Как работает автоматическая коробка передач

Устройство и принцип действия АКПП

• Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.
Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

— Устройство и принцип работы:

• Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.
Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта — устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, — с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо — реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем.
Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.
Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом — как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.
Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

— Режимы работы гидротрансформатора:

• Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное — неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа — обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор — крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.
Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы — низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.
Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.
При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

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.
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.
Планетарный ряд Равинье иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равинье 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 работает система управления:

• Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.
Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.
Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан — дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан — дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях). В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан — дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном — дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.
Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана — дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан — дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан — дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана — дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.
Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз — это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.
Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.
АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.
Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi — Tiptronic, BMW — Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

Автоматические коробки передач: особенности, ремонт и обслуживание

Машины с автоматическими коробками передач удобны и поэтому популярны среди водителей, но не все знают о нюансах эксплуатации.

В этой статье расскажем, как обычно отвечаем на вопросы покупателей:

• Как устроена автоматическая коробка передач;

• Насколько надёжные АКПП;

• Как правильно обслуживать автоматические коробки и когда менять трансмиссионную жидкость, чтобы коробка надёжно прослужила долгие годы;

• Что может означать некорректная работа коробки и к каким последствиям ведёт её перегрев.

Устройство АКПП

Автоматическая коробка передач состоит из трёх основных механизмов: гидротрансформатора, планетарных редукторов и электронно-гидравлической системы управления.

Гидротрансформатор за счёт рециркуляции трансмиссионной жидкости передаёт крутящий момент от ведущего вала двигателя на планетарные редукторы АКПП без создания жёсткой связи между ведущим и ведомым валом. Такая конструкция позволяет передавать вращение от одной оси к другой плавно, равномерно, без рывков и толчков.

Планетарные редукторы — это конструкция из шестерёнок и других деталей, которая приводится в движение зубчатой передачей. Планетарные редукторы обеспечивают три передачи для движения вперёд — понижающую, прямую и повышающую — и передачу заднего хода. Чтобы оптимально использовать крутящий момент двигателя, соединяют два или три планетарных механизма и получают большее количество передач. Например, современные АКПП могут иметь до восьми передач. Электронно-гидравлическая система управляет работой всей трансмиссии, используя данные о скорости движения автомобиля и нагрузке на двигатель, которые предаются в блок управления с целого набора электронных датчиков. Например, с датчика частоты вращения на входе и на выходе коробки передач, с датчика температуры рабочей жидкости, а также с датчиков положения рычага селектора и педали акселератора. Кроме того, система управления трансмиссией получает и учитывает информацию от блока управления двигателем, системы ABS и других электронных систем автомобиля.

Раньше системы управления были чисто гидравлическими, без электроники. Сейчас такие АКПП можно встретить на устаревших или бюджетных моделях. Добавление электронного блока позволило значительно расширить возможности коробки. Например, теперь АКПП может работать в разных режимах: Спорт, Экономичный или Зимний. Коробки с электронным блоком могут «самообучаться» — то есть подстраиваться под индивидуальный стиль вождения владельца машины. А ещё они запоминают коды неисправностей, контролируют износ фрикционных дисков, температуру трансмиссионной жидкости и вносят необходимые корректировки в работу гидротрансформатора и соленоидов, ответственных за переключение передач.

О том, как устроены роботизированные коробки передач, читайте в нашей статье. Читать →

О том, как устроены вариаторы, читайте в другой нашей статье. Читать →

Надёжность АКПП

Из всех видов автоматических коробок передач классическая гидравлическая коробка считается самой надёжной и совершенной конструкцией. Но есть нюансы. С одной стороны, АКПП служит долго, только когда владелец регулярно и правильно её обслуживает (об этом мы расскажем чуть ниже). С другой, производители периодически экспериментируют с конструкцией — стараются усовершенствовать её, сделать меньше, легче или дешевле. Только вот первые поколения модифицированных коробок обычно страдают всеми детскими болезнями.

Например, General Motors выпустили в своё время линейку шестиступенчатых переднеприводных автоматических трансмиссий 6Т30, 6Т40, 6Т45 (6Т30 впервые установили в 2007 году). Владельцы машин, которым досталось первое поколение этих коробок, намучились знатно. Они частенько приезжали на ремонт уже через 25-30 тысяч километров пробега. Со временем конструкцию трансмиссии доработали, и новые поколения, к счастью, служат намного дольше.

