Устройство автоматической коробки передач. Устройство коробки – автомат: как работает автоматическая КПП

Транспортных средств с автоматической коробкой переключения передач с каждым годом становится всё больше. И, если у нас – в России и СНГ – «механика» всё ещё продолжает преобладать перед «автоматом», то на Западе автомобилей с АКПП сейчас уже подавляющее большинство. Это неудивительно, если принять во внимание неоспоримые достоинства автоматических коробок: упрощение управления автомобилем, стабильно плавные переходы с одной передачи на другую, защита двигателя от перегрузок и т.п. неблагоприятных режимов работы, повышение комфорта водителя во время езды. Что касается недостатков этого варианта трансмиссии, то современные АКПП по мере совершенствования постепенно от них избавляются, делают их несущественными. В данной публикации – об устройстве коробки-«автомата» и всех её плюсах/минусах в работе.

Автоматической коробкой передач называется такая разновидность трансмиссии, которая обеспечивает автоматический, без прямого воздействия водителя, выбор передаточного числа, более всего соответствующего актуальным условиям движения транспортного средства. Вариатор к АКПП не относится и выделяется в отдельный (бесступенчатый) класс трансмиссий. Потому как вариатор производит изменения передаточных чисел плавно, вообще без каких либо фиксированных ступеней-передач.

Идея автоматизировать переключение передач, избавив водителя от необходимости часто выжимать педаль сцепления и «работать» рычагом переключения скоростей, не нова. Она начала внедряться и оттачиваться ещё на заре автомобильной эпохи: в начале ХХ века. Причём нельзя назвать какого-либо определённого человека или фирму единственным создателем автоматической коробки передач: к появлению классической, получившей сейчас всеобщее распространение гидромеханической АКПП привели три изначально независимые линии разработок, которые в итоге объединились в единой конструкции.

Один из основных механизмов коробки-автомата – это планетарный ряд. Первая серийная автомашина, оснащённая планетарной коробкой передач, была выпущена ещё в 1908 году, и это был «Форд Т». Хотя в целом та коробка переключения передач ещё не была полностью автоматической (от водителя «Форда Т» требовалось нажимать две ножных педали, первая из которых переводила с низшей на высшую передачу, а вторая включала задний ход), она уже позволяла значительно упростить управление, по сравнению с обычными КПП тех лет, без синхронизаторов.

Второй важный момент в становлении технологии будущих АКПП – это перевод управления сцеплением с водителя на сервопривод, воплощённый в 30-х годах ХХ века фирмой «Дженерал Моторс». Эти коробки переключения передач назывались полуавтоматическими. Первой полностью автоматической КПП стала внедрённая в производство в 30-х годах ХХ века планетарная электромеханическая коробка «Коталь». Она устанавливалась на французские автомобили забытых ныне марок «Деляж» и «Делайе» (существовали до 1953 и 1954 г. соответственно).

Автомобиль «Деляж D8» – премиум-класс довоенной эпохи.

Другие автопромышленники в Европе также разрабатывали похожие системы фрикционов и тормозных лент. Вскоре подобные АКПП были реализованы в автомобилях ещё нескольких немецких и британских марок, известной и ныне здравствующей из которых является «Майбах».

Специалисты другой известной фирмы – американской «Крайслер» продвинулись далее других автопроизводителей, внедрив гидравлические элементы в конструкцию КПП, которые заменили сервоприводы и электромеханические элементы управления. Инженеры «Крайслера» разработали первые в истории гидротрансформатор и гидромуфту, которые имеются теперь в конструкции каждой автоматической коробки передач. А первая в истории гидромеханическая коробка-автомат, похожая по конструкции на современную, на серийных автомобилях была внедрена корпорацией «Дженерал Моторс».

Автоматические коробки передач тех лет были очень дорогими и технически сложными механизмами. К тому же, не всегда отличавшимися надёжной и долговечной работой. Они могли выигрышно выглядеть только в эпоху несинхронизированных механических коробок передач, управление автомобилем с которыми было достаточно тяжёлым трудом, требующим от водителя хорошо отработанного навыка. Когда широко распространились механические КПП с синхронизаторами, то по удобству и комфорту АКПП того уровня были ненамного лучше них. В то время как МКПП с синхронизаторами обладали гораздо меньшей сложностью и дороговизной.

В конце 1980/1990-х годах у всех крупных автопроизводителей происходила компьютеризация систем управления двигателем. Аналогичные им системы стали применять и для управления переключением скоростей. Если прежние решения использовали только гидравлику и механические клапаны, то теперь потоками жидкости стали управлять соленоиды, контролируемые компьютером. Это сделало переключения плавнее и комфортнее, улучшило экономичность и повысило эффективность работы трансмиссии.

Кроме того, на некоторых автомобилях были внедрены «спортивные» и другие дополнительные режимы работы, возможность вручную управлять коробкой передач («Tiptronic» и т.п. системы). Появились первые пяти- и более ступенчатые АКПП. Совершенствование расходных материалов позволило на многих коробках-автоматах отменить процедуру замены масла в процессе эксплуатации автомобиля, поскольку ресурс залитого в её картер на заводе масла стал сравнимым с ресурсом самой коробки передач.

Конструкция автоматической коробки передач

Современная коробка-автомат, или «гидромеханическая трансмиссия», состоит из:

гидротрансформатора крутящего момента (он же – «гидродинамический трансформатор, ГДТ»);
планетарного механизма автоматического переключения передач; тормозной ленты, заднего и переднего фрикционов – устройств, что напрямую переключают передачи;
устройства управления (узла, состоящего из насоса, клапанной коробки и маслосборника).

Гидротрансформатор нужен для передачи крутящего момента от силового агрегата к элементам автоматической трансмиссии. Располагается между коробкой и мотором, и, таким образом, выполняет функцию сцепления. Гидротрансформатор наполнен рабочей жидкостью, которая улавливает и передает энергию двигателя в масляный насос, находящейся непосредственно в коробке.

Состоит гидротрансформатор состоит из больших колёс с лопастями, погружёнными в специальное масло. Передача крутящего момента осуществляется не механическим устройством, а при помощи масляных потоков и их давления. Внутри гидротрансформатора расположены пара лопастных машин – центростремительная турбина и центробежный насос, а между ними – реактор, который ответственен за плавные и стабильные изменения крутящего момента на приводах к колёсам транспортного средства. Итак, гидротрансформатор не контактирует ни с водителем, ни со сцеплением (он «сам и есть» сцепление).

Насосное колесо соединяется с коленвалом двигателя, а турбинное, - с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Чтобы крутящий момент можно было изменять в широких диапазонах, между насосным и турбинным колёсами предусмотрено реакторное колесо. Которое, в зависимости от режима движения автомобиля, может быть либо неподвижным, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом, момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. устройство его «трансформирует».

Но гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент во всех требуемых пределах. Да и обеспечить движение задним ходом он тоже не в силу. Для расширения этих возможностей к нему и присоединяется набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом. Как бы несколько одноступенчатых КПП, собранных в одном корпусе.

Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён-сателлитов, которые вращаются вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе при помощи круга-водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название механизма – «планетарная передача»), внешняя шестерня вращается вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.

Тормозная лента, задний и передний фрикцион – напрямую производят переключения передач с одной на другую. Тормоз – это механизм, который производит блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус коробки-автомата. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.

Системы управления автоматических КПП бывают 2-х типов: гидравлическими и электронными. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, и постепенно выводятся из употребления. А все современные коробки-«автоматы» управляются электроникой.

Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления можно назвать масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя. Масляный насос создаёт и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленчатого вала и нагрузок на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается –ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.

Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления предусмотрена пара датчиков: скоростной регулятор и клапан-дроссель, или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном вале автоматической коробки.

Чем быстрее едет транспортное средство, тем больше открывается клапан, и тем больше становится давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан-дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (если речь идёт о бензиновом двигателе), либо с рычагом топливного насоса высокого давления (в дизельном моторе).

В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан-дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны создают такие давления, которые будут пропорциональными скорости движения автомобиля и загруженности его двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора.

В «ловле момента» переключения передачи принимает участие и клапан выбора диапазона, который соединен с селекторным рычагом АКПП и, в зависимости от его положения, разрешает либо запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, которое создают клапан-дроссель и скоростной регулятор, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причём, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при разгоне спокойно-равномерном.

