Автомат, механика, робот, вариатор: как устроены автомобильные коробки передач

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. 

Автоматическая коробка переключения передач

АКПП или автомат – вторая по популярности коробка передач на сегодня. Это своего рода усложненная механика, которая содержит механизм, самостоятельно переключающий передачи. Водителю нужно только выбрать один из четырех режимов:

«N» (от англ. «neutral») – режим нейтральной передачи, который, как правило, используется во время буксировки или при стоянке на короткое время;

«D» (от англ. «drive») – режим движения вперед, когда задействованы все ступени, или же все, кроме тех, которые повышают передачи;

«R» (от англ. «reverse») – режим заднего хода, который ни при каких обстоятельствах нельзя включать до того момента, пока автомобиль полностью не остановился;

«L» (от англ. «low») – режим пониженной передачи, используемый для «тихого хода»;

«Р» (от англ. «park») – режим парковочной блокировки ведущих колес (данная система блокировки не связана со стояночным тормозом и находится непосредственно внутри АКПП).

… И нажать на педаль, а остальное за него сделает автомат. Педали здесь две: газ и тормоз, сцепление отсутствует. Управлять автомобилем на автомате проще и удобнее, потому что нет нужды постоянно выжимать сцепление, чтобы переключить передачи – можно полностью сконцентрироваться на вождении.

Расскажем об устройстве АКПП.

• Основным является гидротрансформатор, который еще называют гидромуфтой – это механизм, расположенный между двигателем машины и корпусом коробки передач. Функциональной задачей гидромуфты является передача и перераспределение крутящего момента во время старта автомобиля;
• Крутящий момент передается опосредованно с помощью планетарных редукторов;
• За выбор той или иной передачи отвечают фрикционные муфты, часто их называют «пакетом»;
• Одним из механизмов является обгонная муфта, которая в основном выполняет функцию снижения в «пакетах» ударов во время переключения передач. В некоторых случаях при работе АКПП обгонная муфта отключает торможение с помощью двигателя;
• В устройство коробки также входят барабаны и соединительные валы;

К плюсам АКПП относится:

• удобное управление автомобилем без необходимости переключения передач;
• возможность автомата менять передачу при максимальной мощности двигателя;
• отсутствие отката при старте на ровном дорожном покрытии;
• увеличенный ресурс работы за счет защиты коробки, от чего перегрузка и неисправность при неправильном переключении передач ей не страшны (механика в руках неопытного водителя в таком случае обязательно страдает);
• встроенная противооткатная система, что позволяет предотвратить самопроизвольное движение автомобиля во время стоянки.

В числе минусов:

• высокая стоимость покупки, ремонта, обслуживания;
• динамика, уступающая МКПП;
• временные задержки при переключении передач.

Автоматическая КПП составляет достойную конкуренцию привычной механике. Разнообразие режимов движения, а также плавное переключение передач позволяют водителю наслаждаться комфортным вождением, однако в случае поломки КПП, ее ремонт может обойтись довольно дорого.

Бесступенчатые КПП Ниссан (Jatco)

Автомобильный концерн Ниссан разработал коробки Jatco, которые стали ставится не только на модели бренда, но и на авто других производителей. На российском автомобильном рынке (вторичном) довольно много машин с вариатором фирмы Jatco, поэтому получить информацию о надежности КПП и их ресурсе несложно.

Вариатор Ниссан

Статистика официальных и независимых сервисных центров позволяет оценить надежность и ресурс вариаторов, стоимость и целесообразность ремонтных работ, доступность запасных частей.

При рассмотрении коробок упор будет сделан на CVT Ниссан Кашкай, другие модели также попадут в поле зрения. Это позволит ответить на вопрос о том, надежен ли вариатор Ниссан.

CVT Nissan Qashqai j10, X-trail T31 (T32), Murano (Z50 и Z51), Teana

Модели Jatco JF010E и JF011E представляют собой второе поколение бесступенчатых коробок. Вторая сочетается с бензиновыми ДВС на 2 и 2,5 литра, первая идет с мотором на 3,5 л. По конструкции отличий нет, на первом вариаторе лишь усилены элементы в расчете на более высокий крутящий момент.

Jatco JF010E

Вариатор JF011E ставился на кроссоверы Кашкай и Икс-Трейл предпоследнего поколения, а также на автомобиль Mitsubishi Outlander (две последние генерации). JF010E шел на кроссовер Мурано (Z50 и Z51) и седан Теана.

