Автоматическая коробка передач: принцип работы, как пользоваться. Устройство и принцип работы классической акпп Автоматическая коробка передач как она работает

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.

Появились в 1940-х годах. Как известно, наличие автоматической коробки передач существенно облегчает процесс эксплуатации транспортного средства, также снижаются нагрузки на водителя, повышается безопасность и т.д.

Отметим, что под «классической» автоматической коробкой следует понимать гидромеханическую коробку передач (гидромеханический автомат). Далее мы рассмотрим устройство коробки — автомат, конструктивные особенности, а также преимущества и недостатки КПП данного типа.

Читайте в этой статье

Автомобиль с автоматической трансмиссией: преимущества и недостатки

Начнем с плюсов. Установка автоматической трансмиссии позволяет водителю во время езды не использовать рычаг переключения передач, также не задействована нога для постоянного выжима сцепления при переходе на повышенную или пониженную ступень.

Другими словами, изменение скорости происходит автоматически, то есть сама коробка учитывает нагрузку на , скорость движения ТС, положение педали газа, желание самого водителя резко ускориться или двигаться плавно и т.д.

В результате комфорт вождения автомобиля с АКПП значительно возрастает, передачи переключаются автоматически, мягко и плавно, двигатель, элементы трансмиссии и ходовой части защищены от сильных нагрузок. Более того, многие коробки автомат предусматривают возможность не только автоматического, но и ручного переключения передач.

Что касается минусов, они также имеются. Прежде всего, конструктивно АКПП является сложным и дорогостоящим агрегатом, отличается сниженной ремонтопригодностью и ресурсом по сравнению с . Автомобиль с данным типом КПП расходует больше топлива, автоматическая коробка отдает меньше на колеса, так как КПД коробки автомат несколько снижен.

Также наличие в автомобиле автоматической трансмиссии накладывает на водителя определенные ограничения. Например, коробку автомат нужно прогревать перед поездкой, желательно избегать постоянных резких стартов и слишком интенсивного торможения.

На машине с автоматической коробкой нельзя буксовать, не допускается буксировка автомобиля с коробкой автомат на высокой скорости на большие расстояния без вывешивания ведущих колес и т.д. Еще добавим, что такую коробку сложнее и дороже обслуживать.

Коробка автомат: устройство

Итак, даже с учетом определенных недостатков, автоматическая гидромеханическая коробка по ряду причин долгое время оставалась наиболее распространенным решением для изменения крутящего момента среди других типов автоматических трансмиссий.

Прежде всего, даже с учетом того, что ресурс и производительность таких коробок ниже, чем у «механики», гидромеханическая коробка передач достаточно надежна и долговечна. Теперь давайте рассмотрим устройство АКПП.

Автоматическая коробка передач состоит из следующих базовых элементов:

Гидротрансформатор. Устройство выполняет функцию сцепления по аналогии с МКПП, однако для перехода на ту или иную передачу не требуется участия водителя;
Планетарный ряд, который аналогичен блоку шестерен в ручной «механике» и позволяет изменять передаточное отношение при переключении передач;
Тормозная лента и фрикционы (передний, задний фрикцион) позволяют плавно и своевременно переключать передачи;
Управление АКПП. Данный узел включает в себя маслосборник (поддон коробки), шестеренчатый насос, а также клапанную коробку;

Управление коробкой автомат производится при помощи селектора. Как правило, АКПП имеют следующие основные режимы:

Режим Р – парковка;
Режим R – движение задним ходом;
Режим N –нейтральная передача;
Режим D –езда вперед с автоматическим переключением передач;

Также могут иметься и другие режимы. Например, режим L2 означает, что включаться будет только первая и вторая передачи при движении вперед, режим L1 указывает на включение только первой передачи, режим S следует понимать как спортивный, могут иметься различные «зимние» режимы и т.д.

Дополнительно может быть реализована имитация ручного управления АКПП, то есть водитель может повышать или понижать передачи самостоятельно (вручную). Еще добавим, что коробка автомат также зачастую имеет режим kick-down (кик-даун), который позволяет автомобилю резко разгоняться при такой необходимости.

Срабатывает режим «кик-даун» в том случае, когда водитель резко нажимает на газ, после чего коробка быстро переходит на пониженные передачи, тем самым позволяя раскрутить двигатель до высоких оборотов.

Как видно, коробка — автомат фактически состоит из гидротрансформатора, механической коробки передач, а также системы управления, что в совокупности и образует гидромеханическую коробку. Давайте рассмотрим ее устройство.

Принцип работы и конструкция гидротрансформатора

Гидротрансформатор необходим для того, чтобы передавать и изменять крутящий момент от двигателя на коробку. Также гидротрансформатор уменьшает вибрации. Устройство гидротрансформатора предполагает наличие насосного, турбинного и реакторного колеса.

Также в гидротрансформаторе имеется блокировочная муфта и муфта свободного хода. Гидротрансформатор (ГДТ, часто в обиходе называется «бублик») является частью АКПП, однако имеет отдельный корпус из прочного материала, заполненный рабочей жидкостью.

Насосное колесо ГДТ присоединено к коленвалу двигателя. Турбинное колесо связано с самой коробкой передач. Между турбинным и насосным колесом также присутствует реакторное колесо, которое является неподвижным. Каждое из колес гидротрансформатора имеет лопасти, которые отличаются по своей форме. Между лопастями реализованы каналы, через которые проходит трансмиссионная жидкость (трансмиссионное масло, ATF, от англ. Automatic Transmissions Fluid).

Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в некоторых режимах работы. Обгонная муфта или муфта свободного хода отвечает за то, чтобы жестко закрепленное реакторное колесо получило возможность вращаться в противоположную сторону.

Теперь давайте рассмотрим, как работает гидротрансформатор. Его работа основана на замкнутом цикле и заключается в том, что от насосного колеса трансмиссионная жидкость подается на турбинное колесо. Затем поток жидкости поступает к реакторному колесу.

Лопасти реактора сконструированы так, чтобы усиливать скорость потока жидкости АТФ. Затем ускоренный поток перенаправляется на насосное колесо, заставляя его вращаться с большей скоростью Результат — увеличение величины крутящего момента. Стоит добавить, что максимальный момент достигается при вращении гидротрансформатора на самой малой скорости.

Когда раскручивается коленвал двигателя, происходит выравнивание угловых скоростей насосного и турбинного колеса, при этом поток трансмиссионной жидкости изменяет направление. Затем происходит срабатывание муфты свободного хода, после чего начинает вращаться реакторное колесо. В этом случае гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, то есть происходит передача только крутящего момента.

Дальнейший набор скорости приводит к блокировке гидротрансформатора (блокировочная муфта замкнута), в результате чего происходит прямая передача крутящего момента от мотора к коробке. При этом блокировка ГДТ происходит на разных передачах.

Следует отметить, что в современных автоматических коробках передач реализован режим работы с проскальзыванием муфты блокировки гидротрансформатора. Такой режим исключает полную блокировку гидротрансформатора.

Данный режим работы возможно реализовать в том случае, если условия соответствующие, то есть когда нагрузка и скорость подходят для его активации. Главной же задачей проскальзывания муфты становится более интенсивный разгон автомобиля, снижение расхода горючего, более мягкое и плавное включение передач.

Из чего состоит АКПП: как устроена и работает механическая часть коробки

Сама автоматическая коробка передач (АКПП), как и механическая, ступенчато изменяет крутящий момент при движении машины вперед, а также позволяет двигаться назад при включении задней передачи.

При этом в автоматических коробках обычно используется планетарный редуктор. Данное решение компактное, позволяет реализовать эффективную работу. Например, МКПП зачастую имеет два планетарных редуктора, которые соединены последовательно и работают совместно.

Объединение редукторов делает возможным получить необходимое число ступеней (скоростей) в коробке. Простые АКПП имеют четыре ступени (четырехступенчатый автомат), тогда как современные решения могут иметь шесть, семь, восемь, или даже девять ступеней.

Планетарный редуктор включает в себя несколько последовательных планетарных передач. Такие передачи образуют планетарный ряд. Каждая из планетарных передач включает:

солнечную шестерню;
сателлиты;
коронную шестерню;
водило;

Возможность изменить крутящий момент и передать вращение становится доступной в том случае, когда происходит блокировка элементов планетарного ряда. Заблокирован может быть один или два элемента (солнечная или коронная шестерня, водило).

Если заблокирована коронная шестерня, тогда происходит увеличение передаточного числа. Если же солнечная шестерня неподвижна, тогда передаточное отношение будет уменьшено. Заблокированное водило означает, что происходит смена направления вращения.

За саму блокировку отвечают фрикционные муфты (фрикционы), а также тормоз. Муфты блокирует детали планетарного ряда между собой, тогда как тормоз удерживает нужные элементы редуктора благодаря соединению с корпусом КПП. В зависимости от конструкции той или иной АКПП, могут быть использованы ленточный или многодисковый тормоз.

Замыкание муфт и тормозов происходит благодаря гидроцилиндрам. Управление такими гидроцилиндрами реализовано из специального модуля (распределительный модуль).

Еще в общей конструкции автоматической коробки может присутствовать обгонная муфта, задачей которой становится удерживание водило, что позволяет предотвратить его вращение в противоположную сторону. Получаются, передачи в АКПП переключаются благодаря фрикционам и тормозам.

Управление АКПП и принцип работы автоматической коробки

Что касается принципов работы АКПП, коробка работает по заданному алгоритму включения и выключения фрикционов и тормозов. Система управления такими включениями и выключениями на современных коробках электронная, то есть имеет селектор (рычаг), датчики и коробкой передач.

Блок управления автоматической коробкой передач интегрирован в и тесно связан с блоком управления двигателем. По аналогии с ЭБУ двигателем, блок управления АКПП также взаимодействует с различными датчиками, которые передают на него сигналы о частоте вращения КПП, температуре трансмиссионной жидкости, положении педали газа, режимах установки селектора и т.д.

ЭБУ коробкой передач производит обработку полученных сигналов, затем отправляет команды на исполнительные устройства в распределительном модуле. В результате коробка определяет, какую передачу включить в тех или иных условиях (повышенную или пониженную).

При этом нет четкого заданного алгоритма, то есть точка перехода на разные передачи «плавающая» и определяется самим ЭБУ коробкой. Такая особенность позволяет системе работать более гибко.

Гидроблок (он же гидравлический блок, гидроплита, распределительный модуль) фактически осуществляет управление трансмиссионной жидкостью ATF, отвечая за срабатывание фрикционов и тормозов в АКПП. Данный модуль имеет электромагнитные клапаны (соленоиды) и специальные распределители, которые соединены между собой узкими каналами.