Как это делается? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны, и от клапана-дросселя – с другой. Если машина ускоряется медленно, то давление от гидравлического клапана скорости идёт по нарастающей, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, то клапан - дроссель не создает большого давления на клапан переключения. Если же машина разгоняется быстро, то клапан-дроссель создаёт бо́льшее давление на клапан переключения, и препятствует его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превзойти давление от клапана-дросселя. Но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем это происходит при медленном разгоне.

Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач.

Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы 2 основных параметра. Это скорость движения автомобиля и нагрузку на его двигатель. Но для определения этих параметров используются уже не механические, а электронные датчики. Основными из них являются рабочие датчики: частоты вращения на входе коробки передач; частоты вращения на выходе коробки передач; температуры рабочей жидкости; положения рычага селектора; положения педали акселератора. Кроме того, блок управления коробки-«автомата» получает дополнительную информацию от блока управления двигателем, и от других электронных систем автомобиля (в частности, от ABS – антиблокировочной системы).

Это позволяет точнее, чем в обычной АКПП, определять моменты необходимости в переключениях или в блокировке гидротрансформатора. Электронная программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко и мгновенно вычислить силу сопротивления движению автомобиля и при необходимости подстроиться: ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения. Например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном транспортном средстве.

В остальном, АКПП с электронным управлением так же, как и обычные, «не отягощённые электроникой» гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент. Однако у них каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.

Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное остаются в неподвижном состоянии. Реакторное колесо закреплено на вале посредством обгонной муфты, в связи с чем может вращаться только в одну сторону. Когда водитель включает передачу, нажимает на педаль газа – обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает колесо турбинное.

Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток этой жидкости, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом, при помощи реактора возрастает крутящий момент, что и требуется транспортному средству, набирающему разгон. Когда автомобиль разогнался, и начал двигаться с постоянной скоростью, то насосное и турбинное колёса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. Причём поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Возрастания крутящего момента не происходит, и гидротрансформатор переходит в равномерный режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля начало возрастать (к примеру, автомобиль начал ехать на подъём, в гору), то скорость вращения ведущих колёс, а, соответственно, и турбинного колеса, падает. В этом случае потоки масла снова затормаживают реактор – и крутящий момент возрастает. Таким образом, производится автоматическое регулирование крутящего момента, в зависимости от изменений в режиме движения транспортного средства.

Отсутствие жёсткой связи в гидротрансформаторе имеет как достоинства, так и недостатки. Плюсы состоят в том, что крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы состоят, прежде всего, в невысоком КПД, поскольку часть полезной энергии попросту теряется при «перелопачивании» масляной жидкости и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.

Но для сглаживания данного недостатка в гидротрансформаторах современных АКПП применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колёс гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного классического механизма сцепления. При этом обеспечивается жёсткая непосредственная связь двигателя с ведущими колёсами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах тоже. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы коробки-«автомата». А при повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.

При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, вот почему в конструкции автоматических коробок предусматривается система охлаждения с радиатором, который либо встраивается в радиатор двигателя, либо устанавливается отдельно.

Любая современная коробка-«автомат» имеет на рычге-селекторе кабины следующие обязательные положения:

Р – паркинг, или парковочная блокировка: блокировка ведущих колёс (не взаимодействует со стояночным тормозом). Аналогично, как на «механике» машину оставляют «на скорости» при постановке на стоянку;
R – реверс, передача заднего хода (её всегда запрещено было активировать в момент движения автомобиля, а потом в конструкции предусмотрели соответствующую блокировку);
N – нейтралка, режим нейтральной передачи (активируется при непродолжительной стоянке или при буксировке);

D – драйв, движение передним ходом (при этом режиме будет задействован весь передаточный ряд коробки, иногда – отсекаются две высшие передачи).

А также может иметь некоторые дополнительные, вспомогательные или расширенные режимы. В частности:

L – «понижайка», активация режима пониженной передачи (малый ход) с целью передвижения в сложных дорожных либо во внедорожных условиях;
O/D – овердрайв. Режим экономии и размеренного перемещения (при любой возможности коробка-«автомат» переключается наверх);
D3 (O/D OFF) - дезактивация высшей ступени для активной езды. Задействуется торможением силовым агрегатом;
S – передачи раскручиваются до максимальных оборотов. Может присутствовать возможность ручного управления коробкой.
На АКПП может присутствовать и специальная кнопка, которая запрещает переход на более высокую передачу при обгоне.

Преимущества и недостатки коробки-«автомата»

Как уже отмечалось, весомыми преимуществами автоматических коробок передач, по сравнению с механическими, являются: простота и комфорт управления транспортным средством для водителя: сцепление выжимать не нужно, «работать» рычагом переключения передач – тоже. Особенно это актуально в поездках по городу, которые и составляют, в конечном итоге, львиную долю пробега автомобиля.

Переключения передач на «автомате» получаются более плавными и равномерными, что способствует защите двигателя и ведущих узлов автомобиля от перегрузок. Расходные части (к примеру, диск сцепления или тросик) отсутствуют, потому и вывести из строя АКПП, в этом смысле, сложнее. В целом, ресурс многих современных АКПП превышает ресурс механических коробок передач.

К недостаткам автоматических коробок передач относят более дорогую и сложную, чем у МКПП, конструкцию; сложность ремонта и его высокую стоимость, более низкий КПД, худшую динамику и повышенный, по сравнению с МКПП, расход топлива. Хотя, усовершенствованная электроника коробок-«автоматов» ХХI века справляется с правильным выбором крутящего момента уже не хуже опытного водителя. Современные автоматические коробки передач зачастую оборудованы дополнительными режимами, позволяющими подстраиваться под определённый стиль вождения –от спокойного до «резвого».

Серьезным недостатком автоматических коробок переключения передач называют невозможность максимально точного и безопасного переключения передач в экстремальных условиях – к примеру, на сложном обгоне; на выезде из сугроба или серьёзной грязи быстрым переключением задней и первой передачи («в раскачку»), при необходимости запуска двигателя «с толкача». Нужно признать, что АКПП идеально подходят, главным образом, для обычных поездок без внештатных ситуаций. В первую очередь – по городским дорогам. Не очень приспособлены коробки-«автоматы» и для «спортивного вождения» (динамика разгона немного отстаёт от «механики» в связке с «продвинутым» водителем», и для ралли по боздорожью (не всегда может идеально приспособиться к изменению условий движения).

Что касается расхода топлива, то у автоматической коробки он в любом случае будет бо́льшим, чем у механической. Однако если раньше этот показатель составлял 10-15%, то в современных автомобилях он снизился до малосущественных отметок.

В целом, применение электроники существенно расширило возможности автоматических коробок переключения передач. Они получили различные дополнительные режимы работы: такие, как – экономичный, спортивный, зимний.

Резкий рост распространённости коробок-«автоматов» был вызван появлением режима «Autostick», который позволяет водителю, при желании, самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу автоматической коробки передач свое название: «Audi» –«Tiptronic», «BMW» – «Steptronic», и т.п.

Благодаря продвинутой электронике в современных АКПП стала доступной и возможность их «самосовершенствования». То есть, изменения алгоритма переключений в зависимости от конкретного стиля вождения «хозяина». Электроника предоставила расширенные возможности также и для самодиагностики АКПП. И речь идёт не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, оперативно вносит необходимые коррективы в работу автоматической коробки передач.

Автоматические трансмиссии широко используются в конструкции автомобилей, поскольку упрощают управление транспортным средством. Владельцам машин необходимо знать, как пользоваться коробкой-автоматом, поскольку от правильной эксплутации зависит ресурс и надежность изделия.

[ Скрыть ]

Устройство и принцип работы АКПП

В состав автоматической трансмиссии входят:

гидравлический трансформатор;
планетарный механический редуктор (или вальный);
гидравлическая система управления;
электронная система контроля;
дифференциал (в коробках переднеприводных машин);
главная пара (для переднего привода).

Гидротрансформатор установлен в корпусе, имеющем форму тороида, за что имеет прозвище среди механиков «бублик».

Гидротрансформатор АКПП

Гидравлический трансформатор является механизмом с передачей крутящего момента потоками жидкости. Устройство размещается между маховиком двигателя и механической частью трансмиссии. В качестве рабочей жидкости используется масло, которое имеет пониженную вспениваемость и стабильную от температуры и срока эксплуатации вязкость. Трансформатор выполняет роль сцепления и изменяет величину крутящего момента, снимаемого с маховика силового агрегата. На фото ниже показано общее устройство коробки.

