Поговорим о коробках передач

Трансмиссию автомобиля хоть и не называют сердцем автомобиля, но, по мнению специалистов, ее функция ничуть не менее важна. Даже с относительно слабым мотором машина может быть быстрой из-за правильно подобранных передаточных чисел. Поэтому мы и хотим начать свой цикл материалов о различных узлах автомобиля именно с коробки передач.

Трансмиссия до нас дошла в неизменном виде, так сказать первозданном, но многие конструкторы до сих пор пытаются модернизировать систему, создать что-нибудь оригинальное.

По сей день самыми актуальными и наиболее распространенными остаются механические коробки передач. За несколько десятков лет они почти не изменились, но разработчики вынуждены следовать последнему слову техники и подгонять коробку под всевозможные требования к динамике и экономичности автомобилей.

В недалеком прошлом «пятиступка» казалась самой идеальной, но со временем, подвинув четырехступенчатую на ступень ниже, и она стала вполне стандарным явлением даже на автомобилях среднего класса. Сейчас все чаще на дорогих спортивных машинах можно увидеть и шестиступенчатые коробки передач, но совсем скоро и они уйдут в прошлое, перейдя на обычные авто и уступив место семиступенчатой трансмиссии.

А что она вообще дает – эта шестая ступень? Стоит задуматься, нужна ли она вообще. Видимо, нужна, раз она обеспечивает хороший разгон. В «шестиступках» собрано большое количество последних технологий – таких, как шестерни самых «ходовых» передач, снабженные дополнительными синхронизаторами для снижения трения и большей мягкости переключения, также стальные скользящие муфты переключения передач, сделанные методом штамповки и лазерной сварки, и игольчатые подшипники шестерен. Результатом всего этого является прекрасное управление передачей с высоким крутящим моментом, что максимально облегчает переключение с нижестоящей передачи, при этом для заправки требуется менее 2 литров масла.

Перейдем на «автомат». На некоторых старых автомобилях до сих пор стоят «аппараты» с гидротрансформатором, и при всей сложной конструкции «внутренностей» механико-гидравлики они считаются самым качественными и долговечными. К тому же их конструкция весьма удобна для различного рода усовершенствований. В их случае число передач тоже в последнее время стало неумолимо возрастать. Сейчас можно встретить «автоматы», содержащие в себе от трех до шести передач. Также в них уже невозможно найти аналоговые блоки управления, их место заняли микропроцессорные блоки. Стали появляться периферийные условия для активной, зимней и экономной езды, а в более современных моделях присутствует функция «подгона» КПП под определенный стиль вождения.

Массовое внедрение ручного переключения передач на АКПП нанесло весомый удар по «механике» своими системами: Tiptronic, Sensonic и Steptronic. Но за этими названиями кроется одна и та же сущность – управление коробкой осуществляется ручным режимом, с помощью рычага. Существует, конечно, и упрощенная версия, у которой кнопки переключения находятся на руле.

На рынке автоматических коробок передач грядут большие перемены. Например, на Мерседесы S и E классов в скором времени начнется установка семиступенчатой коробки передач Gitronic. С ее помощью автомобиль даст фору по динамике любому пятиступенчатому аналогу. Также в ней улучшили эластичность диапазона от 60 до 120 километров в час, а расход топлива снизили на 0,5 л/100 км, при всем этом переключения на нижестоящие ступени почти не ощущаются водителем.

Когда совершается переход в режим kick down, автоматика переходит не по порядку передач, а перепрыгивает через одну. Такую коробку можно назвать отличной, но не идеальной, так как и у нее есть свои существенные недостатки – высокая цена, повышенный расход топлива и потеря мощности.

Тут на помощь автолюбителям приходит гибрид в КПП. Чем же отличается гибридная автоматическая модель от полной механической? Техника идет вперед, и теперь все чаще можно встретить полностью автоматизированные механические коробки.

В них электроника полностью контролирует сцепление и переключение передач – все это работает с помощью пневматических, гидравлических цилиндров или соленоидов. В этом случае педаль сцепления убирается за ненадобностью, а рычаг коробки больше походит на «автомат». При первых испытаниях таких коробок было много недоработок, например, толчков при переключении, а при сбросе газа машины иногда просто не резко стопорились, но со временем все это было устранено и модернизировано.

В автомобилях Mazda стоит трансмиссия AutoShift, скоростные датчики вращения колес, угла положения дроссельной заслонки и крутящего момента находятся в непрерывной работе, тем самым обеспечивая самое приемлемое время для переключения и выбора нужной передачи. Не обошли стороной разработчики и функцию торможения. Когда автомобиль идет на спуск с горы, то коробка останавливается на определенной передаче, на которой более эффективно осуществлять торможение мотором.

Но если электроника ощущает сопротивление движению, какое возникает при подъеме по склону, автоматика сама меняет технику работы, заметно уменьшая число переключений. Это все делается для того, чтобы коробка не разнашивалась от переключения передачи к передаче. Когда топишь педаль в пол, то автоматически происходит отключение режима overdrive, тем самым оперативно подставляется пониженная передача.

Существуют также и вариаторные коробки передач, в которых отсутствуют массивные механизмы, фрикционеры и соленоиды. Бесступенчатые варьируемые трансмиссии или попросту CVT встречаются на автомобилях в нескольких вариантах, но чаще можно обнаружить клиноременные. Их работа предельно проста – два разрезных шкива, а между ними ремень, и чем плавнее смещается ремень, тем спокойнее изменяется передаточное число.

Раньше вариаторы можно было часто найти на транспортных средствах, где не нужна передача большого крутящего момента, то есть на снегоходах, гидроциклах и квадроциклах. Тогда у вариаторных коробок был один большой минус – из-за больших нагрузок изнашивался ремень и требовалось часто менять его. Но вскоре ремень, толкающий пластинчатую цепь, заменила стальная лента из одетых на нее трапецеидальных сегментов. После этого нововведения в восьмидесятых годах стали появляться малолитражки с вариаторами. На некоторых автомобилях немецких производителей разработчики все-таки сумели добиться качественной работы вариатора, просто подобрав сочетание многорядной стальной цепи-ремня, которая состоит из более чем 1000 звеньев, изготовленной из специальной стали.

Некоторые разработчики уже начали приспосабливать вариаторы к ручному режиму работы. Вариатор можно превратить в аналог ручной коробки если запрограммировать значения передаточных отношений. Инженеры компании Audi научились настраивать электронику так, что при полном и на четверть открытом дросселе двигатель набирал обороты до 3000 об/мин, а стоит утопить педаль газа ближе к полу, то двигатель прибавляет обороты до 4500, а в режиме абсолютной нагрузки взревет на 6000 об/мин. Тем самым они упростили для своих клиентов езду, убрав монотонный шум. У вариатора почти нет минусов, только плюсы – она легче, проста по строению и экономичнее простых автоматических коробок, но столь же быстра, как и механика.

Подводя итоги, можно сказать, что в скором времени старые добрые механические КПП будут присутствовать лишь на ограниченном количестве спортивных машин и на дешевых моделях массового производства, а «автоматы», с каждым днем только улучшающиеся, уже вполне могут задать жару конкурентам. Но при этом они заметно сдают позиции перед полуавтоматическими аппаратами и бесступенчатыми трансмиссиями. Осмелюсь предположить, что, когда гибридами станут оснащаться массовые машины, для нас привычным будет клиноременный вариатор. Как механика с «автоматом» конкурируют друг с другом, так и гибрид с вариатором начинают скрытно вести гонку на опережение, а нам остается только ждать новых разработок и пользоваться тем, что доступно в автомире.