Соленоиды нужны для переключения передач, так как они регулируют давление рабочей жидкости в коробке. Работа данных клапанов контролируется и регулируется блоком управления АКПП. Распределители отвечают за выбор рабочих режимов и задействуются посредством рычага (селектора).

За циркуляцию гидравлической жидкости в автоматической коробке отвечает насос коробки. Насосы бывают шестеренчатыми и лопастными, их приводит в действие ступица гидротрансформатора. Важно понимать, что насос вместе с гидроплитой (гидроблоком) являются важнейшими деталями в конструкции гидравлической части коробки автомат.

С учетом того, что в процессе работы коробка имеет свойство нагреваться, АКПП зачастую имеет собственную систему охлаждения. При этом, в зависимости от конструкции, может присутствовать отдельный масляный радиатор коробки автомат, или же охладитель или теплообменник, который включается в .

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что автоматическая коробка является целым комплексом механических, гидравлических и электронных устройств. При этом управление осуществляется как гидравликой, так и электронным блоком.

Также следует отметить, что по компоновке автоматические трансмиссии могут отличаться для автомобилей с передним и задним приводом, хотя большинство составных элементов одинаковы.

Если говорить о механической части АКПП, в ее устройстве использован планетарный ряд, что отличает данный тип коробок от обычной «механики» (в механической коробке передач ставят параллельные валы и закрепленные на них шестерни, которые находятся в зацеплении между собой).

Что касается гидротрансформатора, данное устройство можно считать отдельным элементом АКПП, так как ГДТ ставится между мотором и коробкой, выполняя функции сцепления по аналогии с МКПП.

Также от гидротрансформатора приводится в действие масляный насос внутри коробки автомат. Указанный насос создает рабочее давление трансмиссионной жидкости, что, в свою очередь, позволяет реализовать управление коробкой.

Напоследок отметим, что не следует пытаться заводить машину с коробкой «автомат» без стартера (с разгона), как это часто практикуется на автомобилях с механической коробкой. Дело в том, что насос АКПП приводится в действие от двигателя.

Получается, пока ДВС не работает, давления рабочей трансмиссионной жидкости в коробке не будет. Это значит, что без давления не удастся реализовать управление АКПП, причем независимо от того, в каком положении будет стоять селектор выбора режима работы. Более того, попытка заводить машину с автоматом «с толкача» может привести к серьезным поломкам коробки передач.

Устройство АКПП

Коробка передач автомат состоит из нескольких основных узлов:

Расположение элементов в коробке автомат:

Планетарная система шестерен

Сердцем автоматической коробки является планетарный механизм.

Планетарные механизмы имеют 3 степени свободы. Это обозначает, что для передачи вращения один из 3-х элементов (сателлиты не в счет) должен быть остановлен.

Если не останавливать ни один из элементов, то каждый сможет совершать свободное движение, и в этом случае передачи вращения не будет.

Можно тормозить и другие элементы, а также менять местами точки входа и выхода, получая разные передаточные отношения и обратные направления вращения.

При этом внешние размеры конструкции изменятся незначительно. Такие свойства и определили использование планетарных механизмов в коробке автомат.

Коробка передач автомат, небольшое видео на тему устройства:

Гидротрансформатор

Для передачи крутящего момента от коробки передач автомат на двигатель служит гидротрансформатор. По сути он выполняет практически те же функции что и сцепление в механике.

Помимо этого он может увеличивать крутящий момент за счет уменьшения реактором скорости потока жидкости.

Принцип работы гидротрансформатора:

Гидротрансформатор состоит из трех основных элементов.

Это две лопасти, одна со стороны коробки, другая со стороны двигателя. Между ними находится так называемый реактор. Все эти три детали не соединены между собой механически, они находятся в специальной жидкости.

При вращении лопастей соединенных с двигателем крутящий момент при помощи жидкости передается на лопасти, соединенные с коробкой, и коробка начинает работать.

Геометрические характеристики лопаток гидротрансформатора и сечения подобраны таким образом, что на оборотах холостого хода передаваемый от двигателя крутящий момент очень мал и его можно парировать даже легким нажатием на педаль тормоза.

Однако небольшое нажатие на педаль газа, и незначительное увеличение оборотов, вызывает существенный рост передаваемого крутящего момента.

Происходит это потому, что при увеличении оборотов двигателя изменяется направление тока жидкости в сторону увеличения давления на лопатки турбины

Гидротрансформаторы современных АКПП могут увеличивать крутящий момент передаваемый от двигателя от двух до трѐх раз. Этот эффект имеет место только тогда, когда коленвал вращается значительно быстрее чем входной вал АКПП.

По мере набора автомобилем скорости эта разница уменьшается и настает момент, когда входной вал вращается, практически с той же скоростью что и коленвал, но не точно, так как передача крутящего момента от двигателя на АКПП осуществляется через жидкость, т.е. с проскальзыванием.

Это часть объяснения почему автомобили с АКПП менее экономичны и динамичны нежели точно такие же с МКПП.

Для минимизации этих потерь, гидротрансформаторы оснащаются блокировками. Когда угловые скорости лопастного колеса и турбины выравниваются, блокировка соединяет их в единое целое, исключая проскальзывание.

Для подключения элементов планетарного механизма к входному валу коробки автоматиспользуют муфты, а для останова относительно корпуса тормозы. И те и другие чаще всего представляют собой многодисковые сцепления.

