Автоматическая коробка переключения передач

Автоматическая коробка переключения передач

Автоматическая коробка переключения передач (также автоматическая трансмиссия, АКПП) — разновидность коробки передач автомобилей, обеспечивающая автоматический (без прямого участия водителя) выбор соответствующего текущим условиям движения передаточного числа, в зависимости от множества факторов.

От механической (МКПП) отличается автоматическим переключением передач и иным принципом действия механической части, а именно использованием планетарных механизмов и гидромеханического привода вместо чисто механического в традиционной КПП. При этом не редки [источник не указан 26 дней] и конструкции, где гидротрансформатор работает с обычной двух- или трехвальной коробкой передач. Такое решение встречается намного реже, чем сочетание с планетарной коробкой, но не является необычным [источник не указан 26 дней] : оно использовалось на автобусах ЛиАЗ-677 [источник не указан 26 дней] и в ряде современных продуктов компании ZF Friedrichshafen AG.

В последние десятилетия, наряду с классическими гидромеханическими автоматическими трансмиссиями, предлагаются и различные варианты автоматизированных механических коробок передач («роботизированных») с электронным управлением и электромеханическими или электропневматическими исполнительными устройствами.

Содержание

История

К появлению классической гидромеханической трансмиссии привели три изначально независимые линии разработок, которые были впоследствии объединены в её конструкции.

Наиболее ранней из них можно считать применявшиеся на некоторых ранних конструкциях автомобилей, в том числе — Ford T — планетарные механические трансмиссии. Хотя и всё ещё требующие от водителя определённого навыка для своевременного и плавного включения в работу соответствующей передачи (например, на двухступенчатой планетарной трансмиссии Ford T это осуществлялось при помощи двух ножных педалей, одна переключала низшую и высшую передачу, вторая включала задний ход), они уже позволяли довольно значительно упростить его работу, особенно в сравнении с использовавшимися в те годы коробками передач традиционного типа без синхронизаторов.

Хронологически вторым направлением разработок, приведшим впоследствии к появлению автоматической коробки передач, можно назвать работы по созданию полуавтоматических трансмиссий, в которых была автоматизирована часть действий по переключению передач. Например, в середине 1930-х годов американские фирмы Reo и General Motors практически одновременно представили полуавтоматические трансмиссии собственной разработки. Наиболее интересна была трансмиссия разработки GM: как и появившиеся позднее полностью автоматические коробки передач, она использовала планетарный механизм, работой которого управляла гидравлика в зависимости от скорости автомобиля. Однако эти ранние разработки были недостаточно надёжны, а главное — всё ещё использовали сцепление для временного разобщения двигателя и трансмиссии при переключении передач.

Третьей линией разработок было внедрение в трансмиссию гидравлического элемента. Здесь явным лидером была корпорация Chrysler. Первые разработки относились к 1930-м годам, но массовое распространение такая трансмиссия получила на автомобилях этой фирмы уже в последние предвоенные и послевоенные годы. Помимо введения в конструкцию гидромуфты (позднее заменённой гидротрансформатором), она отличалась тем, что параллельно с двухступенчатой обычной механической коробкой передач в ней работал автоматически включающийся овердрайв (повышающая передача с передаточным числом меньше единицы). Таким образом, хотя с технической точки зрения это была механическая трансмиссия с гидравлическим элементом и овердрайвом, производителем она заявлялась как полуавтоматическая.

Она несла обозначение М4 (на довоенных моделях, коммерческие обозначения — Vacamatic или Simplimatic) и M6 (с 1946 года, коммерческие обозначения — Presto-Matic, Fluidmatic, Tip-Toe Shift, Gyro-Matic и Gyro-Torque) и изначально представляла собой комбинацию трёх агрегатов — гидромуфты, традиционной механической коробки передач с двумя ступенями переднего хода, и автоматически (на М4 вакуумным, на М6 электрическим приводом) включающегося овердрайва.

Каждый блок этой трансмиссии имел своё назначение:

• гидромуфта делала трогание автомобиля с места плавнее, позволяла «бросать сцепление» и останавливаться, не выключая передачи или сцепления. Позднее она была заменена гидротрансформатором, который увеличивал крутящий момент и значительно улучшал динамику автомобиля по сравнению с гидромуфтой (которая несколько ухудшала динамику разгона);
• механическая коробка передач служила для выбора рабочего диапазона трансмиссии в целом. Существовало три рабочих диапазона — нижний (Low), верхний (High) и заднего хода (Reverse). В каждом диапазоне было две передачи;
• овердрайв автоматически включался в работу при превышении автомобилем определённой скорости, таким образом, переключая передачи внутри текущего диапазона.

Переключение диапазонов работы производилось обычным рычагом, расположенным на рулевой колонке. Поздние варианты переключателя имитировали автоматические трансмиссии и имели указатель-квадрант диапазона над рычагом, как у АКПП — хотя сам процесс выбора передач не претерпел изменений. Педаль сцепления имелась, но использовалась только для выбора диапазона и была окрашена в красный цвет.

Трогаться в обычных дорожных условиях рекомендовалось в диапазоне «High», то есть на второй передаче двухступенчатой МКП и третьей передаче трансмиссии в целом, поскольку высокий крутящий момент многолитровых шести- и восьмицилиндровых двигателей Chrysler это вполне позволял. На подъёме и при движении по грязи необходимо было начинать движение с диапазона «Low», то есть с первой передачи. После превышения определённой скорости (варьировалась в зависимости от конкретной модели трансмиссии) происходило переключение на вторую передачу за счёт происходящего автоматически включения овердрайва (сама МКП оставалась при этом на первой передаче). При необходимости водитель переключался на верхний диапазон, при этом включалась в большинстве случаев сразу четвёртая передача (так как овердрайв уже был включён для получения второй передачи) — она имела общее передаточное отношение 1:1. Перебрать все имеющиеся четыре передачи при практическом вождении было почти невозможно, хотя трансмиссия формально считалась четырёхступенчатой. Диапазон задних передач также включал две передачи и включался, как обычно, после полной остановки автомобиля.

Таким образом, для водителя езда на автомобиле с такой трансмиссией очень напоминала езду на машине с двухступенчатой АКПП, с той разницей, что переключение между диапазонами происходило с нажатием сцепления.

