Автоматическая коробка передач

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.

В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.

Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.

Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.

Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.

Механизм Симпсона

Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции – вот ее неоспоримые достоинства.

Механизм Равинье

Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора

Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона

Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток – низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.

Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.

Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.

Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Как пользоваться автоматической коробкой передач

Слесари СТО утверждают, что чаще всего поломки АКПП появляются после небрежного использования и несвоевременной замены масла.

Режимы работы

На рычаге расположена кнопка, которую водитель должен нажать, чтобы выбрать нужный режим. На селекторе предусмотрено несколько возможных положений:

• паркинг (P) — ведущая ось блокируется вместе с валом коробки, режим принято использовать в условиях продолжительной стоянки либо прогрева;
• нейтраль (N) — вал не фиксируется, машину можно аккуратно буксировать;
• драйв (D) — движение автотранспорта, передачи подбираются автоматически;
• L (D2) — машина передвигается в сложных условиях (бездорожье, крутые спуски, подъемы), максимальная скорость 40 км/ч;
• D3 — снижение передачи при небольшом спуске или подъеме;
• реверс (R) — задний ход;
• овердрайв (O/D) — если кнопка активна, то при наборе большой скорости включается четвертая передача;
• PWR — режим «спорт», обеспечивает улучшение динамических показателей за счет повышения передач на высоких оборотах;
• normal — плавная и экономичная езда;
• manu — передачи включаются непосредственно водителем.

Переключение режимов работы АКПП.

Как заводить машину на автомате

Стабильная работа АКПП зависит от правильного запуска. Чтобы оградить коробку от неграмотного воздействия и последующего ремонта, разработано несколько степеней защиты.

При запуске двигателя рычаг селектора должен располагаться на значении «P» либо «N». Эти положения позволяют защитной системе пропустить сигнал о старте двигателя. Если рычаг будет находиться в другом положении, то водитель не сможет включить зажигание либо же после оборота ключа ничего не произойдет.

Чтобы правильно начать движение, лучше использовать парковочный режим, поскольку при значении «P» у машины блокируются ведущие колеса, что не позволяет ей скатиться. Применение нейтрального режима позволяет осуществить экстренную буксировку транспорта.

Большинство автомобилей с АКПП запускаются не только при правильном положении рычага, но и после выжимания тормозной педали. Эти действия препятствуют случайному откату автомобиля, если рычаг установлен на значении «N».

Как ездить на автоматической КПП и чего нельзя делать

Чтобы добиться длительной службы КПП, надо верно ставить режим в зависимости от текущих условий перемещения. Чтобы правильно эксплуатировать автомат, необходимо соблюдать следующие правила:

• дождаться толчка, который оповещает о полном включении передачи, только потом надо начать движение;
• при буксовании необходимо переходить на пониженную передачу, а при работе тормозной педалью — следить за тем, чтобы колеса вращались медленно;
• использование разных режимов позволяет осуществлять торможение двигателем и ограничивать разгон;
• во время буксирования автотранспорта с включенным мотором должен соблюдаться скоростной режим до 50 км/ч, причем максимальное расстояние должно быть менее 50 км;
• нельзя буксировать другой автомобиль, если он тяжелее машины с АКПП, при буксировке надо ставить рычаг на «D2» или «L» и ехать не более 40 км/ч.

Чтобы не попасть на дорогостоящий ремонт, водители не должны:

• передвигаться в парковочном режиме;
• спускаться на нейтральной передаче;
• пытаться завести мотор с толчка;
• ставить рычаг на «P» или «N», если нужно ненадолго остановиться;
• включать задний ход с положения «D» и до полного прекращения движения;
• на склоне переключаться в режим парковки до постановки автомашины на ручник.

Как эксплуатировать АКПП зимой

В холодных погодных условиях часто возникают проблемы с машинами. Для сохранения ресурса агрегата в зимние месяцы водителям следует придерживаться таких рекомендаций:

1. После включения двигателя в течение нескольких минут прогревать коробку, а перед движением — нажать и держать педаль тормоза и попереключать все режимы. Эти действия позволяют трансмиссионному маслу быстрее прогреться.
2. На протяжении первых 5-10 км не нужно резко разгоняться и буксовать.
3. Если надо выехать со снежной или ледяной поверхности, то следует включать пониженную передачу. Поочередно надо работать обеими педалями и аккуратно выезжать.
4. Раскачку делать нельзя, поскольку она пагубно сказывается на гидравлическом трансформаторе.
5. Сухое дорожное покрытие позволяет переходить на пониженные передачи и включать полуавтоматический режим, чтобы прекращать движение торможением двигателя. Если спуск скользкий, то надо пользоваться педалью тормоза.
6. На ледяном подъеме запрещается резко нажимать педаль и допускать пробуксовку колес.
7. Чтобы аккуратно выйти из заноса и стабилизировать машину, рекомендуется кратковременно включать нейтральный режим.

