На современных автомобилях устанавливается огромное количество различных по типу и конструкции трансмиссий. Как же разобраться, какая из них лучше и какой автомобиль с каким типом трансмиссии покупать? Давайте попробуем разобраться.
Немного истории
В первые же часы после изобретения двигателя внутреннего сгорания инженерам стало понятно, что самым главным минусом данного типа двигателя является отсутствие постоянной мощности и крутящего момента во всём диапазоне оборотов. Говоря простыми словами, если в ТХ вашего автомобиля указана мощность, скажем, 150 л.с., как правило указывается также частота вращения коленвала, на которой эта мощность достигается. И когда вы трогаетесь с места с малых оборотов, фактическая мощность двигателя может быть до пяти раз меньше, чем указано. Да и крутящий момент на различных оборотах не одинаков. И чем меньше объём двигателя, тем менее равномерным будет и график зависимости мощности от оборотов. Соответственно, первые автомобили, имевшие одну единственную передачу, либо с очень большим трудом трогались с места и преодолевали подъёмы, либо не могли развить хоть сколько-нибудь вменяемую скорость, и двигались чуть быстрее человека, идущего быстрым шагом. Так например первый автомобиль Даймлера (хотя, скорее мотоцикл) развивал скорость 11 км/ч, а первый автомобиль Бенца - 16 км/ч.
С развитием двигателей внутреннего сгорания происходило и развитие автомобильных трансмиссий. Первые трансмиссии выглядели как набор шкивов и ремней с разными передаточными отношениями, а переключение происходило натяжением одного из ремней. Передач было мало, как правило две - одна для старта с места, вторая для движения. Затем уже не совсем понятно кто из множества производителей додумался установить классическую механическую шестерёнчатую трансмиссию, какая применялась уже давно на промышленном оборудовании, лишь уменьшив её размеры. Возникла необходимость в развязке двигателя и трансмиссии. Первые сцепления были ремёнными, в дальнейшем было изобретено классическое дисковое.
В первые годы производства автомобилей не было никакой стандартизации органов управления. Передачи могли переключаться несколькими рычагами или педалями. Рычаги могли быть как внутри кабины, так и снаружи.
Соответственно, управление трансмиссией было крайне сложным. И уже на ранних этапах автомобилестроения инженеры задумались об автоматизации процесса управления трансмиссией.
Вначале автоматизации подверглось сцепление. Сейчас уже сложно установить, кто из бесчисленных мелких автопроизводителей начал этот процесс, но самым известным образцом из ранних является автоматическое центробежное сцепление Newton, появившееся в начале 20-х годов ХХ века. Затем, в начале 30-х, американские автопроизводители Reo и GM почти одновременно представили гидромеханическую трансмиссию с гидротрансформатором и планетарным механизмом, подсмотренным в КПП автомобиля Ford T. И да, забегая вперёд - эти трансмиссии положили начало классическим гидромеханическим "автоматам". Говорим "автомат" - подразумеваем гидромеханику с гидротрансформатором, планетарными секциями и фрикционами, управляемыми гидравликой. И с тех пор прогресс в развитии трансмиссий было уже не остановить.
Виды современных автомобильных трансмиссий
МКПП или "Механическая коробка переключения передач", в иностранной литературе "MT" - Manual Transmission (ручная трансмиссия). Мы не будем останавливаться на этом типе. Думаю, даже несмотря на огромное разнообразие, все так или иначе знакомы с таким типом. А уж двух-трёх-вальные, синхронизированные или нет, различающиеся по количеству передач - это второстепенные различия. Главным плюсом МКПП является простота и дешевизна в производстве. Главным минусом - высокая нагрузка на сцепление и двигатель, влияние человеческого фактора на качество езды.
Гидромеханический автомат
Как уже было сказано выше, данный тип трансмиссии появися примерно в одно время с классической шестерёнчатой МКПП и состоит из трансформатора крутящего момента, планетарных секций и фрикционов, которые эти секции блокируют для включения той или иной передачи. Управление осуществляется посредством давления трансмиссионной жидкости через специальное устройство - гидроблок. На современных АКПП гидроблок управляется электроникой, на более ранних всё происходило только лагодаря оборотам двигателя, вторичного вала и давлению жидкости внутри АКПП.
