Виды автоматических коробок передач автомобилей. Обзор коробок передач — их плюсы и минусы

15.07.2019

Автомобили сейчас шагнули далеко вперед, буквально каждый год мы слышим о нововведениях, которые призваны улучшить ездовые характеристики. Коробки передач в этом не исключение, если на заре была только одна трансмиссия – механическая, то сейчас их насчитывается как минимум четыре. Многие мои читатели просят меня сделать обзорную статью, про их виды, а также «бегло» рассказать об их различиях. Ну что обзорная статья, читайте, будет интересно, кстати, в конце как обычно видео версия …

Как обычно начнем с определения.

Трансмиссия или «коробка передач» (англ. G ear B ox) — это узел который предназначается для передачи крутящего момента двигателя к колесам, при помощи специальных механизмов внутри, а также от внешних факторов (поведение водителя) – может повышать или понижать момент.

Сейчас существуют не только механические коробки передач, но и полностью автоматические, где участие человека сведено к минимуму. Можно долго спорить какие лучше или хуже (этим занимались здесь), но современные водители голосуют за автоматы, в России их число растет с каждым годом, причем почти в геометрической прогрессии.

Как я уже писал выше, сейчас существуют 4 общепринятых типа трансмиссий:

Механическая (сокращенно МКПП или «механика»)
Автоматическая гидротрансформаторная (АКПП или классический «автомат»)
Автоматическая вариаторная (Вариатор)
Автоматическая роботизированная («Робот» или РКПП)

Если быть до конца честным то сейчас есть разновидности так называемых гибридных трансмиссий, но это тема другой статьи, потому как там, зачастую применяются электродвигатели (статья будет, но немного позже).

А сейчас давайте все же поговорим о наших видах коробок передач, начнем с «механики».

Механическая коробка передач

Была создана практически вместе с первыми автомобилями, ее возраст более 100 лет. Однако при появлении у нее было всего 3 передачи – две вперед и одна назад. С эволюцией моторов появилась необходимость в 3 передачах вперед и одну назад. И лишь только в 70 – 80 годы были введены 4 передачи вперед, кстати они достаточно долго продержались ибо до появления «пятиступок» прошло почти 30 лет.

Сейчас кстати эволюция дошла до 6 «передних» передач (или как их называют скоростей) и одну назад. Как говорят многие конструкторы, что это почти ПИК эволюции механики. ДА и представьте мешалку на 8 «скоростей» водители будут путаться.

Для кого же эта трансмиссия?

У нее достаточно много поклонников, ведь здесь вы полностью контролируете передачу момента на колеса автомобиля, и пока сами не переключитесь, ни какая электроника за вас ничего не сделает. Нужно отметить что многие спортивные машины, будь то это «дрифт» или гонки на пересеченной местности выбирают именно механику, мастерство доходит до таких высот что можно пускать машины в контролируемый занос, например выдавая повышенный крутящий момент на колеса. Полезной она будет и на бездорожье, ведь автоматы при пробуксовки колес могут нагреться и даже выйти из строя, а вот на механике можно буксовать сколько угодно. При определенном мастерстве, переключения передач происходят быстрее — что однозначно положительно сказывается на динамике разгона, так механика почти на секунду быстрее, чем такая же машина с автоматом.

Устройство – механика делится на два вида – это варианты с «двумя» валами и «тремя». Некоторые автомобили в основном используют два вала (ведущий и ведомый), другие три (ведущий ведомый и промежуточный), например — на ВАЗОВСКОЙ классике там их именно три. Наличие двух или трех не говорит, о каких-то «сверхспособностях» машины, скорее все тут все дело в приводе и компоновки самой коробки. Устройство у переднего привода разительно отличается от заднего, вот вам и различия коробок передач.

Что еще хочется сказать – если ездите на МКПП, то вы скорее всего уже привыкли к трем педалям, ведь тут добавляется еще один узел – сцепление. Он нужен для плавного переключения передач, хотя многие «новоиспеченные водители» очень долго и нудно учатся им управлять, особенно большую проблему доставляют горки.

Плюсы механики :

Невысокая стоимость
Небольшой вес
Использует мало масла
Возможно, ехать накатом. Без боязни буксировать автомобиль
Можно запустить машину с толкача, ничего страшного не произойдет
Передача большего КПД от двигателя
Легче запуск зимой

Минусы механики :

Сложность управления, особенно для новичков
Можно легко спалить сцепление, опять же новичками
Добавляется дополнительный узел, такой как сцепление
Быстрее изнашивается диск «Ферадо» в строении сцепления

Как ни крути, но механика «пока» лидер по числу продаж именно у нас в России, сказывается наш суровый климат — ведь на ней не страшно буксовать, а также запуск легче с утра в мороз (хотя тут еще нужно поспорить), да и стоимость примерно на 40 – 50 000 рублей ниже, что также большой плюс.

Робот или роботизированная коробка (РКПП)

«НО постой» — скажите вы мне – «А почему сейчас идет робот, ведь есть еще – такие виды как , почему ты так перескочил?». Вопрос что говорится – «не в бровь, а в глаз». Перескочил потому что роботы это продолжение механики, как бы банально это не звучало. Такие коробки взяли все плюсы от МКПП и от АКПП, но и минусов у них предостаточно.

