Устройство автоматической коробки передач – устройство и принцип работы классического автомата

Содержание

устройство и принципы работы АКПП

Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.

Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

Содержание статьи

Устройство и принцип работы АКПП

Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.

Гидротрансформатор

Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта – устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, – с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо — реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем. Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.

Планетарная передача

Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом — как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.

Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Режимы работы гидротрансформатора

Движение масла в гидротрансформаторе

Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное — неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа — обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор — крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.

Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы — низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.

Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.

При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.

В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.

НеподвижныйВедущийВедомыйПередача
КоронаСолнцеВодилоПонижающая
ВодилоСолнцеПовышающая
СолнцеКоронаВодилоПонижающая
ВодилоКоронаПовышающая
ВодилоСолнцеКоронаРеверс, понижающая
КоронаСолнцеРеверс, повышающая

Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.

Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.

Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.

Механизм Симпсона

Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции – вот ее неоспоримые достоинства.

Механизм Равинье

Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток – низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.

Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.

Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.

Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Как работает система управления АКПП

Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.

Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.

Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан – дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан — дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях).

В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан – дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном — дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.

Определение момента переключения передач

Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана – дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан – дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан – дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана — дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.

Блок клапанов в сбореКорпус блока клапановАКПП в разрезе

Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз – это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.

Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.

АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.

Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi – Tiptronic, BMW – Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

Неисправности АКПП

Неисправности в работе АКП чаще всего проявляются в вялом разгоне, толчках при переключениях, невключении одной или нескольких передач, беспорядочном их переключении, посторонних шумах при работе. Причиной многих неполадок в работе является недостаточный уровень масла в коробке. На большинстве автомобилей порядок его проверки одинаков. Установив машину на ровную площадку, при заведенном двигателе и нажатой педали тормоза поочередно, на несколько секунд, включаем все режимы. Это позволяет маслу растечься по всем каналам. После этого селектор АКП устанавливаем, в зависимости от конкретной марки, либо в нейтральное положение, либо в положение парковки. Вынимаем щуп и проверяем уровень. На щупе может быть или две метки – минимального и максимального уровня, или четыре – две для холодного масла, две для прогретого.

На некоторых марках процедура проверки отличается от вышеописанной. Например, на «автоматах» Хонды уровень масла проверяют при неработающем двигателе. Не на всех коробках имеются щупы, а может быть только контрольное отверстие, закрытое пробкой. В этом случае уровень проверяется «сервисным» щупом, который есть только в мастерской. Для проверки уровня может использоваться и контрольная пробка в поддоне.

В некоторых автомобилях в главной передаче применяются не цилиндрические, а конические гипоидные шестерни, которые смазываются трансмиссионным маслом. Поэтому если шестерни располагаются в одном корпусе с фрикционами АКП, для масла используется отдельный картер. При доливке важно не перепутать пробки, так как масла для коробки и главной передачи, естественно, несовместимы.

При недостаточном уровне масла из коробки слышны посторонние звуки, начинает шуметь масляный насос. Перелив тоже вреден – лишнее масло вспенивается, подвергается перегреву и окислению. Излишки легко откачать с помощью шприца с надетой на него гибкой трубкой.

После проверки уровня в обязательном порядке следует оценить состояние масла – его цвет и запах. Нормальное, рабочее масло должно быть темно-коричневого или темно-красного цвета и не иметь запаха гари. Оно должно быть текучим и не липким. О наличии неисправностей свидетельствуют механические примеси и помутнение. Примеси попадают в масло в результате износа деталей коробки. Помутнение вызывается попаданием антифриза, если масляный радиатор АКП встроен в радиатор охлаждения двигателя. Кроме того, фрикционы, впитывая антифриз, разбухают, теряя при этом свои свойства. Если масло имеет запах гари, это верный признак подгорания фрикционов. Тяжелые условия эксплуатации приводят к перегреву масла, при этом оно обесцвечивается. Если цвет и запах масла в норме, то его уровень восстанавливают доливкой, если же масло непригодно, его заменяют с обязательной заменой и масляного фильтра. Масло также рекомендуется заменить после 120-150 тысяч километров пробега, даже если производитель обещает его использование на протяжении всего срока службы коробки.