Эта трансмиссия ставилась с завода или была доступна как опция на автомобилях всех подразделений корпорации Chrysler 1940-х — начала 1950-х годов. После появления настоящей автоматической двухступенчатой трансмиссии PowerFlite, позднее трёхступенчатой TorqueFlite, полуавтоматические трансмиссии семейства Fluid-Drive были сняты с производства, так как мешали продажам полностью автоматических трансмиссий. Последним годом их установки стал 1954, в этом году они был доступны на самой дешёвой марке корпорации — Plymouth. Фактически такая трансмиссия стала переходным звеном от МКП к гидродинамическим АКПП и служила для «обкатки» технических решений, позднее использовавшихся на них.

Также в начале 1940-х годов существовала трёхступенчатая трансмиссия, обозначавшаяся Slushomatic, у которой первая передача была обычной, а вторая — объединена в единый диапазон с автоматически включающейся третьей.

Однако первую в мире полностью автоматическую трансмиссию создала другая американская фирма — General Motors. В 1940 модельном году таковая стала доступна в виде опции на автомобилях марки Oldsmobile, затем Cadillac, впоследствии — Pontiac. Она несла коммерческое обозначение Hydra-Matic и представляла собой комбинацию гидромуфты и трёхступенчатой планетарной коробки передач с автоматическим гидравлическим управлением. Всего ступеней переднего хода в трансмиссии в целом было четыре (плюс задний ход). Система управления трансмиссией учитывала такие факторы, как скорость автомобиля и положение дроссельной заслонки. Трансмиссия Hydra-Matic использовалась не только на автомобилях всех подразделений GM, но и на автомобилях таких марок, как Bentley, Hudson, Kaiser, Nash и Rolls-Royce, а также некоторых моделях военной техники. С 1950 по 1954 год автомобили Lincoln также снабжались трансмиссией Hydra-Matic. Впоследствии немецкий производитель Mercedes-Benz разработал на её основе весьма похожую по принципу работы четырёхступенчатую трансмиссию, хотя и имеющую значительные конструктивные отличия.

В 1956 году GM представила усовершенствованную автоматическую трансмиссию Jetaway, которая отличалась использованием двух гидромуфт вместо одной у Hydra-Matic. Это позволило сделать переключения передач значительно более плавными, но привело к большому снижению КПД. Кроме того, на ней появился режим парковки (положение селектора «P»), в котором трансмиссия блокировалась специальным стопором. На Hydra-Matic блокировку включал режим заднего хода «R».

C 1948 модельного года на автомобилях Buick (марка, принадлежащая GM) стала доступна двухступенчатая автоматическая трансмиссия Dynaflow, отличавшаяся использованием гидротрансформатора вместо гидромуфты. Впоследствии появились подобные трансмиссии на автомобилях марок Packard (1949) и Chevrolet (1950). По замыслу их создателей, наличие гидротрансформатора, имеющего свойство повышать крутящий момент, компенсировало недостаток третьей передачи.

Уже в начале 1950-х годов появляются трёхступенчатые (правда, первая передача была доступна только в режиме Low, при обычном вождении трогание происходило на второй передаче) автоматические трансмиссии с гидротрансформатором разработки фирмы Borg-Warner. Они и их производные использовались на автомобилях фирм American Motors, Ford, Studebaker и других, как в США, так и за их пределами, например International Harvester, Studebaker, Volvo и Jaguar. В СССР многие из заложенных в её конструкцию идей были использованы при проектировании автоматических трансмиссий Горьковского автозавода, устанавливавшихся на автомобилях «Волга» и «Чайка».

В 1953 году свою двухступенчатую автоматическую трансмиссию PowerFlite представил и Chrysler. С 1956 года в дополнение к ней стала доступна трёхступенчатая TorqueFlite. Из всех ранних разработок автоматических трансмиссий, модели фирмы Chrysler нередко называют наиболее удачными и совершенными.

В середине 1960-х годов окончательно утвердилась и (в США) была законодательно зафиксирована современная схема переключения автоматических трансмиссий — P-R-N-D-L. В прошлое ушли кнопочные переключатели диапазонов и старые образцы трансмиссий без парковочной блокировки.

К середине 1960-х годов ранние образцы двух- и четырёхступенчатых автоматических трансмиссий в США уже практически повсеместно вышли из употребления, уступая место трёхступенчатым с гидротрансформатором. Совершенствовалась и жидкость для автоматических трансмиссий — например, с конца 1960-х годов из её состава была исключена дефицитная китовая ворвань, заменённая синтетическими материалами.

В 1980-е годы повышение требований к экономичности автомобилей привело к появлению (точнее, возвращению) четырёхступенчатых трансмиссий, четвертая передача в которых имела передаточное число меньше единицы («овердрайв»). Кроме того, получают распространение блокирующиеся на большой скорости гидротрансформаторы, позволяющие ощутимо повысить КПД трансмиссии за счёт снижения потерь, возникающих в её гидравлическом элементе.

В конце 1980—1990-е годы происходит компьютеризация систем управления двигателем. Эти же системы, либо аналогичные им, стали применяться и для управления автоматическими трансмиссиями. Если прежние системы управления использовали лишь гидравлику и механические клапаны, то теперь потоками жидкости управляют соленоиды, контролируемые компьютером. Это позволило как сделать переключения более плавными и комфортными, так и улучшить экономичность за счёт повышения эффективности работы трансмиссии. Кроме того, на некоторых автомобилях появляются «спортивные» режимы работы трансмиссии, или возможность вручную управлять коробкой передач («Типтроник» и аналогичные системы). Появляются первые пятиступенчатые автоматические трансмиссии. Совершенствование расходных материалов позволяет на многих АКПП устранить процедуру замены масла, так как ресурс залитого в её картер на заводе масла стал сравним с ресурсом самой коробки передач.

В 2002 году на BMW седьмой серии появляется шестиступенчатая АКПП разработки ZF (ZF 6HP26). В 2003 году Mercedes-Benz создаёт первую семиступенчатую трансмиссию 7G-Tronic. В 2007 году Toyota представила Lexus LS460 с восьмиступенчатой АКПП.

