Коробка передач - прогресс не стоит на месте

Несмотря на то, что технический прогресс не стоит на месте, простые люди от него иногда отстают. И оказывается, что им не знакомы некоторые термины и понятия в современных автомобилях. Мы уже говорили в прошлых номерах об электронных помощниках. Теперь поговорим о типах коробок передач. Казалось бы, что тут сложного: есть механические, есть автоматические. В первых нужно выжимать сцепление и правой рукой переключать передачи, во вторых – только две педали. Газуй и тормози, а коробка переключается самостоятельно. Но появилось много новых типов коробок передач, которые для многих покупателей остаются «темным лесом». Вот и попробуем вывести на свет из тьмы. Углубляться в технические дебри и подробности конструкции не будем, а просто проведем маленький ликбез.

Механическая коробка передач

Тут все понятно, и со времен ее изобретения мало что изменилось. Крутящий момент от двигателя к колесам передается в механической коробке передач через систему шестерен на валах. Под ногами водителя три педали: газ, тормоз и сцепление. Ну и под правой рукой – рычаг переключения передач. Основное преимущество данного типа КП – наличие жесткой связи между двигателем и колесами и простота конструкции. Почему-то традиционно механическую трансмиссию недолюбливают дамы в силу необходимости слишком много внимания уделять процессу смены передач.

Автоматическая коробка передач

Начнем с так называемых традиционных гидротрансформаторных «автоматов», или гидромеханических автоматических коробок передач. Уже из термина «гидротрансформатор» становится понятно, что работает он за счет энергии некой жидкости, а именно – особого трансмиссионного масла. Принцип работы сложен и прост одновременно. Заключается он в том, что крутящий момент передается при помощи потока трансмиссионной жидкости. Два основных элемента – насосное и турбинное колесо. Первое соединено с валом двигателя, второе – с валом коробки передач. Вы нажимаете на газ, насосное колесо разгоняет поток жидкости, турбинное колесо этот поток воспринимает и передает крутящий момент на планетарные передачи. В дальнейшие подробности вдаваться не будем. По такому принципу устроены все гидромеханические «автоматы». Конструкция проверена временем и до сих пор остается актуальной. Причем концерны не жалеют сил и средств в модернизацию гидромеханических КП, чтобы заставить их работать еще лучше и быстрее, внедряя электронное программное обеспечение. Большинство современных гидромеханических трансмиссий может работать как в автоматическом, так и в ручном режиме. В ручном режиме передачи переключаются либо покачиванием рычага на тоннеле, либо клавишами на рулевом колесе. Недостаток таких трансмиссий в их изначально высокой стоимости и не менее дорогом ремонте. Доплата за АКП обычно составляет не менее 1000 евро. По этой причине для того, чтобы освободить левую ногу водителей и водительниц, был придуман более простой технологически вариант.

Роботизированная коробка передач

Для простоты понимания будем называть ее именно так. По сути, роботизированная коробка передач представляет собой обычную «механику», только за переключение передач и выжим сцепления отвечают электроприводы. Соответственно, педалей в салоне две: газ и тормоз. Принцип езды такой же, как на гидромеханическом «автомате»: жми на газ и езжай. «Робот» также может работать в ручном режиме. Основное достоинство, как уже говорилось, – простота конструкции и ее доступность. За относительно небольшие деньги (обычно доплата за простенькую роботизированную коробку передач составляет 600-800 долларов) вы получаете возможность отказаться от педали сцепления и переключения передач. Но на бюджетных автомобилях еще ни одному автопроизводителю не удалось избавиться от общего для «роботов» недостатка – рывков при переключении. Выглядит так, словно передачи переключает вчерашний курсант автошколы. Спасает только один прием – в момент переключений слегка сбрасывать газ, как если бы вы ехали на обычной «механике».

