Что лучше выбрать между вариатором, механической, автоматической и роботизированной коробкой передач

На сегодняшний день существует целый ряд разновидностей коробок передач — и речь не только об автоматических коробках — даже такие простые по конструкции «ручки» сегодня имеют различные подвиды и надстройки. Но прежде, чем мы перейдём реку знания об этом вброд, давайте чётко поймём, что такое коробка передач и для чего она нужна!

Как работает КПП?

Коробка передач в автомобиле (или на любом другом механическим транспортном средстве) — это рычажная (с точки зрения физики) пошаговая система, которая буквально передаёт энергию от двигателя колёсам — то есть та сила, которую вырабатывает двигатель, чтобы привести в движение колёса, сначала проходит через специальную систему, называемую коробкой переключения передач (или распространённой аббревиатурой — КПП). Образно и часто физически коробка передач находится между двигателем и ведущими колёсами — это своего рода посредник в процессе, который заставляет автомобиль двигаться, и это простая в случае механической КПП или вариатора (об этом ниже) и сложная практически во всех остальных случаях часть машины… Как правило.

Для объяснения логики работы КПП давайте вспомним физику школьной программы — рычажную систему. Помните, преподаватель, скорее всего, приводил в пример строительство знаменитых египетских Пирамид, когда строители должны были поднимать на огромную высоту тяжёлые камни. Или Вы вспомните систему рычагов из знаменитой фразы её первооткрывателя — Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!». Суть её заключалась в том, что, к примеру, если Вы возьмёте длинную палку (это и будет рычаг), поставите её посередине на точку опоры, с одной стороны подвесите груз, а за другой возьмётесь руками, чтобы опустить его и тем самым поднять другой конец с грузом, то чем дальше от Вас будет находиться точка опоры, тем легче Вам будет поднять груз (меньше усилий прилагать для приведения в движение рычага), но тем большее расстояние пройдёт Ваша рука вместе с концом палки, за которую она держится. И наоборот — чем ближе Вы переместите точку опоры, тем больше силы Вам придётся приложить, чтобы передвинуть Ваш конец палки, но тем больше Вы переместите груз (и на бóльшую высоту, между прочим).

На самом деле рычажная система применяется вокруг нас практически везде — даже внутри нас — наши челюсти, ряд изгибов тела — всё это работает на системе рычагов. В быту в качестве примеров можно привести плоскогубцы, тачка для перевозки сыпучих материалов, классические открывалки бутылок — даже ножницы. Ну и, конечно же, коробка передач в нашем автомобиле.

Но возможно, принцип работы рычажной системы в коробке передач автомобиля проще всего будет понять на примере велосипеда, сравнивая две разновидности из них: классический советский односкоростной велосипед и современный горный хардтэйл с возможностью переключения скоростей. В односкоростном велосипеде у Вас всегда будет одинаковое соотношение частоты оборотов педалей и частоты оборотов ведущего (заднего) колеса, а это значит, что у Вас, к примеру, попросту не хватит сил, чтобы забраться в достаточно крутую горку, потому что Вы не сможете давить с такой силой на педали. С другой стороны, на высокой скорости, возможно, Вы бы смогли разогнать этот «чугунный» велосипед ещё быстрее, но Вы не сможете так быстро двигать ногами, хотя силы Вам вполне бы хватало.

А вот велосипед с возможностью переключения скоростей решает вышеописанные задачи: в нём используется та же система рычагов, но только не привычная нам, описанная выше — роль рычагов здесь играют звёздочки: ведущие и ведомые, которых на скоростном велосипеде целый набор — как правило, несколько (2-3) ведущих разных размеров, и ведомых (от 6 до 10) — также разных размеров. И вот, перебирая различные ведущие и ведомые звёздочки, перекидывая цепь, мы меняем передачи и, соответственно, требуемую для раскрутки колеса силу и скорость его вращения.