Одна из важнейших деталей АКПП – насос. Они бывают шестеренчатого или лопастного типа. Насос создает давление, необходимое для работы коробки. Если уровень масла недостаточен, в систему попадает воздух. Так как воздух сжимается, давление в гидросистеме падает. В результате передачи переключаются с запозданием, фрикционы пробуксовывают и быстрее изнашиваются. К нарушениям в работе насоса могут привести и повреждения поддона. Если автомобиль ударился днищем, после чего появился громкий шум – в первую очередь проверьте поддон. Деформированная деталь мешает нормальной закачке масла.

В случае, если наблюдаются нарушения в работе коробки, а уровень масла и его качество в норме, необходима более серьезная диагностика. Электроника – самая капризная и непредсказуемая часть АКПП. Все современные коробки имеют собственный блок управления, в котором фиксируются ошибки в ее работе. Но сканеры, способные считывать полную информацию, имеются только у официальных дилеров. Однако некоторые ЭБУ имеют «продвинутую» систему самодиагностики, что упрощает работу диагноста специализированного сервиса. Но вот найти хорошего диагноста непросто. Ведь он должен не только знать, как работает АКПП, но и как она взаимодействует с системой управления двигателем. Например, из-за неисправности датчика массового расхода воздуха на некоторых автомобилях может снижаться давление масла в АКПП. В результате фрикционы «буксуют», а малоопытный специалист будет искать неисправность в самой коробке очень долго. Хороший диагност должен обладать аналитическими способностями, ведь инженеры постоянно совершенствуют конструкции АКП, вводя новые датчики и исполнительные механизмы. Документация по ремонту далеко не всегда отражает эти изменения, специалисту сервиса приходится разбираться в них самостоятельно.

Кроме того, в работе вполне исправной коробки могут возникать временные сбои. Например, при плотном городском движении электроника, перегреваясь, начинает хаотично переключаться с первой на вторую передачу и наоборот. Как только условия движения становятся более равномерными, работа АКП нормализуется. Такую же нелогичную работу может спровоцировать и «спортивный» стиль езды. Владелец обращается в сервис с жалобой, а диагност не находит в памяти ЭБУ никаких ошибок!

Еще один важный узел любой АКПП – гидротрансформатор. Он играет роль сцепления, передавая крутящий момент от двигателя. Наиболее часто встречающиеся его неисправности – поломка муфты свободного хода реактора и износ упорных подшипников. При выходе из строя муфты падает передаваемый гидротрансформатором крутящий момент, разгон автомобиля становится медленным. Износ упорного подшипника проявляется повышенным шумом при положении селектора во всех «ездовых» режимах и его пропадании в положениях «нейтрали» и «парковки». Сильный износ может привести к тому, что турбинное и насосное колесо цепляются друг за друга, и загиб их лопаток неизбежен.

Вообще, при любом ремонте АКПП гидротрансформатор в обязательном порядке вскрывают для проведения профилактики. Такую работу производят высококвалифицированные специалисты. Гидротрансформатор закрепляют и вскрывают по сварочному шву. Особого мастерства требует регулировка зазоров подшипников и окончательная сварка при сборке.

avtonov.info

Как работает Автоматическая Коробка Передач (АКПП)?

Довольно часто раньше можно было услышать, что автоматическую коробку переключения передач (АКПП) выбирают преимущественно женщины из-за неумения обращения с «механикой». Однако сейчас многие поняли, что АКПП – это удобство и комфорт при вождении. В этой статье мы предлагаем разобраться устройстве автоматической коробки передач.

Так как же устроена автоматическая коробка переключения передач?