Гидросистема

Рабочая жидкость в гидросистеме коробки передач автомат — масло ATF, обеспечивает смазку, охлаждение, переключение передач и соединение трансмиссии с двигателем. Как правило масло в коробке находится в картере.

Т.к. объем масла при работе АКПП изменяется, он соединен с атмосферным воздухом через щуп.

В качестве источника давления в АКПП используются шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением. Преимущество шестеренчатых насосов с внутренним зацеплением заключается в высокой мощности насоса, особенно при малой частоте вращения.

Автоматическая Коробка Переключения Передач (АКПП) – вид трансмиссии в машине, в котором переключение скоростей осуществляется за счет электроники, не требуя внимания водителя.

Первая разработка, которую можно отнести к классу АКПП появилась в 1908 на заводе Форд в Америке. Модель Т, была оснащена планетарной, пока еще механической коробкой передач. Данное устройство не было автоматическим, и требовало от водителей определенного набора навыков и действий для управления, но была значительно проще в использовании, чем распространенные в то время МКПП без синхронизации.
Вторым важным этапом в появлении современных АКП был перевод управления сцеплением с водителя на сервопривод в 30-х годах 20 века фирмой Дженерал Моторс. Такие АКПП назывались полуавтоматическими.
Первая по-настоящему автоматическая планетарная КПП «Коталь» была установлена в Европе в 1930 году. В это время различные фирмы в Европе разрабатывали системы фрикционов и тормозных лент.

Первые АКПП были очень дорогими и ненадежными, пока в конце 30-х годов не начались эксперименты по внедрению гидравлических элементов в их конструкцию для замены сервоприводов и электромеханических элементов управления. Этим путем развития пошла фирма Крайслер, которая и разработала первый гидротрансформатор и гидромуфту.
Современные конструкции АКПП были изобретены в 40–50 года 20 века американскими конструкторами.
В 80-ые годы 20 века АКПП начали оснащаться компьютерным управлением, для топливной экономии, появились 4-х и 5-ти ступенчатые АКПП.

Устройство автоматической коробки передач и принципы работы

Основные элементы конструкции АКПП всегда одинаковые:
Гидротрансформатор, который выполняет роль cцепления. Через него и передается вращательное движение на колеса автомобиля. Его главная задача обеспечивать равномерное вращение без толчков. Гидротрансформатор состоит из больших колес с лопастями, погруженными в гидротрансформаторное масло. Передача момента осуществляется не за счет механического устройства, а с помощью масляных потоков и давления. В гидротрансформаторе располагается и реактор, ответственный за плавные и качественные изменения крутящего момента на колесах автомобиля.

Планетарная передача, которая содержит набор скоростей. В ней осуществляется блокировка одних шестерней и разблокировка других, определяя выбор передаточного числа.

Набор фрикционов и тормозных механизмов, ответственных за переход между шестеренками и выбор передачи. Эти механизмы блокируют и останавливают элементы планетарной передачи.
Устройства управления (гидроблок) – осуществляет управление устройством. Состоит из электронного блока, в котором и осуществляется управление коробкой с учетом всех факторов и датчиков, собирающих сведения (скорость, выбор режима).

Как работает автоматическая коробка передач?

При запуске двигателя в гидротрансформатор подается масло, давление начинает возрастать. Насосное колесо начинает двигаться, реактор и турбина неподвижны. При включении скорости и подачи бензина с помощью акселератора, насосное колесо начинает вращаться быстрее. Потоки масла начинают запускать вращение турбинного колеса. Эти потоки то отбрасывает на неподвижное реакторное колесо, то возвращает обратно к турбинному колесу, увеличивая его эффективность. Момент от вращения передаётся на колеса и автомобиль трогается с места. При достижении нужной скорости насосное и турбинное колесо двигаются одинокого быстро, при этом поток масла попадает на реактор уже с другой стороны (движение происходит только в одну сторону) и он начинается вращаться. Система переходит в режим гидромуфты. Если сопротивление на колесах растет (подъем в гору), реактор снова прекращает вращаться и обогащает крутящим моментом насосное колесо. Во время достижения необходимой скорости и момента, происходит смена передачи. Электронный блок управления подает команду, после чего тормозная лента и фрикционы тормозят пониженную передачу, а повышающее давление масла через клапан разгоняет повышенную, за счет этого и происходит переключение без потери мощности. При остановке двигателя или снижения скорости, давление в системе понижается и происходит обратное переключение. На выключенном двигателе гидротрансформатор находится не под давлением, поэтому запуск двигателя с «толкача» невозможен.

Преимущества и недостатки

По сравнению с механическими коробками передач, у автоматических есть весомые преимущества:

автомобилем с АКПП проще и комфортнее управлять, дополнительные навыки и рефлексы водителю не требуются, переключения скоростей более плавные, что особенно актуально для перемещений по городу;
двигатель и ведущие части автомобиля защищены от перегрузок и их ресурс повышается;
ресурс многих АКПП значительно превышает аналогичный ресурс МКПП. При своевременном техническом обслуживании, необходимость ремонта наступает реже.

