Как работает коробка-автомат?

Нельзя не заметить тот факт, что все больше и больше становится автомобилей с АКПП (автоматической коробкой передач) и они постепенно начинают вытеснять машины с МКПП (механической коробкой передач). Причины этого понятны – с автоматикой процесс управления автомобилем делается проще и доступней, особенно для новичков. Но чтобы АКПП работала долго и надежно и не вызывала бы лишних затрат на свое содержание, лучше всего знать, как работает коробка-автомат.

Содержание статьи

Зачем на автомобиле нужна коробка?

Для любого механизма существует определенный диапазон условий, в пределах которого он работает оптимально. Все это относится и к ДВС (двигателю внутреннего сгорания). Однако условия движения автомобиля меняются в широком интервале – так, скорость может составлять и 20, и 120 км/ч, под колесами бывает прекрасный асфальт или грязь проселочной дороги. И всегда мотор должен обеспечивать уверенное движение машины.

Крутящий момент, развиваемый двигателем, поступает на колеса через ряд механизмов. Одним из них является КПП (коробка передач). В ней, благодаря использованию набора шестерен, величина крутящего момента может изменяться, вследствие чего обеспечивается движение автомобиля при различных внешних условиях. Эти изменения момента – результат определенных действий водителя, при которых ему приходится выжимать сцепление, переключать передачи и нажимать педаль газа. Так все происходит, если автомобиль оснащен МКПП.

к содержанию ↑

Что делает АКПП, ее достоинства и недостатки

Все осуществляется несколько по-другому, если на автомобиле работает коробка-автомат. В этом случае водителю нет необходимости выжимать сцепление и переключать передачи. В машинах с АКПП вообще не предусмотрена педаль сцепления, благодаря чему водитель может основное внимание уделить управлению автомобилем и наблюдению за дорогой.

Поэтому надо сразу отметить, что АКПП заменяет работу сразу двух устройств – сцепления и самой КПП. Кроме того что АКПП избавляет водителя от выполнения нескольких операций, она обеспечивает:

1. Возможность движения автомобиля в заданном режиме. Как правило, предусматриваются такие режимы, хотя могут быть и другие:

  • Sport, являющийся наиболее быстрым и динамичным, при этом двигатель отдает максимальную мощность;
  • Kick-down – режим перехода на пониженную передачу, например для раскрутки двигателя перед обгоном;
  • Overdrive – переход на повышенную передачу, что обеспечивает экономию топлива;
  • Norm – оптимальный или сбалансированный режим;
  • Winter – зимний режим, направленный на предотвращение пробуксовки колес при начале движения.

2. Возможность ручной смены передач.

Среди недостатков АКПП стоит отметить:

  • увеличенный расход топлива автомобиля;
  • повышенное внимание к поведению коробки;
  • увеличенную стоимость технического обслуживания;
  • замедленное переключение передач, некоторую «задумчивость» коробки.
к содержанию ↑

Виды АКПП, принцип работы

Такая сложная задача, как автоматическое переключение передач, подразумевает, что возможно несколько ее решений. На сегодняшний день для создания АКПП используются:

  • гидротрансформатор,
  • вариатор,
  • роботизированная КПП.

Поэтому для понимания того, как работает автоматическая коробка передач, придется коснуться всех перечисленных вариантов ее реализации.

АКПП на основе гидротрансформатора

В данном случае происходит некоторая путаница понятий. Подобный автомат является комбинацией таких устройств, как КПП и гидротрансформатор. Причем последний выполняет функции сцепления, а переключение передач осуществляет электроника. Описанную реализацию АКПП называют классической, именно таким образом были построены первые автоматы.

Принцип работы подобного устройства достаточно прост. Понять его поможет пример с двумя вентиляторами, приведенный ниже.

как работает коробка-автомат

Один из них включен в сеть, другой нет. Несмотря на это, поток воздуха, создаваемый включенным вентилятором, раскручивает лопасти второго. На таком же принципе работает и гидротрансформатор, устройство которого приведено на рисунке.

работает коробка-автомат

В состав гидротрансформатора входит несколько колес – насосное, связанное с двигателем, турбинное, закрепленное на валу коробки, и реакторное, расположенное между ними. Колеса находятся достаточно близко друг к другу внутри корпуса, заполненного маслом. Под действием крутящего момента, поступающего от двигателя, масло начинает перекачиваться от насосного колеса к турбинному, на рисунке этот поток обозначен зеленой стрелкой.

Благодаря возникающему центростремительному ускорению поток уходит на края. Под его действием раскручивается турбинное колесо, и соответственно, крутящий момент поступает с первичного на выходной вал гидротрансформатора, соединенного с КПП. Поток масла возвращается к центру гидротрансформатора и отбрасывается обратно в сторону насосного колеса (показан красным цветом). По пути он раскручивает реакторное колесо, также связанное с валом, что дает некоторое повышение КПД устройства.

Переключение передач осуществляется с помощью электроники или иных изделий автоматики, выполняющих эту функцию без помощи водителя, обеспечивая при этом практически непрерывную передачу момента.

Вариаторная АКПП

Подобную коробку часто называют просто вариатор. Принцип, используемый при его работе, известен с давних пор и основан на изменении диаметров шкивов, ведущего и ведомого, при различной их угловой скорости. Приведенный ниже рисунок позволяет лучше представить, как это происходит:

как работает автоматическая коробка передач

Ведущий и ведомый валы связаны ремнем, расположенным на шкивах специальной конструкции. Каждый из них представляет собой конусы, обращенные друг к другу вершинами. Конусы могут сходиться и расходиться, изменяя диаметр шкива. Различное соотношение диаметров шкивов приводит к изменению величины момента, передаваемого между ними. Причем связь между шкивами не прерывается, и передача усилия ведется непрерывно. Фактически получается бесступенчатая передача момента, или автоматическая бесступенчатая коробка передач.

Ремень может быть разного типа – клиновидный или цепной. В зависимости от передаваемого усилия и условий эксплуатации используется тот или иной вариант. Особенностью вариатора является то, что он не обеспечивает передачу реверсивного момента, поэтому для реализации режима движения заднего хода приходится применять специальные устройства.

Несомненные достоинства вариатора – плавность и неразрывность при передаче усилия от двигателя к колесам.

Роботизированная КПП

Фактически это та же МКПП, только вместо водителя все операции (выжим сцепления и смену передач) выполняет робот (автомат).

Управление такой коробкой осуществляется электроникой: по сигналам от датчиков определяется момент переключения, исполнительным устройством отсоединяется от мотора первичный вал, включается нужная передача, после чего первичный вал опять подсоединяется к двигателю. Для повышения эффективности работы подобной КПП стали использовать двойное сцепление.

При таком подходе по разным валам разнесены шестерни, относящиеся к четным и нечетным передачам. Смена передач происходит за счет включения и отключения нужного сцепления. Такие коробки называются «преселективные», т.е. предваряющие выбор.

Рассматривать работу любого отдельного типа АКПП можно долго, у каждой коробки есть недостатки и достоинства, но объединяет их одно – освобождение водителя от операций по переключению скоростей. Принцип работы рассмотрен выше, а уж выбирать, какая лучше, – дело лично каждого.