Когда двигатель начинает свою работу, его мощность, обороты и крутящий момент минимальны, хотя для того, чтобы начать движение, нужны именно максимальные показатели мощности, оборотов и крутящего момента. Однако при хорошем разгоне максимальной мощности, больших оборотов и крутящего момента не требуется, хотя двигатель как раз и работает во всю мощь в этот момент. Компенсирует подобный недостаток трансмиссия, преобразуя и передавая на колеса в нужный момент определенное передаточное число.

В отличие от механической, автоматическая трансмиссия без участия водителя выбирает соответствующее на данным момент движения передаточное число. Она является своеобразным связующим звеном между двигателем внутреннего сгорания и ведущими колесами. Ведь просто передать крутящий момент и мощность от двигателя к колесам недостаточно, нужно его еще и качественно преобразовать. Эту задачу и выполняет автоматическая трансмиссия.

Устройство автоматической коробки передач конструктивно состоит из (для визуализации сравним здесь АКПП с МКПП):

  • Гидротрансформатора, который в МКПП соответствует сцеплению.
  • Планетарного ряда, соответствующего в МКПП блоку шестерен.
  • Переднего фрикциона, заднего фрикциона, тормозной ленты – позволяют переключать передачи.
  • Управляющего устройства, контролирующего переключение передач в АКПП со встроенной системой управления электронного типа.

Следует отметить, что гидротрансформатор является заменителем привычного в автомобилях с механической коробкой передач сцепления. Именно поэтому в авто с «автоматом» вместо привычных трех педалей есть только педали тормоза и газа. Для движения достаточно зафиксировать рычаг переключения на «drive» и нажать педаль газа.

В чем заключается самое главное отличие АКПП от МКПП?

В предыдущей статье мы рассмотрели, как устроена механическая коробка переключения передач и выяснили, что переключения передачи происходит при подключении определенной шестерни, а их несколько наборов. Коробка-автомат задействует в своей работе только один набор шестерен для переключения передач, и позволяет это сделать планетарная передача.

Планетарная передача по своим размерам небольшая – как средняя дыня, но она отвечает за передачу всех возможных передаточных чисел, а все остальные части в коробке-автомате только помогают ей успешно справляться с этой сложной задачей. Конструктивно она включает в свой состав солнечные шестерни, вслед за которыми идут сателлиты и коронная шестерня. Они могут фиксироваться в определенном положении, работая на вход или выход – тем самым, определяется передаточное число.

Планетарная передача использует блокировку одних элементов и разблокировку других для переключения передач и состоит всего из одного центрального вала, в то время как МКПП для этого задействует сцепляющиеся между собой шестерни и параллельные валы – в этом преимущество планетарной передачи и автоматической трансмиссии в целом.

Тормозная лента и фрикционы

Благодаря тормозной ленте и фрикционам может выполняться блокировка тех или иных элементов планетарного ряда – а это дает возможность переключать различные передачи. Тормозная лента блокирует элементы планетарной передачи на корпус АКП (она крепится к корпусу), а фрикционы позволяют блокировать составляющие планетарного ряда между собой, предотвращая вращение блокируемых элементов против часовой стрелки. Тормозная лента имеет довольно высокую удерживающую способность и блокирует элементы планетарного ряда за счет эффекта самосжатия.

Гидротрансформатор: демпфер крутильный колебаний, который гасит сильные толчки

Гидротрансформатор имеет в своей конструкции турбину и насос. Между этими лопастными машинами располагается реактор (внешне выглядит, как колесо с лопатками), который является направляющим аппаратом. Он может быть легко блокирован обгонной муфтой или просто вращаться, все зависит от условий движения.