Если сказать простыми словами, то получилось такое строение : — на обычную механическую коробку, приделали специальные серво или электронные приводы, которые взяли на себя функции сцепления, то есть они переключают передачи, поэтому третья педаль отсутствует – есть только газ и тормоз как на вариаторе или автомате. Но здесь есть и диск сцепления, и даже корзина, те же самые валы (ведущий и ведомый), вот только руководит всем этим электроника, которая по сути и является «ахиллесовой пятой».

Не создали еще совершенные механизмы переключений именно у роботов, все эти коробки медлительны – задумчивы, переключения происходят медленно, а также очень ненадежны из-за многих электронных узлов.

Плюсы робота :

Облегчает переключение, не нужно думать о сцеплении
Экономит топливо, как и механика
Можно ехать накатом
Можно не боясь буксировать
Немного масла в строении (сравнимо с механикой)

Минусы робота :

Задумчива
Переключения происходят с толчками
Наблюдает небольшой откат на старте назад, на горке это опасно, ведь сзади может стоять другой автомобиль

Многие считают, что за такими видами РКПП будущее, вполне возможно, ведь электроника развивается, и ставится более компактной и совершенной. Наибольшие успехи сейчас добились компании Volkswagen, FORD и BMW.

Классический «автомат» или гидротрансформатор

Это также «древняя» трансмиссия появилась примерно около 100 лет назад, только вот первое применения нашла на кораблях, где «связывала» ведущий винт и вал. После этого виды этих АКПП перекочевали уже на автомобили.

Сейчас применяются очень широко, также как и механические виды, сначала были на 3, позже на 4, а сейчас существуют уже и на 8 передач. Прогресс не стоит на месте.

В этой коробке практически вообще нет сцепления в понимании механики, . Здесь передачей крутящего момента занимается гидротрансформатор. Если утрировать то это специальная «турбина» — которая передает давления масло от одной крыльчатки на другую. У них нет жесткого сцепления между собой, а только давления масла. Одна «крыльчатка» подсоединена к двигателю и получает от него крутящий момент, другая подсоединена к валам, а после уже к колесам.

Этот вид коробки передач использует большое количество масла в своем строении (оно специально разработано для автоматов этого класса), обычно, если посчитать в литрах это от 8 до 12.

Автоматы по своему строению могут различаться на адаптивные и регулируемые водителем.

Адаптивные – автоматически подстраиваются под манеру вождения, например если вы всегда «жарите в пол», то переключения будут способствовать быстрому набору скорости, но экономии не будет. Если ездите аккуратно, с невысокими оборотами, а также с невысокой скоростью, то переключения будут способствовать размеренной езде, а также экономии топлива. Адаптация происходит на уровне ЭБУ, где накапливаются данные, и первые «режимы поведения» могут уже проявиться через первые 100 километров.

Регулируемые – это виды автоматов, которые полностью подчиняются действию водителя. У них как правило есть несколько режимов – СПОРТ, ЭКОНОМ, КЛАССИЧЕСКИЙ (ГОРОД) и ЗИМНИЙ. У некоторых производителей их может быть до 7 – 8. То есть вы сами выбираете нужную для себя «кнопку».

Плюсы автомата :

Удобство вождения (особенно для новичков), нет педали сцепления.
Прочность и неприхотливость. Современные виды автоматов, достаточно прочны, я бы сказал при должном обслуживании он проходит у вас весь срок эксплуатации автомобиля
Бережет мотор, в спокойной езде (городской режим или эконом), не рвет его.
Плавность работы, сейчас практически все автоматы лишены сильных рывков и толчков при переключении, что дает плавность и комфорт движения.
Трогаться в горки одно удовольствие, машина с АКПП не покатится назад, для новоиспеченных водителей это просто спасение.

Минусы АКПП :

Большое количество масла в трансмиссии, зимой долгий прогрев, а также более сложный запуск
Нежелательно буксовать, иначе масло может «закипеть», что может привести к поломке
Сложный и дорогой ремонт
Низкий КПД, потому как нет жесткой связи с двигателем
Больший расход топлива
Потеря в разгонной динамике
Нежелательно буксировать, нужно вызывать эвакуатор

Не смотря на минусы этой трансмиссии, популярность ее стремительно растет, это и понятно ведь сейчас очень жесткое движение в городах, а сцепление это лишнее потеря концентрации. Если подвести итог по технической надежности этого вида коробки передач, то при должном обслуживании – смене масла, может прослужить не менее 300 – 400 000 километров, а возможно и более.

Вариатор (вариаторная коробка передач)

Самый последний вид автоматических «коробок». Однако этот тип как я считаю, сильно конкурирует с обычными «гидротрансформаторами». В салоне вы также не найдете педали сцепления, а только газ и тормоз.

НА просторах интернета, вы наверное, слышали про бесступенчатые трансмиссии, которые очень эффективно передают крутящий момент от двигателя к колесам, так вот это она. У нее вообще нет переключений в понимании остальных коробок передач.

Здесь идет также два вала — на которых есть шестерни с изменяющимся диаметром, между ними натянут специальный ремень. Когда автомобиль трогается — то на одном валу (ведущим), шестерня большого диаметра, а вот на ведомом наоборот малого, автомобилю нужно разогнаться, с таким подбором шестерен это делается идеально.

После того как скорость набрана, ведущая шестерня начинает убавляться, снижать свой диаметр, а вот ведомая наоборот начинает расти, таким образом при небольших оборотах двигателя, передается нужный крутящий момент колесам. Нужно заметить, что у вариатора больший КПД чем у автомата, потому как есть жесткая связь.

