Транс-миссия: автомат, механика и другие…

При выборе автомобиля обычно обращают внимание на тип его кузова, мощность двигателя, комплектацию… Не последнюю роль при этом играет тип трансмиссии, которой оснащена машина. Если суровые советские автомобилисты выбора типа коробки передач были лишены и, в лучшем случае, весь «выбор» в конце 80-х сводился к четырехступенчатой или пятиступенчатой «механике», то наши современники могут выбирать между традиционной механической коробкой передач, уже привычной автоматической трансмиссией и некоторыми её подвидами – бесступенчатым вариатором и роботизированной «механикой».
Не бывает идеального типа трансмиссии, одинаково подходящего всем автомобилям и всем водителям. Главное – четко понимать различия между разными коробками передач и определиться с выбором, исходя из собственных предпочтений, условий эксплуатации и назначения транспортного средства.




Механика

Для переключения передач на Ford T нужно было...
нажимать на педали

Старейшим типом трансмиссии является, разумеется, традиционная «механика». Водитель сам выбирает нужную передачу, руководствуясь дорожными условиями и интенсивностью движения. Переключения передач осуществляются «через нейтраль» при выключении сцепления. Передаточные числа подбирают таким образом, чтобы обеспечить нормальную работу двигателя во всем диапазоне скоростей. На большинстве легковушек старт с места необходимо выполнять на первой передаче, после чего последовательно переключаться «вверх». Изначально «механика» отличалась от современной коробки по конструкции и способу управления. К примеру, у легендарного Ford Model T коробка передач планетарного типа была двухступенчатой и приводилась в действие при помощи педали, у которой было три позиции: нейтраль, первая, вторая передачи. Для включения задней передачи и тормоза использовались две другие педали.

Конструкция и внешний вид классической "механики"
за последние 40-50 лет несильно изменились

Со временем механические трансмиссии стали трехступенчатыми, а в 60-е большинство производителей остановилось на четырехступенчатой конструкции (четыре передачи для движения вперед, и одна – назад). В начале 80-х в массовый обиход вошли пятиступенчатые коробки, а в конце ХХ века на автомобили начали устанавливать шестиступенчатую механику. И это не предел: компания BMW ведет работы по созданию семиступенчатой механической трансмиссии, а Porsche уже оснащает такой коробкой новый Porsche 911.

У "восьмерки" было два варианта КП (4- и 5-ступка)
и три варианта ГП с разными передаточными
числами (3.7; 3.9; 4.1)

 Как правило, четвертая передача выполнена «прямой», то есть её передаточное отношение близко к единице, а пятая (шестая) – повышающей, для экономичного движения с равномерной скоростью. Большое количество «ступенек» позволяет конструкторам сблизить передаточные числа и сделать первые передачи более «короткими», а последние, напротив, «длинными». Благодаря этому автомобиль получает хорошую динамику в городском движении с сохранением требуемой экономичности за городом на высоких скоростях. Для этой же цели иногда используют несколько вариантов передаточных чисел (рядов КП) в зависимости от типа двигателя и его мощности. Иногда конструкторы не изменяют передаточные числа передач, но применяют разную главную пару – на модификациях с более слабым двигателем устанавливают «короткую» пару, чтобы обеспечить приемлемую динамику, в то время как на мощных версиях применяют «длинную» (скоростную) главную передачу.
Кроме увеличения количества передач, «механика» также совершенствовалась «качественно». Со временем все передачи переднего хода получили синхронизаторы, благодаря которым переключение передач происходит легко и мягко, не требуя от водителя выполнения особых приёмов с перегазовкой и двойным выжимом сцепления. С каждым новым поколением автомобилей механическая коробка передач становилась все более тихой и долговечной, что позволило некоторым производителям довести её ресурс до общего срока службы автомобиля даже без регулярной смены масла!

Новейший Porsche 911 оснащен семиступенчатой (!)
МКП

Недостаток у «механики» только один – она требует постоянного внимания со стороны водителя, ведь он должен постоянно переключать передачи в зависимости от скорости движения и дорожных условий. Именно поэтому «механика» долго оставалась «камнем преткновения» для большинства водителей слабого пола, для которых «автомат», напротив, стал настоящим спасением. Впрочем, и многие водители-мужчины в наше время не очень-то жалуют «механику», особенно если они живут (и ездят) в мегаполисах с вечными пробками и интенсивным движением.
Сегодня «механика» является уделом лишь самых доступных (бюджетных) авто, а также используется на спорткарах. Но в большинстве случаев производители предлагают потенциальному владельцу альтернативу в виде автоматической трансмиссии.

