Автоматическая коробка передач: устройство и принцип работы

Правила езды с АКПП

1. Переключение рабочего режима АКПП проводят при предварительном нажатии педали тормоза
2. Перевод в нейтральную позицию между сменами режимов АКПП не имеет смысла.
3. Снятие ноги с тормозной педали рекомендуется лишь после ощущения водителем характерного толчка, указывающего на полное включение передачи.
4. Недопустимо переключение селектора в нейтральную позицию при остановке на светофоре или при пробке.
5. Нежелательно переключение в нейтральный режим при спуске.
6. Не допускается сильное надавливание на газовую педаль при пробуксовке. Предпочтительно включение низких передач, для медленного вращения колёс.

Другие нюансы эксплуатации автоматической коробки приходят с опытом вождения машины с автоматом.

Турбинная передача

Турбинная передача является одной из основных компонентов автоматической коробки передач (АКПП). Она осуществляет передачу крутящего момента от двигателя автомобиля на ведущий вал АКПП.

Турбинная передача состоит из нескольких элементов, включая гидротрансформатор, турбину, вентили и насос. Гидротрансформатор представляет собой гидравлическое устройство, которое передает крутящий момент от двигателя к турбине.

Турбина вращается под воздействием струи масла, которую создает насос. Когда двигатель работает на холостом ходу или находится в состоянии прогрева, турбина находится в спящем режиме и не вращается. По мере увеличения оборотов двигателя, турбина начинает вращаться и передает крутящий момент на ведущий вал АКПП.

Турбинная передача обладает рядом преимуществ. Во-первых, она обеспечивает постепенное и плавное разгонение автомобиля, что повышает комфортность вождения. Во-вторых, она позволяет эффективно использовать крутящий момент двигателя на разных скоростях. Например, на низких скоростях турбинная передача увеличивает крутящий момент, что улучшает управляемость автомобиля при маневрах.

Турбинная передача является важным элементом АКПП и позволяет автоматической коробке передач эффективно переключать передачи и обеспечивать комфортное и плавное движение автомобиля.

Преобразователь крутящего момента

Преобразователь крутящего момента является одним из ключевых компонентов автоматической коробки передач (АКПП). Его основной задачей является изменение крутящего момента, поступающего от двигателя, таким образом, чтобы обеспечить бесперебойную передачу мощности к колесам автомобиля.

Преобразователь крутящего момента состоит из двух основных компонентов: гидротрансформатора и муфты синхронизации. Гидротрансформатор является главным элементом, отвечающим за передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. Он состоит из двух половинок, соприкасающихся друг с другом. Одна из половинок соединена с двигателем, а другая — с коробкой передач.

Муфта синхронизации используется для плавного и бесшумного переключения передач. Данная муфта позволяет согласовать скорость вращения двигателя и коробки передач, что упрощает процесс переключения передач и уменьшает их износ. Благодаря преобразователю крутящего момента, передача мощности на колеса автомобиля происходит плавно и без рывков.

Преобразователь крутящего момента имеет ряд преимуществ перед механической коробкой передач. Он обеспечивает более комфортное и плавное движение автомобиля, а также улучшает его управляемость на неровных дорогах. Кроме того, использование преобразователя крутящего момента позволяет снизить расход топлива, так как он позволяет двигателю работать в более оптимальном режиме.

Турбина

Турбина — это одна из основных компонентов автоматической коробки передач. Она отвечает за передачу крутящего момента от двигателя к колесам автомобиля.

Турбина состоит из двух основных частей: торцового колеса и корпуса. Торцовое колесо имеет лопасти, которые захватывают и переносят поток жидкости — трансмиссионной жидкости. Корпус турбины содержит камеры, через которые проходит жидкость.

Принцип работы турбины основан на использовании потока жидкости для создания крутящего момента. При прохождении жидкости через торцовое колесо, лопасти его начинают вращаться, что приводит к передаче момента на выходной вал. Таким образом, турбина позволяет автоматической коробке передач контролировать передачу мощности от двигателя к колесам в зависимости от условий движения.

Что такое АКПП и история ее создания

Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.