Конструкция

Традиционные АКПП состоят из гидротрансформатора, планетарных редукторов, фрикционных и обгонных муфт, соединительных валов и барабанов. Также иногда применяется тормозная лента, затормаживающая один из барабанов относительно корпуса АКПП при включении той или иной передачи. Исключение — АКПП фирмы Honda, где планетарный редуктор заменён на валы с шестернями (как на МКП).

Гидротрансформатор конструктивно устанавливается так же, как сцепление на трансмиссии с МКП — между двигателем и собственно АКПП. Корпус гидротрансформатора с ведущей турбиной закрепляется на маховике двигателя, как и корзина сцепления. Основная роль гидротрансформатора — передача момента с проскальзыванием при трогании с места. На высоких оборотах двигателя (и обычно на 3-4 передаче) гидротрансформатор обычно блокируется находящейся внутри него фрикционной муфтой, делающей проскальзывание невозможным и ликвидирующей затраты энергии (и расход топлива) на вязкое трение масла в турбинах.

Гидротрансформатор состоит из трех турбин — входной (выполнена заодно с корпусом), выходной и статора. Статор обычно глухо заторможен на корпус АКПП, но в некоторых исполнениях затормаживание статора включается фрикционной муфтой с целью максимально эффективного использования гидротрансформатора во всем диапазоне оборотов.

Планетарный редуктор передает крутящий момент опосредованно.

Фрикционные муфты (иногда называются «пакет») осуществляют переключение передач сообщением или разобщением элементов АКПП — входного и выходного валов и элементов планетарных редукторов, а также их затормаживанием на корпус АКПП. Муфта выглядит как нечто среднее между сцеплением и синхронизатором в МКП и состоит из барабана и хаба, барабан имеет крупные прямоугольные шлицы внутри, хаб — крупные прямоугольные зубья снаружи. Между барабаном и хабом расположен пакет кольцеобразных фрикционных дисков, часть из которых выполнена из металла и имеет выступы снаружи, входящие в шлицы барабана, а часть — из пластмассы и имеет вырезы внутри, куда входят зубья хаба. Сообщение фрикционной муфты производится сжатием пакета дисков гидравлически кольцеобразным поршнем, установленном в барабане. Масло к цилиндру подводится через канавки в барабане, валах и корпусе АКПП.

Обгонная муфта свободно проскальзывает в одном направлении и заклинивает с передачей момента в другом. Обычно состоит из внешнего и внутреннего колец и расположенного между ними сепаратора с роликами. Используется для снижения ударов во фрикционных муфтах при переключении передач (передача момента начинается только при повышении оборотов двигателя после переключения, приводящего к попытке одной из деталей планетарного редуктора вращаться в обратную сторону и заклиниванию её в обгонной муфте), а также для отключения торможения двигателем в некоторых режимах работы АКПП.

Пример кинематики включения передач в одной из АКПП (Nissan Almera):

• задний ход: центр планетарного ряда 1 сообщен со входным валом, водило заторможено в корпусе пакетом, внешнее колесо исполнено в одной детали с водилом ряда 2 и глухо сообщено с выходным валом. Внешнее колесо ряда 2 не сообщено ни с чем, ряд 2 не передает момента;
• первая передача: центр планетарного ряда 1 не сообщен ни с чем, ряд 1 не передает момента. Центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом, водило — с выходным, внешнее колесо сообщено пакетом с обгонной муфтой. При низких оборотах двигателя трансмиссия прокручивается в обгонной муфте, не передавая моментов, при высоких — внешнее колесо 2 затормаживается и ряд 2 передает момент. Первая передача с возможностью торможения двигателем включается так же, но с блокировкой обгонных муфт пакетами;
• вторая передача: центра ряда 1 заторможен в корпусе тормозной лентой, водило сообщено пакетом через обгонную муфту с внешним колесом ряда 2, внешнее колесо ряда 1 глухо сообщено с водилом ряда 2 и с выходным валом, центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом. В этом режиме, в отличие от первой передачи, работают оба планетарных ряда, и внешнее колесо ряда 2 не заторможено в корпусе, а медленно вращается в прямом направлении, что дает более высокое по сравнению с первой передачей передаточное число;
• третья передача: центр планетарного ряда 1 не сообщен ни с чем, ряд 1 не передает момента. Центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом, водило — с выходным, внешнее колесо сообщено двумя пакетами и обгонной муфтой со входным валом. Весь ряд 2 крутится как единое целое (прямая передача). На второй и третьей передаче возможно включение блокировки обгонной муфты специально предусмотренным фрикционным пакетом, то есть включение торможения двигателем;
• четвёртая передача (ускоряющая): центр ряда 1 заторможен в корпусе тормозной лентой, водило сообщено пакетом со входным валом, внешнее колесо исполнено в одной детали с водилом ряда 2 и глухо сообщено с выходным валом. Внешнее колесо ряда 2 не сообщено ни с чем, ряд 2 не передает момента.

Устройство управления АКПП представляет собой набор золотников, управляющих потоками масла к поршням тормозных лент и фрикционных муфт. Положения золотников задаются как вручную механически рукояткой селектора, так и автоматически. Автоматика бывает гидравлической или же электронной.

Гидравлическая автоматика использует давление масла от центробежного регулятора, соединенного с выходным валом АКПП, а также давление масла от нажатой водителем педали газа. Это дает автоматике информацию о скорости автомобиля и положении педали газа, на основании которой переключаются золотники.

Электронная автоматика использует соленоиды, перемещающие золотники. Кабели от соленоидов выходят вне пределов АКПП и идут к расположенному где-то вне АКПП блоку управления, иногда объединенному с блоком управления впрыском топлива и зажиганием. Решение о перемещении соленоидов принимается электроникой на основе информации от положении педали газа и скорости автомобиля, а также положении рукоятки селектора.

В некоторых случаях предусмотрена работоспособность АКПП даже при полном выходе из строя электронной автоматики, но только с третьей передачей переднего хода, или же со всеми передачами переднего хода, но с необходимостью их ручного переключения рукояткой селектора

Разновидности АКПП

Разновидностью АКПП является автоматизированная бесступенчатая трансмиссия (вариатор).