Принципиальная схема автоматической коробки

В состав конструкции гидротрансформатора входят:

ведущее колесо, оборудованное насосными лопатками, которое жестко соединено с маховиком;
ведомое колесо, оснащенное турбинной крыльчаткой, жестко установленное на первичном валу механической части коробки;
дополнительный лопастной реактор (статор);
корпус.

Конструкция колес предусматривает минимальные зазоры между рабочими элементами, дополнительно установлены уплотнители, препятствующие вытеканию жидкости. В момент начала движения насосные лопатки создают поток масла. Возникающая центробежная сила выводит масло на внешний радиус колеса. Затем поток попадает на турбинное колесо, передавая крутящий момент на связанный с ним первичный вал коробки. После этого поток направляется в реактор, пройдя через который жидкость возвращается к входным каналам колеса насоса. Если удалить реактор, то конструкция превратится в обычную гидромуфту, которая не может регулировать величину крутящего момента.

Реактор работает в двух режимах — неподвижном и вращательном. На начальном этапе коробки реактор не вращается, его лопасти используются для удержания отраженного из турбины потока жидкости. При удалении реактора этот поток станет поступать на насос, затормаживая его и снижая эффективность трансмиссии.

Удерживая поток реактор повышает давление жидкости на турбинном колесе, регулируя таким образом крутящий момент. После выравнивания частот вращения насоса и турбины реакторное колесо начинает вращаться. Момент начала действия реактора называется точкой сцепления. Реакторное колесо вращается с частотой, соответствующей оборотам турбины.

Однако реактор не позволяет регулировать момент в широком диапазоне. Кроме этого, конструкция трансформатора не обеспечивает передачи заднего хода.

Наглядное изображение принципа работы трансформатора в АКПП

Планетарный редуктор автоматической коробки

Для расширения диапазона трансформации и обеспечения заднего хода применяются механические редукторы. Наибольшее распространение получили планетарные механизмы, обеспечивающие широкий диапазон изменения передаточных чисел при небольших габаритных размерах. Редуктор состоит из центральной (солнечной) шестерни, вокруг которой вращаются сателлиты, установленные на общем водиле. На периферийной части передачи установлена еще одна шестерня (эпицикл или корона).

Планетарный редуктор в автоматической трансмиссии дополнен фрикционными и тормозными муфтами, а также ленточными тормозами. В автоматических коробках имеется несколько планетарных редукторов, которые применяются при переключении скоростей. Число редукторов на один меньше, чем число скоростей в коробке. Например, 4-скоростная коробка оснащена тремя планетарными редукторами с различным передаточным отношением.

Муфта сцепления состоит из набора дисков и пластин, установленных поочередно. Пластины жестко закреплены на ведущем валу, а диски соединены с деталями планетарного редуктора. Управление работой муфты гидравлическое. Диски изготавливаются из мягкого фрикционного материала, пластины — из стали. Ленточный тормоз включает в себя поверхность трения (барабан), установленный на валу и тормозную ленту. Лента фиксируется на картере коробки и на исполнительном гидравлическом приводе.

Планетарный редуктор

Гидравлика автоматической коробки

Для управления переключением скоростей применяется гидравлический привод, позволяющий автоматизировать процесс. В современных трансмиссиях гидравлика дополнена электронными блоками управления, которые контролируют работу системы.

В состав гидравлики коробки входят:

масляный поддон, оснащенный магнитным элементом для сбора продуктов износа деталей;
масляная помпа с центробежным регулятором давления (золотникового типа);
фильтр для очистки жидкости от загрязнения;
каналы для подачи рабочей жидкости к исполнительным элементам:
клапанные распределители.

Масло в коробке применяется не только для привода исполнительных механизмов, но и для смазки и охлаждения узлов. В картере имеются два отверстия — для контроля уровня при помощи щупа и вентиляционный сапун.

При работе автоматической трансмиссии необходимо поддерживать уровень жидкости в поддоне. От этого параметра зависит ресурс коробки и надежность работы.

Регулятор давления позволяет поддерживать интенсивность потока в заданных пределах. Современные коробки оснащены соленоидными клапанами, которые управляются электронным блоком. Блок изменяет интенсивность потока в зависимости от скорости движения авто, угла открытия дроссельной заслонки, сопротивления движению и других параметров. Соленоидные клапана применяются для регулировки потока в одной или нескольких магистралях, и также в приводах переключения скоростей. Клапаны размещаются в отдельной коробке, расположенной в непосредственной близости от насоса. Корпус коробки представляет собой так называемую гидроплиту — деталь с большим числом каналов для жидкости.

Гидроплита автоматической коробки

В качестве исполнительных механизмов используются гидравлические цилиндры, преобразующие давление масла в механическую работу. Частным случаем гидроцилиндра является бустер, применяемый для управления работой дискового тормоза или механизма блокировки.

Устройство автоматической коробки на примере узла Тойота показано в видео, снятом для канала АвтоМагистр ТехЦентр.

Схема работы коробки

Принцип работы четырехскоростной коробки:

Крутящий момент подается на центральную шестерню от гидротрансформатора. При этом водило сателлитов заблокировано. В любой автоматической коробке имеются как минимум две планетарные передачи, поэтому вращение от первой передается на вторую. Выходной вал коробки получает момент от второй планетарной передачи.
Вторая передача работает при помощи двух планетарных передач. На первой передаче заблокирована ленточным тормозом корона, водило вращается вместе с сателлитами. От этого узла момент поступает на второй редуктор, в котором муфтой остановлена центральная шестерня. Выходной вал коробки получает крутящий момент от короны второго редуктора. Передаточное число второй передачи вычисляется умножением передаточных чисел первого и второго редуктора.
На третьей передаче выполняется остановка коронной шестерни и водила первого редуктора. За счет этого редуктор работает как единое целое, не меняя числа оборотов.
Четвертая передача является повышающей. Работа обеспечивается остановом тормозом коронной шестерни, передача момента идет через центральную шестерню.
Для включения заднего хода выполняется удержание водила сателлитов во втором редукторе. Крутящий момент поступает на центральную шестерню второго редуктора, который затем передается на центральную шестерню первого редуктора.

Чем удобна автоматическая коробка передач?

Автоматическая трансмиссия имеет несколько преимуществ:

Автоматическое переключение скоростей упрощает процесс управления автомобилем, поскольку сокращается число педалей. Водителю не надо контролировать обороты двигателя и включенную передачу.
Проходимость транспортного средства, оборудованного автоматической трансмиссией, выше. Повышение проходимости достигается исключением разрыва потока мощности и крутящего момента при переключении скоростей.
Снижение динамических нагрузок, передаваемых на силовой агрегат и узлы трансмиссии.
Защита от запуска при включенной передаче. Встроенная в коробку система контроля блокирует стартер при установке селектора в положения, отличные от парковки и нейтрали. Современные автомобили позволяют выполнить пуск только в положении парковки.

К недостаткам автоматических коробок обычно относят:

Потери мощности в гидротрансформаторе, которые приводят к росту топлива. На современных многоскоростных коробках этот недостаток устранен путем обеспечения оптимальной частоты вращения двигателя и введения блокировки гидротрансформатора с компьютерным управлением.
Несколько сниженная динамика автомобиля с автоматической трансмиссией. Проблема решена на коробках с двумя сцеплениями, которые обеспечивают быстрое переключение скоростей.
Невозможность буксировки автомобиля или запуска мотора буксированием.
Быстрый износ рабочих элементов в бесступенчатых вариаторах. Невозможность с силовыми установками, развивающими крутящий момент более 300 Н/м.
Застрявший автомобиль нельзя освободить раскачкой (быстрым переключением первой и задней передачи), поскольку от подобных манипуляций автоматическая коробка выходит из строя.

Виды автоматических КПП

На современных автомобилях применяется несколько типов автоматических трансмиссий. Коробки отличаются конструкцией и способом передачи крутящего момента от входящего вала на выходящий. Ниже рассмотрены наиболее распространенные варианты трансмиссий.

Гидромеханическая коробка передач

В состав конструкции коробки входят три основных узла:

гидравлический трансформатор;
механическая коробка;
система переключения и управления.

Существуют два типа гидромеханических трансмиссий, отличающихся конструкцией механической части:

с валами (применяется на грузовой технике или автобусах);
с планетарным редуктором (на легковых машинах и микроавтобусах).

