Двигатели внутреннего сгорания не способны обеспечить движение автомобиля в разных режимах без специальных устройств, изменяющих частоту вращения коленчатого вала. На части транспортных средств для этого используются автоматические коробки передач. Применение АКП позволяет сократить количество органов управления движением автомобиля и упростить его вождение.

Исторически сложилось так, что термин автоматическая коробка переключения (перемены) передач прочно закрепился только за одним видом устройств. Речь идет о получившем повсеместное распространение планетарном механизме с гидротрансформатором. Такое устройство можно назвать классическим.

В последнее время появилось довольно большое количество автомобилей с автоматизированным, а, точнее, роботизированным управлением механическими коробками передач. Общее устройство АКПП и принцип ее действия существенно отличается от указанных устройств.

С чисто технической точки зрения автоматической можно считать любую коробку передач, управление которой не требует вмешательства со стороны водителя.

Исключение составляют лишь вариаторы, в которых изменение числа оборотов происходит бесступенчато (фиксированные передачи отсутствуют), а потому плавно и без малейших рывков. Поэтому вариаторы нельзя относить к коробкам передач.

Для того чтобы окончательно разобраться с терминологией следует отметить, что у инженеров АКПП принято называть только планетарную часть агрегата. Именно в данном механизме и происходит изменение передаточного соотношения частоты вращения входного вала. В совокупности с гидротрансформатором данный механизм образует автоматическую передачу.

История создания

История появления коробки АКПП в ее классическом виде начинается на заре автомобилестроения. Три основных ее элемента были созданы и использовались в разных конструкциях автомобилей и лишь с появлением микропроцессоров были объединены в одном устройстве.

Первые двухступенчатые планетарные коробки использовались еще в двадцатые годы прошлого века на . Второй элемент – сервоприводы в системе управления работой коробки появились спустя десятилетие. Впервые полуавтоматические коробки стали применяться на автомобилях, выпущенных компаниями General Motors и Reo.

По-настоящему работоспособный автомат АКПП удалось сделать только с появлением гидромуфты, а позже и гидротрансформатора. Они использовались на легковых машинах американской компании Chrysler.

Объединение всех трех элементов и позволило инженерам решить все проблемы, связанные с автоматической передачей крутящего момента от двигателя на колеса транспортного средства.

Таким образом, технический прогресс и привел к появлению первых серийных автомобилей Buick, оснащенных двухступенчатой автоматической коробкой передач Dynaflow. Это уже был значительный шаг вперед, позволивший компенсировать значительные потери мощности на более ранних устройствах.

В последствии количество ступеней только возрастало, например, на Land Rover Evoque был установлен 9-диапазонный автомат.

АКПП — что это такое

Классическая автоматическая передача представляет собой довольно сложный комплекс из двух устройств. Ответить на вопрос: «Что это такое АКПП?» возможно только разобравшись в ее конструкции.

Автоматическая передача состоит из трех основных частей:

• Гидротрансформатора, который принимает крутящий момент от силового агрегата и передает его на следующий непосредственно за ним механизм.
• Собственно коробки перемены передач планетарного типа — данное устройство преобразует усилие и осуществляет привод колес через главный редуктор.
• Устройства управления, состоящего из некоторого количества золотников, регулирующего потоки масла к исполнительным механизмам.

По аналогии с механической трансмиссией гидротрансформатор АКПП играет роль сцепления — он установлен между двигателем и планетарным механизмом. Его устройство значительно более сложное и допускает проскальзывание передачи во время начала движения и торможения. На большинстве современных АКПП гидротрансформатор блокируется при высоких оборотах двигателя.

Видео компании Тойота поясняет принцип работы гидротрансформатора и других элементов АКПП:

Планетарная коробка соответствует по назначению своему механическому аналогу. Разница состоит в том, что в автомате переключения производятся сервоприводами, а на механике – вручную.

Фактически управление работой АКПП осуществляется при помощи двух педалей: акселератора и тормоза. При этом нажатие на «газ» не приводит к увеличению частоты оборотов двигателя, а влияет непосредственно на скорость движения.

Устройство узлов и механизмов

Конструкции отдельных элементов могут различаться. Рассмотрим только один из наиболее часто встречающихся вариантов — гидротрансформатор. Он имеет в своем составе:

• турбонасос;
• турбину;
• статор.

Корпус данного устройства жестко устанавливается на маховике, чем по аналогии оно сходно с корзиной механического сцепления.

Статоры бывают двух видов: неподвижные по отношению к блоку двигателя или стопорящиеся при помощи ленточного тормоза. Такая конструкция позволяет обеспечивать оптимальное использование крутящего момента, особенно на малых оборотах. Корпус гидротрансформатора заполнен вязким маслом.

Планетарная коробка или редуктор представляет собой целый набор механизмов в ее состав входят:

• эпицикл — большая шестерня с обращенными внутрь зубьями;
• малая солнечная шестерня;
• водило с шестернями сателлитами.

Видео — принцип работы планетарного ряда автоматической коробки передач:

Один из вышеперечисленных узлов зафиксирован неподвижно по отношению к картеру коробки. Сателлиты находятся одновременно в зацеплении, как эпицикла, так и малой солнечной шестерни. Помимо названных узлов в состав коробки входят фрикционные муфты, которые, в свою очередь, состоят из двух элементов: хаба – ступицы и барабана.

Между ними находится комплект из чередующихся стальных и пластиковых фрикционных дисков и кольцеобразного поршня, управляющего их работой. В планетарной КП имеется также обгонная муфта, ее конструкция может быть разной. Она устроена таким образом, что способна вращаться достаточно свободно в одну сторону и заклинивает при изменении направления.

Устройство АКПП, помимо названных выше узлов, имеет еще и механизм управления, принцип работы которого зависит от типа исполнительных механизмов.

В современных АКП золотники гидроприводов перемещаются под воздействием соленоидов, напряжение на которые поддается от электронного блока управления. В классическом варианте управление осуществляется с учетом положения педали акселератора и регулятора давления масла центробежного типа установленного на выходном валу коробки.

