Коробка переключения передач: виды, чем отличаются и как работают
Коробка переключения передач (КПП) — элемент трансмиссии автомобиля, который передает мощность от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на ведущие колеса, при этом расширяя диапазон частоты вращения и крутящего момента мотора. Этот узел отвечает за эффективную работу мотора, влияет на динамику движения и расход топлива. Базовым для КПП считается предустановленный набор передаточных чисел — это коэффициент, на который увеличивается или уменьшается крутящий момент, поступающий от двигателя.
Передача, а в современных авто их может быть от 5 до 10, помогает работе двигателя в каждом из диапазонов скоростей. Для старта обычно применяется 1-я передача, но реже — 2-я (например, на грузовиках).
В зависимости от степени участия водителя, «коробка» может быть с ручным управлением (механическая) или автоматическая, где выбор передачи выполняет электроника. К таким агрегатам, как правило, относят не только классическую гидромеханику, но также «роботов» и вариаторы [1]. Отдельный класс — секвентальные КПП, которые чаще всего используют для гоночных автомобилей. Разбираемся в устройстве каждой из них и в том, как они работают.
Механическая
Самый простой и надежный в эксплуатации тип трансмиссии. Визуально определить МКПП несложно: по третьей педали (это педаль сцепления) и рычагу переключения передач. В современных автомобилях ступеней может быть 5, 6 или даже 7, плюс нейтральное положение и режим заднего хода.
Основные рабочие элементы механической коробки, в самом упрощенном варианте, это:
Все они расположены на валах, которых может быть два или три.
Первичный или ведущий вал напрямую связан с двигателем через сцепление. Это сделано для возможности «отсоединять/присоединять» трансмиссию к ДВС. Для передачи крутящего момента на конце входного вала жестко зафиксирована шестерня, которая вращает следующий, промежуточный вал.
На нем равно числу передач установлены разноразмерные ведущие зубчатые шестерни. Каждая работает в сцепке с шестеренками (ведомыми) на вторичном или выходном валу. На нем шестерни, в отличие от первых двух валов, свободно вращаются на оси. Образованные зубчатые пары отвечают за передаточное число и динамические характеристики передачи («короткая», «длинная» итд).
В МКПП переключение происходит в ручном режиме. Переводя в салоне рычаг в нужное положение, водитель двигает в сторону соответствующей зубчатой пары муфту. Чтобы избежать удара при смыкании, нужно выровнять частоты вращения валов — для этого применяются синхронизаторы.
Плюсы: долгий опыт эксплуатации в автопроме, простое устройство и ремонт, возможность вручную влиять на динамику авто.
Минусы: утомительное «втыкание» передач и нажатие педали сцепления в плотном трафике, ограниченный набор передач.
Автоматическая
Под классической АКПП, как правило, подразумевают гидромеханическую коробку переключения передач. В этом случае у водителя всего две педали, а вместо рычага КПП — селектор, который может быть выполнен в виде шайбы или кнопок, или подрулевой переключатель режимов: P — парковка, D — движение, N — нейтральная и R — задний ход.
В отличие от «механики» передача крутящего момента здесь сложнее, а электронный блок управления (ЭБУ) отвечает за выбор передачи. В современных автоматических трансмиссиях их может быть до 10 включительно.
Принцип работы строится на силе давления трансмиссионной жидкости, отсюда и слово «гидро» в названии. Главные рабочие элементы — гидротрансформатор и планетарная КПП [2].
Плюсы: за редким исключением — надежный и проверенный временем агрегат; обычно обеспечивает плавную и тихую езду.
Минусы: очень привередлив к качеству трансмиссионной жидкости, простые агрегаты могут быть «задумчивыми», дорогой и сложный ремонт в случае поломки.
Бесступенчатая
CVT или вариатор — это кардинально другой в техническом плане тип КПП [3], который, по большому счету, даже нельзя называть коробкой передач, так как передач в нем как раз-таки нет.
В отличие от классического «автомата» или «механики», он не имеет фиксированного количества предустановленных передач и выдает по сути неограниченное количество передаточных чисел. Такая гибкость достигается за счет работы двух противоположных шкивов конической формы, которые соединены цепью или ремнем.
В бесступенчатой коробке один конус соединен с валом двигателя, а другой — направляет мощность на ведущие колеса. Передаточные числа изменяются по мере того, как шкивы перемещаются все ближе и дальше друг от друга. Решение, на сколько сдвинуть шкивы, принимает электроника.
