АКПП (АКП) — автоматическая коробка переключения передач

Плюсы и минусы

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

Начнем с преимуществ:

• Водитель не отвлекается на манипуляции с механической коробкой передач, выбор режима может осуществляться в начале поездки. Это, безусловно, повышает безопасность движения.
• Наличие гидротрансформатора обеспечивает более комфортные условия езды без рывков. Это положительно отражается на состоянии элементов трансмиссии и деталях двигателя.
• Высокая надежность современных коробок и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании весь период службы.

К числу недостатков таких коробок можно отнести более низкий КПД, что приводит к повышению расхода топлива. Сложность конструкции определяет ее более высокую стоимость, что сказывается на цене транспортного средства.

В целом достоинства автоматической коробки очевидны и перевешивают ее отрицательные стороны.

Автомобильная промышленность выпускает множество марок АКПП,каждая из которых имеет свои особенности. Наибольшее распространение такие устройства получили в США и Канаде, а в Европе, напротив, большинство водителей предпочитает механику. В нашей стране с появлением значительного импорта автомобилей из-за рубежа доля АКПП в общем парке постепенно увеличивается.

Видео, поясняющее устройство АКПП:

АКП с электронным управлением

В качестве примера современной АКП с электронным управлением рассмотрим шестиступенчатую коробку передач 09G  японского концерна AISIN.

АКП состоит из гидротрансформатора, механической планетарной коробки передач с многодисковыми фрикционами и многодисковыми тормозными механизмами, гидравлической системы, систем охлаждения и смазки, электрической системы.

Планетарные ряды объединены по схеме, разработанной Лепеллетье (Lepelletier). Крутящий момент двигателя подводится к одинарному планетарному ряду. Далее он направляется на сдвоенный планетарный ряд Равиньо (Ravigneaux).

Управление одинарным планетарным рядом производится посредством многодисковых муфт K1 и K3 и многодискового тормоза B1. Число сателлитов в планетарных рядах выбирается в зависимости от передаваемого крутящего момента.

Сдвоенный планетарный ряд управляется посредством многодисковой муфты K2, многодискового тормоза B2 и обгонной муфты F. В системе управления муфтами предусмотрены устройства динамической компенсации рабочего давления, которые делают работу муфт независящей от частоты вращения. Муфты K1, K2 и K3 служат для подвода крутящего момента к планетарным рядам, а с помощью тормозов B1 и B2, а также обгонной муфты обеспечивается передача реактивных моментов на картер коробки передач.

Давление в рабочих цилиндрах муфт и тормозов изменяется посредством регулирующих клапанов.

Обгонная муфта F представляет собою механизм, который работает параллельно с тормозом.

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.

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 легендарных Ford T. 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.

Двухступенчатая гидромеханическая коробка передач

В качестве примера гидромеханических передач рассмотрим двухступенчатую гидромеханическую коробку передач. Она состоит из гидротрансформатора 1, механической планетарной коробки передач с многодисковым фрикционом 3 и двумя ленточными тормозными механизмами 2 и 4 и гидравлической системы управлениях кнопочным переключением передач. Кнопки соответственно означают нейтральное положение, задний ход, первую передачу и движение с автоматическим переключением передач. В двухступенчатой механической коробке передач имеются два одинаковых планетарных механизма 5 и 6.

В нейтральном положении фрикцион 3, а также тормозные механизмы 2 и 4 выключены. Трогание автомобиля с места происходит при включенной первой передаче. В этом случае масло под давлением поступает в цилиндр тормозного механизма 2, лента которого затягивается, и солнечная шестерня планетарного механизма 6 останавливается.

Если включена кнопка «Движение», то при разгоне автомобиля происходит автоматическое переключение на вторую передачу, что обеспечивается одновременным выключением тормозного механизма 2 и включением фрикциона 3. В этом случае планетарные механизмы 5 и 6 блокируются и вращаются как одно целое.

Для движения автомобиля задним ходом включается только тормозной механизм 4.

В настоящее время автоматические коробки передач имеют электронное управление, что позво­ляет гораздо точнее выдерживать заданные моменты переключения (с точностью до 1 % вместо прежних 6…8 %). Появились дополнительные возможности: по характеру изменения скорости при данной нагрузке на дви­гатель компьютер может вычислить массу автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения. Электронное управление предоставило неограниченные возможности для само­диагностики, что позволило корректиро­вать процессы управления в зависимости от многих параметров (от температуры и вязкости жидкости до степени износа фрикционных элементов).

