптироваться к CVT не составит никакого труда. Всё просто и интуитивно понятно.
  • CVT активно дешевеет, как и сама система, хотя обходится довольно дорого в плане ремонта. Это позволяет устанавливать вариаторы на бюджетные авто и не сильно завышать начальную стоимость автомобиля с такой коробкой.

Но помимо очевидных преимуществ, коробки CVT обладают некоторыми недостатками.

Начать следует с не самого образцового ресурса. Срок службы нынешних вариаторов уступает автомату и механике. В среднем без проблем вариатор может проработать около 150 тысяч километров.

CVT очень не любят перегрузок и перегревов. В противном случае ремень рвётся, коробка ломается буквально на ходу и ехать дальше вы уже не сможете. Такие КПП не предназначены для спортивной езды, агрессивного вождения, перевозки тяжёлых прицепов или для выезда на бездорожье. Сугубо городской тип трансмиссии, предназначенный для плавной и размеренной езды.

Покупать подержанную машину, прошедшую более 100-120 тысяч километров, оснащённую вариатором, настоятельно не рекомендуется. Слишком большие риски. Потребуются внушительные финансовые затраты на ремонт, восстановление и замену. Даже если сама машина относится к категории бюджетных авто.

Невозможно сказать, какая система лучше – автоматическая или роботизированная. Если бы такой вывод возможно было сделать для всех машин, производители уже давным-давно выпускали КП одного типа. При приобретении авто нужно учесть следующие факторы:

  • На каких дорогах предполагается ездить – городских или загородных. Для загруженных улиц лучше АКПП, а при поездках по трассам подойдет и робот, так как не придется все время разгоняться и тормозить.
  • Имеет ли значение расход топлива — у АКПП он несколько больше.
  • Рекомендации уже опробовавших данную коробку.
  • Цена АКПП, а также ее ремонт, дороже роботизированной.
  • Ездить с АКПП комфортнее и водителю, и пассажирам, ведь нет резких толчков при разгоне.

Учтя все рекомендации, а также финансовые возможности, выбрать будет несложно.

Особенности

Привод сцепления может быть электрическим, гидравлическим. В первом случае следует отметить наличие электродвигателя и механической передачи. Второй же тип привода работает за счет функционирования специальных цилиндров, которые управляются клапаном электромагнитного типа. В некоторых случаях коробка передач робот, вариатор которой хорошо устроен, комплектуется с электродвигателем. Он перемещает цилиндры, а также рассчитан на поддержание работы гидромеханического блока. Подобный прибор, который имеет привод такого типа, отличается длительностью скорости переключения передач. Как правило, она варьируется в пределах от 0,3 до 0,5 секунды. Однако если сравнивать с гидравлическими аналогами, то в системе не будет нужно постоянно поддерживать определенный давление. Ярким примером подобного автомобиля является «Опель», коробка передач робот на этой машине в целом радует многих водителей.

Гидравлические коробки передач получили быстрый цикл, который обеспечивает переключение передач за время от 0,05 до 0,06 секунды. Именно поэтому чаще всего такая трансмиссия применяется на гоночных машинах и суперкарах. Примерами служат Ferrari и Lamborghini. На машинах, которые относятся к бюджетному классу, такую коробку передач нельзя поставить на СТО даже в качестве дополнительной опции.

Как устроены роботизированные КПП

Управление этим видом трансмиссии осуществляется при помощи электронного модуля, который обрабатывает сигналы с различных датчиков, и уже на основании этого отдает команды исполнительным механизмам и устройствам (электродвигатель, механическая передача, гидроцилиндр). Датчики собирают основную информацию о положении селектора КПП, оборотах коленвала, масляном давлении и его температуре, скорости движения автомобиля, которую передают для обработки управляющей системе. Далее происходит процесс переключения позиции, который строится согласно заранее заложенным алгоритмам исполнения команд на основании поступившей информации. Также система управления роботизированной коробкой переключения передач находится в постоянном взаимодействии с системами ESP и ABS, и на основании передаваемых ими данных корректирует процесс выбора и перемены передачи.

В конструкцию гидроприводных КПП дополнительно входит блок управления гидравликой, который обеспечивает поддержание постоянного давления в системе.

Конструкция роботизированной трансмиссии с системой двойного сцепления

Несмотря на всю функциональность и комфорт при управлении автомобилем, роботизированная коробка не лишена недостатков, главным из которых считается ее замедленная реакция при переключении передач, что крайне негативно отражается на динамике движения (возникают рывки и пропадет плавный ход в момент включения позиций). Значит, чтобы устранить эту проблему, и повысить комфортабельность управления транспортным средством оборудованным «роботом», конструкторы разработали трансмиссию с системой двойного сцепления, в которой процесс смены передач происходит без потери мощности.