Механика
+	- Относительная простота конструкции; - Надежность, беспроблемность эксплуатации; - Экономичность
-	- Относительная простота конструкции; - Надежность, беспроблемность эксплуатации;

Автомат
Главная особенность автоматической трансмиссии для водителя - самостоятельное переключение передач. Это обеспечено примененим специальных механизмов - например, планетарной передачи и гидромеханического привода.
Гидротрансформатор имеет три рабочих колеса и отличается более низким КПД, чем «чистая механика» или промежуточный вариант с гидромуфтой. Однако благодаря ухищрениям конструкторов потери на передачу крутящего момента в гидромеханической трансмиссии со временем снизились и почти достигли уровня традиционной трансмиссии.

Первые несколько сотен "волг" ГАЗ М-21
имели автоматическую трансмиссию,
но в дальнейшем "двадцать первая" комплектовалась
исключительно трехступенчатой механикой

Сам гидротрансформатор не может обеспечить весь необходимый диапазон передаточных чисел, вследствие чего вместе с гидравликой стали использовать коробку передач с фрикционными муфтами и гидроприводом. Сложная гидромеханика позволяет менять передаточные числа при переключении передач без разрыва потока мощности. Благодаря этому автомат при переключениях работает плавно и не требует участия водителя – достаточно включить режим «драйв» в самом начале поездки и более не отвлекаться на переключения.

VW Touareg в последнем поколении остался верен
традиционному автомату. Правда, не простому,
а восьмиступенчатому

«Интеллектуальную роль» у классического автомата с гидротрансформатором выполнял гидроблок управления и насос гидросистемы. Сначала необходимость в переключении передач определялась по показаниям центробежного регулятора, «измерявшего» скорость автомобиля и по силовому регулятору, который разными способами определял нагрузку на двигатель.
При всей прогрессивности и сложности конструкции  у классического "гидроавтомата" был ряд недостатков, самым существенными среди которых являлись медлительность и невысокий КПД по сравнению с традиционной механикой, что особенно ощущалось на малолитражных автомобилях.

Седаны представительского класса всегда оснащены
автоматом. Легендарный "шестисотый"
- не исключение.

Поэтому со временем гидротрансформатор с "механическим" управлением уступил место более совершенным и сложным типам автоматической трансмиссии.
Пионером в категории «умный автомат» стала немецкая компания Porsche, первой реализовавшая полуавтоматический режим работы АКП с электронным управлением.

Matiz - пожалуй, единственный автомобиль в своей
ценовой категории, который предлагается как с обычной
механикой, так и с четырехступенчатым автоматом

Сегодня "типтроником" ("tiptronic")  нередко называют все виды подобных "автоматов" на любых автомобилях, хотя это название является торговой маркой Porsche. Ключевое отличие «типтроника» от обычного автомата – возможность ручного переключения. В режиме M(manual) такая коробка позволяет выбирать нужную ступень принудительно как "вверх", так и "вниз", благодаря чему водитель при желании может переключать передачи самостоятельно. К тому же трансмиссия такого типа является «адаптивной», то есть она словно «подстраивается» под манеру вождения водителя и переключает передачи в соответствии со стилем его езды.
Впрочем, у большинства автоматических трансмиссий расход топлива все равно чуть выше, чем у аналога «на механике», а время разгона до 100 км/ч на пару секунд дольше. Однако для большинства адептов автоматической трансмиссии его главный плюс – самостоятельное переключение передач – перекрывает все недостатки. Поэтому многие водители при выборе трансмиссии отдают предпочтение именно «автомату», который не требует от водителя постоянного внимания и не заставляет отвлекаться от собственно управления автомобилем.
Как и «механика», автоматические коробки передач "не любят" агрессивной манеры езды с резкими разгонами, особенно в непрогретом состоянии, а постоянное "насилие" над автоматом заметно снижает его ресурс, что особенно актуально для мощных автомобилей. Кроме того, "автоматы" требуют не только бережной эксплуатации, но и правильного обслуживания - в частности, замены масла и фильтров в строгом соответствии с регламентом.

Автомат
+	- Относительная простота конструкции; - Надежность, беспроблемность эксплуатации; - Экономичность
-	- Относительная простота конструкции; - Надежность, беспроблемность эксплуатации;

Роботизированная механика
Дальнейшее развитие автоматических трансмиссий привело к изобретению довольно интересных гибридов – так называемых «роботов». Такая трансмиссия, по сути, является обычной механической коробкой передач  со сцеплением, но процессом переключения управляет не водитель, а умная электроника.
Сначала подобные "роботы" стали применяться  на компактных городских малолитражках, для которых традиционный "гидроавтомат" не подходит из-за слабого двигателя.  У разных производителей эта трансмиссия называлась по-разному: Opel — Easytronic, Fiat — Dualogic, Citroеn — Sensodrive и т.д.

Отличить селектор робота DSG от обычного автомата
иногда просто невозможно

Поскольку на электронику в этом случае возложена очень непростая задача, то даже довольно совершенная  роботизированная механика работала не очень плавно из-за резкого прерывания крутящего момента. Грубо говоря, «робот» переключал передачи примерно так же, как не очень опытный водитель. Вдобавок такая трансмиссия не отличалась высокой надежностью, из-за чего «роботы» с одним сцеплением практически исчезли с рынка.

