Виды, назначения и отличия коробок передач на легковом автомобиле

Автомобильная промышленность стремительно совершенствует конструкцию основных узлов и агрегатов, упрощая жизнь водителями и улучшая технические характеристики транспортных средств. Все больше современных машин отказываются от механических коробок передач, оставляя предпочтение новым и более передовым трансмиссиям: автоматической, роботизированной и вариатору.

В статье рассмотрим типы коробок передач, чем они отличаются друг от друга, как работают, принцип работы и степень надежности.

Что делает коробка переключения передач

Коробка переключения передач является одним из важнейших узлов автомобиля. Во многом именно от нее зависит впечатление от владения авто. Наличие рывков при разгоне и высокий расход топлива портят жизнь многим автомобилистам. В свое время проблемы с коробками DSG и Powershift изрядно испортили репутацию брендов Volkswagen и Ford. А для многих автомобилистов роботизированная коробка передач — зло, которое лучше обходить стороной. На самом же деле, у каждого типа КПП есть свои плюсы и минусы. Главное — понимать, для каких целей вы приобретаете автомобиль. Тогда все встанет на свои места.

Основные недостатки АКПП

• «Классической»
  Дороговизна производства, что сказывается на цене автомобиля в целом.
• По сравнению с механикой, риск поломки выше.
• Динамические свойства автомобиля и его КПД напрямую зависят от удачности конкретной модификации коробки и года её создания. Коробки ранних выпусков увеличивали расход топлива и снижали динамику.
• Совершенно невозможно завести машину «с толкача», поскольку необходимо давление масса в системе и работающий масляный насос.
• Коробки-робота
  При агрессивной манере езды возникает дискомфорт в управлении.
• Преселективные коробки стоят дороже любой другой.
• Неустойчива к пробуксовкам.
• В начале движения необходимо быть готовым к откату.
• Часто возникают задержки переключения передач.
• Некорректно работает при ошибках во время вождения.
• Более низкий ресурс, чем у «классического» типа.
• При пересадки с другого типа КПП может потребоваться период адаптации и процесс подстройки стиля вождения.
• Вариатора
  Дороговизна производства.
• Затратные ремонт и обслуживание.
• По сравнению с гидравликой, обслуживание необходимо проводить в два раза чаще.
• Низкий ресурс основного механизма вариатора, 120 тысяч километров.
• Плохо сочетается с мощными и большими двигателями, мощнее 200 лошадиных сил. Увеличивается износ ремня (цепи).
• Может некорректно работать в случаях пробуксовок или перегрева.
• Могут возникать проблемы в работе компьютерной системы, управляющей трансмиссией.

В целом можно сказать, что выбор автоматических коробок предоставляет автолюбителям возможность выбрать коробку под свой автомобиль и стиль вождения. Обладателям автомобилей с прицелом на большой пробег подойдет гидравлический вариант. Водителям бюджетных малолитражек и седанов — вариатор. А уж для машин спортивного класса идеальным вариантом будет коробка-робот с двойным сцеплением.

Какие бывают виды коробок передач?

На сегодня автопроизводители предлагают следующие виды коробок передач для легковых автомобилей:

• механическая коробка
• автоматическая кпп
• роботизированная кпп
• бесступенчатая коробка (вариатор)

Так что представляет из себя механическая коробка передач?

Самый популярный тип коробки передач в автомобиле — механический. Посмотрим, как же на деле устроена МКПП

Задача коробки передач — передать крутящий момент от двигателя колесной базе.

Диск сцепления приобретает вращение от маховика двигателя. Также он соединен с поршнем трансмиссии. В момент нажатия на педаль сцепления диафрагменная пружина останавливает передачу крутящего момента. Это позволяет, не останавливая работу ДВС менять передачу.