В настоящее время существует несколько видов автоматической КПП:

В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату

История изобретения

Основу автоматической трансмиссии составляет планетарная коробка передач и гидротрансформатор, впервые изобретенный исключительно для нужд судостроения в 1902 году немецким инженером Германом Фиттенгером. Далее в 1904 году братья Стартевенты из Бостона представили свой вариант автоматической КПП, имеющий две коробки передач и напоминающий чуть доработанную механику.

Автомобиль, оснащенный планетарной коробкой передач, впервые увидел свет под маркой Ford Т. Суть коробки заключалась в плавном переключении скоростей за счет двух педалей. Первая включала повышающую и понижающую передачи, а вторая – заднюю.

Эстафету приняла компания General Motors, которая в середине 1930-х годов выпустила полуавтоматическую трансмиссию. Сцепление в автомобиле еще продолжало присутствовать, а планетарным механизмом управляла гидравлика.

Приблизительно в это же время компания Крайслер доработала конструкцию коробки гидромуфтой, а вместо двухступенчатой коробки стал использоваться овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы.

Первую в мире полностью автоматическую КПП в 1940 году создала все та же компания General Motors. АКПП представляла собой сочетание гидромуфты с четырехступенчатой планетарной коробкой с автоматическим управлением посредством гидравлики.

Сегодня известны уже шести-, семи-, восьми- и девятиступенчатые АКПП, производителями которых являются как автоконцерны (KIA, Hyundai, BMW, VAG), так и специализированные компании (ZF, Aisin, Jatco).

Плюсы и минусы АКПП

Как и любая коробка передач, автоматическая трансмиссия имеет как плюсы, так и минусы. Представим их в виде таблицы.

Плюсы АКПП	Минусы АКПП
1. Плавное и автоматическое переключение скоростей, создающее комфорт для водителя.	1. Сложность конструкции.
2. Отсутствие необходимости в периодической замене сцепления.	2. Высокая стоимость самой коробки.
3. Хорошая динамика за счет возможности ручного переключения скоростей.	3. Высокая стоимость ее обслуживания.
4. Автомат может подстраиваться под стиль вождения водителя (адаптироваться).	4. Более низкий КПД и повышенный расход топлива в сравнении с механикой.

Как научится ездить на роботизированной коробке передач? Основные особенности управления

Чтобы не допустить появления неисправностей в работе трансмиссии, надо знать, как пользоваться роботом, а именно:

• как выполнять прогрев агрегата;
• как правильно начинать движения;
• как пользоваться трансмиссией при эксплуатации авто в режиме города.

Прогрев роботизированной коробки переключения передач и особенности эксплуатации

Многие производители авто утверждают, что роботизированные агрегаты не нуждаются в прогреве. Но в этом вопросе надо учитывать температуру рабочей жидкости в смазочной системе, а также как масло ведет себя в условиях мороза. Некоторые типы расходных материалов при низких температурах загустевают и собираются в нижней части агрегата. По стандарту процесс прогрева состоит в запуске двигателя и выжидании 2-3 минут. При прогреве автомобиля не нужно трогать рычаг КПП.

Если автомобиль находится в гараже, то выгонять его нужно спокойно и плавно, чтобы не допустить толчков и рывков. При прогреве надо следить за количеством оборотов, их число в идеале будет минимальным и составит около 1 тысячи в минуту. Выполнять прогрев агрегата следует и летом, благодаря этому все составляющие компоненты робота будут качественно смазаны. Выполнение прогрева позволит не допустить быстрого износа и стирания компонентов агрегата.

Основные особенности эксплуатации, которые позволят увеличить ресурс работы агрегата в целом:

1. Нельзя допустить буксования при езде в мороз. Это приведет к быстрому износу исполнительных механизмов и узлов. Регулярное буксование станет причиной разкалибровки агрегата.
2. Специалисты не советуют часто ездить по сильно заснеженным поверхностям. Транспортное средство может застрять, что в итоге станет причиной пробуксовок.
3. В качестве зимней резины рекомендуется использовать изделия, оснащенные шипами. При установке на колеса обычных шин есть вероятность пробуксови на гололеде.
4. При длительных простоях, составляющих несколько дней и более, селектор коробки передач рекомендуется устанавливать в положение Е. Мотор должен быть заглушен.
5. Если состояние дороги плаченое, специалисты советуют начинать движение со второй скорости, но при этом сильно не газовать.

