Над этим вопросом задумывается каждый, кто покупает новый автомобиль. Варианты возможны следующие: классическая «механика» или адаптивный «автомат», недорогой «робот» или новомодная трансмиссия «с прямым включением», экзотичные клиноременный и тороидный вариаторы. Чтобы сделать правильный выбор, не лишним будет изучить устройство этих агрегатов.
Для чего нужна коробка передач?
Представим, что в каком-то автомобиле двигатель соединен с колесами напрямую. Не вдаваясь в подробности, каким образом такой автомобиль тронулся и разогнался, представим, что ему предстоит подняться в гору. Чем выше он поднимается, тем меньше становится его скорость, а значит, и число оборотов двигателя. Соответственно, величина крутящего момента неизменно уменьшается. В какой-то момент его перестанет хватать, и автомобиль попросту остановится. Чтобы этого не произошло, приходится поддерживать обороты двигателя на определенных частотах. Для этого и нужна коробка передач, в которой низшая передача — это наибольший момент и наименьшая скорость, а высшая — наименьший момент и наибольшая скорость.
Какими бывают коробки?
Классическая «механика»
Сегодня существует две основных схемы механических коробок передач. Первая реализована на заднеприводных автомобилях с продольно расположенными двигателями. В такой трансмиссии имеются три вала: ведущий, ведомый и промежуточный.
Первые два установлены соосно друг другу, а последний — параллельно им. При этом крутящий момент от двигателя через сцепление сначала передается на ведущий вал, с него — на промежуточный, а затем — на ведомый. Величина момента «на выходе» зависит от того, через какую пару шестерен, расположенных на промежуточном и ведомом валах, он передается. И если в начале XX века для выбора нужной пары приходилось перемещать целиком весь блок шестерен, то позднее был предложен несколько иной принцип. Суть его в том, что на промежуточном валу шестерни крепятся жестко, а на ведомом — могут свободно вращаться. Это сделано для того, чтобы пары могли находиться в постоянном зацеплении. Соответственно, чтобы включить нужную передачу, достаточно муфтой жестко соединить нужную шестерню с валом.
Вторая схема реализована на переднеприводных автомобилях с поперечно расположенными двигателями. В такой трансмиссии имеются только два вала — входящий и выходящий. Шестерни, расположенные на обоих валах, находятся в постоянном зацеплении. Чтобы включить передачу, нужно, как и в предыдущем случае, соединить нужную шестерню с валом.
Любая механическая коробка передач нуждается еще в одном агрегате — сцеплении. Последнее необходимо, чтобы кратковременно отсоединять трансмиссию от двигателя. Это требуется, когда водитель переключает передачи, тормозит или трогается с места.
Особенности управления
Плюсы: такая трансмиссия — это наиболее дешевый вариант коробки передач. При этом знатоки считают, что только автомобиль с классической «механикой» способен подарить наибольшее удовольствие от вождения.
Минусы: процесс переключения передач в такой трансмиссии требует от водителя определенной сноровки. Нужно уметь, во-первых, плавно пользоваться сцеплением, во-вторых, правильно выбирать передачу в зависимости от условий движения. И, наконец, при движении в пробке водитель элементарно устает от постоянной работы педалями и рычагом коробки передач.
Автоматизированная «механика»
Первые попытки оснастить механическую коробку передач неким механизмом, автоматически «переключающим» передачи и «выжимающим» сцепление, появились еще в 30-х годах прошлого века. Однако тогда изобретателям были доступны лишь механические средства, а потому эти попытки были обречены на неудачу. В наше время эксперименты с автоматизированной «механикой», которую иногда называют «роботом», оказались вполне успешными. Наибольших успехов в этой области достигли инженеры BMW, спроектировавшие коробку передач SMG (что расшифровывается как Sequental M Gearbox), устанавливаемую на седаны М-серии. В основе этой трансмиссии лежит механическая 6-ступенчатая коробка передач, отключением сцепления и переключением передач в которой заведует гидравлика с электронным управлением. При этом процесс смены передач происходит практически мгновенно, занимая всего лишь 0,08 сек.
Впрочем, существуют более доступные способы превратить механическую коробку передач в автоматизированную. Наиболее простой из них реализован на Mercedes-Benz A-класса, где механическую коробку передач оснастили электрогидравлическим приводом сцепления. При этом водитель переключает передачи, как на автомобиле с обычной «механикой», но педалей в салоне две — электроника отслеживает положение педали газа и рычага КП и в нужный момент выключает сцепление. Чтобы рывки при переключении были моментальными, а мотор не заглох при резком торможении, система учитывает показания датчиков двигателя и ABS.
Еще один вариант — заменить гидронасосы шаговыми электродвигателями. Именно так поступили создатели «роботов» на автомобилях Opel и Ford. Правда, в данном случае экономия обернулась рядом неприятных особенностей: сильными рывками и раздражающими запаздываниями. Впрочем, и здесь есть исключения. Японцы, применив такие же электромоторы на Toyota Corolla, смогли добиться вполне приемлемого уровня комфорта и быстроты переключений.
Особенности управления
Плюсы: «робот» — самый доступный вариант для тех, кто хочет получить автомобиль без педали сцепления.
Минусы: только последние версии автоматизированных трансмиссий научились более-менее сносно выбирать нужную передачу. Более-менее потому, что решить бюджетными способами проблему рывков и несвоевременных переключений на недорогих автомобилях инженерам пока не под силу. Поэтому владельцам таких машин предложили разумную альтернативу — ручной режим работы автоматизированной трансмиссии. В этом случае водитель сам выбирает нужную передачу в зависимости от дорожной ситуации, но педаль сцепления выжимать уже не нужно. Однако ряд неудобств все равно остается. Во-первых, на машине с автоматизированной «механикой» очень трудно тронуться плавно, что сильно осложняет движение в пробке. Во-вторых, если не пользоваться ручником, автомобиль при трогании на склоне скатывается назад.
DSG
По своей сути коробка передач DSG (что расшифровывается как Direct Shift Gearbox — коробка передач с прямым включением), устанавливаемая на автомобили концерна Volkswagen, представляет собой «робот». Правда, «робот» не совсем обычный, так как переключение передач происходит без разрыва потока мощности. Реализовать это удалось благодаря двум ведущим валам, находящимся один внутри другого, и передающим крутящий момент на многодисковые сцепления. Каждый из валов «заведует» только определенными передачами — четными или нечетными. При этом постоянно включены две соседние передачи, а гидроприводы, включая и выключая сцепления, направляют крутящий момент по нужному валу.
Сегодня не только Volkswagen предлагает автомобили с подобными трансмиссиями. Аналогичные коробки передач имеются и у Ford для обновленного Focus, и у Mitsubishi для Lancer Evo X, и у некоторых других автопроизводителей. Это говорит о том, что такая трансмиссия обладает ощутимыми преимуществами в сравнении с классическими автоматами.
Особенности управления
Плюсы: Во-первых, в сравнении с классическими «автоматами» снижается расход топлива, а во-вторых, переключение передач происходит практически незаметно.
Минусы: основной недостаток в виде высокой цены DSG с лихвой окупается упомянутыми выше преимуществами.
Продолжение следует
Алексей Кованов
