Коробка передач: отличие вариатора от автомата

Разница между АКПП и РКПП

Между трансмиссиями есть визуальные отличия. При покупке автомобиля, даже не читая документацию, их можно увидеть. Достаточно взглянуть на рычаг КПП. Если вверху есть положение «Р», т.е. паркинг, это — АКПП. У робота только «N» и «R». Но автомобилиста в основном интересуют их эффективность и экономичность.

Автоматические коробки появились еще в 1930-е гг., когда их стал использовать бренд Cadillac. Они не являются ровесниками ДСГ, но все равно новинкой их не назовешь. И проблема в том, что у автомобилистов они ассоциируются с устаревшей техникой, в то время как роботы — с техническим прогрессом. Однако и АКПП развиваются.

Особенности технического решения таковы, что конструкцией коробки предусмотрен гидротрансформатор, который выполняет роль сцепления, связующего звена между двигателем и КПП.

Автоматическая и роботизированная коробка передач в автомобиле.

Долгое время в его работе существовала проблема. Из-за разницы в скорости вращения насосного и турбинного колес при ускорении тока жидкости происходил ее сильный нагрев и КПД из-за гидротрансформатора снижалось.

Для этого придуман режим блокировки, но и он сначала не решил проблему.

В автоматических КПП он осуществляется с помощью электроники, так что теперь это устройство стало намного надежнее. И если раньше АКПП выпускали только 4-ступенчатые, то новые автомобили комплектуются даже 8- и 9-ступенчатыми коробками.

От автоматической коробки этот вариант отличается более простой конструкцией, т. е. теоретически он надежнее. Но это не совсем так. Простота конструкции привела только к тому, что роботы стали дешевле в производстве и быстро начали появляться даже на недорогих моделях. Разница между трансмиссиями все равно была существенной.

Роботизированный вариант, особенно при достаточно активной езде, не мог обеспечить плавного переключения передач. Из-за этого движение рывками сильно раздражало водителей. Кроме того, к этому добавлялись задержки при смене ступеней.

Схема роботизированной коробки передач.

Инженеры крупных автоконцернов работают над решением проблемы. Так появились преселективные роботы, наиболее востребованным из которых является разработка концерна Volkswagen — модель DSG, которая представляет собой систему из 2 коробок с соответствующим количеством сцеплений. 1 коробка нужна для четных передач, 2 — для нечетных. Переключение осуществляется точно и быстро, а водитель не испытывает дискомфорта.

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.

АКПП с гидротрансформатором

В основе АКПП лежит принцип работы планетарного редуктора. В МКПП смена передаточных чисел происходит за счет разного диаметра зацепленных шестерней. В АКПП аналогичный эффект достигается блокировкой входов планетарных механизмов. В планетарной передачи мы можем получить необходимую скорость вращения на выходе, задавая различные скорости коронной и солнечной шестерен. Стандартная планетарная передача может обеспечить 3 различные скорости вращения выходного вала и обратный ход. Для получения большего числа передач в АКПП комбинируются несколько планетарных механизмов.

Блокируются элементы планетарного механизма пакетами фрикционов. В незадействованном пакете фрикционов диски свободно вращаются относительно друг друга. Под действием давления масла, поступающего из гидроблока, диски прижимаются друг к другу – барабан и шестерня начинают вращаться как одно целое. На более старых моделях АКПП переход с 1 на 2 передачу осуществлялся тормозной лентой, а не пакетом фрикционов.

Аналогично сцеплению в МКПП, для передачи крутящего момента от маховика двигателя к первичному валу в АКПП применяется гидротрансформатор. Насосное колесо жестко соединено с маховиком, а турбинное с первичным валом АКПП. При вращении насосного колеса в нем создается вихревой поток трансмиссионного масла. Выталкиваемая центробежной силой жидкость ATF заставляет вращаться турбинное колесо. Реактор необходим для эффективного перераспределения жидкости и увеличения крутящего момента на турбинном колесе.