Также существуют различные автоматизированные «роботизированные коробки передач». В настоящее время имеется два поколения роботизированных коробок. Первое поколение представляет собой компромисс между ручной и автоматической коробкой передач в которой присутствуют традиционные для МКП агрегаты (не органы управления) — сцепление и коробка с механическим приводом, однако управление ими осуществляет электроника. Они не обеспечивают должной плавности переключения передач из-за резкого прерывания крутящего момента и недостаточно совершенной автоматики. Надёжность их также пока не очень высока. Это коробки производства Aisin Seiki: Toyota Multimode и Magneti Marelli: Opel Easytronic, Fiat Dualogic, Citroën Sensodrive, а также Ricardo, устанавливаемые на спортивные машины — Lamborgini, Ferrari, Maserati и др.

На данный момент роботизированные коробки с одним сцеплением (для компактных автомобилей) практически повсеместно сняты с производства. Они еще стоят на некоторых моделях Opel и Fiat и вероятно, с рестайлингом моделей, будут заменены на высокоскоростные 6-ступенчатые планетарные, типа Aisin Seiki AWTF-80SC. Данную коробку уже используют в автомобилях Alfa Romeo, Citroën, Fiat, Ford, Lancia, Land Rover/Range Rover, Lincoln, Mazda, Opel/Vauxhall, Peugeot, Renault, Saab и Volvo. Данная коробка предназначена для переднеприводных автомобилей с крутящим моментом до 400 Н/м (6500 об./мин.), что делает ее удобной для турбированных и дизельных двигателей.

Второе поколение роботизированных коробок передач называется преселективная коробка передач. Наиболее известный представитель этого вида — Volkswagen DSG (разработчик Borg-Warner), она же на Audi S-tronic, а также Getrag Porsche PDK, Mitsubishi SST, DCG, PSG, Ford Dualshift. Особенностью данной коробки передач является то, что имеется два отдельных вала для четных и нечетных передач, каждый из которых управляется своим сцеплением. Это позволяет предварительно переключить зубчатые колеса очередной передачи, после чего почти мгновенно переключить сцепления, при этом разрыва крутящего момента не происходит. Данный вид автоматических коробок передач в настоящее время является наиболее совершенным с точки зрения экономичности и скорости переключения.

Типтроник

«TipTronic» — полуавтоматический режим работы АКПП, впервые реализованный компанией Porsche. В России слово «типтроник» часто применяется для названия всех аналогичных конструкций других производителей, хотя оно и является торговой маркой Porsche (другие производители называют аналогичные конструкции иначе).

В этом режиме выбор передачи осуществляется водителем вручную подталкиванием рычага селектора в направлениях «+» и «–» — переход на следующие передачи вверх и вниз. В канонической конструкции автоматически осуществляется только понижение передачи при падении оборотов двигателя до холостых. Трансмиссии ряда производителей, кроме того, автоматически повышают передачу при достижении предельных оборотов двигателя. Механически коробка передач при этом такая же, как и обычная АКПП, изменен только рычаг селектора и автоматика управления. Признак TipTronic-подобных АКПП — Н-образный вырез для перемещения рычага селектора а так же символы + и –.

Положения селектора АКПП

Виды селекторов

Селектор определяет режим работы АКПП. Расположение рычага селектора может быть различным.

На автомобилях американского производства выпуска до 1990-х годов в основной массе селектор был расположен на рулевой колонке, что позволяло посадить на цельном переднем диване трёх человек. Для переключения режимов работы трансмиссии его надо было потянуть на себя и перевести в нужное положение, которое показывала стрелка на специальном указателе — квадранте. Изначально квадрант размещали на кожухе рулевой колонки, позднее его перенесли на большинстве моделей на щиток приборов.

К близкому типу можно отнести и селекторы, расположенные на панели приборов рядом с рулевой колонкой и щитком приборов, как например у некоторых моделей фирмы Chrysler 1950-х годов или Honda CR-V предыдущего поколения.

На европейских машинах традиционно было наиболее распространено напольное расположение.

На японских автомобилях встречались оба варианта, в зависимости от целевого рынка — на автомобилях для внутреннего японского и американского рынков и в наше время встречаются подрулевые селекторы АКПП, в то время как для иных рынков практически исключительно используются напольные.

В настоящее время обычно используется напольный селектор.

На минивэнах и коммерческих автомобилях вагонной и полукапотной компоновки, а также некоторых внедорожниках и кроссоверах с высокой посадкой водителя, довольно большое распространение имеет расположение селектора на панели приборов по центру (или высоко на консоли).

Существуют системы выбора режимов работы АКПП без рычага, в которых для переключения используются кнопки — например, на автомобилях Chrysler конца 1950-х — начала 1960-х годов, Edsel, отечественной «Чайке» ГАЗ-13, многих современных автобусах (из известных в России можно назвать городские модели ЛиАЗ, МАЗ с АКПП фирмы Allison, имеющей кнопочный селектор).

Если система имеет рычаг-селектор, выбор нужного режима осуществляется его перемещением в одно из возможных положений.

Для предотвращения случайных переключений режимов используют специальные механизмы защиты. Так, на автомобилях с подрулевым селектором для переключения диапазона трансмиссии надо потянуть рычаг на себя, только после этого его можно перевести в нужное положение. В случае напольного рычага, используется, как правило, блокирующая кнопка, расположенная сбоку под большим пальцем водителя (большинство моделей), сверху (например на Hyundai Sonata V) или впереди (примеры — Mitsubishi Lancer X, Chrysler Sebring, Volga Siber, Ford Focus II) на рычаге. Или для его перемещения необходимо рычаг немного утопить. В других случаях, прорезь для рычага выполняется ступенчатой (многие модели Mercedes-Benz, Hyundai Elantra платформы i30 или Chevrolet Lacetti, на последнем прорезь выполнена ступенчатой, а рычаг надо утопить для перехода между режимами движения (после D и P-R). Также многие современные модели имеют устройство, не дающее переместить рычаг селектора АКП, если не выжата педаль тормоза, что также повышает безопасность обращения с трансмиссией.

