Лет 10 наверное назад  я с приятелем пошёл на автосалон – на машины поглядеть да себя показать. И была там «Ока» - обычная на вид «Ока», только ниже задок у неё. «Ока – электро» называется. Ну мы с дружбаном люди интересующиеся, полезли смотреть что да как в ней.  Колян внутрь заглядывает – в багажнике аккумуляторы, всё как полагается, руль, сиденье – всё на месте. Но говорит – «Подстава это, Петрович – не ездит она!». Я говорю – «быть такого не может – ездит! Сам по телеку видел!». А Колян в ответ – «рычага то от коробки нету, а если автомат, то тоже признаки должны быть». Я ему в ответ – «так какая же на электромобиле коробка!». Не понимает, пришлось объяснить.

 Все первые самодвижущиеся средства передвижения обходились вообще без всякого намёка на коробку передач. Она была им вовсе не нужна, ведь движущей силой была паровая машина, момент которой почти не зависел от частоты вращения. Поэтому никакой мудрой трансмиссии не предусматривалось – знай себе, открывай клапан. Открыл побольше – поехал побойчей, призакрыл – глядишь и скорость упала. Достаточно было просто соединить вал двигателя с ведущими колёсами! Так вот, электродвигатель обладает весьма похожей характеристикой. Особенно, если он постоянного тока как на той самой «Оке» с автосалона.

Подал на обмотку возбуждения больше тока – поехал быстрее, уменьшил силу тока резистором – поехал медленней. При этом момент на двигателе постоянным остаётся. Так что коробка тут не нужна совсем, да и вся трансмиссия отличается элегантной простотой. Но нормальных аккумуляторов, которые могли бы поспорить по отношению «мощность/килограмм веса» с бензином или соляркой, пока не придумали. Точнее, придумали, но уж больно получаются они дорогие! Поэтому уже более века вне конкуренции двигатели внутреннего сгорания.  А уж им устройство, которое бы позволяло менять частоту вращения колёс при более-менее неизменном моменте, просто необходимо! Дело в том, что максимальный момент ДВС развивает в очень узком диапазоне частоты вращения – обычно это 2000 – 4000 об/мин. Получается, что надо заставить как-то двигатель всё время работать на таких частотах вращения, на которых он будет развивать достаточный для движения момент.
И тут уже не обойтись без коробки передач. Первые коробки передач отличались истинной простотой, ломаться там было просто нечему. Весь узел состоял всего из двух шестерён – одна на валу двигателя (1), другая – на оси ведущих колёс (2). Переключение осуществлялось обычным рычагом, которым шестерня 2 просто сдвигалась относительно шестерни 1! Понятно, что «поддав газку» и дёрнув за рычаг 4 можно было мигом прикончить обе шестерни. Поэтому использовался и аналог современного сцепления. В его роли выступала пружина на оси двигателя и рычаг 3, которым шестерня 1 просто отводилась назад,  а при включении «передачи» под действием силы пружины возвращалась на место. Легко представить, какие необходимо было приложить усилия к рычагу, чтобы преодолеть возвратное усилие пружины! Тем не менее, несмотря на примитивность конструкции она работала и использовалась довольно долго, вплоть до 30-х годов 20 века, а принцип её работы по сути не отличается от современной «механики». Естественно, что находились люди, которые были недовольно недостатками примитивной конструкции. Вариантов модернизации было множество, но в серийное производство пошёл только один – бесступенчатая трансмиссия Хейтса. Здесь вместо шестерён применялись тороидные диски, связь между которыми осуществлялась с помощью роликов. Многие проблемы вроде как ушли, но недостатки такой коробки перевесили достоинства и развития идея не получила. Зато наверняка послужила музой для первых конструкторов клиноременных вариаторов. Да да, вариаторы, которые сейчас активно ставят на многие иномарки, появились раньше, чем классические автоматы.

