В автомобиле коробка робот и автомат: в чем разница, что надежнее, лучше, дешевле? чем отличается коробка робот от коробки автомата и вариатора в автомобиле: сравнение визуальное и в принципе действия

Плюсы и минусы

Схема работы системы SensoDrive.

Преимущества:

1. Время разгона до 100 км/ч при аналогичности других параметров почти не отличается от времени разгона на ручной коробке.
2. Расход топлива сопоставим с расходом на автомобилях с РКПП и до 30% ниже, чем на моделях с автоматическими коробками.
3. Диск сцепления изнашивается медленнее, чем при ручном переключении.
4. Робот работает аккуратнее человека, поэтому валы и шестерни коробки будут изнашиваться меньше, а служить дольше, чем в ручной механике.
5. Стоимость ремонта и обслуживания в среднем ниже, чем у АКПП.

Отрицательные моменты:

1. Во время движения при включении скоростей могут ощущаться рывки и дерганье.
2. Алгоритм, заложенный в ЭБУ, не обладает реакцией человека на ситуации, возникающие во время движения. Поэтому могут возникать ошибки, когда необходимо экстренно разогнаться или затормозить.
3. Роботу для принятия решения нужны более «длинные» передачи, а для сохранения динамики при этом необходим более мощный двигатель.
4. Если нет системы помощи при подъеме, то во время начала движения «в гору» возможен откат автомобиля назад.
5. Невозможность «прошивки» блока управления. Алгоритм переключения передач — это разработка производителя, которая корректировке не подлежит.
6. Движение в пробках плохо сказывается на узлах и механизмах коробки, приводя их к раннему разрушению.

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.

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 роботизированной коробке передач 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 автоматом или вариатором.
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.

«Вариатор». Вариаторная АКП

Чтобы понять, до чего додумались инженеры, представьте… велосипед. Педали, две звездочки, а между ними – цепь. На заднем колесе чуть более продвинутых моделей есть несколько звездочек, чтобы можно было передачи переключать. Переключил на большую звездочку – крутить педали легче и можно ехать в крутую горку, только чаще крутить педали приходится. Скорость велосипеда при этом падает, но это плата за высокую тягу. А если ехать по ровной местности, или с горы, то включил звездочку сзади поменьше – крутишь педали реже, а скорость велосипеда растет. Теперь представьте, что на велосипеде вместо цепной передачи стоит ременная. То есть, вместо цепи – ремень, вместо звездочек — шкивы, только вместо кучи звездочек на заднем колесе – ОДИН шкив, но его диаметр может… плавно изменяться.

Представили? Вот, перед вами, вариаторная автоматическая коробка передач! Один шкив – постоянного размера, второй – переменного и его диаметр меняется по команде блока управления, подстраиваясь под условия движения. А между ними – прочнейший «ремень», представляющий собой или многозвенную цепь, или составной, из металлических пластин. Плавное изменение диаметра одного из этих шкивов приводит к тому, что моменты переключений АКП не ощущаются вовсе. Ведь их попросту нет, этих моментов переключений. J Изумительно комфортная штука в работе, этот вариатор! Но и в нем не обошлось без недостатков, существенных и помельче. 
«Вариаторы» недёшевы. Также они категорически не любят пробуксовок. Из-за того, что между «черным ящиком» со шкивами и ремнем приходится ставить все тот же гидротрансформатор (трогаться-то нужно!), а также из-за механического трения в «черном ящике», потери энергии достаточно велики, расход топлива, в с сравнении с «обычной» АКП, немногим меньше. А может быть и больше. А еще приходится с программами двигателя «поколдовать», чтобы он не гудел, как троллейбус на постоянных оборотах при разгонах. Ведь ступенчатого переключения передач – нет. Поэтому инженерам опять открылся простор для изысканий.

Преимущества и недостатки коробки-автомата

Автоматическая коробка передач в силу конструктивных особенностей имеет определенные преимущества:

1. Обеспечение легкого управления автомобилем без необходимости выжима сцепления, переключения передач, и процедуры плавного начала движения. Это обеспечивается автоматикой, позволяя водителю сосредоточиться на дороге.
2. Гидротрансформатор невозможно быстро вывести из строя в силу неопытности водителя, как это может произойти со сцеплением на механической коробке.
3. Автомат не создает сильных нагрузок на двигатель, как при механике. Передаточные числа меняются без лишнего увеличения оборотов, тем самым продлевается ресурс двигателя.
4. При использовании гидротрансформатора нагрузка на ходовую часть ниже в сравнении с другими видами трансмиссий.
5. Наличие пассивной системы безопасности, при которой стоящий на уклоне автомобиль не может покатиться.
6. У автоматической шестиступенчатой коробки расход топлива ниже.

