Кто изобрел автоматическую коробку передач для автомобиля?

Принцип работы коробки передач

Варьирование скорости может проходить за различное время в зависимости от используемой скорости в период осуществления движения, и удельного параметра нагрузки на двигатель транспортного средства. Контроль производит система управления. Она распознает необходимые манипуляции, и использует передачу в качестве гидравлического воздействия. При этом, гидравлика способна изменять положение муфты и тормоза в системе планетарного механизма. При воздействии на муфту и тормоз, происходит переключение передаточного отношения с учетом режима, с которым работает двигатель в созданных условиях функционирования.

Эффективность функционирования автоматизированного варианта трансмиссии зависит от характеристики уровня масла в транспортном средстве, поэтому водителям необходимо регулярно проверять состояние. При функционировании температурный режим масла доходит до 80 градусов. Чтобы избежать проблем с перегревом, и возникновение неисправностей, необходимо учитывать погодные условия на улице. Зимой следует прогревать автомобиль, а летом необходимо охлаждать двигатель.

Автоматическая коробка передач охлаждается с использованием специально разработанной охлаждающей жидкостью, или воздушными потоками.

Чтобы не допустить перегрев, следует следить за температурой. Температурный режим двигателя не может быть больше 20% от режима в охлаждающей системе. Процедура охлаждения возможна только в том случае, когда температура жидкости составляет не более 80 градусов. Обменник тепла связан с внешней областью насоса для масла, который имеет соединение с фильтром. При помощи тонких стенок каналов происходит контакт циркулирующего масла с охлаждающей жидкостью.

Чтобы оборудование функционировало в соответствии с нормой необходимо просматривать давление масла, которое не должно выходить за пределы 2,5-4,5 бар. Уровень давления складывается из показателя срока эксплуатации.

Классическая автоматическая коробка передач

Классический вариант АКПП считается наглядным примером автоматической трансмиссии. К техническим характеристикам традиционной модели можно записать отсутствие связи между колесами и двигателем. При этом, крутящий момент переходит с использованием рабочей жидкости с применением двух установленных турбин. Современные варианты классических передач подстроены под зимние условия, или режим работы спортивной направленности. При этом, езда может стать экономичной. Одни модели позволяют переходить на ручное управление.

Расход топлива на устройстве с АКПП меньше, чем на механической коробке. Старт и разгон производится быстрей. Модели автомобилей с подобным оборудованием стоят дороже.

После лет разработок автоматическая коробка может быть управляема под конкретно установленные и необходимые условия во время вождения. При этом, транспортные средства можно подстраивать под необходимые условия, например, зимние.

Если на автомобиле установлен доступ к ручному правлению, вождение зависит не только от водителя. Компьютер контролирует движение, и работает даже на ручном режиме. Поэтому разумней назвать режим полуавтоматическим.

Классическая коробка передач входит в комплектацию автомобилей:

• Uz-daewoo Gentra;
• Nissan Almera;
• Chevrolet Cobalt;
• Hyundai Accent;
• Renault Logan Classic.

Типы автоматических коробок передач

Существует три наиболее распространенных типа автоматических коробок передач, которые устанавливаются в автомобили — это так называемая «классическая» она же гидравлическая, роботизированная (робот, типтроник) и вариативная (вариатор, CVT).

«Классическая» АКПП

Это первый из появившихся типов коробок. Отличается полным отсутствием какой-либо связи между двигателем и колесами. Состоит из гидротрансформатора (ГТ), зубчатых и планетарных передач. Передаточное число меняется изменением давления масла и различного соединения передач между собой. Управляется автоматом.

Существует 5 основных режимов работы этого агрегата:

• P — парковочная блокировка ведущих колес, блокировка находится в самой коробке и никоим образом не связана с отдельным стояночным тормозом.
• R, в русскоязычном варианте Зх — положение для включения заднего хода. Зачастую существует запрет на включение это режима до полной остановки авто.
• N, на русском Н — собственно «нейтралка», включают при кратковременной остановке или коротком расстоянии буксирования.
• D, или Д — режим для движения машины вперед, при котором используются все ступени кроме повышенных.
• L, или ПП, или Тх — режим пониженной передачи для движения при сложных дорожных условиях.

Справка! Это основные режимы работы, которые в обязательном порядке присутствуют во всех гидравлических АКПП. Кроме них, в зависимости от производителя, существуют дополнительные режимы, облегчающие вождение в разных условиях.