Как видите тут не ступеней, а только плавный переход ремня «по радиусам», поэтому вы не чувствуете никаких рывков и толчков, только «четкий» и плавный разгон и такое же плавное замедление, если скинуть педаль.

Разновидностей вариаторов использующихся сейчас на машинах всего три:

Ременной или CVT, самый распространенный (используют в 90% случаев)
Клиномерный
Торовый

Последние два редко используются в автоиндустрии, применение скорее всего в спец.техники.

Если говорить про динамику и разгон, то вариаторная коробка выдает прекрасные показатели, которые иногда превосходят обычную механику, и тем более автомат и робот.

Плюсы вариатора :

Удобство использования
Больший рабочий КПД
Динамичный разгон
Экономия топлива
Нет толчков и рывков – вообще
Легко можно тронуться в горку

4,80

В настоящее время существуют различные виды коробок переключения передач, которыми оборудуют автомобили, — это может быть автомат вариатор или робот. В статье дана общая информация о коробках передач, рассмотрены их виды, чем они отличаются, приведена сравнительная характеристика разных КПП.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) выигрывает перед электромотором легкостью и экономичностью установки, а также рядом других характеристик. ДВС проигрывает электрическому двигателю тем, что у него неравномерный крутящий момент. Решить эту проблему удалось путем переключения передач. Для этого автомобиль оснастили КПП.

[ Скрыть ]

Все о коробке передач

Коробка передач является частью конструкции трансмиссии автомобиля с ДВС. Ее назначение — перенаправлять крутящий момент от двигателя с помощью соответствующих валов к ведущей колесной паре. Она обеспечивает тягу авто, его задний ход, разъединяет соединение между мотором и трансмиссией, если автомобиль находится без движения или продолжает движение по инерции.

Все составляющие конструкции находятся в картере. Так как они постоянно испытывают значительные нагрузки, то нуждаются в постоянной смазке. Для смазывания используется специальная трансмиссионная жидкость. В зависимости от количества передач, обеспечивающих движение вперед, различают 3-х, 4-х и 5 ступенчатые КПП. Самыми сильными по тяге являются передняя и задняя передачи. Нижние передачи дают более сильный крутящий момент, но при этом низкая.

Крутящий момент обеспечивает тягу автомобилю и меняется в зависимости от испытываемых нагрузок. При трогании с места и подъеме с прицепом он намного выше, чем при движении по ровной горизонтальной плоскости, когда сопротивление меньше. Крутящий момент изменяется согласно передаточному числу, которое зависит от деталей, входящих в конструкцию трансмиссии. На многоступенчатой КПП используются пары шестерен. От их размеров зависит крутящий момент и скорость вращения.

Одна шестерня является ведущей и имеет меньший диаметр. Шестерня, имеющая больший диаметр, является ведомой. Кроме того, они отличаются количеством зубьев. Соотношение между зубьями определяет передаточное число. Если применяется несколько пар шестерен, то подсчитывается общее передаточное число.

Шестерни и передаточное число

Каждая пара имеет свое передаточное число, что дает возможность изменять крутящий момент. Ведущие и ведомые шестерни обеспечивают движение машины вперед. Промежуточная, которая находится между ними, меняет направление вращения на противоположное, заставляя автомобиль двигаться назад.

Коробка передач — надежный механизм, который исправно работает в течение всего срока службы автомобиля, если ее правильно эксплуатировать. Основная ее задача — обеспечить наилучший режим работы ДВС в разных условиях при движении машины. Автоматические коробки удобны для неопытных водителей, так как они не требуют отжимать, отпускать сцепление, переключать передачи вручную.

Сравним разные виды

Коробки передач принципом действия разделяются на многоступенчатые, бесступенчатые и комбинированные. К многоступенчатым относятся механические и роботизированные, в них крутящий момент изменяется ступенчато. К бесступенчатым относится вариатор, в котором крутящий момент меняется плавно. Оба предыдущих принципа действия присутствуют в автоматических коробках переключения передач (АКПП). Ниже будет рассмотрен каждый вид КПП: отличия и особенности.

В механической коробке (МКПП) передачи переключаются ручным способом. Она состоит из набора шестерен, которые в разных сочетаниях создают передачи (ступени), имеющие различные передаточные числа, стабилизатора, валов, механизма переключения передач. Преимущество этих коробок в высоком КПД, хорошей динамике, простоте конструкции, низкой цене, надежности и длительном сроке службы. Расход топлива меньше, чем в других КПП. Основным недостатком является неудобство передвижения по городским пробкам, когда приходится постоянно переключать передачи.

Главное отличие автоматической коробки от механической — то, что переключение передач в ней осуществляется автоматически. Основой коробки является планетарная передача. АКПП включает в себя планерный редуктор, гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления и обеспечивающий изменение передаточного числа.

Редуктор представляет собой конструкцию из нескольких видов шестерен и водила. Планетарные (сателлиты) шестерни крепятся на водиле, они движутся вокруг солнечной шестерни, расположенной в центре. Вся конструкция размещена внутри внешней кольцевой шестерни, имеющей с сателлитами внутреннее зацепление. Когда детали занимают определенное положение по отношению друг к другу, создаются разные передаточные числа. Современные автоматы оснащены несколькими планерными передачами, что позволяет достичь широкого диапазона передаточных чисел.

