Хоча обидва ці типи трансмісій пам'ятають ще зорю автомобілебудування, винесене в заголовок питання, як і раніше, актуальне. Насправді чітку відповідь на нього дати неможливо - достатньо знати особливості кожної конструкції, щоб вже для себе співвіднести плюси і мінуси. Звичайно, ми не торкаємося екстремальних застосувань автомобілів: скажімо, побачити драгстер класу Top Fuel без двоступінчастого автомата або джиперську «котлету» не на механіці навряд чи вийде, але тут і весь автомобіль будується під конкретну мету.
Механічні трансмісії: плюси та мінуси
Історично це найбільш старий тип трансмісії взагалі, багатоступінчасті редуктори були винайдені ще до появи автомобілів як таких. Пройшовши певну еволюцію і відсіявши всі нежиттєздатні ідеї, класичне компонування механічної КПП незмінне вже кілька десятків років.
Основа МКПП - це два вали з шестернями на них: первинний, пов'язаний з двигуном через муфту зчеплення або, як екзотичний варіант, через гідротрансформатор (про них самих нижче), і вторинний, пов'язаний з диференціалом або карданним валом залежно від обраного приводу. Принципова відмінність між валами у цьому, що у первинному валу все шестерні закріплені жорстко, але в вторинному обертаються вільно. При виборі певної передачі одна з шестерень з'єднується з муфтою, яка жорстко пов'язана з вторинним валом, продовжує вільне обертання.
З очевидної простоти такого рішення походить і головний недолік такої трансмісії: в момент перемикання передачі муфта, що обертається з тими ж оборотами, що і вторинний вал, має увійти в зачеплення з шестірнею, швидкість якої може бути зовсім іншою. Тому жорсткість перемикання можна перемогти або чітким вирівнюванням швидкостей шестерень, тобто перемиканням передач на певних оборотах, або введенням додаткового вузла - синхронізатора, що допомагає вирівняти швидкості шестерень до моменту включення передачі.
Через зручність як мінімум усі передні швидкості на легкових автомобілях обов'язково мають синхронізатори, але саме вони є одним із найслабших місць МКПП. Недарма на важких американських вантажівках, де тільки паспортний ресурс трансмісії становить мільйон миль, синхронізаторів у механічних коробках немає: вони неминуче зношуються, роблячи включення передач дедалі жорсткішим.
Відео:5 речей які НІКОЛИ не можна робити з механічною коробкою передач!
Але й переваги МКПП очевидні:
- По-перше, мінімум передавальних ланок між двигуном та колесами забезпечує автомобілям на «механіці» високу економічність.
- По-друге, навіть у разі поломки МКПП може бути легко перебрано: розібратися в її пристрої неважко.
- Додамо до цього простоту зміни передавальних відносин (достатньо змінити всього пару шестерень), можливість роботи на олії низької якості та терпимість до грубого поводження: «вбити» грамотно спроектовану механічну коробку дуже важко. І одночасно МКПП найдешевші, що робить вибір трансмісії у бюджетному сегменті і зовсім безальтернативним.
Автоматичні трансмісії
Гідромеханіка
Говорячи "автоматична коробка", ми зазвичай маємо на увазі гідромеханічну планетарну трансмісію - найстаріший тип автомобільних "автоматів" родом ще з 30-х років. В основі подібних трансмісій лежить властивість планетарного редуктора змінювати своє передатне число при гальмуванні одного з його елементів (сонячної шестірні, блоку сателітів або веденої шестірні). Оскільки всі шестерні при цьому залишаються в постійному зачепленні, передавальне число змінюється м'яко і без ударів - саме тому автоматичні коробки почали активно розвиватися в ті часи, коли "механіка" не мала синхронізаторів і вимагала чималого вміння поводитися з "кочергою" перемикання передач та зчепленням.
З принципу роботи планетарного редуктора зрозуміло, що в нього можна отримати лише три передавальні відносини – недарма всі «автомати» дуже довго були саме триступеневими. Насправді ж передавальне число на кожній швидкості в автомобілів змінювалося сильніше. Як так? Справа в тому, що для зв'язку коробки з двигуном без муфти зчеплення використовувався гідротрансформатор - пристрій з двох коліс (нагнітального та турбінного), закритих в обсязі олії. Такий механізм дозволяє турбінному колесу обертатися зі швидкістю меншою, ніж швидкість, що нагнітає, тобто фактично обороти варіювалися ще перед триступінчастим редуктором.
Відео: Автомат чи механіка. Що краще, плюси та мінуси. Просто про складне
Вибіркове пригальмовування та з'єднання з вихідним валом КПП того чи іншого вузла планетарної передачі виконують набір фрикціонів та гальмівних стрічок – у старих АКПП вони керувалися суто механічно, нині тиск олії у приводах розподіляють клапани, керовані своїм контролером. Але суть гідромеханічної трансмісії, яка хоч і отримує зараз до 8 ступенів, залишається незмінною: на жаль, високих втрат у гідротрансформаторі не уникнути, і витрата палива з такою коробкою буде вищою, ніж з механікою.
Сам механізм дуже вимогливий до якості і кількості масла - навіть відхилення в'язкості вже здатне порушити роботу механізмів, що управляють, викликавши знайомі багатьом «поштовхи» і «задумливість». Це не означає ненадійності АКПП: за належного догляду вони здатні продемонструвати величезний ресурс. Зате зручність такої коробки очевидна, особливо в міських пробках, а введення додаткових щаблів та примусове блокування гідротрансформатора дозволяє наблизити їх ККД до «механіки». Явне протипоказання для гідромеханічних автоматів – це жорстка експлуатація (агресивна їзда, офф-роуд) – якщо перегрів або постійна їзда розгойдуванням (вперед-назад без паузи між включеннями) для МКПП не страшні, то «автомату» в таких умовах доведеться готуватися до прискореної заміни фрикцій.
Роботизовані коробки
Спроби автоматизувати перемикання передач на МКПП робилися давно, але вони впиралися в один підводний камінь: якщо фрикціонами і стрічками АКПП могли керувати малопотужні і повільні гідроприводи, то МКПП потрібні були приводу з високою швидкодією. Тому фактично працездатні конструкції з'явилися на ринку тільки в 90-і роки, і по суті вони являли собою звичайну «механіку», де муфтами перемикання передач і приводом зчеплення керували потужні електромагніти.
На жаль, саме ці «роботи» і зіпсували репутацію ідеї: «задумливість» та удари при перемиканні передач у них лише прогресували згодом, оскільки механізм вичавлювання зчеплення було адекватно адаптуватися до зносу його дисків. До цього додавалися регулярні проблеми із самими соленоїдами.
Якось виправити ситуацію змогли тільки преселективні коробки DSG - у них вибір наступної передачі відбувався до відключення поточної, і одночасно спрацьовували два фрикціони: перший розривав крутний момент поточної передачі, другий підключав наступну. За комфортом та швидкодією такі коробки вже змогли зрівнятися з «механікою», але за складністю вже наздогнали гідромеханічні автомати. Проблеми ж із надійністю залишилися бичем «роботів» і досі.