Так, если мы выберем самую маленькую ведущую звёздочку и самую большую ведомую, то мы получим самую низкую передачу и самое маленькое передаточное число (об этом ниже), когда нам потребуется много раз провернуть педали, чтобы колёса сделали хотя бы один оборот — проще говоря, активно крутя педали, мы будем ехать всё равно очень медленно, но зато сможем забраться таким образом в самую крутую горку. А вот если мы сделаем наоборот — выберем самую высокую передачу, то цепь будет накинута на самую большую ведущую звезду (где находятся педали) и самую маленькую ведомую и, таким образом, нам потребуется сделать всего 1 оборот педалей, чтобы колёса провернулись несколько раз и наш велосипед поехал, соответственно, очень быстро.

Собственно, коробки передач в автомобиле работают таким же образом, только не существует в автомобиле коробки, которая работала бы прямо вот так в точности как в велосипеде — имея набор звёздочек и цепь, соединяющую их. А ещё у авто, как правило, гораздо меньшее число возможных передач — обычно от 4 до 8 — чем старее коробка, тем меньше там, как правило, передач, а чем он новее, тем их больше; кроме того, чем быстрее должен ехать авто, тем там больше передач — речь здесь о легковых автомобилях. А вот в грузовых может быть и 10 и даже больше передач. А бывают и вовсе коробки без чёткого набора передач — точнее, их число у автомобиля бесконечно — речь идёт о вариаторе.

Итак, какие бывают типы коробок передач и чем они отличаются друг от друга? Давайте начнём с основных и (пока) самых распространённых вариантов коробок в современном автомобиле.

Механическая коробка передач

Также известная как «ручка» или «механика», как было отмечено выше. Этот тип требует от водителя больше всего телодвижений во время ускорения или замедления автомобиля, Вам нужно постоянно давить на педаль сцепления, а затем переключать передачи вручную с помощью рычага переключения в центральной части салона автомобиля под панелью. Большинство современных автомобилей с механической коробкой передач имеют пять-шесть скоростей, не считая задней передачи. Это самый старый и самый простой тип коробок — в первые годы зарождения автомобилей, все машины оснащались механической коробкой передач.

В целом, устройство МКПП достаточно простое, эффективное и позволяет водителю иметь прямой контроль над автомобилем, за что механику любит отдельная категория водителей, которая любит всегда контролировать динамику машины. С другой стороны, механическая коробка всегда требует работы одной руки, особенно, в условиях города. Она также требует некоторого мастерства и немного практики, чтобы умело владеть механической коробкой передач и особенно правильно плавно отпускать педаль сцепления.

Вместо звёздочек роль рычагов в МКПП выполняют шестерни разных размеров, а вместо цепи эти шестерни напрямую зубьями на краях соприкасаются друг с другом. Рычагом переключения коробки мы попросту перекидываем шестерни друг на друга, меняя размеры работающих вместе ведущей и ведомой шестерни. На рисунке ниже Вы можете увидеть примерную схему работы 7-ступенчатой механической коробки передач.

При этом, во время переключения нам необходимы две очень важные вещи, которые являются непременными спутниками любой современной МКПП: сцепления, потому что во время переключения работающий двигатель должен быть отсоединён от коробки, и синхронизатора, потому что двигающиеся на высокой скорости шестерни не всегда возможно соединить так, чтобы пазы их зубьев совпали.

Автоматическая коробка передач

Разработанной ещё в далёком 1920 году и сильно модернизированной с тех пор, автоматической КПП снабжается большинство автомобилей, продаваемых на сегодняшний день. И легко понять, почему: на самом деле это из-за высочайшего удобства по сравнению с механической КПП. Просто переместите рычаг в положение «Драйв», и Вы едете вперёд, поставьте рычаг в режим «Rear», и Вы поедете назад. Но работа автоматических коробок передач крайне сложна — намного сложнее принципа работы МКПП и может стоить Вам значительно дороже в случае ремонта, дополнительные несколько десятков килограмм лишнего веса и немного увеличенный показатель расхода топлива из-за наличия в автомате гидротрансформатора. Более подробно о работе АКПП предлагаем почитать в специальной статье об этом.