Вообще, бесступенчатая трансмиссия Хейтса очень близка к тороидному вариатору, который представляет собой систему из соосных дисков и роликов, которые передают момент с одного диска на другой. Но такая конструкция требует довольно сложной системы управления, исполнительным механизмам которой необходимо преодолевать момент вращения роликов для их перемещения. Поэтому на заре автомобилизма такие вариаторы существовали только в теории, а первая попытка промышленного внедрения в 30-х годах окончилась крахом. Гораздо более известна другая конструкция, намного более простая чем тороидный вариатор. Речь идёт о так называемом лобовом вариаторе, который использовался ещё на самых первых «самобеглых колясках». Его принцип действия чрезвычайно прост – к плоскому маховику двигателя прижимался силой трения ведомый диск, а изменение передаточного отношения осуществлялось его перемещением от центра к краю.

Понятно, что с ростом мощности и момента двигателей внутреннего сгорания, лобовой вариатор утратил свою актуальность – первый закон ньютона показал всю свою силу и диски просто проворачивались. Тогда и родился клиноременный вариатор. Его основа – два конусных шкифа, соединённые мягким ремнём. Перемещая один конус относительно другого, можно бесступенчато изменять передаточное отношение, а сам процесс изменения легко автоматизируется с помощью механической системы. Правда, подобная конструкция требует сцепления, но оно ко времени появления клиноременных вариаторов уже стало нормой.  Некоторое время подобные вариаторы широко применялись, правда служили не долго – быстро изнашивался ремень. Когда же мощности возросли, от подобной конструкции, несмотря на её гениальную простоту, пришлось надолго отказаться. Попытки реанимировать клиноременный вариатор фирмой DAF на своей малолитражке DAF 66 в середине 20 ого века тоже не были особо успешными. Добиться долговечности ремней и нормальной работы автоматики удалось лишь сравнительно недавно с появлением новых материалов и электронных систем управления. Ныне клиноременный вариатор – самый распространённый вид вариаторов, который достаточно широко применяется даже на мощных автомобилях.

Его достоинства:  конструктивная простота,  возможность добиться от двигателя постоянной работы на оборотах максимальной мощности, отсутствие  требований к частому обслуживанию. При всём при этом, от былой простоты такой передачи не осталось и следа. Современный вариатор снабжён гидротрансформатором, обвешан электронными датчиками и довольно капризен к расходным материалам и качеству обслуживания. Тем не менее, это достойная замена классическому «автомату». Я назвал автомат «классическим» неспроста. Вопреки распространённому мнению о его послевоенном изобретении в США, «автомат» намного старше. Две основные детали его конструкции – блок планетарных шестерён и гидротрансформатор вообще были известны ещё до изобретения автомобиля в современном его понимании. Гидротрансформатор применялся ещё в 19 веке в различных механизмах, требующих плавной и бесступенчатой передачи момента. Его конструкция к 20 –м годам прошлого века уже полностью устоялась и с тех пор принципиально не менялась. Суть – в передаче момента с помощью масла и двух турбинных колёс – одно вращается и нагнетает масло на другое, ведомое, к которому в свою очередь присоединяются необходимые механизмы. Планетарная же передача вообще довольно долгое время была самой распространённой на автомобилях. Спасибо тут надо сказать знаменитой фордовской «жестянке Лиззи» - Ford T, который оснащался как раз планетарной передачей. Планетарная передача состоит из  шестерни 1 (центральной), шестерни 2 (коронной) и сателлитов 3, закрепленных на водиле 4. Конструкция опять же достаточно простая на вид, но сложная в теории. Её достоинство – единая ось для ведущей и ведомой шестерни, что обеспечивает компактность передачи и удобство изменения передаточного отношения. Изменяется оно торможением того или иного элемента передачи. В итоге можно получить несколько различных передаточных отношений для одного ряда. Высокая технологичность подобной конструкции и сподвигла Генри Форда применить планетарную передачу на Ford T. Её сборка и регулировка требовала гораздо меньше усилий, чем аналогичные операции для вальных механических коробок (аналогов современной «механики») которые набирали популярность в те же годы. Для условий конвейерного производства это было большим плюсом. Естественно, что управлялась такая коробка механическим способом. Но до этого времени были и попытки создать трансмиссию на базе планетарной передачи с автоматическим управлением. Например, подобную систему применили на автомобиле «Кадиллак» ещё в 1906 году!