Эти изменения теоретически происходят все время, чтобы двигатель работал на наиболее эффективных оборотах. Однако современные CVT умеют имитировать фиксированные ступени, так как такое поведение более привычно водителям.
Плюсы: теоретически вариаторы считаются более капризными, чем классические «автоматы», однако наиболее удачные варианты по сроку службы не уступают гидромеханическим КПП.
Минусы: вариаторы не любят пробуксовки и заезда на высокие препятствия, от чего цепь (или ремень) стачивает поверхность шкивов.
Роботизированная
РКПП или просто «робот» — это гибрид автоматической и механической коробки передач. Для начала движения водитель, также как и на «автомате», выбирает один из режимов (D, P, N, R).
Механическая схема в ней аналогична МКПП, но для переключения передач и смыкания/размыкания сцепления здесь отвечают сервоприводы. Момент выбора нужной ступени контролируется электроникой.
Проще говоря, вместо педали сцепления и рычага коробки стоят электромоторы, которые по команде электроники «выжимают» сцепление и меняют ступени.
Плюсы: недорогая в обслуживании; освобождает водителя от необходимости переключать передачи вручную
Минусы: электронике нужно время, чтобы понять действия водителя и включить передачу, из-за этого разгоны происходят с характерными провалами потока мощности; высокая стоимость актуаторов.
Преселективная
По сути это та же роботизированная коробка переключения передач. Главное ее отличие в количестве сцеплений — их два [4]. Этот тип трансмиссии относительно новый — активно внедрение началось с 2003 года. Сегодня их ставят на все классы автомобилей: от небольших хэтчбеков до спорткаров.
Принцип работы такой коробки заключается в том, что каждое из сцеплений управляет своим набором передач: четными и нечетными. В итоге, когда автомобиль работает на одной передаче, следующая уже выбрана и готова к включению.
Например, машина едет на второй передаче и ускоряется. В этот момент электроника подает сигнал, и автоматика двигает муфту к следующей, 3-й передаче. Когда приходит время муфта, которая была включена для 2-й передачи, отключается, и теперь включается та, на которой была предварительно выбрана 3-я передача. В это время освободившееся сцепление уже выбирает 4-ю передачу.
Плюсы: быстрое переключение передач; высокая экономичность.
Минусы: инженерам не сразу удалось сделать этот тип КПП надежным, из-за чего автомобилисты часто избегают таких коробок; «преселективы» не всегда аккуратно работают на низких скоростях — в пробках могут чувствоваться толчки.
Секвентальная
Секвентальная или последовательная коробка передач — это разновидность механической трансмиссии, которая чаще всего используется в спортивных и гоночных автомобилях.
В отличие от классической «механики», где переключение происходит по Н-образной схеме, здесь «движение» возможно только последовательно [5]. То есть водитель не может стартовать со 2-й и сразу уйти на 4-ю передачу. В случае с «секвенталкой» ему понадобится пройти все передачи по очереди: от 1-й до 4-й.
Техническое устройство такой коробки схоже с классической «механикой», но есть ряд существенных отличий:
Плюсы: очень высокая скорость переключения между передачами; нет потери мощности в момент смены; экономия топлива.
Минусы: высокий износ деталей; дорогая в ремонте.
Неисправности коробки переключения передач
Как и любой рабочий элемент, КПП подвержены износу и поломкам. Хотя при бережном уходе некоторые «коробки» готовы служить по несколько сотен тысяч километров. Причину неисправности и особенно ремонт данного узла лучше доверять проверенным мастерам, например, официальным дилерам или специалистам в клубных сервисах.
Механика или автомат: какая коробка лучше
Содержание
Печальная новость для любителей МКПП. Водителей, привыкших брать в свои руки контроль за вождением, притесняют. Уже четвертый год подряд доля продаваемых машин с АКПП увеличивается и перевалила отметку в 50%. Теперь механики стало меньше, чем автоматов.
Статистика экспертов
«Автостат» опубликовал данные о том, что в первом квартале 2019 года количество реализованных машин на автомате (включая роботизированные КПП и вариаторы) составило 58,7% от общего числа всех проданных авто.
Печально, но факт: автоматы уже давно вытесняют механику с авторынков. В большинстве моделей максимальные комплектации с «кожей» попросту невозможно купить на «ручке» — только с АКПП. Автопроизводители считают, что управлять машиной, задействуя левую ногу (для выжима сцепления) и отвлекаясь на ручное переключение передач, — это уже прошлый век. И, может, они и правы. Давайте разбираться.
