Автоматическая коробка передач: устройство и принцип работы

История разработки АКПП

Мало кто знает, кто изобрёл и придумал АКПП, но ведь именно это стало основой того автомобиля, к которому мы привыкли. Базой автоматической трансмиссии является планетарная коробка передач, оснащённая гидротрансформатором.

Первый автомобиль, оснащённый планетарной коробкой передач — Ford Т. Принцип её действия состоял в плавности регулировки скоростного режима за счёт наличия двух педалей. Одна из них повышала и понижала передачу, а вторая включала заднюю. Таким образом, делаем вывод, что первая страна, которая изобрела АКПП – это США.

Первая в мире АКПП Hydramatic

В 1930 году над улучшением трансмиссии хорошо поработали инженеры компании General Motors, вышла в свет полуавтоматическая коробка. Сцепление в машине присутствовало, но управление над планетарным механизмом получила гидравлика. В ближайшее время наработку доработала фирма Крайслер, оснастив модуль гидромуфтой. С этим в мир пришла достойная замена двухступенчатой коробке передач, это – овердрайв.

Полностью автоматическую КПП миру подарила компания Дженерал Моторс в начале 1940 гг. Она представляла соединение четырёхступенчатой планетарной коробки с автоматической регулировкой гидравликой, оснащённую гидромуфтой.

Эта историческая сводка поможет читателям расширить свой кругозор. Теперь можно без труда ответить на вопросы: какая страна первая изобрела АКПП и в каком году её изобрели.

АКПП — что это такое

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

Автоматическая передача состоит из трех основных частей:

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

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

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

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

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

Устройство узлов и механизмов

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

  • турбонасос;
  • турбину;
  • статор.

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

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

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

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

Видео — принцип работы планетарного ряда автоматической коробки передач:

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

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

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

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

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

Коробка

Давайте рассмотрим, как ездить на коробке автомат, и какие у нее есть режимы работы.

Режим «Р». В данном режиме происходит блокировка вала и ведущих колес. Режим «Р» используют на парковке, длительных остановках и когда вы покидаете машину. Переключать коробку на этот режим следует только после полной остановки машины. Еще один момент: для того, чтобы перевести рычаг в положение «Р» необходимо нажать на педаль тормоза. Не стоит включать данный режим во время движения, это приведет к поломке автомобиля.

Когда вы ставите автомобиль на относительно ровной поверхности, то не нужно использовать ручник. Когда ваша машина стоит на крутом уклоне, то для уменьшения нагрузки на механизмы, задействованные в парковки, лучше следовать этой схеме, для постановки на ручник:

  • удерживайте тормоза и потяните ручник,
  • отпустить тормоз, при этом машина может немного сдвинуться,
  • переключите автомат в режим «Р».

Для снятия ручного тормоза:

  • рычаг коробки переводим в режим движения,
  • удерживая тормоз, снимаем ручник.

Задний ход

Как ездить на автомате задним ходом? Режим «R» используют для движения назад, то есть задним ходом. В этот режим можно переключиться после полной остановки машины и нажатой педали тормоза. Если переключиться на этот режим во время движения, то произойдет поломка элементов двигателя, трансмиссии и самой коробки передач.

Нейтральная передача

Режим «N» используется, когда необходимо переместить автомобиль при заведенном двигателе на близкое расстояние, к примеру, в автосервисе. Многие водители думают, что когда машина едет накатом с горки, то переключившись в нейтральную передачу, можно сэкономить какое-то количество топлива. Но это не так. Ведь когда горка закончится, придется опять включать режим «D», а это дает дополнительную нагрузку на АКПП. Кроме этого, не следует переключать рычаг на нейтральную передачу на коротких остановках, таких как светофоры.

Основной режим движения

Режим «D» используется для движения автомобиля. На АКПП данный режим подходит для передвижения от 0 до максимальной скорости.

Только две первые передачи

Режим «2» рекомендуется применять при движении по извилистым дорогам, или во время буксировки другой машины. Когда скорость машины более 80 км/ч не рекомендуется использовать этот режим.

Только первая передача

Режим «L» используют при тяжелых дорожных условиях, во время преодоления бездорожья, например. Этот режим не следует использовать, когда скорость выше 15 км/ч.

Мало понимать, как правильно ездить на автомате нужно знать и дополнительные режимы работы.

Урок 4. Как пользоваться автоматической коробкой передач

Для того, чтобы понять, как пользоваться автоматической коробкой передач, достаточно знать какие режимы есть у автомата и каким образом их включать. Поэтому рассмотрим основные и возможные режимы, а также как ими пользоваться.