Непосредственная передача механической энергии происходит с помощью входного, выходного и промежуточного валов. На каждом из них установлены зубчатые шестерни разных диаметров. Чем большее требуется усилие, тем больше диаметр шестерни. В момент переключения передачи муфта сцепления, которая имеет свободный ход, соединяет шестерню с синхронизатором. Таким образом, через рычаг переключения, установленный в салоне, мы выбираем подходящую шестерню. Вращение шестерни и вращение вала различно. Для приведения из скоростей в соответствие используется блокирующее кольцо. В момент выжима сцепления муфта включения прижимает блокирующее кольцо к валу, шестерня и вал начинают вращаться с одинаковой скоростью, сцепление можно отпускать.

Подробное видео о работе МКПП

Как правило, механические КПП имеют наибольший ресурс по надежности. Хотя во многом это зависит от условий эксплуатации транспортного средства.

Что такое АКПП и ее разновидности

Автоматическая коробка передач – вмонтированное оборудование в автотранспорт, которое самостоятельно контролирует процедуру изменения скоростных вариантов в период движения по дорожному полотну. Благодаря устройству по ходу управления транспортным средством, прибор способен распознать условия, и подбирает разумный вариант передаточного отношения.

При этом, можно не следить за скоростью, коробка меняет передаточное отношение, исходят из внешних скоростных параметров двигателя. При этом, транспортное средство трогается с места проще и быстрей. Автоматическая коробка передач может быть установлена на колесных, рельсовых или гусеничных вариантах транспортных средствах.

В автомобильном мире различают несколько основных вариантов АКПП, если брать в особое рассмотрение условия, и особенностей конструкции. Среди доступных вариантов выделяют:

• классическая коробка передач;
• роботизированная КПП;
• вариатор.

АКПП — автоматическая коробка передач

Несмотря на долговечность и высокий КПД, водители все больше делают выбор в пользу автоматических трансмиссий. Во многом это связано с удобством и характером движения трафика в большом городе — переключать передачи вручную в пробке надоедает. Почему бы не отдать этот процесс полностью под контроль автомобилю?

Автоматическая коробка успешно освобождает водителя от постоянного контроля за рычагом, а значит делает процесс вождения более комфортным. В базовом исполнении имеется четыре режима:

• D — вождение
• N — нейтраль
• R — включение задней передачи
• P — паркинг

Также нередко у режима D (drive) есть опции eco, sport и т.п., меняющие режим переключения. В eco-режиме обеспечивается минимальный расход топлива за счет включения повышенной передачи и, соответственно, понижения оборотов двигателя. В sport-режиме наоборот мощность двигателя используется максимально, переключения передач происходят практически на максимально возможных оборотах двигателя. Езда в sport-режиме также способствует очистке выхлопной системы от сажи и нагара.

Структура АКПП отличается от механической коробки передач. В ее основе — планетарные шестерни или планетарный редуктор.

Планетарной она называется из-за наличия центральной шестерни, вокруг которой совершают движения остальные.

Управление АКПП бывает двух типов:

• на основе гидротрансформатора
• электронное

Гидротрансформатор передает крутящий момент на ведущую шестерню. Механизм передачи происходит через фрикционные диски и тормозные кольца, которые переключают планетарные ряды шестерен, постепенно повышая скорость вращения трансмиссии.

Благодаря гидротрансформатору переключения рядов происходят плавно. Однако КПД не очень высок, и потребление топлива в автомобиле с АКПП выше, чем с другими коробками. Пожалуй, классический автомат является самым популярным типов коробки передач среди всех автоматических трансмиссий.

Плюсы АКПП:

• ресурс выше, чем у других автоматических трансмиссий
• максимальная комфортность при вождении

Минусы:

