Автоматическая трансмиссия

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

От механической (МКП) отличается автоматическим переключением передач. Наиболее распространённый тип автоматической трансмиссии отличается также иным принципом действия механической части, а именно использованием планетарных механизмов и гидромеханического привода вместо чисто механического в традиционной механической КП. Гидротрансформатор заменяет сцепление, необходимое для нормальной работы механической коробки передач. В связи с этим более корректным является термин «автоматическая трансмиссия», а не «автоматическая коробка передач». При этом встречаются и конструкции, где гидротрансформатор работает с обычной двух- или трехвальной коробкой передач. Такое решение используется намного реже, чем сочетание с планетарной коробкой, но не является необычным [источник не указан 440 дней] : оно использовалось на автобусах ЛиАЗ-677 [источник не указан 440 дней] и в ряде современных продуктов компании ZF Friedrichshafen AG.

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

Содержание

История

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

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

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

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

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

Каждый блок этой трансмиссии имел своё назначение:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Конструкция

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

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

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

Планетарный редуктор передает крутящий момент опосредованно.

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

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

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

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

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

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

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

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

Разновидности автоматических трансмиссий

Разновидностью автоматической трансмиссии является автоматизированная бесступенчатая трансмиссия (вариатор).

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

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

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

Типтроник

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

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

Положения селектора АКПП

Виды селекторов

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

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

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

На европейских машинах традиционно было наиболее распространено напольное расположение.

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

В настоящее время обычно используется напольный селектор.

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

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

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

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

Основные режимы работы

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

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

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

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

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

Дополнительные режимы работы

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

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

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

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

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

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

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

Распространение

Большинство автомобилей в Северной Америке продается с автоматической трансмиссией, в Европе ситуация обратная — около 80% автомобилистов выбирают механическую коробку передач. На российском рынке доля новых автомобилей с АКПП составила в 2009 году — 31,2 %, в 2010 — 33,8 %, в 2011 — 37,5 %, в 2012 — 41,5 %.

Автоматическая коробка передач (АКПП) и ее предназначение

Одной из разновидностей коробок передач в автомобиле является и автоматическая коробка передач. С ее помощью можно осуществлять без вмешательства водителя, управляющего транспортным средством, выбор необходимого для определенных условий движения передаточного числа. Это число обуславливается множеством факторов.

Данная коробка передач отличается от механической коробки наличием автоматической КПП. Также ее еще относят к планетарным коробкам передач. Она состоит из нескольких шестерен. Их еще называют сателлитами или планетарными. Они вращаются вокруг центральной оси.

Назначение и работа АКПП

Многим водителям не раз приходилось водить автомобиль и на механической, и на автоматической коробке передач, а есть еще и роботизированная коробка (РКПП), но про нее поговорим в другой раз. Между двумя механикой и автоматом существуют два отличия:

• АКПП не имеет педали сцепления
• автомат не требует переключения передач. Это происходит автоматически в режиме езды

Функция у всех коробок передач одна, но реализация у каждого из видов своя. АКПП при ограниченных оборотах позволяет иметь широкий диапазон скоростей. Если у механики переключение передач осуществляется с помощью блокирования шестерней, то в автомате одни и те же шестерни могут обеспечивать различное передаточное число. В автоматической коробке передач используется планетарная передача.

Конструкция автоматической КПП

Стандартная коробка-автомат состоит из следующих основных элементов:

• гидротрансформатор;
• планетарный редуктор;
• муфты (фрикционные и обгонные);
• барабаны;
• валы.

Конструкция и принцип работы гидротрансформатора

Гидротрансформатор устанавливается между коробкой передач и двигателем. Назначение этого элемента следующее – передача крутящего момента при трогании авто. При осуществлении высоких оборотов это устройство обычно блокируется, расположенными внутри муфтами. Благодаря этому меньше расходуется топливо и исчезает проскальзывание.