Типичная автоматическая коробка передач

В прошлом большинство автоматических коробок передач имело три передачи (плюс задний ход), и, если в Вашем авто было четыре передачи, то у Вас был реальный спортивный автомобиль или роскошный седан. Сегодня и 4-хступенчатые автоматы — редкость, на современных машинах автоматические коробки передач имеют до восьми передач а по расходу топлива и динамике не уступают их более простым собратьям.

Все автоматы должны иметь специальные микрочипы (называемые в народе «мозги», которые являются частью бортового компьютера авто и будут контролировать порядок переключения на определённых оборотах и даже в зависимости от стиля вождения оседлавшего автомобиль человека.

Вот два основных типа коробок передач, которые сегодня встречаются в подавляющем большинстве автомобилей. Теперь давайте рассмотрим менее распространённые виды КПП — некоторые из них набирают популярность, другие — напротив, теряют её.

Роботизированная коробка передач (робот, типтроник)

Так как компьютеры с каждым днём всё глубже проникают в каждую систему в автомобиле, автоматической коробке передач были даны новые способности. Как мы уже упоминали ранее, современные автоматы теперь имеют до восьми передач, и время и условия, когда включать ту или иную передачу, выбирается компьютером, а человека в общем-то никто и не спрашивает, что для многих водителей является огромным минусом, особенно, в условиях спортивного и/или зимнего вождения. В то же время во время спокойного расслабленного вождения по городу автомат наиболее предпочтителен. Для объединения лучшего из этих обоих миров, автопроизводители предоставили водителям возможность использовать в своём авто гибридный вариант КПП, который даёт возможность контролировать переключение передач вручную, используя для этого либо специальный селектор с двумя нефиксируемыми позициями рычага переключения: плюс и минус, каждая из которых отвечает за переключение передачи на одну выше или на одну ниже соответственно; либо с помощью «лепестков» на руле: справа и слева, каждая из которых отвечает за ту же функцию. Лепестки (или «вёсла») являются наиболее распространёнными в спортивных автомобилях, но и в обычных появляются всё чаще.

«Лепестки» ручного переключения передач и кнопочная система режимов коробки передач автомобиля Lotus Evora

Следует иметь в виду, что водители всегда были в состоянии контролировать автоматическую КПП в некоторой степени с помощью так называемых «пониженных» передач, но это в действительности не было полным контролем над переключением по двум причинам:

• Чаще всего пониженные передачи означали, что Вы можете ограничить переключение лишь первой или второй (реже — третьей) передачей — т.е. автомобиль просто не будет переключаться на передачу выше выбранной. Но, к примеру, не переключаться ниже пятой передачи заставить «чистый» автомат Вы не сможете.
• Даже если Вы поставите рычаг АКПП в режим «L» — не переключаться выше первой передачи, автомат всё же переключится, если обороты машины поднимутся слишком высоко (например, если автомобиль съезжает с крутой горки — для чего, собственно, и нужны пониженные передачи в автомате), чтобы не повредить коробку.

 

Классический автомат с пониженными передачами (слева) и робот с возможностью ручного переключения передач (справа)

Теперь в типтронике компьютер контролирует в значительной степени механическую коробку, избавляя водителя от необходимости постоянно выжимать сцепление, но в то же время водитель этот всегда сможет переключиться на полностью автоматический режим переключения.

Вариатор (CVT)

Если Вы когда-либо ездили на небольшом современном скутере, то Вы знакомы с вариатором или бесступенчатой ​​коробкой передач. Это очень простое устройство, но оно хорошо работает практически при любых условиях (разве что несовместимо с достаточно мощными двигателями). По существу, вариатор состоит из двух шкивов, соединенных ремнём (прямо как на велосипеде из описания в начале статьи, но вместо шестерёнок — шкивы). Но это специальные шкивы, так как они могут изменить свой размер и, таким образом, изменить передаточное число в коробке автомобиля. В вариаторе нет определённого количества «шестерёнок», потому что он может выбирать точное соотношение размеров обоих шкивов между его самой низкой и самой высокой передаточными числами. Таким образом, можно легко «ползать» на автостоянке или динамично ехать по шоссе. Более подробно о работе вариатора Вы можете прочитать в специальной статье на сайте HowCarWorks.ru.