• сложность в ремонте
• высокий расход топлива

Основные преимущества АКПП

• «Классической»
  Гидравлическая коробка-автомат имеет высокий эксплуатационный ресурс (от 120 тысяч до 1 миллиона километров), что позволяет ей проработать весь срок службы автомобиля.
• Намного превосходит механическую коробку в экономичности и скорости переключения.
• Считается самой комфортной из трансмиссий, благодаря плавности и незаметности переключений. При этом двигатель работает в широком спектре оборотов без создания акустической усталости.
• Без проблем переживает пробуксовки в процессе вождения.
• Нет отката в момент старта движения с места.
• Одинаково хорошо работает при любой скорости.
• Благодаря отсутствию связи с двигателем на него не передаются удары и вибрации, что увеличивает его общий ресурс.
• Возможно эффективно задействовать торможение двигателем.
• Дополнительные режимы значительно расширяют возможности по управлению автомобилем в различных ситуациях и климатических условиях.
• Коробки-робота
  Дешевизна производства.
• Переключения скоростей самые быстрые.
• Экономичность.
• Вариатора
  Всегда оптимальный режим работы двигателя.
• Обеспечивает максимальный комфорт при вождении — нет толчков, задержек, рывков. Автомобиль хорошо ускоряется.
• Экономичнее, чем гидравлическая коробка-автомат.
• Достаточно простая конструкция.

Бесступенчатая коробка передач (вариатор)

CVT или вариатор — это бесступенчатая коробка передач, которая допускает максимальную плавность вождения. Применяется на автомобилях с небольшими двигателями.

Принципиально состоит из двух конических шкивов и стального ремня. Вариатор допускает бесконечное передаточное отношение благодаря изменению эффективного диаметра шкивов. Т.е. по сути он является бесступенчатой КПП. Регулируя ширину зазора между конусами изменение скорости будет происходит постепенно, без рывков. Отвечает за эту регулировку электронный блок управления трансмиссией.

Минусы вариатора:

• сильная изнашиваемость ремней
• высокая стоимость ремонта
• нежелательно брать на буксир другие ТС

Плюсы бесступенчатой трансмиссии:

• низкий расход топлива
• высокий КПД, экономия ресурса двигателя

Механические КПП

Механические КПП предназначены для ручного переключения передач. По принципу действия это многоступенчатый цилиндрический редуктор. В новых легковых автомобилях чаще всего используют 5 и 6 ступенчатую коробку, а в автоклассике применялись 4-ступенчатые.

Ступенчатая система переключения передач подразумевает конкретный коэффициент передачи для каждой пары шестеренок. Вычисляется передаточное число как соотношение количества зубьев на ведущей и ведомой шестеренке. Для первой передачи это соотношение самое большое. Это означает, что ведущая шестеренка самая маленькая, а ведомая – самая большая.

Механические коробки бывают двух вальные и трех вальные. Трех вальные используются, как правило, на более мощных легковых автомобилях, грузовиках и спецтехнике. Двух вальные часто устанавливают на автомобили с передним приводом.

Многим автомобилистам знаком особый звук, который издает автомобиль при движении на задней передаче. Его не спутаешь ни с чем и он похож практически у всех автомобилей. Происходит это потому, что зубья на передних и задней передаче разные. На задней передаче используются шестеренки с прямыми зубьями. Это дает возможность передавать больший крутящий момент, но расплачиваться приходится повышенным шумом. На передних передачах используются косозубые шестеренки – они работают более тихо, так как сцепление зубьев происходит постепенно, однако их КПД меньше.

Роботизированная коробка передач (робот)

Роботизированная коробка представляет собой объединение механики и автомата. По сути, эта та же механическая коробка, только управление осуществляется не вручную рычагом переключения, а с помощью сервоприводов или мехатроником. Управление происходит через компьютерной блок, который принимает решение о переключении шестерни.

Характерной особенностью робота, из-за которой его не любят многие автолюбители, являются рывки при переключении передач. Чтобы избавиться от этой проблемы, инженеры придумали систему с двумя сцеплениями. Такая модель установлена в Toyota Corolla. Переключения здесь более плавные, чем у однодискового робота, но хуже, чем у других коробок. Также отметим, что робот не очень “любит” пробки. Поэтому при выборе автомобиля для городской езды в плотном трафике учтите этот фактор.

Плюсы робота:

• стоимость ниже, чем у АКПП
• ремонтопригодность

Минусы роботизированной коробки:

• рывки при переключении
• низкая надежность управляющих механизмов и дисков сцепления

ТОП-7 самых надежных трансмиссий

Рейтинг надежности автоматических коробок передач составлен на основе отзывов автовладельцев. Разберемся какие АКПП надежнее.