Роботы" первого поколения заработали не лучшую
репутацию. Однако некоторые производители
ставят их до сих пор.

Второе поколение, называющееся преселективной трансмиссией, стало стало более совершенным. Каждый производитель называет «преселекты» по-разному: Volkswagen - DSG, Audi — S-tronic,  Porsche — PDK, Ford — PowerShift….  Конструктивная особенность и главное отличие от первых "роботов" - пара сцеплений, каждое из которых "обслуживает" свой ряд передач с отдельными валами для четных и нечетных "ступеней". Такая схема позволяет мгновенное переключение передач без разрыва крутящего момента, что обеспечивает высокую плавность работы на уровне обычного «автомата», а по динамике и топливной экономичности  преселективные трансмиссии как минимум не уступают «механике».
Единственный недостаток «роботов» - не самая высокая надежность и нестабильный ресурс. К сожалению, некоторые коробки выходят из строя еще в гарантийный период, а также ведут себя странно – работают с рывками при переключении передач.

Робот
+	- Работа в автоматическом режиме; - Высокий КПД; - Быстрое переключение передач
-	- Проблемы с надежностью; - Сложная конструкция; - Дорогостоящий ремонт;

Вариатор

У многих современных "ниссанов" - вариаторная
трансмиссия Nissan Xtronic CVT

На тяжелых автомобилях в приводе вариатора
обычно применяют цепь, а не ремень

Cамым необычным вариантом автоматической трансмиссии является вариатор - механическая передача, основанная на передаче вращения (момента) трением через промежуточное тело (ремень, ролик), которое можно переводить в любую точку переменного радиуса ведущего и/или ведомого колёс, получая изменение передаточного отношения. На автомобилях применяется клиноременной или цепной вариатор, а сама бесступенчатая трансмиссия получила название CVT (англ. Continuously Variable Transmission).
Благодаря конструкции вариатор способен плавно изменять коэффициент передачи (отношение скоростей вращения и вращающих моментов двигателя и движителя) во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.

Клиноременной вариатор используется на
малокубатурной технике небольшой мощности

Для водителя эта конструктивная особенность вариатора означает максимально плавную работу двигателя и трансмиссии – ведь переключений передач, по сути, просто не происходит! Правда, чтобы не «пугать» водителей подобной бесступенчатостью и избежать занудного завывания мотора во время разгона, конструкторы придумали «виртуальные» ступени.
Всем хорош вариатор – и работает плавно, и КПД у него даже выше, чем у традиционной «механики». Однако при реальном применении такой трансмиссии на автомобилях конструкторы столкнулись с проблемой передачи значительного крутящего момента от двигателя на колеса. Ременной привод подходит для мопедов, скутеров и слабосильных машин особого малого класса, а вот на более тяжелых автомобилях применяют цепь.
Вариатор идеально сочетается не только (и не столько) с традиционным ДВС, сколько с гибридной силовой установкой и электродвигателем. Поэтому большинство автопроизводителей относятся к вариаторам прохладно – в частности, после некоторых экспериментов «немцы» выбрали для себя в качестве наиболее перспективной преселективную трансмиссию, а большинство американских и азиатских компаний применяет классический гидротрансформаторный автомат. А вот японцы используют вариатор не только на малокубатурной двухколесной технике, но и на авто – к примеру, Nissan серийно оснащает трансмиссией Xtronic CVT свои многие автомобили, а Toyota активно применяет вариатор на гибриде Prius (Hybrid Synergy Drive — гибридный синергический привод).

Механика
+	- Относительная простота конструкции; - Надежность, беспроблемность эксплуатации; - Экономичность
-	- Относительная простота конструкции; - Надежность, беспроблемность эксплуатации;

  Советы по выбору трансмиссии
Какую именно трансмиссию выбрать, зависит от конкретных предпочтений, стажа водителя и типа выбираемого автомобиля. Ведь далеко не всегда выбор возможен, а иногда он состоит из пары вариантов – «механика или автомат» и «механика или робот».
Если предстоит эксплуатация в условиях городских пробок, то хорошим выбором будет именно «автомат» (независимо от его подвида). При езде по загородным дорогам не напрягает и обычная «механика». Нужно помнить, что для большинства автомобилей мощностью до 100 л.с. наличие автоматической транмсиссии означает удорожание на 2000-3000 у.е. и заметное ухудшение динамических показателей. Для мощных же автомобилей (свыше 200 л.с.) тип трансмиссии не имеет принципиального значения, а  начиная с определённой ценовой категории и рабочего объема «автомат» входит в список стандартного оснащения, в то время как «механика» предлагается далеко не везде и только в виде исключения.

Олег Полажинец
Фото предоставлены автором