Вариатор – это коробка передач, в которой отсутствуют ступени. В нее входит 2 шкива, которые соединены ремнем. В сечении данная конструкция выглядит в виде трапеции. Сближаясь, половинки ведущего шкива выталкивают наружу ремень, таким образом, увеличивается радиус, по которому движется ремень. Это способствует увеличению передаточного отношения. Когда половинки раздвигаются, то ремень проваливается вниз и радиус его движения уменьшается, а вместе с ним уменьшается передаточное число. Если радиусы совпадают, то включается прямая передача.

Поначалу ремень изготавливался из резины, что не позволяло создать большой крутящий момент из-за его недолговечности. Затем вместо него стали использовать металлический. Он состоял из металлических пластин, которые были нанизаны на две ленты. Пластины оказывают толкающее действие друг на друга. В качестве ремня может использоваться цепь. Принцип работы цепи и ремня похож, отличие состоит в том, что ремень передает толкающее усилие, а цепь – тянущее. Благодаря толкающему действию, при ременной передаче передается значительно большее усилие.

В конструкцию вариатора входит:

механизм, который обеспечивает движение задним ходом и плавное трогание с места;
система управления дисками;
гидронасос.

Для движения с места применяется пакет фрикционов или гидротрансформатор, который блокируется как только автомобиль начинает двигаться. Для движения задним ходом используется планерная передача. В систему управления входит блок управления, датчики, гидравлическая система, управляющая шкивами. Гидронасос служит для поддержания рабочего давление в гидросистеме и смазывания деталей коробки.

Роботизированная коробка – это механическая КПП, оснащенная блоком управления с двумя приводами. Крутящий момент передается с помощью стандартного однодискового сцепления. Приводы служат для автоматизации процессов. Один из них обеспечивает включение и выключение сцепления, с помощью второго происходит управление механизмом переключения передач. Приводы могут быть электрическими и гидравлическими. Во роботах наряду с автоматическим режимом предусмотрен ручной.

Для устранения недостатков «простого» робота коробку передач модернизировали двумя сцеплениями. Одно сцепление действует только при включении четных передач, другое при включении нечетных. Во время движения автомобиля работает только одно сцепление, в котором диск сомкнут, по нему передается крутящий момент. При этом во 2-м сцеплении диск разомкнут, но передача, которая должна включиться следующей, находится во включенном состоянии. Электроника сама определяет необходимость переключения на другую передачу. В нужный момент диск первого сцепления размыкается, а на втором автоматически смыкается. Благодаря этому переключение происходит без рывков, а мощность непрерывно поступает от мотора к колесам.

Портал сайт разбирается в премудростях автоматических трансмиссий: выясняет, что такое гидротрансформатор, считает «количество» ступеней в вариаторе и проверяет, насколько умён «робот».

Автомобиль с коробкой автомат всё чаще становится выбором жителей мегаполиса. Если раньше такую опцию можно было встретить только на автомобилях среднего и высшего ценового сегмента, и на подержанных «иномарках», привезённых из Штатов, то сегодня автомобили абсолютно всех классов бывают двухпедальные.

«Удобно!» — самый частый аргумент, уставших от «пробок» автовладельцев. И, действительно, автоматическая коробка передач значительно упрощает процесс передвижения в суетном мегаполисе, сокращая до минимума количество действий водителя. Выбор для большинства представительниц прекрасной половины человечества и вовсе не стоит – коробка только «автомат». Даже «сдав» экзамен в автошколе, не все начинающее автолюбительницы представляют, за что отвечает крайняя левая педаль, и что означает расположение пяти-шести цифр на «джойстике», который торчит из пола. Но что кроется за привычным словом «автомат»? Ведь разновидностей коробки без педали сцепления сегодня существует не одна и не две. А некоторые, особо ушлые продавцы автомобилей, выдают за автоматическую — роботизированную коробку передач, у которой гораздо больше общего с обычной «механикой».

Как выбрать коробку автомат мы и попробуем разобраться.

Гидротрансформаторная коробка переключения передач

Самая распространённая коробка передач автомобиля в мире. Именно с неё и пошло сокращённое название коробки — «автомат».

Сам гидротрансформатор частью КПП не является и выполняет, по сути, роль сцепления, передавая крутящий момент при трогании автомобиля. На скорости, при высоких оборотах, гидротрансформатор блокируется муфтой, сокращая расход энергии (топлива). Кроме того, гидротрансформатор является хорошим гасителем различных колебаний, как двигателя, так и коробки передач, увеличивая, тем самым, ресурс обоих агрегатов.

Жёсткой связи между двигателем и механической частью АКП нет. Крутящий момент передается посредством трансмиссионного масла, которое циркулирует под давлением в замкнутом круге. Именно такая схема обеспечивает работу двигателя с включённой передачей, когда автомобиль неподвижен, и именно поэтому, качеству трансмиссионного масла уделяется так много внимания.

Ответственность за переключение передач несёт гидравлическая система, и в частности, так называемый гидроблок. В современных «автоматах» им управляет электроника, которая и позволяет трансмиссии работать в разных режимах: стандартном, спортивном или экономичном.

Несмотря на кажущуюся сложность, механическая часть гидротрансформаторной автоматической коробки передач достаточно надёжна и ремонтопригодна. Самым уязвимым её местом, как правило, является гидроблок, неисправная работа клапанов которого, сопровождается неприятными ударами при переключениях. В большинстве случаев «вылечивается» заменой дорогостоящей детали.