Главным плюсом данной трансмиссии является её надёжность. В среднем современные АКПП способны перешагнуть рубеж в 500-600 тысяч километров до ремонта. Также в плюсы можно записать наличие гидротрансформатора, способного увеличить крутящий момент во время начала движения до 2,5 раз. Минусом является низкий КПД, и соответственно, увеличение расхода топлива.
Роботизированная трансмиссия
Робот или AMT(Automatic mechanical transmission) это попытка инженеров удешевить производство "двухпедальных" автомобиле простой установкой на обычную механику мехатронного модуля и сцепления, управляемого сервоприводом. И на автомобилях бюджетного сегмента это именно так. Например робот ВАЗ-овских моделей состоит из вполне себе "восьмёровской" коробки и мехатронного блока ZF. Но "роботы" применяются не только на бюджетных машинах - на автомобилях премиум-сегмента они тоже встречаются. Правда как правило это не "механика", доработанная блоком автоматики, а совершенно самостоятельное изделие, состоящее из нескольких сцеплений и использующее "преселективный" принцип работы, когда последующая передача включается заранее, а при переключении одно сцепление размыкается, одновременно замыкается второе, и включается следующая передача.
РКПП получили распространение в наше время, в силу развития технологий электроники и мехатроники. Данный тип трансмиссий, безусловно, дешевле и эффективнее АКПП, при этом комфортнее МКПП. Однако, дешёвые варианты "роботов" славятся своей "задумчивостью" при переключении передач, а также недостаточной плавностью работы.
Вариатор
Когда мы говорим о вариаторе, мы подразумеваем клиноремённый вариатор, хотя существует ещё несколько типов, как например дифференциальный. Но о последнем поговоим чуть ниже. Так вот, вариатор - это бесступенчатая трансмиссия. В отличие от вышеперечисленных, там нет фиксированных передач, на которые что-то должно постоянно переключаться. Вариатор состоит из двух шкивов переменной ширины и натянутого между ними клинового ремня. В мототехнике данный ремень, как правило, выполнен из армированной резины, в автомобилях ремень собран из металлических пластин, из-за чего его иногда называют "цепью", хоть это и не так. В самых простых вариаторах внутри ведущего шкива установлен центробежный механихм, а внутри ведомого - мощная пружина. При повышении оборотов щёки ведущего шкива сближаются, ремень начинает выходить на больший радиус, одновременно натягиваясь, сжимая пружину ведомого шкива и переходя на меньший радиус на ведомом. В более сложных вариаторах шкивы управляются гидравликой или сервоприводами.
Вариатор обычно сблокирован с гидротрансформатором, а иногда с простейшей 2-3-ступенчатой АКПП. Плюсами вариатора являются плавность хода, высокая топливная эффективность, хорошая динамика. Минус по факту один - эта трансмиссия фрикционная, она постоянно испытывает нагрузки, связанные с трением ремня о шкивы, соответственно данный тип трансмиссии очень требователен к смазочным материалам и очень не любит жёсткие условия эксплуатации.
Электромеханические трансмиссии
К таковым относятся как простейшие трансмиссии, известные с начала прошлого века, состояшие из генератора, который приводится в движение при помощи ДВС и тягового электромотора, приводящего в движение колёса. Такой тип трансмиссии применяется и в наше время на тяжёлых карьерных самосвалах, строительной технике и морских судах. Также к электромеханическим трансмиссиям относятся дифференциальные вариаторы гибридных автомобилей (например Тойота Приус). Фактически это всё та же планетарная передача, как в АКПП, только вместо фрикционов установлены электромоторы, задача которых вращать секции, а не тормозить их. Передаточное отношение варьируется в зависимости от разницы в скоростях вращения валов электромоторов.
С развитием электромобилей необходимость в сложных многоступенчатых трансмиссиях отпадает - тот же гибрид значительно проще, дешевле и эффективнее сделать с дифференциальным вариатором, в который будет встроен тяговый электродвигатель, а для электромобиля вообще достаточно только понижающего редуктора. А вот на автомобилях с бензиновым или дизельным двигателем без изменения передаточных отношений не обойтись. Надеюсь, я хоть немного помог вам разобраться, какой вид трансмиссии предпочесть при покупке автомобиля.