Недостаток такой конструкции в гидродинамических потерях на нагрев и сжимание трансмиссионного масла. Из-за механических потерь скорость турбинного колеса будет всегда меньше за скорость вращения насосной части. Чтобы минимизировать потерю крутящего момента, в конструкцию включают блокирующую муфту. При сжимании фрикционных дисков, турбинное колесо и маховик двигателя вращаются с одинаковой скоростью.

За перераспределение масла по магистралям АКПП отвечает гидроблок. Золотниками и клапанами, с помощью которых жидкость распределяется по каналам, управляет ЭБУ автоматической коробки передач.

Все было бы хорошо, но…

Гидротрансформаторные АКПП старого образца при своевременной замене масла способны проходить от 200-500 тыс. км. При этом их ремонт, ввиду простоты конструкции и широкой распространенности, также не вызывает проблем. Но производители современных авто вынуждены постепенно отказываться от АКПП такого типа. Все из-за ужесточения экологических норм и требований к уменьшению вредных выбросов.

Даже с увеличенным количеством ступеней и ранними блокировками гидротрансформатора АКПП проигрывают в эффективности роботам и вариаторам. При этом в скорости переключения новейшие образцы практически ничем не уступают преселективным роботизированным КПП, чего нельзя сказать о старых автоматах. Переключались АКПП с большими задержками, отбирая секунды при разгоне и увеличивая расход топлива. К особенностям эксплуатации можно отнести проблемы с буксировкой и невозможность запустить авто с толкача. При грамотном использовании АКПП неплохо переносят бездорожье и перевозку грузов.

Если вы хотите от трансмиссии надежности и плавности хода, АКПП по-прежнему будет лучшим выбором для гражданской езды. К сожалению, купить новый автомобиль с традиционным автоматом в связке с хорошим двигателем становится все сложнее.

Виды коробок?

Стоит заметить, что многие новички, сразу по окончании автошколы, принципиально не выбирают авто с механикой. Что ж, это их дело, но вот только при выборе «коня» (зачастую подержанного) они совершают массу ошибок, а то и вовсе берут вариант, который больше понравился визуально. А ошибки в основном именно в выборе типа коробки

Важно знать, чем они будут отличаться друг от друга — вариатор или робот, что будет лучше

Современные автомат/полуавтомат коробки делятся на три типа:

• Вариатор. Весьма популярный выбор у автолюбителей. Принцип работы вариатора в том, что передача крутящего момента происходит по бесступенчатому принципу. То есть, более плавно и при отсутствии характерных для ступенчатых коробок рывком при переключении скоростей. Неплохим преимуществом является то, что мощности авто будут использованы максимально рационально, что приведет к снижению расхода горючего. Такой тип кпп будет отмечен в документации как CVT. Если у вас уже была машина с АКПП, то вы не заметите особой разницы в управлении (кроме более плавного хода);
• Робот. Как и вариатор, часто становится выбором автолюбителей. По большому счету, это попытка создать полностью функциональный гибрид МКПП и АКПП. Если вариатор и автомат имеют свою собственную конструкцию и характерные черты в структуре самой коробки, то робот представляет собой обыкновенную МКПП, с автоматизированными элементами управления. А именно двумя приводами – приводом сцепления и приводом, собственно, переключения передач. Они, кстати, бывают двух видов – энергозатратная, но точная гидравлика и менее точная, но не требующая особых мощностей электрика. Все это контролируется специальным блоком управления, который по информации датчиков отдает команды приводам. Роботизированная коробка передач может работать в двух режимах – автоматическом и последовательном (полуавтоматическом). Если с первым все понятно, то второй представляет собой ручное переключение передач, но без вырисовок «зиг-загов» рычагом. Скорость переключается поступенчатым подниманием или опусканием рычага;
• Автомат. Гидромеханика по праву считается самым проверенным и популярным вариантом из всех не механических кпп. Поэтому, чтобы не расписывать энциклопедию кпп, лучше поподробнее остановиться на менее знакомых народу вариаторе и роботе, чтобы понять что лучше.

