Разновидности АКПП: отличия и виды коробок автомат

Робот или роботизированная коробка передач (РКПП)

Коробка робот отличается от автомата устройством и принципом действия. По своей конструкции роботизированные коробки ближе к механике. Только управление сцеплением и переключением передач здесь осуществляется в автоматическом режиме. Для электроники необходимы входные данные: дорожные условия и требования водителя. Современные транспортные средства, оборудованные роботизированными коробками передач, имеют двойное фрикционное сцепление. Это позволяет минимизировать потери мощности, передаваемой с силового агрегата на роботизированную трансмиссию и дальше на колеса авто. Для передачи момента вращения здесь используется принцип параллельного многодискового сцепления вместо гидротрансформатора АКПП.

Управление коробкой робот производится при помощи специальной электронной системы. В состав системы входят:

Достоинства и недостатки различных видов трансмиссий

1.Механические коробки передач. К плюсам МКПП относится:

• Автомобили с механикой дешевле, чем такие же укомплектованные автоматической трансмиссией.
• Ремонт и техническое обслуживание дешевле, чем у остальных видов трансмиссий.
• Возможность полноценного контроля над автомобилем при разгоне, обгонах и других маневрах за счет полного использования мощности двигателя.
• Экономия топлива.

2.Роботизированная коробка передач: плюсы и минусы. Достоинства:

• Надежность конструкции.
• Экономия топлива до 30%.
• Ресурс коробки больше на 40%, если сравнивать с механикой.
• Наличие возможности ручного управления коробкой.

Недостатки:

• Несовершенство электронной программы коробки приводит к ухудшению динамических свойств машины, «задумчивости» (до 2 секунд) при переключении передач. Все это усложняет возможность водителя адаптировать автомобиль под свой индивидуальный стиль вождения.
• Повышенный износ сцепления в случае несвоевременного перехода на ручное управление. На крутых подъемах коробка перегревается, если не переключиться вовремя на ручной режим.
• Рывки при автоматическом переключении передач при полностью утопленной в пол педали акселератора.

3. Плюсы и минусы автоматической коробки передач. Положительные стороны от установки на автомобиле АКПП:

• Удобство и комфорт. Отсутствие сцепления и возможность держать руль двумя руками, не отвлекаясь на манипуляции с переключением передач, повышает безопасность и работоспособность – водитель меньше устает. На гололеде машина не теряет управляемость, так как двигатель, не имеющий сцепления, не глохнет.
• Переход по ступеням при разгоне и торможении короче по времени, чем у МКПП и происходит без потери мощности.
• Поскольку выбор передачи происходит автоматически, то риск перегрузить двигатель исключается.

Недостатки автоматической трансмиссии:

• Увеличенный расход топлива.
• Дорогостоящее обслуживание и ремонт.
• Невозможно оказать помощь другим водителям в буксировке, как и буксировать автомобиль с АКПП. В случае поломки машины нужна помощь только эвакуатора.
• Если разрядился аккумулятор, то авто с автоматической трансмиссией не завести с толкача.

4.Вариатор: плюсы и минусы. «Плюсы» вариатора:

• Бесконечное количество передач вариатора обеспечивают максимально комфортный режим работы двигателя, продлевая его моторесурс и долговечность.
• Экономия топлива.

Во время плавного разгона, когда скорость автомобиля растет, а тахометр показывает неизменное число оборотов (5-6 тысяч) экономится топливо. Это обусловлено конструктивными особенностями вариатора.

К недостаткам вариатора можно отнести:

Дорогостоящий ремонт и обслуживание.

Замена ремня и специальной трансмиссионной жидкости (7 литров вместо 3 – 4 литров стандартного масла для обычной АКПП) обходится недешево.

Вариаторы пока устанавливаются в основном на компактных маломощных и средних автомобилях. Бывают и исключения – так на тяжелом внедорожнике Nissan MuranoV6 (234 л.с.) установлен вариатор X-Tronic.