Что означают буквы на коробке автомат

Наиболее распространенные, присутствующие почти на всех автоматических коробках передач:

  • P (Parkind) — режим парковки, автомобиль никуда не укатится как в заведенном состоянии, так и в заглушенном;
  • R (Reverse) — режим заднего хода (задняя передача);
  • N (Neutral) — нейтральная передача (автомобиль не реагирует на газ, но колеса не заблокированы и машина может покатиться, если стоит под горку);
  • D (Drive) — режим движения вперед.

Перечислили стандартные режимы большинства автоматических коробок передач, но ведь бывают и более навороченные, технологичные коробки с дополнительными режимами, рассмотрим их:

  • S (Sport) — название режима говорит само за себя, коробка начинает переключать передачи более резко и быстро, в отличии от обычного комфортного режима (также данное обозначение может носить другой характер — SNOW зимний режим);
  • W (Winter) H (Hold) * — зимние режимы, которые помогают исключить пробуксовку колес;
  • Режим селектора (обозначен на фото ниже) — предназначен для ручного переключения передач движением вперед и назад;
  • L (Low) — пониженная передача, режим характерный для внедорожников с автоматом.

Как переключить режим коробки автомат

На всех автоматических коробках передач стандартные режимы должны переключаться только после полной остановки автомобиля и нажатой педали тормоза.

Понятно, что в селективном (ручном) режиме для переключения передач останавливаться не надо.

Правильная эксплуатация коробки автомат

Выделим несколько случаев эксплуатации, которые могут привести к повышенному износу или выходу из строя автоматической коробки передач.

Избегайте пробуксовки. Автомат, в силу своей конструкции не любит пробуксовку и может выйти из строя. Поэтому старайтесь не давать резко газу на снежных или ледяных поверхностях. Если вы застряли, то не стоит давить на педаль газа в режиме Drive (D), обязательно включите режим W (зимний) или перейдите в ручной режим на 1 передачу (если есть селектор).

Также крайне не желательно буксировать тяжелые прицепы и другие автомобили, это создает чрезмерную нагрузку на автомат. В целом, буксировка автомобилей на автомате дело ответственное и тут желательно обращаться к руководству по эксплуатации вашего автомобиля и узнать условия буксировки. Скорее всего ограничения будут по скорости и продолжительности буксировки автомобиля.

Не давайте сильной нагрузки на не прогретую коробку автомат, то есть не следует резко ускоряться в первые минуты после начала движения, необходимо дать прогреться коробке. Это особенно актуально в зимний период во время мороза.

«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

С этим читают

Основные режимы

Для того чтобы управлять автомобилем с АКП, следует разобраться с режимами движения трансмиссии:

Паркинг (P)

В данный режим необходимо перевести АКПП в случае, когда транспортное средство нужно поставить на стоянку. В этот момент активируется специальный блокиратор, расположенный внутри коробки, с помощью которого автомобиль не двигается.

Помните, что переводить ваше транспортное средство в данный режим следует только после полной остановки. В противном случае несоблюдение правил может привести к выходу из строя блокиратора;

Реверс (R)

При включении режима Реверс (R) ваше транспортное средство осуществит маневр движения назад. Частой ошибкой начинающих водителей является то, что они путают этот режим с «Реверсом», при котором транспортное средство еще некоторое время движется накатом. Режим необходимо активировать только после полной остановки машины;

Нейтраль (N)

При активации режима Нейтраль (N) транспортное средство свободно движется назад-вперед. Данный режим отлично подходит для толкания авто на небольшие расстояния.

Для увеличения срока работы АКП не следует включать данный режим, попав в автомобильный затор;

Драйв (D)

Режим движения «Драйв (D)» предназначен для езды вперед. В нем предусмотрена защита от нежелательного самопроизвольного выключения, поэтому данный режим может быть включен только после того, как будет нажата педаль тормоза;

Режимы движения 4-3-2-L

Пери режимах движения 4-3-2-L АКП задействует только определенный тип передачи.

Данные режимы предназначены для движения транспортного средства в довольно сложных условиях, к примеру, при езде по горным серпантинам;

Сервисная кнопка Shift

Сервисная кнопка «Shift» располагается рядом с «Р». Ее основное предназначение заключается в механическом отключении защиты самопроизвольного выключения такого режима, как «Паркинг». Это необходимо в случаях, когда машина может быть по каким-либо причинам полностью обесточена. Например, полностью разряжен или снят аккумулятор.

