Коробка перемикання передач: від шкіряних ременів до робота

Зараз важко уявити, як хтось пишався винаходом колеса або щиро вважав вози з паровими двигунами автомобілями. Однак, виникнення кожної окремої деталі чи механізму – це ціла історія. Наприклад, ми знайшли багато цікавого про історію коробки передач.

Механічна коробка: як все починалося

Необхідність у створенні додаткового механізму, що міг би змінювати крутний момент разом з двигуном, виник, коли автомобілісти стали помічати перші недоліки двигуна внутрішнього згоряння. Виявилося, що потужність та швидкість автомобілів дуже обмежені діапазоном обертів двигуна. Тому винахідники почали шукати, як цей момент можна виправити.

Цікаво, що створенню першої у світі механічної коробки передач посприяла жінка. Попри те, що наприкінці ХІХ року представниці прекрасної частини людства мало на що впливали (годі й казати про керування автомобілем) така собі фрау Берта Бенц взялася тестувати винахід свого чоловіка Карла. Містер Карл Бенц – видатний німецький інженер, вважається винахідником сучасного автомобіля. У 1887 році місіс Бенц взяла своїх трьох синів, сіла на винахід свого чоловіка та поїхала  навідати матір, що жила на відстані 80 км. Це була ризикована подорож: пристрій постійно виходив з ладу, гальма зі шкіряних ременів давали збій, а паливо, роль якого виповнював плямовивідник, раз у раз закінчувалося. При цьому такий прототип автомобіля мав потужність лише 0,8 кінських   сил – вгору він не їхав, тому бідній Берті доводилося тягти його самотужки.

Але така подорож принесла свої плоди. Про всі недоліки Берта Бенц повідомила своєму чоловікові. І винахідливий містер Бенц взявся розробляти допоміжну передачу. Вона виглядала як два різних за розміром шківи, встановлені на одній осі та з’єднані з двигуном за допомогою шкіряного ременю. Щоб перемикнути передачу, потрібно було натиснути на важіль. Згодом шківи перетворилися на зірочки, а шкіряні ремені – на ланцюги. Якщо вам складно уявити, як це виглядало – згадайте звичайний велосипед.

Сьогодні механічні КПП вже мають синхронізатори, що дозволяють легше перемикати швидкості і навіть частково автоматизувати цей процес.

Автомат: Бенцу навіть не снилося

Як не дивно, після появи МКПП винахідники по всьому світі одразу взялися придумувати коробки-автомати. Мало кому це відомо, але перший прототип автоматичної коробки розробив німець Феттінгер ще у 1903 році. Професор з Німеччини запропонував замінити роль зчеплення гідротрансформатором. Його винахід мав багато переваг перед іншими механізмами та пристроями, що запускали крутний момент механізму. ГДТ професора Феттінгера мінімізував втрати корисної енергії і забезпечував на 90% більше ККД.

Впровадження автоматичної коробки передач стало справжнім проривом – тепер керування автомобілем стало не тільки більш комфортним, але й безпечнішим. Сьогодні розробка Феттінгера трансформувалася у складніший механізм: гідротранфсформатор об’єднаний з планетарною коробкою. Винахідник, відомий під ім’ям Оскар Бенкер першим вирішив об’єднати ці дві частини. Йому знадобилося цілих 7  років, щоб відстоювати право запатентувати свій винахід — щаслива для нього та для всього світу подія сталася у 1935 році.

Також над АКПП працювали брати Стартевенти з США, що представили першу версію автоматичної коробки з ГДТ. Їх виріб виявися занадто дорогим, тож компанії від нього відмовилися. Над АКПП ламали голови  Ford та Reo. Проблема цих автоматичних коробок полягала лише в тому, що на той час у світі ще не було придумано ефективних, швидких і надійних сервомеханізмів – деталей, що переміщають шестерні або муфти включення для введення у зачеплення. Розв’язання цієї проблеми було знайдено лише в середині XX століття.

У 80-х роках автопром почав збільшувати число передач. Спочатку в АКПП з’явилася четверта передача, одночасно стала використовуватися і функція блокування ГДТ.

Сьогодні можна зустріти АКПП, які мають 5, 6 і більше «швидкостей», що допомагають сучасним автівкам успішно конкурувати з роботизованими коробками. Також відбувається постійне удосконалення управління АКПП і програмного забезпечення. Проте прогрес оснащення КПП не виключає необхідності ретельного догляду за авточастинами. Технічний експерт компанії «Toтал Україна» Степан Васильєв наголошує, що КПП, так само як і двигун, потребує підбору якісних мастильних матеріалів.

«Коробка передач являє собою велику кількість деталей, які в процесі роботи труться одна об одну. Тертя може призвести до перегрівання деталей і, як результат, зупинити роботу всього механізму. Олива для КПП змащує частини, протистоїть виникненню надлишкового тепла і цим забезпечує довший строк експлуатації. Прогрес дарував більше можливостей для авто, але, разом з тим, він диктує більш суворі норми для догляду та якості мастильних матеріалів. Не можна це ігнорувати».

Коли містер Бенц накручував шкіряні ремені на шківі, він навряд чи уявляв, що кілька століть потому нащадки користуватимуться роботизованими механізмами, які можуть підлаштовуватися під алгоритм керування. Але коробка-робот являє собою поєднання надійності та економічності механічної та комфортність автоматичної КПП. Тобто крізь роки, ідея Карла Бенца продовжує жити.