Типы коробок передач автомобилей плюсы и минусы

Механическая коробка передач (Механика, МКПП)

Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.

История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.

Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.

Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.

Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.

· Простая и надежная конструкция

· Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья

· Движение в экономичном режиме

· Неудобство управления в сложном городском режиме

Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)

Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля. Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.

Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.

Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.

Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.

Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.

Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.

· Комфорт и удобство управления

· Способность менять передачи при полной мощности двигателя

· Плавность хода во время переключения передач

· Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи

· Стоимость и периодичность обслуживания

· Больший расход топлива

· Меньшая динамика автомобиля

Роботизированные коробки передач (Роботы)

Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.

В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.

Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32. Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.

Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.

В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:

· С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.

· Плавность переключения и хода

· Экономичный расход топлива

· Возможность выбора режима работы трансмиссии

· Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям

Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)

Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.

К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.

Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.

Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.

· Переключение передач происходит незаметно, без рывков

· Экономичный расход топлива

· Несовместимость с мощными моторами

· Стоимость обслуживания и ремонта

· Большое количество датчиков влияющих на работу CVT

· Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке

Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.

Источник

Вариатор или автомат. Что лучше — надежнее, основные плюсы и минусы. Также видео версия

Извечная проблема, я бы даже сказал для многих не решаемая. Я и сам сколько не рылся, не мог найти конкретной информации — что же лучше вариатор (CVT) или автомат (АКПП), вроде бы обе автоматические трансмиссии. Но одну покупают и любят, я имею в виду АКПП, а вот от другой сторонятся CVT! Но почему же так? Ведь если взять вариаторную коробку передач, то тут и разгон лучше, и нет рывков в переключении передач (да их как бы вообще нет), да и расход топлива с ней меньше! Так все же — какие есть различия, какая все же надежнее, у какой ресурс больше и легче ремонт? Ну что начинаем …

АКПП – около 50% продаж.
CVT – около 27% продаж.
Роботизированные трансмиссии – около 23% продаж.
Кстати в последнее время «робот» стали покупать намного чаще, вот и наша ЛАДА ВЕСТА и ПРИОРА идут именно с роботизированными коробками. НУ да ладно, сейчас не про статистику, а именно про строение, надежность, разгонную динамику и КПД, а также расход топлива. Начнем, в нашей статье — с автоматической коробки передач (попросту автомат), ведь первым в широком применении в производстве автомобилей начали устанавливать именно его.

Немного истории. Появился сначала в судостроении, в 1903 году. И изобретателем считается немец, профессор Феттингер, именно он впервые предложил гидродинамическую передачу, которая развязала бы винт и двигатель корабля, так на свет появилась гидромуфта, которая является самым важным элементом любого автомата. Позже в 1940 году американцы поставили первые автомобильные автоматические коробки передач Hydramatuc в автомобилях Oldsmobile. Нужно отметить, что конструкция практически не изменилась и по сей день. Автоматическая трансмиссия — содержит два основных элемента, это гидротрансформатор и собственно сам редуктор. Гидротрансформатор — заменяет собой сцепление, принцип его работы заключается в плавном, без рывков, переключении передач. Редуктор — содержит все пары шестерен в постоянном зацеплении. Это позволяет получить один компактный законченный механизм, который имеет сразу несколько ступеней. Изначально переднего привода не было, автомобили были заднеприводными и при таком раскладе автоматические коробки имели всего три передачи, что вполне хватало, сейчас другие времена автомобили получили передний привод, поэтому и передач стало больше, есть 4, 5 и 6 скоростные варианты.

Техническая часть АКПП

Что и говорить, эта трансмиссия отточена годами, сейчас ее довели почти до совершенства (не все конечно, но многие). ДА и сама техническая часть довольна прочная.

Здесь крутящий момент от двигателя передается по средствам гидротрансформатора, как я уже писал в нем нет жесткого зацепления, по сути он работает от давления масла. Если нет жесткого зацепления, то ломаться тоже вроде как нечему, однако в строении есть валы с планетарной передачей, а также стальные диски с фрикционами.
Фрикционы, заменяют собой сцепление, именно при их сжатии или разжатии, включаются нужные муфты, что соответствует передачам.

Также важными составляющими являются насос высокого давления и гидроблок. Конечно, сейчас я рассказываю очень утрированно, однако обозначаю самые важные элементы.