Лопасти центробежного насоса отбрасывают на турбинное колесо масло, потоки которого, собственно, и передают крутящий момент от ДВС к АКПП. Чтобы масло циркулировало непрерывно, предусмотрены специальные зазоры между турбиной и насосом, а их лопастям еще на производстве придается определенная геометрия. Именно тот факт, что крутящий момент передается потоками масла, объясняет отсутствие жесткой связи между самой КПП и движком (в механике первичный вал соединен напрямую с двигателем). Благодаря подобной схеме возможна остановка авто без выключения двигателя.

Однако мы говорили ранее, что просто передать крутящий момент на ведущие колеса недостаточно, необходимо его еще и качественно изменять – с этой задачей справляется реактор. Поскольку он расположен между турбиной и насосом, его лопатки располагаются на пути возвращения масла из турбины в насос. Если ректор неподвижен, то скорость масла, циркулирующего между колесами, увеличивается. И чем больше скорость циркулирующего масла, тем большее воздействие оно оказывает на колесо турбины. Реактор начинает вращаться в то момент, когда начинают сравниваться скорость насоса и обороты турбины, тем самым, снижая кинетическую энергию рабочей жидкости. Этот режим работы реактора принято называть «режимом гидромуфты».

Иногда преобразовывать скорость и крутящий момент просто не нужно (допустим, вы едете по прямой на постоянной скорости), тогда гидротрансформатор блокируется фрикционом. Но как только условия движения меняются (перешли с постоянной скорости по прямой на подъем в гору), гидротрансформатор тут же включается в работу. При уменьшении частоты вращения турбины начнет затормаживаться реактор, вследствие чего циркулирующее масло наберет скорость и автоматически увеличит показатель крутящего момента, который передается на колеса (то есть на вал от турбины). Этого диапазона увеличения хватит для преодоления подъема без необходимости переключения на более низкую передачу.

Каким образом включается передача?

Переключение передач происходит без разрыва мощности – одна выключилась, тут же включается другая. Гидравлический толкатель приводится в движение давлением масла, используемого в гидротрансформаторе, после чего он давит на фрикцион. Показатель давления регулируется электроникой. В этот момент элементы фрикциона (связанные жестко с валом) застопорятся. Вал останавливается, и передача включается.

При переключении рычага АКПП в режим «drive», на центральный вал передается крутящий момент от двигателя. Вал соединяется с солнечной шестерней, в то время как коронная шестерня блокируется фрикционом. Как только будет разблокирована коронная шестерня, она наберет свою мощность при вращении, и передача повысится. Если же электронному устройству пришла команда на понижение передачи, то вал фиксируется фрикционом, в то время как двигатель вращает солнечную шестерню планетарного ряда. В этот момент коронная шестерня теряет свою мощность и передача понижается.

Для наглядной демонстрации устройства автоматической коробки передач, также предлагаем посмотреть видео компании Toyota.

kakustroen.ru

Устройство и принцип действия АКПП

Благодаря конструктивной особенности автоматическая коробка передач обеспечивает с помощью автоматики выбор необходимой для движения автомобиля передачи, без участия в этом процессе водителя. При этом, в отличие от механической коробки передач, правая рука водителя освобождается от движений по переключению передач и отпадает необходимость оборудовать автомобиль педалью сцепления, что также исключает из процесса управления транспортным средством движения ноги водителя по выжиманию сцепления.

Для начала движения автомобиля, оборудованного АКПП, водителю достаточно перевести рычаг коробки в нужное положение и далее остается только регулировать скорость педалями газа и тормоза. Управлять транспортным средством, оснащенным автоматической коробкой значительно проще, что дает большую возможность водителю сосредоточится на дорожной обстановке.

Независимо от вида, любая трансмиссия — будь то механическая либо автоматическая, выполняет одинаковые функции в автомобиле – эффективное использование крутящего момента двигателя, но различными способами исходя из своих особенностей конструкций.

Устройство АКПП

Функционирование автоматической коробки передач основывается на работе её планетарных механизмов и гидромеханического привода. В небольшом диапазоне оборотов двигателя коробка-автомат дает возможность автомобилю двигаться в большом диапазоне скоростей. К основным элементам устройства АКПП относят следующие механизмы:

  • гидротрансформатор;
  • планетарный редуктор;
  • пакеты фрикционов;
  • тормозная лента;
  • устройство управления.

