Автоматические коробки передач: типы и их особенности

Современные дорожные реалии выставляют к техническим характеристикам автомобилей ряд существенных требований, среди которых на первом месте стоит возможность существенного изменении крутящего момента на ведущих колёсах в 5 – 6 раз и более. При этом крайне желательно, чтобы в случае уменьшение или увеличение  скорости, связанное с изменением дорожных условий, крутящий момент изменялся автоматически.  Такая тесная взаимосвязь скорости и момента указывает на то, что мощность двигателя должна быть либо постоянной, либо меняющейся незначительно для любой частоты оборотов, поскольку именно такой подход способен обеспечить оптимальное использование мощности двигателя в постоянно меняющихся дорожных условиях. Эта зависимость крутящего момента от частоты оборотов является причиной максимального упрощения механизма трансмиссии.

Далеко не на всех современных двигателях используются шестерёночные преобразователи. К примеру, паровой и электрический двигатели способны развивать достаточно большой крутящий момент, что называется, «с нуля». По этой причине в паровозах начала прошлого века, как и в троллейбусах века нынешнего отсутствует как педаль сцепления, так и рычаг коробки передач

Коробка передач планетарного типа с гидротрансформатором

Коробки этого типа получили название «планетарные» благодаря строению их механизма, в котором шестерни-сателлиты оборачиваются вокруг центральной шестерни, которую называют солнечной. При помощи этого механизма передаточное отношение изменяется очень просто, путём притормаживания той или иной детали или соединения их друг с другом посредством фрикционной муфты. Поскольку эти процессы легко  можно автоматизировать, планетарные механизмы достаточно часто используют в автоматических коробках передач.

Если говорить о российской автомобильной промышленности, то до недавнего времени автоматические коробки устанавливались лишь на правительственных автомобилях, недоступных рядовому потребителю (так называемых «членовозах») и на автобусах ЛИАЗ, пассажиры которых постоянно валились друг на друга от ощутимых рывков.

Бесступенчатый вариатор

В конце минувшего века появилась революционная технология, которую сразу же подхватили конструкторы для использования в автоматических коробках: наборный ремень, который состоит из металлической ленты и металлических сегментов, нанизанных на неё и имеющих трапециевидную форму. Эту систему назвали бесступенчато варьируемой трансмиссией (Continous Variable Transmission или CVT). В настоящее время она чаще всего используется вместе с мощными двигателями на тяжёлых автомобилях. Эта система способна обеспечить ровное и быстрое ускорение без провалов и рывков. В случае использования вариатора возможно как автоматическое, так и ручное управление передачами. Для осуществления ручного управления в компьютер вносятся фиксированные значения передаточных чисел для разных передач и их можно переключать при помощи рычага или кнопок.

Ресурс коробки передач этого типа достаточно высок и достигает сотен тысяч километров.

Квазиавтоматическая трансмиссия

Под этим выражением мы имеем в виду пятиступенчатые коробки передач, в которых переключением передач и работой со сцеплением руководит автомат. Вместо рук и ног водителя рычагом и педалью управляют соленоиды или пневмогидроцилиндры, которым выдает команду бортовой компьютер, информацию на который передают самые разные датчики. Каждый из производителей даёт собственное название таким коробкам передач: селеспид, стептроник и т.д.

Реализация подобного технического решения стала возможной относительно недавно, но подобные коробки уже начали вытеснять другие типы автоматов. Дело в том, что данная система не влечёт дополнительной потери мощности, следовательно – не влияет на динамические характеристики и экономичность автомобиля. Кроме того, тщательно выверенная программа управления обеспечивает оптимальные алгоритмы разгона, на которые способны лишь очень опытные и умелые водители.  Использование подобной трансмиссии позволит вывести управление передачами на рулевое колесо в виде кнопок или на рычаг в полу. Автоматика также не даст водителю возможности совершить серьёзную ошибку, к примеру, включить не вовремя задний ход или неправильную передачу.

Ресурс таких коробок не меньше, чем ресурс механики, а в ряде случаев даже выше, поскольку автоматика всегда заботится о плавном включении сцепления и переключении передач, а современная электроника по своей надёжности не уступает механике.

Насколько же автоматическая коробка влияет на технические характеристики автомобилей? Этот вопрос прояснили немецкие автомобилестроители, проведя любопытный тест. Они сняли характеристики с пар совершенно одинаковых автомобилей, в которых в одном из автомобилей была установлена механика, в другом – коробка-автомат. Автоматическая коробка с гидротрансформатором тестировалась на «Опеле» и «Порше»,  CVT – на «Хонде», а стептроник – на «Мерседесе» класса.  А и «Альфа-Ромео».

Тесты подтвердили, что автоматическая коробка с гидротрансформатором делает автомобиль боле тяжёлым и прожорливым, а также заметно понижает его мощность. Автомобили с вариаторами – полегче, их экономичность почти такая же, как и на механике, но динамические характеристики, как и на машинах с гидротрансформаторами, заметно страдают. Механическая коробка с автоматическим управлением экономит бензин и немного снижает динамичность. Наиболее эффективным вариантом оказалось автоматическое сцепление: такое решение позволяет практически не снижать динамические характеристики и несколько уменьшить расход топлива.