Роботизированная АКПП

Последняя по времени появления разновидность коробки-автомата. По своей сути представляет собой механическую коробку передач под управлением робота, который, в соответствии с заданными алгоритмами, отключает сцепление и переключает передачи. То есть водитель и автомобиль обеспечивают только входящие данные без воздействия на механизм переключения передач.

Роботы для таких коробок используются либо электрические, либо гидравлические. Гидравлические осуществляют работу с помощью гидроцилиндров управляемых электромагнитными клапанами. Они достаточно быстрые, но более энергозатратные. Это основной вид робота для машин спортивного типа.

Электрические роботы более медленные, но более экономичные. Используют в своей работе сервомоторы и различные механизмы. Чаще устанавливаются на бюджетные авто.

Сама же коробка механическая с фрикционным сцеплением. Существуют роботизированные КПП с одинарным и двойным сцеплением.

Справка! Легко отличить робота от «классики» можно по отсутствию у робота знака P, который означает парковочный режим.

Вариатор

Второе название, по которому можно определить тип коробки по документации на автомобиль — CVT (Continuously Variable Transmission). Работает по принципу плавной передачи крутящего момента от двигателя колесам. Как таковые передачи в ней отсутствуют, а передаточное соотношение меняется либо полностью автоматически, в соответствии с заданной программой, либо в ручном режиме.

Наиболее распространены коробки с клиноременным строением вариатора. Изменение передаточного числа в них передается между двумя, состоящими из двух конических частей каждый, шкивами с помощью специального ремня. Так же ремень называют цепью из-за того, что его основная составляющая это металлические полосы. Необходимое для движения цилиндров давление нагнетается масляным насосом, который прокачивает специальную ATF жидкость, которая также выступает в качестве смазки.

Второй тип вариатора — это тороидный. В этом случае усилие передается через тороидные ролики, зажатые между валами и расположенные на одной оси. Используется этот тип достаточно редко.

У этой АКПП есть возможность переключаться на ручной режим управления. В этом случае водитель самостоятельно переключает передачи и это отображается на приборной панели. Но не стоит рассчитывать, что можно будет держать количество оборотов в красной зоне — автоматика просто не дает этого делать, но и заглохнуть при их недостатке невозможно.

Дальнейшее развитие коробки автомат: эволюция гидромеханической АКПП

Перед тем, как переходить к АКПП, нужно упомянуть коробку передач Уильсона. Водитель выбирал передачу при помощи подрулевого переключателя, а включение производилось посредством нажатия на отдельную педаль.

Такая трансмиссия была прообразом преселективной коробки передач, так как водитель заранее выбирал передачу, при этом ее включение осуществлялось только после нажатия на педаль, которая стояла на месте педали сцепления МКПП.

Данное решение облегчало процесс управления ТС, переключения передач требовали минимум времени по сравнению с МКПП, которые в те годы не имели синхронизаторов. При этом значимая роль коробки Уильсона заключается в том, что это первая КПП с переключателем режимов, которая напоминает современные аналоги (режимы P-R-N-D).

Такая трансмиссия представляла собой гидротрансформатор (гидромуфту) и планетарную коробку передач с автоматическим гидравлическим управлением. Управление было реализовано с учетом скорости движения автомобиля, а также положения дроссельной заслонки.

Коробка Hydra-Matic ставилась как на модели GM, так и на Bentley, Rolls-Royce, Lincoln и т.д. В начале 50-х специалисты Mercedes-Benz взяли данную коробку за основу и разработали собственный аналог, который работал по схожему принципу, однако имел целый ряд отличий в плане конструкции.

В 80-х стала прослеживаться тенденция к постоянному увеличению числа передач. В автоматических коробках сначала появилась четвертая передача, то есть повышенная. Одновременно стала использоваться и функция блокировки гидротрансформатора.

Также четырехступенчатые автоматы стали управляться при помощи ЭБУ, что дало возможность избавиться от многих механических элементов управления, заменив их соленоидами.

Например, первыми внедрение электронной системы управления автоматической коробкой передач реализовали специалисты Toyota в 1983 г. Далее Ford в 1987 году также перешел на использование электроники для управления повышающей передачей и блокировочной муфтой ГДТ.

Для этого увеличивается общее количество передач, скорость переключений стала очень высокой. Сегодня можно встретить АКПП, которые имеют 5, 6 и более «скоростей». Основная задача – успешно конкурировать с преселективными роботизированными коробками типа DSG.