Основные режимы работы

Что касается режимов работы, то практически любая АКПП имеет следующие режимы, ставшие стандартными с конца 1950-х годов:

• «Р» (англ.«Park» ) — парковочная блокировка (ведущие колеса заблокированы, блокировка находится внутри самой АКПП и не связана с обычным стояночным тормозом);
• «R» (англ.«Reverse» ; на отечественных моделях — «Зх») — задний ход (недопустимо включать до полной остановки автомобиля, на современных трансмиссиях зачастую существует блокировка);
• «N» (англ.«Neutral» ; на отечественных — «Н») — нейтральный режим (включается при кратковременной стоянке и при буксировке на небольшое расстояние);
• «D» (англ.«Drive» ; на отечественных — «Д») — движение вперёд (как правило, задействуются все ступени, либо все, кроме повышающих передач);
• «L» (англ.«Low» ; на отечественных — «ПП» (принудительно понижающая), или «Тх») — пониженная передача, «тихий ход» (для движения в сложных дорожных условиях).

Начиная с конца 1950-х годов, эти режимы располагают именно в такой последовательности. В 1964 году в США она была закреплена в качестве обязательной для использования американским Сообществом автомобильных инженеров (SAE).

Ранее пытались использовать иные варианты, но это оказывалось неудобным, даже небезопасным. Например, потребители, привыкшие к механическим трансмиссиям тех лет с подрулевым рычагом, у которых для включения первой передачи необходимо было потянуть рычаг на себя и опустить вниз, случайно включали задний ход и попадали в ДТП при раскладке режимов P-N-D-L-R (трансмиссия Buick DynaFlow) или P-N-D-S-L-R (GM Hydramatic).

Поэтому положение, соответствующее режиму R, стали располагать над нейтральным положением селектора. Впервые такая раскладка (P-R-N-D-L) была использована на автомобилях фирмы Ford.

Дополнительные режимы работы

В современных АКПП, с большим числом рабочих диапазонов, могут присутствовать дополнительные режимы работы, а положения селектора могут обозначаться иначе:

• «(D)», или «O/D» — овердрайв (ступень с передаточным отношением менее единицы), режим движения с возможностью автоматического переключения на повышающую передачу. Наиболее подходит для равномерного движения по трассе. Ряд четрыхступенчатых АКПП (например, Aisin 241E) имеют отключение IV передачи, имеющей передаточное число 1, то есть фактически не являющейся овердрайвом;
• «D3», или «O/D OFF» — только I, II и III передачи, либо отключение повышающей передачи (овердрайва). Активный режим, наиболее подходящий для движения по городу; Данный режим отключается при выключении зажигания. Не обеспечивая топливной экономичности (при более быстрой скорости работы автомата), данный режим рекомендуется производителями, чтобы при рваной городской езде (не выше 70—80 км/ч) не допускать многократной блокировки/разблокировки муфты гидротрансформатора, которая частично блокируется при переключении на IV (или V передаче). Также в этом режиме (как и в 2 и L) происходит торможение двигателем;
• «S» (либо цифра «2») — диапазон пониженных передач (I и II либо только II передача), «Зимний режим»;
• «L» (либо цифра «1») — второй диапазон пониженных передач (только I передача).

Также, встречаются дополнительные переключатели (реализованные, например, в виде кнопок) режимов работы АКПП:

• «Sport», или «Power» — переключение передач происходит на более высоких оборотах двигателя. Более динамичный разгон в ущерб расходу топлива;
• «Winter», или «Snow» — трогание происходит с II или III-й передачи (для предотвращения пробуксовки колес), из-за возможного перегрева коробки не рекомендуется постоянно ездить на этом режиме.

В некоторых случаях режим «Sport» задействуется автоматически при глубоком нажатии на педаль газа, в режиме «кикдауна» (англ. Kickdown ). В некоторых случаях режим кикдауна запрещен при отключении режима Overdrive.

На тракторах, оснащенных АКПП, с помощью селектора выбирается рабочий диапазон скоростей: замедленные, силовые, транспортные, а также направление движения. Тракторные АКПП допускают принудительное включение нужной передачи трактористом.

АКПП в отличие от МКПП поддерживает торможение двигателем далеко не во всех режимах. В режимах, где торможение двигателем запрещено, трансмиссия свободно проскальзывает в обгонных муфтах (как в велосипеде) и автомобиль движется «накатом». Например, в некоторых случаях первая передача с торможением двигателем задействуется только при выборе водителем положения «1». При выборе первой передачи автоматикой из положения «D» торможение двигателем невозможно.

Распространение

В США автоматические трансмиссии устанавливаются более, чем на 90% новых автомобилей, в Европе с ними продаётся около 80%. На российском рынке доля новых автомобилей с АКПП составила в 2009 году — 31,2 %, в 2010 — 33,8 %.

См. также

Примечания

Литература

Коллектив авторов завода ГАЗ Легковой автомобиль ГАЗ-23: Инструкция по уходу — Горький, 1965. — 115 с.

Как устроена коробка «автомат» и как правильно с ней обращаться

Водители называют «автоматом» несколько разных механизмов. Объединяет их одно: водителю во время движения не требуется орудовать рычагом переключения передач и нажимать на педаль сцепления, которая отсутствует.

Что такое коробка «автомат»

Коробка автомат (автоматическая трансмиссия, АКП) — это тип коробки передач, способный самостоятельно и без вмешательства водителя выбирать нужное передаточное число в соответствии с режимом движения и сопутствующими факторами. К автоматам принято относить несколько видов коробок передач: классическую гидротрансформаторную АКП, «робот» (РКП) и вариатор (CVT). Хотя последние два типа правильнее называть автоматизированные трансмиссии.

Каждая из перечисленных трансмиссий серьезно упрощает процесс управления: водителю не нужно выжимать педаль сцепления и думать над выбором оптимальной передачи — передаточные числа подбираются самостоятельно. Все, что требуется, — жать на газ и рулить.

Устройство коробки «автомат»

Идея отказа от ручного переключения передач возникла почти сразу после появления автомобиля, но впервые полноценно реализовать ее смогли лишь в 30-х годах XX века.