Режимы Snow и Sport

Режим «Sport» способен быстро помочь выполнить маневры при интенсивном движении транспортного средства, то есть АКП активирует пониженную передачу для использования всей мощности двигателя автомобиля.

Режим «Snow» позволяет облегчить движение по заснеженным дорогам. В этом случае водителю легче трогаться на скользкой дороге.

Принцип работы АКПП

Сразу после запуска мотора в гидротрансформатор («бублик») попадает трансмиссионное масло. Оно обеспечивает повышение давления внутри и запуск лопастей центробежного насоса. После переключения рычага и нажима на педаль, число вращений увеличивается. Одновременно возрастает скорость вихревых масляных потоков. Жидкость переходит на реактор и постепенно возвращается к турбинам, усиливая их эффективность. Крутящий момент переходит на колёса. Транспортное средство приведено в движение. Гидротрансформатор автоматически изменяет крутящий момент и берёт на себя функцию сцепления.

После набора заданной скорости лопастные турбины и насосные колеса двигаются одинаково. Вихри масла при этом попадают на реакторное колесо с другой стороны, потому что движение обеспечивается только в одну из сторон. Если машина идёт в гору, колеса частично останавливаются и передают центробежному насосу больше крутящего момента.

По команде электронного блока тормозная лента с фрикционами производит замедление пониженной передачи. Это приводит к усилению потоков масла, пропускаемых через клапан. Далее происходит переключение на повышенную передачу без потери мощности.

Если машина останавливается или снижается скорость её движения, давление рабочей жидкости уменьшается и передача переключается вниз. После выключения мотора исчезает давление, нагнетённое в гидротрансформаторе, поэтому невозможно запустить машину с толкача.

Что отвечает за переключение передач в АКПП? Процесс изменения передач в коробке происходит при увеличении или уменьшении давления рабочей жидкости, а на это влияет ЭБУ – электронный блок управления

Вес коробки передач составляет 70 кг в незаправленном виде. Но, езда при этом невозможна

Важно поддерживать правильное давление рабочей жидкости – на уровне 2,5-4,5 бар

Видео: Автоматическая коробка передач — как она работает

В видео представлено понятное описание устройства и принципа работы автоматической коробки 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:

Как правильно прекращать движение при АКПП?

Свои особенности имеет и прекращение движения автомобиля с автоматикой. Тут тоже есть свои правила. Если не учитывать нюансы, все просто – захотели остановиться, просто нажмите педаль тормоза. Нет необходимости переключать режимы коробки во время движения.

Если вам нужно на несколько мгновений остановиться перед светофором или зеброй, оставайтесь на режиме «D». Это поможет сохранить вашу коробку в целости. При этом тормозная педаль должна быть утоплена.

В сложной дорожной обстановке (затяжной пробке) есть возможность сократить потребление машиной бензина. Если вы поняли, что стоять будете больше половины минуты, то можно переключиться на «Нейтраль». Только не отпускайте педаль тормоза, чтобы случайно не задеть другие автомобили. Если движение по магистрали остановилось надолго, можно дать правой ноге немного расслабиться – переключитесь на «Р».

Признаки неисправности

Как и любой механизм, роботизированная коробка подвержена износу во время работы и может ломаться. Неисправности делятся на механические и блока управления. Каждая имеет свои проявления.

Признаки механических поломок:

  • пробуксовка во время движения по ровному твердому дорожному полотну говорит об износе диска сцепления;
  • если не переключаются передачи, это может говорить о поломке актуаторов;
  • посторонние шумы во время движения могут быть вызваны целым рядом причин, и для выявления поломки следует провести диагностику узлов и механизмов;
  • усиление рывков во время переключения передач может происходить из-за износа и разрушения зубчатых соединений на валах коробки, износа вилок выбора шестеренок;
  • загоревшаяся лампа Check Engine на панели приборов говорит о необходимости компьютерной диагностики.

Признаки ошибок в ЭБУ:

  • сбивается режим работы робота, переключения передач происходят некорректно и не вовремя;
  • рывки во время включения передач становятся сильнее;
  • при выборе селектором положения движения вперед или назад машина не едет;
  • загорается контрольная лампочка Check Engine.

Как пользоваться автоматической коробкой передач

Слесари СТО утверждают, что чаще всего поломки АКПП появляются после небрежного использования и несвоевременной замены масла.