Водитель выбирает режим работы АКП при помощи селектора, в большинстве современных автомобилей он устанавливается на центральной консоли. Управление может быть продублировано кнопками на рулевом колесе.

В настоящее время принят единый стандарт обозначения режимов работы АКП, позволяющий водителю не переучиваться при смене автомобилей разных производителей.

Принцип работы автоматической коробки передач (АКПП)

Существует несколько типов автоматических коробок перемены передач, работа каждой из них имеет ряд особенностей.

В общем виде принцип действия современной АКПП заключается в передаче крутящего момента от коленчатого вала двигателя на механизмы трансмиссии. При этом происходит изменение передаточного соотношения в зависимости от положения селектора и акселератора и условий движения автомобиля.

Рассмотрим принцип работы АКПП подробнее:

• Двигатель раскручивает маховик, на котором жестко закреплена ведущая турбина. Она вызывает вихреобразное движение эксплуатационной жидкости в картере, что за счет вязкости и трения приводит в действие ведомую турбину. Отсутствие жесткой механической связи обеспечивает возможность вращения их с разной частотой. При больших оборотах гидротрансформатор блокируется для снижения потерь энергии.
• Усилие передается на первичный вал АКП, где через систему шестеренок происходит изменение передаточного числа. Фрикционные муфты позволяют задействовать нужные секции для обеспечения оптимального режима работы двигателя. Для снижения ударных нагрузок и рывков в машине применяются обгонные муфты, которые имеют свойство проскальзывать на обратном ходе.
• Управление работой фрикционов осуществляется при помощи гидравлической системы, состоящей из кольцевого исполнительного цилиндра. Гидропривод сжимает определенный пакет из фрикционов, которые приводят в действие соединенную с ними секцию из шестеренок.
• Давление масла в системе обеспечивает специальным гидронасосом. Управление гидроприводами осуществляется при помощи золотников, перемещение которых в современных коробках обеспечивается соленоидами. В классической АКП они имеют гидравлический привод. В таком варианте управлении осуществляется непосредственно акселератором и центробежным регулятором давления.

Переключение передач в современных АКПП осуществляется при помощи селектора или кнопок, смонтированных на спице рулевого колеса. Водитель выбирает режим работы коробки, в электронном блоке управления активируется соответствующая программа. Соленоиды открывают нужные клапаны, и происходит передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии автомобиля. По мере необходимости подключаются ступени с оптимальным передаточным числом.

Видео — устройство и работа автоматической коробки передач:

Одной из важнейших технических характеристик АКПП является время переключения передачи. Для автомобилей разных классов этот параметр имеет свои значения, при этом разница между ними может быть значительной.

Так для большинства массовых автомобилей время срабатывания находится в диапазоне от 130 до 150 мс. Суперкары могут похвастаться втрое меньшим показателем порядка 50 – 60 мс, у болидов он еще меньше – 25 мс.

Режимы

В настоящее время предусмотрен следующие стандартные :

• P (parking) — режим парковки, силовой агрегат и трансмиссия разобщены, селектор заблокирован. Стояночный тормоз используется также как и на машинах с механической коробкой.
• R (reverse) — режим заднего хода, селектор невозможно перевести в данное положение при движении автомобиля вперед.
• N (Neutral) — на советских автомобилях обозначалась русской буквой «Н», режим предназначен для остановок на срок не более пяти минут или для буксировки на сравнительно небольшие расстояния.
• D (Drive) — на отечественных машинах «Д» движение вперед, при этом в действие поочередно приводятся все ступени, за исключением повышающей секции.
• L (Low) – принудительная понижающая передача предназначена для обеспечения движения автомобиля в тяжелых дорожных условиях и в пробках малым ходом.

Помимо вышеперечисленных существуют и дополнительные режимы АКПП:

• O/D (overdrive) режим, в котором возможно включение ступени с передаточным числом менее единицы, предназначен для движения по шоссе с постоянной скоростью.
• D3 либо O/D OFF предполагает задействование только пониженных передач без овердрайва позволяет избегать частых блокировок гидротрансформатора АКПП.
• S (иная версия цифра 2) зимний режим для движения в тяжелых дорожных условиях на 1 и 2 передаче или на второй.
• L (другой вариант цифра 1) другой диапазон, когда используется исключительно первая ступень для перемещения на стоянках, въезде в гараж и выезде из него.

Автоматическая коробка не во всех режимах поддерживает торможение двигателем, что нужно учитывать при эксплуатации автомобиля. Использование обгонной муфты позволяет движение автомобиля накатом.

В большинстве машин торможение двигателем возможно только при включении пониженного диапазона из положения P, переход во время движении невозможен.

Кнопочные системы управления расположенные на спице руля обычно вводят еще ряд дополнительных режимов АКП:

• Power либо Sport обеспечивает лучшую динамику разгона автомобиля, с появление электронных контролеров может включаться резким нажатием на акселератор.
• Snow либо Winter для избегания проскальзывания колес начало движения осуществляется со второй или даже третьей передач.
• Shift lock или Shift lock release позволяет разблокировать селектор при выключенном силовом агрегате.

Спортивный режим, включаемый автоматически, еще называют Kickdown , в большинстве моделей его использование возможно только на овердрайве. Для исключения ошибок водителя при переключениях селектора его рычаг блокируется разными способами. Это может быть и специальная кнопка на рычаге и необходимость его утопления вниз для перевода из одного положения в другое.

В случае поломки механизмов трансмиссии или возникновения опасности для них АКПП переходит в аварийный режим, возникает вопрос — что это такое? На деле водитель при возникновении такой неисправности имеет возможность добраться до гаража или автосервиса своим ходом.

Плюсы и минусы

Как и всякое сложное устройство, АКП имеет ряд достоинств и недостатков. Каковы же плюсы и минусы у автоматической коробки передач?