Об истории создания и совершенствования АКПП

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Чем хорош Tiptronic

Плюсы Типтроника очевидны. Для человека, который владеет искусством управления механической ручной коробкой передач в совершенстве, Tiptronic едва ли будет особенной ценностью. Конечно, в том случае, если драйверские повадки не отравлены автоматом. В остальных случаях эта система позволит сохранить все прелести, комфорт и плавность переключения АКПП, при этом можно будет одним движением руки запретить электронике переключаться на повышенную передачу. Это необходимо при затяжном обгоне, при торможении двигателем, особенно на скользкой дороге. Судя по отзывам, Tiptronic помогает здорово экономить топливо, а также система будет полезной при проезде бездорожья, когда ручного управления КПП не избежать.

Пожалуй, у Tiptronic можно найти и минусы. В первую очередь это касается сложности конструкции, которая затрудняет ремонт, обслуживание, замену масла, а некоторых слесарей вводит в состояние глубокого ступора. К тому же система существенно влияет на цену автомобиля в целом. На массе АКПП Типтроник практически не сказывается, но удовольствие от вождения он гарантирует. К тому же, если захочется автопилота, всегда можно перейти в автоматический режим, тогда умная АКПП все сделает вместо водителя. Тем не менее надо помнить и о том, что Tiptronic — это далеко не механика и в отличие от нее, задержка в переключении передач будет неизбежно.

Преимущества и недостатки автоматической коробки передач

Нельзя однозначно ответить, чем коробка автомат лучше механики, поскольку автоматических коробок передач выпускается много разновидностей. Скорее всего, вы знаете про следующие виды: стандартная АКПП, вариатор и робот. При этом производители постоянно совершенствуют их.

Например, было увеличено количество передач с трех до шести. Однако на некоторых авто устанавливаются и семиступенчатые АКПП, а также коробки с восьмью передачами.

Непрерывно происходит улучшение конструкции АКПП. Так, на современных автоматах нет задержек при разгоне авто. Машины с коробкой-автоматом потребляют меньше горючего.

Но несмотря на это, нельзя однозначно ответить на вопрос, какая коробка передач лучше – автомат или механика, поскольку у АКПП также имеются минусы.

Далее перечислим основные недостатки есть у коробки-автомата:

• Машина со стандартной АКПП будет разгоняться не так быстро, как такой же автомобиль с МКПП.
• Автоматическая трансмиссия имеет 4 передачи, а механическая коробка – пять скоростей.
• Машина со стандартной АКПП потребляет больше горючего.
• Необходимо заливать в систему большой объем смазки.
• Машина с трудом заводится в зимние месяцы.
• Стоимость автомобиля с АКПП выше на 35 000–40 000 рублей по сравнению с такой же машиной на механике.
• Чтобы отремонтировать коробку-автомат в случае ее поломки, придется потратить крупную сумму.

Чтобы выбрать между механикой и автоматом, понять, что лучше для новичка, необходимо изучить достоинства автоматической трансмиссии:

Динамические характеристики. То, насколько быстро будет разгоняться автомобиль на АКПП, зависит от множества факторов. Если на машине установлена стандартная автоматическая трансмиссия с гидротрансформатором (4 передачи), авто будет набирать скорость достаточно медленно.

Однако на современные авто устанавливают шести-, семи-, восьми- и даже девятиступенчатые автоматы с двумя сцеплениями. Такие агрегаты способны конкурировать с механическими КПП, в ряде ситуаций динамика авто на АКПП будет даже выше. Например, вариатор, а также автомат типа DSG от «Фольксваген» превосходят по своим динамическим характеристикам механику.

• Расход горючего. Конечно, если у вас установлена четырехступенчатая коробка-автомат, машина будет потреблять большое количество топлива. Но на современных машинах стоят усовершенствованные трансмиссии, вариаторы – шести- либо бесступенчатые. Такие машины расходуют минимальное количество топлива, особенно если сравнить с авто на механике.
• Комфорт управления. Ездить на машине с АКПП намного приятнее, чем на механике. Особенно если вы недавно водите автомобиль, то с коробкой-автоматом сможете легко тронуться с места, подняться в горку, при этом сводится к нулю вероятность аварии из-за недостатка навыков переключения скоростей.
• Ресурс ДВС. Мотор с коробкой-автоматом прослужит дольше, чем двигатель с механикой. Объясняется это тем, что функционирование ДВС, повышение его оборотов находится под контролем автоматической трансмиссии, а значит, перегрев мотора исключен.