Что может ломаться в АКПП

Все поломки автомата, как собственно и оппонента, происходят от несвоевременного обслуживания (всем советую прочитать статью – как правильно менять масло в автомате). Зачастую многие не меняют масло даже после большого пробега (в 100 000 км), забивается гидроблок, радиатор автомата, фильтр/а – это приводит к тому, что масляный насос не может подавать нормальное рабочее давление, из-за этого фрикционы начинают прокручиваться на металлических дисках (аналог «пробуксовывания» диска сцепления), передачи начинают не включаться, проявляется дергание между передачами и т.д.

Именно поэтому при покупке советуют нюхать масло АКПП, потому как горелая ATF жидкость обозначает – что фрикционы пригорели и уже изношены! Если такой запах есть в коробке передач, то покупать такой авто, я бы не стал!
Конечно, если АКПП «запущена», то поломок может быть больше, это износ и планетарных шестерен, и износ фрикционной накладки гидротрансформатора, да еще много чего, у каждого производителя свои нюансы.

Ресурс при должном обслуживании, может быть огромен! Лично мне встречались случаи, когда при смене масла через 40 000 километров, АКПП ходит по 900 000 км, причем это был самый обычный 4 ступенчатый вариант (на Subaru Forester SG5 ). Кстати именно на 4 передачи, старые версии, как я считаю самые надежные, особенно у Японских производителей.

Чтобы продлить жизнь своей трансмиссии, нужно придерживаться нескольких правил:

Менять масло по регламенту, сказано в 50000 так и нужно! Можно даже раньше, скажем в 30000 км. Также нужно помнить необслуживаемых автоматов не бывает!
Менять вместе с маслом, масляный фильтр, это намного продлит ресурс.
Желательно снять радиатор АКПП и продуть его – промыть (маслом)
Очистить дно автомата, от всякой стружки, гари и прочего, очистить магниты.
Эти простые правила, сделают свое дело, ресурс увеличиться и намного, думаю сможете проходить около 1000.000.000 километров. Из-за такой стойкости многие и выбирают именно такой тип трансмиссии.

Теперь хочу перечислить плюсы и минусы автоматической коробки передач

1) Легкое управление автомобилем (не нужно думать, как тронуться и какую скорость включить, АКПП все сделает за вас)

2) Надежность. Этот вид трансмиссии при должном уходя может ходить более 1000. 000.000 км это больше чем у оппонента.

3) Ремонт, контракт из Японии. Автомат хорошо изучен, его могут легко отремонтировать даже сторонние организации, много мастеров.

4) Масло. Для автомата требуется специальное масло – это правда, но требования к нему гораздо ниже, чем для оппонента. ДА и стоит дешевле.

5) Мало электроники, да автоматы работают в купе с ЭБУ, но все же электронная составляющая всего около 20 – 30%. Остальное банальная механика.

6) Рывки и передачи. НА данный момент времени, появляются 6 – ти ступенчатые варианты (где-то слышал что есть и на 8 – 12 передач), так вот у них уже больший максимальный порог скорости, авто не будет реветь как потерпевший на 4 передаче, так же у них мягче переключения, уже почти не заметны.

1) Не имеет такой динамики, как скажем вариаторная трансмиссия, или механическая трансмиссия.

2) Ниже КПД. Что это значит? У автомата нет жесткого зацепления между, двигателем и трансмиссией, здесь все происходит при помощи гидротрансформатора, то есть давлением масла. Поэтому часть КПД тратиться на такую передачу.

3) Толчки при переключении. Потому как здесь есть передачи, у оппонента такого нет.

4) Трансмиссионного масла больше, чем у других трансмиссий, около 8 – 10 литров. Например, у вариатора 5 – 8 литров, у механической коробки 2 – 3 литра.

5) Больший расход топлива. ДА расходует больше чем вариатор, опять из-за меньшего КПД.

Если подвести итог по АКПП, то получается — что надежность, перекрывает многие минусы, это низкий КПД, толчки при переключении (хотя сейчас они все менее заметны), больший расход топлива и меньшую динамику. Зато при правильно замене ATF жидкости, можете спать спокойно после 100 000 километров, чего не скажешь про оппонента.

Немного истории. Сontinuosly Variable Transmission (CVT). Многие считают вариатор более поздним изобретением (если сравнивать с оппонентом), а вот нет. Принцип бесступенчатой трансмиссии изобрел еще Леонардо Да Винчи, аж в 1490 году, только внедрить его в массы он не смог, у него попросту не было такого двигателя внутреннего сгорания, которым обладают современные автомобили. Однако принцип двух конусов направленными в разные стороны сужающимися частями и натянутым между ними ремнем, предложил именно Да Винчи, такие конструкции применялись на мельницах, это уже и был примитивный вариатор. Далее про эту систему как-то забывают и только в начале 19 го века, принцип начинают применять на станках в промышленности, но до автомобильного варианта, еще далеко. Первым кто задумался применять это изобретение для автомобиля, был голландский инженер Хуберт ван Доорн, создавший бесступенчатую трансмиссию Variomatic. Эта трансмиссия устанавливалась на продукцию фирмы DAF, в 1958 году. Ставилась на автомобиль с двигателем 0,59 литра. Успех был ошеломляющий и затем уже многие производители задумались о установки бесступенчатой трансмиссии на свои модели. Вот короткий экскурс в историю. А сейчас принцип действия.