Автомобиль с коробкой автомат всё чаще становится выбором жителей мегаполиса. Если раньше такую опцию можно было встретить только на автомобилях среднего и высшего ценового сегмента, и на подержанных «иномарках», привезённых из Штатов, то сегодня автомобили абсолютно всех классов бывают двухпедальные.

«Удобно!» - самый частый аргумент, уставших от «пробок» автовладельцев. И, действительно, автоматическая коробка передач значительно упрощает процесс передвижения в суетном мегаполисе, сокращая до минимума количество действий водителя. Выбор для большинства представительниц прекрасной половины человечества и вовсе не стоит – коробка только «автомат». Даже «сдав» экзамен в автошколе, не все начинающее автолюбительницы представляют, за что отвечает крайняя левая педаль, и что означает расположение пяти-шести цифр на «джойстике», который торчит из пола. Но что кроется за привычным словом «автомат»? Ведь разновидностей коробки без педали сцепления сегодня существует не одна и не две. А некоторые, особо ушлые продавцы автомобилей, выдают за автоматическую - роботизированную коробку передач, у которой гораздо больше общего с обычной «механикой».

Как выбрать коробку автомат мы и попробуем разобраться.

Гидротрансформаторная коробка переключения передач

Самая распространённая коробка передач автомобиля в мире. Именно с неё и пошло сокращённое название коробки - «автомат».

Сам гидротрансформатор частью КПП не является и выполняет, по сути, роль сцепления, передавая крутящий момент при трогании автомобиля. На скорости, при высоких оборотах, гидротрансформатор блокируется муфтой, сокращая расход энергии (топлива). Кроме того, гидротрансформатор является хорошим гасителем различных колебаний, как двигателя, так и коробки передач, увеличивая, тем самым, ресурс обоих агрегатов.

Жёсткой связи между двигателем и механической частью АКП нет. Крутящий момент передается посредством трансмиссионного масла, которое циркулирует под давлением в замкнутом круге. Именно такая схема обеспечивает работу двигателя с включённой передачей, когда автомобиль неподвижен, и именно поэтому, качеству трансмиссионного масла уделяется так много внимания.

Ответственность за переключение передач несёт гидравлическая система, и в частности, так называемый гидроблок. В современных «автоматах» им управляет электроника, которая и позволяет трансмиссии работать в разных режимах: стандартном, спортивном или экономичном.

Несмотря на кажущуюся сложность, механическая часть гидротрансформаторной автоматической коробки передач достаточно надёжна и ремонтопригодна. Самым уязвимым её местом, как правило, является гидроблок, неисправная работа клапанов которого, сопровождается неприятными ударами при переключениях. В большинстве случаев «вылечивается» заменой дорогостоящей детали.

Как уже было отмечено выше, следить нужно и за состоянием масла. Хотя на сегодняшний день уже существуют так называемые необслуживаемые коробки автомат, которые вообще не требуют замены масла.

Ездовые характеристики современных автомобилей, оснащённых классическим «автоматом», очень сильно зависят от управляющей электроники, которая получает информацию с многочисленных датчиков. Считывая с них информацию, «мозги» автоматической коробки передач автомобиля отправляют команду на переключение передач в необходимые моменты. Такое поведение ещё называют адаптивностью «коробки». Так что регулярное обновление программного обеспечения «автомата» может значительно улучшить характеристики поведения автомобиля.

Немаловажным фактором является количество передач трансмиссии. Сейчас ещё встречаются гидромеханические трансмиссии с четырьмя ступенями, но большинство автопроизводителей перешло на «коробки-автомат» с пятью, шестью и даже семью и восемью передачами. Увеличение количества передач положительно сказывается на плавности переключений, динамике и экономии топлива.

Ручной режим переключения, который впервые появился на автомобилях Porsche под названием Tiptronic и мгновенно был скопирован почти всеми производителями, по сути, является просто модной «фишкой». Если на спортивных автомобилях под управлением опытных водителей переход в ручной режим может значительно повлиять на поведение автомобиля, то в мирской жизни массовых автомобилей он, в общем-то, бесполезен, да и покупают «автомат» не для того, чтобы руками переключать передачи.

Учитывая совокупность всех факторов, можно сказать, что автоматическая гидротрансформаторная коробка передач автомобиля наиболее эффективно управляет распределением крутящего момента двигателя, проста в обслуживании и является наиболее оправданным выбором.

Примеры автомобилей с гидротрансформаторной коробкой переключения передач:

Бесступенчатая автоматическая трансмиссия (или вариатор)

CVT или Continuously Variable Transmission – так чаще всего обозначается вариатор. Хотя по внешним признакам эта трансмиссия ничем не отличается от обычной «коробки автомат», работает она совершенно по другому принципу.

В вариаторе передач как таковых нет вовсе, и в нём ничего не переключается. Изменение передаточных чисел происходит непрерывно и постоянно, вне зависимости от того замедляется автомобиль или разгоняется. Этим объясняется абсолютная плавность работы бесступенчатой коробки переключения передач, которая обеспечивает комфорт в автомобиле, оберегая водителя от каких бы то ни было толчков и ударов.

Правда, производители виртуально внедряют в вариатор пять, шесть передач, которые можно "переключать". Но это - не более, чем имитация, позволяющая работать вариатору в нужных водителю режимах.

Если максимально опустить технические подробности, конструкция вариатора представляет собой две пары конусообразных шкивов, между которыми по изменяемому радиусу вращается ремень. Боковины шкивов могут сдвигаться и раздвигаться, обеспечивая тем самым изменение передаточных чисел. Сам ремень, на который ложится основная нагрузка, представляет собой сложное инженерное устройство и больше похож либо на цепь, либо на ленту, собранную из металлических пластинок.

Помимо плавности, достоинством вариатора является быстрота его работы. Поскольку вариатор не тратит время на переключение передач, например, при разгоне, бесступенчатая «коробка» сразу оказывается на пике крутящего момента, обеспечивая максимальное ускорение автомобиля. Правда, субъективно это ощущение скрадывается всё тем же отсутствием переключений.