Роботизированная коробка передач с двумя сцеплениями

Именно описанный выше недостаток обычных «роботов» привел к тому, что появились коробки передач с двумя сцеплениями. Выглядит просто, как и все гениальное. КП имеет два сцепления, одно из которых отвечает за включение четных передач, а второе – нечетных и задней передачи. При переводе селектора трансмиссии в положение Drive, когда одно сцепление замкнуто и включена первая передача, в это же время шестерни второй передачи уже находятся в зацеплении. Получив команду от управляющей электроники, механизм моментально выключает первое сцепление и замыкает второе. Включается вторая передача, а в это время уже входят в зацепление шестерни третьей передачи. И так до шестой, седьмой или восьмой, в зависимости от конструкции. Переключения вниз происходят по такому же принципу. Первым в массовое производство такую трансмиссию внедрил концерн VW. За ним ринулись все остальные. На сегодняшний момент эта концепция получит, пожалуй, наибольшее развитие и распространение. А все потому, что при плавности переключений как у гидромеханических «автоматов», они обладают большей скоростью работы, обеспечивают жесткую связь между двигателем и трансмиссией. Ко всему прочему, в большинстве случаев автомобили, оснащенные коробками с двумя сцеплениями, оказываются быстрее и экономичнее даже ручных механических трансмиссий.

Вариатор

Этот тип трансмиссии впервые схематично изобразил… леонардо Да Винчи. Патент на него был получен в 1886 году, а в 1958 Daf (Нидерланды) устанавливает первый вариатор CVT в машину. С этого момента и можно отсчитывать начало эры вариаторов, хотя сверхширокого применения они не нашли. Но на сегодняшний день многие производители имеют в гамме трансмиссий вариаторы, даже такие, как Mercedes и Audi. Почему бесступенчатая трансмиссия? Да потому, что как таковых передач в ней не существует. Схематично вариатор выглядит следующим образом. Основную работу выполняют три элемента: ведущий шкив, ведомый шкив и прочный резиновый или металлический ремень, соединяющий два шкива. Примерно как цепь и велосипедные звездочки. Так вот представьте, что звездочка велосипеда может плавно изменять свой диаметр и таким образом менять передаточное отношение. Все то же самое происходит в вариаторе. Каждый из шкивов состоит из двух конусов, расположенных вершинами друг к другу. Между ними проложен ремень. Сдвигая и раздвигая конусы, мы увеличиваем или уменьшаем передаточное отношение. В теории вариатор CVT реализует бесконечное число передач и может их выбирать в любое время на любых оборотах двигателя и скорости машины. Но резиновый ремень имеет свойство растягиваться и проскальзывать, так что, например, на Audi его заменили гибким металлическим ремнем, что не только сделало систему надежнее, но и позволило передавать больший крутящий момент.

Главной особенностью бесступенчатых трансмиссий является алгоритм их работы. Электроника настроена так, что сначала она выводит двигатель на обороты максимальной тяги, а потом начинает плавно изменять передаточное отношение. Получается своеобразный эффект, присущий только вариаторным трансмиссиям: обороты двигателя стоят на месте, а автомобиль разгоняется. Для многих водителей, привыкших к тому, что автомобиль должен разгоняться вслед за нажатием на педаль газа, это показалось неудобным. Поэтому сейчас конструкторы бьются над тем, чтобы избавится от этого эффекта. Так же, как и остальные типы трансмиссий, вариатор может иметь фиксированные положения шкивов, имитируя передачи в обычной трансмиссии. Причем смена передач происходит очень быстро и незаметно. Итак, основные преимущества вариатора – это быстрое и бесступенчатое изменение передаточных чисел, отсюда следует, что двигатель работает в зоне оптимальных оборотов. А значит, он экономит топливо и уменьшаются выбросы вредных веществ. Из недостатков можно отметить то, что мало какие конструкции выдерживают большой крутящий момент. Ну и плюс описанный «вариаторный эффект».

Надеемся, что данный легкий экскурс поможет не застыть в ступоре, когда вы услышите слово «вариатор» или «двойное сцепление», и при выборе автомобиля понять, что вам нужно для того, чтобы навсегда забыть о педали сцепления.

Статья перепечатана из приложения к журналу "Ежедневник"