Другое дело, что автоматизация была весьма условной – никаких средств для смягчения изменения момента при переходе с одной передачи на другую предусмотрено не было. В итоге жили такие коробки недолго и досаждали водителя частыми поломками и рывками при переключении. Впервые совместить достоинства гидротрансформатора и планетарной передачи решились только в 30-х годах. Именно тогда появились первые конструкции, которые можно в деталях сравниваться с современными автоматами. Они вобрали в себя достоинства гидротрансформаторов – мягкая передача крутящего момента и планетарной передачи – компактность и лёгкость управления. Действительно, планетарной передачей можно управлять с помощью ленточных и фрикционных тормозов и нет нужды переключать нагруженные шестерни, достаточно всего лишь притормаживать саттелиты.

Гидротрансформатор же позволяет очень плавно передавать момент и избавиться от рывков при переключении. Кроме того, при наличии гидротрансформатора отпадает нужда в сцеплении. В итоге получился оптимальный на тот момент вариант автоматической трансмиссии, который без принципиальных изменений дожил до наших дней.

Расцвет АКПП пришёлся на послевоенную Америку, где представить себе автомобиль с «механикой» просто невозможно. Правда, дешёвый бензин и, как следствие, многолитровые моторы на американских «дорожных крейсерах» никак не способствовали качественному прогрессу в области конструкции «автоматов». Для таких двигателей с сумасшедшим крутящим моментов было более чем достаточно двух-трёх передач, а при желании можно было бы и вовсе обойтись без коробки передач! В результате особого прогресса в области конструкции не наблюдалось довольно долго. Зачем, если можно обойтись всего одним планетарным рядом и самым примитивным гидротрансформатором и при этом вообще не думать о КПД получившейся конструкции. Управление естественно было гидравлическим – специальные клапаны отрабатывали зависимость «скорость – давление» и воздействовали на фрикционы и ленты планетарной передачи.

Дальнейшим совершенствованием конструкции мы обязаны распространением АКПП в Европе и знаменитому топливному кризису в США в конце 70-х годов. Мысли конструкторов обратились к поиску решений по увеличению КПД передачи, итогом чего стало совершенствование конструкции гидротрансформатора (развитие стопорных плит, и.т.д.) и системы управления планетарной передачей. Выросло и число передач – с обычных двух-трёх до четырёх, а к концу 80-х годов и до пяти.

Следующий качественный скачок произошёл вместе с развитием электроники, когда вычислительные возможности процессоров и появление компактных исполнительных механизмов позволили заменить гидравлическую систему управления на электронную. Это позволило значительно улучшить потребительские свойства «автоматов», добавив в них такие функции как: адаптивность (способность подстраиваться под стиль вождения), комплексная самодиагностика, возможность ручного управления, а также значительно улучшило технические характеристики АКПП. Переключения стали более предсказуемыми, качество управления –выше. Практически все современные легковые «автоматы» имеют именно электронные системы управления. 

Правда это добавило и ложку дёгтя. Теперь АКПП можно ставить диагноз «мозги дурят», что к сожалению не редкость. А значит значительно возросли требования к диагностике и нашей, мастеров, квалификации. Мне знания особенностей современных «автоматов» дались за счёт более чем десятилетнего опыта, и я знаю очень мало людей, которые бы действительно досконально разбирались в таком сложном устройстве, как современная АКПП, которая по сути представляет из себя электронно – гидравлического робота. Иногда мне даже кажется, что с собственной душой и разумом.