Устройство гидротрансформатора следующее: три колеса: турбонасос, статор, турбина. Обычно статор неподвижен и соединен с корпусом автоматической коробки. В некоторых конструкциях статор может быть не прикрепленным, а его неподвижность будет обеспечиваться специальными муфтами. Благодаря такому торможению обеспечивается широкий диапазон скоростей.

Именно благодаря использованию гидротрансформатора отсутствует кинетическая энергия и соответственно автомобиль движется плавно, не происходит нагрузок на трансмиссию авто. Единственным минусом является проскальзывание, в результате чего выделяется дополнительное тепло, и расход топлива увеличивается.

Принцип работы гидротрансформатора отличается от гидромуфты. У него моменты на турбинном и насосном колесах разные. Чтобы сэкономить топлива, в устройство стали вводить жесткое крепление между собой турбины и насоса. Такое затормаживание осуществляется при достижении более высокой скорости. При управлении АКПП с помощью компьютера момент, когда необходима блокировка, выбирает программа управления.

Также эта блокировка позволяет иметь такой же расход топлива, как и у МКПП. С ее помощью можно реализовывать торможение двигателем и, а также экономный расход топлива. В таком режиме прекращается впрыск топлива, но только на момент блокировки элементов гидротрансформатора.

Планетарный редуктор и его работа

В составе АКПП имеется механическая передача. Она необходима для реализации движения автомобиля задним ходом, что осуществляется с помощью ступенчатого изменения крутящего момента. Планетарный редуктор, используемый в конструкции коробки-автомата, имеет компактные размеры и соосность работы. Обычно их несколько в АКПП. Они соединены последовательно между собой. Таким образом, реализуется их совместная работа.

Благодаря такой конструкции механической составляющей АКПП обеспечивается нужное количество ступеней. В современных моделях авто реализовано от 6 до 8 ступеней, бывают и 9-ступенчатые. Планетарный редуктор в коробке носит название планетарного ряда.

Схема АКПП

На первый взгляд любая схема кажется сложной, но при ближайшем рассмотрении все оказывается гораздо проще. В автоматической коробке при блокировании элементов планетарного ряда происходит необходимое изменение крутящего момента.

Передаточное число может больше или меньше. При меньшем значении солнечная шестерня должна быть неподвижной. При увеличенном значении должна быть заблокирована коронная шестерня. Водило, входящее в планетарный ряд, при блокировке изменяет направление вращения.

Cхема автоматической коробки передач

Для блокировки в конструкции механизма используются специальные муфты. Их замыкание происходит при помощи гидроцилиндров. Таким образом, переключение передач осуществляется благодаря выбранному алгоритму работы тормозов и муфт.

Рабочая жидкость в АКПП распределяется с помощью специального насоса. В действие его приводит гидротрансформатор. Насос является основой гидравлики коробки передач. Принцип работы гидротрансформатора заключается в своеобразной конвертации крутящего момента от двигателя к коробке. Благодаря ему осуществляется плавная передача.

Правила эксплуатации АКПП

Множество как начинающих, так опытных автомобилистов предпочитают авто именно с автоматическими коробками передач. Новичков нередко пугает сама необходимость переключения передач во время езды, тогда как автолюбители с опытом осознали возможность спокойно и размеренно ездить на авто, оборудованном автоматической КПП. Однако в случае приобретения первой машины на «автомате» нередко автовладелец не знает как использовать её правильно. Увы, этому обычно не обучают в автошколе, однако это определяет безопасность езды, а также срок эксплуатации самой КПП. Давайте разберемся с правилами эксплуатации и типами АКПП.

Типы АКПП

Сегодня существует две разновидности автоматической коробки передач. Каждый тип подразумевает определённые особенности использования.

АКПП гидротрансформаторного типа

Наиболее распространённый вариант. Такие модели АКПП используются для большей части всех современных автомобилей. Такая конструкция положила начало массовому распространению автоматических КПП. Гидротрансформатор не относится к составным частям переключающего механизма. Он предназначен для сцепления на АКПП, в таком случае осуществляется передача гидротрансформатором крутящего момента от мотора на колёса во время запуска автомобиля. Между мотором и механизмом АКПП отсутствует жёсткая связь. Передача вращательной энергии осуществляется с помощью трансмиссионого масла, которое непрерывно циркулирует по замкнутому кругу, подвергаясь действию высокого давления. Данная схема делает возможной работу мотора с включенными передачами при стоянке авто.

Переключение в современной модели осуществляется с помощью электроники, однако на устаревших авто это происходит с помощью гидравлической системы. Возможна работа АКПП в трёх режимах — стандартный, спортивный, экономичный. Механическую часть АКПП довольно надёжная, легко поддаётся разным видам ремонта. Уязвимой часть системы является гидравлический блок. Ходовые характеристики машины с гидротрансформаторной АКПП определяются настройками электроники — датчика оборотов КПП и иных датчиков. На основании их показателей поступает команда переключения в необходимый момент.

Раньше работа таких КПП осуществлялась на 4-х передачах. Сейчас разные АКПП имеют до восьми передач. Множество передач позволяет улучшить динамические параметры, сделать езду более плавной, сэкономить топливо.

АКПП бесступенчатого типа

Отличается от от гидротрансформаторной АКПП принципом работы. Тут отсутствуют передачи вовсе. Изменение передаточных чисел происходит непрерывно, вне зависимости от уменьшения скорости либо раскручивания мотора. Этот тип АКПП работает очень плавно, обеспечивая для водителя максимально комфортные условия.

Большое преимущество бесступенчатого вариатора — высокая скорость реакции. При наличии такой коробки передач нет необходимости терять много времени на процесс переключения — когда нужно разогнаться, будет сразу достигнут наиболее эффективный крутящий момент, придающий авто ускорение.

Рабочие режимы АКПП

Следует ознакомиться с рабочими режимами и правилами использования наиболее распространённой гидротрансформаторной АКПП. Для любой автоматической КПП являются обязательными режимы работы P, R, D и N. Для обеспечения возможности выбора нужного режима водителем АКПП имеет рычаг для выбора диапазона. Внешне рычаг почти не имеет отличий от селектора, обеспечивающего переключение МКПП. Передачи переключают по прямой, порядок может быть свободным. Выбранный режим отображается на панель управления.

P — это режим паркинга. Подразумевает отключение всех элементов авто. Целесообразен во время стоянки либо продолжительной остановки. Именно в данном режиме запускается двигатель.

R — режим заднего хода. Желательно использовать заднюю передачу только после полной остановки автомобиля. Заднюю можно включить лишь тогда, когда педаль тормоза полностью выжата. Следствием любого другого порядка действий является причинение значительного вреда как для трансмиссии, так и для двигателя.

N — режим нейтральной передачи. В таком состоянии двигатель не осуществляет передачу крутящего момента на ходовую, работая на холостом ходу. Данный режим включают при кратковременной остановке. Недопустимо включение такого режима в процессе езды. Возможна буксировка автомобиля в режиме N. Запускать мотор в нейтральном режиме недопустимо.

D — это режим движения. Переключение передач происходит по очереди во время нажатия на педаль газа. В АКПП количество передач может составлять от четырёх до восьми. Рычаг для подбора диапазона на таком автомобиле имеет разные варианты — D1, D2, D3. Они иногда обозначаются только цифрой, без использования буквы. Цифра выражает степень доступности верхней передачи.

D3 — позволяет водителю применять 3 первых передачи. В такой позиции торможение является более эффективным. Рекомендуется использование во время езды с притормаживанием либо при езде по холмистой местности.

D2 — подразумевает доступность лишь двух первых передач. В эту позицию АКПП переводится на скорости до пятидесяти км/ч. Данный режим используется в труднопроходимых местах — во время движения по лесу либо по горной дороге. Для большей эффективности в таких случаях пользуются торможением мотором. Так же эффективно использовать режим D2 в пробке.

D1 — означает доступность исключительно первой передачи. Такое положение автоматической коробки используется, когда сложно достичь скорости более 25 км/ч. Недопустимо включение данного режима на высокой скорости, иначе возможен занос.

D0 — подразумевает скорость 75-110 км/ч. Выход из него необходим при снижении скорости до 70 км/ч. В данном режиме ощутимо падает уровень затрат горючего на магистрали.

Включение режимов возможно в произвольной последовательности при езде.

Вспомогательные режимы АКПП

АКПП может быть оснащена также дополнительными режимами.

1. Нейтральный — используется для повседневного движения.
2. Экономичный — даёт возможность обеспечить плавное и спокойное движение, с экономией топлива.
3. Спортивный — подразумевает максимальную нагрузку на двигатель, что влечет за собой высокий расход топлива.
4. Зимний — используется для езды по скользкой поверхности. Авто начинает движение не на 1-й, а сразу на 2-й или 3-й передаче.
5. Типтроник — является имитацией ручного управления и даёт возможность в случае надобности ручным путём повысить либо понизить передачу.

Включение данных установок осуществляется кнопками либо переключателями.

Правила езды с АКПП

1. Переключение рабочего режима АКПП проводят при предварительном нажатии педали тормоза
2. Перевод в нейтральную позицию между сменами режимов АКПП не имеет смысла.
3. Снятие ноги с тормозной педали рекомендуется лишь после ощущения водителем характерного толчка, указывающего на полное включение передачи.
4. Недопустимо переключение селектора в нейтральную позицию при остановке на светофоре или при пробке.
5. Нежелательно переключение в нейтральный режим при спуске.
6. Не допускается сильное надавливание на газовую педаль при пробуксовке. Предпочтительно включение низких передач, для медленного вращения колёс.

Другие нюансы эксплуатации автоматической коробки приходят с опытом вождения машины с автоматом.

Правильная эксплуатация АКПП

Вначале нужно выжать педаль тормоза. После этого осуществляется перевод селектора в режим движения. Затем отпускают тормоз. При плавном отпускании педали тормоза — авто начнёт движение. Каждое переключение режимов движения совершается вместе с правой ногой. Для снижения скорости наиболее целесообразно отпускание педали газа, переключение передач будет совершаться в автоматическом режиме. Главным принципом вождения является избегание любых резких движений как торможений так и ускорений. Результатом резкого стиля вождения становится износ фракционных дисков. Всё это способно повлечь неприятные толчки во время переключения автоматической КПП.

С АКПП недопустимы:

1. Подача нагрузки на не прогретую АКПП. Даже при температура окружающей среды выше нуля, начинать езду следует на низкой скорости, поскольку АКПП очень уязвима ко внезапным ускорениям. Чтобы полностью прогреть автоматическую КПП, требуется больше времени, нежели для прогрева двигателя.
2. Езда по бездорожью или в экстремальных условиях. АКПП просто не рассчитана на это.
3. Буксование колёсами. Оптимальный стиль езды в этой ситуации на пониженных оборотах. При застревании авто помогает лопата. Нежелательна перегрузка классической автоматической трансмиссии, поскольку она ведёт к перегреванию механизмов, следствием которого становится быстрый износ.
4. Буксировка прицепов и других автомобилей — это сильно сокращает срок эксплуатации АКПП.
5. Движения авто с толкача. Немало автомобилистов пренебрегают этим принципом, однако такое отношение сказывается на коробке.
6. Нейтральная передача используется исключительно во время удерживания педали тормоза.
7. Недопустимо выключение двигателя в любом режиме кроме парковки «P».
8. Недопустимо перевод селектора в режим P либо в положение R во время движения.

Поначалу кажется, что АКПП — очень привередливый узел, имеющее низкий ресурс работы. Но, в случае выполнения вышесказанных правил, она может оставаться исправной в течение всего времени эксплуатации машины, радуя автовладельца. При своевременном техническом обслуживании и отсутствии перегрузок АКПП, она значительно облегчает процесс вождения.

Источник https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/761604

Источник https://avto-all.com/avtolyubitelyam-na-zametku/avtomaticheskaya-korobka-peredach-akpp-i-ee-prednaznachenie

Источник https://autoshas.ru/pravila-ehkspluatacii-akpp.html

Источник