Параллельно происходит и постоянное усовершенствование блоков управления АКПП, а также программного обеспечения. Изначально это были системы, которые только определяли момент переключения передачи и отвечали за качество включений.

Позже появилась и возможность ручного управления АКПП (например, Tiptronic), когда водитель может самостоятельно определять моменты переключения передач подобно механической коробке. Дополнительно коробка автомат получила расширенные возможности в плане самодиагностики, контроля температуры трансмиссионной жидкости и т.д.

Управление автомобилем с АКПП: как пользоваться коробкой – автомат, режимы работы автоматической коробки, правила использования данной трансмиссии, советы.

Как работает коробка-автомат: классическая гидромеханическая АКПП, составные элементы, управление, механическая часть. Плюсы, минусы данного типа КПП.

Гидротрансформатор АКПП (конвертер крутящего момента, ГДТ). Назначение, устройство гидротрансформатора, принцип работы и особенности.

Соленоид АКПП: устройство соленоидов, принцип работы. Частые неисправности и поломки клапанов-соленоидов, диагностика, ремонт и замена.

Пробуксовка автоматической коробки при переключении передач: основные причины, по которым пробуксовывает автомат. Диагностика коробки, устранение неполадок.

Автоматическая коробка передач (АКПП, АКП) “классического” типа с гидротрансформатором: устройство и принцип работы. Плюсы и минусы гидромеханической АКПП.

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.

Особенности автомобиля с автоматической трансмиссией

В автомобиле с автоматической трансмиссией водителю не нужно вручную переключать передачи. Механизм сам определяет оптимальное передаточное число, с учетом скорости и текущей нагрузки.

Как устроен селектор

Режимы коробки автомата:

1. Драйв – для движения вперед.
2. Реверс – для заднего хода.
3. Нейтраль – рассоединяет двигатель и трансмиссию.
4. Паркинг – парковочный. Включают при размещении машины на стоянку.

В отдельных моделях предусмотрены дополнительные режимы:

1. Овердрайв – повышенная передача.
2. Мануал – аналог ручного управления, и др.

Из чего состоит АКПП?

1. Гидротрансформатор — сходен со сцеплением в мех.коробке, но управления непосредственно водителем не требует.
2. Планетарный ряд — сходен с блоком шестерен в мех.коробке и изменяет придаточное отношение в автомате при переключении передач.
3. Тормозная лента, задний фрикцион, передний фрикцион — они служат для непосредственного переключения передач.
4. Устройство управления — это целый узел состоящий из шестеренчатого насоса, клапанной коробки и маслосборника. Клапанная плита (гидроблок) — это система каналов с клапанами (соленоидами) и плунжерами, выполняющими функции контроля и управления, также преобразует нагрузку двигателя, степень нажатия на акселератор и скорость движения в гидравлические сигналы. На основании таких сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически меняются передаточные числа.  

Гидротрансформатор                                                                                 Планетарный ряд

Тормозная лента                                                                                          Пакеты фрикционов

Гидротрансформатор (torque converter ) — предназначен для того чтобы передавать крутящий момент от двигателя к компонентам АКПП. Установлен он в кожухе расположенном между коробкой и двигателем выполняя функции сцепления. Наполненный рабочей жидкостью в процессе работы он несет высокие нагрузки вращаясь с довольно большой скоростью. Он, поглощая и сглаживая вибрации двигателя и передавая крутящий момент, приводит в действие  насос для масла, который находится в коробке передач.

Масляный насос в свою очередь трансмиссионной жидкостью наполняет гидротрансформатор создавая тем самым нужное давление в системе контроля и управления. Поэтому мнение о том, что машину с автоматом можно принудительно завести без стартера разогнав ее до большой скорости, является ошибочным. Энергию шестеренчатый насос получает только от двигателя, при неработающем двигателе давление в системе контроля и управления отсутствует вне зависимости от того в каком положении находится ручка рычага переключения скоростей. Поэтому вращение карданного вала принудительно не заставит коробку заработать, а двигатель — завестись. 

Планетарный ряд — в отличие от «механики», где сцепляющиеся между собой шестеренки и параллельные валы, в «автоматах» в основном используются передачи планетарные.
 