Надежность вариатора Кашкай не вызывает сомнений, поскольку рассматриваемое семейство КПП не отличается наличием характерных болячек. Ресурс составляет порядка 150-200 тыс. км. Как только срок службы CVT Nissan подходит к концу, его элементы уже имеют критический износ.

Плюс CVT заключается в их ремонтопригодности. Стоимость последнего составляет 150-180 тыс. рублей. Концерн выдает на рынок запчастей гидроблок или вариатор в сборе. Найти некоторые запчасти можно на рынке, другие поддаются ремонту. Новая бесступенчатая КПП стоит 200-230 тысяч. Если ресурс позволяет, нужно выбирать этот вариант.

Jatco JF011E

При сравнении с коробками первого поколения оказывается, что новая генерация уступает по ресурсу почти в два раза. Экономия на производстве и упрощение играют свою роль, что сказывается на надежности последних версий трансмиссий.

Вариатор Ниссан (Рено) для моторов малого объема

Атмосферные ДВС с малым объемом получили силовую передачу JF015E. Указанный CVT ставился на кроссоверы Кашкай, Каптюр, а также на Рено Флюенс с мотором на 1,6 литра. Конструктивная особенность вариаторов для ДВС малого объема – двухступенчатая планетарная передача. Уменьшенные в размере конусы были хороши в теоретическом смысле, на деле получилась конструкция, которая снижает собственный ресурс и сказывается на надежности.

Jatco JF015E

Отвечая на вопрос о том, сколько ходит вариатор Ниссан этого семейства, стоит отметить, что естественный износ элементов в силу непродуманности технических решений наступает раньше запланированного. Ресурс вариатора – до 120000 км пробега.

Ремонт коробки сводится к шлифовке ведущего и ведомого валов. Требования к оборудованию для шлифования и к опыту мастера высоки, поэтому жизнь отремонтированной детали может оказаться не долгой.

Вариатор Jatco JF15

Масляного насоса здесь такой же, как и на версиях JF010E и JF011E. В целом, можно сказать, что бесступенчатая коробка для малолитражных авто не блещет надежностью, имеет невысокий ресурс и склонна к поломкам.

CVT8 для Qashqai j11, Х-Trail T32

Серия CVT8 сменила десятое семейство вариаторов Jatco. Модели JF016E и JF017E имеют в качестве конструктивной базы технические решения своих предшественников. Унаследованными оказались и сочетания с моторами: коробка вариатор Х-Трейл и Кашкай – JF016E. На Мурано и Патфайндер пошла модель JF017E.

Jatco JF017E

По конструкции представители серии приобрели отличия. Коробкам под объемные двигатели понадобился штифтовый ремень, для авто с меньшим объемом было решено оставить прежний вариант – пластинчатый.

Неисправности вариатора Ниссан связаны с усложнением управляющей системы в тандеме с «железом» старой базы. Ресурс агрегатов снизился, надежность их встала под большой вопрос. Плюс конструкции – в ее ремонтопригодности. Восстановление работоспособности стоит 150000 рублей, что дешевле, чем это было раньше. Суть ремонтных работ аналогична той, что была характерна для вариаторов десятого семейства. Схожесть используемых насосов позволяет заменить вышедший из строя редукционный клапан.

Jatco JF015E

Чем отличается вариатор от автомата, робота и механики

Если про механическую коробку передач и автомат автолюбителям давно известно, то вариатор появился относительно недавно. CVT — одна из разновидностей автоматической трансмиссии, у которой разгон быстрее и отсутствуют передаточные ступени.

Механизм вариатора разработан с целью сделать переход с одной скорости на другую максимально плавно и без разрывов мощностей.

Разберемся, что лучше — робот, механика, вариатор или автомат? У гидромеханического автомата конструкция более сложная. Но такая коробка передач испытана временем — она надежнее и долговечнее. В основе автомата лежит конвертер крутящего момента (гидротрансформатор) и планетарные механизмы. Хотя переключения скоростей производятся ступенчато, водитель практически этого не ощущает.

Современные автоматы оборудованы 5-ю и более скоростными режимами, что позволяет экономить горючее. Электроника АКПП способна подстраиваться под стиль вождения, у водителя есть возможность ручного переключения передач (Типтроник). У автомата есть свои плюсы и минусы.

Плюсы автомата:
удобство в использовании;
невозможность перегреть двигатель.

Минусы автомата:
высокий расход топлива;
недопустимость длительной буксировки;
высокая цена автомобиля с АКПП;
дорогой ремонт и обслуживание.