Расходные части, такие как, например, диск сцепления или тросик, отсутствуют, вывести из строя АКПП значительно сложнее. Ресурс АКПП американского и японского производства, при современном обслуживании может достигать миллиона километров.
Существует мнение, что у автомобилей с АКПП несколько больший расход топлива. Автомобили до конца 20-го века имели зачастую неправильно выбранные моменты и ограниченное количество скоростей (2–3). На современных АКПП количество передач составляет не менее 4–5 (на грузовых до 19). Современная компьютерная автоматика справляется с выбором крутящего момента и скорости ничуть не хуже водителя. Кроме того, расход топлива на машинах с МКПП сильно зависит от манеры езды и профессиональных умений водителя. У современных АКПП есть множество режимов, они адаптированы под стиль вождения автовладельца.

Серьезным недостатком АКПП является невозможность точного и безопасного переключения передач в экстремальных условиях – на обгоне, выезд из сугроба быстрым переключением задней и первой передачи (раскачка), запуск двигателя «с толкача». Однако, большинство городских жителей выберут комфортное перемещение по пробкам взамен возможностей «прошаренного» водителя.
Вторым заблуждением автолюбителей является то, что АКПП не предназначены для вождения автомобиля в условиях гонок и бездорожья. Гражданские АКПП действительно не предназначены для спортивного вождения и управления заносами - в них нет соответственного охлаждения для таких нагрузок, и моменты переключения выбраны для спокойного вождения в городских условиях. Однако, АКПП оснащенная дополнительным охлаждением и перенастроенная на быстрое переключение скоростей покажет лучшее результаты чем МКПП. Автомобили «Формулы-1» комплектуются АКПП и с очень быстрым движением справляются лучше, чем гоночные автомобили с МКПП. Долгие, управляемые заносы также возможны. Внедорожные автомобили уже продолжительное время оснащаются автоматами, которые на проходимость никак не влияют. Большинство водителей просто не понимают, как работает автоматическая коробка передач.

Характеристики и возможности

АКПП позволяет лучше управлять автомобилем, снижая требования к действию водителя – управление сцеплением и ручкой переключения, делает вождение менее утомительным. АКПП имеет нейтральное положение, положение парковки (вращение коробки блокируется дополнительно с помощью агрегатов), заднюю передачу и несколько скоростей для движения. Переключение осуществляется исходя из скорости и условий (например, при движении на подъеме, автоматически может включаться пониженная скорость). Время переключения исправной коробки передач для городских автомобилей составляет в районе 150 мс, что значительно быстрее реакции обычного водителя.
Основным органом управления АКПП является ручка переключения передач, она может располагаться в районе руля (старые американские и японские седаны либо современные минивэны) либо на традиционном месте расположения рычага АКПП. На старых моделях люкс класса коробка могла управляться с помощью кнопочной панели.
Во избежание случайных переключений или опасных ситуаций, в АКПП применяются различные виды защит. В автомобилях с АКПП нельзя запустить двигатель если селектор находится в положении скорости. Переключение режимов осуществляется с помощью кнопки для напольных компоновок рычага, или оттягивания рычажка при расположении на руле. С парковки автомобиль можно снять только при нажатом тормозе. В некоторых случаях прорезь выполняется в виде ступенек.

Общепринятые режимы АКПП:
P – парковка, АКПП механически заблокирована, при нахождении в горизонтальных поверхностях использование стояночного тормоза необязательно.
N – нейтраль. Можно осуществлять буксировку автомобиля.
L(D1, D2, S)– езда на пониженной передаче (1 передаче либо 2 передаче).
D – автоматический режим переключения с первой по последнюю скорость.
R – режим заднего хода. Кроме того, на АКПП может присутствовать кнопка overdrive, запрещающая переход на более высокую передачу при обгоне.
Нейтральная передача обычно располагается между D и R либо R находится в противоположном конце ручки селектора. Это требование было введено во избежание аварийных ситуаций на дороге и парковке.

Так же в АКПП могут присутствовать различные режимы и протоколы работы. Eco – экономный режим, для разных фирм реализован по-разному.
*Snow(Winter) – троганье с места со второй либо с третьей передачи для скользкого дорожного покрытия или перемещения в сугробе или грязи.
*Sport(Power) – передачи переключаются при более высоких оборотах двигателя.
*ShiftLock (кнопка или ключ) – разблокирование селектора при выключенном двигателе, применяется для транспортировки машины если вышел из строя двигатель или аккумулятор.
Некоторые АКПП имеют режим ручного переключения передач. Самым удачным и распространённым вариантом такой АКПП стал Типтроник, созданный компанией Порше. Отличительной чертой является орган управления, он выполнен в виде буквы Н и имеет символы «+» и «–« .

Кроме Типтроника к автоматам можно отнести вариатор и роботизированную КПП.

Особенности автомобиля с автоматом

Устройство автоматической коробки передач является более сложным, чем МКПП. Ремонт АКПП значительно сложнее - она состоит из куда большего количества запчастей. Обычно о неисправностях АКПП свидетельствуют пинки и паузы при переключении передач, задний ход или одна из скоростей, могут вообще пропасть. В иных случаях, автомобиль может перестать двигаться.

Диагностика АКПП обычно проводится в несколько этапов:
Визуальный контроль масла. Если масло черное или содержит в своем составе металлические осколки – это свидетельствует о внутреннем повреждении или износе АКПП. Необходима замена масла в АКПП, что может решить основную часть проблем.
Диагностика ошибок с помощью разъема диагностики. Могли выйти из строя электронные элементы управления коробкой (датчики, компьютер), после чего коробка нормально функционировать не может.
Тест-драйв работы АКПП, для этого изучают поведение коробки во время езды.
Замеры давления в каждом режиме работы АКПП.
Осмотр внутреннего состояния АКП.
Ремонт АКПП своими руками может подразумевать только с 1 по 3 пункт данного списка. Для остальных операций понадобиться теплый бокс, специальное оборудование и опытный специалист. Последняя операция потребует подъемника, крана и целого набора инструментов. Снятие, установка и замена АКПП один из самых сложных и трудоемких в ремонте автомобиля. Ремонт внутренностей АКПП может быть сопоставим по стоимости с установкой новой или контрактной коробки. Будет лучше, если диагностика АКПП и ремонт будут произведены специалистами.

