Як працює коробка автомат

В статті:

• Види автоматичної коробки передач
• З чого складається АКПП?
• Принцип роботи коробки-автомат
• У чому різниця серед АКПП?

Автоматична коробка передач, або АКПП, є трансмісією, що забезпечує вибір оптимального передавального числа відповідно до умов руху без участі водія. Це забезпечує хорошу плавність ходу автомобіля, а також комфорт під час руху для водія.

Багато автолюбителів ніяк не можуть освоїти "механіку" і тонкощі перемикання передач, тому вони без роздумів переходять на машини з "автоматом". Але тут потрібно враховувати, що автоматичні коробки бувають різними і кожна з них має свої особливості.

Види автоматичної коробки передач

Можна виділити кілька основних видів автоматичних коробок передач - роботизована механіка, варіатор та гідромеханічна коробка передач.

Гідромеханічні коробки передач. Найпопулярніший тип коробок передач, відомий він ще за старими моделями перших авто з автоматами. До особливостей цієї коробки можна віднести той факт, що колеса і двигун не мають прямого зв'язку і за передачу моменту, що крутить, відповідає «рідина» гідротрансформатора.

Плюси такого автомата полягають у м'якості перемикань, можливості «перетравлювати» момент, що крутить, навіть дуже потужних двигунів і високої живучості таких коробок. Мінуси - більша витрата палива, збільшення загальної маси автомобіля, крайня небажаність буксирування авто з такою коробкою.

Варіатор (CVT). Ця коробка має великі відмінності перед звичайним "автоматом". Технічно в ній відсутнє таке поняття як "перемикання передач" і саме з цього цю коробку ще називають "безступінчастою трансмісією". Передавальне число в такій АКПП змінюється безперервно і плавно, дозволяючи «вижимати» з двигуна максимум потужності.

Основний недолік варіатора - монотонність "звучання". Інтенсивний розгін автомобіля відбувається із постійним однаковим звуком двигуна, що витримують далеко не всі водії. У нових моделях цю проблему постаралися вирішити за рахунок створення псевдо передач, коли варіатор прагне імітувати роботу класичних коробок автомат. До переваг варіатора можна віднести нижчу вагу, економічність та хорошу динаміку. Мінус – у вкрай дорогому ремонті коробок автомат, а також у неможливості працювати з потужними двигунами.

Роботизована механіка. Конструктивно така коробка дуже нагадує стандартну механічну коробку. У ній є зчеплення (або кілька) та вали передачі потужності від двигуна. У разі пари зчеплень одне з них відповідає за парні передачі, а друге – за непарні. Як тільки електроніка робить висновок необхідність перемикання, диск одного зчеплення плавно розмикається, а другий, навпаки, замикається. Основна відмінність від ручної коробки – повністю автоматичне керування. Не змінюється і манера їзди, яка залишається аналогічною до їзди на "автоматі".

До переваг можна віднести знижену витрату палива, доступну ціну, дуже високу швидкість перемикання передач та низьку вагу коробки. Є у цієї коробки і недоліки. У деяких режимах їзди перемикання можуть відчуватися досить сильно (особливо до цього були схильні перші версії коробок такого типу). Дорогий та складний ремонт у разі виходу з ладу.

*Фахівці компанії Volkswagen створили нову, унікальну роботизовану преселективну коробку передач другого покоління - DSG (Direct Shift Gearbox). Ця АКПП поєднує у собі всі сучасні технології трансмісій різних типів. Перемикання швидкостей здійснюється вручну, але за весь процес відповідає електроніка та різні автоматизовані механізми.

З чого складається АКПП?

Виробники коробок передач постійно вдосконалюють їх конструкцію в прагненні зробити економічнішими та функціональнішими. Проте кожна АКПП складається з наступних базових елементів:

• гідротрансформатора. Складається з насосного та турбінного коліс, реактора;
• масляного насосу;
• планетарний редуктор. У конструкції шестірні, набори муфт та фрикціони;
  електронної системи управління – датчики, гідроблок (соленоїди + золотники
• розподільники), важіль селектора.

Гідротрансформатор в АКПП виконує функцію зчеплення: передає і збільшує крутний момент, від двигуна до планетарного редуктора і короткочасно від'єднує трансмісію від двигуна, щоб переключилася передача.

Насосне колесо з'єднане з колінвалом двигуна, а турбінне колесо – з планетарним редуктором через вал. Між колесами розташований реактор. Колеса та реактор оснащені лопатями певної форми. Всі елементи гідротрансформатора зібрані в одному корпусі заповненого рідиною ATF.

Планетарний редуктор складається із кількох планетарних передач. Кожна планетарна передача включає сонячну (центральну) шестерню, водило з шестернями-сателітами і коронну (кільцеву) шестерню. Будь-який елемент планетарної передачі може обертатися чи блокуватися (як ми писали вище, обертання передається від гідротрансформатора).

Щоб переключити певну передачу (першу, другу, задню тощо), потрібно заблокувати один або кілька елементів планетарки. Для цього використовуються фрикційні муфти та гальма. Рухливість муфт та гальм регулюється через поршні тиском робочої рідини ATF.

Електронна система керування. Точніше, електрогідравлічна, т.к. для безпосереднього перемикання передач (увімкнення/вимкнення муфт та гальмівних стрічок) та блокування ГДТ використовується гідравліка, а для регулювання потоків робочої рідини - електроніка. Система складається з:

• гідроблоки. Є металевою плитою з безліччю каналів, в яких встановлені електромагнітні клапани (соленоїди) і датчики. Власне, гідроблок управляє роботою АКПП виходячи з даних, отриманих від ЭБУ. Пропускає рідину каналами до механічних елементів коробки - муфт і гальм;
• датчиків - частоти обертання на вході та виході коробки, температури рідини, положення важеля селектора, положення педалі газу. Також блок керування АКПП використовує дані з блоку керування двигуном;
• важеля селектора;
• ЕБУ - зчитує дані датчиків та визначає логіку перемикання передач відповідно до програми.

Принцип роботи коробки-автомат

Коли водій заводить авто, обертається колінвал двигуна. Від коленвала запускається масляний насос, який створює та підтримує тиск олії у гідравлічній системі коробки. Насос подає рідину на колесо насоса гідротрансформатора, воно починає обертатися. Лопаті насосного колеса перекидають рідину на турбінне колесо, також змушуючи його обертатися. Щоб олива не потрапляла назад, між колесами встановлений нерухомий реактор з лопатями особливої конфігурації - він коригує напрямок і щільність потоку оливи, синхронізуючи обидва колеса. Коли швидкості обертання турбінного та насосного коліс вирівнюються, реактор починає обертатися разом із ними. Цей момент називається точкою зчеплення.

Далі в роботу включається ЕБУ, гідроблок та планетарний редуктор. Водій переводить важіль селектора у певне положення. Інформацію зчитує відповідний датчик, передає в ЕБУ, і вона запускає програму, що відповідає обраному режиму. У цей момент певні елементи планетарного редуктора обертаються, інші зафіксовані. За фіксацію елементів планетарного редуктора відповідає гідроблок: ATF під тиском подається певними каналами і притискає поршні фрикціонів.

Як ми вже писали вище, для вмикання/вимкнення муфт та гальмівних стрічок в АКПП використовується гідравліка. Електронна система управління визначає момент перемикання передач за швидкістю та навантаженням на двигун. Кожному діапазону швидкості (рівню тиску оливи) у гідроблоці відповідає певний канал.

Коли водій тисне на газ, датчики зчитують швидкість та навантаження на двигун і передають дані до ЕБУ. На підставі отриманих даних ЕБУ запускає програму, яка відповідає обраному режиму: визначає положення шестерень та напрямок їх обертання, розраховує тиск рідини, віддає сигнал на певний соленоїд (клапан) та у гідроблоці відкривається канал, який відповідає швидкості. По каналу рідина надходить до поршнів муфт та гальмівних стрічок, які блокують шестерні планетарного редуктора у потрібній конфігурації. Так включається/вимикається необхідна передача.

Перемикання передач залежить від характеру набору швидкості: при плавному прискоренні передачі підвищуються послідовно, при різкому розгоні спочатку включиться знижена передача. Це також пов'язано з тиском: при плавному натисканні на педаль газу тиск поступово зростає і клапан відкривається поступово. При різкому розгоні тиск підвищується різко, сильно тисне на клапан і не дає йому відкритися відразу.

Електроніка значно розширила можливості автоматичних коробок. До класичних переваг гідромеханічних АКПП додалися нові: різноманітність режимів, здатність самодіагностики, адаптивність під стиль керування, можливість вибирати режим вручну, економія палива.

У чому різниця серед АКПП?

Багато автомобілістів продовжують активно дивитися у бік АКПП, тому є широкий перелік причин. Також нікуди не зникла традиційна механіка. Поступово збільшує свою присутність варіатор. Що ж до роботів, то перші версії цих коробок позиції втрачають, але їм на зміну приходять удосконалені рішення на кшталт преселективних КПП.

Об'єктивно навіть найнадійніші існуючі автоматичні коробки не можуть забезпечити такий самий рівень безвідмовності і довговічності, як механіка. При цьому МКПП помітно поступається за рівнем комфорту, і зіштовхує водія з необхідністю надто багато часу та уваги приділяти зчепленню та селектору трансмісії.

Якщо поглянути на ситуацію максимально об'єктивно, то можна сказати, що в наш час краще та краще брати автомобіль з класичним автоматом. Такі коробки надійні, доступні в ремонті та обслуговуванні, добре почуваються в різних умовах експлуатації.

Що ж стосується того, на якій коробці передач вам буде комфортніше, краще і приємніше їздити, то тут на перше місце можна сміливо ставити варіатор.

Роботизована механіка підійде власникам легкових авто, які віддають перевагу спокійному режиму руху по місту та шосе, і тим, хто прагне максимально економити паливо. Преселективна коробка (друге покоління роботизованих коробок передач) оптимальна для активної їзди, високої швидкості та швидкісних маневрів.

Так, якщо брати рейтинг по надійності серед АКПП коробок передач, то перше місце напевно гідротрансформатор. Варіатори та роботи ділять між собою другу позицію.

Спираючись на думку експертів та їх прогнози, майбутнє все ж таки за варіаторами та преселективними коробками. Їм ще належить пройти великий шлях становлення та вдосконалення. Але вже зараз ці коробки стають простішими, комфортнішими та економічнішими, залучаючи тим самим велику аудиторію покупців. Що саме вибрати, вирішувати лише вам.