 

Анимация работы вариатора

Вождение автомобиля с вариатором очень похоже на вождения с автоматической КПП, кроме того, что Вы не почувствуете никаких переключений передач. Вместо этого двигатель просто набирает обороты плавно вверх и вниз. Вы надавливаете на педаль акселератора, и двигатель автомобиля набирает обороты до определённой величины, а затем просто остаётся работать на этих оборотах, в то время как машина едет всё быстрее и быстрее, так как два шкива в коробке передач изменяют свои размеры. Может занять некоторое время, чтобы привыкнуть к вариатору из-за несколько странного звука и принципа работы CVT. Некоторые автопроизводители даже предлагают вариаторы с подрулевыми переключателями, которые имитируют автоматическую или механическую коробку передач.

CVT с каждым годом набирает всё бóльшую популярность, появляясь на всё большем числе новых автомобилей. Преимуществом такой коробки является простота, а также высокая эффективность работы, если Вы предпочитаете спокойную размеренную езду. Но если Вы любите ездить быстро или хотите высокопроизводительную машину, то это вариант, к сожалению, Вам не подойдёт, так как очень быстро износится.

Казалось бы, что CVT будет идеальным и светлым будущим для большинства водителей, но тем не менее, заняло очень много времени, чтобы этой технологии созреть — особенно прочность ремня этой трансмиссии — есть большая разница между тем, какая нагрузка приходится на этот ремень в скутере, а какая в большом пассажирском автомобиле.

Кроме того, есть очень большой минус вариатора на сегодняшний день, который практически сводит на «нет» все его преимущества — он ломается… Ломается практически у всех — есть мнение, что такая коробка в среднем отъезжает пробег примерно в 100 тысяч километров, а потом её нужно менять, а стоит она нередко треть стоимости всего автомобиля.

Коробка передач с двойным сцеплением (DCT)

Широко известная аббревиатурой DCT (благодаря компании Porsche) и некоторыми другими, и используемая в достаточно дорогих спортивных и гоночных автомобилях, коробка передача с двойным сцеплением является в сущности своего рода хай-тек коллажем из автоматической, механической коробок передач и компьютера.

Как следует из названия, система использует две муфты переключения передач. Коробка может быть использована в полностью автоматическом режиме, с помощью компьютера определяя время и условия переключения передач, или в качестве механики, с возможностью ручного переключения передач водителем с помощью всё тех же лепестков на руле или кнопок переключения передач. Кроме того, управление компьютером моментами переключения, как правило, также может быть скорректировано водителем так, чтобы переключать трансмиссию согласно Вашему личному стилю вождения.

Так выглядит коробка передач с двойным сцеплением

Передачи в DCT могут переключаться со скоростью молнии — как правило, за долю секунды — и делать это очень гладко, благодаря автоматизированному контролю, что делает его отличным вариантом для гоночных и высокопроизводительных машин. В то время как DCT обычно встречается в очень дорогих спортивных автомобилях, он может быть достаточно компактен — да настолько, что Honda также устанавливает его в качестве опции на несколько своих мотоциклов.

Односкоростная коробка передач

Электрические транспортные средства, в отличие от своих шумных собратьев, имеют несколько иные требования к коробке передач и, как таковые, они имеют свои собственные типы передач или используют модифицированные версии традиционных коробок.

Односкоростная коробка передач устанавливалась на заре автомобильной и мотоциклетной эпох и по сути своей представляла собой прямое подключение двигателя к колёсам либо непосредственно, либо почти  непосредственно (шестерни требовались просто для того чтобы число оборотов колёс было меньше числа оборотов двигателя). Сегодня, по прошествии почти полутора веков, односкоростная передача вернулась в автомобильную промышленность в отрасль электроавтомобилей. И дело здесь в самой природе электродвигателя — он, в отличие от бензиновых и дизельных, может работать практически в любом диапазоне оборотов, в том числе и на одном обороте в секунду, к примеру. Если Вы имели возможность оседлать Tesla Model S Вы, вероятно, поняли, что автомобиль может ускоряться молниеносно практически на любой скорости, и ему практически не нужно более одной передачи.