Чтобы избежать таких неприятностей необходимо следить за уровнем и цветом масла в коробке и своевременно его менять (когда написано в регламенте). Для разных АКПП применяются различные масла, описанные в литературе по автомобилю. В машинах фирмы Хонда применяется свое особенное масло, если залить другое коробка может выйти из строя.

Эксплуатировать автомат необходимо максимально бережно, не допуская пробуксовок, постоянных резких торможений и ускорений.

В холодное время года автомату необходимо дать время насытиться загустевшим маслом. Для этого необходимо прогреть автомобиль, включить передачу и постоять на тормозах не менее минуты, после чего можно трогаться.
Для большинства людей соблюдение такого рода простых операций не доставит проблем. В их случае, АКПП прослужит им очень долго. Современные АКПП очень надежны по конструкции, стоят не особо дороже своим механических собратьев, дарят чувство комфорта за рулем и серьезно облегчают жизнь любого водителя.

Сегодня многие начинающие водители, да и автолюбители с опытом, выбирают для себя автомобиль с Начинающие, как правило, часто пугаются самой необходимости переключать передачи при движении, ну а опытные водители просто оценили для себя возможности спокойного и размеренного движения на машине, оснащенной АКПП. Но когда новичок покупает свой личный автомобиль, он зачастую не знает, как же правильно эксплуатировать «автомат». К сожалению, этому не учат в автошколах, а ведь от этого зависит безопасность движения и ресурс работы механизмов коробки передач. Давайте посмотрим, как же нужно эксплуатировать АКПП, чтобы в будущем не иметь проблем с ней.

Виды автоматических КПП

Прежде чем рассказать о том, как ездить на АКПП, необходимо рассмотреть виды агрегатов, которыми производители комплектуют современные автомобили. От того, к какому виду относится та или же иная коробка, зависит и то, как ее использовать.

Гидротрансформаторная КПП

Это, наверное, самое популярное и классическое решение. Гидротрансформаторными моделями комплектуется большинство всех автомобилей, которые сегодня выпускаются. Именно с такой конструкции и началось продвижение АКПП в массы.

Нужно сказать, что сам гидротрансформатор на самом деле не является составной частью механизма переключения. Его функция - это сцепление на коробке "автомат", то есть гидротрансформатор передает крутящий момент от двигателя к колесам в процессе троганья машины.

Двигатель и механизм «автомата» не имеют жестких связей друг с другом. Энергия вращения передается при помощи специального трансмиссионного масла - оно постоянно циркулирует в замкнутом круге под высоким давлением. Эта схема позволяет двигателю с включенной передачей работать в том случае, когда машина стоит.

За переключение отвечает а точнее, гидроблок, но это общий случай. В современных моделях режимы работы определяются электроникой. Так, КПП может работать в стандартном, спортивном либо экономичном режиме.

Механическая часть таких коробок надежна и вполне поддается ремонту. Гидроблок является уязвимым местом. Если клапаны его работают неправильно, тогда водитель столкнется с неприятными эффектами. Но в случае поломки в магазинах есть запчасти АКПП, хотя сам ремонт обойдется довольно дорого.

Что касается ездовых характеристик авто, оснащенных гидротрансформаторными КПП, то они зависят от настроек электроники - это датчик оборотов АКПП и другие датчики, и в результате этих показаний отправляется команда на переключение в нужный момент.

Ранее такие коробки предлагались лишь с четырьмя передачами. Современные модели имеют 5, 6, 7 и даже 8 передач. Как утверждают производители, более высокое количество передач способствует улучшению динамических характеристик, плавности движения и переключения и экономии горючего.

Бесступенчатый вариатор

По внешним признакам это техническое решение от традиционного “автомата” не отличается, но принцип работы здесь совершенно иной. Здесь нет передач, и система их не переключает. Передаточные числа изменяются постоянно и без перерывов - это не зависит от того, снижается скорость или двигатель раскручивается. Эти коробки обеспечивают максимальную плавность работы - это комфорт для водителя.

Еще один плюс, за который вариаторные КПП так полюбились водителям - это скорость работы. Данная трансмиссия не тратит время на процесс переключения - если необходимо набрать скорость, она сразу же будет на максимально эффективном крутящем моменте для придания автомобилю ускорения.

Автоматическая как пользоваться

Рассмотрим режимы работы и правила эксплуатации для обычных традиционных гидротрансфораторных автоматов. Они установлены на большинстве автомобилей.

Главные режимы АКПП

Чтобы определить основные правила эксплуатации, необходимо вначале разобраться с теми режимами работы, которые предлагают эти механизмы.

Для всех без исключения авто с АКПП обязательны следующие режимы - это «P», «R», «D», «N». И чтобы водитель мог выбрать необходимый режим, коробка оснащена рычагом выбора диапазона. По внешнему виду он практически ничем не отличается от селектора Разница его в том, что процесс смены передачи осуществляется по прямой.