Благодаря такому дополнению, переключение между передачами осуществляется без перебоев в работе КПП, то есть перед началом включения передачи система управления выбирает наиболее подходящую, не выключая крутящий момент на коробке. Иными словами роботизированная трансмиссия с системой двойного сцепления называется преселективной (англ. preselect – предварительный выбор).

https://youtube.com/watch?v=wMnRfzSAb7U

Преимущества робота с двойным сцеплением

Помимо своего быстродействия, которое обусловлено повышенной скоростью взаимодействия муфт (например, коробка-робот DSG от Фольксваген), этот тип КПП имеет относительно компактные размеры, ввиду чего является идеальным для использования в малолитражных автомобилях. Кроме этого, роботизированная коробка с двойным сцеплением обладает повышенным энергопотреблением, что положительно отражается на ее продуктивности и скорости отклика на перемену положения селектора водителем. Это позволяет значительно снизить потребление топлива и получить высокие динамические показатели как при разгоне транспортного средства, так и при последующем движении.

Такая конструкция применяется в следующих видах роботизированных КПП:

  • S-Tronic.
  • DSG.
  • Twin Clust SST.
  • DCT M Drivelogic.
  • PDK.
  • TCT.
  • Powershift.

Кстати, всемирноизвестный и популярный спорткар Ferrari 458 Italia оборудован роботизированной трансмиссией с системой двойного сцепления Doppelkupplungsgetriebe. На всех перечисленных видах КПП установлен гидропривод.

Блок управления адаптивным роботом DCT M Drivelogic содержит специальную систему Drivelogik, в которой содержится алгоритм переключения для одиннадцати передач. Шесть из них адаптированы для ручного выбора, а остальные пять переключаются полностью в автоматическом режиме.

Как работает роботизированная КПП

Все типы этой трансмиссии могут работать как в автоматическом, так и в ручном режимах управления. Если выбран режим «автомат», система управления КПП согласно информации передаваемой датчиками формирует соответствующие команды, которые далее передаются на устройства исполнения команд.

Стоит заметить, что на любой из коробок-роботов выполнять переключение передач можно и в полуавтоматическом (ручном) режиме. При выборе этого режима осуществляется последовательное переключение передач (от повышенной к пониженной и наоборот). Именно из-за этой особенности функционирования, роботизированную КПП еще называют секвентальной (англ. sequensum – последовательность).

Надежность корейского робота

Переключение передач происходит за счет электропривода, состоящего из двух моторов для четных и нечетных передач, а также четырех соленоидов. В конструкции РКПП предусмотрен механизм компенсации износа сцепления. Он необходим для автоматической адаптации точки схватывания, за что отвечает БУ коробкой передач. По мере износа фрикционных накладок меняется величина хода штока привода, который отвечает за выжим вилки сцепления. В результате водитель ощущает небольшие вибрации и толчки с переключением передач.

Что касается надежности, то 7DCT нельзя назвать беспроблемной трансмиссией. Количество жалоб автовладельцев напрямую связано с годом выпуска автомобиля и коробки. В первое время неисправности робота проявлялись чаще, но в дальнейшем ситуация стала меняться в лучшую сторону. Чаще всего водители отмечают следующие трудности, возникающие в ходе эксплуатации транспортного средства, и недостатки трансмиссии:

  • Не включаются четные или нечетные передачи. Ситуация, когда включаются только нечетные передачи (1-3-5-7), относится к числу массовых. Иногда происходит обратное – включается только четные передачи. То есть, фактически работает одно сцепление. Необходима диагностика трансмиссии в СТО. В одном случае помогает смена прошивки блока управления, в другом только замена сцепления (первое время не отхаживало и 50 тысяч километров).
  • Задержки, толчки, дерганья авто. Если в коробке ни разу не меняли трансмиссионное масло, то в первую очередь стоит обслужить агрегат.
  • Коробка зависает, отказывается включать передачу. Опять же, смена программного обеспечения, замена вилки выбора передачи, подшипников.

Больше всего 7DCT не терпит буксировки, перегрев, агрессивную эксплуатацию. Доступен режим ручного управления КПП, однако не стоит переключать на повышенную передачу при замедлении автомобиля или на пониженную передачу при ускорении. Обеспечьте сцеплению комфортные условия работы. Не тормозите резко перед красным сигналом светофора. Постепенно снижайте скорость, автомобиль с  7DCT с целью сохранения пакета сцепления должен докатываться до ограничительной линии. Если не следовать рекомендациям и в спортивной манере эксплуатировать машину, можно столкнуться с поломками робота на раннем этапе владения автомобилем. Если на приборной панели загорелся индикатор «Clutch high temperature», это значит, что сцепление перегрелось. В случае активации«Clutch overheat» авто останется неподвижным до тех пор, пока диски сцепления не остынут.