Техническая составляющая вариатора

Итак, бесступенчатый вариатор, одна из разновидностей автоматической коробки передач. Только в отличие от того от оппонента, вообще не имеет скоростей. В строении имеется два шкива, один ведущий, второй ведомый, расположены друг против друга, также стянуты ремнем, только вот ремень сейчас металлический, да еще и трапециевидный. Конусы вариатора, не цельные как было раньше, они имеют сдвижные половинки. Когда ведущий шкив раздвинут, ремень крутится по малому диаметру, опираясь гранями на его поверхность, своеобразная пятая – шестая передача. А вот если шкив сдвинут, а ремень вращается по большому диаметру, получается максимальное передаточное число, что соответствует первой передаче.

Далее сдвигая шкив, можно максимально плавно уменьшать передаточное число, то есть максимально плавно переключать скорости (хотя их и нет), но передаточные числа соответствуют скоростям в обыкновенной автоматической коробке. Все это делает вариатор (CVT), очень эффективным звеном, между двигателем и колесами. Ведь здесь передается максимальное КПД, потому как передача крутящего момента от двигателя – трансмиссии – колесам, здесь жесткая, то есть передается механическими усилиями, а не давлением масла.

Что может ломаться

Вариатор очень требователен к обслуживанию. Масло меняется раз в 30 – 50 000 километров, как это регламентируют некоторые производители. ДЕЛАТЬ ЭТО СТОИТ ВСЕГДА! Потому как если вы не замените масло, то начинают проявляться проблемы и здесь они далеко не «детские».

Также забивается гидроблок, и масляный насос не может нагнетать нормальное давление.
От этого валы не могут нормально зажать или разжать ремень, он начинает в них пробуксовывать.
Когда буксует ремень, он очень сильно изнашивается. При высоких износах может порваться. И тогда мало не покажется, разлетается по всей коробке и разрушает все и вся!

Также задираются «зеркала» валов, что также негативно влияет на ремень.
Вариатор еще плох тем, что в нем очень много электроники, то есть он ей банально управляется, она может составлять до 50%!
Ресурс вариатора

Здесь также как и у автомата, нужно помнить о сменах масла, если этого не делать, то CVT может и до 100 000 недотянуть!

Но даже если вы все правильно делаете то при 120 – 150 000 километров, вам ЖЕЛАТЕЛЬНО, заменить ремень! Иначе он может порваться! А это уже серьезно!
Таким образом, вариатор это более «беспокойная» трансмиссия, 300 000 километров на ней не пройти, банально меняя масло!

1) Динамичный разгон (быстрее, чем на АКПП)

2) Уменьшенный расход топлива (намного меньше, чем на АКПП)

3) Нет передач, а соответственно нет рывков переключения, что дает дополнительные преимущества по плавности и динамичности хода

4) Высокий КПД. Примерно на 5 – 10% больше чем у оппонента.

5) Легкое управление автомобилем ( новичкам, не нужно познавать азы управления автомобилем, трогание и переключение передач, на механике)

1) Сложный, очень сложный ремонт (до конца не изучен, поэтому ремонтом занимаются только официальные дилеры, а это очень не дешево). Реально найти мастера но CVT очень сложно, особенно в провинциальных городах.

2) Замена ремня между шкивами, через 100 – 150 тыс. километров, тоже не дешево и делают далеко не все станции.

3) Сложная электроника, при ее выходе из строя, опять едем к официалам, опять платить дорого.

4) Масло, специальное и очень дорогое, купить не так просто, причем определенному производителю, нужно определенное масло, шаг вправо, шаг влево карается поломкой.