Режимы отображаются на панели управления - это очень удобно, особенно для начинающих водителей. В процессе движения нет необходимости отвлекаться от дороги и опускать голову, чтобы посмотреть, на какой передаче едет машина.

Режим автоматической коробки «P» - В этом режиме отключатся все элементы автомобиля. В него стоит переходить лишь при длительных остановках или стоянках. Также с этого режима запускают мотор.

«R» - задняя передача. При выборе этого режима машина поедет задним ходом. Включать заднюю передачу рекомендуется лишь после того, как машина полностью остановилась; также важно помнить: задняя включается лишь при полностью выжатом тормозе. Любой другой алгоритм действий может нанести существенный вред трансмиссии и мотору. Это очень важно знать всем тем, у кого автоматическая коробка передач. Как пользоваться ею правильно, советуют специалисты и опытные водители. Внимательно отнеситесь к этим советам, они очень помогут.

«N» - нейтраль, или нейтральная передача. В этом положении мотор уже не передает крутящий момент на ходовую часть и работает в режиме холостого хода. Рекомендуется использовать эту передачу только для кратковременных остановок. Также не стоит включать коробку в нейтральное положение при движении. Некоторые профессионалы советуют буксировать авто в этом режиме. Когда АКПП находится в нейтральном положении, запуск двигателя запрещен.

Режимы движения АКПП

«D» - режим движения. Когда коробка находится в этом положении, автомобиль движется вперед. При этом передачи поочередно переключаются в процессе нажатия водителем на педаль газа.

Автомобиль-автомат может иметь 4, 5, 6, 7 и даже 8 передач. Рычаг выбора диапазона на таких авто может иметь несколько вариантов движение вперед - это «D3», «D2», «D1». Обозначения также могут быть и без буквы. Эти цифры показывают на доступную верхнюю передачу.

В режиме «D3» водитель может использовать первые три передачи. В этих положениях значительно эффективнее тормозить, чем в обычном «D». Этот режим рекомендуют использовать тогда, когда ехать без притормаживаний просто невозможно. Также эта передача эффективна при частых спусках или подъемах.

«D2» - это, соответственно, только две первые передачи. В данное положение коробку переводят на скоростях до 50 км/ч. Зачастую данный режим используют в тяжелых условиях - это может быть лесная дорога или горный серпантин. В этом положении максимально используется возможность торможения мотором. Также переводить коробку в «D2» нужно в пробках.

«D1» - это только первая передача. В этом положении АКПП используют в том случае, если автомобиль трудно разогнать выше 25 км/ч. Важный совет для тех, у кого автоматическая коробка передач (как пользоваться всеми ее возможностями): не стоит включать этот режим на высоких скоростях, иначе будет занос.

«0D» - повышенный ряд. Это крайнее положение. Его стоит использовать, если машина уже набрала скорость от 75 до 110 км/ч. Выходить из передачи рекомендуется тогда, когда скорость упала до 70 км/ч. Этот режим позволяет значительно снизить расход топлива на автомагистралях.

Включать все эти режимы можно в любом порядке во время движения автомобиля. Теперь можно смотреть только на спидометр, и тахометр больше не нужен.

Дополнительные режимы

На большинстве коробок передач также реализованы вспомогательные режимы работы. Это нормальный режим, спортивный, овердрайв, зимний и экономичный.

Нормальный режим используют при обыкновенных условиях. Экономичный позволяет добиться плавной и спокойной езды. В спортивном режиме электроника задействует мотор по максимуму - водитель получает все, на что способна машина, но про экономию придется забыть. Зимний режим предназначен для работы в условиях скользких поверхностей. Автомобиль трогается с места не с первой, а со второй либо даже с третьей передачи.

Эти установки включаются зачастую при помощи отдельных кнопок или переключателей. Нужно также сказать, что, несмотря на все те преимущества для водителей, которые дает автоматическая коробка, водители хотят управлять авто. Нет ничего лучше того, как переключать скорости в своем автомобиле. Чтобы решить эту проблему, инженеры концерна Porsche создали режим работы АКПП «Типтроник». Это имитация ручной работы с коробкой. Он позволяет вручную по необходимости повышать или понижать передачу.

Автоматическая как ездить

В процессе трогания автомобиля с места, а также при изменении направления движения режим работы коробки переключают при нажатом тормозе. При смене направления движения также не стоит временно устанавливать коробку в нейтральное положение.

Если необходимо остановиться на светофоре, а также в случае пробок, не стоит устанавливать селектор в нейтральное положение. Также не советуют это делать на спусках. Если машина буксует, то не нужно сильно давить на газ - это вредно. Лучше включить пониженные передачи и с помощью педали тормоза дать колесам медленно вращаться.

Остальные тонкости работы с АКПП можно постигнуть только с опытом вождения.

Правила эксплуатации

Первым делом необходимо нажать педаль тормоза. Затем селектор переводится в режим движения. Далее следует отпустить стояночный должна опускаться плавно - автомобиль начнет двигаться. Все переключения и манипуляции с АКПП делаются через тормоз правой ногой.

Чтобы снизить скорость, лучше всего отпустить педаль газа - все передачи будут переключаться автоматически.

Основное правило - никаких резких наборов скорости, резких торможений, любых резких движений. Это приводит к износу и увеличению расстояния между ними. Это затем может привести к тому, что появятся неприятные толчки при переключении АКПП.