Робот или Вариатор что лучше

Постараемся найти принципиальные отличия, понять в чем разница в надежности той или иной АКПП:

— Пробег, требующий обслуживания. Часто от начинающих автомобилистов приходится слышать вопрос о том, какой тип коробки передач более долговечный. Можно сказать, что сравниваемые образцы в этом плане совершенно одинаковы. Всё зависит от качества масла, а также от ухода за автомобилем.

— Плавность переключения передач. Хороший робот – дорогой робот. В нём можно догадаться о смене передаточного отношения по легкому щелчку. В дешевых моделях всё равно чувствуется переход, так как сцепление одно. У CVT такого понятия не может быть исходя из его конструкции. По сути, количество передаточных отношений в нём стремится к бесконечности, но есть и вариаторы с интелектуальными передачами (более современные). Смена происходит происходит очень плавно без ощутимых толчков и рывков. Сделано это для более яркого ощущения разгона.

— Размеры узла и влияние на массу автомобиля. Роботизированный механизм намного крупнее в размерах. Негласно производители авто признают, что он часто необходим для смещения центра тяжести. CVT весит намного меньше. К тому же, он может быть сравнительно небольшого размера. Недаром его устанавливают на мотороллеры, мотоциклы, снегоходы и профессиональные бензопилы.

— Устойчивость к высоким нагрузкам. Чем больше скорость вращения, тем хуже вариатору. Ведущие автомобильные компании предупреждают, что он не предназначен для гонок, а также нельзя долго ехать с этой коробкой на пределах возможности автомобиля. Некоторые скоростные режимы даже откровенно называют нежелательными даже в крайних случаях. Также он существенно ограничивает по тяговым характеристикам. Буксировать кого-либо с вариатором не стоит, иначе можно сжечь ремень. Робот таких ограничений не даёт.

— Экономия топлива. Так как в бесступенчатой трансмиссии гораздо меньше фрикционных взаимодействий, то на одном и том же автомобиле он будет давать выигрыш в расходе топлива. Роботизированный аналог будет потреблять немногим больше.

Влияет ли цена на выбор?

Естественно, что намного дороже обходится роботизированная КПП. Она содержит гораздо большее число деталей, чем его конкурент, где самыми сложными частями являются планетарный механизм и шкивы переменного диаметра зацепления с ремнем. С другой стороны, CVT чаще подлежат ремонту из-за высокого показателя износа ремня или цепи. Поэтому необходимо выбирать между стоимостью и повышенной надежностью. Также выбор зависит от интенсивности эксплуатации машины. Если требуется поездка на работу, с работы, за покупками, а на выходных на дачу – то CVT можно считать идеальным вариантом. Для длительных частых поездок выбирайте DSG.

АВТОМАТ (АКПП)

Это первая из автоматических трансмиссий, появилась на заре автомобилестроения, сразу после механики. Одна из самых надежных, комфортных и понятных коробок передач.

ЦЕНА – это минус. Стоимость автомобиля с АКПП (именно с классическим гидротрансформатором), прибавляет авто примерно от 40 000 рублей (чем выше класс автомобиля, тем больше цена). Также стоимость ремонта высокая, сюда можно добавить еще и стоимость обслуживания

Если что-то накрывается в автомате, например по причине неправильного обслуживания, стоимость за ремонт может исчисляться десятками тысяч! Поэтому важно менять масло внутри, хотя бы раз в 60 000 км, это реально продлевает срок службы

КОМФОРТ – особо писать нечего, две педали (газ и тормоз) – просто рай для новичка. НА пригорках машина не катится назад (если стоит в режиме «D – DRIVE»), есть «P-PARKING» (которая является как бы небольшой заменой ручнику, но не до конца), в пробках толкаться – нет проблем. ДА и если честно, то в городе эта коробка передач очень удобна. При переключениях есть небольшие толчки, особенно если это 4-ступенчатая АКПП, на 6 или 8 ступенчатых толчки практически не заметны.