Подведем итог. Что же лучше? По своим, техническим особенностям, вариатор намного, опережает автомат, это и динамика разгона, и малый расход топлива, и «безрывковое» плавное переключение передач. Но ремонт — очень дорогой и опять, же не каждый автосервис за него возьмется, попросту нет специалистов. Также идет износ ремня, уже через 100 – 120000 его желательно заменить, очень требователен к качеству масла! Автомат тут выигрывает, он более изучен и сделать, его можно быстрее и дешевле, неофициальные станции, давно их ремонтируют. Скажу так, если покупаете новую машину на гарантии, то вариатор, лучше, в случае чего, все поправит гарантия. А вот если вы покупаете машину уже после гарантии и за пробегом в 100 000 км, то лучше посмотреть в сторону автомата, ибо его легче и дешевле починить, да и ходит он в два раза (как минимум дольше).

Источник

Робот, вариатор, механика или автомат? Какая коробка лучше и почему

Рассказываем про плюсы и минусы трансмиссий современных автомобилей – какая коробка передач наиболее удобная и надежная в повседневной эксплуатации

Механика в перечне современных коробок стоит особняком. Думается, что ее дни сочтены — она останется либо на совсем уж бюджетных машинах, либо, напротив… на очень дорогих! Так сказать, для куража — мол, мы настоящие спортсмены. Однако же для начала перечислим основные плюсы и минусы механических коробок передач.

Начнем с плюсов — перечисляем. Простая конструкция, дешевый ремонт, солидный ресурс, простота пуска мотора при севшей АКБ, отсутствие проблем с буксировкой машины, наличие шансов самостоятельно выбраться из грязи в раскачку… Кроме того, многие водители даже сегодня искренно говорят, что желают самостоятельно управлять автомобилем, а не доверяться каким-то автоматам. Что ж, им виднее.

Теперь займемся минусами. На первом месте, конечно же, неопытные водители, для которых три педали под ногами — это перебор. Тронуться с места, тем более — в гору: мучение! На светофорах такие автомобили часто откатываются назад: малоопытные водители этого не замечают. В пробках необходимость постоянно что-то переключать способна довести кого угодно.

Как бы там ни было, проще и надежнее механики сегодня ничего нет. Но пора переходить к автоматам. Начнем с роботов.

Такие коробки можно встретить, например, на «Весте» или «Иксрее». Честно говоря, это — недоделанный автомат, в основе которого все та же механика. Однако считается, что ресурс сцепления у такой коробки выше. Из плюсов отметим надежность и простоту ремонта. Главный из минусов, на мой взгляд, это возможность убогого откатывания назад, как на механике. Кроме того, таким коробкам свойственны замедленная реакция, рывки при срабатывании, а также аварийные отключения при подъемах вследствие перегрева.

Роботы с двум сцеплениями

Такие можно встретить на «Фольксах», «Шкодах», «Фордах», «Мини» и т. п. Изюминка состоит в том, что за последующие передачи отвечают разные диски сцепления и первичные валы, а потому следующая передача практически всегда готова к подключению — на это уходят миллисекунды. Отсюда и плюсы: почти мгновенные переключения, экономичность, хорошая динамика. Из минусов — пониженная надежность, повышенная цена.

Вариаторы

По замыслу такие коробки можно считать идеальными: лучше могут быть только электромобили. Никаких привычных переключений нет вообще: конусообразные диски образуют некое подобие шкивов с переменными диаметрами. Назад машины с вариаторами не откатываются. На практике все упирается в надежность конструкции.

Клиноременные вариаторы (Mitsubishi Outlander, Nissan Qashqai) — это самый распространенный сегодня тип таких коробок. Наличие гидротрансформатора обеспечивает плавное начало движения. Такие коробки проще и дешевле привычной гидромеханики. Примерный ресурс ремня — 150 тыс. км.

Клиноцепные вариаторы (Audi А6, Subaru Forester) вместо ремня используют цепь. Из недостатков отмечают ограничения в передаче крутящего момента.

Из казусов вариаторов отметим… виртуальные ступени — явный шаг назад! Однако считается, что такие коробки больше нравятся водителям.

Гидромеханика

Отработанную десятилетиями конструкцию можно встретить где угодно. Чисто ступеней все время увеличивается: больше — лучше! Из достоинств отмечаем доведенную схемотехнику и возможность передачи солидных крутящих моментов. Недостатки? Уступают по кпд и плавности переключений вариаторам!

Выводы

Я голосую за гидромеханику: у нее, в общем-то, нет недостатков. Конечно, хотелось бы, чтобы число ступеней было не менее шести. В первую очередь это касается мощных автомобилей. Вариатор хорош для малых и средних автомобилей. Что касается роботов, то ничего одобряющего в их адрес говорить не хочется. Отметим разве что коробки с двумя сцеплениями — да и то при условии, что использовать машину вы собираетесь ограниченное время, не выше гарантийного срока.

Источник