Каждый автовладелец знает, что выбор трансмиссии является ключевым фактором, который влияет на динамические показатели автомобиля. Разработчики постоянно пытаются совершенствовать коробки передач, но большинство автолюбителей все же отдают предпочтение МКПП, так как, из-за сложившегося стереотипа, считают, что она более надежная и простая в использовании. Однако причина кроется в другом – большинство людей просто не знакомы с принципом работы автомата, поэтому и опасаются ее.
В сегодняшней статье мы попытаемся максимально подробно и доступно описать принцип работы автоматической трансмиссии.
Что лучше – механика или автомат?
Как многие уже могли заметить, большинство российских автолюбителей отдают предпочтение МКПП. Одни эксперты считают, что это связано с менталитетом нации, другие – с установленными негативными стереотипами.
Другое дело американцы, 95% которых не представляют себе процесс вождения автомобиля, без наличия автоматической коробки. Но это совсем не удивляет, ведь АКПП была придумана американскими инженерами, которые хотели упростить жизнь водителей.
Такая же ситуация и в Европе. Если 15-20 лет назад все поголовно использовали механику, то уже сейчас она почти вытеснена из рынка.
В России также наблюдается рост популярности автомата, но, как утверждают эксперты и аналитики, россияне не умеют правильно использовать автоматическую коробку. Каждый день в автомастерские обращается масса автолюбителей с неисправностями, основной причиной которых как раз и является неправильная эксплуатация.
Особенности эксплуатации
Авто начнет двигаться плавно после того, как водитель вставит ключ, повернет его, надавит на тормоз, поставит рукоятку селектора в правильное положение и отпустит педаль.
На светофоре переключать режим «D» не требуется. Используется педаль тормоза. На парковке включают режим «Р».
Избежать преждевременных поломок возможно, если не ездить по бездорожью или неровной поверхности. Стоит всеми силами также избегать пробуксовки. Перед тем, как начать езду на авто с автоматической коробкой, водителю нужно дополнительно изучить документацию. Возможно, для данного типа коробки пробуксовка вообще не допускается. Их нужно знать, чтобы предотвратить поломки.
АКПП устройство и принцип работы складывается таким образом, что не рекомендуется допускать сильного перегруза. «Автомат» обладает чувствительной механикой, которая не рассчитана на большие нагрузки. Не стоит складывать в салон габаритные грузы или вовсе тянуть за собой прицеп.
Таким образом, становится понятно, что машины с АКПП завоевывают рынок. Больше 80% европейского населения уже ездят на «автомате».
Как работает АКПП?
Для того, чтобы принцип работы автоматической трансмиссии стал более понятным, мы условно разобьем ее на три части: механическая, электронная и гидравлическая.
Начнем обсуждение, конечно же, с механической, так как именно данный элемент и переключает передачи.
Гидравлическая часть является неким посредником, который является связующим звеном.
И, наконец, электронная, которая считается мозгом трансмиссии, отвечающим за переключение режимов, а также обратную связь.
Все понимают, что сердцем автомобиля является мотор. Трансмиссия вовсе не претендует на эту роль, ведь ее смело можно называть мозгом автомобиля. Главной целью АКПП считается преобразование КМ мотора в силу, которая создает условия для движения ТС. Немаловажную роль в этом процессе выполняет гидротрансформатор и планетарные передачи.
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.
Гидротрансформатор
По аналогии с МКПП, гидротрансформатор выполняет функции сцепления, а также регулирует КМ, с учетом частоты вращения и продуцируемой мощности двигателя.
Конструкция гидротрансформатора состоит из трех частей:
- Центростремительная турбина;
- Центробежный насос;
- Направляющий аппарат-реактор;
За счет того, что турбина и насос максимально сближены друг с другом, рабочие жидкости находятся в постоянном движении. Именно благодаря этому удается добиться минимальных потерь энергии. К тому же, гидротрансформатор может похвастаться очень компактными размерами.
Стоит отметить, что коленвал напрямую связан с насосным колесом, а коробочный вал – с турбиной. Именно за счет этого, в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами. Рабочие жидкости передают энергию от мотора к трансмиссии, которая, в свою очередь, через лопатки насоса передает ее на лопасти турбины.