Принцип работы роботизированной коробки передач схож с механической, но есть одно отличие — выбирают скорости и руководят смыканием/размыканием сцепления следящие приводы (шаговые электродвигатели с редуктором и исполнительным устройством).

При переключении скорости, один сервопривод выжимает сцепление, другой перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Смена скоростного режима напрямую зависит от бортового компьютера. Он учитывает данные оборотов двигателя и систем в оборудовании машины. В ручном режиме команду на переключение отдает водитель (с помощью селектора или подрулевых лепестков).

Как определить какая коробка передач установлена в автомобиле

Большинство производителей указывают информацию о модификации КПП на табличках, которые устанавливаются на корпусе коробки передач или кузове транспортного средства. Обозначение выглядят как набор цифр и букв. По этому коду можно заказывать запчасти или трансмиссионную жидкость для ТО. Если табличка не обнаружена, стоит попытаться найти КПП по:

• VIN;
• номеру двигателя, кузова;
• году выпуска автомобиля.

Перед приобретением нового ТС, информация уточняется на сайте производителя, у менеджеров автосалона или при подаче запроса в представительство по продажам.

На что нужно смотреть в первую очередь, чтобы определить, стоит на авто вариатор, механика или автомат? Общие рекомендации для визуального и практического определения типа коробки передач: 1. Осмотреть ручку КПП (у вариаторов почти всегда есть обозначение CVT)

Обратить внимание на режимы селектора. У классического автомата, кроме стандартных режимов P-R-N-D, могут быть 2, 3, L (у вариаторов только L)

Роботизированная коробка передач отличается положениями А, R, N. 2. Изучить документацию на ТС, информацию на табличках производителя. Литеры А и АТ указывают, что автомобиль оснащен автоматом, МКПП — механикой. 3. В ходе тест-драйва разогнать автомобиль в режиме D. Если при динамичном движении нет ощутимого момента переключения скорости, силовой агрегат стандартно работает на одних и тех же оборотах — на авто установлен вариатор. В случае с автоматом, при запуске двигатель раскручивается, затем переходит на более высокую передачу, после чего обороты снижаются.

Если самостоятельно определить, стоит на авто механика, автомат или вариатор, не получилось, лучше пригласить на оценку авто эксперта или специалиста автосервиса.

Устройство автоматической коробки передач

Принцип работы основан на использовании планетарной передачи. Планетарный механизм состоит из водила, сателлита и шестерней — солнечной и корончатой. У него есть 2 входа и один выход. При помощи механизма можно получать желаемые скорости на выходе, задавая скорости шестерням. В АКПП вход соединяется с выходом не напрямую, а через промежуточный вал.

Принцип работы автоматической коробки передач

Также частью механизма являются фрикционные диски, предназначенные для остановки и вращения шестерней. Когда диски замыкаются, вход замыкает солнечная шестерня. После замыкания дисков возле входа, корончатая шестерня на выходе замирает в неподвижном состоянии. Таким способом достигается первая передача.

В шестиступенчатой коробке три планетарных ряда. Водило второго ряда соединяется с корончатой шестерней первого. Другими словами, вход первого соединен со входом второго.

Планетарная АКПП

Когда задействуются диски второго ряда, корончатая шестерня неподвижна. В результате начинает вращаться соединенная с шестерней первого ряда. Скорость на выходе увеличивается. Так достигается вторая передача.

Чтобы получить прямой привод или четвертую передачу, используют соединенный с входным валом вращающийся модуль сцепления. При прямом приводе корончатая и солнечная шестерни должны вращаться на одной скорости. То есть, скорости входного и выходного валов должны быть равны.

В этом случае водило второго ряда вращается со скоростью входного вала, а коронная шестерня не двигается. Поэтому солнечная шестерня начинает крутиться в 3 раза быстрее входного вала. На выходе можно получить очень высокую скорость.

Механика или автомат: что выбрать водителю-новичку

Единого мнения, когда механика лучше автомата или наоборот, нет

У каждого варианта КПП будут свои поклонники, а значит и мнения будут разные.Новичку при выборе между АКПП и МКПП нужно обращать внимание на следующие моменты:

1. Насколько уверенно он может переключать передачи и работать со сцеплением. Если с этим проблемы, лучше выбирать автомобиль с АКПП.
2. Где чаще придется ездить. В условиях городского трафика даже опытные водители отдают предпочтение автомату перед механикой.
3. Позволяют ли доходы купить автомобиль с АКПП и содержать его. Обычно ремонт и плановое обслуживание таких машин выше, чем если бы они были оснащены МКПП.