Как уже было отмечено выше, следить нужно и за состоянием масла. Хотя на сегодняшний день уже существуют так называемые необслуживаемые коробки автомат, которые вообще не требуют замены масла.

Ездовые характеристики современных автомобилей, оснащённых классическим «автоматом», очень сильно зависят от управляющей электроники, которая получает информацию с многочисленных датчиков. Считывая с них информацию, «мозги» автоматической коробки передач автомобиля отправляют команду на переключение передач в необходимые моменты. Такое поведение ещё называют адаптивностью «коробки». Так что регулярное обновление программного обеспечения «автомата» может значительно улучшить характеристики поведения автомобиля.

Немаловажным фактором является количество передач трансмиссии. Сейчас ещё встречаются гидромеханические трансмиссии с четырьмя ступенями, но большинство автопроизводителей перешло на «коробки-автомат» с пятью, шестью и даже семью и восемью передачами. Увеличение количества передач положительно сказывается на плавности переключений, динамике и экономии топлива.

Ручной режим переключения, который впервые появился на автомобилях Porsche под названием Tiptronic и мгновенно был скопирован почти всеми производителями, по сути, является просто модной «фишкой». Если на спортивных автомобилях под управлением опытных водителей переход в ручной режим может значительно повлиять на поведение автомобиля, то в мирской жизни массовых автомобилей он, в общем-то, бесполезен, да и покупают «автомат» не для того, чтобы руками переключать передачи.

Учитывая совокупность всех факторов, можно сказать, что автоматическая гидротрансформаторная коробка передач автомобиля наиболее эффективно управляет распределением крутящего момента двигателя, проста в обслуживании и является наиболее оправданным выбором.

Примеры автомобилей с гидротрансформаторной коробкой переключения передач:

Бесступенчатая автоматическая трансмиссия (или вариатор)

CVT или Continuously Variable Transmission – так чаще всего обозначается вариатор. Хотя по внешним признакам эта трансмиссия ничем не отличается от обычной «коробки автомат», работает она совершенно по другому принципу.

В вариаторе передач как таковых нет вовсе, и в нём ничего не переключается. Изменение передаточных чисел происходит непрерывно и постоянно, вне зависимости от того замедляется автомобиль или разгоняется. Этим объясняется абсолютная плавность работы бесступенчатой коробки переключения передач, которая обеспечивает комфорт в автомобиле, оберегая водителя от каких бы то ни было толчков и ударов.

Правда, производители виртуально внедряют в вариатор пять, шесть передач, которые можно «переключать». Но это — не более, чем имитация, позволяющая работать вариатору в нужных водителю режимах.

Если максимально опустить технические подробности, конструкция вариатора представляет собой две пары конусообразных шкивов, между которыми по изменяемому радиусу вращается ремень. Боковины шкивов могут сдвигаться и раздвигаться, обеспечивая тем самым изменение передаточных чисел. Сам ремень, на который ложится основная нагрузка, представляет собой сложное инженерное устройство и больше похож либо на цепь, либо на ленту, собранную из металлических пластинок.

Помимо плавности, достоинством вариатора является быстрота его работы. Поскольку вариатор не тратит время на переключение передач, например, при разгоне, бесступенчатая «коробка» сразу оказывается на пике крутящего момента, обеспечивая максимальное ускорение автомобиля. Правда, субъективно это ощущение скрадывается всё тем же отсутствием переключений.

Из особенностей эксплуатации стоит отметить более высокую, по сравнению с классической коробкой передач «автомат», стоимость обслуживания вариатора. Объясняется это тем, что бесступенчатая «коробка» боится перегрева. Высокие температуры внутри «коробки» требуют использовать специальное и очень дорогое масло, которое необходимо менять, в среднем, каждые 50-60 тысяч километров. А после 100 000 км, замены, скорее всего, потребует и ремень.

Примеры автомобилей с вариатором:

Audi A4 2.0 Multitronic

Роботизированная коробка переключения передач

Более правильным называнием было бы — механическая КПП с автоматическим сцеплением, поскольку с «автоматом» её роднит только количество педалей. «Робот» полностью повторяет схему работы обычной механической КПП, с единственным отличием – выжимом сцепления и переключением передач занимаются два сервопривода, под управлением электронного блока. Причём, режим автоматического переключения передач вторичен.

С «механикой» роботизированную трансмиссию роднит то, что переключение передач происходит с разрывом потока крутящего момента, который выражается в паузах-провалах при разгоне.

На обычной МКПП этот провал тоже есть, но в этот момент человек за рулём как раз и занят процессом выжима сцепления и выключением/включением нужной передачи. А когда за водителя всё делает автоматика, на «паузе» концентрируется внимание и создаётся ощущение этого провала.

Однако с этим эффектом можно бороться. Первым делом, нужно забыть про автоматический режим, как про страшный сон, и переключать передачи самостоятельно с обязательной (!) перегазовкой: неприятные провалы сократятся до минимума, а то и вовсе исчезнут.

Кроме того, «робот» требует обязательного выключения в нейтраль при каждой остановке дольше нескольких секунд, уберегая сцепление от перегрева. Не позволит «робот» и долго буксовать, выезжая, например, из сугроба, оповестив владельца запахом спаленного сцепления и уходом в аварийный режим.