Система автоматического управления обычно состоит из следующих подсистем:

• функционирования (гидравлические насосы, регуляторы давления)
• измерительная, собирающая информацию о параметрах управления
• управляющая, вырабатывающая управляющие сигналы
• исполнительная, осуществляющая управление переключением передач, работой двигателя
• подсистема ручного управления
• подсистема автоматических защит, предотвращающая возникновение опасных ситуаций

Основными элементами электронной системы управления являются электронный блок и рычаг управления.

Характеристика

Итак, что собой являет АКПП? Это устройство, служащее для изменения крутящего момента, что подается от двигателя на ведущие колеса автомобиля. АКПП также именуется гидромеханической коробкой передач. При этом данный механизм имеет примерно одинаковое устройство и принцип работы.

Так, данный узел состоит из:

• Гидротрансформатора.
• Планетарного ряда (механической коробки передач).
• Системы управления.

Если говорить о переднеприводных машинах с автоматической коробкой передач, в устройство узла также входит:

• Дифференциал.
• Главная передача.

Эти элементы находятся непосредственно в коробке, а не являются отдельными узлами, как на заднеприводных машинах. Итак, давайте же детальнее рассмотрим устройство АКПП.

Принцип работы

Действует гидротрансформатор по замкнутому циклу. Так, поток АТФ-жидкости передается сперва на турбинное, а затем на реакторное колесо. Поскольку оба имеют лопасти определенной формы, скорость потока возрастает. Жидкость направляется в насосное колесо и увеличивает его обороты. Таким образом, возрастает и крутящий момент. Наиболее высокие значения момента достигаются обычно на минимальной скорости (то бишь когда включена первая передача).

С ростом оборотов двигателя скорость вращения обеих колес выравнивается. При этом включает в действие блокировочная муфта. В таком случае мощность передается напрямую к механической коробке передач. Блокировка гидротрансформатора происходит на каждой из передач, когда выравнивается скорость вращения турбинных и реакторных колес.

Отметим, что в некоторых автоматических коробках передач принцип блокировки несколько иной. Так, в АКПП есть режим с проскальзывающей муфтой. Он позволяет предотвратить полную блокировку. Где этот режим используется? Это необходимо в условиях разгона и высоких нагрузок. Также этот режим позволяет снизить расход топлива и с ним осуществляется более плавное переключение скоростей.

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор представляет собой гидравли­ческий механизм, который размещен между двигателем и механической коробкой передач. Он состоит из трех колес с лопатками:

• насосного (ведущего);
• турбинного (ведомого);
• реактора.

Насосное колесо 3 закреплено на маховике 1 двигателя и образует корпус гидротрансформатора, внутри которого размещены тур­бинное колесо 2, соединенное с первичным валом 5 коробки передач  и реактор 4, установленный на роликовой муфте 6 свободного хода. Внутренняя полость гидротрансформатора на 3/4 своего объема заполнена специальным маслом малой вязкости.

Каждое колесо имеет наружный и внутренний торцы, между которыми располагаются профилированные лопасти, образующие каналы для протока жидкости. Все колеса гидротрансформатора максимально приближены друг к другу, а вытеснению жидкости препятствуют специальные уплотнения.

При работающем двигателе насосное, колесо вращается вместе с маховиком двигателя. Масло под действием центробежной силы поступает к наружной части насосного колеса, воздействует на лопатки турбинного колеса и приводит его во вращение. Из турбинного колеса масло поступает в реактор, который обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное колесо и существенное увеличение крутящего момента. Таким образом, масло циркулирует по замкнутому кругу и обеспечивается передача крутящего момента в гидротрансформаторе.