Переключение передач в коробках, оснащенных вальными редукторами, осуществляется многодисковыми фрикционными муфтами «мокрого» типа, т. е. работающими в масляной ванне. Для включения первой или пониженной передачи может применяться зубчатая муфта. Аналогичная муфта используется для включения передачи заднего хода. Применение фрикционов обеспечивает плавное переключение скоростей, без ударов и разрывов крутящего момента. Недостатком вальной коробки являются большие размеры и шумность работы. С другой стороны, массивная конструкция позволяет передавать значительный крутящий момент без риска выхода узлов из строя.

В планетарной гидромеханической трансмиссии переключение выполняется муфтами и ленточными тормозами. Особенностью конструкции является пробуксовка муфт и лент коробки при переключении любой скорости. Из-за этого происходит снижение эффективности коробки. Плюсом трансмиссии являются уменьшенные габариты и вес, но стоимость изделия выше, как и сложность ремонта и технического обслуживания.

Устанавливаемый на гидромеханических трансмиссиях трансформатор может блокироваться. Подобный режим работы обозначается Lock Up Torque Convertor Clutch. При этом режиме крутящий момент от двигателя подается непосредственно на планетарные редукторы, превращая коробку в механический агрегат. Блокировка и разблокировка выполняются в автоматическом режиме.

Гидромеханическая планетарная коробка Ford в разрезе

Вариатор (CVT)

Вариатор представляет собой коробку передач с бесступенчатым изменением передаточного отношения. Изменение числа происходит в зависимости от внешней нагрузки и условий работы двигателя, что позволяет эффективно использовать характеристики силового агрегата.

На автомобилях используется два типа вариаторов:

клиноременный;
фрикционный.

Конструкция клиноременного вариатора состоит из двух регулируемых шкивов и стального ремня. Звенья ремня имеют сечение в форме трапеции. Каждый шкив состоит из двух частей, боковые поверхности которых образуют рабочую поверхность. Части могут перемещаться друг относительно друга, смещая рабочую поверхность по радиусу.

При сдвижении половин ведущего шкива происходит вытеснение ремня на внешний радиус, что приводит к увеличению передаточного отношения. Вытеснение происходит по принципу клина, попавшего между двумя поверхностями. Поэтому конструкция получила название клиноременной. При разведении половин шкива ремень уходит между частями до минимальной точки, уменьшая передаточное число.

Для достижения прямой передачи требуется выставить одинаковые рабочие радиусы на шкивах. Стальной ремень может иметь разную конструкцию — в виде цепи или состоять из набора стальных пластин. На схеме хорошо видно, как устроен клиноременной вариатор.

Клиноременной вариатор Мерседес-Бенц

Обозначение узлов на схеме вариатора:

1 — первичный вал;
2 — цепной привод насоса гидравлической системы;
3 — стартовый гидротрансформатор;
4 — дифференциал;
5 — ;
6 — ведомый шкив;
7 — вторичный вал коробки;
8 — планетарный редуктор передачи заднего хода;
9 — ведущий шкив.

В состав клиноременного вариатора включается малогабаритное сцепление или гидротрансформатор, которые используются в момент начала движения. После начала работы вариатора происходит блокирование этих узлов. Непосредственное управление шкивами выполняется сервоприводами, которые получают сигналы от электронного управляющего блока и датчиков.

Фрикционный или тороидальный вариатор представляет собой комплект соосно расположенных дисков и роликов, которые передают крутящий момент. Название тороидальный устройство получило за форму рабочих поверхностей ведомого и ведущего элемента.

Передаточное отношение регулируется путем перестановки роликов по боковой поверхности дисков. Из-за значительно силы прижатия ролика к диску перемещение возможно при помощи специальных механизмов.

Возможны и другие конструктивные решения. Примером может стать узел Nissan Extroid, в котором ролик сдергивается с места гидравлическим приводом. После этого он перемещается самостоятельно (благодаря сдвигу относительно оси диска). Принцип работы тороидного механизма хорошо понятен по схеме, приведенной ниже.

Принцип работы тороидного вариатора Ниссан

Роботизированная механика

Этот вид трансмиссии представляет собой обычную механическую коробку с переключением скоростей роботом, т. е. без вмешательства водителя. Автомобили с роботом не оснащены педалью сцепления, селектор переключения похож на узел автоматической коробки передач.

Механическая коробка ВАЗ с роботизированным сцеплением

Минусами роботизированных коробок являются:

низкая плавность работы;
плохая динамика (частично исправляется переходом в «ручной» режим);
проблемы при движении на затяжные подъемы;
перегрев дисков сцепления при движении в пробках.

Другим вариантом роботизированной коробки является трансмиссия с двумя сцеплениями, впервые внедренная в производство концерном Volkswagen под торговым обозначением DSG. В коробке применены два сцепления, одно из которых обслуживает четные передачи, а второе — нечетные.

со сцеплением «мокрого» типа, которое является причиной потерь мощности;
с дисками «сухого» типа.

Краткое описание принципа работы:

В момент начала движения сцепление первой передачи включено, передавая крутящий момент, второе — находится в разомкнутом состоянии.
При достижении определенной скорости оборотов двигателя электронный блок управления отключает первое сцепление и включает второе.
После этого первое сцепление перестраивается на управление третьей передачей и ожидает момента переключения.

Семискоростная коробка DSG в разрезе

К традиционным плюсам коробки относится очень быстрая процедура переключения, коробка обеспечивает более динамичный разгон, чем обычная механическая трансмиссия. Компьютерное управление работой коробки позволяет снизить расход топлива на 10-12%. Основным минусом трансмиссии является ускоренный износ сцеплений, особенно «сухого» типа, из-за которого начинаются толчки при переключении

Кулачковая коробка передач

Трансмиссия является механической, автомобиль имеет педаль сцепления. Коробка передач кулачкового типа не имеет в конструкции синхронизаторов, переключение выполняется при помощи кулачковых муфт. Сцепление используется при трогании с места, дальнейшие переключения выполняются при уменьшенном угле открытия дроссельной заслонки. Рычаг переключения перемещается в двух направлениях — включая повышенную или пониженную скорость. Такой механизм называется секвентальным, напоминает устройство переключения скоростей на мотоциклетных коробках.

Для переключения используется муфта, оснащенная несколькими крупными кулачками (не более 5-7), которые входят в зацепление с кулачками, установленными на шестерне передачи. Зацепление имеет значительный боковой зазор, позволяющий ускорить включение скорости. Недостатком коробки являются ударные нагрузки на двигатель и остальные узлы трансмиссии. Для уменьшения осевых нагрузок в коробках применяются прямозубые шестерни.

Кулачковые коробки применяются на мелкосерийных спортивных и доработанных автомобилях. Серийная продукция подобными агрегатами не комплектуется.

Набор кулачковых шестерен для коробки Subaru

Режимы работы автоматических трансмиссий

Для выбора режима работы коробки используется селектор, который связан с . На коробке установлен механизм переключения, который отвечает за включение режимов. Вокруг селектора устанавливается рамка с нанесенными значками, обозначающими режим работы. Значки могут оснащаться подсветкой. На фото показан базовый вариант селектора без возможности ручного переключения.

Типовая схема режимов переключения и управления АКПП

Основной функционал

В процессе эксплуатации автоматической коробки используются несколько основных режимов, особенности работы которых рассмотрены ниже.

Водитель должен знать особенности работы и управления каждым режимом:

Парковка (P, Parking), применяется во время нахождения автомобиля на стоянке, при этом режим не является стояночным тормозом. Включение производится только после остановки машины. В процессе движения режим включить невозможно, поскольку в устройстве механизма переключения имеется специальный блокиратор. Режим парковки позволяет выполнять запуск силового агрегата стартером, Колеса соединены с валами коробки блокирующим механизмом, размещенным в картере коробки.
Задний ход (R, Reverse), используется для маневрирования задним ходом. Включается после полной остановки транспортного средства. В селекторе имеется блокировочный элемент, предотвращающий случайное переключение в движении.
Нейтральная позиция (N, Neutral), в которой в коробке не включена передача. Отличием от парковки является отключенная блокировка колес. Допускается запуск двигателя. Буксировка на режиме нейтрали запрещается, поскольку в коробке отсутствует подача жидкости под давлением.
Режим движения (D, Drive), который применяется для перемещения автомобиля. При включении режима происходит автоматическое переключение скоростей вверх и вниз. На некоторых трансмиссиях используется дополнительный режим L (Low), который ограничивает включение повышенных передач и используется при движении в сложных дорожных условиях.