Об основных принципах управления роботизированной КПП на примере Лады Гранты рассказал Алексей Рыков.

Правила правильного старта на коробке робот

Владельцам машин, оборудованных роботизированными КПП, надо учитывать, что некоторые транспортные средства не имеют дополнительной опции помощи при старте. В частности, речь идет о начале движения на возвышенности, в гору

Поэтому важно правильно научиться трогаться с места. Процедура троганья выполняется так же, как на машине с механическим агрегатом. Более подробно о начале езды:

Более подробно о начале езды:

1. Рычаг стояночного тормоза должен быть поднят.
2. Рычаг коробки передач устанавливается в режим А.
3. Водитель легко, без усилий жмет на газ.
4. Одновременно с этим отключается рычаг стояночного тормоза.

Если при начале езды на улице минусовая температура и высокая влажность, селектор коробки можно перевести в положение М1. Сила воздействия на педаль газа должна быть допустимой, чтобы не произошла перебуксовка. Если машина оборудована гироскопом, то при выборе автоматического режима микропроцессор агрегата сам выберет необходимую скорость и будет выполнять переключение. Это позволит переключаться скоростям на понижение. Если водитель опытный, то с учетом ситуации он может установить режим М при фиксации установленной передачи.

Если изначально устанавливается скоростной режим, то скорость передвижения не рекомендуется менять. Количество оборотов двигателя должно составить от 2500 до 5000 в минуту, но не за пределами этого диапазона. При начале езды на спуске селектор трансмиссии устанавливается в режим А и отключается рычаг ручного тормоза.

Эксплуатация роботизированной коробки передач в городских условиях

Регулярная эксплуатация автомобиля в режиме города и пробок может привести к быстрому износу компонентов трансмиссии. Для предотвращения этого при остановке машины следует переводить рычаг коробки передач в режим N. Затем производится активация стояночного тормоза и остановка мотора. Если остановки кратковременные, к примеру, в условиях пробок, то режим нейтрали можно не включать, достаточно остановиться, когда рычаг установлен в режим А. Если автомобиль простоит в пробке больше одной минуты, то двигатель надо будет остановить.

О тонкостях использования машин с установленным роботом рассказал Василий Костин.

Виды АКПП, их преимущества и недостатки

Под понятием АКПП подразумевают и классическую конструкцию, и электронный вариант, и вариатор. Каждому виду есть чем похвастаться перед аналогами.

Классическая автоматическая коробка передач

Под классикой подразумевают гидротрансформаторную коробку-автомат, конструкция которой была рассмотрена выше. 

Преимущества и недостатки классической АКПП:

Плюсы	Минусы
Плавный ход  без рывков	Низкое КПД и увеличенный расход топлива по сравнению с механикой и автоматическими аналогами
Предохраняет двигатель от перегрузок	Большой объем масла
Надежна и проста в обращении, не требует от водителя специфических навыков	Низкая динамика, из-за которой возникают ощутимые паузы между переключением скоростей
К ней проще подобрать запасные части	Плохо переносит сильные морозы. В холодную погоду не нужно резко стартовать и раскручивать двигатель
Подходит для водителей-новичков и автовладельцев, которые неуверенно себя чувствуют на дорогах с оживленным трафиком

Роботизированная

Коробка-робот стала недорогой альтернативой классической АКПП. Она может работать в ручном и автоматическом режиме. По принципу действия похожа на механику. Но в отличие от МКПП за выжимку сцепления и переключение скоростей отвечает электронное устройство.

Преимущества и недостатки роботизированной АКПП:

Плюсы	Минусы
Понятная и более надежная конструкция, чем у коробки-автомат и вариатора	Ощутимые паузы между переходами с одной скорости на другую. Особенно это заметно при переключении с низшего ряда на высшей и наоборот
Недорога в обслуживании	Набор скорости с ощутимыми провалами
Проста в ремонте	Трудно трогаться под горку
Наличие ручного переключения передач	Нарушение правил эксплуатации приводит сцепление в негодность за короткий срок

Вариатор

Вариатор — бесступенчатая трансмиссия, которая составила достойную конкуренцию классической АКПП.