В 1902 году немецкий инженер Герман Феттингер создал судовой автомат. Спустя два года братья Стартевенты из Бостона явили миру свою конструкцию, предназначенную для установки на автомобили. По сути это была усовершенствованная механика с двумя передачами, переключение которых происходило автоматически.

Полноценный же автомат запатентовал Оскар Бэнкер (Асатур Сарафян) в 1935 году — его изобретением воспользовалась компания General Motors. С внесением доработок в 1940 году появился тот самый классический гидротрансформаторный автомат, который применяется в усовершенствованном виде по сегодняшний день.

Рынок 26 апреля 10 самых дешевых машин с автоматом. Реальные цены у дилеров

Конспекты 19 марта Как и когда нужно менять масло в автомате

В его основе лежат не пары шестерен, а планетарный механизм с переменным передаточным отношением: центральная (солнечная) шестерня, коронная шестерня и шестерни-сателлиты. Передаточное отношение у такого набора может меняться в зависимости от того, как именно вращаются его части относительно друг друга. Соединяя разные части планетарного механизма, можно заставить шестерни вращаться с разными скоростями, то есть получить коробку передач.

За переключение передач здесь отвечают многофункциональные гидромуфты, выполняющие функции сцепления. Муфты сжимаются давлением гидравлической жидкости. Крутящий момент от двигателя передается коробке передач так называемым гидротрансформатором, избавляющим от жесткой связи двигателя и коробки передач. Благодаря гидротрансформатору переключение передач происходит плавно, почти незаметно.

Основными элементами классического автомата являются:

• Гидротрансформатор (отвечает за преобразование и передачу оборотов).
• Планетарный редуктор (управляет гидротрансформатором).
• Система гидроуправления (отвечает за работу планетарного редукторного узла).

Принцип работы автомата

Принцип работы автомата различается в зависимости от вида автоматической трансмиссии. На каждом из них остановимся отдельно.

Классическая (гидротрансформаторная) АКП

Принцип работы классической АКП основан на давлении трансмиссионной жидкости. За передачу крутящего момента от двигателя к элементам автоматической коробки передач отвечает гидротрансформатор (он же «бублик»). В состав устройства входят три лопастных колеса — насосное, турбинное и реакторное, — заключенные в герметичный корпус. Насосное колесо соединено с коленчатым валом двигателя, а турбинное — с первичным валом КПП.

После запуска двигателя в «бублике» под давлением насоса начинает рециркулировать масло. Проходя через крыльчатки реактора, оно трансформирует механическую силу от маховика в гидравлическую — крутящий момент начинает передаваться на планетарный механизм. Гидротрансформатор выполняет функции как сцепления, так и гидромуфты.

Система гидроуправления позволяет автомату переключать передачи без тяг и муфт с синхронизаторами. Открывая и закрывая в гидроблоке нужные клапаны, коробка передач самостоятельно сжимает нужные пакеты фрикционов давлением масла. Плавная их блокировка, управляемая электроникой, позволяет автомату переключаться почти незаметно.

Вариатор (CVT)

Основа бесступенчатой трансмиссии — два конических шкива, один из которых соединен с валом двигателя, а второй передает крутящий момент на ведущие колеса автомобиля. Мощность передается с ведущего вала на ведомый посредством соединяющего их ремня (или цепи). На каждом из валов имеются два конуса, обращенные вершинами друг к другу. Изменение зазора между ними приводит к смещению ремня и изменению передаточного отношения.

Когда конусы раздвигаются, ремень смещается ближе к оси вращения, и наоборот. Для изменения передаточного отношения достаточно просто сдвигать конусы на одном валу и одновременно раздвигать на другом.

За управление конусами отвечают гидравлическая система и электроника. Гидротрансформатор позволяет автомобилю с вариатором трогаться и останавливаться, а планетарный редуктор — включать задний ход и расширять диапазон передаточных чисел. Все современные вариаторы умеют имитировать фиксированные передачи.

«Робот» (РКП)

Роботизированная коробка передач по своей сути — это механика, дополненная электроникой и сервоприводами. Такая трансмиссия полностью берет на себя процесс переключения передач. Выбор той или иной передачи контролируется электроникой. Вместо педали сцепления и рычага коробки стоят электромоторы, которые по команде электроники «выжимают» сцепление и меняют ступени.

Простейшие роботы уже практически не применяются в современном автопроме. Им на смену пришли коробки следующего поколения — так называемые преселективные роботы с двумя сцеплениями (к примеру, коробки DSG). Каждое из сцеплений отвечает за свой набор передач — четных и нечетных. Процесс переключения с одной передачи на другую происходит практически мгновенно, без разрыва крутящего момента.

Обозначения на коробке автомат

Режимы работы коробки автомат могут поставить в тупик водителя, который прежде ездил только на механике. Для наглядности мы оформили обозначения и описания в виде таблицы.

Наиболее часто встречающейся на моделях с «автоматом» является раскладка режимов P-R-N-D-L. Остальные перечисленные обозначения и некоторые другие используются опционально. О них в обязательном порядке рассказывается в инструкции.

Плюсы и минусы коробок автомат

Автоматические трансмиссии обладают множеством плюсов, но не лишены и минусов. Об этом не стоит забывать на этапе выбора автомобиля.

К несомненным плюсам отнесем следующие моменты:

• Легкость эксплуатации: любая автоматическая трансмиссия избавляет водителя от утомительных процедур выжима педали сцепления и ручного выбора передач.
• Высокая плавность движения. Благодаря наличию до 10 передач современные автоматы изменяют передаточные отношения чрезвычайно плавно, практически незаметно.
• Повышенная безопасность. Переключить механику без разрыва потока мощности невозможно.

Минусы автоматов:

• Дороговизна. Как правило, автомобили с автоматами стоят дороже, чем с механической коробкой. Обслуживание автомата также дороже.
• Увеличенный расход топлива.
• Автоматы не любят экстремальных нагрузок.
• Машины с автоматом не рекомендуется буксировать на большие расстояния.
• Автоматы не любят буксировки прицепов: возможны ограничения.

Как управлять коробкой автомат

Научиться пользоваться машиной с коробкой автомат намного проще, чем автомобилем с механикой. Именно по этой причине существует разделение в водительских правах: водители, обучавшиеся в автошколе на машине с АКП, не могут ездить на механике — требуется переобучение. Те, кто прежде ездил на машине с МКП, с автоматом легко совладают.

Алгоритм обращения с автоматом максимально прост:

• Чтобы завести машину, нужно сесть за руль, нажать тормоз и повернуть ключ в замке/нажать кнопку запуска двигателя. Селектор коробки должен находиться в парковочном положении P. Запускать ДВС можно и с нейтрального режима, но производители рекомендуют использовать именно режим паркинга. Запустить мотор из любого другого режима не получится.
• Для начала движения селектор выставляется в D или R (вперед и назад соответственно). После того как вы отпустите педаль тормоза, машина сама начнет движение. Нажатием на газ можно увеличить скорость.
• Для остановки машины нужно отпустить педаль газа и нажать на тормоз.
• Перед тем как заглушить двигатель следует перевести селектор коробки в парковочное положение Р.

Как правильно ездить с коробкой автомат

При эксплуатации автомобиля с автоматической трансмиссией нужно придерживаться некоторых важных рекомендаций, которые помогут продлить коробке жизнь.

Переключать режимы между D-R-P нужно при полной остановке автомобиля и зажатом тормозе.

Во время движения переключать селектор можно лишь в некоторые положения. Технически можно включить режим нейтрали (N) и двигаться накатом, но делать так не рекомендуется из соображений безопасности.

Оставлять автомобиль без стояночного тормоза с включенным режимом P можно лишь на ровных площадках. Несоблюдение правила чревато тем, что машина может внезапно покатиться.

При движении в пробке на машине с автоматом водителю постоянно приходится давить на тормоз. Пока автомобиль стоит, селектор трансмиссии следует переводить в режим паркинга, а не в нейтраль. Нейтраль используется для того, чтобы перекатить машину с места на место при выключенном двигателе и для буксировки на небольшие расстояния.

Буксировать машины с автоматом и заглушенным мотором на значительные расстояния нельзя. Этот процесс возможен лишь на нейтрали и с работающим двигателем, либо с вывешиванием ведущих колес.

Буксировка других машин и тяжелых прицепов автомобилем с автоматом возможна при соблюдении рекомендаций производителя. Для снижения нагрузки могут быть предусмотрены специальные режимы. В процессе буксировки желательно не использовать высокие передачи.

Чтобы выбраться из сугроба, можно воспользоваться фиксированными положениями L, 1 или 2, предварительно отключив систему стабилизации.

Как продлить жизнь коробке автомат

Любой автомат значительно сложнее и дороже механики; стоит сделать все возможное, чтобы уберечь его от поломок.

Резкая и агрессивная езда сильно сокращает жизнь автоматам (как и всем элементам автомобиля). При такой эксплуатации происходит повышенный износ фрикционов, планетарных редукторов, муфт и пр. Продукты износа загрязняют масло и приводят к перегреву коробки. Выйти из строя может практически каждый узел.

Для продления жизни трансмиссии рекомендуется выполнять несколько правил:

• Плавно трогаться.
• Не нажимать на газ и тормоз одновременно. Это приводит к перегреву масла в гидротрансформаторе и преждевременному выходу коробки из строя.
• Не ездить в экстремальных режимах с пробуксовками. Автоматические трансмиссии чрезвычайно чувствительны к ударным нагрузкам.
• Не использовать часто режим кик-даун. В этом режиме автомат испытывает повышенные нагрузки.
• Не переводить в движении селектор в положение «нейтраль».
• Не использовать прием раскачки, когда автомобиль застрял. Это приводит к повышенному износу фрикционов.

Как отремонтировать автомат

Автоматической трансмиссии, как и любому другому агрегату автомобиля, требуется периодическое обслуживание. Если производитель рекомендует менять масло или фильтры — надо обязательно следовать этому правилу.

В ряде случаев простая замена масла может вернуть автомату жизнь: избавить от «пинков» и некорректной работы. Процедуру лучше доверить профессионалам, поскольку для полной замены требуется специализированное оборудование.

Вместе с маслом в обязательном порядке меняется фильтр, который в процессе работы агрегата задерживает в себе продукты износа. Нередко помимо фильтра приходится менять сопутствующие компоненты — уплотнительные прокладки, кольца или даже поддон.

Автомат — технически сложное устройство с отдельным блоком управления. При визите в сервисный центр можно с помощью диагностического оборудования считать ошибки в работе АКП и, в случае необходимости, произвести ремонт проблемных компонентов.

Всевозможные рывки, толчки, подвисания коробки на одной передаче — признаки поломки, требующие обращения к специалистам. Попытки решить эти проблемы самостоятельно, с большой вероятностью, не помогут.

Что такое АКПП в машине

Новички-автолюбители часто задают вопрос, что такое АКПП в автомобиле. Расшифровка предельно проста: автоматическая коробка переключения передач. Следующими закономерными вопросами обычно бывают: зачем она, чем отличается от механической коробки и что лучше? Давайте разбираться.

Разница между механической и автоматической коробками переключения передач

Коробка передач переназначена для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Включая ту или иную передачу, водитель изменяет передающийся крутящий момент и тем самым задает скорость вращения колес, то есть скорость движения автомобиля.

Если коробка передач механическая, то водитель сам решает, когда и какую передачу включить, а если говорить точнее, то какое соединение пар шестерн ввести в зацепление. Делается это при помощи педали сцепления и рычага переключения передач.

Теперь нужно рассмотреть, что такое АКПП. Грубо говоря, это такой же редуктор, как и механика, только передача и изменение крутящего момента происходит без участия водителя. Здесь тоже есть шестеренки и валы, только они расположены иначе, объединены в планетарные механизмы. Кроме того, здесь имеется гидромеханический привод. А контролируется все это электронными устройствами. То есть, коробка-автомат имеет гораздо более сложное устройство, чем «механика».

Обобщенно говоря, если МКПП состоит из ведущего, ведомого, промежуточного валов, шестеренок и синхронизаторов, то АКПП состоит из тех же валов, планетарных редукторов, гидротрансформатора и системы гидравлического управления. Более подробно рассматривать устройство «автомата» нет смысла, так как его ремонт своими руками почти никогда не проводится (для этого требуются определенные навыки и оборудование).

Принципы работы АКПП

В АКПП можно выделить три основных механизма: гидротрансформатор, планетарный редуктор, гидравлическое управление. Для того чтобы колеса вращались, необходимо передать им крутящий момент от двигателя. В АКПП это происходит при помощи гидротрансформатора, который выполняет функцию сцепления и гидромуфты одновременно.

Гидротрансформатор состоит из двух крыльчаток (насосное колесо и турбинное колесо), между которыми располагается реактор (то же, по сути, крыльчатка, лопасти на которой установлены под определенным углом). Все это объединяется в один корпус. С одной стороны он соединен с маховиком двигателя.

С другой стороны выходной вал турбины и вал реактора соединяются с трансмиссией (вал турбины идет внутри вала реактора). Между крыльчатками залита рабочая жидкость – трансмиссионная жидкость (масло). Когда мотор работает, его сила передается на трансмиссию (планетарные редукторы) через жидкость гидротрансформатора.

Планетарный редуктор состоит из нескольких разных шестеренок, расположенных относительно друг друга так, что получается условная модель солнечной системы. В центре находится солнечная шестерня («солнце»). Вокруг нее расположены сателлиты, крепящиеся на планетарное водило, и вокруг всего этого идет коронная шестерня. Все вместе это называется планетарный элемент. Кроме того, в планетарный редуктор также муфта сцепления и тормозов, ленточный тормоз.

Весь этот механизм может менять скорость и направление вращения, задавая, таким образом, скорость и направление (вперед или назад) вращения колес. Управляет механизмом гидравлическая система. Главным элементом в ней можно считать масляный насос, который создает давление, необходимое для фиксации в определенном положении деталей планетарного редуктора.

То есть, от оборотов двигателя зависит давление масла (трансмиссионной жидкости) в АКПП. А давление масла обуславливает работу планетарных механизмов. Вот так в общих чертах работает коробка-автомат. Но в зависимости от типа коробки, в этот процесс вносятся некоторые нюансы.

Типы и виды АКПП

Существуют разные виды АКПП. И хотя их работа основана на одних и тех же принципах, между ними существуют различия, о которых стоит знать, чтобы сделать оптимальный выбор при покупке автомобиля.

Классическая гидравлическая АКПП. Именно на примере этого варианта и был в этой статье описан принцип работы коробки-автомата. Несмотря на весь комфорт, который получают водители, выбравшие «автоматы», во время езды, такая коробка имеет серьезный недостаток: потребляет больше топлива, чем механическая коробка. Существуют разные типы гидравлической АКПП, предназначенные для разных стилей вождения и разных запросов автовладельца. О них будет сказано ниже. . Отличается от предыдущего вида большей экономичностью, а также плавным набором и сбросом скорости автомобиля. То есть, обеспечивает больший комфорт за счет отсутствия фиксированных скоростей. Эта же особенность позволяет повысить КПД мотора.
Вместе с тем, за повышенный комфорт приходится платить относительно небольшим ресурсом коробки, необходимостью чаще менять трансмиссионную жидкость (дорогую), сложной системой электроники.

Особенности гидравлической АКПП также состоят в том, что изначально гидравлика не имела вариантов. Но, идя навстречу потребителям, которые не пожелали отказаться полностью от возможности переключать скорости своими руками, конструкторы создали два типа гидравлической АКПП.

. Здесь водитель может переключиться на ручное управление, но менять скорости он будет передвижением рычага в сторону «+» или «-» , а не как в МКПП.
• Steptronic. Водитель может выбрать один из автоматических режимов в зависимости от условий езды, то есть выбрать режим Manual/Sport. В мануале скорости буду переключаться вручную, почти так же, как на МКПП, а в режиме спорт скорость будет переключаться автоматически, но только при достижении максимальных оборотов двигателя на текущей передаче. Таким образом, этот тип «автомата» дает водителю большую свободу действий и позволяет применять разную манеру езды.

Если рассматривать преимущества и недостатки АКПП, частично этот вопрос уже затрагивался при обзоре видов и типов АКПП выше. Главным преимуществом «автоматов» считается обеспечение комфорта и безопасности водителя во время езды.

По идее, это должно достигаться тем, что освобождается одна рука от необходимости работать рычагом переключения передач. То есть, появляется возможность постоянного контроля руля обеими руками. Также не нужно выжимать сцепление, исключен риск неправильного выбора передачи и т.д.

Рекомендуем также прочитат статью о том, как управлять машиной с коробкой автомат. Из этой статьи вы узнаете об особенностях управления автомобилем с АКПП, а также что нужно учитывать в процессе эксплуатации ТС с данным типом коробки передач.

При этом многие водители скептически и даже презрительно относятся к АКПП, считая такую КПП устройством для «ленивых». Более того, к главным недостаткам «автоматов» причисляют следующие моменты:

• Сложное устройство, а как следствие, сложный и дорогостоящий ремонт и обслуживание. Кроме того, из-за этого возрастает и цена самого автомобиля;
• Больший вес коробки по сравнению с МКПП;
• Необходимость хорошо прогревать зимой, чтобы не сокращать срок службы;
• Невозможность применять некоторые виды вождения и хитрости (во всяком случае, при классической компоновке);
• Невозможность запустить двигатель «с толкача»; . Лучше перевозить на эвакуаторе;
• Расход топлива по сравнению с механикой выше;

Что в итоге

Как видно, автоматические коробки переключения передач имеют как своих сторонников, так и противников. Зачастую они используются теми, для кого важен комфорт во время езды, а не раскрытие всех возможностей автомобиля. При этом примечательно то, что несмотря на активное развитие и внедрение АКПП, сегодня такие коробки не могут вытеснить классическую «механику».

Рекомендуем также прочитать статью о том, когда появилась первая АКПП и кто придумал первую коробку-автомат. Из этой статьи вы узнаете об истории создания автоматической коробки, а также как эволюционировал данный агрегат.

Источник https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/292855

Источник https://www.autonews.ru/news/6290848a9a794717108c515f

Источник http://krutimotor.ru/chto-takoe-akpp/