Характерной особенностью гидротрансформатора является увеличение крутящего момента при его передаче от двигателя к первичному валу коробки передач. Наибольшее увеличение крутящего момента на турбинном колесе гидротрансформатора получается при трогании автомобиля с места, при этом коэффициент трансформации может составлять до 2,4. В этом случае реактор неподвижен  так как заторможен муфтой свободного хода. По мере разгона автомобиля увеличивается скорость вращения насосного и турбинного колес. При этом муфта свободного хода расклинивается и реактор начинает вращаться с увеличивающейся скоростью, оказывая все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент. После достижения реактором максимальной скорости вращения гидротрансформатор перестает изменять крутящий момент и переходит на режим работы гидромуфты. Таким образом, происходит плавный разгон автомобиля и бесступенчатое изменение крутящего момента.

Гидротрансформатор автоматически устанавливает необходимое передаточное число между коленчатым валом двигателя и к ведущими колесами автомобиля, Это обеспечивается следующим  образом: с уменьшением скорости вращения ведущих колес автомобиля при возрастании сопротивления движению возрастает динамический напор жидкости от насоса на турбину, что приводит к росту крутящего момента на турбине, следовательно, на ведущих колесах автомобиля.

КПД гидротрансформатора определяет экономичность его работы. Максимальное значе­ние КПД гидротрансформатора может быть от 0,85 до 0,97, но обычно находится в диапазоне от 0,7 до 0,8. В комплексном гидротрансформаторе на режиме гидромуфты можно получить максимальное значение КПД  до 0,97.

Изменение режимов работы гидротрансформатора происходит автоматически. Если увеличивать нагрузку на выходе из гидротрансформатора, то происходит уменьшение угловой скорости турбины, что приводит к увеличению коэффициента трансформации.

К сожалению, гидротрансформатор имеет малый диапазон передаточных чисел, не обеспечивает движения задним ходом, не разобщает двигатель от трансмиссии (необходима сложная система опорожнения проточных частей от рабочей жидкости). Поэтому за гидро­трансформатором устанавливают специальную планетарную коробку передач, которая компенсирует указанные недостатки.

Как пользоваться автоматической коробкой передач

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.

Основные преимущества АКПП

• «Классической»
  1. Гидравлическая коробка-автомат имеет высокий эксплуатационный ресурс (от 120 тысяч до 1 миллиона километров), что позволяет ей проработать весь срок службы автомобиля.
• Намного превосходит механическую коробку в экономичности и скорости переключения.
• Считается самой комфортной из трансмиссий, благодаря плавности и незаметности переключений. При этом двигатель работает в широком спектре оборотов без создания акустической усталости.
• Без проблем переживает пробуксовки в процессе вождения.
• Нет отката в момент старта движения с места.
• Одинаково хорошо работает при любой скорости.
• Благодаря отсутствию связи с двигателем на него не передаются удары и вибрации, что увеличивает его общий ресурс.
• Возможно эффективно задействовать торможение двигателем.
• Дополнительные режимы значительно расширяют возможности по управлению автомобилем в различных ситуациях и климатических условиях.
• Коробки-робота
  1. Дешевизна производства.
• Переключения скоростей самые быстрые.
• Экономичность.
• Вариатора
  1. Всегда оптимальный режим работы двигателя.
• Обеспечивает максимальный комфорт при вождении — нет толчков, задержек, рывков. Автомобиль хорошо ускоряется.
• Экономичнее, чем гидравлическая коробка-автомат.
• Достаточно простая конструкция.

Устройство гидромеханической автоматической коробки передач

Принцип работы гидромеханической коробки передач основан на способности гидротрансформатора выступать в качестве немеханического преобразователя-регулятора крутящего момента двигателя.

Первая и основная особенность гидромеханического автомата – это отсутствие механизма включения-выключения сцепления. Практически всем водителям нравится управление без использования педали сцепления. Если учесть, что при движении в городской черте водителю с ручной механической коробкой приходится выжимать педаль не менее ста раз в течение часа, избавление от подобной нагрузки не прошло незамеченным. Поэтому для современного городского автомобиля автоматическая коробка передач становится фактически признанным стандартом, для дизельных двигателей – особенно.

В устройстве гидромеханической коробки выделяют три основных узла – гидротрансформатор, блок управления и планетарный механизм переключения передач.

Как пользоваться автоматической коробкой передач?

АКПП имеет отличия не только в принципе работы, но и в использовании. Итак, рассмотрим вождение автомобиля с автоматической коробкой передач. Для начала нам нужно завести машину. Селектор КПП при этом должен быть в положении «Паркинг». Далее выжимаем педаль тормоза (правой ногой) и включаем нужный нам режим.