Особенности эксплуатации различных типов трансмиссий

1. В зимнее время до начала движения масло в автоматической трансмиссии желательно прогреть. Для этого удерживайте автомобиль тормозом и переключите последовательно несколько раз все режимы на селекторе.
2. Чтобы избежать перегрева АКПП избегайте перевозки тяжелых прицепов и грузов. Буксировка на расстояние более 50 км может вызвать перегрев и поломку коробки. Рекомендованная буксировочная скорость не более 40 км/час.
3. Причиной пробуксовки гидротрансформатора может быть недостаток масла в коробке. При избыточном количестве масла оно может вспениться, что приведет к поломке АКПП.
4. При прохождении поворотов и в момент обгона, необходимо помнить, что коробка с вариатором реагирует на увеличение числа оборотов с опозданием. Нажать на педаль акселератора надо чуть ранее, до начала совершения маневра.
5. Буксировка автомобиля с вариатором осуществляется либо путем частичной погрузки при вывешенных ведущих колесах, либо с помощью эвакуатора.
6. В пробках, нежелательно переводить селектор в положение «Нейтрал». Такой прием увеличивает износ трущихся деталей и сокращает ресурс вариатора. Для роботизированной коробки, наоборот, требуется перевести ее в нейтральное положение, поскольку в положении «D» включено сцепление. При этом изнашивается корзина, выжимной подшипник и ведомый диск.

Устройство АКПП

Условно всю коробку автомат можно поделить на три основных блока:

1. Гидротрансформатор – принимает крутящий момент от двигателя и передает его дальше на редуктор;
2. Планетарный редуктор с пакетами фрикционов и тормозными устройствами – фактически регулирует передаточное число, реагируя на изменение скорости и режимы движения;
3. Блок управления – включает ЭБУ (электронный блок управления) и гидроблок, который непосредственно обеспечивает нагрузку на фрикционные муфты.

Основным рабочим телом в АКПП является жидкость – специальное масло для коробки-автомата, оно же жидкость ATF. Именно это масло передает усилие между элементами трансмиссии. К жидкости ATF предъявляются достаточно строгие требования, в том числе по интервалам проверки уровня и замены.

Теперь рассмотрим устройство АКП подробней

Устройство АКПП

1. Гидротрансформатор состоит из заполненного жидкостью корпуса, в котором расположены три лопастных колеса: насосное, соединенное с коленвалом, турбинное, соединенное с ведущим валом планетарного редуктора, и реактивное, которое регулирует поток жидкости между ними.
2. Планетарный редуктор – главное устройство передачи усилия от гидротрансформатора на колёса автомобиля. По сути, это классическая планетарная передача: солнечная шестерня, сателлиты, объединенные в один узел водилом, коронная шестерня. Этот блок называется еще планетарным рядом, и таких планетарных рядов в коробке обычно столько, сколько скоростей она предусматривает. Переключение передач происходит за счет блокировки или подключения определенных шестерен, в результате чего остальные меняют направление и скорость движения.
3. Ленточный тормоз, пакеты фрикционов и поршни, обгонная муфта – эти элементы нужны для управления планетарным редуктором, то есть блокировки или подключения нужных шестерен для переключения передач.
4. Гидроблок – распределитель потока жидкости АТФ. Клапаны создают давление, чтобы подать жидкость на нужную муфту, а значит, включить определенную передачу.
5. Блок управления – электронный «мозг», управляющий клапанами гидроблока. Информацию о скорости и режиме движения он получает от автомобильных датчиков.
6. Дополнительные устройства, которые не относятся к процессу переключения передач, но нужны для функционирования коробки: масляный насос АКПП, радиатор охлаждения трансмиссионной жидкости, фильтры.

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.

Как определить разновидность автоматической коробки?

Чтобы узнать какой из видов автомата установлен в автомобиле, есть 3 основных способа.

1. Самый простой способ – это обратиться к сервисному мануалу автомобиля. В инструкции должно быть указано: АТ – автоматическая коробка с гидравлическим приводом, CVT – вариаторный тип коробки или DSG – роботизированный автомат.

1. В случае с гидроавтоматом, машина, набирая скорость, едет ровно, но, все же, чувствуется, как переключаются передачи. Вариаторная, как уже описано ранее, будет работать размеренно и без изменений тональности функционирования мотора. А «робот DSG» в процессе увеличения хода движения проявится резкими рывками и толчками.
2. Можно прибегнуть к помощи Интернета. Ведь на сегодняшний день нет ничего проще, чем ввести в Сеть модель авто с целью определить тип автоматической КПП.

Плюсы и минусы автоматических КПП

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

Преимущества:

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

Недостатки:

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

Как видно, у АКПП имеются преимущества и недостатки, которые нужно учесть при выборе. С развитием технологий производители делают все возможное, чтобы нивелировать разницу между «автоматом» и «механикой». К примеру, потребление горючего на трассе почти идентично, а слабая динамика при резком разгоне легко компенсируется включением спортивного режима (активируется автоматически при резком нажатии на газ). Кроме того, снижается и стоимость обслуживания коробок-автомат, требующих всего лишь периодического осмотра, замены фильтров и масла.

Общее понятие коробки передач

Коробка скоростей представляет собой агрегат с индивидуальным корпусом, пристыкованным к картеру двигателя или являющийся частью ведущего моста (подобная схема встречалась на машинах Lancia).

Выбор скоростей осуществляется вручную

гидравликой с блоком управления частоты вращения вала к скорости движения.

Назначение коробки передач

Механическая трансмиссия позволяет корректировать тяговое усилие на ведущих колесах в зависимости от сопротивления качению, а дополнительный блок шестерен обеспечивает движение машины задним ходом при неизменном направлении вращения коленчатого вала двигателя.

Конструкция коробки передач

Коробка оснащена картером, отлитым из чугуна или алюминиевого сплава (корпус оснащается крышкой или имеет линию разъема для сборки и ремонта агрегата). Валы смонтированы на подшипниках качения, жестко закрепленных в картере, для смазки трущихся поверхностей используется запас масла, находящийся в нижней части корпуса (подача осуществляется разбрызгиванием).

Принцип работы КП

В 3-вальной коробке имеется первичный вал, соединенный через муфту сцепления с маховиком двигателя. Вторичный или ведомый вал с шестернями смонтирован одним концом на первичной оси через подшипник, что позволяет разъединить детали. Противоположный хвостовик вторичного вала соединен с приводом ведущих колес или с дифференциалом (для заднего и переднего привода соответственно).

Вращающий момент от маховика передается через шестерню на первичной оси на зубчатое колесо, жестко посаженное на промежуточный вал. Затем мощность передается на шестерни вторичной оси коробки, которые передвигаются по шлицевым пазам или свободно вращаются относительно вала. Передачи переключаются передвижением блоков шестерен или муфт, для выравнивания угловых скоростей шестерен применяют синхронизаторы (в трансмиссиях спортивных машин применяют кулачковые муфты, ускоряющие процесс переключения).

Упрощенная 2-вальная коробка состоит из ведущего и ведомого валов, крутящий момент передается шестернями, расположенными на осях. Подвижные блоки зубчатых колес и муфты могут располагаться на любом из валов. Вплоть до 50-х гг. прошлого столетия встречались коробки с цепными передачами, позволявшими изменять передаточное соотношение. С началом массового производства шестерен с косозубым зацеплением, отличавшихся пониженным уровнем шума, применение цепных трансмиссий прекратилось.

Что такое АКПП и история ее создания

Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.

В настоящее время существует несколько видов автоматической КПП:

• гидромеханическая (классическая);
• механическая ;

В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату

История изобретения

Основу автоматической трансмиссии составляет планетарная коробка передач и гидротрансформатор, впервые изобретенный исключительно для нужд судостроения в 1902 году немецким инженером Германом Фиттенгером. Далее в 1904 году братья Стартевенты из Бостона представили свой вариант автоматической КПП, имеющий две коробки передач и напоминающий чуть доработанную механику.

Автомобиль, оснащенный планетарной коробкой передач, впервые увидел свет под маркой Ford Т. Суть коробки заключалась в плавном переключении скоростей за счет двух педалей. Первая включала повышающую и понижающую передачи, а вторая – заднюю.

Эстафету приняла компания General Motors, которая в середине 1930-х годов выпустила полуавтоматическую трансмиссию. Сцепление в автомобиле еще продолжало присутствовать, а планетарным механизмом управляла гидравлика.

Приблизительно в это же время компания Крайслер доработала конструкцию коробки гидромуфтой, а вместо двухступенчатой коробки стал использоваться овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы.

Первую в мире полностью автоматическую КПП в 1940 году создала все та же компания General Motors. АКПП представляла собой сочетание гидромуфты с четырехступенчатой планетарной коробкой с автоматическим управлением посредством гидравлики.

Сегодня известны уже шести-, семи-, восьми- и девятиступенчатые АКПП, производителями которых являются как автоконцерны (KIA, Hyundai, BMW, VAG), так и специализированные компании (ZF, Aisin, Jatco).

Краткая справка

Прежде чем выяснить, какие бывают КПП, стоит подробнее узнать их устройство, назначение и, наконец, функции. Тем, кому не довелось сталкиваться с необходимостью собственноручного ремонта того или иного узла авто, коробка передач кажется таким загадочным механизмом, который заставляет одним движением менять разгонные характеристики, изменять передаточное число и крутящий момент путем смены одной передачи на другую.

На самом деле, так оно и есть.

При этом главная функция, которую обеспечивают все, без исключения, виды трансмиссии — это изменение крутящего момента для улучшения разгонных характеристик машины и более оптимального распределения мощности силового агрегата в целях экономии топлива и ресурса двигателя.

Какие же бывают коробки передач? Какой принцип работы на автомобиле они имеют? На данный момент, основные типы коробок передач составляют механическая, автоматическая и роботизированная трансмиссии, а также вариатор. Каждое из устройств имеет свои преимущества и недостатки. Об их особенностях и предназначении их составляющих читайте далее.

Автомат

Автоматические коробки передач не являются чем-то новым и ультрасовременным. История создания агрегатов подобного типа относится к середине 20 века, и примитивные механизмы КПП, способные автоматически переключать скорости, в зависимости от выбранного режима и скорости езды, насчитывают не одно десятилетие.

Главная функция подобного агрегата на авто — по-прежнему соединять двигатель и ведущую ось, обеспечивать рациональное распределение мощности и крутящего момента при максимальной экономичности.

Тем не менее, принцип работы механизма на авто несколько иной.

О основе автоматической КПП лежит набор фрикционов. Каждый из фрикционов представляет собой диск, который имеет на своей плоскостной поверхности определенные шероховатости и рельеф, что позволяет ему получить неплохие сцепные свойства. Чтобы понять смысл подобного механизма, стоит вспомнить устройство сцепления автомобиля: здесь все происходит практически так же.

Иными словами, фрикционы различного размера поочередно соединяются друг с другом и вращаются синхронно. Смена фрикционов осуществляется посредством системы подачи масла высокого давления и цепочки клапанов. При достижении маслом максимального давления, клапан открывается в ту или иную сторону, и происходит смена одних фрикционов на другие.

Коробка передач – вариатор

Коробки передач вариаторного типа относятся к бесступенчатым устройствам. В отличие от коробок передач, описанных выше, здесь нет привычных валов и шестеренных зацеплений. Конструкция состоит из следующих рабочих элементов:

Скорость автомобиля плавно изменяется, благодаря степени натяжения ремня и перемене соотношения передаточного числа между подвижными дисками шкивов.

К недостаткам коробки вариатора можно отнести использование их в автомобилях небольшой мощности. Основное применение – скутеры, малолитражки.

Конструкторские разработки современного автомобилестроения не стоят на месте. Конкурирующие фирмы постоянно работают над усовершенствованием выпущенных моделей и внедрением в жизнь новых свежих идей. Каждый год можно услышать о нововведениях с улучшенными техническими и эксплуатационными характеристиками.

Элементы АКПП и их принцип работы

Коробка работает совместно с гидротрансформатором, который не является частью коробки, а лишь передает значение крутящего момента на центральный вал и гасит удары при смене передачи. Он фактически заменяет сцепление.

Блок шестеренок в механической трансмиссии, сменился в автоматической коробке на планетарный ряд. В отличие от механики, где применяются параллельные валы и шестеренки, цепляющиеся между собой, в автомате только один вал и смена передач производится разблокировкой одних и блокировкой других частей.

Блокировка происходит благодаря фрикционам (передние и задние) и ленте тормоза. Фрикционы блокируют подвижные части, а лента – удерживает заблокированные элементы на неподвижном корпусе КПП. Таким образом, одна передача включается, а другие – удерживаются «на паузе» до востребования.

И последняя, основная часть – это устройство управления. Оно является, своего рода, мозгом, который фиксирует данные и подает команду к действию всем участникам механизма.

Роботизированная КПП

Недостатком такой коробки может являться то, что к ней нужно привыкнуть. При классическом ручном переключении передач водитель сам может сглаживать плавность хода автомобиля благодаря плавному выжиманию сцепления, и добавлению оборотов. При езде с роботизированной коробкой в момент включения передачи может ощущаться небольшой рывок. Чтоб его компенсировать, производители придумали РКПП с двумя сцеплениями. Его суть такова: в момент переключения передач, компьютер одновременно готов подключить передачу на одну больше и на одну меньше. Благодаря этому переключение происходит практически мгновенно без рывков.

Типтроник

Первопроходцами автомобильной промышленности в области Tiptronic стала компания Porshe. В 1990 производитель представил КПП схожую с механикой, но с возможностью электронного контроля. Интеллектуальная коробка предполагает как автоматическое переключение передач, так и ручное.

При автоматическом контроле оборотов, типтроник ведет себя как АКПП с системой DSP. Переход в ручной режим позволит самостоятельно понижать или повышать передачу. Тем не менее блок управления может самостоятельно перейти в автоматический режим при необходимости.

В современных системах предусмотрен режим «спорт», который позволяет значительно увеличить тягу и оценить мощность машины, оставляя частоту оборотов выше. Однако типтроник даже в ручном режиме оставляет задержку переключения передачи на уровне от 0,1 до 0,7 секунды.

Механические КПП

Ступенчатая система переключения передач подразумевает конкретный коэффициент передачи для каждой пары шестеренок. Вычисляется передаточное число как соотношение количества зубьев на ведущей и ведомой шестеренке. Для первой передачи это соотношение самое большое. Это означает, что ведущая шестеренка самая маленькая, а ведомая – самая большая.

Механические коробки бывают двух вальные и трех вальные. Трех вальные используются, как правило, на более мощных легковых автомобилях, грузовиках и спецтехнике. Двух вальные часто устанавливают на автомобили с передним приводом.

Многим автомобилистам знаком особый звук, который издает автомобиль при движении на задней передаче. Его не спутаешь ни с чем и он похож практически у всех автомобилей. Происходит это потому, что зубья на передних и задней передаче разные. На задней передаче используются шестеренки с прямыми зубьями. Это дает возможность передавать больший крутящий момент, но расплачиваться приходится повышенным шумом. На передних передачах используются косозубые шестеренки – они работают более тихо, так как сцепление зубьев происходит постепенно, однако их КПД меньше.

Преселективный метод переключения скоростей

В отличие от АКПП, в роботизированной коробке всегда находятся во включенном состоянии одновременно две передачи – одна четного, другая нечетного рядов. При переключении скоростей происходит мгновенный переход муфты сцепления с одной на другую шестеренную пару. При этом поток передаваемой мощности практически не прерывается.

Большое преимущество роботов – их компактные размеры и сравнительно небольшой вес. Два ведомых вала КПП с рабочими шестернями четных и нечетных передач расположены один внутри другого. Благодаря такому решению, коробка занимает минимальный объем в подкапотном пространстве.