Режимы работы

На рычаге расположена кнопка, которую водитель должен нажать, чтобы выбрать нужный режим. На селекторе предусмотрено несколько возможных положений:

  • паркинг (P) — ведущая ось блокируется вместе с валом коробки, режим принято использовать в условиях продолжительной стоянки либо прогрева;
  • нейтраль (N) — вал не фиксируется, машину можно аккуратно буксировать;
  • драйв (D) — движение автотранспорта, передачи подбираются автоматически;
  • L (D2) — машина передвигается в сложных условиях (бездорожье, крутые спуски, подъемы), максимальная скорость 40 км/ч;
  • D3 — снижение передачи при небольшом спуске или подъеме;
  • реверс (R) — задний ход;
  • овердрайв (O/D) — если кнопка активна, то при наборе большой скорости включается четвертая передача;
  • PWR — режим «спорт», обеспечивает улучшение динамических показателей за счет повышения передач на высоких оборотах;
  • normal — плавная и экономичная езда;
  • manu — передачи включаются непосредственно водителем.

Переключение режимов работы АКПП.

Как заводить машину на автомате

Стабильная работа АКПП зависит от правильного запуска. Чтобы оградить коробку от неграмотного воздействия и последующего ремонта, разработано несколько степеней защиты.

При запуске двигателя рычаг селектора должен располагаться на значении «P» либо «N». Эти положения позволяют защитной системе пропустить сигнал о старте двигателя. Если рычаг будет находиться в другом положении, то водитель не сможет включить зажигание либо же после оборота ключа ничего не произойдет.

Чтобы правильно начать движение, лучше использовать парковочный режим, поскольку при значении «P» у машины блокируются ведущие колеса, что не позволяет ей скатиться. Применение нейтрального режима позволяет осуществить экстренную буксировку транспорта.

Большинство автомобилей с АКПП запускаются не только при правильном положении рычага, но и после выжимания тормозной педали. Эти действия препятствуют случайному откату автомобиля, если рычаг установлен на значении «N».

Как ездить на автоматической КПП и чего нельзя делать

Чтобы добиться длительной службы КПП, надо верно ставить режим в зависимости от текущих условий перемещения. Чтобы правильно эксплуатировать автомат, необходимо соблюдать следующие правила:

  • дождаться толчка, который оповещает о полном включении передачи, только потом надо начать движение;
  • при буксовании необходимо переходить на пониженную передачу, а при работе тормозной педалью — следить за тем, чтобы колеса вращались медленно;
  • использование разных режимов позволяет осуществлять торможение двигателем и ограничивать разгон;
  • во время буксирования автотранспорта с включенным мотором должен соблюдаться скоростной режим до 50 км/ч, причем максимальное расстояние должно быть менее 50 км;
  • нельзя буксировать другой автомобиль, если он тяжелее машины с АКПП, при буксировке надо ставить рычаг на «D2» или «L» и ехать не более 40 км/ч.

Чтобы не попасть на дорогостоящий ремонт, водители не должны:

  • передвигаться в парковочном режиме;
  • спускаться на нейтральной передаче;
  • пытаться завести мотор с толчка;
  • ставить рычаг на «P» или «N», если нужно ненадолго остановиться;
  • включать задний ход с положения «D» и до полного прекращения движения;
  • на склоне переключаться в режим парковки до постановки автомашины на ручник.

Как эксплуатировать АКПП зимой

В холодных погодных условиях часто возникают проблемы с машинами. Для сохранения ресурса агрегата в зимние месяцы водителям следует придерживаться таких рекомендаций:

  1. После включения двигателя в течение нескольких минут прогревать коробку, а перед движением — нажать и держать педаль тормоза и попереключать все режимы. Эти действия позволяют трансмиссионному маслу быстрее прогреться.
  2. На протяжении первых 5-10 км не нужно резко разгоняться и буксовать.
  3. Если надо выехать со снежной или ледяной поверхности, то следует включать пониженную передачу. Поочередно надо работать обеими педалями и аккуратно выезжать.
  4. Раскачку делать нельзя, поскольку она пагубно сказывается на гидравлическом трансформаторе.
  5. Сухое дорожное покрытие позволяет переходить на пониженные передачи и включать полуавтоматический режим, чтобы прекращать движение торможением двигателя. Если спуск скользкий, то надо пользоваться педалью тормоза.
  6. На ледяном подъеме запрещается резко нажимать педаль и допускать пробуксовку колес.
  7. Чтобы аккуратно выйти из заноса и стабилизировать машину, рекомендуется кратковременно включать нейтральный режим.