Некоторые профессионалы советуют давать коробке отдых. К примеру, при парковке можно позволить машине катиться на холостых, без газа. Лишь после этого можно давить на акселератор.

Автоматическая КПП: чего нельзя делать

Строго запрещено давать нагрузку непрогретому автомату. Даже если за бортом автомобиля держится плюсовая температура воздуха, первые километры лучше всего преодолевать на небольших скоростях - очень вредны для коробки резкие ускорения и рывки. Начинающий водитель должен запомнить также, что для того чтобы полностью прогреть АКПП, необходимо больше времени, чем на прогрев силового агрегата.

Автоматическая коробка не предназначена для бездорожья и экстремального использования. Многие современные КПП классической конструкции не любят пробуксовок колес. Лучший способ вождения в таком случае - исключение резкого набора оборотов на плохих дорогах. Если автомобиль застрял, поможет лопата - не стоит сильно нагружать трансмиссию.

Также специалисты не рекомендуют перегружать классические автоматические трансмиссии высокими нагрузками - механизмы перегреваются и вследствие этого сильней и быстрее изнашиваются. Буксировать прицепы и другие авто - это скорая смерть для автомата.

Кроме этого, не стоит заводить автомобили, оснащенные АКПП, с "толкача". Хоть многие автолюбители и нарушают это правило, здесь следует помнить, что это не пройдет бесследно для механизма.

Также обязательно нужно помнить о некоторых особенностях в переключении. В нейтральном положении можно остаться, но при условии удерживания педали тормоза. В нейтральной позиции запрещается глушить силовой агрегат - это можно делать только в позиции «Паркинг». Запрещено переводить селектор в «Паркинг» или в позицию «R» при движении.

Типичные неисправности

Среди типичных неисправностей специалисты выделяют поломку кулисы, утечки масла, проблемы с электроникой и гидроблоком. Иногда не работает тахометр. Также иногда случаются проблемы с гидротрансформатором, не работает датчик оборотов двигателя.

Если при использовании коробки наблюдаются какие-либо затруднения при перемещении рычага, то это признаки проблем с селектором. Для решения требуется заменить деталь - запчасти АКПП есть в автомобильных магазинах.

Часто многие поломки возникают по причине утечек масла из системы. Зачастую автоматические коробки текут из-под уплотнителей. Следует чаще осматривать агрегаты на эстакаде или же смотровой яме. Если утечки есть, то это сигнал к тому, что необходим срочный ремонт агрегата. Если сделать все вовремя, то проблему можно решить заменой масла и уплотнителей.

На некоторых автомобилях случается такая ситуация, что не работает тахометр. Если останавливается и спидометр, то АКПП может перейти в аварийный режим работы. Зачастую эти проблемы решаются очень и очень просто. Неполадки заключаются в специальном датчике. Если его заменить или почистить его контакты, то все возвращается на свои места. Проверять необходимо датчик оборотов АКПП. Он расположен на корпусе коробки.

Также автолюбители сталкиваются с некорректной работой АКПП из-за проблем в электронике. Зачастую блок управления неверно считывает обороты для переключения. Виной тому может быть датчик оборотов двигателя. Ремонт самого блока - это бессмысленно, а вот замена датчика и шлейфов поможет.

Очень часто из строя выходит гидроблок. Например, это может случиться, если водитель неверно эксплуатировал трансмиссию. Если машина не прогревалась зимой, тогда гидроблок очень уязвим. Проблемы с гидравлическим блоком часто сопровождаются различными вибрациями, некоторые пользователи диагностируют толчки при переключении АКПП. В современных автомобилях об этой поломке поможет узнать бортовой компьютер.

Эксплуатация АКПП в зимний период времени

Большинство поломок автоматической трансмиссии случаются именно в зимний период. Это связано с отрицательным воздействием низких температур на ресурсы системы и тем, что на льду при трогании колеса буксуют - это тоже не лучшим образом сказывается на состоянии.

Перед наступлением холодов автолюбитель должен проверить состояние трансмиссионной жидкости. Если в ней замечены вкрапления металлической стружки, если жидкость потемнела и стала мутной, то ее следует заменить. Что касается общего регламента замены масла и фильтров, то для эксплуатации в нашей стране рекомендуется это делать через каждые 30 000 км пробега автомобиля.

Если машина застряла, тогда не стоит использовать режим «D». В этом случае поможет переключение на пониженные передачи. В случае если пониженных нет, тогда автомобиль вытягивают движением вперед-назад. Но не стоит слишком злоупотреблять этим.

Чтобы избежать заноса при понижении передач на скользкой дороге, для переднеприводных автомобилей нужно удерживать педаль акселератора, на заднеприводном - наоборот, отпустить педаль. Перед поворотом лучше использовать пониженные передачи.

Вот и все, что можно сказать о том, что представляет собой автоматическая коробка передач, как пользоваться ею и какие правила следует соблюдать. На первый взгляд может показаться, что это крайне привередливый механизм с небольшим рабочим ресурсом. Однако при соблюдении всех этих правилах этот агрегат проживет весь срок службы автомобиля и будет радовать своего владельца. Автоматические КПП повзоляют полностью погрузиться в процесс вождения, не задумываясь о подборе правильной передачи - об этом уже позаботился компьютер. Если вовремя обслуживать трансмиссию и не нагружать ее сверх ее возможностей, она принесет только позитивные эмоции в процессе использования автомобиля в различных условиях.