Что такое АКПП

АКПП – механизм, автоматически изменяющий передаточное отношение вращающего момента от двигателя, с учетом установленного водителем режима, текущей нагрузки и других условий движения.

Такая коробка – сложное конструктивное устройство. На первый взгляд непосвященному сложно определить отличия от механической трансмиссии, так как здесь нет обычных педалей газа, тормоза, селектора передач. Но отсутствие сцепления – не единственное отличие автомата.

История

Инициатор создания автоматической коробки – немецкий инженер Герман Феттингер, предложивший идею первого гидротрансформатора и разработавшего механизм в 1902 году. Изначально автоматы предназначались для водных транспортных средств.

Коробка АКПП

Устройство коробки АКПП

Автоматическая коробка состоит из:

• гидротрансформатора, передающего вращающий момент от двигателя к трансмиссии, без непосредственного кинематического контакта узлов;
• масляного насоса, нагнетающего трансмиссионную жидкость в механизм;
• планетарного редуктора;
• гидроблока, регулирующего скоростной режим.

Работой механизма, переключением соленоидов в гидравлическом блоке управляет электронный блок.

АКПП в разрезеУстройство АКПП

Принцип работы

Принцип работы основан на изменении вращающего момента от давления масла, нагнетаемого насосом в гидротрансформатор и коробку. Положение планетарных шестерен изменяет переключение соленоидов в гидроблоке на основе команды, поданной электронным блоком управления.

Это позволяет изменить передаточное число трансмиссии без участия водителя.

Ресурс

При правильной эксплуатации автоматическая коробка может прослужить до 500 000 км пробега. Длительность службы определяется такими факторами:

• выполнение предусмотренного изготовителем режима обслуживания, со своевременной заменой трансмиссионной жидкости, заливкой специализированной марки масла;
• манера вождения владельца;
• качество механизма.

Обозначения на панели АКПП

При изучении особенностей управления коробкой автомат необходимо знать расшифровку букв и цифр, указанных на панели переключения механизма. Используют маркировки следующих позиций, с указанием таких символов:

• Р – парковочное положение, при длительной остановке автомобиля;
• R – реверс с движением задним ходом;
• N – нейтральный режим, при разблокированных колесах;
• D – драйв, для передвижения вперед;
• А – автоматический режим (еще один вариант режима D);
• L или В – переход на пониженную передачу;
• 2 или 3 – нужно двигаться на скорости, не выше указанной соответствующей цифрой;
• М – возможность перехода на способ управления, имитирующий механическую трансмиссию;
• S – активация спортивного режима;
• O/D – овердрайв, для передвижения с увеличенной скоростью;
• W – нужно тронуться и ехать далее, не выше, чем на второй скорости;
• HOLD – специализированный режим для автомобилей Мазда, который можно использовать совместно с другими.

Соответствующие обозначения наносят напротив позиции селектора.

Панель АКПП

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.

Принцип действия

Запуск АКПП происходит одновременно с включением двигателя. Работающий маслонасос нагнетает во внутреннее пространство коробки масло. Оно воздействует на гидравлический трансформатор и раскручивает его до скорости вращения коленчатого вала. Как только происходит нажатие на педаль газа и щелканье передачи, масло начинает свое движение к турбине и приводит ее во вращение. Затем смазка возвращается обратно к колесу насоса и ускоряет его.

Охлаждающую функцию масла выполняет радиатор АКПП, через который оно проходит. Расположенные в коробке датчики постоянно передают информацию на блок управления. Система считывает показания и изменяет нагрузку на мотор. Во время езды это обеспечивает щелканье скоростей в случае необходимости увеличения или уменьшения оборотов двигателя.Также АКПП можно переключать в ручном режиме. Примером является паркинг. Включается, когда автомобиль ставится на стоянке.

Гидротрансформатор

С помощью узла обеспечивается сцепление между мотором и трансмиссией. Задача состоит в осуществлении передачи и преобразовании крутящего момента.

Функции гидротрансформатора состоят в следующем:

• Воспринимать крутящий момент и изменять его в сторону увеличения.
• Разрывать связь между двигателем и трансмиссией при изменении скорости.
• Вести защиту АКПП в случае необходимости набора скорости или торможения двигателем.
• Забирать частично крутящий с целью обеспечения плавной смены передачи.
• Гасить вибрацию от работы двигателя.

Также гидротрансформатор обеспечивает работу мотора на холостом ходу.