Многие производители не рекомендуют оставлять автомобиль на уклонах с удержанием только коробкой, поскольку это приводит к деформации и заеданию блокировочного механизма. При остановке автомобиля на уклоне сначала устанавливается нейтральное положение селектора коробки, а затем поднимается рычаг ручного тормоза. При трогании авто удерживается ручным тормозом, затем коробка переводится в положение движения и только потом снимается стояночный тормоз.

Об особых режимах

Особые или дополнительные режимы применяются для эксплуатации автомобиля в условиях бездорожья или для изменения характера работы трансмиссии с учетом специфики движения. Управление дополнительными режимами выполняется кнопками или переводом рычага переключения в отдельное положение.

Режим «Типтроник»

Название режима «Типтроник» (Tiptronic) впервые появилось на автомобилях бренда Порше в 1990 году. Режим позволяет переключать скорости автоматической коробки передач вручную.

Разрабатывая принцип Tiptronic конструкторы стремились соединить в одном агрегате комфортность работы автоматической трансмиссии и достоинства механической. В режиме ручного переключения водитель может контролировать динамику автомобиля в режимах торможения силовым агрегатом. Также имеется возможность принудительного перехода на пониженную передачу перед входом или в процессе входа в поворот.

Ручной режим используется для обеспечения дополнительного ускорения при разгоне. Минусом использования режима Tiptronic является усложнение конструкции коробки и задержки при переключении скоростей, которые могут достигать одной секунды.

Для ручного переключения селектор уводится влево

Переключение выполняется или селектором коробки, переключенным в режим ручного управления трансмиссией. При управлении рычагом он переводится в положении D, а затем вбок, в отдельный ряд, обозначенный символикой «+» и «-«. Значок «+» обозначает направление движения рычага для включения повышенной передачи, значок «-» — для пониженной. Номер включенной передачи отображается на дисплее, расположенном на комбинации приборов.

Подрулевые лепестки переключения

Обозначение подрулевых лепестков аналогичное. Один используется для переключения скоростей вверх, второй — вниз.

Ручной режим переключения автоматической коробки скоростей может называться Steptronic — фирменное название от концерна BMW. Кардинальных отличий в алгоритме работы и управления от Tiptronic нет.

Спортивные режимы

Включение спортивного активирует специальный алгоритм переключения скоростей — на повышенных оборотах двигателя. Ряд производителей транспортных средств задействуют в алгоритме работы блок управления силовым агрегатом, который обеспечивает более интенсивный набор оборотов. При убирании ноги с педали газа обороты падают через некоторое время, что позволяет обеспечить динамику разгона при обратном нажатии на педаль. На некоторых автомобилях при включении спортивного режима могут меняться настройки жесткости подвески и звук выхлопа (при помощи специального клапана).

Селектор Audi S5, включение спортивного режима выполняется движением рычага вниз до упора

Частным случаем спортивного режима можно назвать «кикдаун», который включается при резком нажатии на педаль газа. При этом происходит переключение на пониженную передачу и более интенсивный разгон автомобиля даже при установке селектора переключения в обычном положении.

Другие режимы

В зависимости от производителя автомобиля и коробки могут встречаться дополнительные режимы. Дополнительные режимы управляются передвижением рычага или нажатиями на отдельные кнопки. Кнопки располагаются на рычаге или на центральной консоли.

Овердрайв, представляющий собой дополнительную повышающую передачу. Функция используется в некоторых гидромеханических коробках передач.

Режим овердрайв является аналогом пятой или шестой передачи в механических коробках скоростей. При активации режима происходит переключение на повышенную скорость при отпускании педали газа, а при обратном нажатии коробка уходит на одну или несколько скоростей вниз. При отключенном овердрайве переключение выполняется на повышенных оборотах, при торможении происходит удержание передачи до момента падения оборотов и скорости до определенного значения.

Овердрайв используется при установившемся движении автомобиля по загородным трассам без дополнительной нагрузки (например, прицепа). Режим обозначается на селекторе буквой D или O/D.

Кнопка включения режима Overdrive на селекторе Ford Fusion

Противоположностью режиму овердрайв является функция отключения повышенной передачи. Обозначается на селекторе буквами D3 или O/D Off. Может применяться при движении в городских условиях для обеспечения максимальной динамики. По сути является ранним вариантом спортивного режима.

Режим D3 на селекторе

Зимний режим Manu (S или цифры 1 или 2) включается кнопкой, размещенной рядом с рычагом селектора. При активации режима переключение скоростей происходит на пониженных оборотах двигателя, что снижает пробуксовку колес на заснеженной дороге и льду. Возможно дополнительное снижение пробуксовки путем принудительного переключения коробки скоростей при старте с места на вторую передачу. После начала движения коробка переводится в стандартный режим D. При активном зимне режиме возможен кикдаун, однако он ограничен по оборотам двигателя.

Хорошо видна кнопка Manu, расположенная правее рычага

Инструкция как пользоваться коробкой автомат

Краткая инструкция по эксплуатации автоматических трансмиссий:

Запустить двигатель.
Нажать и удерживать педаль тормоза.
Перевести селектор в позицию движения или заднего хода.
Отключить стояночный тормоз.
Отпустить тормоз, по мере отпускания автомобиль начнет плавно двигаться.
После полного отпускания тормоза нажать на газ для начала движения. Сброс газа приводит к торможению двигателем и снижению скорости.
Для остановки требуется нажать на педаль тормоза.

Режимы переключения и управления АКПП

При эксплуатации трансмиссии рычаг переключается в соответствии с рекомендациями, изложенными выше. При переключении не следует прикладывать излишних усилий на рычаг. Затрудненное переключение является признаком неисправности переключателя или тросового привода.

Фотогалерея

На фото показаны особенности упраленя коробками на некоторых авто. Рекомендации по управлению имеются в инструкции по эксплуатации.

Особенности при управлении автомобилем с АКПП

Особых отличий в управлении автомобилем с автоматической трансмиссией нет. При движении рекомендуется избегать частых и резких разгонов, поскольку они приводят к повышенному нагреву и износу коробки.

Нужен ли автомобилю с коробкой автомат ручной тормоз?

Автомобиль с автоматической трансмиссией обязательно должен иметь исправный стояночный тормоз. Удержание автомобиля на парковке только трансмиссией приводит к повышенным нагрузкам на узел, которые могут стать причиной поломки.

Как пользоваться АКПП в пробках?

При длительном нахождении в пробках, особенно при высокой температуре воздуха, рекомендуется периодически охлаждать агрегат. Для этого селектор переводится в нейтральное положение, автомобиль удерживается рабочими тормозами.

При долговременной остановке в пробке можно перевести селектор коробки в положение парковки. Кроме охлаждения трансмиссии это даст возможность отдохнуть водителю, поскольку ему не требуется удерживать нажатой педаль тормоза.

Подрулевые переключатели

Подрулевые переключатели представляют собой малогабаритные пластиковые рычажки, которые устанавливаются на рулевом колесе и подсоединяются через гибкий шлейф к электронной системе автомобиля. При нажатии на лепестки происходит ручное переключение скоростей.

Рулевое колесо Ford с установленными лепестками

Основные условия эксплуатации АКПП

В процессе эксплуатации коробки владельцу необходимо соблюдать ряд правил, которые продлевают ресурс агрегата. Особенно это касается зимней эксплуатации. Помимо этого, коробка накладывает некоторые ограничения на эксплуатацию, которые также необходимо помнить и соблюдать.

Эксплуатация автоматической коробки зимой

Для прогрева коробки при отрицательной температуре воздуха необходимо:

Запустить двигатель и дать ему поработать 2-3 минуты.
Сесть за руль, удерживая ногой тормоз начать переводить селектор по всем позициям. На каждой позиции требуется давать задержку на 8-10 секунд. Рекомендуется греть коробку еще 5-6 минут, периодически переводя селектор по кругу.
Начать движение плавно, не утапливая педаль газа более чем на треть. Прогреть коробку на плавном режиме движения в течение нескольких километров пути.

Что не стоит делать с АКПП?