Aisin TF-80SC

Эта модель японской разработки, но автоконцерны сами изготавливают коробки и программируют их (с ориентацией на марку и тип машины). Устройство TF-80SC считается самым надежным вариантом шестиступенчатой коробки передач. Он компактен, сбалансирован, работа гидроблока и электронного блока управления отлажена. Удобно обслуживать и ремонтировать. Данная модель трансмиссии популярна среди автопроизводителей.

Американскую настройку используют: Ford, Mazda, Land Rover и другие. Европейские: Volvo, Peugeot, Opel.

ZF6HP26/28/32

Данная модель – разработка немецкой компании ZF. Такая коробка передач подойдет на двигатели, объем которых не превышает 6 л. Несмотря на определенные недостатки, у этой коробки удачная конструкция, поэтому на нее равнялись многие производители авто. Она неплохо переносит ремонт, и при должном уходе становится почти «неубиваемой», может пройти до 1 млн. км.

Такая трансмиссия встречается в Rolls Royce Drophead Cupe, Maserati Spider, Bentley GT/GTC, некоторые модели BMW.

Volkswagen 01M

В этой трансмиссии 4 ступени, она немецкого происхождения и подходит для автомобилей с объемом двигателя не превышающим 2 литра. За высокую скорость переключения передач отвечает электронный блок. При бережной эксплуатации, постоянном контроле за уровнем масла, такая трансмиссия может пройти и 500 тыс. км.

Такие коробки стоят в Audi A3; Volkswagen Passat; Mercedes V-Class.

Ford 4F27E

Эта модель по многим параметрам схожа с предыдущей: она также подходит для машин с передним приводом и объемом двигателя менее 2 л, обладает схожим критерием надежности АКПП. Ее отличительная особенность в том, что можно произвести ремонт не снимая ее с машины, поэтому такая модель часто становится учебным пособием будущих автомехаников.

Такая коробка используется в Ford Fiesta, Mazda 2, 3, 5, 6, Hongqi Mingshi.

Chrysler 45RFE

Эта модель американского происхождения с объемом двигателя до 4,7 л. предназначена для сверхмощных двигателей и считается самой надежной. Их ставили на внедорожники Jeep: Grand Cherokee и Liberty, или пикап Dodge Dakota. Для правильного обслуживания необходимо проверять масло, и вовремя заменять фильтры.

GM 5L40E

Эта пятиступенчатый коробка передач была выпущена на базе четырехступенчатой коробки, которая завоевала широкую известность в Америке. Подходит для заднеприводных автомобилей GM и BMW. Отличается высокой надежностью и поддерживает разные режимы езды, в том числе ручное управление и спортивную езду. Если следить за уровнем загрязнения масла, демонстрирует себя как очень выносливая. Также не прихотлива она и к трансмиссионной жидкости, но необходимо следить за ее уровнем и степенью загрязнения. При правильном обслуживании и бережной эксплуатации авто с такой трансмиссией может отъездить до 300 000 км.

Такими АКПП оснащены: BMW 3, 5 Series, X3, X5; Cadillac CTS, SRX, STS; Land Rover Range Rover.

Jatco JF613E

Агрегат произведенный в Японии конкурирует с уже упомянутой выше моделью TF-80SC, несмотря на более простую конструкцию и доступную цену. При этом он значительно надежнее и служит дольше многих распространенных трансмиссий.

При выборе АКПП стоит учитывать, что любая коробка передач такого типа требует ухода. На ней нужно аккуратно ездить, учитывать особенности эксплуатации для каждого типа и обязательно своевременно обслуживать. Любые даже незначительные признаки сбоя в работе стоит показать специалистам, потому что даже незначительное промедление может привести к огромным затратам на ремонт или замену трансмиссии.

Вид коробки стоит выбирать исходя из особенностей эксплуатации, по аналогии с дополнительными светодиодными фарами на автомобиль, один вариант подойдет для комфортной езды по городским дорогам, другой – для перемещения по бездорожью.