Из особенностей эксплуатации стоит отметить более высокую, по сравнению с классической коробкой передач «автомат», стоимость обслуживания вариатора. Объясняется это тем, что бесступенчатая «коробка» боится перегрева. Высокие температуры внутри «коробки» требуют использовать специальное и очень дорогое масло, которое необходимо менять, в среднем, каждые 50-60 тысяч километров. А после 100 000 км, замены, скорее всего, потребует и ремень.

Примеры автомобилей с вариатором:

Audi A4 2.0 Multitronic

Роботизированная коробка переключения передач

Более правильным называнием было бы - механическая КПП с автоматическим сцеплением, поскольку с «автоматом» её роднит только количество педалей. «Робот» полностью повторяет схему работы обычной механической КПП, с единственным отличием – выжимом сцепления и переключением передач занимаются два сервопривода, под управлением электронного блока. Причём, режим автоматического переключения передач вторичен.

С «механикой» роботизированную трансмиссию роднит то, что переключение передач происходит с разрывом потока крутящего момента, который выражается в паузах-провалах при разгоне.

На обычной МКПП этот провал тоже есть, но в этот момент человек за рулём как раз и занят процессом выжима сцепления и выключением/включением нужной передачи. А когда за водителя всё делает автоматика, на «паузе» концентрируется внимание и создаётся ощущение этого провала.

Однако с этим эффектом можно бороться. Первым делом, нужно забыть про автоматический режим, как про страшный сон, и переключать передачи самостоятельно с обязательной (!) перегазовкой: неприятные провалы сократятся до минимума, а то и вовсе исчезнут.

Кроме того, «робот» требует обязательного выключения в нейтраль при каждой остановке дольше нескольких секунд, уберегая сцепление от перегрева. Не позволит «робот» и долго буксовать, выезжая, например, из сугроба, оповестив владельца запахом спаленного сцепления и уходом в аварийный режим.

За чем же вообще тогда нужна подобная трансмиссия? Определённо, достоинства тоже есть. Во-первых, это, безусловно, умеренная цена «робота», по сравнению с полноценными автоматическими трансмиссиями: стоимость такой трансмиссии как опции, обычно не превышает 25 000 рублей. Во-вторых, умеренный расход топлива, который остаётся на уровне автомобиля с обычной механической КПП.

Так же некоторые производители оснащают «роботизированные» автомобили подрулевыми «лепестками», которые позволяют очень быстро переключать передачи, выигрывая в динамике даже у такого же автомобиля, оснащённого ручной «коробкой».

Но, в общем и целом, недостатки подобной трансмиссии как «автомата» перекрывают достоинства. Хотя некоторые производители упорно продолжают оснащать роботизированными коробками передач некоторые свои модели, коробки такого плана отживают последние годы своего существования, уступая место роботизированным трансмиссиям второго поколения.

Примеры автомобилей с роботизированной коробкой переключения передач:

Peugeot 107/Citroen C1 (2-Tronic)

Opel Corsa 1.2 (EasyTronic)

Преселективная коробка переключения передач

Это и есть «продвинутый робот». Название у каждой фирмы-производителя, как правило, своё, но самое распространённое – DSG (Direct Shift Gearbox) немецкого концерна Фольксваген. Трансмиссия представляет собой как бы две «коробки» переключения передач собранных в одном корпусе. Переключением четных передач занимается одна из них, переключением нечётных и задней – вторая. Обоим положено, фактически, по отдельному сцеплению.

Фокус в том, что в преселективной коробке всегда включено две передачи одновременно, только одно сцепление сомкнуто, а второе смыкается, как только размыкается первое. Причём, этот процесс занимает доли секунды, обеспечивая сверхбыстрое изменение передач и, одновременно, практически, вариаторную плавность.

Задушенный, практически до обморока, нормами ЕВРО-4,5,6 и так далее, двигатель стал выдавать крутящий момент в очень узком диапазоне оборотов. Следовательно, чтобы машина хоть как-то разгонялась и «ехала», трансмиссии нужно постоянно включать ту передачу, которая будет точно попадать в пик тяги. А это можно обеспечить только большим количеством передач. И, хотя серийно уже применяются 8-ми ступенчатые «автоматы», конструкторы во всю заняты разработкой 10-ступенчатой автоматической коробки передач для легковых автомобилей.

Сколько бы ни было поклонников обычной «механики», можно с уверенностью констатировать, что жить ей осталось недолго. Автоматические коробки переключения передач научились с абсолютным комфортом переключать передачи со скоростью, превышающей частоту моргания человеческого века, а значит смысла в существовании ручной «коробки» остается все меньше…

Еще до приобретения автомобиля перед владельцем обязательно встанет вопрос, какому виду трансмиссии отдать предпочтение. Единого мнения по поводу какая коробка передач лучше – нет. Сделать правильный выбор, поможет знание, какие типы коробок существуют, их преимущества и недостатки, особенности эксплуатации, возможные поломки и другие нюансы.

Виды автомобильных коробок передач

1.Механическая трансмиссия (МКПП). Предназначение – служит для ступенчатого изменения крутящего момента и передачи его от двигателя к ведущим колесам автомобиля. Классификация МКПП по количеству ступеней:

• Четырехступенчатые.
• Пятиступенчатые коробки (получили широкое применение на автомобилях отечественного производства).
• 6-ти ступенчатые.
• 8-ми ступенчатые.