Автоматическая трансмиссия имеет следующие слабые стороны:

1. В сравнении с механической или роботизированной коробкой отсутствует высокая динамика разгона.
2. Значительный расход топлива, особенно на четырехступенчатой коробке.
3. Сниженный КПД из-за значительных потерь мощности, уходящих на работу гидротрансформатора.
4. Дороговизна агрегата и его обслуживания, что отрицательно сказывается на стоимости всего автомобиля.
5. Возможное откатывание назад при начале движения с места на уклоне.
6. Коробка автомат пинается при неправильной эксплуатации.

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.

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).

Что такое коробка робот в автомобиле?

Сегодня на рынке можно отыскать очень огромное количество различных механизмов трансмиссий для машины. Перед тем, как ответить на вопрос – что же из себя представляет коробка робот, стоит для начала узнать, из чего она состоит, как работает, изучить преимущества и недостатки. Почти каждый сложный механизм авто обладает собственными плюсами и минусами, которые нельзя устранить без переделки определенной системы.

По собственной сути, коробка робот – это логическое развитие традиционной механики. В данной коробке функции, которые отвечают за переключение передач, автоматизированы, к тому же они контролируются при помощи электронного блока. Кроме того, процессор приводит в работу сцепление, запуская тем самым мотор и трансмиссию во время перемены передаточного числа.

Коробка робот функционирует одновременно с другими деталями трансмиссии. Управление машины согласуется с функциональностью сцепления, которое обеспечивает переключение.

Как же на деле функционирует коробка передач робот? Все очень просто:

• Блок управления проводит анализ данных: оборотов мотора, скорости, затрату кислорода, бензина.
• Затем блок управления за счет полученных данных производит алгоритм, благодаря которому осуществляется управление коробкой передач.
• То есть, когда нужно нажать на сцепление, когда увеличить скорость, когда понизить скорость. Вследствие чего отдаются команды, как именно должен работать гидропривод и сервопривод.

Водитель может также перейти в ручное управление автомобилем, нажав на клавишу Tiptronic.

Коробка робот

Какими же преимуществами обладает коробка робот? Перечислим самые основные:

У коробки повышенная экономия бензина, если сравнивать с автоматом.
Механизм редуктора имеет более высокую надежность.
Коробка робот стоит дешевле в обслуживании и в изготовлении. Плюс она требует меньшее количество масла.
У коробки в 2 раза больше увеличен ресурс сцепления.
Коробка весит меньше, обладает повышенной ремонтопригодностью.
Динамика у данной коробки передач очень высокая. Можно переключаться на ручное управление скоростями в полуавтоматическом режиме

Это очень важно в том случае, если машина передвигается по плохой дороге, в горной местности или стоит длительное время в пробке.

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.

Вариатор

Вариатор представляет собой разновидность автоматической коробки передач, которой управляет компьютер. Он в свою очередь анализирует условия движения авто и подбирает оптимальное передаточное соотношение. В результате этого работа двигателя происходит в щадящем режиме. Вариатор состоит из двух шкивов, ведущего и ведомого, которые расположены друг напротив друга и стянуты трапециевидным металлическим ремнем.

Устройство и схема работы вариатора

Плюсы

Рассмотрим основные плюсы вариатора:

• Разгон с места гораздо происходит плавно, а главное динамичнее, чем у автомобиля с АКПП.
• Меньший по сравнению с автоматом расход топлива.
• Более высокий КПД, чем у оппонента.
• Полное отсутствие толчков при переключении передач.

Минусы

Теперь можно поговорить о минусах данного устройства:

• Главным минусом является сложность его ремонта, которым занимаются лишь официальные дилеры.
• Пройдя примерно 100-150 тысяч километров, потребуется замена ремня, а это влетит в кругленькую сумму.
• Вариатор оснащен сложной электроникой и в случае ее поломки, придётся снова обращаться к официальным представителям и дорого за все заплатить.
• Требуется специальное масло, стоящее немалых денег. Стоит сказать, что каждому производителю нужно определенное масло. Если данное условие тщательно не соблюдается все может закончиться поломкой механизма.

Если брать новую машину с гарантией, то и переживать нечего, а вот если автомобиль бу, то здесь лучше всего остановить свой выбор на автомате. Поскольку его дешевле и легче отремонтировать, да и прослужит он в два раза дольше.