Які коробки передач бувають: основні типи трансмісій на авто

З кожним роком все частіше автовиробники повідомляють нас про появу новітніх технологій для покращення прохідності автомобіля, розгінної динаміки та інших характеристик.

Як правило, це стосується не лише двигуна, а й трансмісії. У цій статті ми розглянемо різні типи КПП, механічну коробку, а також які бувають автоматичні коробки на авто крім механічної.

Типи коробок передач

Трансмісія (коробка передач) забезпечує передачу крутного моменту двигуна на колеса, при цьому коробка передач є механізмами, за допомогою яких відбувається перетворення моменту (підвищення або зниження), зміна швидкості та напрямки руху.

Виділяють чотири загальновизнані типи трансмісії:

• МКПП (відома як "механічна" або "ручна" КПП);
• АКПП (автоматична гідротрансформаторна КПП);
• РКПП (роботизована КПП);
• Варіатор (безступінчаста, варіаторна КПП).

Як видно, крім механічних коробок інженери розробили й автоматичну коробку передач, що значно полегшує керування автомобілем. Сьогодні водії отримують можливість вибору на користь механіки чи автомата того чи іншого типу. Давайте розглянемо види коробок більш докладно.

Механічна (ручна) КПП

Першою коробкою передач стала механічна, сконструйована ще під час появи автомобілів. Спочатку така МКПП складалася з двох передач (одна вперед та одна назад). Через час двигуни стали потужнішими, в результаті чого агрегат отримав три передачі вперед і одну назад.

Незабаром розробили чотири передачі вперед. Такі КПП досить довго були стандартом, перш ніж з'явилося п'ять передач (так звана коробка п'ятиступка). Але процес модифікації не зупинявся, тому МКПП стали отримувати шість, сім і навіть вісім передач (швидкостей) вперед і одну задню.

Сьогодні стандартом можна вважати п'ятиступінчасту КПП, багато водіїв обирають саме такий тип МКПП. Основна перевага – надійність та можливість власноруч керувати передачею моменту на колеса автомобіля, що дозволяє повністю контролювати машину.

Слід зазначити, що багато спортивних машин часто оснащені саме механікою, оскільки даний тип трансмісії дозволяє водієві виконувати «дрифти», зривати машину в керований замет і т.д. З коробкою автомат це дуже складно чи навіть неможливо.

Також можна виділити й інші переваги МКПП. Наприклад, двигун можна розкручувати до максимальних оборотів, гнучко перемикатися з підвищеної на знижену, без особливого ризику експлуатувати машину на бездоріжжі, буксирувати причіп та інші авто тощо.

Існують два основні види механічної коробки: з 2 валами та 3. У першому випадку двовальна коробка має провідний та ведений вал. У другому також є проміжний вал, а сама коробка є тривальною. Двохвильовий та тривальний вид механіки має деякі відмінності, проте вони не принципові.

Водії, що експлуатують механіку, знають з досвіду, що пристрій має зчеплення (фрикційна муфта). У салоні авто є третя педаль, що дозволяє вмикати/вимикати зчеплення. Зчеплення призначене для передачі крутного моменту, а його вимикання дає можливість перемикати передачі і робити це плавно.

Отже, можна виділити такі переваги МКПП:

• доступна вартість;
• мала вага;
• економічність та простота обслуговування;
• невелика кількість трансмісійного масла;
• можливість активно експлуатувати ТЗ;
• допускається штовхання автомобіля під час запуску двигуна;
• легкість запуску в холодну пору року.

Є також недоліки МКПП:

• різні труднощі і складності при управлінні (частіше спостерігається у водіїв-початківців);
• необхідність змінювати зчеплення кожні 80-100 тис. км. пробігу;
• ризик спалити зчеплення раніше (зазвичай у недосвідченого водія).

