Осветив в одной из предыдущих статей такое нетривиальное явление, как бесступенчатый вариатор, несправедливо было бы оставлять без внимания и другие разновидности коробок переменных передач. При выборе современного автомобиля потребитель зачастую не может разобраться в том широчайшем разнообразии трансмиссий, что предлагается ныне мировой автопромышленностью. Существующая тенденция к взаимной ассимиляции и заимствованию многих фамильных черт дополнительно усугубляет положение. Автоматические коробки могут переключаться вручную, а механические наоборот роботизированы и не требуют выжима сцепления. Добавим сюда зачастую похожие фирменные названия трансмиссий, и уже, казалось бы, не всякому эксперту ясно, что к чему. Но не всё так страшно.
Итак, попробуем разобраться во всех премудростях современных механических и автоматических коробок передач. Как обычно, пойдём от простого к более сложному.
Механическая коробка передач – самая простая разновидность, предъявляющая максимальные требования к водителю, но при умелом обращении позволяющая добиться максимальной скорости и минимального расхода топлива по сравнению с другими коробками. Крутящий момент передаётся «механикой» без потерь на проскальзывание, так как она обеспечивает жёсткую связь между двигателем и колёсами. Не вдаваясь в подробности, отметим, что такая коробка состоит из вала с жестко насаженным комплектом шестерён и вала, шестерни которого свободно вращаются, но могут фиксироваться при помощи блокирующих механизмов после того, как скорости вращения соответствующих пар шестерён уравниваются синхронизаторами. В этом в принципе и состоит суть переключения передач. Нужная шестерня фиксируется на валу посредством ползунов, задняя же передача включается подтыканием промежуточной шестерни заднего хода. Для разгрузки механизма коробки в момент переключения используется простое однодисковое сцепление.
Роботизированная механическая коробка (Easytronic и т.д.) – это та же самая «механика», но выжимающая сцепление и переключающая передачи самостоятельно при помощи сервоприводов. Электронный мозг коробки считывает показания датчиков двигателя и таким образом решает, какую передачу необходимо включить в автоматическом режиме. В ручном режиме передачу выбирает водитель, но сцепление остаётся на попечении электроники, педали-то всего две – газа и тормоза. Стоимость роботизированной коробки Вас приятно удивит по сравнению с классической автоматической коробкой, но подходит она больше для спокойной езды, спортивный стиль значительно сократит её ресурс. Платой за относительно невысокую стоимость будут некоторые неприятные моменты по причине того, что связь между двигателем и колёсами всё же размыкается, а управляет этим размыканием далеко не водитель.
Для спортсменов предназначен другой продукт – роботизированная «механика» с двойным сцеплением (Direct Shift Gearbox и т.д.), обеспечивающая беспрерывный поток мощности от двигателя к колёсам. Это достигается тем, что следующая передача включается заранее, а активируется в один момент с деактивацией предыдущей включением одного сцепления и выключением другого (так называемый kiss point). Такой алгоритм возможен благодаря двойному валу, внешняя часть которого передаёт крутящий момент на шестерни чётных передач, а внутренняя – на шестерни нечётных. Необходимо отметить, что смена передач осуществляется под нагрузкой, что нереально для обычной механической коробки с одним сцеплением. Двойное сцепление работает в масляной ванне. Режим переключения – как ручной, так и автоматический. Нельзя не упомянуть также большую эффективность и экономичность таких коробок, равно как и немалую стоимость.
Классическая автоматическая коробка передач, использующая гидротрансформатор, планетарные ряды и фрикционные пакеты, предоставляет водителю максимальные удобства, но уступает механической в эффективности за счёт отсутствия постоянной связи двигателя с колёсами. Больший расход топлива и меньшая максимальная скорость вкупе с немалой ценой – пресловутая плата за удобства, присущие «автомату». Всё дело тут в гидротрансформаторе (два лопастных колеса в масляной ванне), установленном вместо классического сцепления, который позволяет двигателю работать при заторможенных колёсах, а также обеспечивает плавное трогание с места и переключение передач. Именно проскальзывание его турбин относительно друг друга снижает КПД силового агрегата, с чем борются производители АКПП путём дополнения конструкции гидротрансформатора возможностью блокировки при высоких оборотах и на 3-4 передачах.
Планетарный редуктор состоит из центральной солнечной шестерни, внешней кольцевой шестерни и планетарных шестерен, вращающихся между ними. Планетарные шестерни закреплены вместе при помощи водила. Блокируя и освобождая различные части одного редуктора посредством фрикционных пакетов можно получить до трёх передач переднего хода и одну передачу заднего. Использование нескольких планетарных редукторов в одной коробке значительно расширяет возможности последней. Планетарные редукторы также часто используются для суммирования мощностей двух разных источников (например, электро- и бензинового двигателя в гибридных установках), когда мощность одного двигателя подаётся на солнечную шестерню, мощность другого на кольцевую, а суммарная мощность снимается с водила.
Фрикционные пакеты приводятся в действие потоками масла от насоса, управляет которыми посредством золотников нарастающее с оборотами двигателя давление того же масла, либо электронные «мозги», либо водитель при помощи ручки селектора.
Тут мы плавно и непринуждённо подошли к такой разновидности автоматической коробки передач, как АКПП с функцией секвентального переключения передач (Tiptronic, Steptronic и т.д.). Это те же самые «автоматы» со всеми их прелестями и недостатками, но обладающие возможностью выбора передачи в ручном режиме. Они не имеют позиций рычага «1», «2», «3», ограничивающих наивысшую передачу, а используют сектор ручного переключения передач вверх «+» и вниз «-».
В настоящее время потребителю доступно огромное количество модификаций всех вышеперечисленных типов КПП, достоинства и недостатки которых могут проявляться в различной степени в каждой конкретной разработке. Всё это охватить в рамках настоящей статьи невозможно, нашей же целью было освещение лишь принципиальных особенностей и устройства основных типов коробок переменных передач.
