Разновидности АКПП: отличия и виды коробок автомат

Коробки передач с конструктивной спецификой

Помимо известных трансмиссий в транспортных средствах также могут применяться и уникальные модификации. Такие типы коробок имеют специфическую конструкцию, а вместе с ней и свой принцип работы.

Безвальная КП

Трансмиссии, в которых не используются валы с набранным комплектом шестерен, называются безвальными. В своей конструкции они имеют несколько рядов шестерен, расположенных в двух параллельных осях. Соединение шестерен осуществляется благодаря блокировке муфт.

Шестерни расположены на двух валах. Две из них закреплены намертво: на ведущем она установлена в первом ряду, а на ведомом – в последнем. Промежуточные шестерни, расположенные на них, могут играть роль ведущей или же ведомой в зависимости от сформированного передаточного числа.

Такая модификация позволяет увеличить передаточное отношение в обоих направлениях. Еще одно достоинство подобной трансмиссии – увеличенный силовой диапазон коробки. Одним из самых серьезных недостатков является обязательное наличие вспомогательной автоматической системы, с помощью которой осуществляется переключение скоростей.

Несинхронизированная КП

К еще одной разновидности специфических коробок относится несинхронизированная или та, в конструкции которой не предусмотрено наличие синхронизаторов. Это может быть тип с постоянным зацеплением шестерен или со скользящими шестернями.

Чтобы переключить передачу в такой коробке, водитель должен обладать определенным навыком. Он должен уметь самостоятельно синхронизировать вращение шестерен и муфт, определяя время перехода от передачи к передаче, а также выравнивая скорость вращения коленвала акселератором. Профессионалы называют эту процедуру перегазовкой или двойным выжимом сцепления.

Для выполнения плавного переключения водитель должен иметь опыт в управлении такими механизмами. Подобный тип трансмиссии устанавливается в американских тягачах, мотоциклах, иногда в тракторах и спортивных автомобилях. В современных несинхронизированных трансмиссиях можно не использовать сцепление.

Кулачковая КП

Кулачковые коробки это разновидность несинхронизированной модели. Отличием является форма зацепляемых зубьев. Для повышения кпд коробки передач используется прямоугольная форма или кулачковый профиль зубьев.

Такие коробки очень шумные, поэтому в легковом транспорте используются в основном на гоночных авто

Во время соревнований на этот фактор не обращается внимание, но в обычном автомобиле такая трансмиссия не даст возможности получить наслаждение от поездки

Секвентальная КП

Под секвентальной коробкой подразумевается тип трансмиссии, в котором переход на пониженную или повышенную передачу осуществляется исключительно на одну ступень. Для этого используется ручка или ножной переключатель (на мотоциклах), который позволяет переместить шестерню в корзине исключительно на одну позицию за одно нажатие.

Похожий принцип работы имеет автоматическая коробка типа Типтроник, но она лишь имитирует действие данной трансмиссии. Классическая секвентальная коробка устанавливается в болидах F-1. Переключение скорости в них осуществляется при помощи подрулевых лепестков.

Преселективная КП

В классическом исполнении преселективная КП требовала предварительного выбора следующей передачи до того, как коробка на нее переключится. Часто это выглядело так. Во время движения авто водитель выставлял на селекторе следующую передачу. Механизм подготавливался к переключению, но выполнял это по команде, например, после нажатия на сцепление.

Виды АКПП: гидротрансформатор, вариатор, робот

К автоматическим коробкам переключения передач (сокращенно – КПП) чаще всего относят следующие устройства:

1. Гидротрансформатор (классический автомат);
2. Вариатор (CVT);
3. Роботизированная КПП (робот).

Каждая из них имеет свои отличия, плюсы и минусы. Так что перед тем как выявить победителя, следует их все по очереди рассмотреть более поподробно.

Гидротрансформатор (классическая коробка-автомат)

Гидротрансформаторы распространены на столько, что именно этот вид автоматических трансмиссий стал именем нарицательным для всех остальных типов АКПП – “коробка-автомат”.

Характерной чертой гидротрансформатора является наличие в нем специального трансмиссионного масла, которое постоянно циркулирует по замкнутому кругу, находясь под давлением. Именно поток масла и передает крутящий момент от двигателя к колесам автомобиля.

Автоматические коробки постоянно модернизируются, и если еще лет десять назад 4-ступенчатый автомат считался нормой, то теперь это уже явный анахронизм, а его место заняли автоматы с 6, 7 или даже 8-ю передачами.

Можно выделить следующие плюсы

классических автоматов:

• Удобство в использовании;
• Наличие ручного режима переключения;
• Невозможность перегреть двигатель.

Но и минусы

у автоматов тоже есть:

• Высокая стоимость автомобиля с АКПП;
• Дорогое обслуживание и ремонт;
• Невозможность длительной буксировки;
• Высокий расход топлива.

Тем не менее, конструкторы успешно работают над устранением всех этих недостатков, и вскоре смогут избавить автоматы от них.

Вариатор (CVT)

Вариатор – это разновидность бесступенчатых трансмиссий. Сокращенно этот тип КПП обозначается тремя латинскими буквами CVT, от английского Continuously Variable Transmission.

Отличить селектор вариатора от рычага переключения обычного автомата порой непросто и опытному автовладельцу. Однако, несмотря на внешнюю схожесть, работают такие коробки абсолютно по другому.

Грубо говоря, вариатор представляет собой два шкива (диска), между которыми накинут ремень (реже – цепь). Шкивы могут сдвигаться и раздвигаться, за счет чего и происходит изменение передаточного числа.

Отличительной чертой вариатора является полное отсутствие передач и, как следствие, переключений между ними. Передаточные числа изменяются, но этот процесс идет непрерывно. Отменная плавность хода – вот главный козырь вариатора. По большому счету, разгон на машине с вариатором чем-то похож на ускорение троллейбуса. Так что комфорт водителю и пассажирам будет обеспечен.

Из-за того, что вариатору не приходится “щелкать” передачи, трансмиссия постоянно находится на пике крутящего момента, следовательно, автомобиль разгоняется шустрее.

И так, вариатор может записать себе в актив следующие плюсы

• Низкий расход топлива;
• Быстрый и чрезвычайно плавный разгон;
• Комфорт;
• Незначительный вес.

Но повсеместному внедрению вариаторов мешают и его минусы

• Работает довольно шумно, что ощущается в салоне;
• Меньший срок службы, чем у классических коробок-автомат;
• Высокая стоимость ремонта и обслуживания;
• Не любит резких стартов и агрессивной езды;
• Высокая цена.

Робот (роботизированная КПП)

Роботизированные коробки передач представляют собой некий компромисс между автоматом и механической КПП.

По сути, робот – это та же “механика”, только переключением передач у неё занимается блок управления, контролируемый сервоприводами. При переключениях роботом передач возникает такая же пауза, как и в автомобилях с механической коробкой.

Кроме паузы между переключениями, водителям приходится мириться и с некоторыми другими недостатками роботизированных трансмиссий. Основные минусы

робота выражаются в следующем:

• Толчки и рывки при переключениях;
• “Задумчивость” робота;
• Обязанность постоянно включать режим “N” (нейтраль) в пробках, воизбежание перегрева сцепления;
• Невозможность буксировки.

Так что недостатков у этой коробки хватает, однако автомобили с ней продолжают продаваться, ведь эти минусы несколько нивелируют такие плюсы

роботов:

• Невысокая стоимость (заметно дешевле “автомата” или вариатора);
• Более низкий расход топлива.

Несмотря на это, такие роботы уже явно отживают свой век и уступают дорогу другим разработкам, например, таким, как преселективная трансмиссия типа DSG.

Автоматическая коробка (АКПП)

Принцип работы коробки-автомат такой же, как и у ее аналога, механической коробки. Она предназначена для того, чтобы преобразовывать и передавать крутящий момент.

Любая коробка-автомат состоит из 3-х элементов – гидротрансформатора, планетарного редуктора и гидравлической системы управления.

Гидротрансформатор – особый механизм, предназначенный для передачи крутящего движения при помощи рабочей жидкости – трансмиссионного масла для КПП.

Планетарный редуктор представляет собой узел или соединение, которое состоит из солнечной шестерни, коронной шестерни, водила и сателлитов. Это основной механизм коробки-автомата.

Гидравлическая система – симбиоз механизмов, которые позволяют осуществлять управление редуктором.

Автоматические коробки различаются по способу переключения, количеству передач, виду сцепления и виду актуаторов.

Автоматическая КПП способна обеспечить плавное автоматическое переключение передач без участия водителя. Такая коробка улучшает трансмиссию автомобиля, поскольку рабочая тяга всегда переходит только на колеса без резких изменений и прыжков скорости.

Среди недостатков такого типа КПП можно выделить:

• сложность и дороговизну конструкции и системы управления;
• низкий уровень КПД, который возможно улучшить только за счет увеличения количества передач;
• сложность в проведении ремонтных работ

Автоматическое устройство

Еще в пятидесятые годы прошлого века появились АКПП, расшифровывается это название – автоматическая тип коробки переключения передач, всем стала править автоматика. Такая альтернатива трансмиссии транспортных средств стала особенно привлекательной для новичков и женщин, которым было тяжело совладать с механической коробкой передач.

По сравнению с роботами, коробка передач, имеющая автоматическое переключение, более плавная, даже контрактные устройства с автомобилей, которые подверглись аварии, все равно надежнее, чем «роботы».

Но есть и отрицательные моменты. Так АКПП имеет больший вес нежели механика, так как в ней находятся тяжелые планетарные ряды, а не простые шестеренки.

Рычаги заменяет сложная гидравлика, сцепление – это гидротрансформатор, который не может работать в полной мере так, как это устраивало бы инженеров, поэтому они вынуждены увеличивать число фрикционных накладок. Все это во много раз утяжеляет машину, что ведет к ее более медлительному ходу и увеличению расхода топлива.

Достаточно часто можно увидеть АКПП с восемью передачами. Но каким бы хорошим ни было описание трансмиссии автоматики, все равно она проигрывает механической коробке в том, насколько эффективно она работает.

Конструкционные особенности и работа автоматической коробки

Автоматическая коробка передач позволяет снизить нагрузку с водителя во время езды и исключает необходимость постоянного пользования рычагом. АКПП делятся на два подвида: на основе работы гидротрансформатора и на основе электроники. Структурно они практически не различимы. Выделяют АКПП для переднего и заднего привода. В первом случае коробка передач более компактна и наделена дифференциалом.

Состоит автоматическая коробка передач из:

1. Гидротрансформатора. Играет роль сцепления, аналогично механической коробке, но не требует непосредственного управления. Установлен в промежуточном кожухе, подвергается высоким нагрузкам, поэтому обильно смазан трансмиссионной жидкостью. Помимо стандартной роли, гидротрансформатор сглаживает вибрацию силового узла и контролирует давление в системе управления.
2. Тормозная лента и фрикционы. Служат для непосредственного переключения передач.
3. Устройство контроля. Состоит из поддона, шестеренчатого насоса и клапанной коробки.
4. Планетарный ряд. Если в МКПП чаще используются валы, параллельно расположенные относительно друг друга, то в АКПП используется принцип планетарных передач. Несколько механизмов обеспечивают передачу крутящего момента при помощи фрикционных элементов и других механизмов. Для фиксации элементов планетарной системы используется тормозная лента.

Плюсы гидравлической АКПП

• Ресурс от 120 тыс. до 1 млн километров. Отработанная десятилетиями конструкция, надежная и долговечная, способная проработать всю жизнь автомобиля.
• Современные многоступенчатые АКПП превосходят в экономичности и скорости переключения механику.
• Самая комфортная из трансмиссий. Плавные незаметные переключения, двигатель работает в широком диапазоне оборотов, не создавая акустической усталости.
• Почти все АКПП достойно переживают «бытовые» пробуксовки, остальные типы коробок передач этим похвастаться не могут.
• При старте с места нет отката.
• Отлично работает на всех скоростях, от маленьких до очень высоких.
• Трансмиссия уберегает двигатель от чрезмерных нагрузок, повышая его ресурс. Механическая связь с ним отсутствует, на него не передаются вибрации и удары, что также повышает его ресурс.
• Эффективно тормозит двигателем.
• Наличие дополнительных режимов, расширяющих возможности трансмиссии. Например, зимний режим для мощных автомобилей с задним приводом и внедорожников позволяет им свободно тронуться на льду. От водителя с механической коробкой передач в таком случае будет необходимо очень развитое чутье автомобиля и навыки.

Минусы гидравлической АКПП

• дорогие в производстве;
• вероятность поломки выше, чем у МКПП;
• дорогой и сложный ремонт;
• динамика автомобиля, его КПД и расход зависят от удачности и новизны трансмиссии. Старые АКПП значительно уменьшали динамику автомобиля и повышали расход;
• невозможно завести «с толкача» из-за необходимости наличия давления масла в системе и работающего масляного насоса.

Основные недостатки АКПП

• «Классической»
  1. Дороговизна производства, что сказывается на цене автомобиля в целом.
  2. По сравнению с механикой, риск поломки выше.
  3. Динамические свойства автомобиля и его КПД напрямую зависят от удачности конкретной модификации коробки и года её создания. Коробки ранних выпусков увеличивали расход топлива и снижали динамику.
  4. Совершенно невозможно завести машину «с толкача», поскольку необходимо давление масса в системе и работающий масляный насос.
• Коробки-робота
  1. При агрессивной манере езды возникает дискомфорт в управлении.
  2. Преселективные коробки стоят дороже любой другой.
  3. Неустойчива к пробуксовкам.
  4. В начале движения необходимо быть готовым к откату.
  5. Часто возникают задержки переключения передач.
  6. Некорректно работает при ошибках во время вождения.
  7. Более низкий ресурс, чем у «классического» типа.
  8. При пересадки с другого типа КПП может потребоваться период адаптации и процесс подстройки стиля вождения.
• Вариатора
  1. Дороговизна производства.
  2. Затратные ремонт и обслуживание.
  3. По сравнению с гидравликой, обслуживание необходимо проводить в два раза чаще.
  4. Низкий ресурс основного механизма вариатора, 120 тысяч километров.
  5. Плохо сочетается с мощными и большими двигателями, мощнее 200 лошадиных сил. Увеличивается износ ремня (цепи).
  6. Может некорректно работать в случаях пробуксовок или перегрева.
  7. Могут возникать проблемы в работе компьютерной системы, управляющей трансмиссией.

В целом можно сказать, что выбор автоматических коробок предоставляет автолюбителям возможность выбрать коробку под свой автомобиль и стиль вождения. Обладателям автомобилей с прицелом на большой пробег подойдет гидравлический вариант. Водителям бюджетных малолитражек и седанов — вариатор. А уж для машин спортивного класса идеальным вариантом будет коробка-робот с двойным сцеплением.

Коробка автомат

Автоматическая коробка, в ее классическом понимании, имеет большую популярность среди автолюбителей. Её бесспорное преимущество является в том, что водителю не требуется отвлекаться на переключение передач. Для начала движения не нужно иметь особых навыков – просто поставил «D» и отпустил тормоз. А еще, в салоне на одну педаль меньше. За такой комфорт приходиться расплачиваться более высоким, по сравнению с механикой коробкой, расходом топлива.

Рабочим элементом в АКПП является три набора шестеренок планетарной передачи. Название «планетарная передача» означает, что меньшие шестеренки вращаются вокруг большей центральной шестерни. Первый набор шестеренок называется «главной передачей». Он согласует скорость двигателя и скорость езды. Другие два набора называются «входным редуктором» и «обратным редуктором». Далее следует набор муфт и рычагов, блокирующих различные части автоматической коробки, что дает возможность изменять скорость движения автомобиля или включать реверс.

Переключение передач происходит благодаря компьютеру, который включает нужные гидравлические клапаны, что приводит в движение соответствующие  муфты планетарных шестеренок.

Автоматическая КПП позволяет двигателю работать в наиболее эффективном диапазоне мощности. Благодаря различным датчикам, компьютер определяет, когда необходимо включить ту или иную передачу или остановить автомобиль. Так что водителю не стоит беспокоиться об оптимальном режиме работы двигателя, а можно сосредоточиться исключительно на вождении.

Раз компьютер выбирает оптимальный режим работы мотора, и на его работу не влияет настроение или навыки водителя, то возникает закономерный вопрос: почему тогда расход топлива увеличивается? Ответ на этот вопрос кроется в гидротрансформаторе – устройстве, которое передает мощность от двигателя на автоматическую трансмиссию. В автоматической коробке передач он играет роль сцепления. Большое преимущество такой системы в плавности передачи усилия. Однако КПД гидротрансформатора значительно ниже, чем у зубчатых передач, что и вызывает дополнительный расход топлива. 

Варианты переключения и включения передач

В ступенчатых коробках может использоваться ряд основных способов переключения передач. Применяются решения на основании:

• подвижных шестерен кареток, на легковых машинах практически не ставится;
• зубчатых муфт, это стандартная схема для МКПП и АМТ;
• шестерен постоянного сцепления и торцевых кулачковых муфт, как правило, на спорткарах;
• фрикционов, так переключается АКПП.

И последний вариант, укажем для общего развития, основан на использовании инерционных и центробежных муфт.

Еще отметим два важных момента. Первый – количество муфт, от этого напрямую зависит количество ходов, начиная с двухходовых и более. Второй. Коробка передач (КПП) современных моделей с целью выравнивания текущей угловой скорости шестерен может оборудоваться такой деталью как синхронизатор. Старые коробки шли без синхронизаторов.

Включение определенной передачи в ступенчатых коробках может осуществляться рядом способов.

Способ первый – механический, с использованием селектора переключения передач, гидро-, а в ряде случаев и механического, привода. Такая схема характерна всем ступенчатым коробкам передач, в том числе МКПП, АКПП и АМТ.

Способ второй – полуавтоматический с установкой сервопривода, актуатора переключения передач. Сервоприводы различаются по источнику преобразования энергии. Он может быть вакуумным, электрическим, механическим, зачастую комбинированным.

Способ третий – автоматический. В данном случае все решает электроника на основании информации, поступающей с датчиков на ЭБУ, передающего команды на исполнительные механизмы.

И последний момент классификации ступенчатых коробок, на котором остановим внимание, – количество передач, включая заднюю. Тут возможны различные варианты

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.