Напомним, что их всего несколько:

• «Паркинг».
• «Реверс» (задняя передача).
• «Нейтраль»
• «Драйв» (движение вперед).

Для начала движения следует перевести селектор КПП в положение «Драйв». После этого переводим ногу на педаль акселератора. Не забываем снять машину предварительно с ручника, если она была до этого на него установлена.

Вождение с автоматической коробкой передач имеет свои нюансы.

Так, новички задаются вопросом о том, нужно ли переводить селектор в режим «нейтраль», когда машина стоит (например, в пробке или на светофоре). Специалисты дают следующий ответ.

Переводить селектор АКПП в нейтральный режим стоит только тогда, когда автомобиль стоит очень долго (более минуты), и держать ногу постоянно на тормозе уже проблематично. Если же остановка короткая, не стоит переключаться на нейтральный режим. Ведь в данном случае коробка существенно нагружается: размыкаются фрикционные пакеты, расцепляются валы и закрываются соленоиды. И при переводе в режим «драйв» весь этот процесс повторяется.

Таким образом, переключение автоматической коробки передач в нейтральный режим стоит делать только в случае длительного простоя. Иначе трансмиссия терпит существенные нагрузки.

Принцип работы автоматической коробки передач, в отличие от механики, иной, и здесь не получится просто так сбросить рычаг в «нейтралку».

Особенно это не стоит делать на ходу, пытаясь двигаться накатом.

Это может повлечь необратимые последствия. Как результат – пинки коробки и пробуксовка фрикционов. 

5 самых ломучих АКП: не связывайтесь с ними!

На самом деле очень многое в судьбе коробки зависит от манеры езды конкретного водителя и условий эксплуатации.

Коробка передач — второй по цене и значению агрегат автомобиля после двигателя. От его надежности зависит удобство и сама возможность эксплуатации автомобиля, а также стоимость при продаже вашей ласточки. Совсем уж плохих автоматических коробок передач нет. Ну не могут солидные фирмы (а другие и не в состоянии обеспечить массовые продажи своих автомобилей на нашем рынке) делать откровенно плохие механизмы! Просто при создании некоторых агрегатов не полностью учли определенные особенности эксплуатации. Например, то, что на кроссовере кто-то поедет в лес по колее, оставленной лесовозом, что на бюджетной легковушке с каждого светофора будут стартовать как в последний раз.Мы рассмотрим самые распространенные на нашем рынке автоматы. Раз массовые, значит, какому-то проценту владельцев не повезло, и это они поднимают на форумах «девятый вал», жалуясь на плохую трансмиссию. При этом множество владельцев таких же автомобилей ездят и радуются: они не знают ни о неисправностях, ни даже о тех форумах и клубах.

7-ступенчатая роботизированная DSG (DQ200)

Самой проблемной из всех фольксвагеновских коробок передач является 7-ступенчатая DQ200 с двумя сухими сцеплениями. Она появилась в 2006 году. Ставили агрегат на многие автомобили Volkswagen, Audi, Skoda и Seat.

Golf, Jetta, Octavia, Passat, Ibiza, Leon — вот далеко не полный перечень моделей, на которых концерн внедрил «робота-терминатора». Спроектировали DSG7 в свое время вдогонку к гораздо более надежной и ресурсной коробке передач с двумя сцеплениями мокрого типа. Основными претензиями к коробке с двумя сухими сцеплениями были грубые, дерганые переключения передач, вибрации и быстрый износ дисков сцепления. При этом наихудшие результаты показывала семиступенчатые коробки, выпущенные до начала 2014 года.

Hydra-matic GM 6T30/6T40

В России коробки Hydra-matic GM 6T30/6T40 встречаются на автомобилях Chevrolet Cruze, Aveo, Cobalt, а также на моделях Opel Astra J, Mokka, Antara.

Вариатор Jatco JF011E

Не все автолюбители в стране благосклонно относятся к самому массовому вариатору — Jatco JF011E. На свои автомобили их устанавливают Nissan, Renault, Mitsubishi, Citroen, Peugeot, Dodge, Jeep и Suzuki.