Тем не менее, ряд производителей электромобилей снабжают свои творения коробками передач.

Полуавтоматическая коробка передач

Полуавтоматическая коробка передач — это очень продвинутая система, которая использует старое-доброе сцепление для выполнения непосредственно переключения передач вместо гидротрансформатора в классическом автомате. В отличие от механической коробкой передач сцепление контролируется компьютером. Это не только делает переключение передач намного быстрее, чем в механической коробке передач, но также упрощает процесс вождения и фиксирует автомобиль, предотвращая его скат, когда автомобиль находится на стоянке. Также как и типтроник, полуавтоматическая коробка передач может быть переключена в полностью ручной режим переключения передач по желанию водителя. Два типа наиболее распространённых полуавтоматических трансмиссий — это уже описанная выше коробка передач с двойным сцеплением и электрогидравлическая коробка передач (секвентальная коробка передач).

Коробка передач IVT

IVT по сути является специфическим типом CVT (вариатора), но отличается от последнего тем, что включает в себя не только бесконечное число соотношений передач, но и «бесконечно» максимальные передаточные числа. IVT относится к такому виду вариаторов, которые способны включать в себя «нулевой коэффициент» передаточных числе, где входной вал может вращаться вовсе без какого-либо вращения выходного вала (когда автомобиль стоит на месте, а его двигатель работает), оставаясь при этом замкнутым в передаче. Конечно, передаточное отношение в этом случае не является «бесконечным», но вместо этого оно «не определено».

Принцип работы

Самая простая коробка – механическая. Именно такие агрегаты устанавливались во все автомобили до 1940—1950-х годов. Она построена по принципу шестеренчатой передачи.

Главный элемент – это пара шестерен, ведомая и ведущая. Они имеют разное количество зубьев. Отношение количества зубьев ведомой к количеству зубьев ведущей шестерни – это передаточное число. Именно оно определяет, как передается момент вращения. Если ведомая шестерня больше, то скорость ее вращения будет меньше, чем у ведущей, а крутящий момент больше.

Смысл ступенчатой коробки в том, что она имеет несколько пар шестеренок с разными передаточными числами, то есть несколько передач или ступеней. Валы и шестерни нужны для преобразования разного по величине крутящего момента.

Передача заднего хода – это одна дополнительная шестеренка между ведущей и ведомой. Она изменяет направление вращения ведомой на обратное.

При страгивании с места нужен высокий крутящий момент, но низкая скорость. Для этого используется первая скорость, которая имеет большое передаточное отношение. Даже если у двигателя большие обороты, авто будет ехать медленно, но при этом не заглохнет. Для движения на равномерно высокой скорости используются повышенные ступени – от четвертой и выше. Как правило, четвертая ступень – это прямая передача с передаточным числом 1. Пятая ступени и выше имеют передаточное число меньше 1.

Механическая коробка (МКПП)

Механическая КПП представляет собой многоступенчатое устройство цилиндрической формы, которое направляет крутящий момент от маховика двигателя на колеса автомобиля. В механической коробке переключение происходит при помощи ручного механического рычага-переключателя.

Современные механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней – четыре, пять, шесть, семь. В настоящее время среди всех типов механических КПП, пятиступенчатая является наиболее распространенной.

Коробки передач механического типа могут разделяться и по количеству валов на двухвальные и трехвальные. Двухвальная механическая коробка устанавливается в легковых автомобилях, оснащенных  только передним приводом.

В подобной конструкции один вал соединяется с автомобильным двигателем, а другой с трансмиссией. Трехвальная коробка передач подходит для легковых и грузовых автомобилей, в которых предусмотрен как передний, так и задний привод.

Основными достоинствами механической КПП являются простота, доступность и надежность конструкции, легкость ручного управления при использовании любых режимов движения автомобиля.

Автомобили с механической КПП обеспечивают динамичную и экономичную езду. Подобный тип коробки передач продолжает пользоваться повышенным спросом у автолюбителей.