Преимущества и недостатки вариатора:

Плюсы	Минусы
Экономичен в расходе топлива	Непригоден для езды по бездорожью, потому что перегревается в сложных условиях эксплуатации
Предельно возможная динамика разгона	Дорогостоящий ремонт и обслуживание
Плавно переключает скорости даже при разгоне или в момент торможения
Безопасен на гололеде
Предохраняет мотор от нагрузок

Что такое автоматическая коробка передач

Коробка-автомат — это один из видов трансмиссии, при которой происходит автоматический выбор необходимого передаточного числа без участия водителя с учетом характера движения, скорости и других параметров.

В автомобиле с АКПП отсутствует педаль сцепления в связи с тем, что сцепление заменено гидротрансформатором, который и передает крутящий момент на колеса.

Запуск автомобиля с АКПП

Для обеспечения сохранности АКПП в автомобиле предусмотрены несколько видов защит.

Для запуска двигателя автомобиля рычаг селектора должен располагаться в положении Parking (P) или Neutral (N). При нахождении селектора в других режимах пуск мотора будет невозможен, так как или не провернется ключ или вообще ничего не произойдет.

В связи с тем, что режим «N» задуман производителем в основном для буксировки машины, то для запуска двигателя предпочтительнее использовать режим «Р», при котором ведущие колеса заблокированы, что защищает от незапланированного движения автомобиля по наклонной поверхности.

Еще одной немаловажной защитой от неправильного запуска автомобиля является необходимость выжима тормозной педали, что очень полезно при пуске машины в положении селектора на «N», так как нажатая педаль тормоза не даст покатиться автомобилю при нахождении на наклонной поверхности. В современных машинах существуют дополнительные виды защит с целью противодействия угону. Если при соблюдении всех этапов для правильного запуска мотора ключ в замке зажигания не получается повернуть и рулевое колесо также не реагирует на попытки повернуть — включилась защита от угона

Если при соблюдении всех этапов для правильного запуска мотора ключ в замке зажигания не получается повернуть и рулевое колесо также не реагирует на попытки повернуть — включилась защита от угона

В современных машинах существуют дополнительные виды защит с целью противодействия угону. Если при соблюдении всех этапов для правильного запуска мотора ключ в замке зажигания не получается повернуть и рулевое колесо также не реагирует на попытки повернуть — включилась защита от угона.

Для ее снятия необходимо аккуратно поворачивать ключ при одновременном повороте рулевого колеса в любом направлении. При согласованных действиях защита от угона выключится и будет возможен запуск автомобиля.

Как трогаться на автомате

После запуска двигателя машину необходимо снять с ручного тормоза.

Для начала движения при выжатой педали тормоза необходимо перевести селектор на одно из положений, нажав кнопку на нем:

• «D» — движение вперед в обычных условиях;
• «R» — движение задним ходом при необходимости маневра;
• «L» или «D2» — для движения по бездорожью, при нахождении автомобиля на значительном уклоне в момент начала движения, максимально разрешенная скорость для таких режимов менее 40 км/ч;
• «D3» — при необходимости тронуться с небольшой горки;
• «S», «W», «*», «Hold», «Winter» — зимний режим, для старта и движения по снегу со сниженной вероятностью пробуксовки ведущих колес.

После отпускания педали тормоза автомобиль начнет движение даже без нажимания на педаль акселератора (газа).

При сильных морозах до начала движения после длительной стоянки в холодном месте необходимо дать прогреться двигателю и трансмиссии в течение 6-10 минут.

Как тормозить двигателем на автомате

На автоматических КПП можно тормозить двигателем, только этот процесс отличается от МКПП.

Для подтормаживания двигателем в зависимости от условий необходимо выбрать следующие положения селектора:

• при наличии кнопки «O/D» на скорости ниже 110 км/ч ее можно нажать для плавного притормаживания двигателем и ограничения скорости передвижения до 80 км/ч;
• «L», «D1» или «D2» при движении по бездорожью со спусками и подъемами под большим углом, такие режимы позволяют использовать максимум мощности и ограничивают скорость до 20-50 км/ч (L, D1), 40-80 км/ч (D2);
• «D3» — движение до 3-й передачи при скорости до 100-110 км/ч;

Как пользоваться ручником

Производитель указывает, что использовать стояночный тормоз необходимо даже в положении селектора «Р»

Основными моментами для использования ручного тормоза являются:

• необходимость дополнительной фиксации машины при стоянке с работающим мотором, особенно при покидании транспорта;
• необходимость надежной фиксации машины в случае установки запаски и другого мелкого ремонта;
• при остановке на поверхности с большим углом наклона для избегания выбивания селектора с положения «Р» из-за большой нагрузки на ведущие колеса.