Проблемы были у ряда моделей SsangYong, на которых стояли трансмиссии австралийской компании Drivetrain Systems International (также известной как BorgWarner Australia, BTR, ION). Машины могли проехать 30-50 тысяч километров до первого ремонта трансмиссии, а могли 10. В некоторых сервисах после ремонта даже не давали гарантию, потому что никто не знал, что ещё может сломаться в этой коробке.

Чтобы не стать жертвой экспериментов производителей, рекомендуем перед покупкой машины почитать в интернете отзывы владельцев, сообщения о ремонтах, проблемах, особенностях обслуживания. Также можно подъехать в любой профильный сервис по ремонту трансмиссий и поговорить с мастерами.

«Когда я работал в сервисе по ремонту АКПП, люди часто приезжали к нам просто посоветоваться. Мол, хочу купить машину, расскажите, как там коробка — ходит, не ходит? Когда приехать на первую замену масла? А если куплю бэушную, что делать? Сразу приехать на диагностику или нет? Мы спокойно делились всем, что знали. Если коробки были проблемными как GM, например, так и говорили» — Алексей Панкратов, менеджер по продажам AUTO3N.

Обслуживание АКПП

Вопрос о том, как обслуживать автоматическую трансмиссию вызывает больше всего споров среди наших клиентов. Нам приносят руководства по обслуживанию и говорят: «Ну вот же, смотрите, тут написано “заливается на весь срок службы автомобиля”». Мы считаем, что это одна из самых вредных, ну или как минимум одна из самых противоречивых фраз автопроизводителей.

Дело в том, что автопроизводитель ограничивает срок эксплуатации 100-150 тысячами километров пробега или 5-6 годами (точные цифры обычно указаны в инструкции по эксплуатации). То есть он считает, что проехав 100-150 тысяч километров, автомобиль окажется на свалке или будет утилизирован. Конечно, в этом случае трансмиссионную жидкость можно не менять. Можно вообще ничего с автомобилем не делать. Купил, поездил, выкинул, купил новый. Только в нашей реальности это так не работает, автомобили после 5-6 лет не выкидывают. Они или дольше находятся во владении у одного человека, или их перепродают.

При этом на 100 тысячах километров трансмиссионная жидкость становится уже достаточно грязной и теряет свои свойства. Поэтому, если нет желания продавать машину через 5 лет и покупать новую, то заменить трансмиссионное масло необходимо на пробеге до 100 тысяч километров. А тем, кто покупает машину с рук, советуем предварительно продиагностировать состояние жидкости и коробки. Если владелец не обслуживал трансмиссию, можно смело требовать скидку, так как с высокой вероятностью с ней возникнет много проблем.

Как правильно обслуживать АКПП
Чтобы надолго продлить ресурс автоматической коробки, мы рекомендуем регулярно проводить полную или частичную замену трансмиссионной жидкости.

Полная замена — аппаратная, то есть к коробке подключается специальное устройство, которое насосом выкачивает старую жидкость и полностью меняет её на новую. Мы рекомендуем делать полную замену через каждые 60 тысяч километров пробега.

При частичной замене старая жидкость просто сливается и заливается новая. Соотношение старой и новой жидкости в коробке получается примерно 50/50 или 40/60. Мы рекомендуем делать частичную замену через каждые 30 тысяч километров пробега.

«Корейские концерны Hyudai и Kia рекомендуют первую частичную замену трансмиссионной жидкости на 60 тысячах километров пробега. Одновременно они ограничивают срок эксплуатации автомобиля шестью годами» — Алексей Панкратов, менеджер по продажам AUTO3N.

Если на пробеге 100 тысяч километров трансмиссионную жидкость ни разу не меняли, то мы рекомендуем делать только частичную замену. Полная замена может навредить коробке, так как в трансмиссионную жидкость попадает стружка и пыль, образующаяся от трения фрикционов, и этот осадок может забить мелкие каналы соленоидов и гидроблока. Если при частичной замене жидкость на вид будет чистой, можно сделать следующую полную замену через 30 тысяч километров и дальше придерживаться регламента замены раз в 60 тысяч.