По минусам, вы не контролируете АКПП сами, за вас как бы решает автоматика что включить, что будет лучше в данный момент (даже если ехать в ручном режиме). Разгон не такой динамичный, идут потери на раскручивание гидротрансформатора. Также не советую эту коробку перегревать, например, таская сзади автомобиля грузы или буксуя в грязи, это быстро сокращает ее ресурс (этот совет для обычных автомобилей). Конечно есть коммерческие авто на автоматах, но там переваривается большой крутящий момент и вес, сравнивать бессмысленно.

НАДЕЖНОСТЬ – на высоком уровне. Эти трансмиссии могут ходить и по 300 – 400 000 км без ремонта, конечно если соблюдать правила эксплуатации. Получается что на МКПП, в 120 – 150 000 км пробега, вы в любом случае будете менять навесное (что выльется в 10 – 15000 рублей), а в АКПП, вам нужно будет менять масло и фильтр, если получится (одна замена около 6 000 рублей). Получаются практически те же самые деньги.

Если подвести итог, то ходят долго, но при условиях правильной эксплуатации и замены масла

ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА – здесь минус. В устройстве АКПП, лежит гидротрансформатор, то есть нет жесткой зацепки между мотором и коробкой передач (на высоких оборотах есть механические зацепки, а вот на низких — нет), момент здесь передается при помощи давления масла (почитайте вот эту статью). Поэтому есть механические потери, соответственно больший расход топлива. Нет наката как у МКПП (точнее нейтральная есть, но включать ее нежелательно)

ПОТЕНЦИАЛ ДЛЯ РАЗВИТИЯ – не сказать что он большой, но он есть. Например, сейчас в массовом сегменте используются коробки на 4 или 6 передач, однако в скором будущем будут использоваться на 6 или 8 передач, а на люксовых авто и по 10 – 12. Это дает переключения практически без рывков, более быстрый разгон, и небольшую экономию топлива. Однако бесконечно увеличивать передачи нельзя, коробка получится ОЧЕНЬ сложной, и ее ремонт будет стоить намного дороже. Можно также поиграться с шестернями и передаточными числами.

Лично я считаю, что АКПП это самая надежная и самая беспроблемная трансмиссия среди автоматических. Лучше выбрать ее!

Как определить, какая КПП установлена в автомобиле

Современные КПП, включая роботизированные коробки, очень похожи друг на друга внешне: даже бесступенчатая имитирует «автомат» (имеет селектор и стандартную шкалу скоростей). И всё-таки определить, установлен в ТС вариатор или другая коробка передач, можно

Обратите внимание на:

• информацию в документах на машину,
• описания модели вашего автомобиля из Интернета,
• табличку, расположенную на кузове ТС.

Информация о трансмиссии содержится в инструкции по эксплуатации автомобиля, в технической документации. Также об установленном устройстве можно узнать по vin-номеру ТС (идентификационный номер указывают в свидетельстве о ТС и в паспорте ТС). Существуют специальные веб-сервисы, которые по VIN-коду выдают информацию о комплектации автомобиля.

Не всегда стоит прибегать к услугам платных онлайн сервисов (далеко не каждый даст нужную информацию). Стоит поискать сведения о трансмиссии через поисковую систему. Большинство моделей разных марок подробно описаны в Интернете. Но, если информации о трансмиссии нет, остаётся ещё один вариант – обозначения на табличке.

Обозначения представляют собой набор цифр и букв, расшифровать которые поможет продавец-консультант (если вам необходимо докупить запчасти). Этой информации достаточно, чтобы заказать комплектующие. Если вдруг табличка утеряна или на ней стерлись буквы, такая же расположена на корпусе самого устройства. Сведения о трансмиссии узнает мастер, когда доберется до корпуса (в случае техобслуживания или ремонта).

Подкапотная табличка Subaru

Подкапотная табличка Audi

Подкапотная табличка Nissan

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.

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.