Основные узлы и принцип действия АКПП

В основу принципа действия АКПП положено свойство жидкости при вращении передавать энергию. Это свойство позволило создать устройство (гидромуфта, гидротрансформатор), в котором отсутствует жесткая связь между входным и выходным валами, а механическая энергия между этими валами передается с помощью потока рабочей жидкости.

Гидротрансформатор в АКПП выполняет функцию автоматического переноса крутящего момента от силового агрегата на основные узлы коробки передач, что соответствует функции узла сцепления в механической коробке передач. После достижения определенных оборотов двигателем, используя давление рабочей жидкости на узлы гидротрансформатора — насосное колесо, которое жестко соединено с коленвалом силового агрегата и турбинное колесо, взаимосвязанное с основным валом коробки передач, происходит передача крутящего момента. Во время уменьшения оборотов силового агрегата падает давление жидкости на турбинное колесо, и оно останавливается. Соответственно сцепление двигателя с коробкой прерывается.

В связи с тем, что гидротрансформатор ограничен в возможности передачи механической энергии в широких диапазонах, он соединяется с планетарными многоступенчатыми передачами, обеспечивающими переключение скоростей и реверсивное вращение.

По своему устройству планетарный редуктор представляет собой шестерни, вращающиеся вокруг центральной – «солнечной» шестерни. Он функционирует посредством блокирования и разделения определенных элементов планетарного ряда. Для трехскоростной АКПП используется два планетарных механизма, а в четырехскоростной — три.

Пакеты фрикционов или система фрикционов представляют собой механизмы, которые блокируют подвижные элементы планетарного редуктора между собой. По своему устройству это набор из нескольких подвижных и неподвижных колец, которые под воздействием гидравлического толкателя застопориваются, что обеспечивает переключение соответствующей передачи.

В переключении передач принимает участие и тормозная лента, которая временно блокирует нужные элементы планетарного редуктора. Принципом ее работы является эффект самозажатия, используемый для блокирования этих элементов. Имея относительно небольшой размер, тормозная лента смягчает удары механизмов в момент их работы.

Устройство управления предназначено для регулирования функционирования тормозной ленты и работы фрикционов. Оно состоит из блока клапанов, имеющего золотники, пружины,  систему каналов и другие элементы. Устройство управления выполняет функцию переключения передач, основываясь на конкретных условиях движения транспортного средства — при его ускорении задействует повышенную передачу, а при торможении — пониженную.

Режимы работы АКПП

Автоматическая трансмиссия может работать в нескольких стандартных режимах. Все они обозначаются выработанными еще в прошлом столетии символами на латинском языке: P, D, N, R.

Парковочный режим «P» или parking – обеспечивает выключение всех передач. При этом ведущие колеса заблокированы механизмами коробки передач, и она отключена от двигателя. В этом режиме осуществляют запуск двигателя.

Видео о прогреве коробки «автомат»:

Режим движения «D» или drive – обеспечивает автоматическое переключение передач при движении автомобиля вперед.

Режим «N» или нейтральная передача – обеспечивает расцепление ведущих колес автомобиля от коробки передач. Этот режим используют во время коротких остановок или при необходимости буксировки автомобиля.

Режим реверсного движения «R» — обеспечивает движение автомобиля задним ходом.

Управление водителем автоматической коробкой должно выполняться в установленной последовательности: 1. Паркинг; 2. Реверс; 3. Нейтраль; 4. Движение.

В современных АКПП для комфортной езды предусмотрены дополнительные режимы работы.

Режим пониженной передачи «L» — используется во время медленного движения в сложной дорожной обстановке. В этом режиме коробка передач работает только на выбранной передаче, независимо от изменения оборотов силового агрегата.