За чем же вообще тогда нужна подобная трансмиссия? Определённо, достоинства тоже есть. Во-первых, это, безусловно, умеренная цена «робота», по сравнению с полноценными автоматическими трансмиссиями: стоимость такой трансмиссии как опции, обычно не превышает 25 000 рублей. Во-вторых, умеренный расход топлива, который остаётся на уровне автомобиля с обычной механической КПП.

Так же некоторые производители оснащают «роботизированные» автомобили подрулевыми «лепестками», которые позволяют очень быстро переключать передачи, выигрывая в динамике даже у такого же автомобиля, оснащённого ручной «коробкой».

Но, в общем и целом, недостатки подобной трансмиссии как «автомата» перекрывают достоинства. Хотя некоторые производители упорно продолжают оснащать роботизированными коробками передач некоторые свои модели, коробки такого плана отживают последние годы своего существования, уступая место роботизированным трансмиссиям второго поколения.

Примеры автомобилей с роботизированной коробкой переключения передач:

Peugeot 107/Citroen C1 (2-Tronic)

Opel Corsa 1.2 (EasyTronic)

Преселективная коробка переключения передач

Это и есть «продвинутый робот». Название у каждой фирмы-производителя, как правило, своё, но самое распространённое – DSG (Direct Shift Gearbox) немецкого концерна Фольксваген. Трансмиссия представляет собой как бы две «коробки» переключения передач собранных в одном корпусе. Переключением четных передач занимается одна из них, переключением нечётных и задней – вторая. Обоим положено, фактически, по отдельному сцеплению.

Фокус в том, что в преселективной коробке всегда включено две передачи одновременно, только одно сцепление сомкнуто, а второе смыкается, как только размыкается первое. Причём, этот процесс занимает доли секунды, обеспечивая сверхбыстрое изменение передач и, одновременно, практически, вариаторную плавность.

К недостаткам можно отнести конструктивную сложность преселективной «коробки», а, следовательно, и высокую стоимость как самого «автомата», так и его ремонта, в случае неисправности.

Но в любом случае, преселективная коробка переключения передач, на сегодняшний день, является верхом эволюции автоматических трансмиссий.

Примеры моделей с преселективной коробкой переключения передач:

Отдельно хотелось бы сказать и о том, зачем производители увеличивают количество передач в гидромеханических и преселективных «коробках автомат». Дело тут не только в увеличении плавности и скорости переключений, а в результате применения экологических норм.

Задушенный, практически до обморока, нормами ЕВРО-4,5,6 и так далее, двигатель стал выдавать крутящий момент в очень узком диапазоне оборотов. Следовательно, чтобы машина хоть как-то разгонялась и «ехала», трансмиссии нужно постоянно включать ту передачу, которая будет точно попадать в пик тяги. А это можно обеспечить только большим количеством передач. И, хотя серийно уже применяются 8-ми ступенчатые «автоматы», конструкторы во всю заняты разработкой 10-ступенчатой автоматической коробки передач для легковых автомобилей.

Сколько бы ни было поклонников обычной «механики», можно с уверенностью констатировать, что жить ей осталось недолго. Автоматические коробки переключения передач научились с абсолютным комфортом переключать передачи со скоростью, превышающей частоту моргания человеческого века, а значит смысла в существовании ручной «коробки» остается все меньше…

Механическая трансмиссия автомобиля предназначена для изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к колесам. Она отсоединяет двигатель от ведущих колес машины. Объясним из чего состоит механическая коробка передач - как работает.

Механическая «коробка» состоит из

картера;
первичного, вторичного и промежуточного валов с шестернями;
дополнительного вала и шестерни заднего хода;
синхронизаторов;
механизма переключения передач с замковым и блокировочным устройствами;
рычага переключения.

Схема работы: 1 - первичный вал; 2 - рычаг переключения; 3 - механизм переключения; 4 - вторичный вал; 5 - сливная пробка; 6 - промежуточный вал; 7 - картер.
Картер содержит основные детали трансмиссии. Он крепится к картеру сцепления, который закреплен на двигателе. Т.к. при работе шестерни испытывают большие нагрузки, они должны хорошо смазываться. Поэтому картер наполовину своего объема залит трансмиссионным маслом .

Валы вращаются в подшипниках, установленных в картере. Они имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы необходимы для плавного, бесшумного и безударного включения передач, путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен.

Механизм переключения служит для смены передач в коробке и управляется водителем с помощью рычага из салона авто. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает их от самопроизвольного выключения.

Требования к коробке передач

Обеспечение наилучших тяговых и топливно-экономических свойств
высокий КПД
легкость управления
безударное переключение и бесшумность работы
невозможность включения одновременно двух передач или заднего хода при движении вперед
надежное удержание передач во включенном положении
простоту конструкции и небольшую стоимость, малые размеры и массу
удобство обслуживания и ремонта

габаритные размеры

Легкость управления зависит от способа переключения передач и типа привода. Передачи переключают с помощью подвижных шестерен, зубчатых муфт, синхронизаторов, фрикционных или электромагнитных устройств. Для безударного переключения устанавливают синхронизаторы, которые усложняют конструкцию, а также увеличивают размеры и массу трансмиссии. Поэтому наибольшее распространение получили те, в которых высшие передачи переключают синхронизаторами, а низшие - зубчатыми муфтами.

Как работают шестерни?