Устройство и принцип работы: при переключении рычага 2 в одно из требуемых по условиям движения положений, ведущая шестерня (на схеме красного цвета) на первичном валу 1 от двигателя, входит в зацепление с другой шестеренкой (на схеме голубого цвета), закрепленной на промежуточном или ведомом валу 6. Для выравнивания скоростей вращения валов и предохранения зубьев шестерен от поломки в момент зацепления, предусмотрен специальный механизм переключения передач 3 и муфты синхронизаторов. Промежуточный вал через шестерню (на схеме зеленого цвета) передает крутящий момент к ведущим колесам с помощью вала 4. При нейтральном положении рычага 2, первичный вал 1 от двигателя и вал к ведущим колесам 4 разъединены и передачи крутящего момента не происходит. Принцип включения задней передачи тот же, только в этом случае ведомый вал с шестерней вращается в обратном направлении.

2.Коробка – робот.

Это механическая коробка передач, в которой работой сцепления и переключением передач управляет электронный блок с датчиками. Этот блок включает или выключает сцепление и соответствующие передачи с помощью исполнительных органов, выполненных в виде сервомеханизмов или гидроцилиндров с электромагнитными клапанами.

Водитель не работает сцеплением и не переключает передачи, так как эти функции за него исполняет электроника, но во время городских поездок, в пробках, при движении на крутых подъемах, ему потребуется переключиться на ручное управление.

3.Автоматическая коробка передач (АКПП).

Рабочей средой, с помощью которой крутящий момент передается от двигателя к ведущим колесам через планетарные механизмы, является масло. Управление коробкой осуществляется посредством золотников, распределяющих и направляющих потоки масла под давлением. Смотрите, как работает АКПП (видео):

4.Вариатор.Автоматические коробки передач часто называют секвентальными, поскольку переключение передач у них происходит последовательно. Вариатор – это АКПП, у которой изменение передаточного числа и передача крутящего момента на колеса, происходит плавно, бесступенчато, то есть без фиксации первой, второй и последующих передач.

Виды автомобильных вариаторов.

• Клиноременные.

В упрощенном виде такой вариатор представляет собой два шкива переменного диаметра в виде двух конусов, соединенных между собой стальной лентой сложного сечения. При разгоне или торможении машины, лента перемещается по конусу, передаточное число при этом плавно увеличивается или уменьшается, а ведущие колеса автомобиля, соответственно, вращаются быстрее или медленнее.

• Тороидальные.

Такой вариатор выполняет свою функцию постоянно меняющейся трансмиссии, с помощью дисков и роликов. Ведущий диск соединен с валом двигателя, а ведомый – с карданным валом. Ролики, расположенные между дисками, передают мощность от одного диска другому.

• Гидростатические.

Коленчатый вал двигателя приводит в действие насос, который гонит масло под давлением к другому насосу, соединенному с ведомым диском вариатора и передает вращение карданному валу. Насосы имеют изменяющийся объем, что позволяет изменять передаточное число и скорость вращения ведомого диска и автомобиля в целом.

Достоинства и недостатки различных видов трансмиссий

1.Механические коробки передач. К плюсам МКПП относится:

• Автомобили с механикой дешевле, чем такие же укомплектованные автоматической трансмиссией.
• Ремонт и техническое обслуживание дешевле, чем у остальных видов трансмиссий.
• Возможность полноценного контроля над автомобилем при разгоне, обгонах и других маневрах за счет полного использования мощности двигателя.
• Экономия топлива.

2.Роботизированная коробка передач: плюсы и минусы. Достоинства:

• Надежность конструкции.
• Экономия топлива до 30%.
• Ресурс коробки больше на 40%, если сравнивать с механикой.
• Наличие возможности ручного управления коробкой.

Недостатки:

• Несовершенство электронной программы коробки приводит к ухудшению динамических свойств машины, «задумчивости» (до 2 секунд) при переключении передач. Все это усложняет возможность водителя адаптировать автомобиль под свой индивидуальный стиль вождения.
• Повышенный износ сцепления в случае несвоевременного перехода на ручное управление. На крутых подъемах коробка перегревается, если не переключиться вовремя на ручной режим.
• Рывки при автоматическом переключении передач при полностью утопленной в пол педали акселератора.

3. Плюсы и минусы автоматической коробки передач. Положительные стороны от установки на автомобиле АКПП:

• Удобство и комфорт. Отсутствие сцепления и возможность держать руль двумя руками, не отвлекаясь на манипуляции с переключением передач, повышает безопасность и работоспособность – водитель меньше устает. На гололеде машина не теряет управляемость, так как двигатель, не имеющий сцепления, не глохнет.
• Переход по ступеням при разгоне и торможении короче по времени, чем у МКПП и происходит без потери мощности.
• Поскольку выбор передачи происходит автоматически, то риск перегрузить двигатель исключается.

Недостатки автоматической трансмиссии:

• Увеличенный расход топлива.
• Дорогостоящее обслуживание и ремонт.
• Невозможно оказать помощь другим водителям в буксировке, как и буксировать автомобиль с АКПП. В случае поломки машины нужна помощь только эвакуатора.
• Если разрядился аккумулятор, то авто с автоматической трансмиссией не завести с толкача.

4.Вариатор: плюсы и минусы. «Плюсы» вариатора:

• Бесконечное количество передач вариатора обеспечивают максимально комфортный режим работы двигателя, продлевая его моторесурс и долговечность.
• Экономия топлива.

Во время плавного разгона, когда скорость автомобиля растет, а тахометр показывает неизменное число оборотов (5-6 тысяч) экономится топливо. Это обусловлено конструктивными особенностями вариатора.

К недостаткам вариатора можно отнести:

• Дорогостоящий ремонт и обслуживание.

Замена ремня и специальной трансмиссионной жидкости (7 литров вместо 3 – 4 литров стандартного масла для обычной АКПП) обходится недешево.

Вариаторы пока устанавливаются в основном на компактных маломощных и средних автомобилях. Бывают и исключения – так на тяжелом внедорожнике Nissan MuranoV6 (234 л.с.) установлен вариатор X-Tronic.