Гідромеханічна АКПП із гідротрансформатором

Такий вид КПП являє собою два пристрої - коробку передач і гідротрансформатор. ГДТ спочатку використовувався на кораблях, реалізуючи зв'язок між провідним гвинтом та валом. Пізніше рішення почали використовувати і на автомобілях, а сам гідротрансформатор є зчепленням АКПП. Такий вид КПП з'явився давно і поширений не менше, ніж МКПП. Спочатку автомати мали три передачі, проте сьогодні їх кількість сягає восьми передач (як і «механіка»).

Відмінність "автомата" від "механіки" полягає у відсутності звичного фрикційного зчеплення. Якщо просто, гідротрансформатор фактично є турбіною, передаючи крутний момент через масло (рідина ATF) на крильчатки. Перша крильчатка кріпиться до маховика двигуна, а друга до валу коробки.

Також у самій коробці є набір планетарних передач та гідроблок (гідроплита), в якій каналами під тиском також циркулює масло. Олія в цьому випадку впливає на виконавчі механізми, дозволяючи вмикати та вимикати передачі в автоматичному режимі. Не важко здогадатися, що такий автомат з урахуванням низки особливостей потребує великої кількості масла (може сягати 12 літрів і більше).

Сьогодні автомати цього типу можуть бути адаптивними або мати режим Типтронік, а також низку інших допрежимів. Типтронік є імітацією ручного режиму, тобто водій самостійно перемикає передачі вгору і вниз. Адаптивний вид автомата "пристосовується" до манери їзди конкретного водія, розкручуючи двигун і перемикаючи передачі так, щоб водій отримав необхідний результат.

Якщо їздити плавно, АКПП якнайшвидше включить підвищену передачу, перемикання відбуватимуться на низьких оборотах, значно економиться паливо. Якщо ж постійно активно натискати на педаль газу, система довше залишатиметься на одній передачі і розкручувати ДВЗ, дозволяючи домогтися активного розгону. Регульований спосіб управління АКПП дозволяє використовувати різні види режимів: спорт режим, економ режим, зимовий режим і т.д.

Розглянемо основні переваги АКПП:

• відсутність педалі зчеплення, комфорт та безпека при керуванні (переважно для початківців);
• при належному обслуговуванні агрегат має великий ресурс;
• АКПП береже двигун, дозволяючи уникнути низки помилок;
• передачі перемикаються м'яко та без ривків;
• машина не відкочується назад під час старту на підйомі.

Слід виділити і недоліки АКПП:

• в холодну пору витрачається більше часу на розігрів автомобіля та КПП, можуть виникати труднощі при запуску;
• велика кількість масла в трансмісії;
• заборонено пробуксування, високі навантаження;
• дороге обслуговування та регулярна заміна масла;
• знижений ККД унаслідок втрат у ГДТ;
• збільшено витрату палива.

Навіть з урахуванням мінусів такий автомат має великий попит, тому що значно спрощує водіння, підвищує безпеку і надає необхідний комфорт. Також АКПП за умови своєчасного та якісного обслуговування має досить великий ресурс (щонайменше 250 тис. км.).

Роботизована КПП з одним та двома зчепленнями

РКПП є результатом прагнення інженерів поєднати всі переваги механічної коробки передач та автомата. Власне, коробка робот - це механіка, до якої прикріпили сервоприводи. Зазначені механізми самостійно керують роботою зчеплення, а також вибирають і включають/вимикають передачі.

У салоні, як і у випадку з АКПП, залишається дві педалі (газ та гальмо), тобто керувати такою машиною простіше. При цьому сама коробка має фрикційне зчеплення, ведучий і провідний вал (за аналогією з МКПП) і т.д.

Основним мінусом можна вважати те, що перемикання у роботизованої трансмісії жорсткіші, з ривками та поштовхами. Також агрегат повільніше перемикає передачі, можливі затримки. Ще фахівці відзначають те, що хоча сама коробка служить довго, виконавчі механізми швидко виходять з ладу (вже до 80-120 тис. км). При цьому їхня вартість досить висока.

Якщо підсумувати, недоліки «робота», такі:

• коробка повільна, робить при перемиканні ривки;
• автомобіль на старті відкочується назад;
• низький ресурс сервомеханізмів.