Плюсы и минусы МКПП и АКПП
Одним из главных плюсов механики является меньшее потребление топлива. Ведь водитель сам выбирает, надо ли раскручивать двигатель до 3 000 оборотов для переключения на следующую передачу. Можно идти «внатяг» на третьей передаче, не понижая ее, если ожидаешь, что скоро вновь надо будет ускоряться. Автомат такой возможности не дает. Едешь так, как хочет он, а не водитель.
На втором месте идет стоимость ремонта и обслуживания механической КПП. Зачастую масло в ней залито на весь срок эксплуатации и не требует дорогостоящей замены раз в 15-20 тысяч километров, как в АКПП. А стоит масло в автоматическую трансмиссию ого-го! Да и стоимость ремонта в разы больше, чем с МКПП. За восстановление того же вариатора могут заломить цену в 25% от стоимости всей машины.
Третьим по значимости плюсом МКПП можно считать упрощенный запуск двигателя в морозы. При этом нет необходимости в долгом прогреве масла, как в АКПП. Опять же можно экономить топливо, не заставляя мотор молотить лишние 10 минут вхолостую.
Ну и, конечно же, нельзя не упомянуть свободу выбора стиля вождения счастливчиков с МКПП. Им дозволено сколь угодно буксовать в грязи/снегу, вваливать со светофора до отсечки оборотов, сбрасывать передачу для увеличения разгонного потенциала при обгоне на трассе. АКПП всего этого лишена. По крайней мере, ее классический вариант. О спорткарах с крутыми роботами не будем говорить.
Но это не значит, что у автомата совсем нет преимуществ. Учитывая, что он сам выбирает нужную передачу, опираясь на датчики скорости и показания компьютера, в штатном режиме он никогда не станет чрезмерно «насиловать» двигатель, выводя обороты за красную зону тахометра. А значит, и двигатель в щадящем режиме проживет дольше без ремонта.
Машина с АКПП станет подарком для жителей крупных мегаполисов с постоянными пробками. Езда в режиме «старт-стоп» облегчается до предела. Знай себе дави газ/тормоз, и нет проблем. На МКПП приходится выполнять кучу посторонних движений — выжимать сцепление, включать передачу, плавно трогаться, отпускать сцепление… Но, проехав 20-30 метров, надо опять ставить коробку в нейтраль. Только вдумайтесь, за 1 километр пробки водитель механики выполняет эти действия около 40 раз!
Вот и сидят покупатели, решают извечную дилемму — МКПП или АКПП?
Лидеры среди моделей с АКПП
Если обратить внимание на вторичный рынок свежих иномарок, то картина с автоматами становится еще более яркой.
Так, например, KIA Rio 4 поколения с АКПП с начала года показал прирост в 6% по отношению к аналогичному периоду 2018 года. Вторичный рынок предлагает нам 5862 варианта, из которых лишь 1422 на механике. Остальное все — «бездушная» АКПП.
Набирающий популярность кроссовер Hyundai Creta показывает еще больший прирост проданных машин на автомате — плюс 8%. Вторичка предлагает 4841 машину, из которых 3616 с АКПП.
С Toyota Camry ситуация еще хуже. Или лучше. Поколение XV40 было последним, где можно было застать механическую коробку. Начиная с XV50, выпускаемую с 2011 года, на модели ставят только автомат. Вот так, без права выбора.
Один только Hyundai Solaris II остается относительно доступным на МКПП. Но тенденция к вытеснению механических коробок тоже есть — плюс 3% по сравнению с первым кварталом 2018 года. Б/у машин продается 8088 штук, но с механикой из них всего чуть меньше половины — 3449, округленно — 42%.
Педантичные немцы и раньше не питали особой любви к механике, а сейчас — и подавно. Так, полюбившийся публике Volkswagen Tiguan II уже не просто отыскать на «ручке». Из вторичных 5470 экземпляров МКПП оснащены лишь 555. Всего 10%! А что делать жителям некрупных городов? В Самаре официальный дилер предлагает всего две машины с не самыми ходовыми комплектациями, но с МКПП. Хочешь — бери эти, не хочешь — поезжай за «Солярисом»… На вторичке механики вообще нет.
Одно разочарование
Если так и дальше пойдет, то впору открывать клуб анонимных любителей механики. Являясь поклонником машин на «ручке», лично я категорически против, что некоторые автопроизводители добровольно-принудительно лишают водителей права выбора стиля вождения. Автоматы, роботы, вариаторы — это все, конечно, хорошо. Все-таки классика классикой, а прогресс — по расписанию. Но в современном мире не хочется чувствовать себя «коробочным меньшинством» среди других автомобилистов.