Особенности эксплуатации различных типов трансмиссий

1. В зимнее время до начала движения масло в автоматической трансмиссии желательно прогреть. Для этого удерживайте автомобиль тормозом и переключите последовательно несколько раз все режимы на селекторе.
2. Чтобы избежать перегрева АКПП избегайте перевозки тяжелых прицепов и грузов. Буксировка на расстояние более 50 км может вызвать перегрев и поломку коробки. Рекомендованная буксировочная скорость не более 40 км/час.
3. Причиной пробуксовки гидротрансформатора может быть недостаток масла в коробке. При избыточном количестве масла оно может вспениться, что приведет к поломке АКПП.
4. При прохождении поворотов и в момент обгона, необходимо помнить, что коробка с вариатором реагирует на увеличение числа оборотов с опозданием. Нажать на педаль акселератора надо чуть ранее, до начала совершения маневра.
5. Буксировка автомобиля с вариатором осуществляется либо путем частичной погрузки при вывешенных ведущих колесах, либо с помощью эвакуатора.
6. В пробках, нежелательно переводить селектор в положение «Нейтрал». Такой прием увеличивает износ трущихся деталей и сокращает ресурс вариатора. Для роботизированной коробки, наоборот, требуется перевести ее в нейтральное положение, поскольку в положении «D» включено сцепление. При этом изнашивается корзина, выжимной подшипник и ведомый диск.

Итог

Любой тип трансмиссии имеет достоинства и недостатки, но все КПП требуют ухода и соблюдения правил эксплуатации. Если регулярно проверять уровень масла и менять его в сроки, рекомендованные заводом изготовителем, не допуская перегрева и перегрузок, то КПП прослужит долго и без проблем.

Автоматические коробки передач легковых автомобилей

Автоматическая коробка передач.

Улучшение эксплуатационных качеств современного автомобиля привело к значительному усложнению его конструкции. А оснащение автомобилей автоматической трансмиссией позволило резко снизить объем нагрузки, возлагаемой на водителя во время движения, что также благоприятно отразилось на ходовой части, двигателе и скоростных качествах автомобиля. Надежность и простота эксплуатации определили дальнейшее широкое использование этого изобретения. В настоящее время автоматические трансмиссии применяются и на легковых, и на полноприводных автомобилях, и даже на грузовом транспорте. При использовании транспортного средства с ручным управлением, для поддержания необходимой скорости, водителю необходимо часто пользоваться рычагом переключения передач.

По этой причине он обязан постоянно следить за нагрузкой двигателя и скоростью автомобиля. Применение автоматической трансмиссии исключает необходимость постоянного пользования переключающим рычагом. Изменение скорости выполняется автоматически, в зависимости от нагрузки двигателя, скорости перемещения транспортного средства и желаний водителя. Поэтому, по сравнению с ручной коробкой передач, автоматическая трансмиссия имеет следующие неоспоримые преимущества:

• увеличивает комфортность вождения автомобиля за счет освобождения водителя от контрольных функций;
• автоматически и плавно производит переключения, согласовывая нагрузку двигателя, скорость его движения, степень нажатия на педаль газа;
• предохраняет двигатель и ходовую часть автомобиля от перегрузок;
• допускает и ручное, и автоматическое переключение скоростей.

Все разнообразие автоматических трансмиссий, применяемых сегодня, условно можно разделить на два типа. Основное различие этих типов заключается в системах управления и контроля за использованием трансмиссии. Для первого типа характерно то, что функции управления и контроля выполняются специальным гидравлическим устройством. А во втором типе функции управления и контроля выполняет электронное устройство. Составные части же и узлы автоматических трансмиссий обоих типов практически одинаковы. Существуют некоторые различия в компоновке и устройстве автоматической трансмиссии переднеприводного и заднеприводного автомобиля. Автоматическая трансмиссия для переднеприводных автомобилей более компактна и имеет внутри своего корпуса отделение главной передачи - дифференциал. Несмотря на эти отличия, основные функции и принцип действия всех автоматов одинаковы. Для того чтобы обеспечить движение, а также для выполнения других своих функций, автоматическая трансмиссия должна быть оснащена следующими узлами: механизмом выбора режима движения, гидротрансформатором, коробкой передач, узлом управления и контроля.

Упрощённая кинематическая схема АКПП

АКПП состоит из:

1. Гидротрансформатор (ГТ) – соответствует сцеплению в механической трансмиссии, но не требует непосредственного управления со стороны водителя.
2. Планетарный ряд - соответствует блоку шестерен в механической коробке передач и служит для изменения передаточного отношения в автоматической трансмиссии при переключении передач.
3. Тормозная лента, передний фрикцион, задний фрикцион – компоненты, посредством которых осуществляется переключение передач.
4. Устройство управления. Этот узел состоит из маслосборника (поддон коробки передач), шестеренчатого насоса и клапанной коробки. Клапанная коробка представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами, которые выполняют функции контроля и управления. Это устройство преобразует скорость движения автомобиля, нагрузку двигателя и степень нажатия на педаль газа в гидравлические сигналы. На основе этих сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически изменяются передаточные отношения в коробке передач.

Гидротрансформатор (или torque converter в зарубежных источниках) служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач. Он установлен в промежуточном кожухе, между двигателем и коробкой передач и выполняет функции обычного сцепления. В процессе работы этот узел, наполненный трансмиссионной жидкостью, несет довольно высокие нагрузки и вращается с достаточно большой скоростью. Он не только передает крутящий момент, поглощает и сглаживает вибрации двигателя, но и приводит в действие масляный насос, находящийся в корпусе коробки передач. Масляный насос наполняет трансмиссионной жидкостью гидротрансформатор и создает рабочее давление в системе управления и контроля. Поэтому является неверным мнение о том, что автомобиль, оснащенный автоматической трансмиссией, можно завести принудительно, не используя стартер, а разогнав его до высокой скорости. Шестеренчатый насос получает энергию только от двигателя, и если двигатель не работает, то давление в системе управления и контроля не создается, в каком бы положении не находился рычаг выбора режима движения. Следовательно, принудительное вращение карданного вала не обязывает коробку передач работать, а двигатель - вращаться.