Вывод
Какой вывод можно сделать? Инженеры создали АКПП достаточно сложной, чтобы максимально упростить ее эксплуатацию. В итоге удобство и функциональность современной коробки автомата перекрывают любые сомнения в ее надежности. Именно за эти качества водители ценят возможность пользоваться автоматической трансмиссией и не создавать себе лишних проблем в жизни. Да, коробка автомат может выйти из строя, как и вообще любой узел автомобиля, но при правильной эксплуатации она способна служить очень долго.
Гидромуфта
Если говорить о гидромуфте, то ее принцип работы очень похож – она также передает КМ, не влияя на его интенсивность.
Гидротрансформатор оснащен реактором в первую очередь для того, чтобы изменять КМ. По сути, это такое же колесо с лопатками, разве что жестче посаженное и менее маневренное. По нему масло возвращается из турбины в насос. Некоторые особенности имеют лопатки реактора, каналы которых постепенно сужаются. За счет этого скорость движения рабочих жидкостей существенно увеличивается.
Из чего состоит АКПП?
Гидротрансформатор – взаимодействует со сцеплением, и не контактирует с водителем.
Планетарный ряд – взаимодействует с шестернями в коробке, и при переключении передач изменяет конфигурацию трансмиссии.
Тормозная лента, задний и передний фрикцион – напрямую переключают передачи.
Устройство управления – это узел, который состоит из насоса, клапанной коробки и маслосборника.
Гидроблок – система клапанных каналов, которые контролируют и управляют нагрузкой двигателя.
Гидротрансформатор – предназначен для передачи крутящего момента от силового агрегата до элементов автоматической трансмиссии. Расположен он между коробкой и мотором, и таким образом выполняет функцию сцепления. Он наполнен рабочей жидкостью, которая улавливает и передает усилия двигателя в масляный насос, находящейся непосредственно в коробку.
Что касается масляного насоса, то он уже передает рабочую жидкость в гидротрансформатор, создавая, таким образом, наиболее оптимальное давление в системе. Поэтому, миф о том, что автомобиль с коробкой-автомат можно завести без стартера – чистая ложь.
Шестеренчатый насос получает энергию прямо от двигателя, из чего можно сделать вывод, что при выключенном моторе давление в системе полностью отсутствует, даже если рычаг переключения АКПП находиться не в начальном состоянии. Поэтому, принудительное вращение карданного вала не сможет завести двигатель.
Планетарный ряд – используется зачастую в автоматической трансмиссии, так как считается более современным и технологичным, нежели параллельный вал, используемый в механике.
Части фрикциона – поршень заставляет двигаться чрезмерное давление масла. Сам поршень очень плотно прижимает ведущие элементы к ведомым, заставляя их вращаться как единое целое, и передавать КМ ко втулке. Стоит отметить, что в АКПП находится сразу несколько таких планетарных механизмов.
Фрикционные диски передают КМ непосредственно колесам автомобиля.
Тормозная лента – используется для блокировки элементов планетарного механизма.
Гидроблок – один из наиболее сложных механизмов в АКПП, который называют «мозгами трансмиссии». Стоит отметить, что ремонт данного элемента очень дорогостоящий.
История появления
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.
Чертеж КПП «Коталь»
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.
Виды АКПП
Перманентная гонка технического оснащения автомобилей, заставляет разработчиков придумывать все более изощренные технологии и конструкции, для того, чтобы обогнать конкурентов. Стоит отметить, что это положительно сказывается на развитии ходовой части ТС. Одним из наиболее важных открытий, стало изобретение автоматической коробки передач. Она сразу же начала пользоваться невероятно большим спросом, так как заметно упрощает процесс управления. К тому же она весьма простая в эксплуатации и надежная. Аналитики утверждают, что в скором будущем она полностью вытеснит из рынка МКПП.
На сегодняшний день коробка-автомат используется, как в легковых автомобилях, так и грузовиках, в независимости от типа привода.
Известно, что при управлении автомобилем с МКПП, приходится постоянно держать руку на переключателе передач, что значительно снижает концентрацию на дороге. Коробка-автомат практически лишена подобных недостатков.