Принцип работы механической коробки передач

Механическая коробка передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

МКПП устройство и принцип работы механики

МКПП состоит из муфт, синхронизаторов, шестеренок и валов. Двигатель и КПП связаны узлом сцепления. Для их разъединения необходимо выжать педаль сцепления. Именно в этот момент и следует включать требуемую передачу.

При выборе передачи грамотный водитель ориентируется на текущую дорожную обстановку и скорость движения автомобиля. Это довольно удобно для тех, кто предпочитает активную, маневренную езду — для резкого ускорения есть возможность включить пониженную передачу.

Однако есть и один значительный недостаток. Представьте только, вы в центре города, час пик, вы попадаете в очередную пробку и вам все время приходится дергать рычаг КПП.

Ключевые конструктивные преимущества МКПП:

1. Простота обслуживания и эксплуатации.
2. Надежность.
3. Небольшой вес.
   
4. Высокий КПД.
5. Компактность.
   

Интересно, что в устройстве автомобилей для раллийных и шоссейных гонок также предусмотрена «механика», однако вместо рычага переключения применяют специальные кнопки на рулевой колонке — подрулевые «лепестки», позволяющие значительно сократить длительность переключения передач.

Чтобы добиться максимальной плавности движения автомобиля с МКПП, нужен опыт. Помимо этого, у каждого автомобиля свои особенности работы сцепления и ПП, к которым нужно привыкнуть.

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.

Назначение коробки передач

КПП – это связующее звено между двигателем и колесами. В двигателе внутреннего сгорания нельзя обойтись без коробки. На низких оборотах он имеет маленькую мощность, которой недостаточно для трогания с места и движения. Коробка передач нужна для увеличения крутящего момента и придания ускорения колесам.

Функции КПП:

1. Передает вращение мотора на вращение ведущих колес.
2. Распределяет усилия при разных условиях движения авто: в горку, с горки.
3. Обеспечивает независимое поведение двигателя и ведущих колес (на нейтральной передаче).
4. Обеспечивает движение задним ходом.

Сколько передач может быть в коробке

Ступенчатая коробка имеет определенное число ступеней для оптимальной передачи вращения. В ретро-автомобилях встречаются коробки с тремя-четырьмя передачами. Это связано с тем, что моторы имели маленькую мощность, и такого числа хватало для ее преобразования на колеса. На современных машинах встречаются пяти- и шестиступенчатые агрегаты. Для спортивных автомобилей производят семиступенчатые, так как их мощность больше, а в гонках важно точно изменять скорость.

Автоматическая коробка (АКПП)

Принцип работы коробки-автомат такой же, как и у ее аналога, механической коробки. Она предназначена для того, чтобы преобразовывать и передавать крутящий момент.

Любая коробка-автомат состоит из 3-х элементов – гидротрансформатора, планетарного редуктора и гидравлической системы управления.

Гидротрансформатор – особый механизм, предназначенный для передачи крутящего движения при помощи рабочей жидкости — трансмиссионного масла для КПП.

Планетарный редуктор представляет собой узел или соединение, которое состоит из солнечной шестерни, коронной шестерни, водила и сателлитов. Это основной механизм коробки-автомата.

Гидравлическая система – симбиоз механизмов, которые позволяют осуществлять управление редуктором.

Автоматические коробки различаются по способу переключения, количеству передач, виду сцепления и виду актуаторов.

Автоматическая КПП способна обеспечить плавное автоматическое переключение передач без участия водителя. Такая коробка улучшает трансмиссию автомобиля, поскольку рабочая тяга всегда переходит только на колеса без резких изменений и прыжков скорости.

Среди недостатков такого типа КПП можно выделить:

• сложность и дороговизну конструкции и системы управления;
• низкий уровень КПД, который возможно улучшить только за счет увеличения количества передач;
• сложность в проведении ремонтных работ

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

• ведущий или первичный вал;
• ведомый или вторичный вал;
• промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
• шестерни первичного и вторичного валов;
• механизм выбора передач;
• муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
• картер;
• главная передача;
• дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

Трехвальная КПП: устройство  и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Читайте также:  Робот или автомат: какая коробка лучше

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

АКПП устройство и принцип работы автомата

Предлагаю рассмотреть классическую трехступенчатую АКПП, которая состоит из гидравлических приводов и гидротрансформатора. Она, как и «механика», принимает и преобразовывает крутящий момент. Ее конструкция состоит из системы гидравлического управления, планетарного редуктора и гидротрансформатора.