Гидротрансформатор.

Планетарный ряд . В отличие от простой механической трансмиссии, в которой используются параллельные валы и сцепляющиеся между собой шестерни, в автоматических трансмиссиях в подавляющем большинстве используются планетарные передачи.

Планетарный ряд.

Составные части фрикциона . Поршень (piston) приводится в действие давлением масла. Двигаясь под давлением масла вправо (по рисунку), поршень посредством конического диска (dished plate) плотно прижимает ведущие диски пакета к ведомым, заставляя их вращаться как единое целое и осуществляя передачу крутящего момента от барабана к втулке. В корпусе самой коробки передач расположены несколько планетарных механизмов, они и обеспечивают необходимые передаточные отношения. А передача крутящего момента от двигателя через планетарные механизмы к колесам происходит с помощью фрикционных дисков, дифференциала и других сервисных устройств. Управление всеми этими устройствами осуществляется благодаря трансмиссионной жидкости через систему управления и контроля.

Составные части фрикциона.

Тормозная лента . Устройство, используемое для блокировки элементов планетарного ряда.

Тормозная лента.

Работа трансмиссии. Режимы pаботы.

Р - парковка. В этом положении включен трансмиссионный тормоз, удерживающий машину во время стоянки. Двигатель работает на холостом ходу. Этого тормоза достаточно на ровном месте. В ином случае сначала затяните ручной тормоз и затем включите трансмиссионнный - Р. В этом положении рычага можно запускать двигатель.

R - задний ход. Это положение следующее по ходу рычага. Его можно включать только при полной остановке автомобиля, иначе поломки не избежать.

N - нейтраль. Здесь все понятно: вращение от двигателя не передается к ведущим колесам и незаторможенная машина может свободно катиться. В данном положении, как и положении Р, возможен пуск двигателя. Во время движения автомобиля включать нейтраль не рекомендуется. Но если это все же произошло, необходимо сбросить газ и только после того, как упадут обороты, включите нужную передачу.

D - движение. Положение для езды. В этом случае обеспечивается оптимальный режим работы двигателя и движения автомобиля в нормальных условиях. В автоматическом режиме последовательно включаются все передачи (обычно их четыре). Автомобиль начинает движение со второй передачи- это обусловлено работой гидротрансформатора. Первую передачу при необходимости включает только "кик-даун". Торможение двигателем в данном положении рычага достаточно эффективно.

S (либо цифра 3) - диапазон пониженных передач. В это положение рекомендуется переводить рычаг на дороге с небольшими подъемами и спусками. Высшая передача в данном случае - третья. Первую передачу можно включить с помощью "кик-даун". В положении S торможение двигателем еще более эффективно, чем в положении D.

L (либо цифра 2) - второй диапазон пониженных передач. Используется для езды в тяжелых условиях, например, в горах. В этом положении включается только первая (для трогания с места) и вторая передачи. Торможение двигателем еще эффективнее, чем в положении S. Если при наборе скорости передвинуть рычаг в положение S, а затем обратно в L, то вторая передача включается раньше.

Следует отметить, что рычаг селектора автоматической коробки передач можно переводить из положения D в S и даже в L (соответственно 3 или 2) во время движения, например, при обгоне. Но так как в этот момент включится понижающая передача, есть опасность "перекрутить" двигатель. Чтобы этого не произошло, по меткам на шкале спидометра контролируйте предельную скорость на данной передаче, или следите за оборотами двигателя по тахометру, если таковой имеется. В некоторых моделях автомобилей автоматическая коробка передач имеет специальный режим W (winter-зима).

Разгон. Момент переключения передач в автоматической коробке зависит от скорости автомобиля, нагрузки на двигатель, от того, плавно или резко вы нажимаете на акселератор и, конечно же, от положения рычага селектора (он имеет такое название, поскольку предназначен для выбора режима работы коробки). Во время движения, если вы прибавляете "газ" понемногу, плавно надавливая на акселератор, каждая следующая (т.е. высшая) передача будет включаться, как только обороты двигателя станут достаточными для перехода на нее, и разгон автомобиля при этом происходит плавно. Если же вы нажимаете на педаль резко, то передачи станут переключаться несколько позднее, а разгон будет интенсивнее. На автоматических коробках передач последних годов выпуска имеются переключатели режима разгона: N-нормальный (либо Е - экономичный) и S - спортивный.

Все разнообразие автоматических трансмиссий условно подразделяются на два типа. Для первого типа функции управления и контроля выполняется специальным гидравлическим устройством. А во втором типе функции управления и контроля выполняет электронное устройство. Составные части и узлы обоих типов трансмиссий практически одинаковы.

Классическая гидравлика. Типтроник

Автоматизированная механика (обычный автомат) - это механическая коробка передач, оснащенная механизмом, который автоматически переключает передачи и выжимает сцепление. Оснащена гидротрансформатором (по типу масляной турбины) и набором зубчатых и планетарных механических передач.

Типичные режимы работы на автомате:

• паркинг (P);
• нейтрал (N);
• задняя (R);
• драйв, или езда (D).

Переключение режимов осуществляется рычагом выбора диапазонов (РВД). Механизмы АКПП могут быть разные.

Гидротрансформаторная КПП - на сегодня самая распространенная трансмиссия в мире. Гидротрансформатор не является частью КПП, он выполняет роль сцепления. При высоких оборотах на скорости он блокируется муфтой, что позволяет сократить расход топлива. Гидротрансформатор отлично гасит колебания, увеличивая ресурс двигателя и трансмиссии.

Крутящий момент в гидротрансформаторных КПП передается с помощью трансмиссионного масла, циркулирующего в замкнутом круге под высоким давлением. За переключение передач отвечает гидроблок, которым в современных моделях управляет электроника. Это позволяет работать трансмиссии в разных режимах: экономичном, стандартном или спортивном.