Що стосується переваг, переваги роботизованої КПП:

• немає педалі зчеплення, перемикання передач відбувається автоматично;
• менша витрата пального;
• менше втрат, краще розгін і вищий ККД;
• використання невеликої кількості масла (аналогічно, як і у випадку з МКПП).

Ще відзначимо, що роботизована коробка може бути представлена й іншим типом. Йдеться про преселективні роботи з подвійним зчепленням (наприклад, DSG). Такі КПП у буквальному значенні є симбіозом автомата та робота, здатні забезпечити високу плавність ходу, відмінну динаміку та паливну економічність.

Однак мінусом є висока вартість, вимогливість до якості та кількості масла та рівня обслуговування, а також помітно менший ресурс порівняно з АКПП (близько 150 тис. км). Знову ж таки, проблемними є вузли зчеплення, сервомеханізми, а також мехатронік (аналог гідроблоку в автоматі з гідротрансформатором).

Безступінчаста варіаторна КПП

Варіатор CVT є конкурентом для решти автоматичних КПП (як роботизованих, так і АКПП). За своєю будовою такий "автомат" сильно відрізняється від аналогів. Найчастіше зчеплення варіаторної КПП представлене гідротрансформатором (за аналогами з АКПП), проте сама коробка має ряд конструктивних особливостей.

Варіатор складається з двох валів (провідний та ведений), на них розташовані шківи, які можуть постійно змінювати свій діаметр. Між ременями натягнутий ремінь варіатора. Під час старту автомобіля провідний шків великого діаметра, а веденого навпаки менше.

Після достатнього прискорення провідний шків поступово зменшується, змінюючи діаметр, у цей момент ведений збільшується у розмірах. Якщо порівнювати «автомат» АКПП і «варіатор», то коефіцієнт корисної дії значно вищий у «варіатора» через жорсткіший зв'язок.

За допомогою найбільш раціональної та плавної зміни діаметра шківів водій не відчуває переходу зі ступеня на щабель, що виключає поштовхи, ривки, затримки. Потужність передається на колеса постійно без розривів. Навіть при відпусканні педалі газу зберігатиметься темп та плавність їзди після активного розгону.

Існує кілька видів варіаторів, серед яких можна виділити клинопасовий і торовий. Головна відмінність у тому, що у першому випадку використаний ремінь (ланцюг варіатора), тоді як у другому провідний і ведений вал умовно з'єднані спеціальними роликами. Інакше кажучи, момент передається через зазначені ролики.

Переваги варіаторної КПП:

• максимальний комфорт;
• високий ККД;
• активний розгін;
• менша витрата палива;
• повна відсутність поштовхів та ривків.

Серед недоліків варіаторної КПП можна виділити таке:

• висока вартість ремонту та відсутність запчастин;
• великий обсяг масла, утруднений запуск, гостра необхідність прогріву варіатора взимку мороз;
• скорочення ресурсу внаслідок навантажень, обмеження на буксирування, вихід з ладу через пробуксування;
• необхідність міняти ремінь варіатора кожні 100 тис. км.

Підведемо підсумки

Як бачимо, при покупці авто рекомендується заздалегідь розглянути кілька типів КПП. При цьому важливо пам'ятати, що кожен вид трансмісії має свої переваги та недоліки. Головне, підібрати такий тип коробки, який буде найбільш підходящим у плані комфорту під час руху, забезпечить належну економічність та надійність із оправкою на індивідуальні умови експлуатації.

Насамкінець зазначимо, що вибір виду коробки, в першу чергу, повинен відповідати поставленим самим власником вимогам і завданням. Якщо потрібний повний контроль над авто та максимум надійності, тоді краще звертати увагу на МКПП, якщо ж на першому місці стоїть комфорт, тоді оптимальним рішенням буде АКПП або варіатор.

Робот можна вважати середнім варіантом у плані надійності, проте така трансмісія здатна полегшити процес керування транспортним засобом та економити паливо. Якщо водій націлений на активний драйв, при цьому необхідна машина виключно з автоматом, тоді преселективні роботизовані коробки можна вважати найкращим варіантом.