Перед началом движения необходимо проверять стояночный тормоз для избегания попытки начать движение при затянутом стояночном тормозе.

Принцип работы

То, как будет функционировать этот агрегат зависит от кинематической схемы привода. Так подводку вращательного движения можно осуществлять к любому элементу этой системы, а снятие производить с какого-либо из оставшихся. Передаточное число зависит от того, согласно какой схемы организована подводка и съем вращательного движения.

Для того, чтобы механизм включался в рабочее положение, используется воротник. иначе воротник может быть отключен, и, следовательно, изменение будет исключено, и передача останется нейтральной. Темная часть — одна часть; из того, что это такое, заключается в том, что воротник полностью закрывает кольцо синхронизатора и прямые зубы этой части, пока он не соприкоснется с шестерней винтовых зубов. Здесь у нас типичная механическая коробка передач, используемая на автомобилях с задним приводом.

Если пресса была нажата вилкой или хомутом, диск сцепления не включался; в результате двигатель не включал бы управляющий вал, который запускает передачу. Это происходит, когда нажата педаль сцепления. если вы ступите на педаль, это приводит в движение главный насос, жидкость перемещается к насосу привода, штифт оставляет насос нажатием вилки; вилка прижимает ошейник к диафрагме пресса; в результате диск сцепления, расположенный в рабочем положении, нажатый между прессом и маховиком двигателя, освобождается от этого давления, позволяя внести изменения.

Типы АКПП и их различие

На рынке представлены автомобили с тремя основными видами коробок-автомат, имеющими конструктивные отличия. Кратко рассмотрим их особенности:

1. Классическая АКПП (гидротрансформатор). Один из наиболее востребованных вариантов трансмиссии, который устанавливается на многих новых автомобилях. В состав такого изделия входит редуктор, гидротрансформатор и система управления. Подобные коробки активно применяются на легковых и грузовых машинах. Они не рекомендуются новичкам, ведь перестроиться на них после «механики» крайне сложно.
2. Роботизированная КПП. Более современный вариант автоматической трансмиссии. Здесь скорости переключаются за счет связи электрических элементов, управляемых блоком управления. Главной особенностью такой «коробки» является наличие сцепления в кожухе.
3. Вариатор. Главным отличием такого «автомата» является отсутствие ступеней, а изменение скорости происходит с максимальной плавностью (без малейших рывков). Такая конструкция способствует снижению расхода горючего и улучшению динамики. Конструктивно вариаторы могут работать на ремне, тороиде или цепи.

В отдельную категорию также входят DSG, представляющие собой роботизированные АКПП. Здесь 1-я и 2-я скорость включаются автоматически при отключенном сцеплении. Также имеются многовальные КПП прямого переключения, предусмотренные в большей части на спортивных машинах.

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор состоит из:

1. планетарных элементов
2. муфт сцепления и тормозов
3. ленточных тормозов

Планетарный элемент представляет собой узел из солнечной шестерни, вокруг которой расположены сателлиты, которые в свою очередь крепятся на планетарное водило. Вокруг сателлитов находится коронная шестерня. Вращаясь, планетарный элемент передает крутящий момент на ведомую шестерню.

Муфта сцепления представляет собой набор дисков и пластин, чередующихся друг с другом. Чем-то муфта АКПП представляет собой сцепление мотоцикла. Пластины муфты вращаются одновременно с ведущим валом, а вот диски соединены с элементом планетарного ряда. Для трехступенчатой коробки планетарных рядов два – первой-второй передачи и второй-третьей. Привод в действие муфты обеспечивается сжатием между собой дисков и пластин, этот работу выполняет поршень. Но поршень не может сам двигаться, в действие он приводится гидравлическим давлением.

