Технические характеристики акпп, виды и их отличие друг от друга

Устройство автоматической трансмиссии

В классическом автомате имеется 4 основных компонента:

1. Гидравлический трансформатор. В разрезе выглядит как бублик, за что и получил соответствующее название. Гидротрансформатор защищает коробку в случае быстрого набора скорости и торможения двигателем. Внутри находится трансмиссионное масло, потоки которого обеспечивают системе смазку и создают давление. За счет него между мотором и трансмиссией образуется сцепление, вращательный момент передается на ходовую часть.
2. Планетарный редуктор. Содержит шестеренки и другие рабочие элементы, приводящиеся в движение вокруг одного центра (планетарное вращение) с помощью зубчатой передачи. Шестерням даны следующие названия: центральная — солнечная, промежуточные — сателлиты, внешняя — коронная. В редукторе имеется планетарное водило, которое предназначено для фиксирования сателлитов. Чтобы передачи переключались, одни шестерни блокируются, а другие приводятся в движение.
3. Тормозная лента с набором фрикционов. Эти механизмы отвечают за включение передач, в нужный момент блокируют и останавливают элементы планетарной передачи. Многие не понимают, для чего нужна тормозная лента в АКПП. Она и сцепление последовательно включаются и выключаются, что приводит к перераспределению крутящего момента от двигателя и обеспечению плавного переключения передач. Если ленту неправильно отрегулировать, то при движении будут ощущаться рывки.
4. Система управления. Состоит из шестереночного насоса, маслосборника, гидравлического блока и ЭБУ (электронного блока управления). Гидроблок обладает контролирующими и управленческими функциями. В ЭБУ поступают данные от различных датчиков о скорости движения, выборе оптимального режима и т.д., благодаря этому АКПП управляется без участия водителя.

Конструкция коробки передач.

Плюсы и минусы автоматической КПП

На каждый вид трансмиссии найдется свой любитель. В связи все с большим распространением автоматических КПП следует обозначить их плюсы и минусы для грамотного подбора под нужды автовладельца.

Плюсами являются:

• автоматическое переключение передач, при котором не нужно отвлекаться, что особенно актуально для начинающих водителей;
• облегченный процесс трогания с места;
• более щадящая эксплуатация ходовой части и двигателя благодаря работе гидротрансформатора;
• улучшенная проходимость в большинстве условий.

К минусам можно отнести:

• не подходит для любителей быстрых разгонов;
• более низкая приемистость по сравнению с аналогичным автомобилем с МКПП;
• невозможно завести с толчка;
• буксирование нежелательно и возможно только при соблюдении определенных условий;
• неправильная эксплуатация приводит к поломкам;
• дорогой ремонт и обслуживание.

При правильном эксплуатировании машины с АКПП ресурс коробки достаточно высок и практически не уступает МКПП. Комфортность вождения, особенно в городских условиях, доставит немало приятных минут.

Коробка передач с двойным сцеплением (DCT)

Схема DCT

Передачи с двойным сцеплением (DCT, иногда называют двойным сцеплением коробкой передач , либо с двойным сцеплением передачи ) использует два отдельных муфты для нечетных и четных передач множеств . Конструкция часто похожа на две отдельные механические трансмиссии, соответствующие муфты которых находятся в одном корпусе и работают как одно целое. В большинстве случаев применения в легковых и грузовых автомобилях DCT работает как автоматическая трансмиссия, не требуя вмешательства водителя для переключения передач.

Первой серийной трансмиссией DCT стала автоматическая трансмиссия Easidrive, установленная на среднеразмерном автомобиле Hillman Minx 1961 года . За этим последовали различные восточноевропейские тракторы в 1970-х годах (с ручным управлением с помощью одной педали сцепления), а затем гоночный автомобиль Porsche 962 C в 1985 году. Первый DCT современной эпохи был использован в Volkswagen Golf R32 2003 года . С конца 2000-х годов DCT получили все большее распространение и вытеснили гидравлические автоматические трансмиссии в различных моделях автомобилей.

История создания автоматической коробки передач

Итак, важнейшим элементом, благодаря которому стало возможным появление полноценной АКПП, является гидротрансформатор.

Изначально ГДТ появился в судостроении. Причина – вместо низкооборотистых паровых двигателей ближе к концу 19-го века появились более мощные паровые турбины. Такие турбины соединялись с винтом напрямую, что неизбежно привело к возникновению целого ряда технических проблем.

Решением оказалось изобретение Г. Феттингера, который предложил гидравлическую машину, где лопастные колеса гидродинамической передачи, насос, турбина и реактор были объединены в одном корпусе.

Такой гидротрансформатор был запатентован в 1902 году и имел большое количество преимуществ по сравнению с другими механизмами и устройствами, которые могли бы преобразовать крутящий момент от двигателя.

ГДТ Феттингера минимизировал потери полезной энергии, КПД устройства оказался высоким. На практике, указанный гидродинамический трансформатор, в среднем, обеспечивал на судах КПД около 90% и даже больше.

Вернемся к коробкам передач на автомобилях. В самом начале 20-го века (1904 год) изобретатели братья Стартевенты из города Бостон, США, представили раннюю версию автоматической коробки.

Данная КПП на две передачи фактически являлась усовершенствованной МКПП, где переключения могли быть автоматическими. Другими словами, это был прототип коробки- робот. Однако в те годы по ряду причин серийное производство оказалось невозможным, от проекта отказались.

Следующими автоматическую коробку начали ставить в компании Ford. Легендарная модель Model-T была оснащена планетарной коробкой передач, которая получила две скорости для движения вперед, а также заднюю передачу. Управление КПП было реализовано при помощи педалей.

Далее появилась коробка от компании Reo на моделях General Motors. Такая трансмиссия вполне может считаться первой РКПП, так как это была механическая коробка с автоматизированным сцеплением. Немного позже стала использоваться и планетарная система передач, еще больше приблизив момент появления полноценных гидромеханических автоматов.

Планетарный механизм (планетарная передача) наилучшим образом подходит для АКПП. Чтобы управлять передаточным числом, а также направлением вращения выходного вала, выполняется торможение отдельных частей планетарной передачи. При этом  для решения задачи можно использовать относительно небольшие и постоянные усилия.

Другими словами, речь идет об исполнительных механизмах АКПП (фрикционы, ленточный тормоз). Также в те годы реализовать эффективное управление данными механизмами не составляло труда. Еще необходимость выровнять скорости отдельных элементов АКПП отсутствовала, так как все шестерни планетарной передачи находятся в постоянном зацеплении.

Если сравнить такую схему с попытками автоматизировать работу механической коробки, в то время это было крайне сложной задачей. Основной проблемой являлось то, что в те годы не было эффективных, быстрых и надежных сервомеханизмов (сервоприводов).

Указанные механизмы необходимы для  того, чтобы перемещать шестерни или муфты включения для введения в зацепление. Сервомеханизмы также должны обеспечить большое усилие и рабочий ход, особенно если сравнивать усилие для сжатия пакета фрикционов или затяжки ленточного тормоза АКПП.

Качественное решение было найдено только ближе к середине XX века, а массовой роботизированная механика стала только за последние 10-15 лет (например, АМТ или преселективная коробка DSG).

История появления

Первая разработка, которую можно отнести к классу АКПП появилась в 1908 на заводе Форд в Америке. Модель Т, была оснащена планетарной, пока еще механической коробкой передач. Данное устройство не было автоматическим, и требовало от водителей определенного набора навыков и действий для управления, но была значительно проще в использовании, чем распространенные в то время МКПП без синхронизации. Вторым важным этапом в появлении современных АКП был перевод управления сцеплением с водителя на сервопривод в 30-х годах 20 века фирмой Дженерал Моторс. Такие АКПП назывались полуавтоматическими. Первая по-настоящему автоматическая планетарная КПП «Коталь» была установлена в Европе в 1930 году. В это время различные фирмы в Европе разрабатывали системы фрикционов и тормозных лент.

Чертеж КПП «Коталь»

Первые АКПП были очень дорогими и ненадежными, пока в конце 30-х годов не начались эксперименты по внедрению гидравлических элементов в их конструкцию для замены сервоприводов и электромеханических элементов управления. Этим путем развития пошла фирма Крайслер, которая и разработала первый гидротрансформатор и гидромуфту. Современные конструкции АКПП были изобретены в 40–50 года 20 века американскими конструкторами. В 80-ые годы 20 века АКПП начали оснащаться компьютерным управлением, для топливной экономии, появились 4-х и 5-ти ступенчатые АКПП.

Как ездить на автоматической КПП и чего нельзя делать?

Чтобы правильно эксплуатировать коробку передач надо знать и учитывать основные правила:

• заводить авто только при нажатии педаль тормоза;
• дожидаться толчка, указывающего на полноценный запуск и лишь после этого жать на газ;
• при буксировании делать переход на сниженную передачу;
• при буксировке с запущенным мотором, скорость автомобиля должна быть не больше 50 км\ч, максимальное расстояние – 40 км, после чего надо дать остыть агрегату. В ином случае система продолжит работать «на сухую», что приведёт к быстрому износу деталей;
• при буксировании надо выбрать режим D2 либо L, регулируя при помощи педали тормоза вращение колёс.

Категорически запрещено:

• движение при парковочном положении рычага;
• спуск при нейтральной передаче;
• завод с толкача. В ином случае коробка может не прослужить и половину своего ресурса;
• установка рычага в положении «Р» и «N» при длительном простое;
• включение заднего хода, не дожидаясь полного прекращения езды в режиме движения впёрёд;
• включать режим «D» без полной остановки авто после режима заднего хода;
• переключение в режим «Р» до постановки на ручник;
• нельзя буксировать машину, если её вес больше другого ТС;
• применять режим «N» при обычной езде. Этот режим нужен только для эвакуации авто. Если его применять в других случаях, то может произойти гидравлический удар и быстрый износ коробки передач. В пробке можно и нужно применять режим «D» при нажатой педали тормоза столько, сколько это необходимо;
• переходить в режим нейтралки на ходу из режима «D». В этом случае автомобиль может заглохнуть и стать неуправляемым;
• при остановке на пригорке нельзя устанавливать режим паркинга. Правильнее – поставить авто на ручник, а только затем селектором выбрать режим «P». Для начала езды надо нажать на педаль тормоза, затем убрать ручной тормоз и только потом выбрать режим для движения.

Автомобилист должен изучить перечисленные правила перед началом использования АКПП. Их несоблюдение может стать причиной серьёзных неисправностей.

Вот стандартный порядок действий при трогании с места на авто на «автомате»:

1. Вставьте ключ в замок зажигания. До запуска стартера подождите несколько секунд, чтобы сработал бензонасос.
2. Нажмите педаль тормоза. Проверьте, чтобы на селекторе был выбран режим «P».
3. Не отпуская педаль тормоза, заведите автомобиль.
4. Не убирая ногу с тормоза, установите режим «D».
5. Уберите ногу с педали тормоза, сразу после этого авто начнёт двигаться впёрёд со скоростью 5 км/ч.
6. Чтобы увеличить скорость движения, следует нажать на «газ». Чем сильнее нажатие, тем выше разгон и передача.
7. Если понадобится остановить автомобиль, надо убрать ногу с педали газа и этой же ногой нажать на педаль тормоза.
8. Для кратковременной остановки установите селектор в режим «P», не отпуская педаль тормоза. При езде в пробке в режим паркинга переходить не надо. Чтобы продолжить движение, надо убрать ногу с педали тормоза и нажать педаль газа.

Отмечу, что современные автоматические коробки передач обладают кнопками «+» и «-», которыми можно повышать или понижать передачу вручную, так же как на механике. Когда следует переходить на режим «M»:

• При езде по грунтовке или бездорожье по низкой передаче.
• Для активной езды и манёвров.
• При съезде накатом с горки, с торможением двигателем. Если в этом случае применить режим нейтралки, то это со временем может повредить АКПП, а если применять режим «D», то скорость со временем будет возрастать.

Принцип работы АКПП

На автотранспорт устанавливается несколько видов автоматических КПП со своими характерными особенностями.

Упрощенно механизм работы классической АКПП состоит в передачи крутящего момента от коленвала двигателя на устройства трансмиссии, при этом происходит варьирование передаточного числа в соответствии с положением рычага селектора и условиями передвижения автотранспорта.

При пуске двигателя в гидравлический трансформатор попадает рабочая жидкость, давление увеличивается. Лопасти центробежного насоса начинают двигаться, реакторное колесо и главная турбина неподвижны в таком режиме.

При переключении рычага селектора и подачи топлива с помощью педали акселератора, лопасти насоса увеличивают обороты. Возрастающая скорость движения вихревых потоков начинает вращать лопасти турбины. Вихри масла то перекидываются к неподвижному реактору, то возвращаются назад к турбине, увеличивая ее эффективность. Крутящий момент переходит на колеса, и машина начинает движение.

По достижении требуемой скорости насосное колесо и лопастная центральная турбина движутся с одинаковой скоростью, при этом вихри трансмиссионной жидкости попадают на реакторное колесо с противоположной стороны (движение возможно только в одну сторону) и оно начинает вращение. Агрегат переходит в состояние гидравлической муфты.

Если противодействие на колеса возрастает (движение на подъем), реакторное колесо останавливает вращение и добавляет крутящий момент центробежному насосу. При достижении требуемой скорости и крутящего момента происходит смена передачи в планетарном узле.

Электронный блок управления передает команду, вследствие чего тормозящая лента и фрикционные диски замедляют пониженную передачу, а увеличившееся движение потоков жидкости через клапан разгоняют повышенную передачу и обеспечивается изменение передач без уменьшения мощности.

При полной остановке машины или уменьшении скорости, давление рабочей жидкости снижается и происходит понижение передачи.

На заглушенном двигателе в гидротрансформаторе отсутствует давление, поэтому запуск автомобиля с помощью толчка неосуществим.

Как работают педали

В машине с коробкой автомат педали работают следующим образом.

Подножки тормоза и газа оснащены возвратными пружинами. После того, как водитель автомата отпускает педаль, рычаги «отпрыгивают» в исходное положение.

Принцип работы и срок службы АКПП

При запуске мотора в гидротрансформатор попадает трансмиссионное масло, давление внутри увеличивается, начинают вращаться лопасти центробежного насоса.

Этот режим предусматривает полную неподвижность реакторного колеса вместе с главной турбиной.

Когда водитель переключает рычаг и нажимает педаль, повышается число оборотов лопастей насоса. Скорость вихревых масляных потоков увеличивается, и запускаются лопасти турбины. Жидкость попеременно перекидывается на реактор и возвращается обратно к турбине, обеспечивая увеличение ее эффективности. Крутящий момент передается на колеса, автотранспорт начинает двигаться.

Как только требуемая скорость будет набрана, то лопастная центральная турбина и насосное колесо начнут двигаться одинаково. Вихри масла попадают на реакторное колесо с другой стороны, поскольку движение может быть лишь в одну сторону. Оно начинает крутиться. Если машина идет на подъем, то колесо останавливается и передает центробежному насосу больше крутящего момента. Достижение нужной скорости ведет к смене передачи в планетарном ряду.

Если машина останавливается или ее скорость снижается, то давление рабочей жидкости также уменьшается, и передача переключается вниз. После выключения мотора в гидротрансформаторе исчезает давление, из-за чего невозможно завести автомобиль с толкача.

Вес АКПП достигает 70 кг в сухом состоянии (гидравлический трансформатор отсутствует) и 110 кг — в заправленном. Чтобы автомат нормально функционировал, надо контролировать уровень рабочей жидкости и правильное давление — от 2,5 до 4,5 бар.

Ресурс коробки может различаться. В одних автомобилях она служит около 100 000 км, в других — больше 500 000 км. Период службы зависит от того, как водитель следит за состоянием агрегата, вовремя ли заменяет расходные материалы.

Роботизированное устройство

Перемены в назначении коробки дошли до того, что теперь управлять мощностью двигателя стал робот, хотя сама структура работы осталась той же, а вот управляет устройством теперь электроника или «робот».

Основные положительные характеристики в том, что водителю можно не обременять себя дополнительными усилиями при переключении передач. Название говорит само за себя. «Робот» или электроника сама контролирует весь процесс. Это особенно будет приятно для начинающих водителей, речь больше идет о представительницах слабого пола, хотя и мужчинам тоже не легко дается управление автомобиля на МКПП. Трансмиссия переднеприводного автомобиля с «роботом» будет интересна каждому.

Сходство с механической КПП и «роботом» есть, оно находится на одном уровне с механикой и КПД выдает абсолютно схожий, правда, плавности ему не занимать. Такое положение вещей означает, что основные характеристики в положительном ключе на этом кончаются. Такая вот бюджетная автоматика.

Правда, трансмиссия автомобиля «Феррари» основана на «роботе», основные характеристики которого действительно хорошие, речь идет о гоночном автомобиле. Для гонок как раз такая схема трансмиссии подходит как нельзя лучше.

Что же делает роботостроение привлекательным, какова схема трансмиссии? Ответ – количество сцеплений. У «роботов» их наблюдается два. Трансмиссия автомобиля такого уровня была проверена на Фольксвагене, позже она была внедрена в Вольво, Форд и Митсубиси. Таким образом, можно было судить, сколько сцеплений, какова скорость работы, поэтому «роботы» были многофункциональны и, как отмечают инженеры, за ними будущее.

Виды коробки-автомат

Автовладельцы традиционно называют коробкой всю трансмиссию автомобиля. С технической точки зрения, коробкой переключения передач считается только та часть агрегата, в которой располагается ряд планетарных шестерен, обеспечивающих переключение передач.

Автоматической трансмиссией можно считать любое устройство, переключающее передачи без участия водителя, но традиционно название «коробка-автомат» закрепилось за гидромеханической конструкцией. Условно к автоматам можно отнести также вариатор и роботизированную коробку.

Традиционная АКПП

Традиционная АКПП включает: гидротрансформатор, механическую коробку переключения передач и систему управления. И является, по сути, гидромеханической трансмиссией. Гидротрансформатор в коробке-автомат выполняет роль сцепления, т. е. обеспечивает плавную подачу и регулировку крутящего момента от двигателя к коробке передач. Все его детали заключены в корпус, в котором они находятся в специальной масляной жидкости – ATF.

При запуске двигателя начинает вращаться коленчатый вал, запускается движение насосного колеса гидротрансформатора. Оно перемещает рабочую жидкость ATF на турбинное колесо, которое начинает вращаться и передает крутящий момент на планетарные редукторы. Максимальную величину крутящего момента гидротрансформатор развивает на минимальной скорости.

По мере дальнейшего увеличения скорости вращение насосного и турбинного колеса выравниваются, происходит блокировка гидротрансформатора, и крутящий момент передается с двигателя на механическую коробку передач напрямую. Таким образом, при нажатии на педаль газа и увеличении скорости и наоборот — передачи переключаются автоматически.

Тип-троник

Конструкция тип-троник – это разновидность коробки-автомат, имеющая режим ручного управления. Водитель может выбирать передачи вручную во время движения путем перемещения рычага в направлениях «+» и «-». Строение такой коробки от традиционной принципиально не отличается, изменены только автоматика управления и рычаг переключения передач.

Управление автомобилем с коробкой тип-троник может выполняться в двух режимах: полного автомата и ручного управления. Ручной режим имитирует управление механической КПП спортивного автомобиля, но при этом не требует от водителя таких же серьезных навыков и квалификации, как от профессиональных спортсменов в режиме автогонок.

Роботизированная коробка

Эту трансмиссию можно условно отнести к автоматам, так как, по сути, она является механической коробкой, но с электронным управлением. Переключение передач и включение сцепления контролируются автоматикой. Водитель и условия движения обеспечивают вхождение информации, а работа самой коробки запускается электронным блоком, в который заложен определенный алгоритм управления.

В систему электронного управления входят датчики, которые воспринимают информацию о частоте вращения, положении рычага селектора, уровне и давлении масла. Они передают информацию в блок управления, который анализирует их и выбирает соответствующий алгоритм работы.

Роботизированная коробка может работать в двух режимах: полный автомат и полуавтоматический. Полуавтоматический режим позволяет водителю выбирать режим с помощью рычага вручную. Эта функция аналогична тип-тронику в АКПП. В некоторых источниках роботизированную коробку называют секвентальной КПП.

Вариатор

Вариаторная трансмиссия имеет общепринятое сокращение CVT, которое в полном виде в переводе означает «постоянно изменяющаяся трансмиссия». В вариаторе отсутствуют фиксированные передачи и переключение между ними. В процессе работы вариатор постоянно плавно меняет передаточное число по мере изменения скорости автомобиля, поэтому эта конструкция очень условно относится к коробкам переключения передач.

Конструкция вариаторной трансмиссии состоит из двух шкивов и натянутого между ними клиновидного ремня. Шкивы состоят из двух конусов, обращенных узкой частью друг к другу. Изменение передаточного числа происходит за счет плавного скольжения ремня по меньшему или большему радиусу шкива, поэтому при движении крутящий момент изменяется непрерывно и отсутствуют рывки.

Вариатор обеспечивает комфортное вождение, максимальную эффективность использования мощности двигателя и экономию топлива. Однако ввиду высокой сложности конструкции ремонт вариаторной коробки обходится очень дорого.

Старая гидромеханическая коробка передач

Гидромеханические коробки передач бывают четырехступенчатыми, пяти ступенчатые и выше. В роботах вы не найдете четыре передачи. Начинается все с 6 ступенчатой в РКПП.

Старые добрые автоматы, как бы их не облегчал производитель, все-таки тяжелые по сравнению с роботами. Поэтому они добавляют 30 килограмм в машину, замедляя динамику автомобиля. Хотя динамика губится не только лишним весом. Сама гидравлическая коробка не способна быстро менять передачи, как это делает тот же РКПП.

Отличие автоматической от ДСГ вы найдете и во внешнем виде. Но об этом в блоке об отличиях.