Основные преимущества коробки-автомат:
- Повышается эффективность управления;
- Более плавный переход между передачами даже на высокой скорости;
- Двигатель не перегружается;
- Передачи можно переключать как вручную, так и в автоматическом режиме;
Современные АКПП, с точки зрение системы контроля и управления, можно разделить на два типа:
- Трансмиссия с гидравлическим устройством;
- Трансмиссия с электронным устройством, или так называемая роботизированная коробка;
Более понятным это должно стать после ознакомления с приведенным ниже примером:
«Представьте себе ситуацию, что автомобиль двигается по ровной дороге и постепенно приближается к крутому подъему. Если какое-то время просто со стороны наблюдать за этой ситуацией, то можно заметить, что после увеличения нагрузки, машина начинает терять скорость, и, следовательно, интенсивность вращения турбины также снижается. Это приводит к тому, что рабочая жидкость начинает противодействовать движению. В таком случае резко возрастает скорость циркуляции, что способствует увеличению КМ до того показателя, при котором возникнет равновесие в системе».
Такой же принцип работы и в момент начала движения автомобиля. Единственное отличие в том, что в данном случае еще задействуется и акселератор. Благодаря ему увеличивается интенсивность оборотов коленвала и насосного колеса, при том, что турбина остается неподвижной, что позволяет двигателю работать в холостом режиме. Стоит отметить, что КМ резко возрастает, и при достижении определенной отметки, гидротрансформатор начинает выполнять функции звена, которое соединяет воедино ведомый и ведущий элементы. Именно все эти моменты, позволяют во время движения значительно уменьшать уровень потребления горючего, и более эффективно проводить торможение двигателем в случае надобности.
Так для чего же тогда подключать АКПП к гидротрансформатору, если тот самостоятельно способен изменять интенсивность КМ?
Вот почему: коэффициент изменения крутящего момента с помощью гидротрансформатора обычно не превышает 2-3.5. Этого мало для полноценной работы автоматической коробки.
В отличие от механической, автоматическая коробка переключает скорости с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозов. Система автоматически определяет нужную скорость с учетом скорости движения и усилия на педаль акселератора.
Помимо планетарного механизма и гидротрансформатора, АКПП включает в себя также насос, который смазывает коробку. Охлаждением масла занимается радиатор охлаждения.
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.
Селектор АКПП
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 «–« .
Типтроник Porsche Cayenne
Кроме Типтроника к автоматам можно отнести вариатор и роботизированную КПП.
Разница между коробкой-автомат у заднеприводных и переднеприводных ТС
Существует ряд отличий между компоновкой АКПП автомобилей с передним и задним приводом. Автоматическая трансмиссия переднеприводных автомобилей более компактная, и имеет отдельное отделение, которое называют – дифференциал.
Во всех других аспектах обе трансмиссии идентичны, как в конструктивном, так и функциональном плане.
Для эффективного выполнения всех функций, коробка автомат имеет следующие элементы: гидротрансформатор, узел контроля и механизм выбора режима движения.
Надеемся, что наша статья стала максимально полезной для вас, и помогла вам разобраться в принципах работы АКПП.
Обозначения на панели
Коробка автомат принцип работы которой очень прост, имеет панель с буквенными символами и цифрами. Для управления АКПП стоит разобраться в них. Обозначения могут меняться в зависимости от марки машины.
Р — паркинг. Включается во время парковки машины. Это своего рода стояночный тормоз, в котором есть блокировка вала.
R — задняя скорость. Включается во время начала движения авто назад.
N — в «народе» называется «нейтралка». Если автомобиль стоит на нейтральной скорости, то его колеса не заблокированы. В случае чего, машина может «покатиться».
D — обозначает движение вперед.
А — автоматический режим.
М — имитация механической коробки передач в упрощенном режиме.
L и В — пониженная передача.
S — спортивный режим.
W — «зимний» режим, позволяющий трогаться со 2-й передачи.
OD — ускоренный режим.
E — экономичный режим.
Прежде чем узнавать, как работает коробка автомат, а также, что обозначают те или иные символы на панели, необходимо прочесть руководство по эксплуатации. Для разных моделей авто значение букв может отличаться. К примеру, иногда В — обозначает блокировку, а L переводится как «Lock», что означает «замок».