Купить трансмиссионные жидкости для автоматических коробок передач можно в
разделе Масла и технические жидкости нашего каталога.

Особенности эксплуатации АКПП

Некорректная работа коробки
Если коробка «пинается» между переключениями передач, появляются пробуксовки между передачами, или возникают любые другие отклонения от нормальной работы трансмиссии, мы настоятельно рекомендуем ехать на профильный сервис для диагностики. Пинки и толчки не всегда означают поломку коробки. Возможно, барахлит двигатель. Так как электронная система управления трансмиссией получает информацию и от двигателя тоже, его проблемы скажутся на работе коробки.

Электронная система управления также получает информацию о том, в каком состоянии находятся все 4 колеса. На некоторых современных автомобилях автоматическая трансмиссия уйдёт в аварийный режим и будет ехать на одной передаче, если одно из колёс нештатного диаметра. На таких автомобилях запаску можно устанавливать только определённого размера.

Перегрев коробки при неправильной пробуксовке
Современные автоматические коробки передач очень чувствительны к перегреву. Если машина застряла в бездорожье или в сугробе, и колёса пробуксовывают, нельзя пытаться выехать в режиме Драйв, это перегревает коробку и может вывести её из строя.

Если на трансмиссии есть ручной режим переключения передач, нужно переключиться на первую передачу и выезжать, не давая трансмиссии возможности повысить передачу. Если ручного режима нет, как, например, на внедорожниках с 4-ступенчатым автоматом, то выезжать нужно переключившись в режим L, то есть на пониженную передачу.

«На моей предыдущей работе был случай: внедорожник загорелся, когда водитель пытался выехать из грязи на Драйве с пробуксовкой. Он выжал газ в пол, трансмиссия думала, что машина куда-то едет и переключала передачи. В результате она так перегрелась, что загорелся защитный кожух» — Алексей Панкратов, менеджер по продажам AUTO3N.

Простой подбор запчастей

Купить запчасти и расходные материалы для обслуживания и ремонта трансмиссии в AUTO3N можно в два клика. Подберите в нашем онлайн-каталоге трансмиссионную жидкость, ремкомплекты или отдельные узлы трансмиссии, а мы доставим заказ в любую точку России.

Устройство и принцип работы автоматической коробки передач

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:

1. Гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления, но не требующий со стороны водителя производить непосредственное им управление.
2. Планетарный ряд, изменяющий передаточное отношение при переключении.
3. Задний, передний фрикционы, тормозная лента, непосредственно осуществляющие переключение передач.
4. 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:

1. 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.
2. 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.

Как работает коробка автомат

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.

Многие автолюбители никак не могут освоить «механику» и тонкости переключения передач, поэтому они без раздумий переходят на машины с «автоматом». Но здесь нужно учитывать, что автоматические коробки бывают различными и у каждой из них есть свои особенности.

Виды автоматической коробки передач

Можно выделить несколько основных видов автоматических коробок передач — роботизированная механика, вариатор и гидромеханическая коробка передач.

Гидромеханическая коробка передач. Самый популярный тип коробок передач, известен он еще по старым моделям первых авто с автоматами. К особенностям данной коробки можно отнести тот факт, что колеса и двигатель не имеют прямой связи и за передачу крутящего момента отвечает «жидкость» гидротрансформатора.

Плюсы такого автомата заключаются в мягкости переключений, возможности «переваривать» крутящий момент даже очень мощных двигателей и высокой живучести таких коробок. Минусы — более высокий расход топлива, увеличение общей массы автомобиля, крайняя нежелательность буксирования авто с такой коробкой.

Вариатор (CVT). Данная коробка имеет большие отличия перед обычным «автоматом». Технически в ней отсутствует такое понятие как «переключение передач» и именно по этому эту коробку еще называют «бесступенчатая трансмиссия». Передаточное число в такой АКПП изменяется непрерывно и плавно, позволяя «выжимать» из двигателя максимум мощности.

Основной недостаток вариатора – монотонность «звучания». Интенсивный разгон автомобиля происходит с постоянным одинаковым звуком двигателя, что выдерживают далеко не все водители. В новых моделях эту проблему постарались решить за счет создания «псевдо» передач, когда вариатор стремится имитировать работу классических коробок автомат. К преимуществам вариатора можно отнести более низкий вес, экономичность и хорошую динамику. Минус – в крайне дорогом ремонте коробок автомат, а так же в невозможности работать с мощными двигателями.