а) Передаточное отношение одной пары шестерен
Возьмем две шестерни и сосчитаем число зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

б) Передаточное отношение двух шестерен
На рисунке б) у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») - 20, у четвертой («Г») - 40. Дальше простая арифметика. Первичный вал и шестерня «А» вращаются со скоростью 2000 об/мин. Шестерня «Б» вращается в 2 раза медленнее, т.е. она имеет 1000 об/мин, а т.к. шестерни «Б» и «В» закреплены на одном валу, то и третья шестеренка делает 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» будет вращаться еще в 2 раза медленнее - 500 об/мин. От двигателя на первичный вал приходит - 2000 об/мин, а выходит - 500 об/мин. На промежуточном валу в это время - 1000 об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже - двум. Общее передаточное число этой схемы 2х2=4. То есть в 4 раза уменьшается число оборотов на вторичном валу, по сравнению с первичным. Обратите внимание, что если выведем из зацепления шестерни «В» и «Г», то вторичный вал вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса авто, что соответствует нейтральной передаче.

Задняя передача, т.е. вращение вторичного вала в другую сторону , обеспечивается дополнительным, четвертым валом с шестерней заднего хода. Дополнительный вал необходим, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент меняет направление:

Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи: 1 - первичный вал; 2 - шестерня первичного вала; 3 - промежуточный вал; 4 - шестерня и вал передачи заднего хода; 5 - вторичный вал.

Передаточные числа

Передачи	ВАЗ 2105	ВАЗ 2109
I	3,67	3,636
II	2,10	1,95
III	1,36	1,357
IV	1,00	0,941
V	0,82	0,784
R(Задний ход)	3,53	3,53

угловой скоростью

прямой

Первая и передача заднего хода - самые «сильные». Двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно. А при движении в гору на «шустрых» пятой и четвертой передачах мотору не хватает сил. Поэтому приходится переключаться на более низкие, но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения , чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелую машину. Далее, увеличив скорость и сделав некоторый запас инерции, можете переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью и так далее. Обычный режим движения – на четвертой (в городе) или пятой (на трассе) - они самые скоростные и экономичные.

Какие бывают неисправности?

Рычаг переключения переводится спокойным плавным движением, с микропаузами в нейтральной позиции, чтобы сработали синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок. При грамотном обращении с ним и периодической замене масла в «коробке», она не сломается до конца срока службы.

Шум при работе, зависящий в основном от типа установленных шестерен, значительно уменьшается при замене прямозубых шестерен косозубыми. Правильная работа также зависит от обслуживания в срок.

Любой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания имеет в своей конструкции коробку передач. Существует множество разновидностей этого агрегата, но наиболее распространенным типом является механическая коробка передач (МКПП). Ею оснащаются как отечественные, так и зарубежные автомобили.

Коробка передач используется для того чтобы изменять передаточное отношение скорости вращения от двигателя к колесам. Способ переключения между ступенями (передачами) этого редуктора – ручной (механический), что дало название всему узлу. Водитель самостоятельно принимает решение о том, какое из фиксированных значений передаточного числа (шестерни, входящие в зацепление) должно быть включено в текущий момент.

Современная МКПП

Кроме этого, МКПП позволяет переключаться на режим заднего хода, в котором автомобиль движется в обратном направлении. Также есть нейтральный режим, когда отсутствует передача вращения от мотора к колесам.

Принцип работы и устройство

Коробка передач является многоступенчатым закрытым редуктором. Косозубые шестерни имеют возможность поочередно быть в зацеплении и менять частоту оборотов между входным валом и выходным. В этом заключается принцип работы коробки передач.

Сцепление

Механическая коробка работает в паре со сцеплением. Этот узел позволяет временно разъединять мотор от трансмиссии. Такая операция дает возможность безболезненно переключить передачи (ступени) не выключая обороты двигателя.

Блок сцепления необходим, так как через МКПП проходит значительный крутящий момент.

Шестерни и валы

В любой КПП традиционной конструкции располагаются параллельно оси валов, на которых базируются шестерни. Общий корпус принято называть картером. Наиболее популярными являются трехвальные и двухвальные компанийки.

В трехвальных имеется три вала:

первый – ведущий;
второй – промежуточный;
третий – ведомый.

Первый вал соединен со сцеплением, на его поверхности нарезаны шлицы, по которым перемещается ведомый диск сцепления. С этой оси вращение передается на промежуточную ось, жестко соединенную с шестерней первичного вала.

Ведомый вал МКПП имеет специфическое расположение. Он соосен с ведущим и соединен с ним через подшипник, находящийся внутри первого вала. За счет этого обеспечивается их независимое вращение. Блоки шестеренок с ведомой оси не имеют жесткой фиксации с ним, а также шестерни разграничены специальными муфтами-синхронизаторами. Последние как раз жестко сидят на ведомом валу, но способны перемещаться вдоль оси по шлицам.

Торцы муфт оснащены зубчатыми венцами, способными соединяться с такими же венцами, расположенными на торцах шестерен ведомого вала. Современное устройство коробки передач предполагает наличие таких синхронизаторов на всех передних передачах.

Во время включения нейтрального режима происходит свободное вращение шестерен, а все муфты-синхронизаторы находятся в разомкнутом положении. Когда водитель выжмет сцепление и переключит рычаг на одну из ступеней, то в это время вилка в КПП перемещает муфту в зацепление со своей парой на торце шестерни. Так шестеренка жестко фиксируется с валом и не прокручивается на нем, а обеспечивает передачу вращения и усилия.

