Что такое автоматическая коробка передач: устройство и принцип работы

Просматривая каталоги автосалона или объявления о продаже автомобилей, после марки и модели мы обычно видим такое обозначение:

• 1,6 МТ
• 1,4 АТ
• 2,0 МКПП
• 1,8 АКПП

И только потом вид топлива. Цифры обозначают объем двигателя. Они отражают мощность, скорость автомобиля. А в последнее время по ним можно сделать и вывод о размере пошлины и транспортного налога.

Буквами зашифрован тип трансмиссии или коробки переключения передач (КПП) автомобиля — автоматическая или механическая (ручная). Эта информация говорит о том, как вы будете «жить» за рулем машины. Потому что «механика» и «автомат» — это два разных мира.

Зачем нужна коробка передач

Если совсем коротко — чтобы останавливаться, трогаться с места, ехать с нужной скоростью и тягой. Мотор создает вращение вала. Вал нельзя просто соединить с колесами (например, цепью или ремнем, как на велосипеде). На транспорте с ДВС между двигателем и колесами есть посредники.

Мотор → Сцепление → Трансмиссия → Приводы/редукторы/оси → Колеса

Трансмиссия, КПП в этой цепочке выступает «дрессировщиком», «укротителем» вращения, которое выдает мотор. По сути это механический преобразователь — через первичный вал он берет обороты, крутящий момент и мощность в параметрах, которые выдает двигатель, и преобразует их в параметры, заданные для каждой передачи («скорости», ступени, диапазона). Выдает вращение на вторичный вал, далее на колеса.

Благодаря этому мы имеем высокую мощность на малой скорости у нижних передач (1-я, 2-я) для старта с места, буксировки, и высокие обороты при минимальной мощности на высоких передачах (4, 5, 6) для поддержания уже набранной скорости.

Такая полезная трансформация происходит благодаря системе, состоящей из шестерней, муфт, шкивов и других элементов. Они заключены в герметичный корпус («коробку»), в котором также находится трансмиссионное масло.

Что такое автоматическая коробка передач

В «механике», ручной КПП, водитель выбирает, какую установить передачу, включает ее своей рукой. При этом он должен самостоятельно оценивать дорожную обстановку, нагрузку на механизмы, режим движения, обороты, скорость и другие параметры. Каждый раз, переключая передачи, водитель должен «отключить» КПП от мотора, нажав на педаль сцепления. Машине для такой езды не нужно «думать», иметь бортовой компьютер.

«Автомат» сам решает, какую передачу и в какой момент нужно включить. Главная информация, на основе которой КПП «делает вывод» о том, какую передачу включить — обороты двигателя. Чем сильнее водитель давит на педаль газа, тем они выше, и тем быстрее АКПП будет переключать передачи вверх. При этом водителю не нужно каждый раз нажимать педаль сцепления. Ее вообще нет в таких машинах — только газ и тормоз.

В автоматических трансмиссиях «скорости» и «передачи» принято называть
ступенями, а в вариаторе — диапазонами.

АКПП бывают разные по конструкции, надежности, утилитарности — об этом расскажем дальше. Главное, что объединяет их все — точка контакта водителя с трансмиссией. Это рычаг управления коробкой передач. В «ручном» варианте — рычаг переключения передач. Чувствуете разницу?

Если «механика» имеет замысловатый алгоритм управления (5 передач плюс задняя), то «автомат» намного проще. В моделях постарше это прямая или почти прямая канавка, по которой ходит рычаг. Режимы управления расположены последовательно. В 90% случаев их будет четыре основных. Они помечены буквами.

❖ P — Parking — парковка. Когда машина становится на длительную стоянку.

❖ D — Drive — езда, движение. В этом режиме мы просто едем вперед.

❖ R — Reverse — реверс, задний ход.

❖ N — Neutral — нейтральная передача. Когда двигатель и коробка разъединены.

Почти каждая трансмиссия имеет дополнительные режимы, поэтому букв у рычага может быть больше.

Последние 5 лет производители демонстрируют в премиальных и люксовых моделях креативный подход к переключению режимов АКПП. Это может быть не рычаг, а подрулевой лепесток, вращающаяся «шайба», кнопки, сенсор и даже голосовое управление.

Виды автоматической коробки передач

Их всего три. Они имеют разную историю происхождения и характер работы. Для того, кто впервые за рулем или только что пересел с «механики» на «автомат», разница между ними не будет заметна. Ее поймет только тот, кто сменил уже несколько машин с разными КПП.

Роботизированная трансмиссия

Это когда к обычной «механике» присоединяют селекторный (выборочный, избирательный) механизм, который переключает передачи вместо водителя, сообразно оборотам. Так было в первых «роботах», и их владельцы описывали езду на таком авто как невероятные мучения. Действительно, механизм был несовершенным, как и любая первая попытка сделать что-то новое. В КПП с одним сцеплением «робот» переключал передачи долго и с очень ощутимыми рывками. Это вызывало бурю недовольства по двум причинам: несовершенные «роботы» были дороже механики, а классический американский «автомат» на тот момент уже давно существовал.

Разумеется, покупатели проголосовали рублем, и продажи буквально провалились. Производители быстро отреагировали на проблему и предложили решение: АКПП с двойным сцеплением. Она имеет два вторичных вала, два сцепления и правильно называется «преселективная». На одном валу — четные передачи, на другом — нечетные. Они оба постоянно вращаются, но в сцеплении с мотором находится только один. Система дала необходимую плавность переключения и надежность.

Больше других прославился первый серийный «двойной робот-автомат» DSG (DirectSchaltGetriebe) от концерна VAG (Volkswagen, Audi, Porsche, Skoda). Ее производят с 2003 года по сей день. Изначально удачная конструкция DSG была еще и тщательно доработана немецкими инженерами, в ней были устранены все проблемы.

Классическая АКПП

Однажды изобретенная в 1940-х годах США, эта коробка уже в 1950–60-х буквально уничтожила североамериканский рынок личных, семейных автомобилей с ручным переключением. Логика покупателя была и остается очень простой: зачем покупать и ездить на «механике», когда есть «автомат»?

Первые массовые «классики» были огромными и тяжелыми — такое позволяли незабываемые американские кузова 1950–70-х годов размером с баржу. Работа у коробок была тоже тяжелая — переваривать невероятные 300–400 л.с. от монструозных 6–10-литровых моторов с королевским расходом 20–30 л/100 км. В компактной Европе все, как обычно, урезали до адекватных объемов и размеров, взяв от хромированных 3-тонных «американцев» только сам принцип работы механизма.

«Классику» еще называют «гидротрансформаторной» КПП, и вот почему.

✓ Переключение ступеней происходит с помощью гидравлики — давления масла.

✓ Гидротрансформатор (ключевой узел, в котором это давление создается) нагнетается лопастями (наподобие вентилятора), расположенными внутри герметичного кожуха. Из-за характерной округлой формы его называют «бубликом».

✓ Чем сильнее водитель давит на педаль акселератора («газа»), тем большее давление масла создает гидротрансформатор.

✓ Поток масла воспринимают обычные механические клапаны, отрегулированные на определенное давление.

✓ Клапаны открывают доступ для масла (под давлением) к муфтам, которые сцепляют планетарные шестерни с первичным валом. Чем больше усилие от педали, тем выше давление масла и тем на олее высокой передаче открывается клапан.

Так было много лет назад. Сейчас давление масла и выбор передачи контролирует компьютер, учитывая множество факторов.

Вариатор

Другие названия:

✓ Бесступенчатая трансмиссия

✓ CVT (Continuously Variable Transmission).

Принцип работы этого узла проще всего понять, глядя на заднее колесо велосипеда «со скоростями». Принцип тот же, только вместо звезд — конические валы со шкивами (колесами с канавками под ремень или цепь). Один из валов двигается параллельно оси другого сообразно оборотам двигателя. Цепь или ремень смещаются по коническому валу, подобно тому, как цепь-переключатель перекидывает цепь велосипеда по звездам «вверх» и «вниз».

Это самый «бесшовный» «автомат» из всех. Ступени-диапазоны если и есть, то переключение между ними максимально плавное, практически незаметное. Двигатели для CVT обычно небольшого объема (1,2–1,6 л), так как конструкция успешно «переваривает» относительно небольшую мощность.

Преимущества и недостатки АКПП

Плюсы и минусы коробки «автомат», АКПП — вечная тема для разговоров в гаражах и в интернете.

Плюсы

Удобство повседневного пользования автомобилем.

Автоматическая коробка действительно экономит время и силы.

• Водителю не нужно отвлекаться на то, какую передачу выбрать.
• Водителю не нужно отвлекаться на то, чтобы физически включить эту передачу.
• Водитель меньше утомляется, сохраняет силы и концентрацию.

Безопасность

Водитель более внимательно следит за дорожной обстановкой, допускает меньше ошибок. Новичок быстрее адаптируется.

Комфорт

С «механикой» все-таки случаются рывки, хрусты, толчки и прочие неприятности из-за неточного включения передач. С исправной АКПП это исключено.

Надежность

Сломать «механику» неумелым переключением — дело нехитрое и случается часто. То есть, когда водитель своей рукой совершает неудачное действие. В автоматической коробке это исключено. Можно как угодно жать на педали и дергать рычаг: с ней ничего не случится.

Минусы

Выше стоимость изделия

В «автомате» больше деталей, которые в совокупности стоят дороже, чем в МКПП. Это проецируется и на цену авто.

Выше стоимость ремонта

АКПП устроена довольно сложно, особенно поздние модели. Она тесно взаимодействует с электроникой, бортовым компьютером. Поэтому отремонтировать в гараже ее не получится. Только в специальных мастерских.

Сложнее доступность ремонта

Не на всяком СТО их ремонтируют. В 8 случаях из 10 поломка «автомата» исправляется заменой на новый или «контрактный» (б/у с пробегом, приобретенный по контракту).

Правила эксплуатации АКПП

Сначала разберемся с целью покупки машины. Дело в том, что три разновидности, которые мы описали выше, имеют «склонность» к той или иной манере езды.

Классический «автомат»

Любит хайвеи, шоссе, трассы, автобаны. Его «генетика» рассчитана на приличную мощность, скорость и долгие заезды. В городе ведет себя вполне приемлемо.

Вариатор CVT

Дитя каменных джунглей, прирожденный городской житель, созданный для мегаполиса. Небольшой городской автомобиль с небольшим бензиновым двигателем или гибридом — идеальное ложе для бесступенчатой трансмиссии. Его стихия — плотный городской поток, светофоры через каждые 100 метров, неспешный «тяни-толкай» в километровых пробках. Не любит больших скоростей и междугородных перегонов.

Робот

Усредненный вариант, который везде едет «на твердую четверку».

Правил для всех трех будет также три.

1. Вовремя проходить ТО, профилактику, менять масло, ремни, сальники и прочее на сертифицированных СТО.
2. Не экономить на расходниках — применять трансмиссионное масло, рекомендованное производителем авто. В идеале — масло его же производства.
3. Не перегревать трансмиссию. Перегрев разрушает структуру масла, оно теряет свойства, механизм начинает работать в нештатном режиме. Перегрев возникает от длительной езды на высоких оборотах. Давайте машине «отдохнуть» (охлаждайте трансмиссию) каждые 40–60 минут пути.

Главное же правило будет справедливо для всех КПП и видов транспорта в целом.

• Никакой транспорт не любит гонки кроме гоночного.
• Никакой транспорт не рассчитан долго ехать на предельной скорости.
• Никакой транспорт не любит стартовать в режиме «педаль в пол».

Проще говоря, спокойная езда с разрешенной скоростью, без дрифта, «берн-аутов», гонок с соседями по ряду дороги и классу авто сохранит весь ваш автомобиль, не только трансмиссию.

Хорошо обслуженные механизмы, которые умеренно эксплуатировали и наполняли качественным маслом, порадуют владельца двойным ресурсом. А коробка, в которой не хватает всего одного литра масла, может погибнуть жарким летом на трассе уже через полчаса езды на высшей передаче.