Также нужно учитывать, какой коробкой была оснащена учебная машина в момент обучения в автошколе. Если это был автомобиль с АКПП, то и в водительском удостоверении будет стоять соответствующая отметка в виде букв «АТ». Она означает, что водитель имеет право на управление автомобилями только с автоматической коробкой, вопрос выбора между АКПП и МКПП для него не актуален.

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. 

На какой машине можно ездить после экзаменов

Водитель, который имеет в водительском удостоверении отметку AT, может законно управлять лишь автомобилями с автоматической трансмиссией. Если он попадется инспектору ГИБДД за управлением машины на механике, то это будет рассчитываться как вождение без прав. Такого нарушителя оштрафуют на сумму от 5 до 15 тыс. руб. (ст. 12.7 КоАП РФ).

Водители, которые отучились на механике, не имеют в удостоверении никаких дополнительных отметок. Они имеют право управлять любыми автомобилями соответствующей категории вне зависимости от вида трансмиссии.

Важно

Обучение на механике позволяет водителю водить как машины с МКПП, так и ТС с любыми видами автоматической трансмиссии: с классическим гидроавтоматом, бесступенчатым вариатором или роботизированной коробкой.

Краткое описание бесступенчатой CVT

Конструкция агрегата имеет два, расположенных параллельно, шкива. Передача крутящего момента осуществляется через наборной стальной ремень, который одет на конические диски. Боковины шкивов в процессе работы сдвигаются и раздвигаются, тем самым плавно меняя передаточное число.

Инновационные инженерные решения сделали этот узел практически «неубиваемым». Но вместе с тем, споры о плюсах и минусах коробки вариатора являются предметом продолжительных споров автомобилистов. Перед тем, как рассмотреть качества бесступенчатой передачи узнаем, из чего она состоит:

• блок управления;
• механизм нейтрального положения;
• механизм заднего хода;
• вариаторная передача.

Особенности устройства вариатора Рено Каптур 1.6

Все системы современного автомобиля постоянно развиваются, на смену устарелым технологиям производства приходят совершенно новые. Конструктивно устаревшие узлы и агрегаты вытесняются революционно новыми решениями. Если с механической коробкой передач всё давно известно, то с вариатором ровно обратная история. В последнее время информации касательно бесступенчатых видов трансмиссии стало значительно больше и клиноременные вариаторы уже не являются чем-либо неизведанным, загадочным. Тем не менее, для многих автолюбителей такая коробка передач остается чуждой и во время выбора автомобиля становится поводом для лишних сомнений. Автолюбители прекрасно знают основные преимущества и недостатки механической коробки. Главное преимущество МКПП – высокая надежность и ремонтопригодность. Однако такая коробка отличается ограниченным количеством ступеней и имеет фиксированное передаточное отношение. Всё это приводит к тому, что порой даже на абсолютно ровной дороге не хватает скоростей, к тому же двигателю и трансмиссии приходится преодолевать внешнее сопротивление, что приводит к скачкам во время перехода на повышенную передачу.

Вариатор получил фактические бесчисленное количество ступеней, а за счет постепенного изменения крутящего момента на ведущем и ведомом диске происходит плавное переключение передач. По своему поведению автомобили с вариатором схожи на электромобили. Ведь водителю достаточно зажать педаль акселератора, после чего транспортное средство плавно начнет движение, и также плавно будет переходить на повышенные передачи. На сегодняшний день известно несколько разновидностей бесступенчатых автоматических коробок передач, что касается французского кроссовера Renault Kaptur, то, как говорилось выше, в нем установлена клиноременная модификация агрегата японского производства от компании Jatco, а именно модель JF015E.

Этот механизм получил наибольшее распространение за счет своей относительной конструктивной простоты. Состоит из двух шкивов, соединенных между собой клиновидным ремнем. Два шкива – один ведомый, другой ведущий, – обладают большим крутящим моментом, долговечны и отличаются солидным ресурсом. К остальным конструктивным частям узла относятся:

• блок управления вариатора;
• реверс – механизм, обеспечивающий движение авто задним ходом;
• гидротрансформатор – в некоторых моделях, таких как JF011E, JF013E этого устройства нет;
• собственно сам вариатор;
• механизм разъединения коробки передач и двигателя;
• конуса;
• фильтрующие элементы.