В большинстве МКПП применяются шестерни с косым зубом, способные выдерживать большие усилия, чем прямозубые, также они менее шумные. Изготавливаются они из высоколегированной стали, после чего проводится закалка на ТВЧ и нормализация для снятия напряжений. За счет этого обеспечивается максимальный срок службы.

Для двухвальной коробки также предусмотрено соединение ведущего вала с блоком сцепления. В отличие от трехосной конструкции на ведущей оси располагается блок из шестеренок, а не одна. Промежуточного вала нет, а параллельно ведущему идет ведомый вал. Шестерни на обеих осях свободно вращаются и находятся все время в зацеплении.

Ведомый вал оснащен жестко закрепленной ведущей шестеренкой главной передачи. Между остальными шестеренками располагаются синхронизационные муфты. Такая схема механической коробки передач в плане работы синхронизаторов схожа с трехвальной схемой. Разница заключается в отсутствии прямой передачи, и в том, что каждая ступень имеет лишь одну пару соединенных шестеренок, а не две пары.

Двухвальное устройство механической коробки передач имеет больший КПД, чем трехвальное, однако, имеет ограничение по повышению передаточного числа. За счет такой особенности конструкция применяется лишь в легковых автомобилях.

Синхронизаторы

Все современные механические коробки переключения передач оснащены синхронизаторами. Без них на машинах приходилось делать двойной выжим, чтобы окружные скорости шестерен сравнялись, и обеспечилась возможность переключения ступеней. Также синхронизаторы не ставятся на КПП с большим числом передач, иногда до 18 ступеней, характерным для спецтехники, так как это технически невозможно. Для быстроты переключения скоростей спортивные авто могут в МКПП не иметь синхронизаторов.

Синхронизатор МКПП

Легковые автомобили, используемые большинством водителей, оснащены синхронизаторами, так как работает коробка передач автомобиля без них менее дружелюбно. Эти элементы обеспечивают бесшумность эксплуатации и выравнивание скоростей шестеренок.

Внутренний диаметр ступицы имеет шлицевые пазы, благодаря которым осуществляется перемещение вдоль оси вторичного вала. При этом такая жесткость обеспечивает передачу больших усилий.

Работает синхронизатор таким способом. Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.

Работа синхронизаторов

Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.

Процесс переключения передач

За процедуру переключения отвечает соответствующий механизм. Для автомобилей, имеющих задний привод, рычаг устанавливается непосредственно на корпусе МКПП. Весь механизм прячется внутри корпуса агрегата, а ручка переключения непосредственно управляет им. Такое расположение имеет свои достоинства и недостатки.

простое в конструкционном плане решение;
обеспечение четкости переключения;
более долговечная конструкция для эксплуатации.

нет возможности для применения конструкции с задним расположением мотора;
не используется на переднеприводных автомобилях.

Машины с передним ведущим мостом оборудуются рычагом переключения передач в таких местах:

напольно между водительским и передним пассажирским креслом;
на рулевой колонке;
в районе панели приборов.

Дистанционное управление коробкой для переднеприводных авто осуществляется при помощи тяг или кулис. У такой конструкции также есть свои особенности.

комфортное более независимое расположение рычага для переключения передач;
вибрация от коробки не передается на рычаг МКПП;
обеспечивается большая свобода для дизайна и инженерной компоновки.

меньшая долговечность;
со временем могут появляться люфты;
требуется периодическая квалифицированная регулировка тяг;
четкость менее точная, в отличие от расположения непосредственно на корпусе.

Хотя существуют различные приводы для механизма включения/выключения передач, но сам механизм в большинстве КПП имеет схожую конструкцию. В его основе подвижные штоки, которые находятся в крышке корпуса, а также вилки, жестко зафиксированные на штоках.

Механизм переключения передач Лада Гранта

Вилки полукругом входят в проточку муфты синхронизатора. Дополнительно в МКПП располагаются приспособления, которые уберегут механизм от недовключения либо от самовольного выхода из зацепления шестерен, а также от одновременной активации двух ступеней.

Преимущества и недостатки механических коробок передач

Все типы механизмов обладают своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их у МКПП.

Достоинства :

конструкция обладает наименьшей стоимостью при сравнении с аналогами;
в отличие от гидромеханической имеет меньшую массу и более высокий КПД;
не нуждается в особых условиях охлаждения по сравнению с автоматическими КПП;
среднестатистическое авто с МКПП обладает более экономичными параметрами и динамикой разгона в отличие от среднего автомобиля с АКПП;
простота и инженерная отработанность конструкции;
высокая степень надежности и большой эксплуатационный ресурс;
не нуждается в специфическом обслуживании и дефицитных расходных либо ремонтных материалах;
водитель имеет более широкий диапазон использования техник вождения в экстремальных условиях гололедицы, бездорожья и т.д.;
авто легко заводится толканием и может буксироваться с любой скоростью и на любое расстояние;
есть техническая возможность полного разобщения мотора и трансмиссии в отличие от гидромеханической АКПП.

Недостатки :

для переключения передачи используется полное разобщение силовой установки и трансмиссии, что сказывается на времени операции;
необходимы специфические навыки вождения для обеспечения плавности переключения передач;
неспособность плавного переключения передаточного отношения, так как количество ступеней ограничено обычно числом от 4 до 7;
невысокий ресурс узла сцепления;
у водителя при длительном управлении автомобилем с МКПП появляется большая утомляемость, чем при езде на «автоматической» трансмиссии.

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%.