Механическая часть гидротрансформаторной АКП ремонтопригодна и достаточно надежна. Самое уязвимое место - гидроблок (удары при переключении говорят о неисправной работе клапанов). Большое значение имеет трансформаторное масло, хотя сегодня уже есть коробки автомат, не требующие его замены.

Ездовые характеристики сильно зависят от управляющей электроники (мозгов). Плавность переключения, динамика и экономия топлива во многом зависят и от количества передач трансмиссии (от четырехступенчатой до восьмиступенчатой АКП).

Гидротрансформаторной АКПП оснащены Opel Astra, Insignia, Meriva, Mazda 3, 5, 6, Peugeot и Citroen C4, C5, 308, 3008.

ПЛЮСЫ:

1. Удобство управления и комфорт: сама едет, сама переключается, нет необходимости выбирать нужную передачу;
2. АКПП способна менять передачу на полной мощности двигателя;
3. При трогании с места на ровной плоскости нет откатывания;
4. Двигатель и ходовая часть благодаря гидротрансформатору защищены от поломок и перегрузок из-за непрофессионального включения передач, что увеличивает их ресурс;
5. Авто с АКПП оборудовано системой пассивной безопасности, предотвращающей самостоятельное движение авто на неровной площадке.

МИНУСЫ:

1. Повышенный по сравнению с механикой расход топлива и более низкий КПД из-за потерь в трансформаторе. Хотя при некоторых режимах движения современные АКП достигают более высокой экономичности благодаря интеллектуальному управлению;
2. Более высокая цена;
3. Более высокая стоимость ремонта и обслуживания;
4. Хуже динамика, рывки при старте (не на всех моделях);
5. Задержки в переключении передач;
6. Заводится только с помощью стартера;
7. При трогании на склоне автомобиль скатывается назад.

Вариатор

Вариатор (CVT) - бесступенчатая трансмиссия, в которой нет передач как таковых. Вариатор состоит из двух пар конусообразных шкивов (ведущий и ведомый), между которыми вращается ремень по изменяемому радиусу. Изменение передаточных чисел идет постоянно, независимо от разгона или замедления автомобиля. Это обеспечивает абсолютную плавность работы КП, полный комфорт и отсутствие каких-либо ударов и толчков. Правда, в некоторых моделях есть имитация передач (типтроник), которая переключает режимы работы вариатора.

Вариаторы оснащены соответствующей микроэлектроникой (системой управления). Управляющий компьютер анализирует все условия движения, подбирает более подходящее передаточное отношение и согласовывает действия трансмиссии и двигателя.

Бесступенчатая коробка передач обладает большими возможностями в эксплуатации. Обязательная связь между скоростью движения, включенной передачей и частотой вращения коленчатого вала двигателя при использовании бесступенчатой коробки передач отсутствует. Это обстоятельство существенно влияет на динамические свойства автомобиля. Возможно выбирать любые варианты вождения от суперэкономичного до суперспортивного. При этом управление может осуществляться с помощью фиксированной программы работы вариатора, заложенной в электронный блок управления, или настраивается в зависимости от текущей ситуации с помощью функции адаптивного управления рабочими режимами коробки передач.

Примеры авто с вариатором: Renault Scenic 2.0, Mitsubishi Lancer 1.8, Audi A4 2.0 Multitronic, Nissan Murano, Nissan Teana, Nissan X-Trail, Nissan Juke

ПЛЮСЫ:

1. Двигатель все время работает в оптимальном режиме;
2. Максимальный уровень комфорта и плавность движения;
3. Экономичность (средний расход топлива: больше, чем МКПП, меньше, чем автомат);
4. Динамичный разгон;
5. Простая конструкция;
6. Быстрота работы (не тратится время на переключение передач. При разгоне пик крутящего момента достигается сразу, обеспечивая тем самым максимальное ускорение автомобиля).

МИНУСЫ:

1. Высокая цена;
2. Дорогой ремонт и обслуживание;
3. Категорически не любит пробуксовок;
4. Несовместимость с мощным двигателем из-за недолговечности ремней;
5. Для заднего хода и трогания необходимы дополнительные механизмы;
6. Вариатор боится перегрева, поэтому для эксплуатации необходимо специальное очень дорогое масло с необходимостью замены каждые 50-60 000 км пробега. После 100 000, как правило, требуется замена ремня;
7. В первых моделях авто с вариатором - однообразное гудение мотора, которое трудно выдержать психологически;
8. Меньшая динамика по сравнению с МКПП.

Роботизированная механика (MTA)

Простая роботизированная механика (МТА) - это механика по строению и автомат по управлению. Т.е. механическая КПП, в которой передачи переключаются роботом (электроникой). Следовательно, нет педали сцепления. При переключении передач происходит разрыв потока крутящего момента, как следствие, ощутимы провалы при разгоне.

Коробка весит меньше классического автомата, и меньше стоит. Как правило, устанавливается на недорогие модели. Есть возможность переключения передач в ручном режиме.

Роботизированная коробка передач

Усовершенствованный тип трансмиссии, пришедший из спорта - преселективная КПП. Это роботизированная механика с двумя сцеплениями и с прямым включением. Одно сцепление обслуживает четные передачи, другое - нечетные. Разгон плавный и быстрый, переключение происходит за доли секунды. Этот тип трансмиссии сочетает в себе динамику и экономичность МТ и удобство классического автомата.

ПЛЮСЫ:

1. Высокая экономичность: роботы экономнее механики либо на одном уровне с ней;
2. Робот дешевле, чем АКП;
3. Имеет небольшой вес;
4. Некоторые модели авто оснащены подрулевыми лепестками, позволяющими переключать передачи очень быстро. А следовательно, у авто отличная динамика.

МИНУСЫ:

1. Весьма ощутимы моменты переключений, плавность работы оставляет желать лучшего;
2. Задержка переключения передач;
3. Толчки и рывки при переключениях;
4. Небольшой откат в начале движения;
5. При каждой остановке от нескольких секунд робот требует выключения в нейтрал;
6. Не любит пробуксовок.