Роботизированная механика. Конструктивно такая коробка очень напоминает стандартную механическую коробку. В ней есть сцепление (или несколько) и валы передачи мощности от двигателя. В случае наличия пары сцеплений одно из них несет ответственность за четные передачи, а второе – за нечетные. Как только электроника делает вывод о необходимости переключения, диск одного сцепления плавно размыкается, а второй, наоборот, смыкается. Основное отличие от ручной коробки – полностью автоматическое управление. Не меняется и манера езды, которая остается аналогичной езде на «автомате».

К преимуществам можно отнести пониженный расход топлива, доступную цену, очень высокую скорость переключения передач и низкий вес коробки. Есть у данной коробки и недостатки. В некоторых режимах езды переключения могут чувствоваться достаточно сильно (особенно этому были подвержены первые версии коробок такого типа). Дорогостоящий и сложный ремонт в случае выхода из строя.

*Специалисты компании Volkswagen создали новую, уникальную роботизированную преселективную коробку передач второго поколения — DSG (Direct Shift Gearbox). Данная АКПП сочетает в себе все современные технологии трансмиссий различных типов. Переключение скоростей осуществляется вручную, но за весь процесс отвечает электроника и различные автоматизированные механизмы.

Из чего состоит АКПП?

Производители коробок передач постоянно совершенствуют их конструкцию в стремлении сделать более экономичными и функциональными. Тем не менее, каждая АКПП состоит из следующих базовых элементов:

• гидротрансформатора. Состоит из насосного и турбинного колес, реактора;
• масляного насоса;
• планетарного редуктора. В конструкции шестерни, наборы муфт и фрикционы;
• электронной системы управления — датчики, гидроблок (соленоиды + золотники-распределители), рычаг селектора.

Гидротрансформатор в АКПП выполняет функцию сцепления: передает и увеличивает крутящий момент от двигателя к планетарному редуктору и кратковременно отсоединяет трансмиссию от двигателя, чтобы переключилась передача.

Насосное колесо соединено с коленвалом двигателя, а турбинное колесо — с планетарным редуктором через вал. Между колесами расположен реактор. Колеса и реактор оснащены лопастями определенной формы. Все элементы гидротрансформатора собраны в одном корпусе, который заполнен жидкостью ATF.

Планетарный редуктор состоит из нескольких планетарных передач. Каждая планетарная передача включает в себя солнечную (центральную) шестерню, водило с шестернями-сателлитами и коронную (кольцевую) шестерню. Любой элемент планетарной передачи может вращаться или блокироваться (как мы писали выше, вращение передается от гидротрансформатора).

Чтобы переключить определенную передачу (первую, вторую, заднюю и т.д.), нужно заблокировать один или несколько элементов планетарки. Для этого используются фрикционные муфты и тормоза. Подвижность муфт и тормозов регулируется через поршни давлением рабочей жидкости ATF.

Электронная система управления. Точнее, электрогидравлическая, т.к. для непосредственного переключения передач (включения/выключения муфт и тормозных лент) и блокировки ГДТ используется гидравлика, а для регулировки потоков рабочей жидкости — электроника. Система состоит из:

• гидроблока. Представляет собой металлическую плиту с множеством каналов, в которых установлены электромагнитные клапаны (соленоиды) и датчики. По сути, гидроблок управляет работой АКПП на основании данных, полученных от ЭБУ. Пропускает жидкость по каналам к механическим элементам коробки — муфтам и тормозам;
• датчиков — частоты вращения на входе и выходе коробки, температуры жидкости, положения рычага селектора, положения педали газа. Также блок управления АКПП использует данные с блока управления двигателем;
• рычага селектора;
• ЭБУ — считывает данные датчиков и определяет логику переключения передач в соответствии с программой.