Составные части фрикциона — давлением масла в движение приводится поршень (piston). Поршень двигаясь под давлением масла, посредством конического диска ( dished plate) прижимает очень плотно ведомые к ведущим дискам пакета, от чего они вращаются единым целым и осуществляют передачу крутящего момента от барабана к втулке. Несколько планетарных механизмов, обеспечивающие необходимые передаточные отношения, расположены в корпусе коробки передач.

Передачу же крутящего момента от двигателя через механизмы планетарные непосредственно к колесам осуществляется при помощи фрикционных дисков, дифференциала и прочих сервисных устройств. Посредством трансмиссионной жидкости через систему контроля и управления происходит управление всеми перечисленными устройствами.

Тормозная лента — устройство посредством которого  осуществляется блокировка элементов планетарного ряда.

Гидроблок — сложнейший механизм в автоматической коробке. Как мы уже писали выше, это мозги трансмиссии. Наиболее дорогстоящая по ремонту деталь.

Устройство АКПП Видео

Лучшие российские и зарубежные авто на механике

Популярная механическая коробка зарубежного производства

Чтобы понять, что лучше– автомат, робот или механика, необходимо обратиться к статистике. Согласно полученным данным, по всему миру каждый год на 7 % снижается спрос на авто с механической коробкой

При этом важно учитывать тот факт, что такие коробки усовершенствованы, они обладают высокой эффективностью и надежность по сравнению со старыми образцами.

Автоконцерны ориентируются прежде всего на покупательский спрос. Они учитывают интересы как тех, кто предпочитает автомат, так и пожелания любителей механики. Именно поэтому в XXI веке все еще производятся машины с механической коробкой переключения передач.

Ford Fiesta ST. Компактная и мощная машина, на которой установлена механика. Если бы на этом авто была АКПП, «Форд-Фиеста» перестал бы быть таким агрессивным. Данный автомобиль мгновенно набирает скорость с места, при этом переключения передач короткие и быстрые. Автомобилисты отмечают, что на этой машине легко совершать обгонные маневры, можно участвовать в дрифт-соревнованиях, а это возможно только на механике.

VWGolf, Jetta, GTI. Данные автомобили также имеют небольшие габариты, быстро разгоняются. Хэтчбек и седан потребляют минимальное количество топлива.

GTI имеет повышенную производительность. Данные машины оснащены МКПП с 6 ступенями. Также на авто может быть установлена семиступенчатая коробка-автомат с двойным сцеплением.

Toyota Corolla и Tacoma. На эти автомобили устанавливается МКПП, когда клиент покупает машину с мотором большого объема. Механическая коробка шестиступенчатая. На Tacoma устанавливаются механические КПП в следующих комплектациях: TRD Sport, Off-Road, Pro.

Прочие авто, сделанные за границей, также выпускаются на механике:

• «БМВ» 2-й серии, а также М2-М4;
• «Киа-Форте», «Киа-Соул»;
• «Мазда 3»;
• «Хонда-Цивик»;
• «Субару WRX»;
• «Порше 911»;
• «Ниссан 370Z».

На сегодняшний день нет точного ответа на вопрос, что лучше – механика или автомат – и почему. Именно поэтому зарубежные автоконцерны продолжают выпускать машины с МКПП. Однако все чаще с такой коробкой выпускаются спорт-кары, а также машины для офф-роуд, к которым не стоит относить кроссоверы.

Машины с отечественными механическими коробками передач

Многие российские автомобилисты, покупая новую машину, выбирают вариант на МКПП. Примерами таких автомобилей могут служить УАЗ «Патриот» и «Нива».

Данные машины достаточно редко покупают с автоматической трансмиссией зарубежного производства. Кроме того, граждане нашей страны, желающие сэкономить, покупают «Ладу-Гранту» на механике, «Весту» и «Икс-Рей».

Несмотря на это в нашей стране производится не так уж и много автоматических коробок. В большинстве случаев используются заграничные КПП, которые дорабатываются с учетом условий эксплуатации авто в нашей стране. Всем известно, что в России суровые зимы, а качество дорожного полотна оставляет желать лучшего. По этой причине многие считают, что механика лучше, чем вариатор или автомат. Дело в том, что, если на авто установлена зарубежная коробка, стоимость машины увеличится.

Что такое АКПП и история ее создания

Селектор автоматической коробки передач 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:

• гидромеханическая (классическая);
• механическая с двумя сцеплениями (например, DSG);
• роботизированная;
• бесступенчатый вариатор (CVT).

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.

Первая серийная автоматическая коробка передач GM Hydramatic

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.