ВАЗовская АМТ — роботизированная коробка передач с одним сцеплением

АВТОВАЗ впервые начал выпускать автоматическую коробку передач как модификацию обычной механики, только снабженной электроприводами переключения передач и сцепления. Коробка получила название АМТ и была преподнесена как прорыв в отечественном автомобилестроении. Бестселлер среди отечественных машин — Lada Vesta практически с самого начала производства стала комплектоваться этой коробкой передач.

Гидромеханическая DP0/DP2

Многие автолюбители, пострадавшие от капризов четырехступенчатой гидромеханической коробки передач DP0, считают ее конструкцию местью французов за Ватерлоо.

Насос, охлаждение

Чтобы рабочая жидкость циркулировала в системе под давлением, в устройстве АКПП есть насос шестеренного типа с внутренним зацеплением. На некоторых коробках используется лопастной элемент. Но вне зависимости от типа, насос приводится в действие от ступицы ГТФ.

Во время работы АКПП жидкость существенно нагревается. Ввиду этого в конструкции коробки предусмотрена охлаждающая система. Она предполагает наличие специального теплообменника, который включен в систему охлаждения ДВС. В некоторых случаях используется отдельный радиатор для АТФ-жидкости, вынесенный в переднюю часть автомобиля.

ZF 5HP

Устанавливалась на автомобили: BMW
5-Series (E34, E39), BMW 7-Series (E32, E38), BMW 8-Series (E31), Range
Rover (L322), Jaguar XK8, Jaguar XJ8, Aston Martin DB7, Bentley Arnage,
Rolls-Royce Silver Seraph, Audi A8 (D2), Audi S8 (D2), Audi A8L (D2),
Audi A6 (C5), Audi S6 (C5), Audi RS6 (C5), Volkswagen Phaeton.

Примерный ресурс: 500 000 км.

ZF
5HP это семейство 5-ступенчатых АКПП разработанных специально для
мощных автомобилей с продольным расположением двигателя. АКПП семейства
ZF 5HP производились с 1991 по 2008 года. В принципе все АКПП семейства
ZF 5HP достаточно надёжны, однако самыми надёжными среди них считаются
ZF 5HP30, ZF 5HP24 и ZF 5HP24A. Последняя устанавливалась только на
полноприводные автомобили Audi и Volkswagen.

Преимущества и недостатки АКПП

Одно то, что классическая коробка автомат до сих пор ставится на новые модели автомобилей, говорит о ее хорошей репутации. Однако есть и множество противников, предпочитающих старую-добрую «механику» и ругающих малый ресурс коробки автомата и дорогой ремонт. Истина, как всегда, где-то посредине.

Преимуществ у АКПП много:

1. Удобство. Нет корзины сцепления, дополнительной педали;
2. Гидротрансформатор отлично справляется с функцией сцепления, в том числе демпфирует резкие колебания коленвала (в механической трансмиссии эту задачу выполняет двухмассовый маховик). Такая система щадит и двигатель, и саму коробку, и ходовую;
3. Система сама выбирает оптимальное передаточное число, и не нужно беспокоиться, как ездить и на какой передаче;
4. Надежность механизма. Несмотря на свою сложность, коробка-автомат достаточно надежна, если, конечно, ее правильно эксплуатировать.

Есть и недостатки, из-за которых многие автолюбители предпочитают не связываться с АКП:

1. Необходимость регулярно проводить техническое обслуживание. Замена жидкости и фильтров должна делаться строго через определенные интервалы, а контролировать уровень и состояние жидкости в коробке нужно не менее тщательно, чем уровень масла в двигателе;
2. Стоимость ремонта. Из-за достаточно сложной конструкции, а еще и значительного веса, ремонт коробки практически нереально провести самостоятельно. Нужно специальное оборудование, в том числе для диагностики;
3. Плохая «защита от дурака». Повредить коробку-автомат намного проще, чем механическую, особенно любителям резко рвать со светофора;
4. Более высокий расход топлива, чем на «механике»;
5. При серьезной неисправности автомобиля с АКПП придется вызывать эвакуатор: эта коробка не любит перемещения «на галстуке» — опять дополнительные расходы.

Нужно отметить, что стойкое мнение о ненадежности «автоматов» имеет под собой определенную почву: некоторые их модификации действительно оказывались неудачными. Однако есть и сверхнадежные модели от надежных производителей, способные отходить не одну сотню тысяч километров.