Принцип работы коробки-автомат

Когда водитель заводит авто, вращается коленвал двигателя. От коленвала запускается масляный насос, который создает и поддерживает давление масла в гидравлической системе коробки. Насос подает жидкость на насосное колесо гидротрансформатора, оно начинает вращаться. Лопасти насосного колеса перебрасывают жидкость на турбинное колесо, тоже заставляя его вращаться. Чтобы масло не попадала обратно, между колесами установлен неподвижный реактор с лопастями особой конфигурации — он корректирует направление и плотность потока масла, синхронизируя оба колеса. Когда скорости вращения турбинного и насосного колес выравниваются, реактор начинает вращаться вместе с ними. Этот момент называется точкой сцепления.

Дальше в работу включается ЭБУ, гидроблок и планетарный редуктор. Водитель переводит рычаг селектора в определенное положение. Информацию считывает соответствующий датчик, передает в ЭБУ и она запускает программу, соответствующую выбранному режиму. В этот момент определенные элементы планетарного редуктора вращаются, а другие зафиксированы. За фиксацию элементов планетарного редуктора отвечает гидроблок: ATF под давлением подается по определенным каналам и прижимает поршни фрикционов.

Как мы уже писали выше, для включения/выключения муфт и тормозных лент в АКПП используется гидравлика. Электронная система управления определяет момент переключения передач по скорости и нагрузке на двигатель. Каждому диапазону скорости (уровню давления масла) в гидроблоке соответствует определенный канал.

Когда водитель давит на газ, датчики считывают скорость и нагрузку на двигатель и передают данные в ЭБУ. На основании полученных данных ЭБУ запускает программу, которая соответствует выбранному режиму: определяет положение шестерен и направление их вращения, рассчитывает давление жидкости, отдает сигнал на определенный соленоид (клапан) и в гидроблоке открывается канал, соответствующий скорости. По каналу жидкость поступает к поршням муфт и тормозных лент, которые блокируют шестерни планетарного редуктора в нужной конфигурации. Так включается/выключается нужная передача.

Переключение передач зависит и от характера набора скорости: при плавном ускорении передачи повышаются последовательно, при резком разгоне сначала включится пониженная передача. Это также связано с давлением: при плавном нажатии на педаль газа давление растет постепенно и клапан открывается постепенно. При резком же разгоне давление повышается резко, сильно давит на клапан и не дает ему открыться сразу.

Электроника существенно расширила возможности автоматических коробок. К классическим преимуществам гидромеханических АКПП добавились новые: разнообразие режимов, способность самодиагностики, адаптивность под стиль вождения, возможность выбирать режим вручную, экономия топлива.

В чем разница среди АКПП?

Многие автомобилисты продолжают активно смотреть в сторону АКПП, и тому есть широкий перечень причин. Также никуда не пропала традиционная механика. Постепенно наращивает своё присутствие вариатор. Что же касается роботов, то первые версии этих коробок позиции теряют, но им на смену приходят усовершенствованные решения вроде преселективных КПП.

Объективно даже самые надёжные существующие автоматические коробки передач не могут обеспечить такой же уровень безотказности и долговечности, как механика. При этом МКПП заметно уступает по уровню комфорта, и сталкивает водителя с необходимостью слишком многом времени и внимания уделять сцеплению и селектору трансмиссии.

Если постараться взглянуть на ситуацию максимально объективно, то можно сказать, что в наше время лучше и предпочтительнее брать автомобиль с классическим автоматом. Такие коробки надёжны, доступны в ремонте и обслуживании, хорошо чувствуют себя в различных условиях эксплуатации.

Что же касается того, на какой коробке передач вам будет комфортнее, лучше и приятнее ездить, то тут на первое место смело можно ставить вариатор.

Роботизированная механика подойдет владельцам легковых авто, предпочитающим спокойный режим движения по городу и шоссе, и тем, кто стремится максимально экономить топливо. Преселективная коробка (второе поколение роботизированных коробок передач) оптимальна для активной езды, высокой скорости и скоростных манёвров.

Да, если брать рейтинг по надёжности среди АКПП коробок передач, то тут первое место наверняка гидротрансформатор. Вариаторы и роботы делят между собой вторую позицию.

Опираясь на мнение экспертов и их прогнозы, будущее всё же за вариаторами и преселективными коробками. Им ещё предстоит пройти большой путь становления и усовершенствования. Но уже сейчас эти коробки становятся проще, комфортнее и экономичнее, привлекая тем самым большую аудиторию покупателей. Что именно выбрать, решать только вам.