Представьте себе вентилятор и обычную детскую игрушку с пропеллером. Если поднести данную игрушку к включенному вентилятору, пропеллер тоже начнет крутиться. В автоматической КПП винт приводит в движение не вентилятор, а мотор автомобиля.

Второй винт соединяется с валом, который взаимодействует с ключевой конструкцией, состоящей из муфт, шестеренок и так далее. Винты расположены в герметично закрытом корпусе со специальной жидкостью — гидротрансформаторе.

Классическая АКПП дает возможность обойтись без нажатия педали сцепления, что довольно удобно, а особенно тем, кто постоянно ездит улицами мегаполиса с очень насыщенным трафиком. В нужный момент водитель нажимает педаль тормоза или акселератора. Среди недостатков АКПП следует отметить повышенный расход горючего и ощутимое переключение скоростей.

Все модели трансмиссий имеют свои слабые места, однако АКПП на старом автомобиле способна стать реальной головной болью. И относится это не только к слабым местам конструкции, а и к качеству обслуживания. Банальный недостаток масла способен привести к преждевременному износу. Не редко перегорают соленоиды, фрикционы, выходит из строя гидротрансформатор.

Прочие недостатки классических АКПП:

1. Автомобиль нельзя завести с «толкача».
2. Буксировать автомобиль с АКПП ограничивает или запрещает сам завод-производитель.
   
3. При заносе управлять автомобилем гораздо сложнее.
4. Дорогое обслуживание и детали.
   

Что выбрать и почему

Подводя итог, следует ответить на вопрос о том, какую коробку передач лучше выбрать и почему. Это достаточно сложный вопрос, поскольку найти однозначный и объективный ответ на него практически невозможно.

Многие автомобилисты продолжают активно смотреть в сторону АКПП, и тому есть широкий перечень причин. Также никуда не пропала традиционная механика. Постепенно наращивает своё присутствие вариатор. Что же касается роботов, то первые версии этих коробок позиции теряют, но им на смену приходят усовершенствованные решения вроде преселективных КПП.

Объективно даже самые надёжные существующие автоматические коробки передач не могут обеспечить такой же уровень безотказности и долговечности, как механика. При этом МКПП заметно уступает по уровню комфорта, и сталкивает водителя с необходимостью слишком многом времени и внимания уделять сцеплению и селектору трансмиссии.

Если постараться взглянуть на ситуацию максимально объективно, отбросив некоторые условности, всё же можно сказать, с какой именно коробкой передач конкретно в наше время лучше и предпочтительнее брать автомобиль. Это будет классический автомат. Такие коробки надёжны, доступны в ремонте и обслуживании, хорошо чувствуют себя в различных условиях эксплуатации.

Что же касается того, на какой коробке передач вам будет комфортнее, лучше и приятнее ездить, то тут на первое место смело можно ставить вариатор. Роботы подойдут владельцам легковых авто, предпочитающим спокойный режим движения по городу и шоссе, и тем, кто стремится максимально экономить топливо. Преселективная коробка оптимальна для активной езды, высокой скорости и скоростных манёвров.

Да, если брать рейтинг по надёжности среди коробок передач, то тут первое место наверняка займёт классическая механика. На вторую строчку уверенно поднимается гидротрансформатор, а дальше уже последние места делят между собой вариаторы и роботы.

Опираясь на мнение экспертов и их прогнозы, автоматов будет постепенно становиться всё меньше, механика останется, но её популярность резко упадёт. А вот будущее всё же за вариаторами и преселективными коробками. Им ещё предстоит пройти большой путь становления и усовершенствования. Но уже сейчас эти коробки становятся проще, комфортнее и экономичнее, привлекая тем самым большую аудиторию покупателей. Что именно выбрать, решать только вам.