Автор: Максим Голенецких
А вы за механику или автомат? Поделитесь своим мнением в комментариях под статьей.
Битва мнений. Автомобиль с какой коробкой передач лучше: «автомат» или «механика»?
Если подслушать разговор двух людей, обсуждающих недавно купленную машину, можно услышать такой диалог: «С „автоматом“ брал?» — «Нет, на „механике“. Но я специально так хотел — люблю все контролировать. Пусть проиграл в комфорте, но выиграл в расходе и обслуживании…» Аргументов у сторонников АКПП тоже немало. Нельзя забывать и про общемировые тенденции: в передовых гибридах и электромобилях устанавливают исключительно автоматические коробки. Мы поговорили с приверженцами обоих типов КПП, а также узнали точку зрения профессионала — руководителя СТО.
За «автомат» выступает форумчанин Андрей Владимирович. Молодой человек сменил немало автомобилей, ведет свой блог с тест-драйвами и обзорами, в данный момент владеет тремя машинами. Обратим внимание: в двух из них (Saab 93 и SsangYong Musso) установлена АКПП, в одной (Hyundai Solaris) — «механика».
— Основные плюсы МКПП — малый вес, простота. В машинах, где вес не критичен (например, в неспортивных моделях), использование «механики», на мой взгляд, — вопрос привычки водителя. Поэтому Hyundai, который я еще при покупке собирался использовать в городе, где порой нужно резко ускориться, оборудован МКПП. Это авто служит мне и для того, чтобы «выпустить пар» на закрытой площадке. Но «автомат» перекрывает «механику» по всем другим параметрам.
Предвижу вопросы, почему я купил внедорожник SsangYong именно с автоматической коробкой. АКПП позволяет делать интересные фокусы с блокировкой колес. Некоторые из них просто невозможны на авто с «механикой» — просто потому, что у человека две ноги, а нажимать нужно на три педали. Работать по системе «газ + тормоз» на машинах с МКПП могут разве что люди с большим размером ног или привыкшие выкручивать голеностоп гонщики. Я лично побеждал диагональное вывешивание на Suzuki Grand Vitara без блокировок колес, с помощью одного «автомата».
Мой основной аргумент — «автомат» позволяет сконцентрироваться только на дороге. Посмотрите на новичков — чего им стоит разобраться с взаимодействием рук и ног во время обучения. В то же время их внимание должно быть сконцентрировано в первую очередь на том, что творится за пределами салона. Поэтому считаю АКПП не только самым простым и удобным устройством, но и безопасным. Говорят, научишься ездить на «механике», потом сможешь на всем. Но к чему эти мучения, если можно обойтись без них?
Насчет глупых аварий, когда человек путает педали: не стоит тут грешить на АКПП. Думаю, каждый водитель авто с «механикой» хоть раз да забыл, что оставил машину на передаче, и завел ее, не выжав сцепление. Хорошо, если перед бампером не было никаких препятствий. Нельзя забывать и про возможность заглохнуть — на перекрестке это весьма опасно.
В вопросе комфорта в городском режиме вождения наилучшая альтернатива среди всех видов коробок, на мой взгляд, — вариатор, наихудшая — «робот».
За «механику» выступил пользователь нашего форума Rudder, который не так давно купил новый Renault Duster с МКПП. Уверяет, что за его водительский стаж эксплуатировал машины с разными видами коробок и некоторые даже успел собственноручно перебрать. Но в итоге решил, что классический «автомат» с гидротрансформатором он больше никогда не купит. По его мнению, это устаревшая технология. Да, она достаточно надежная, однако медленная и неэффективная, с низким КПД. И хотя в последнее время все чаще начали встречаться «автоматы» с интеллектуальным управлением, тем не менее форумчанин уверен: с такими устройствами все равно нельзя ощутить полного удовлетворения от езды, как следует почувствовать машину.
— В автомобилях с гидротрансформаторными АКПП меня не устраивает зимний прогрев, расход топлива, невозможность раскачки без ущерба для агрегата, невозможность тормозить двигателем, необходимость в эвакуаторе в случае возникновения проблем, большая стоимость ремонта, который требует высококвалифицированных специалистов, значительная стоимость запчастей и масла, намного меньший ресурс эксплуатации, большой вес, хлипкость (а в некоторых моделях весьма серьезная) поддонов, которые легко пробить (либо их поведет), отсутствие «обратной связи». «Автомат» хорошо подойдет для новичков, которым не важно это самое восприятие машины: он избавит их от лишних на данном этапе забот по работе со сцеплением и переключением передач. Тем не менее только «механика» способна передать остроту ощущений, в ней нет заторможенности, характерной классическому «автомату». Все зависит от тебя самого: хочешь — едешь интенсивно или спокойно, а хочешь — с толчками или без. «Автомат» постоянно пробуксовывает, это заложено в основе его работы. На выходе получается потеря энергии, мощности, скорости, лишний расход. Справедливости ради отмечу, что в некоторых доступных для населения автоматических коробках эти потери минимизированы.