Вариатор на Рено Каптур получил гидротрансформатор, предназначенный для смягчения нагрузок, воздействующих на главные валы. Но ключевая особенность JF015E сводится не к наличию гидротрансформатора, а к двум ступеням прямого хода и пакетам фрикционного сцепления. По-сути, в конструктивном плане такая конструкция есть ничто иное, как симбиоз автоматической двухступенчатой коробки передач и вариатора. Долгое время в качестве ремня на вариаторе использовали резинотехнический элемент, как на многих скутерах. Такое изделие не отличалось большим ресурсом и гибкостью (средняя продолжительность службы составляла 50 000 километров). Сейчас же производители используют клиновидные ремни из стальных лент, которые в плане надежности значительно выигрывают у своих предшественников.

Советы по эксплуатации вариатора

Рабочие
жидкости и моторное масло в вариаторе всегда должны находиться на необходимом
уровне. Надо чаще проверять и при необходимости менять все фильтры. Если смазка
начинает пахнуть гарью, лучше заменить трансмиссионную жидкость.

В
холодную погоду нужно машину прогревать без спешки. Делать это необходимо на «нейтралке»
или на небольшой скорости. До полного прогрева двигателя включать повышенные
обороты не рекомендуется.

Требуется
постоянно следить за состоянием датчиков и проводки. Вариаторные трансмиссии
напичканы электроникой. Поломка одного из датчиков станет причиной некорректной
работы всего агрегата. При неисправности трансмиссия переходит в аварийный
режим.

В
холодную погоду перед ездой лучше поочередно включать все режимы с помощью
рычага, задержавшись на каждом из них по несколько секунд.

 Не
допускайте пробуксовок. Если автомобиль застрял, не нужно его раскачивать,
переключая селектор из положения D в режим R и обратно — так шлицевые
соединения износятся быстрее, а шестеренки вообще могут поломаться. Лучше
попытаться вытянуть машину при помощи другого автомобиля.

Самому буксировать другие машины и прицепы не
рекомендуется, так как повышенные нагрузки — это не для машины, оснащенной
вариатором.

Вариаторы
конструктивно отличаются от обычных коробок. Модернизация позволила увеличить
срок эксплуатации трансмиссий, но если вы практикуете спортивный или
агрессивный стиль езды, от покупки автомобиля с CVT лучше отказаться. Езда с
такими нагрузками быстро «убьёт» трансмиссию.

Коробка вариатор

Серийное производство вариаторной трансмиссии было налажено в середине прошлого столетия. На первых этапах возникли проблемы с надежностью и долговечностью конструкции. CVT требовало доработок. Активно этим стали заниматься японские производители машин. Они достигли значительных успехов, и такие трансмиссии стали устанавливать на автомобили Subaru и Nissan.

Как работает вариатор

Наличие вариатора позволило приспособить автоматическую коробку к городским условиям езды. CVT представляет собой бесступенчатую КПП. Она состоит из гидротрансформатора и двух раздвижных шкивов, которые соединяются ремнем.

Устройство вариаторной коробки передач

Принцип работы простой:

• при сдвижении половинок ведущего шкива происходит выталкивание ремня наружу;
• передаточное отношение увеличивается;
• при раздвигании происходит обратное действие.

Гидротрансформатор обеспечивает начало движения автомобиля. Это одно из главных отличий вариатора от робота, после чего он отключается. Управление шкивами осуществляется электроникой.

Преимущества и недостатки вариаторной КПП

Плюсы:

• высокая динамика;
• отсутствие рывков во время перехода между ступенями;
• экономия топлива.

Недостатки:

• несовместимость с мощными двигателями;
• плохо переносит сложные дорожные условия;
• дорогие в обслуживании и ремонте.

ИТОГ

Если смотреть итог, то получается не все так однозначно. Не смотря на то, что механика не дает комфорта, экономия топлива хотя и на хорошем уровне, но все же меньше чем у двух дискового робота, она набирает 2,5 балла! Результат высокий и у этой трансмиссии однозначно останутся поклонники.

Всех меньше набрали вариатор и однодисковый робот, слишком много у них спорных моментов (по 2 балла)

Всех больше набрали обычный автомат (АКПП) и двухдисковый робот (по 3 балла). Если посмотреть различные рейтинги (а не мой), они также находятся на вершине.

На этом заканчиваю, думаю мои материалы были вам полезны. Искренне ваш АВТОБЛОГГЕР