Для обеспечения ресурса коробки владельцу не следует производить следующие манипуляции:

Не следует включать нейтральное положение при движении накатом, поскольку в этом случае не обеспечивается смазка и теплоотвод узлов коробки. Злоупотребление движением накатом может стать причиной износа и подгорания фрикционных дисков и пластин в муфтах.
Запрещено переключать режимы движения вперед и назад без полной остановки автомобиля и вращающихся частей в коробке. При переключении необходимо удерживать автомобиль рабочим тормозом. Известны случаи поломки шестерен и картера коробки. Именно по этой причине не разрешается выбираться из грязи или снежного заноса путем раскачивания автомобиля.
Нельзя использовать автоматическую коробку в качестве стояночного тормоза.
Нельзя буксировать автомобиль. Машины с автоматической коробкой буксируются только с загрузкой ведущих колес на тягач.
Запрещено давать повышенную нагрузку на холодную трансмиссию. Для прогрева коробки требуется больше времени, чем на нагрев двигателя, поэтому первые 7-10 км пути рекомендуется двигаться на малой скорости без рывков и ускорений.
Избегать движения по бездорожью с пробуксовкой колес.
Не рекомендуется использовать автомобили с автоматическими коробками для буксировки тяжелого прицепа.

Типичные неисправности автоматической коробки передач

Некоторые распространенные неисправности:

Поломки кулисы переключения, которые не позволяют переключать режимы работы. Ремонт заключается в замене сломанных или изношенных деталей. На некоторых машинах доступ к механизму переключения затруднен, поэтому может потребоваться демонтаж коробки или подрамника вместе с силовым агрегатом и коробкой.
Течь рабочей жидкости через сальники или уплотнительные прокладки. Проблема решается заменой изношенных деталей и сменой жидкости и фильтра.
Блокировка работы коробки из-за выходи из строя управляющей электроники. В процессе ремонта меняются блоки и жгуты проводки.
Коробка не позволяет двигаться вперед, но задняя передача работает. Причиной является износ муфт, заедание или засорение клапанов.
Не работает задняя передача и часть передач переднего хода. Причиной поломки является износ одной из рабочих муфт или поломка гидравлических магистралей, обеспечивающих работу узла.
При попытке переключить селектор и начать движение происходит толчок, режим переключается, но движение не начинается. Это является симптомом поломки гидротрансформатора или недостаточного уровня масла. Возможно засорение фильтра продуктами износа, из-за чего не обеспечивается необходимая производительность и давление в гидравлической системе коробки.
Возможно движение вперед только на одной скорости. Причина — износ муфт, обрыв манжеты привода муфты, заедания клапанов блока.
Металлические шумы при движении указывают на износ подшипников или шестерен. Ритмичный металлический стук на холостом ходу сигнализирует об износе дисков в одной из муфт.
Проблема с движением автомобиля после прогрева коробки, при этом на холодную коробка работает нормально. Дефект возникает в результате износа или поломки лопаток на крыльчатках насоса или турбины.

При возникновении проблем с автоматической коробкой владельцу необходимо обратиться в специализированный сервис. Попытки самостоятельного ремонта могут привести к необратимым последствиям и необходимости замены коробки в сборе.

Появление автомобиля дало старт непрекращающейся гонке по совершенствованию всех систем и механизмов этого транспортного средства. От методов и материалов для кузова до высокотехнологичных способов управления. Карл Бенц придумал первое устройство, позволяющее в нескольких режимах передавать усилия двигателя ходовой системе.

Прогрессивная мысль нескольких поколений конструкторов и изобретателей довела это устройство до известной нам сегодня коробки передач. Но останавливаться на этом производители автомобилей не собирались, и уже в начале прошлого века начались попытки автоматизировать этот процесс. К 30-м годам XX века производители вплотную приблизились к решению задачи. Но ни технологически, ни экономически массовое производство наладить было невозможно, хотя удачные прообразы создать удалось.

Первым же серийным автомобилем с автоматической коробкой передач принято считать Buick Roadmaster, выпущенный в 1947 году . Первая модель имела всего две передачи, но уже через несколько лет была запущена в серию трехступенчатая АКПП принципиально не изменившаяся и до сегодняшнего дня, хотя современная трансмиссия стала на несколько порядков точнее и сложнее.

Как работает АКПП и ее виды

На машинах с автоматом отсутствует педаль сцепления, за исключением тех моделей, где предусмотрена возможность перехода на ручное управление. Эту важнейшую роль выполняет АКПП . Энергия двигателя посредством сложного механизма, о котором речь пойдет ниже, передается трансмиссии. Устройство системы спроектировано таким образом, что переключение режимов регулируется автоматикой. Как это происходит можно понять, разобравшись с алгоритмом работы и главными составляющими элементами АКПП:

гидротрансформатор . Представляет эволюцию муфты, разработанной еще в 1903 году. Место, где происходит передача крутящего момента от двигателя к выходному валу. Принцип прост. Насосная турбина, соединенная с двигателем разгоняет масло внутри корпуса, которое передает энергию на лопасти механизма коробки передач. Таким образом, нет жесткой механической связи между входным и выходным валами . При этом трансформации крутящего момента не происходит. Обеспечивает ее дополнительный элемент, называющийся ротором. Находится он между турбинами и особая конструкция лопастей придает дополнительный крутящий момент силовой установке. Усилие передается на механизм, непосредственно отвечающий за изменение передаточного числа;
планетарный редуктор . Главная деталь АКПП. Сложный механизм, собранный из центральной или солнечной шестерни, венца или большого центрального зубчатого колеса и набора сателлитов, закрепленных на детали, называющейся водило. Изменяя положение отдельных элементов АКПП по оси, формируется несколько комбинаций, предающих на выходе несколько скоростей вращения центрального вала. Количество вариантов и принято называть передачами . Прямой аналог с МКПП, но схема не нуждается в сцеплении, функцию которого выполняет гидромуфта. Подобная система нуждается в точном и сложном управлении. Обеспечить эффективное переключение столь сложного механизма в ручном режиме невозможно;
система управления . Возможны два типа устройств. Первый - это гидравлические механизмы. Сегодня этот тип применяется главным образом в бюджетных автомобилях. Машины среднего класса и выше оборудуются АКПП с электронным управлением. В первом случае датчики, реагируя на смену давления масла в системе, приводят в действие гидравлические толкатели. Они активируют сложную комбинацию муфт и тормозов, механически переключая передачи. Настроена система таким образом, что «перескочить» через передачу невозможно. Переключение возможно только последовательное. Электронная система управления эффективнее. Датчики собирают более полную информацию о работе АКПП. Это и температура жидкости, и скорости вращения каждой оси. Блок управления дает сигнал исполнительным устройствам. Алгоритм срабатывания сразу целой группы деталей находится под контролем электроники. Муфты, тормоза и электромагнитные клапаны, часто именуемые соленоидами, практически постоянно находятся в движении во время езды;
рычаг селектора . Это «ручка», находящаяся в салоне. Во всем мире принята общая для всех АКПП маркировка положений селектора. R - задний ход. N - нейтральная передача. D - основной положение селектора при движении, от старта до остановки. P - Парковка. S –спортивный режим . Некоторые производители элитных и представительских авто снабжают блок переключения дополнительными положениями. Например, Типтроник имеет возможность из автоматического режима перейти к механическому управлению КПП.

Рассматриваемая выше схема относится к классическому варианту. Принцип работы вариаторов и роботов другой. Существенна и разница в цене.

Хорошо отработанные технологии, большие объемы производства классической АКПП делают ее доступнее и вариатора, и роботизированной коробки, которые, впрочем, имеют некоторые преимущества.

Например, вариатор вообще не имеет ступеней переключения, а изменения передаточного числа осуществляется механизмом, напоминающим два конических шкива. Перемещающийся ремень одновременно изменяет входной и выходной диаметр валов, что без потерь мощности и рывков изменяет частоту вращения на выходе. Робот же является по сути качественной МКПП с эффективным электронным управлением. Любители механики всегда могут перейти на любимый ими режим.

Преимущества и недостатки

Достоинств у АКПП много. Управление механикой требует длительного обучения и постоянного внимания при вождении. Владельцев автомобилей с автоматикой эта проблема не касается. Большую часть времени в момент вождения коробка находится в одном положении - D, что означает движение или драйв. Но это не все бонусы. Преимущества заключаются и в следующем:

Комфорт и концентрация внимания на дорожную обстановку, а не на приборы.
Сохранение ресурса двигателя. Автомат не позволяет механике работать в критических режимах, что предотвращает износ основных деталей и расходных материалов.
Безопасное вождение в сложных климатических условиях. Совместно с другими системами автомат не позволяет водителю допускать критические ошибки в управлении.