Те же вариаторы славятся своей ненадежностью, низким ресурсом, как будто специально заложенным производителем. Это отмечали на многих станциях техобслуживания. На мой взгляд, этот тип коробки неплох, если мы говорим о новом авто, которое предполагает продажу после пробега 100—150 тыс. км. Роботизированную коробку я считаю доработанной «механикой», поэтому ничего плохого о ней сказать не могу, кроме того, что просто не вижу в ней смысла. А вот единственная, как мне кажется, удобоваримая альтернатива МКПП — это DSG. В ней два сцепления, не чувствуется никаких задержек, толчков при переключении. Она доставляет удовольствие от ощущений крутящего момента, работы мотора настолько, что можно закрыть глаза на многие ее минусы. Но, к сожалению, такая коробка не может идти в связке со многими двигателями и классами авто.
Несмотря на общемировые тенденции автопрома, «механика», как мне кажется, еще долго не потеряет актуальности. В первую очередь за счет гиков, любящих самостоятельно все контролировать, для которых автомобиль — это не только средство передвижения. Таким людям нравится подчинять своей воле машину, а не думать каждый раз, как среагирует агрегат во время кикдауна и при других активных способах вождения. Одни из них — водители внедорожников — делают выбор в пользу МКПП. На авто с такой коробкой можно давать более серьезные нагрузки: длительное форсирование бездорожья, буксировка, перевозка прицепа. Ну а дизельный двигатель, считаю, вообще просто неотделим от «механики».
О перспективах развития разных коробок рассуждает Михаил Арефьев, директор одной из столичных СТО. Он говорит о выборе между разными коробками с технической точки зрения. Исходя из его опыта, МКПП однозначно служат дольше «автоматов». Например, проблема вариаторов — недолговечные цепи, продукты износа попадают в клапаны мехатроника. Но и у «механики» есть недешевые детали — тот же самый двухмассовый маховик.
— Покупатель нового авто с «механикой» изначально платит меньше, чем за версию той же модели с АКПП. И в дальнейшем механическая коробка будет требовать меньше вложений, примерно в два раза. Это не значит, что «автомат» вытягивает деньги, просто поломки начинаются намного раньше — после 200 тыс. пробега. Заменить двухмассовый маховик в МКПП обойдется примерно в 900 рублей (9 млн). А за ремонт DSG с сухим сцеплением придется отдать 1—1,2 тыс. рублей (10—12 млн). Починить «автомат» сможет далеко не каждый, нужен высокопрофессиональный подход. А за перебор «механики» готов взяться любой слесарь.
Расход, по моим данным, сопоставим у обоих вариантов. Разницы в современных моделях практически нет. Хотя бы потому, что в последнее время выпускают машины с 7—8-ступенчатыми «автоматами». 4—5 передач у АКПП — это уже прошлый век. Миф о расходе остался еще с тех давних пор.
У многих недавно выпущенных моделей нет исполнения с «механикой», и это стало касаться не только премиальных марок, но и вполне бюджетных машин. Производители как будто не хотят вкладывать инвестиции в разработку новой МКПП. С тех пор как с моторов сравнительно небольшого объема стали «выжимать» все больше и больше мощности, АКПП стала более популярна. Такой вид коробки передач сглаживает пиковые нагрузки. «Механика» остается популярна в странах Восточной Европы, поэтому сюда и поставляют такие комплектации.
Еще один аспект: Mercedes разработала собственную коробку G-Tronic, а большинство брендов обращаются на специализированные производства (BMW, Audi, Jaguar — к ZF, Peugeot — к Аisin). То есть производители платят за разработку другим компаниям. Выпускать одну модель, но платить дважды и за АКПП, и за МКПП попросту невыгодно. Проследите за тенденцией авторынка: на образцах последних достижений в этой области — гибридах и электрокарах — установлены исключительно «автоматы». И это о чем-нибудь да говорит.
Доводов у обеих сторон немало, некоторые мнения могут показаться категоричными. Откинув все предрассудки, решите, приверженцем каких коробок переключения передач являетесь вы. Голосуйте и высказывайтесь в комментариях.