Ленточный тормоз выполнен в виде обхватывающей пластины одного из элементов планетарного ряда и приводится в действие гидравлическим актуатором.

Для понятия работы всей коробки разберем работу одного планетарного ряда. Представим себе, что затормозилась солнечная шестерня (в центре), значит, в работе остаются коронная и сателлиты на планетарном водило. В этом случае скорость вращения водило будет меньше, чем скорость коронной шестерни. Если позволить солнечной шестерне вращаться с сателлитами, а затормозить водило, то коронная шестерня изменит направление вращения ( задний ход ). Если скорости вращения коронной шестерни, водило и солнечной шестерни, будут одинаковые, планетарный ряд будет вращаться как единое целое, то есть, не преобразовывая крутящий момент ( прямая передача ). После всех преобразований крутящий момент передается на ведомую шестерню и далее на хвостовик коробки. Надо отметить что мы рассматриваем принцип работы автоматической коробки передач у которой ступени расположены на одной оси, такая коробка предназначена для авто с задним приводом и передним расположением двигателя. Для переднеприводных авто, размеры коробки должны быть уменьшены, поэтому как и МКПП вводятся несколько ведомых валов.

Таким образом, затормаживая и отпуская один или несколько элементов вращения можно добиться изменения скорости вращения и изменения направления . Всем этим процессом управляет гидравлическая система управления.

Плюсы и минусы автоматической КПП

На каждый вид трансмиссии найдется свой любитель. В связи все с большим распространением автоматических КПП следует обозначить их плюсы и минусы для грамотного подбора под нужды автовладельца.

Плюсами являются:

• автоматическое переключение передач, при котором не нужно отвлекаться, что особенно актуально для начинающих водителей;
• облегченный процесс трогания с места;
• более щадящая эксплуатация ходовой части и двигателя благодаря работе гидротрансформатора;
• улучшенная проходимость в большинстве условий.

К минусам можно отнести:

• не подходит для любителей быстрых разгонов;
• более низкая приемистость по сравнению с аналогичным автомобилем с МКПП;
• невозможно завести с толчка;
• буксирование нежелательно и возможно только при соблюдении определенных условий;
• неправильная эксплуатация приводит к поломкам;
• дорогой ремонт и обслуживание.

При правильном эксплуатировании машины с АКПП ресурс коробки достаточно высок и практически не уступает МКПП. Комфортность вождения, особенно в городских условиях, доставит немало приятных минут.

В чем их отличие друг от друга

Автоматические коробки различаются:

• способом преобразования крутящего момента – при помощи планетарных рядов, зубчатых пар или ремня между шкивами переменного размера;
• методом связи с коленчатым валом двигателя (при помощи сцеплений или гидротрансформатора);
• диапазоном передаточных чисел и количеством передач.

Преимущества

Основные преимущества автоматических трансмиссий:

• простота управления, водителю не требуется работать с педалью сцепления;
• плавные переключения (удары при переходе на другую ступень указывают на неисправность коробки, но в спортивном режиме агрегат работает жестче);
• отсутствие разрыва потока мощности при переходе на другую ступень.

Роботизированная преселективная коробка быстрее переключает скорости, но не рассчитана на высокий крутящий момент. Вариаторы используются с двигателями объемом не более 3,5 л (чаще работают с моторами объемом до 2 л), не любят резких изменений скорости и движения по грязи или рыхлому снегу с пробуксовкой колес. Взамен вариатор обеспечивает плавный разгон без толчков, поскольку переключение ступеней не предусмотрено конструкцией.

Недостатки

Основные недостатки:

• увеличение стоимости машины;
• повышение расхода топлива (недостаток характерен для коробок старого образца с 3 или 4 передачами);
• ограничение по дистанции и скорости передвижения автомобиля с АКПП на буксире.

Вариаторы наиболее чувствительны к перегрузкам, машины с такой коробкой не рассчитаны на эксплуатацию с прицепом. Автоматические трансмиссии нуждаются в регулярной замене жидкости и фильтра (интервал обслуживания – от 30 до 60 тыс. км в зависимости от особенностей конструкции). Ремонт автомата всегда обходится дороже механики, для разборки и сборки может потребоваться специальный инструмент.

АКПП намного проще в использовании по сравнению с ручным управлением.