Автомат, механика, робот, вариатор: как устроены автомобильные коробки передач

Разобравшись с устройством двигателя, можно смело переходить к его «паре». Ведь двигатель создает мощность, но именно через коробку передач эта мощность начинает путь к колесам авто. Об основных типах «коробок» и их устройстве — в материале Mafin Media.

Различают по ступеням. А точнее — по их наличию

Любая КПП (коробка переключения передач) — это трансмиссия (от англ. transmission — передача), то есть механизм, преобразующий крутящий момент таким образом, чтобы в конечном счете вращать колеса автомобиля. Крутящий момент простыми словами — сила, с которой вращается коленвал двигателя.

Вопреки распространенному суждению, коробки переключения передач делятся не на «механику» и «автомат» (что отчасти верно, но весьма условно), а на ступенчатые и бесступенчатые. Самые популярные как раз ступенчатые: это и механическая КПП, и гидромеханический автомат, и «робот», чаще всего устанавливаемые на легковые авто. Также известны, но менее популярны бесступенчатые вариаторы, знакомые любителям скутеров и квадроциклов.

Механическая коробка передач (MT/МКПП)

Самый простой и бюджетный тип трансмиссионного устройства — механическая коробка — представляет из себя набор валов (продолговатых металлических цилиндров или трубок) с нанизанными на них шестернями. Шестерня — это зубчатое колесо, передающее движение. В каждой «механике» (прозванной так за рычаг коробки и педаль сцепления, которыми нужно орудовать самостоятельно, совершая механические движения) есть несколько разных шестеренок. Именно они и есть та самая передача, которая транслирует крутящий момент с двигателя на колеса.

Соотношение разных шестерен на разных валах позволяет выбирать разные скорости, причем не только фигурально («передача» и «скорость» — синонимы), но и буквально: каждая передача рассчитана на движение в определенном скоростном диапазоне. Проще говоря, гражданскому авто на «первой» до 100 км/ч не разогнаться.

Для того чтобы передачу можно было сменить, используется сцепление — «головная боль» начинающих водителей. Двигатель и коробка соединяются диском сцепления, который получает мощность от маховика двигателя и передает ее на коробку передач. Диски необходимо соединять и разъединять вручную — а чаще «вножную». Когда водитель нажимает на педаль, он преодолевает сопротивление пружины «корзины» сцепления, отвечающей за соединение и разъединение маховика и диска сцепления.

Гидромеханический автомат (AT/АКПП)

Еще лет 30 назад автомобиль с двумя педалями вместо трех был заветной мечтой многих горожан. Гидромеханический автомат подразумевает отсутствие жесткого сцепления между коробкой и двигателем. Появились такие коробки передач позже ручных собратьев: ближе к середине XX века своего первенца представила General Motors.

Гидромеханической трансмиссию называют потому, что переключение передач происходит за счет течения рабочей жидкости внутри механизма. За это отвечает гидротрансформатор — в просторечии «бублик».

Он соединен с двигателем и содержит два лопастных колеса. Благодаря движению через них масла лопастные колеса передают мощность двигателя в АКПП. Поскольку гидротрансформатор забирает часть мощности мотора для раскрутки лопастных колес, динамика и экономичность падают. Однако многие предпочтут потерять пару литров и секунд, но не утомляться ручными переключениями. Первым серийным авто с относительно надежной и долговечной АКПП считается Oldsmobile Series 60 — автомат как опция стал доступен для авто с 1940 модельного года.

Робот (РКПП)

Роботизированная коробка передач названа так потому, что представляет собой электронно управляемую МКПП, где комплекс механизмов и процессоров, которые условно можно назвать роботом, выполняет за водителя работу по переключению. Эти коробки появились лишь в конце XX века.

Первоначально РКПП имели одно сцепление, как и обычная «механика», были дешевле традиционного автомата, обеспечивали меньшую потерю мощности и ставились на машины попроще, например Ford Fusion, Peugeot 107, Opel Corsa и т. д. Переключения выполняли специальные механизмы — сервоприводы. Жесткие, рваные и медленные переключения вкупе с быстрым износом сцепления свели их популярность на нет и передали планку современным собратьям — роботам с двумя сцеплениями.

Большинство из них известно поименно: это Direct Shift Gearbox от VAG (Volkswagen Audi Group), Dual Clutch Transmission от Hyundai/Kia, PowerShift от Ford и т. д. Их главная особенность — наличие двух независимых сцеплений: пока одна передача ведет автомобиль, другая уже включена и ожидает своего соединения с мотором. Это существенно усложняет конструкцию узла, но позволяет избегать задержек и рывков при переключении. Более того, робот с двумя сцеплениями (а иногда даже и с одним) по способности экономить топливо легко потягается с традиционной механикой!

Бесступенчатые трансмиссии (CVT)

Наиболее популярная бесступенчатая трансмиссия в автомобилестроении — вариатор, или CVT (Continuously Variable Transmission — в пер. с англ. «постоянно изменяющаяся передача»). В отличие от коробок, рассмотренных ранее, фиксированных передач у вариатора нет. Для транслирования мощности от мотора к колесам используется ремень (или цепь), который вращается между двумя шкивами, то есть колесами с выемками-желобами, предназначенными для «надевания» этого ремня. Один из шкивов приводится в движение мотором и потому называется ведущим, а другой — ведомым.

В зависимости от скорости диаметр шкивов меняется и передаточные числа меняются планомерно, без переключений, свойственных ступенчатым коробкам:

Первым серийным автомобилем с вариатором считается DAF 600, которому недавно исполнилось 60 лет.