Однако не только плюсы отмечаются специалистами и простыми автовладельцами. Имеются и недостатки:

Выше чем у МКПП потребление топлива. КПД автомата может быть до 12% ниже, чем у механики. Впрочем, это не относится к последнему поколению АКПП. Совершенствование технологий производства сегодня сводит эту разницу к минимуму.
Динамика. Автоматический режим не позволяет работать системам автомобиля в экстремальных условиях, что лишает водителя полностью почувствовать всю мощь и возможности машины. Но для большинства городских жителей это не актуально. В повседневной жизни, где продвижение осложнено пробками переходами и светофорами автомат скорее благо, нежели недостаток.
Стоимость автомобиля. Модели с автоматом стоят заметно дороже своих аналогов с МКПП.
Невозможность буксировки. При поломке АКПП приходится вызывать эвакуатор. Возможность перемещения выключенной машины ограничено небольшим расстоянием на минимальной скорости, и то при опыте и знаниях как это сделать безопасно для механики автомобиля.
Ремонт. Сложность конструкции и высокая цена запчастей и обслуживания, включающая в себя и большее количество расходных материалов заставляет раскошеливаться владельцев авто с АКПП.

Как правильно управлять машиной с коробкой автоматом

Сложностей при обучении и последующей эксплуатации никаких нет. В отличие от механики смотреть на стрелку тахометра или определять по звуку момент переключения не надо. Положения ручки автомата бывают следующие:

Парковка. Обозначается буквой P. В этом положении блокируемый выходной вал не дает автомобилю возможности двигаться. На ровном месте этого достаточно для сохранения устойчивости, но на наклонной поверхности рекомендуется воспользоваться ручным тормозом;
Позиция рукоятки N соответствует нейтральной передаче на МКПП. При выключенной системе управления машину можно перемещать;
Задний ход обозначается буквой R, что означает реверс. В этой позиции невозможно запустить двигатель, а при движении вперед резкий перевод селектора на задний ход наверняка выведет из строя коробку передач;
Основное положение маркируется на селекторе буквой D. Переключение всех передач вперед, от низшей к самой высокой, происходи в этом режиме.
Дополнительные положения. К ним относится режим Sport, отмечающийся как S. В этом режиме максимально используется мощность двигателя. Динамика разгона заметно выше у автомобилей с дополнительной опцией Kickdown. Для равномерного и экономичного движения возможна функция Overdrive. На некоторых моделях имеется отдельный переключатель в зимний режим. При поломке АКПП автоматика может заблокировать механизм на текущей передаче и перейти в аварийный режим.

Особенности эксплуатации автомобиля с АКПП

Порядок операций, необходимых для начала движения на большинстве машин с автоматом одинаков:

Вставить ключ и повернуть его в режим зажигания.
Нажать педаль тормоза.
Перевести рукоятку селектора в нужное положение. Либо вперед, либо назад.
Отпустить педаль тормоза.

Автомобиль начнет плавное движение в выбранном направлении, даже не нажимая на педаль, воспользовавшись которой можно ускорить динамику. Автомат в первую очередь реагирует именно на работу акселератора. Режим «Драйва» не переключают при кратковременных остановках, например, на светофоре . Используют лишь тормоз. Положение «Парковка» включают при более длительной остановке.

Нужно избегать бездорожья и неоднородного покрытия. Пробуксовку в идеале вообще надо стремиться избегать;
Необходимо дать системе прогреться. АКПП выйдет на заявленный уровень лишь при определенной температуре масла. Поэтому даже в летнее время лучше первые несколько минут движения избегать резких ускорений и больших скоростей;
Не стоит допускать перегруза. Автомат имеет более чувствительную механику, которая рассчитана на определенные нагрузки. Загружать чрезмерно салон или тянуть тяжелый прицеп настоятельно не рекомендуется;
Обратить нужно внимание и на документацию. Допускается ли буксировка для данного типа АКПП. Некоторые модели вообще не подлежат принудительному перемещению. Для некоторых видов установлены строгие ограничения по скорости и расстоянию.

Общемировой тренд сегодня — это конечно автомобили с АКПП. Характеристики по многим параметрам приблизились к высококвалифицированному вождению на механике. Удобства же неоспоримы и в дополнительной рекламе не нуждаются.

23 октября 2016

Автоматическая коробка передач автомобиля предназначена для передачи мощности двигателя на колеса. Она устанавливает именно ту передачу, которая лучше всего подходит для текущей скорости движения. Автоматическая трансмиссия избавляет водителя от необходимости переключения скорости вручную. Компьютер автомобиля при помощи датчиков определяет, в какой момент необходимо переключить скорость и посылает сигнал в электронном виде на включение или выключение передачи.

Основные элементы автоматической трансмиссии

Механизм автоматической коробки передач автомобиля представляет собой систему рычагов и шестеренок, передающих мощность на ведущие колеса, позволяя двигателю работать наиболее эффективно.

Собирается коробка в алюминиевом кожухе, называемом картером. В нем располагаются главные компоненты автоматической трансмиссии:

Гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления, но не требующий со стороны водителя производить непосредственное им управление.
Планетарный ряд, изменяющий передаточное отношение при переключении.
Задний, передний фрикционы, тормозная лента, непосредственно осуществляющие переключение передач.
Устройство управления.

Как работает гидротрансформатор?

Гидротрансформатор состоит из следующих основных элементов:

насоса или насосного колеса;
турбинного колеса;
плиты блокировки;
статора;
обгонной муфты.

Чтобы понять, как работает автоматическая коробка передач, нужно в целом представлять ее устройство. Так, насос механическим соединением связан с двигателем. Турбинное колесо соединяется с валом КПП при помощи шлицов. При вращении насосного колеса при работающем двигателе создается поток масла, который вращает турбинное колесо гидротрансформатора.

В этом случае гидротрансформатор выполняет роль обычный гидромуфты, посредством жидкости лишь передавая от двигателя на вал автоматической коробки крутящий момент. При увеличении оборотов двигателя сколь-нибудь существенного увеличения крутящего момента не происходит.

Для преобразования крутящего момента схема автоматической коробки включает статор. Принцип работы заключается в том, что он перенаправляет поток масла обратно на крыльчатку насоса, заставляя ее быстрей вращаться, увеличивая крутящий момент. Чем скорость вращения турбинного колеса по отношению к насосу меньше, тем большая остаточная энергия передается статором посредством возвращаемого масла на насос. Соответственно крутящий момент увеличивается.

Основы работы турбины и насоса АКПП

Турбина всегда вращается медленнее, чем насос. Максимальное соотношение скоростей вращения насоса и турбины достигается при неподвижном автомобиле, уменьшаясь при увеличении скорости транспортного средства (ТС). Связь статора с гидротрансформатором осуществляется через обгонную муфту, способную вращаться лишь в одном направлении.

Лопатки турбины и статора имеют особую форму, за счет чего поток масла перенаправляется на обратную сторону лопаток статора . При этом статор заклинивает и, оставаясь неподвижным, он передает на вход насоса наибольшую энергию масла.

За счет такого режима работы гидротрансформатора обеспечивается максимальная передача крутящего момента. Он увеличивается почти в три раза при трогании автомобиля с места.

При разгоне ТС турбина относительно насоса проскальзывает все меньше до наступления момента, когда колесо статора подхватывается потоком масла, начиная вращаться в направлении свободного хода обгонной муфты. Устройство при этом начинает работать как обычная гидромуфта, не увеличивает крутящий момент. В этом режиме КПД гидротрансформатора не превышает 85%. Такой режим работы сопровождается выделением избытка тепла и повышением расхода топлива.

Назначение блокировочной плиты

Этот недостаток устраняется при помощи специального устройства - блокировочной плиты. Несмотря на механическую связь с турбиной, конструктивно она выполнена так, что может перемещаться вправо и влево. Это устройство включается в работу при достижении автомобилем высокой скорости. По команде устройство управления поток масла меняется таким образом, чтобы он прижимал блокировочного плиту к корпусу гидротрансформатора справа.