Гидромеханическая автоматическая коробка передач, или «обычный автомат»

Чтобы не управлять коробкой «врукопашную», и не особо напрягаться ручками-ножками в плотном городском потоке, и придумана автоматическая коробка передач. Сначала появилась гидромеханическая АКП (автоматическая коробка передач). Для того, чтобы понять, как она работает, нужен… вентилятор (обычный, бытовой) и какая-нибудь детская вертушка-игрушка с винтом-пропеллером, похожим на вентиляторный. Включите вентилятор и поднесите к нему эту игрушку. Что произойдет? Пропеллер на игрушке тоже будет крутиться! Теперь представьте, что винт приводит в движение не электромотор вентилятора, а двигатель автомобиля. А второй винт находится на валу, уходящем в «черный ящик» с шестеренками, муфтами, и всем прочим. Оба этих винта заключены в герметичный корпус, заполненный специальной трансмиссионной жидкостью, который называется гидротрансформатором. 
Для чего эти страсти? А для того, чтобы плавно трогаться, как можно плавнее переключать передачи безо всякого сцепления «от ноги» водителя, как в «механике» между двигателем и «черным ящиком» с шестеренками. Ведь для того, чтобы тронуться, нужно плавненько соединить мотор и «черный ящик» коробки. Вот гидротрансформатор, совершенно не теряя усилий от двигателя, это и делает. А жидкость нужна для того, чтобы через нее передавать вращательное движение. А то воздух, он не справится. Плотность воздуха мала для передачи энергии на таких скоростях вращения. Что же касается переключений передач, то они выполняются по команде блока управления, автоматически, в зависимости от условий движения. Раньше эти блоки были гидравлические, сейчас электронные.
В общем, всё в гидромеханической АКП, вроде, хорошо. Сама едет, сама переключается. Водителю остается только жать педали «газа» и тормоза, да селектор «автомата» щелкать между «Паркинг», «Драйв» и «Назад». Причем работает эта штука вполне надежно. Если не изображать из себя Шумахера на АКП, и соблюдать Регламент ТО, то и не ломается.
Но недостатки есть. Главные среди них – ощутимые моменты автоматических переключений диапазонов АКП в «черном ящике» с шестеренками, и более высокое потребление горючего, в сравнении с «механикой» при одинаковых силовых агрегатах. Потребность в большем комфорте, возраставшие цены на топливо и забота об экологии стимулировали инженеров подумать на тему автоматизации ещё раз.


 

Принцип работы «автоматов»

Коробка автомат АКПП изготовлена из двух частей (гидротрансформатор, редуктор), о чём уже было сказано ранее. Теперь рассмотрим устройство и принцип работы коробки. Редуктор производит передачу усилия посредством системы шестерёнок, находящихся в зацеплении друг с другом в разных вариациях. Именно благодаря такому их положению изменяется усилие. Гидротрансформатор ответственен за плавность переключения одной скорости на другую, он также отвечает за выполнение функций, подобных сцеплению на механике.

Автоматическая коробка существенно облегчает управление, позволяя водителю не обращаться к педали сцепления в постоянном режиме. Водителю не приходится переключать передачи рычагом и контролировать плавное движение, так как автоматика всё делает за него. Благодаря этому у владельца авто появляется масса способов всецело контролировать любую ситуацию на дороге (это то, чем АКПП отличается от РКПП). Гидротрансформатор в качестве узла здесь гораздо надёжнее, в отличие от КПП механической. Практически невозможно сломать его по причине неопытности. За счёт этой детали снижается нагрузка на ходовую часть и силовой агрегат.

Ресурсы двигателя лучше сохраняются за счёт переключения скоростей с приемлемыми оборотами. Топливо расходуется более экономно за счёт большого количества ступеней у передаточного числа. Автомобиль никогда не покатится самостоятельно, стоя на уклоне, так как установлен пассивный режим системы безопасности.

Помимо явных достоинств даже такой вариант управления имеет недостатки. Автомат от робота отличается тем, что динамика увеличения скорости меньше в процессе езды. Менее экономный расход топлива относительно большого числа ступеней передач. У агрегата КПД значительно ниже из-за поглощающего часть мощности гидротрансформатора. Высокая стоимость агрегата оказывает влияние на общую цену всего изделия. Обслуживание, замена деталей, ремонт дороже.

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации