Приезжал как-то к нам клиент на Пассате. Пассат не новый, из Германии, год в России проездил. Всё вроде хорошо, да жалоба есть у человека – коробка у машины автоматическая дёргается на ходу, говорит «того и гляди – выпрыгнет». Дело нам знакомое, сколько таких коробок изнутри видели – счёт потеряли. Говорим – продиагностируем. А клиент в ответ – там наверное сцепление износилось, диск поменяйте! И невдомёк, что сцепления-то нет!

 Ладно бы один такой клиент был. Нет – очень многие даже приблизительно не понимают, что и как внутри «чёрного ящика» работает. Самое интересное, что это вовсе не та категория «гаражных знатоков», которые считают, что рычагом понижающей коробки на «Ниве» подключается передний мост или что инжектор – зло, а вполне образованные в авто теме люди. Просто АКПП для них абсолютно незнакомое устройство, которого бояться. Ну и конечно, всегда рассуждают по аналогии со знакомым – с «механикой».

 А сравнения такие неуместны почти совсем! Устройство АКПП в корне отличается от устройства «механики». Единственное, что их роднит – наличие ступеней, но и то весьма опосредованно.

Вообще, любое устройство для изменения передаточного отношения нужно лишь затем, чтобы «спрямить» моментную характеристику двигателя. Причём не всякого. Паромобилю или электромобилю никакие подобные устройства не нужны – характеристики их двигателей таковы, что при изменении оборотов момент практически не изменяется и, следовательно, регулировать практически нечего. Надо больше тяги – ставь мотор мощней!

 Другое дело – двигатель внутреннего сгорания! Если его подключить напрямую к колёсам через редуктор, то окажется, что сначала машина едет, потом «тянет», а на высоких оборотах «скисает». Понятно, что далеко так не уедешь.

 Это стало понятно первым же автомобилестроителям. Естественно, мысль их стала развиваться в сторону создания устройства, которое могло бы выступать «посредником» между требованиями водителя и дороги и желаниями двигателя.

 Идеальным вариантом был бы редуктор, который бы сам менял передаточное отношение в зависимости от нагрузки, т.е. обладал бы обратной двигателю характеристикой. В итоге, наступило бы автомобильное счастье – двигатель бы всегда работал на оборотах максимального момента, а изменение скорости в установившихся режимах движения осуществлялось бы только за счёт изменения передаточного отношения редуктора.

 Понятно, что создать такое устройство было на заре автомобилестроения невозможно. Поэтому взгляды конструкторов устремились на создание «коробок скоростей» - аналогов современной «механики».

Что такое механическая коробка?

 Если говорить очень утрированно – это набор шестерёнок, комбинации которых дают разные передаточные отношения. Очевидно, что эти шестерёнки надо как-то переключать. И вот тут и приходит на помощь всем знакомое сцепление, которое отсоединяет коробку от двигателя, что и позволяет осуществить переключение.

 До автомобильного счастья, правда, такому устройству далеко – идеальная механическая коробка должна иметь бесконечно большое количество ступеней чтобы обеспечить двигателю идеальную характеристику. Так что неизбежен компромисс – обычные для современных автомобилей 4-5 ступеней – это и есть его результат. Но вряд ли те водители, которые выбирают автомобили с АКПП, задумываются о несовершенстве мира механических коробок. Скорее их волнует удобство, ведь за день средний водитель взаимодействует с «ручкой» не менее 500 - 1000 раз!

 Что такое автоматическая коробка?

 Устройство АКПП в корне иное. В его основе – мысль о том, что крутящий момент можно-таки менять бесступенчато и достичь идеальной характеристики силового агрегата.

 Правда, в основе АКПП лежат уже не механические принципы, а принципы гидравлики – посредником выступает масло в гидротрансформаторе.

Что такое гидротрансформатор?

Гидротрансформатор или «улитка» - это «сердце» автоматической коробки. В её основе довольно простая идея – передавать крутящий момент не посредством механических связей, а посредством вращения крыльчаток турбин. Ближайшая аналогия – мельничное колесо. Льём больше воды - получаем большую скорость. Гидротрансформатор работает по подобному принципу, только вместо воды его рабочая жидкость – специальное масло.

 Это масло нагнетается крыльчаткой, расположенной на входном валу (со стороны двигателя) на крыльчатку, расположенную на выходном валу (со стороны трансмиссии). При изменении условий движения изменяется и соотношение между скоростями крыльчаток, а значит и валов. Для увеличения крутящего момента используется реакторное колесо (иначе реактор или статор), которое служит для того, чтобы направлять неизрасходованные потоки масла с одной крыльчатки на другую, тем самым используя всю энергию двигателя.

 С увеличением оборотов двигателя, скорости входной и выходной крыльчатки практически уравниваются и в этом случае реактор практически не выполняет никакой полезной работы, а гидротрансформатор работает в режиме обычной гидромуфты с КПД в районе 80 – 85 процентов. Для того, чтобы избежать лишних потерь энергии, в этом режиме используется так называемая «стопорная плита», которая механически жёстко блокирует входной и выходной валы.

 Казалось бы - вот оно,  решение! Достаточно простое и универсальное. Но не всё так просто. Гидротрансформатор, хоть и способен плавно изменять крутящий момент, не в состоянии выступать в качестве повышающего редуктора. Максимум, который он обеспечивает – это увеличение момента в 2.5 –3 раза. Этого было достаточно для многолитровых двигателей американских автомобилей «золотой эры» с сумасшедшим крутящим моментом, но никак ни для современных двигателей. Кроме того, возникает и проблема заднего хода, который не может обеспечить стандартный гидротрансформатор сам по себе.

 В итоге гидротрансформатор приходится дополнять механической частью. В современных коробках это чаще всего планетарные передачи.

 Что такое планетарная передача?

Планетарная передача – это система, состоящая из нескольких шестерней – одной внутреннего зацепления (эпицикл), одной внешнего (солнечная шестерня) и нескольких шестерней – сателлитов, которые могут вращаться вокруг солнечной шестерни и управляются водилом. Особенность планетарной передачи в том, что малое центральное колесо, водило и большое центральное колесо вращаются относительно одной общей оси, что позволяет осуществлять изменение передаточного отношения блокировкой тех или иных элементов планетарной передачи. Обычно в четырёхступенчатой автоматической коробке передач применяется три планетарных ряда.  

Управляют же блокировкой их элементов с помощью фрикционов и тормозных лент, которые в свою очередь управляются гидравлической системой с помощью клапанов, давление в которых изменяется в прямой связи с условиями движения. Гидравлическая система современных АКПП весьма сложна и включает в себя множество элементов, управляемых электроникой.

 Как мы видим, устройство АКПП, несмотря на достаточно простую на первый взгляд идею с гидротрансформатором, не из простых и включает в себя множество систем, стабильная работа которых зависит от их взаимодействия. Понятно, что мало кто из водителей готов в это вникать. В общем – то этого и не требуется – главное правильно эксплуатировать и не забывать об азах обслуживания. Кстати, наш клиент на Пассате «прокололся» именно на этом – после покупки не сменил масло и фильтр. В итоге – переборка гидротрансформатора.