При этом турбина и насос связываются друг с другом механически. Для повышения сцепления на внутреннюю сторону корпуса гидротрансформатора наносится специальный фрикционный слой . Таким образом двигатель связывается с выходным валом автоматической коробки. Естественно такая блокировка сразу выключается даже при незначительном торможении автомобиля.

Выше был описан лишь один из способов блокировки гидротрансформатора. Однако любой другой способ преследует ту же самую цель - предотвратить проскальзывание турбины по отношению к колесу насоса. Обычно описанный режим действия в различных источниках называется Lock-Up.

Работу гидротрансформатора для чайников будет проще понять, если вместо турбины и насоса представить два простых вентилятора, один из которых работает от сети, а другой вращается за счет создаваемого первым вентилятором потока воздуха. Только вместо воздуха здесь выступает масло, а лопасти первого вентилятора (насоса в случае АКПП) приводятся в движение не за счет электричества, а за счет механического соединения с валом двигателя автомобиля.

Планетарные ряды

Гидротрансформатор может увеличивать крутящий момент, но лишь до определенного предела. Устройство автоматической коробки передач для более значимого увеличения момента, например, при преодолении подъемов, а также для движения задним ходом предусматривает планетарные ряды. Планетарная передача также обеспечивает ровное переключения скоростей при движении без потери мощности мотора. Благодаря ей переключение происходит без толчков, случающихся при работе обычной трансмиссии.

Планетарный ряд включает следующие элементы:

солнечную шестерню;
сателлиты;
эпицикл;
водило.

Планетарным ряд называются из-за того, что фрикционные колеса, вращающиеся одновременно вокруг своих осей и перемещающиеся вместе с этими осями, очень напоминают планеты солнечной системы. От их взаимного положения зависит, какая в данный момент включена передача.

Как переключаются передачи в АКПП?

Переключение передач или изменение в планетарном редукторе передаточного числа осуществляется блокировкой и разблокировкой элементов планетарного ряда посредством тормозных лент и фрикционов. В гидравлической системе автоматической коробки передач автомобиля непосредственно переключение передач осуществляется клапаном. Трехскоростная коробка имеет два таких клапана, один из которых осуществляет переключение с первой передачи на вторую, другой - со второй на третью. Четырехскоростная коробка имеет уже три клапана.

Другие виды АКПП

Помимо рассмотренной гидравлической трансмиссии сегодня широко распространены другие типы автоматических коробок:

Вариаторная АКПП. В этом типе трансмиссии фиксированного передаточного числа для передач не существует. Поэтому такая АКПП называется бесступенчатой. Принцип работы в том, что в отличие от других «автоматов» она более эффективно использует мощность двигателя. Вследствие этого автомобили, оснащенные данным типом трансмиссии являются более экономичными и комфортными.
Роботизированная КПП. Автоматической такую коробку можно назвать условно, так как по сути она является обычной «механикой», где функция педали сцепления возложена на электронный блок. Автомобили с какими коробками также являются довольно экономичными, но менее комфортными, так как зачастую переключение передач в автоматическом режиме сопровождается рывками.

Таким образом, помимо наиболее распространенной гидравлической АКПП существует еще несколько видов автоматических коробок, различающихся своей конструкцией. Отличаются они ценой, экономичностью, комфортом управления авто. Общее же то, что водитель избавлен от необходимости самостоятельного выбора и переключения передач.

Вы приобрели автомобиль с автоматической коробкой передачи и не знаете, как справиться с новым для вас типом трансмиссии. Наши простые советы помогут вам понять, как управлять автомобилем с АКПП и избежать при этом самых распространенных ошибок автолюбителей.

Чем отличается АКПП от МКПП

К сожалению, не все знают, как правильно использовать АКПП на автомобиле, ошибочно полагая, что эксплуатация такой машины практически ничем не отличается от применения МКПП. Но такой подход приводит к снижению потенциала трансмиссии и даже ее поломке.

Механическая коробка имеет свои преимущества, но большинство современных автолюбителей выбирают именно АКПП. Управлять такими авто проще, так как в них отсутствует педаль сцепления. Есть только две педали - тормоз и газ. Учиться водить машину с АКПП легче, но те, кто годами ездил на авто с механикой долго не могут привыкнуть к особенностям использования коробки-автомата.

Основное ее преимущество - возможность автоматического выбора передаточного числа в соответствии с дорожными условиями. Это удобная функция, так как переключение скоростей не требует таких движений, как нажатие на педаль сцепления во время переключения передач, остановок и старта.

Тем не менее, следует понимать, что использования коробки-автомата требует определенных знаний и навыков. И для начала нужно разобраться, какие режимы она имеет.

Режимы АКПП

Чтобы понять, как правильно использовать АКПП. нужно разобраться в тонкостях ее режимов. На коробке указаны буквы с соответствующими значениями:

P - режим парковки. Это положение помогает осуществлять запуск агрегата. Его можно включать только после того, как машина полностью остановилась, и водитель поставил ручник в активный режим.

D - режим движения. Он помогает активировать режим движения автомобиля, трансмиссия при этом автоматически переводится в нужные режимы. Именно в этом режиме трансмиссия и находится дольше всего.

R - задний ход. Его возможно активировать только при полной остановке автомобиля и удержании подали тормоза.

N - нейтральный режим, переводит двигатель на холостой ход, крутящий момент колесам в это время не передается. Его не рекомендуется включать во время движения авто. Как правило он используется для прогревания двигателя в холодный период времени.

D3 - положение снижения оборотов двигателя. В этом режиме торможение является более эффективным, он применяется на небольших подъемах и спусках.

D2 - применяется в экстремальных условиях езды, например, при движении по горному серпантину или гололеду.

Переключение рычага из режима D в положение D2 и D3 может осуществляться непосредственно во время движения автомобиля.

Управление машиной с автоматической трансмиссией в целом, мало чем отличается от езды на механике. Тем не менее, оно требует соблюдения определенных правил и знания некоторых моментов, которые помогут максимально эффективно использовать возможности трансмиссии.

Как правильно управлять коробкой автомат

Для того чтобы запустить двигатель, требуется нажать педаль тормоза, и, не отпуская ее, перевести рычаг коробки передач из положения P, N или R в положение D. Многие водители в процессе обучения могут забывать о том, что при этом педаль тормоза должна быть нажата.

Для того чтобы повысить скорость автомобиля, достаточно просто сильнее надавить на педаль газа, и двигатель автоматически станет набирать нужное количество оборотов. В отличие от эксплуатации МКПП, со стороны водителя при этом не потребуется никаких усилий, таким образом реакция на дорожную обстановку в значительной степени ускоряется. Для того чтобы сбросить скорость, достаточно только отпустить педаль акселератора, то есть газа. Чем меньшее усилие на нее применяется, тем медленнее будет двигаться машина.

Для полной остановки или быстрого снижения скорости достаточно воспользоваться педалью тормоза. Чтобы после этого снова начать движение, нужно только перевести ногу с тормоза на газ. При этом рычаг коробки передач может постоянно оставаться в режиме движения, то есть в положении D. Есть смысл переключаться на другую передачу только при длительных остановках с полным глушением мотора.

При езде в черте города водителю достаточно просто переключить рычаг селектора в позицию «движение», после чего на снижении и повышении скоростей потребуется работать педалями газа и тормоза. Здесь все предельно просто, именно поэтому большинство городских автомобилей оснащаются именно автоматическими коробками передач.

Использование зимнего режима

Большинство новых автомобилей оснащаются дополнительным режимом для езды зимой. Обозначается он значками «*», «W», «SNOW», «HOLD», «WINTER». Этот режим очень удобен при езде по заснеженной или обледенелой дороге. Его цель - исключение пробуксовок и заносов. Он полностью отключает первую передачу.

Важно! Не следует включать зимний режим при езде в теплое время года на сухой дороге, так как нагрузка на трансмиссию в этом случае сильно увеличивается, что может привести к ее перегреву.

Цель использования зимнего режима - ограничение ускорения оборотов двигателя выше отдельных передач.

Недостатки АКПП

Некоторые владельцы авто с АКПП переустанавливают коробки передач для дальнейшего использования механической трансмиссии. Это связано с наличием некоторых недостатков коробки-автомата.

К ним можно отнести:

Важно! Несмотря на то, что многие водители практически не используют ручной тормоз при постановке автомобилей с АКПП на стоянку, следует все-таки применять «ручник», так как это предусмотрено Правилами дорожного движения.

Автоматическая коробка передач. Как правильно пользоваться АКПП показано на видео: