Коробка передач, трансмиссия автомобиля, устройство, ремонт и обслуживание, как управлять

3 августа 2020 17:10

// Технические статьи

Назначение и особенности устройства КПП. Принцип работы коробок переключения передач. Специфика и плюсы разных видов.

Коробка передач или коробка переключения передач (КПП) – это один из важнейших агрегатов трансмиссии – наряду с карданным валом, сцеплением и задним ведущим мостом. Как составляющая трансмиссии КПП характерна для всех автомобилей ДВС.
КПП предназначена для нескольких задач:

• изменения крутящего момента,
• изменения скорости,
• коррекции направления движения автомобиля,
• разъединения ДВС и трансмиссии и, напротив, их соединения (такая потребность актуальна при переключении передач, необходимости получения малых «ползучих» скоростей, кратковременной остановки транспортного средства),
• блокировки гидротрансформатора (функция ценна для уменьшения потери полезной энергии «автомата» при передаче крутящего момента в ситуации, когда выравниваются обороты ведомой и ведущей турбин).

При этом одни КПП способны решать все эти задачи, а другие, как например, механическая, только базовые – изменение крутящего момента и скорости. Схема устройства зависит от вида КПП. В корпусе устройства коробки передач с “механикой” объединены валы (2, 3 или более),  синхронизатор, шестерни, рычаг для переключения скоростей, проволочные кольца, подшипники, сальники. Устройство АКПП (КПП с “автоматикой”) представляет собой узел, в который входят гидротрансформатор, планетарный ряд, фрикционы, тормозная лента, узел управления (насос + маслосборник + клапанная коробка). В основе роботизированных коробок могут лежать как решения механического типа с электрической либо гидравлической системой управления сцеплением и передачами, так и автоматические коробки, оборудованные электрогидравлическим приводом сцепления. На сцеплении, шестернях, валах и синхронизаторах остановимся более подробно.
Предназначено для передачи крутящего момента от маховика коленвала ДВС к первичному валу коробки передач.

Именно благодаря наличию сцепления двигатель на короткий промежуток времени можно аккуратно отсоединить от трансмиссии, а трансмиссию защитить от перегрузок.

Стандартная муфта сцепления большинства транспортных средств  с механической коробкой включает маховик, нажимной диск, ведомый диск, выжимной подшипник, привод, вилку и выключатель сцепления. Один двигатель соединен с колёсами, другой — с ДВС. В момент, когда водитель отпускает педаль, диски прижимаются друг к другу и начинают совместное вращение.
Именно о классическом сцеплении как таковом чаще говорят при использовании механической коробки передач, а при езде с ДВС на АККП говорят о совмещенном решении сцепления и гидротрансформатора. Его непосредственная функция аналогична сцеплению. Но водителю не нужно совершать никаких рутинных действий и выжимать сцепление вручную. За него все будет делать сама КПП.
Что касается роботизированных решений типа DSG (с мехатроникой), то они располагают двумя сцеплениями. Наличие двух сцеплений ценно для повышения мощности транспортного средства, и при этом минимизации пробуксовок, оптимизации расхода топлива. Ведь физически в момент переключения обороты двигателя при использовании двух сцеплений способны остаются на прежнем уровне. На картинке ниже вы видите “поведение” сцепления в роботизированной коробке  DSG в момент после переключения на вторую передачу.
Шестерни и валы –  главные «управляющие» крутящим моментом. Именно шестерни и валы помогают изменять передаточное отношение. Неотъемлемые элементы устройства всех механических КПП и некоторых АКПП (например, Honda). Устройство механической коробки передач чаще всего сконструировано так, что оси валов находятся в параллельной плоскости. Сверху монтированы шестерни.  Первичный или ведущий вал (ведвал) посредством корзины сцепления присоединен к маховику. Выступы способствуют продвижению второго диска сцепления и направления крутящего момента на промежуточный вал посредством шестерни. Конец вторичного вала примыкает к подшипнику на хвостовике ведущего. Так как нет фиксированной связи, валы независимы, и нет препятствий для того, чтобы они вращались в разные стороны. Нет препятствий и для варьирования скоростей. Устройство автоматической коробки передач вместо шестерён и валов предполагает планетарный редуктор. Вращаются шестерни и валы всегда как единое целое. Но конструктивно это могут быть как разные детали, так и неразборный узел.
Синхронизаторы – неотъемлемый элемент КПП с шестернями – кроме решений со скользящими шестернями. Физически работа синхронизаторов обязана силе трения. Функция синхронизаторов – выравнивание частоты вращения шестерен и валов, благодаря чему создаются все условия для плавного переключения скоростей. Благодаря синхронизаторам КПП меньше изнашивается и меньше шумит. Синхронизаторы активно присутствуют у МКП и роботизированных КПП. У автомобилей с планетарными АКП альтернатива синхронизаторам – фрикционные управляющие элементы. Синхронизаторы состоят из муфты, блокировочных колец, стопорного кольца, пружины, шестерён.

• Муфта подается в сторону шестерни.
• Блокировочное кольцо муфты принимает на себя усилие.
• Поверхности зубьев начинают взаимодействовать.
• Блокировочное приобретает положение “на упор”.
• Зубья муфты оказываются напротив зубьев блокировочного кольца.
• Муфта оказывается в зацеплении с венцом на шестерне.
• Муфта и шестерня блокируется.

Казалось бы шагов достаточно много, но все это происходит за доли секунд – в момент  включения водителем передачи.

Принцип работы механических коробок переключения передач

КПП с “механикой” во время работы задействуют различные комбинации зубчатых колес. Принцип работы МКПП базируется на создании соединений между первичным и вторичным валом. Благодаря использованию шестерен с разным количеством зубьев трансмиссия подстраивается под условия на дороге, цели водителя. При возрастании скорости вращения выходного вала МКПП по отношению к скорости вращения входного величина крутящего момента от ДВС к колёсной базе уменьшается. При уменьшении скорости вращения выходного вала МКПП по отношению к скорости вращения входного вала величина крутящего момента, от двигателя к ведущим колесам, наоборот увеличивается. КПП различны по количеству ступеней. Каждая ступень имеет свое передаточное число. Оно представляет собой отношение зубьев количества зубьев ведомой шестерни по отношению к числу зубьев ведущей шестерни. У пониженной передачи – наибольшее передаточное число, а у повышенной передачи, наоборот, наименьшее передаточное число.Чем ниже передаточные числа, тем быстрее транспортное средство способно разогнаться. При изменении передаточных чисел и скорости транспортного средства  для кратковременного отключения коробки передач применяется сцепление. В зависимости от конструкции КПП при этом могут быть двухвальные и трехвальные. И устройство, и процесс работы агрегатов несколько отличается.
Двухвальные решения очень популярны на переднеприводных авто.
Конструкция включает следующие элементы:

• картер – несущий элемент, корпус. К нему крепятся все остальные детали устройства. Он же защищает агрегат  от внешнего воздействия, а человека – от вращающихся деталей, а также выполняет функцию хранилища для масла.
• валы – первичный и вторичный,
• шестерни (в блоках), часть крепится к ведущему, часть к ведомому валу,
• шлиц (соединяет ПВ и сцепление),
• синхронизаторы.

Важно! Главная передача и дифференциал также находятся внутри картера, но механизм переключения передач вынесен за его пределы. Рычаг переключения – в нейтральном положении: шестерни прокручиваются, крутящий момент от ДВС не передается к колёсам. Рычаг перемещен – муфта синхронизатора также изменяет положение. Уравниваются угловые скорости соответствующего вала и шестерни. Крутящий момент передаётся с первичного вала на вторичный. От ДВС на ведущие колеса с заданным передаточным числом .передается крутящий момент. Отдельно на картинке показан задний ход. Для него в КПП есть задняя передача. Для коррекции направления задействуется промежуточная шестерня. Она монтируется на отдельную ось.
3-х вальные решения популярны у авто с задним приводом. Устройство:

• Картер.
• Ведвал.
• Ведомый вал. Находится на одной оси с ведущим.
• Промежуточный вал. Монтирован параллельно первичному.
• Шестерни. Блок шестерен ведомого вала свободно вращается на нем. Блоку шестерен промежуточного и ведвала обеспечена жесткая связь, а шестерни на ведомом валу свободно вращаются, четкой фиксации нет.
• Синхронизаторы. Стоят  на всех передачах. Благодаря шлицу беспрепятственно перемещаются в продольном направлении.
• Механизм переключения (рычаг + ползунки + блокатор). Монтирован на картере.

Система функционирует схоже с двухвальной, но за счёт наличия промежуточного вала возможностей больше.  Первичный вал работает в тандеме со сцеплением и отвечает за передачу крутящего момента к промежуточному валу. Все детали находятся в зацеплении. Принципиальное отличие – меньше потерь на трение при первой передачи и возможность обеспечить зацепление сразу двух пар зубчатых колёс. Соответственно у решения более высокий КПД на первой передаче.
Рассматривая устройство и назначение КПП,невозможно было не упомянуть, что они бывают разных типов: механические, автоматические, роботизированные. Кроме того, существует ещё такая подгруппа устройств как вариаторы. Рассмотрим эти КПП более подробно.  “Механика” – это классика. Для работы с “механикой” нужны навыки, понимание, как выполнять выбор передаточных чисел, но при умении управлять в ручном режиме, водитель виртуозно может подстроиться под любые условия движения. Главное при езде на механике научиться чувствовать, когда точно переключать передачи и как достигать нужную динамику. Впрочем, умение работать с “механикой” – это не только безупречная езда, но ещё и продление службы эксплуатации самой КПП. Один из неудобных моментов – требуется постоянно следить за тахометром. Но это важно. ДВС работает правильно, если параметры варьируются от 2,5 до 3,5 тысяч оборотов в минуту, если цифры другие, требуется переключить передачу. Подбор оптимального передаточного числа осуществляется не водителем, а автоматически – посредством модуля управления. Именно посредством электроники (модуля управления) легко контролировать скорость движения транспортного средства. Наиболее популярны гидравлические “автоматы”. Крутящий момент у них передаётся с помощью турбин через рабочую жидкость. Несмотря на то, что для машины с “автоматом” нужно больше топлива, чем с механикой и даже больше времени на разгон, всё чаще водители предпочитают именно “автоматы”. Ведь с ними гораздо удобней, чем с “механикой”. Тем более, что современные АКПП адаптивны и могут беспрепятственно подстраиваться под абсолютно разные стили вождения. В том числе, спортивный.
Роботизированные (автоматизированные, полуавтоматические) КПП как агрегаты – это промежуточные вариант между “механикой” и “автоматом”. Переключение может быть и ручным, и автоматическим, а вот управление устройством  осуществляется посредством переключателя, джойстика.
Полностью вручную (при любом режиме) нужно только нажимать рычаг переключателя. А вот дальше при выборе автоматического режима работа будет возложена на робота. В том числе, автоматически согласуются частота вращения звеньев и оборотов ДВС.
Отдельно можно выделить вариатор. Это изменяющаяся трансмиссия или бесступенчатая КПП. Изменение передаточного числа производится в заданном диапазоне. Вариаторы позволяют достигнуть наивысшую топливную экономичность, ведь нагрузки в таких решениях идеально согласованы с оборотами коленвала.
Есть вариаторы, которые по своему устройству ближе к МКПП (с центробежным сцеплением), есть решения, которые ближе к АКПП (такое устройство включает гидротрансформатор). Но, увы, любая конструкция не позволяет создать очень мощный вариатор. Поэтому на практике поставить вариатор получается только на легковые автомобили, всевозможную мототехнику (очень популярный вариант для скутеров), но не на большегрузный коммерческий транспорт (автобусы, грузовики), т.е. транспортные средства, которые как раз и “съедают” больше всего топлива.  Исключение составляют только лёгкая коммунальная, сельскохозяйственная техника.

Тип коробки	Плюсы	Минусы
Механическая коробка	низкая стоимость (как устройства, так и ремонта), хорошая динамика, простой ремонт.	в “пробках” требуется регулярное переключение передач, сложность в управлении.
Автоматическая коробка передач	не нужно думать, какую передачу выбрать, простота разгона (нет крена авто назад), защита ДВС от перегрева.	высокая стоимость агрегата, высокий расход топлива, высокая стоимость ремонта.
Роботизированная	можно выбрать ручной или автоматический режим работы, топливная эффективность.	есть риски крена авто при разгоне, возможны рывки при переключении передач.
Вариатор	сниженная нагрузка на двигатель, плавность езды.	высокая стоимость коробки и ее ремонта, можно поставить только на маломощный двигатель.

Обратите внимание, в нашем курсе “Автомобильные основы” на базе LCMS ELECTUDE КПП уделяется огромное внимание. При этом доступны учебные материалы для обучающихся всех уровней:

• базовый,
• продвинутый,
• специалист.

Огромное внимание уделяется не только теоретической части, но и оттачиванию навыков, выполнению сервисных операций.

Дополнительную информацию вы можете посмотреть непосредственно в модулях LCMS LCMS ELECTUDE – платформе для обучения автомехаников, автомехатроников, автодиагностов.

Коробка переключения передач: виды, чем отличаются и как работают :

Коробка переключения передач (КПП) — элемент трансмиссии автомобиля, который передает мощность от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на ведущие колеса, при этом расширяя диапазон частоты вращения и крутящего момента мотора.

Этот узел отвечает за эффективную работу мотора, влияет на динамику движения и расход топлива.

Базовым для КПП считается предустановленный набор передаточных чисел — это коэффициент, на который увеличивается или уменьшается крутящий момент, поступающий от двигателя.

Передача, а в современных авто их может быть от 5 до 10, помогает работе двигателя в каждом из диапазонов скоростей. Для старта обычно применяется 1-я передача, но реже — 2-я (например, на грузовиках).

В зависимости от степени участия водителя, «коробка» может быть с ручным управлением (механическая) или автоматическая, где выбор передачи выполняет электроника.

К таким агрегатам, как правило, относят не только классическую гидромеханику, но также «роботов» и вариаторы [1]. Отдельный класс — секвентальные КПП, которые чаще всего используют для гоночных автомобилей.

Разбираемся в устройстве каждой из них и в том, как они работают.

Механическая

Прообраз «механики» впервые использовал на своем авто Карл Бенц. Сегодня ее ставят на все марки от ВАЗа до Porsche ( Егор Алеев/ТАСС)

Самый простой и надежный в эксплуатации тип трансмиссии. Визуально определить МКПП несложно: по третьей педали (это педаль сцепления) и рычагу переключения передач. В современных автомобилях ступеней может быть 5, 6 или даже 7, плюс нейтральное положение и режим заднего хода.

Основные рабочие элементы механической коробки, в самом упрощенном варианте, это:

• корзина сцепления, что позволяет «соединять/отсоединять» ДВС и трансмиссию;
• пары косозубых шестерен, отвечающих за передаточное число и нужную скорость;
• синхронизаторы, обеспечивающие плавное включение передачи.

Все они расположены на валах, которых может быть два или три.

При выжатой левой педали вал отсоединен от ДВС. Если нога убрана, он соединен, и крутящий момент передается на колеса ( wikipedia commons)

Первичный или ведущий вал напрямую связан с двигателем через сцепление. Это сделано для возможности «отсоединять/присоединять» трансмиссию к ДВС. Для передачи крутящего момента на конце входного вала жестко зафиксирована шестерня, которая вращает следующий, промежуточный вал.

На нем равно числу передач установлены разноразмерные ведущие зубчатые шестерни. Каждая работает в сцепке с шестеренками (ведомыми) на вторичном или выходном валу. На нем шестерни, в отличие от первых двух валов, свободно вращаются на оси. Образованные зубчатые пары отвечают за передаточное число и динамические характеристики передачи («короткая», «длинная» итд).

В МКПП переключение происходит в ручном режиме. Переводя в салоне рычаг в нужное положение, водитель двигает в сторону соответствующей зубчатой пары муфту. Чтобы избежать удара при смыкании, нужно выровнять частоты вращения валов — для этого применяются синхронизаторы.

Плюсы: долгий опыт эксплуатации в автопроме, простое устройство и ремонт, возможность вручную влиять на динамику авто.

Минусы: утомительное «втыкание» передач и нажатие педали сцепления в плотном трафике, ограниченный набор передач.

Автоматическая

Этот тип трансмиссии появился в начале 1940-ых годов и активно вытесняет «ручку» ( pixabay)

Под классической АКПП, как правило, подразумевают гидромеханическую коробку переключения передач. В этом случае у водителя всего две педали, а вместо рычага КПП — селектор, который может быть выполнен в виде шайбы или кнопок, или подрулевой переключатель режимов: P — парковка, D — движение, N — нейтральная и R — задний ход.

В отличие от «механики» передача крутящего момента здесь сложнее, а электронный блок управления (ЭБУ) отвечает за выбор передачи. В современных автоматических трансмиссиях их может быть до 10 включительно.

Принцип работы строится на силе давления трансмиссионной жидкости, отсюда и слово «гидро» в названии. Главные рабочие элементы — гидротрансформатор и планетарная КПП [2].

АКПП — это сложный технический механизм, который состоит нескольких сотен деталей ( wikipedia commons)

1. Гидротрансформатор или «бублик» (неофициальное название из-за тороидальной формы) отвечает за передачу крутящего от двигателя. В его состав входят три лопастных колеса — насосное, турбинное и реакторное. Все элементы заключены в герметичный кожух и погружены в рабочую жидкость. Насосное колесо соединено с коленчатым валом двигателя, а турбинное — с первичным валом КПП. Когда двигатель заведен, масло в «бублике», нагнетаемое насосом, начинается непрерывно рециркулировать, проходя через крыльчатки реактора. В итоге механическая сила от маховика ДВС переходит в гидравлическую, а крутящий момент передается на планетарный механизм.
2. Планетарная КПП — это зубчато-шестерной механизм, состоящий из центральной шестерни, сателлитов и неподвижной коронной шестерни. Вращение происходит в одной плоскости относительно центральной шестерни, подобно ходу планет вокруг Солнца. Сателлиты вращают водило, через которое крутящий момент передается на выходной вал КПП. Чтобы обеспечить смену передаточных чисел, эти шестерни имеют разные размеры, а потому движутся внутри короны каждая со своей скоростью.

• Планетарный механизм ( shutterstock)
• Плюсы: за редким исключением — надежный и проверенный временем агрегат; обычно обеспечивает плавную и тихую езду.
• Если вы так делаете, то «автомату» скоро придет конец
• Минусы: очень привередлив к качеству трансмиссионной жидкости, простые агрегаты могут быть «задумчивыми», дорогой и сложный ремонт в случае поломки.

Бесступенчатая

Принцип работы вариатора придумал еще в XV веке Леонардо да Винчи. Первые автомобили с такой трансмиссией выпустил 1950-ых годах завод DAF ( wikipedia commons)

CVT или вариатор — это кардинально другой в техническом плане тип КПП [3], который, по большому счету, даже нельзя называть коробкой передач, так как передач в нем как раз-таки нет.

В отличие от классического «автомата» или «механики», он не имеет фиксированного количества предустановленных передач и выдает по сути неограниченное количество передаточных чисел. Такая гибкость достигается за счет работы двух противоположных шкивов конической формы, которые соединены цепью или ремнем.

В бесступенчатой коробке один конус соединен с валом двигателя, а другой — направляет мощность на ведущие колеса. Передаточные числа изменяются по мере того, как шкивы перемещаются все ближе и дальше друг от друга. Решение, на сколько сдвинуть шкивы, принимает электроника.

Эти изменения теоретически происходят все время, чтобы двигатель работал на наиболее эффективных оборотах. Однако современные CVT умеют имитировать фиксированные ступени, так как такое поведение более привычно водителям.

1. Автомат или вариатор: что лучше и надежнее?
2. Плюсы: теоретически вариаторы считаются более капризными, чем классические «автоматы», однако наиболее удачные варианты по сроку службы не уступают гидромеханическим КПП.
3. Минусы: вариаторы не любят пробуксовки и заезда на высокие препятствия, от чего цепь (или ремень) стачивает поверхность шкивов.

Роботизированная

РКП применяются как на грузовых, так и легковых автомобилях ( hippopx)

РКПП или просто «робот» — это гибрид автоматической и механической коробки передач. Для начала движения водитель, также как и на «автомате», выбирает один из режимов (D, P, N, R).

Как ездить на машине с «роботом»: 6 правил, о которых мало кто знает

Механическая схема в ней аналогична МКПП, но для переключения передач и смыкания/размыкания сцепления здесь отвечают сервоприводы. Момент выбора нужной ступени контролируется электроникой.

• Проще говоря, вместо педали сцепления и рычага коробки стоят электромоторы, которые по команде электроники «выжимают» сцепление и меняют ступени.
• Плюсы: недорогая в обслуживании; освобождает водителя от необходимости переключать передачи вручную
• Минусы: электронике нужно время, чтобы понять действия водителя и включить передачу, из-за этого разгоны происходят с характерными провалами потока мощности; высокая стоимость актуаторов.

Преселективная

Часто все такие коробки называют DSG. Хотя это только товарный знак Volkswagen, такой же как PowerShift для Ford, S tronic у Audi и PDK на авто Porsche ( volkswagenag)

По сути это та же роботизированная коробка переключения передач. Главное ее отличие в количестве сцеплений — их два [4]. Этот тип трансмиссии относительно новый — активно внедрение началось с 2003 года. Сегодня их ставят на все классы автомобилей: от небольших хэтчбеков до спорткаров.

Принцип работы такой коробки заключается в том, что каждое из сцеплений управляет своим набором передач: четными и нечетными. В итоге, когда автомобиль работает на одной передаче, следующая уже выбрана и готова к включению.

Например, машина едет на второй передаче и ускоряется. В этот момент электроника подает сигнал, и автоматика двигает муфту к следующей, 3-й передаче. Когда приходит время муфта, которая была включена для 2-й передачи, отключается, и теперь включается та, на которой была предварительно выбрана 3-я передача. В это время освободившееся сцепление уже выбирает 4-ю передачу.

Плюсы: быстрое переключение передач; высокая экономичность.

Минусы: инженерам не сразу удалось сделать этот тип КПП надежным, из-за чего автомобилисты часто избегают таких коробок; «преселективы» не всегда аккуратно работают на низких скоростях — в пробках могут чувствоваться толчки.

Секвентальная

Секвентальные коробки устанавливют на «заряженные» модели, например, BMW и Mercedes-Benz ( bmwgroup)

Секвентальная или последовательная коробка передач — это разновидность механической трансмиссии, которая чаще всего используется в спортивных и гоночных автомобилях.

В отличие от классической «механики», где переключение происходит по Н-образной схеме, здесь «движение» возможно только последовательно [5]. То есть водитель не может стартовать со 2-й и сразу уйти на 4-ю передачу. В случае с «секвенталкой» ему понадобится пройти все передачи по очереди: от 1-й до 4-й.

Техническое устройство такой коробки схоже с классической «механикой», но есть ряд существенных отличий:

• отсутствует педаль сцепления, а за отключение вала отвечает электроника;
• используются прямозубые шестерни (вместо косозубых);
• переключение между передачами осуществляется гидравлическими сервоприводами.

Плюсы: очень высокая скорость переключения между передачами; нет потери мощности в момент смены; экономия топлива.

Минусы: высокий износ деталей; дорогая в ремонте.

Неисправности коробки переключения передач

Как и любой рабочий элемент, КПП подвержены износу и поломкам. Хотя при бережном уходе некоторые «коробки» готовы служить по несколько сотен тысяч километров. Причину неисправности и особенно ремонт данного узла лучше доверять проверенным мастерам, например, официальным дилерам или специалистам в клубных сервисах.

На что стоит обращать внимание в работе КПП:

• Вибрации. Их быть не должно. В противном случае, стоит проверить «подушки» КПП, на которые крепится весь узел. Они не только фиксируют «коробку», но и поглощают часть колебаний от движения валов и приводов.
• Хрусты/хрипы/стуки. Тоже исключены. Если же звуки присутствуют и нарастают, это прямой повод поехать в сервис. В зависимости от типа КПП причины неприятных звуков могут быть разные.
• Пинки и выбивание передачи прямо свидетельствуют о возможной серьезной неисправности. Не следует испытывать судьбу и лучше как можно быстрее заехать на подъемник.
• Стружка в масле. Для исправной работы «коробки» следует регулярно менять масло. Для каждой марки и модели установлены свои правила. Если же при смене масла в нем нашлась металлическая стружка, скорее всего, придется разбирать всю коробку — возможно, стерлись шестерни.

Акпп — устройство и принцип работы, как пользоваться коробкой-автомат

АКПП— коробка передач, обеспечивающая автоматическое переключение передаточного числа без участия водителя.

В отличие от «механики» менять положение рукоятки КПП не нужно, поэтому и в педали сцепления также нет необходимости. Такие устройства бывают нескольких видов: вариатор, «робот» и классическая АКПП.

Они отличаются по конструкции и принципу действия. При этом режимы работы, правила пользования, а также плюсы и минусы очень похожи.

Что такое АКПП, история создания

Гидромуфта – принцип работы

Коробка-автомат представляет собой автоматическую трансмиссию, работающую без участия водителя и самостоятельно определяющую необходимое передаточное число с учетом текущей скорости движения и иных факторов.

Официально разработчиком АКПП является Оскар Бэнкер, но реальное имя изобретателя —Асатур Сарафян. В течение восьми лет он боролся с крупными компаниями за право называться автором разработки, и в итоге ему удалось зарегистрировать патент. Официально это произошло в 1935-м, а впервые коробка-автомат появилась на машинах Дженерал Моторз.

Отметим, что сама идея создания автоматической коробки передач возникла и частично была реализована намного ранее — еще в начале 20-го века. Идея принадлежит немецкому инженеру Г.

Феттингеру, а сама трансмиссия применялась только при строительстве судов.

Спустя два года бостонские братья Стартевенты представили свой вариант АКПП, представляющей собой более совершенную механическую трансмиссию.

В дальнейшем коробка-автомат неоднократно дорабатывалась, а наибольшие изменения были внесены компанией GM. Впоследствии появились новые и более совершенные разработки от других компаний, было увеличено количество скоростей, усовершенствован механизм работы.

Устройство коробки-автомат

АКПП. Некоторые особенности эксплуатации. Буксировка

Конструктивно разные виды АКПП немного отличаются, но в целом они состоят из следующих элементов:

1. Гидравлический трансформатор (аналог сцепления в «механике»). Имеет вид корпуса, заполненного рабочей ATF-жидкостью. Выполняет функцию передачи вращения от мотора к КПП. Конструктивно состоит из ряда колес (насосных, турбинных, реакторных), муфт блокировки / свободного хода.
2. Планетарный механизм. Представляет собой редуктор, обеспечивающий переключение скоростей в коробке-автомат путем изменения передаточного числа на шестеренках. Является аналогом блока шестерней в «механике».
3. Гидросистема. В эту группу входит масляная помпа, фильтрующий элемент, толкатели и плита-гидрораспределитель. ATF в АКПП применяется для преобразования момента мотора, создания рабочего давления и защиты элементов коробки-автомат от чрезмерного нагрева и появления ржавчины.
4. Блок управления. В задачу узла входит управление коробкой передач автомат, благодаря получению информацию от датчиков, педалей, систем АБС / ЕСП, ручки АКПП и т. д. В случае поломки блока управления узел работает в аварийном режиме.

Коробка-вариатор отличается от АКПП отсутствием фиксированных передач. Изменение скоростного режима происходит, благодаря конусообразным шкивам, расположенным на входе и выходе. Перемещение узлов обеспечивается за счет ременного соединения. Движение задним ходом осуществляется за счет планетарной передачи.

Входные и выходные валы объединяются с помощью колес зубчатого типа, а переключение обеспечивается с помощью синхронизатора. При этом роботизированной коробкой управляет специальный блок, но управление может быть передано и самому водителю.

Сравнение с механикой

Что такое вариатор (CVT)

С развитием технического прогресса автоматические КПП постепенно вытесняют устаревшую «механику». Такой переход позитивно сказывается на поведении двигателя и скорости машины.

Водителю не нужно постоянно следить за положением ручки КПП, он может больше сконцентрироваться на других вещах при езде по городу. В отличие от «механики» в машинах с коробкой-автомат не нужно постоянно дергать ручку и следить з скоростью.

При сравнении двух видов КПП можно выделить следующие критерии:

• Удобство управления. Здесь выигрывает коробка-автомат, ведь она самостоятельно переключает передачи и следит за режимом. Водителю остается только вращать руль и регулировать скоростной режим с помощью педали газа.
• Экономичность. На данном этапе расход на МКПП ниже, чем в коробке-автомат, но с каждым годом эта разница все меньше. В среднем АКПП потребляет на 10-15% больше «механики». При этом многое зависит от объема двигателя.
• Индивидуальность вождения. На механической коробке передач водитель сам выбирает, когда ему переключать скорость и контролирует езду. В коробках-автомат это делает блок управления. Исключением являются некоторые трансмиссии, в которых можно менять скорость с помощью специальных лепестков.
• Цена обслуживания. Ремонт АКПП обходится дороже, что особенно актуально при необходимости замены какого-то элемента.
• Эксплуатация. В автомобилях с коробкой-автомат необходимо учитывать много особенностей. К примеру, с ними опасно буксовать и нельзя заводить с толкача. Также имеют место ограничения по эксплуатации прицепа.

В последние годы производители научились делать качественные коробки передач, которые редко ломаются. Если своевременно менять и соблюдать определенные требования эксплуатации, устройство долго выхаживает без ремонта.

Типы АКПП и их различие

На рынке представлены автомобили с тремя основными видами коробок-автомат, имеющими конструктивные отличия. Кратко рассмотрим их особенности:

1. Классическая АКПП (гидротрансформатор). Один из наиболее востребованных вариантов трансмиссии, который устанавливается на многих новых автомобилях. В состав такого изделия входит редуктор, гидротрансформатор и система управления. Подобные коробки активно применяются на легковых и грузовых машинах. Они не рекомендуются новичкам, ведь перестроиться на них после «механики» крайне сложно.
2. Роботизированная КПП. Более современный вариант автоматической трансмиссии. Здесь скорости переключаются за счет связи электрических элементов, управляемых блоком управления. Главной особенностью такой «коробки» является наличие сцепления в кожухе.
3. Вариатор. Главным отличием такого «автомата» является отсутствие ступеней, а изменение скорости происходит с максимальной плавностью (без малейших рывков). Такая конструкция способствует снижению расхода горючего и улучшению динамики. Конструктивно вариаторы могут работать на ремне, тороиде или цепи.

В отдельную категорию также входят DSG, представляющие собой роботизированные АКПП. Здесь 1-я и 2-я скорость включаются автоматически при отключенном сцеплении. Также имеются многовальные КПП прямого переключения, предусмотренные в большей части на спортивных машинах.

Принцип работы

Коробки передач грузовых автомобилей

Выбирая автомобили с автоматической коробкой передач, необходимо понимать особенности каждого из механизмов.

Классическая автоматическая коробка передач

Такая АКПП начинает работать вместе с двигателем и запускается с маслонасосом, создающим необходимое давление в полости коробки-автомат. Как только масло поступает внутрь механизма, происходит раскручивание гидравлического трансформатора до скорости коленчатого вала.

При нажатии на акселератор и переключении ручки масло направляется к турбине и обеспечивает ее вращение, а после этого смазка возвращается к насосному колесу и ускоряет его. Во избежание перегрева масло проходит через радиатор АКПП и охлаждается. Основную функцию берет на себя блок управления, определяющий скорость транспортного средства и нагрузку на мотор по данным с датчиков.

Полученные сведения обрабатываются и дальше передаются в гидравлический блок для изменения передачи. В некоторых АКПП доступен ручной режим (типтроник, аутостик), позволяющий давать команды на переключение вручную.

Роботизированная КПП

Коробка-«робот» имеет много общего с механической КПП с той разницей, что функцию управления берет на себя электроника машины. Главной особенностью является наличие пары сцеплений, что обеспечивает быстрое переключение скорости без потери мощности мотора. Как и в случае с МКПП, переключение передач происходит с помощью синхронизатора.

Разница в том, что в РКПП управляющую функцию берут на себя гидроцилиндры. К слову, сцепление также работает на гидравлическом принципе. Конструктивно коробку-«робот» представляет собой пару КПП с четными / нечетными скоростями, работающими по командам мехатроники.

Вариатор

С недавнего времени на авто многих производителей произошла замена АКПП на более продвинутый вариатор. Его принцип действия построен на изменении диаметра ведущего / ведомого валов с помощью соединяющего их ремня или цепи.

Указанные элементы имеют коническую форму и для корректировки скорости они перемещаются, что приводит к увеличению / уменьшению диаметра и, соответственно, изменению скоростного режима. Функцию смазки и отвода тепла берет на себя масло в АКПП, но его состав немного отличается.

Режимы работы

После покупки автомобиля с автоматической коробкой передач необходимо разобраться с правилами применения механизма. Процесс управления происходит через ручку, каждое положение которой предусматривает определенный режим работы. Количество таких позиций может меняться в зависимости от вида коробки-передач, модели автомобиля и других особенностей. Основные режимы:

• Р — парковка, «ручник». В этом положение ведущие колеса заблокированы.
• N — нейтральное положение. Вал и колеса разблокированы, но они не связаны с мотором. Режим применяется для перемещения автомобиля, к примеру, к месту ремонта.
• R — движение задним ходом. Для включения необходимо остановиться и нажать на тормоз.
• D — классический режим Drive, подразумевающий обычное перемещение авто.
• L — пониженная скорость / блокировка дифференциала.
• М — переход на самостоятельное переключение скоростей с помощью специальных кнопок (подрулевых лепестков).
• 2 — передача не больше 2-й.
• 3 — передача не больше 3-й.
• OD — режим овердрайва, необходимый для резкого набора скорости.
• W — устанавливается при поездках зимой в условиях плохой дороги. В таком случае движение начинается со 2-й скорости.
• S / PWR — спорт-режим для активной езды на максимальных оборотах.

Перевод в ручной режим рекомендуется при подъеме / спуске с горы, при движении по плохой дороге, при продолжительном обгоне и прохождении крутых виражей.

Как пользоваться автоматической коробкой передач

От правильности эксплуатации коробки-автомат зависит ее срок службы и способность выполнять возложенную задачу. Учтите, что в случае серьезной поломки ремонт может быть нецелесообразен, и тогда нужно будет купить АКПП, а это большие расходы. 

Базовые правила эксплуатации:

• Поставьте ручку в положение «Р». Если этого не сделать, машина не заведется.
• Нажмите тормоз.
• Поверните ключ в замке зажигания. В некоторых моделях это необходимо для разблокировки коробки-автомат.
• Запустите двигатель.
• Прогрейте коробку-передач, если эксплуатация происходит зимой. Переведите ручку во все положения, делая небольшую паузу в каждой из позиций.
• Поставьте ручку в позицию «D».
• Плавно отпускайте тормоз для начала движения.
• Жмите на газ. Учтите, что от активности нажатия зависит активность разгона. Зимой первые 10 км желательно соблюдать небольшой скоростной режим (около 20 км /ч).

Если нужно остановить машину, отпустите газ и жмите на тормоз, а для выхода из авто переместите переключатель в позицию «Р». Применение нейтрали в пробках не рекомендуется из-за риска повреждения механизма. Помните, что цена АКПП высокая, поэтому лучше поберечь механизм и использовать режим Drive, а останавливаться тормозом.

Чего категорически делать нельзя

В процессе эксплуатации машины с коробкой-автомат имеется ряд вещей, которые категорически нельзя делать. В случае с АКПП запрещено:

• Ехать при положении ручки в положении «Р».
• Спускаться с горки на нейтрали.
• Заводить авто с толкача, ведь в таком случае АКПП прослужит вдвое меньше.
• Ставить режимы «Р» и «N» при долгом простое.
• Активировать задний вход без полной остановки.
• Включать Drive при продолжении движения задним ходом.
• Переключать ручку в позицию «Р» до срабатывания ручника.
• Буксировать другую машину, имеющую больший вес.
• Использовать нейтраль при обычном движении. 
• Ставить режим «P» на пригорке. Лучше использовать ручник, а уже после ставить «Паркинг». Для начала движения тормоз нужно отпустить, снять ручник, а уже после перейти в Drive.

Следование указанным выше советам позволяет продлить срок службы дорогостоящего механизма и избежать необходимости его преждевременного ремонта.

Плюсы и минусы автоматических КПП

Закажите спецтехнику на нашем сайте: Аренда спецтехники в России

При покупке машины с коробкой-автомат необходимо проанализировать все слабые и сильные места такого механизма. После этого можно принимать решение — покупать с машину с АКПП или оставаться на «механике».

Преимущества:

• удобство и комфорт эксплуатации, ведь не нужно переключать скорости вручную;
• высокая надежность, если своевременно менять масло и фильтр АКПП;
• легкость начала движения;
• гарантия безопасности;
• высокий коэффициент полезного действия;
• повышенная проходимость;
• отсутствие третьей педали сцепления.

Недостатки:

• увеличенный расход горючего в сравнении с «механикой»;
• более высокая стоимость обслуживания;
• невозможность быстро разогнаться, когда это нужно (решается включением спортивного режима);
• нельзя завести с «толкача»;
• быстрый выход из строя при несоблюдении правил эксплуатации;
• ограничения на буксировку прицепных устройств.

Как видно, у АКПП имеются преимущества и недостатки, которые нужно учесть при выборе. С развитием технологий производители делают все возможное, чтобы нивелировать разницу между «автоматом» и «механикой».

К примеру, потребление горючего на трассе почти идентично, а слабая динамика при резком разгоне легко компенсируется включением спортивного режима (активируется автоматически при резком нажатии на газ).

Кроме того, снижается и стоимость обслуживания коробок-автомат, требующих всего лишь периодического осмотра, замены фильтров и масла.

Режимы Акпп

Поиск запроса “акпп” по информационным материалам