Режимы «2» и «3» — используются при буксировке груза транспортным средством или же в соответствующих условиях. Цифры обозначают число фиксированной передачи, на которой происходит движение автомобиля.

Режим овердрайв «O/D» или «Overdrive» — используется для частого автоматического задействования повышающей передачи. Такой режим обеспечивает более экономичное и равномерное движение автомобиля, в основном на шоссейных дорогах.

Режим городского движения «D3» — ограничивает автоматическое переключение коробки до третей передачи.

Режим уравновешенного движения «Norm» — позволяет коробке переходить на повышенные передачи при достижении средних значений вращения коленчатого вала двигателя.

Режим зимнего движения «S» или «Snow» (также может обозначаться символом «W» или «Winter») – позволяет автомобилю начинать движение со второй передачи, тем самым предотвращая пробуксовывание ведущих колес. Также во время движения работа АКПП выполняется более мягко с использованием низких оборотов двигателя.

Замена масла в АКПП своими руками на видео:


2auto.su

Автоматическая коробка передач (АКПП) - устройство и принцип работы. Гидротрансформатор, планетарный редуктор

Как ни странно, но в настоящее время АКПП (автоматическая коробка переключения передач) набирает популярность у автолюбителей и будущих автовладельцев. (Ваш покорный слуга относится к противникам данного вида коробок). Но об этом ниже.

Итак, АКПП…

Основное назначение АКПП - такое же, как и у механики – прием, преобразование, передача и изменения направления крутящего момента. Различаются автоматы по количеству передач, по способу переключения, по типу сцепления и по типу применяемых актуаторов.

Работу АКПП лучше рассмотреть на конкретном примере, а именно на классической трехступенчатой коробке передач с гидравлическими актуаторами (приводами) и гидротрансформатором. Надо отметить, что существуют и преселективные АКПП.

 

В устройство АКПП входит:

  1. Гидротрансформатор – механизм, обеспечивающий преобразование, передачу крутящего момента, используя рабочую жидкость. Рабочая жидкость для АКПП обычно, готовое трансмиссионное масло для автоматических коробок передач. Но многие автолюбители используют  жидкость для гидравлических приводов большегрузной техники (веретенку), хотя это и неправильно. Веретенка не предназначена для работы в условиях высокой скорости движения шестерен.
  2. Планетарный редуктор – узел, состоящий из «солнечной шестерни», сателлитов, и планетарного водила и коронной шестерни. Планетарка является главным узлом автоматической коробки.
  3. Система гидравлического управления – комплекс механизмов, предназначенных для управления планетарным редуктором.

Для того чтобы более полно объяснить принцип работы АКПП начнем с гидротрансформатора.

 

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор служит одновременно сцеплением и гидромуфтой для передачи крутящего момента к планетарному механизму.

Представьте себе две крыльчатки с лопастями, расположенными друг напротив друга на минимальном расстоянии и заключенных в одном корпусе. В нашем случае одна крыльчатка называется насосное колесо, которое соединено жестко с маховиком, вторая крыльчатка называется турбинным колесом и соединено посредством вала с планетарным механизмом. Между лопастными крыльчатками находится рабочая жидкость.

 

Принцип работы гидротрансформатора

 

Во время работы двигателя, при вращении маховика вращается и насосное колесо, его лопасти подхватывают рабочую жидкость и направляют ее на лопасти турбинного колеса, под действием центробежной силы. Соответственно лопасти турбинного колеса приходят в движение, но рабочая жидкость после выполнения работы отлетает от поверхности лопастей и направляется обратно на насосное колесо, тем самым тормозя его. Но не тут то было! Для изменения направления отлетающей рабочей жидкости между колесами располагается реактор, у которого так же имеются лопасти и расположены они под определенным углом. Получается следующее -  жидкость от турбинного колеса возвращаясь через лопасти реактора ударяет вдогонку лопасти насосного колеса, тем самым увеличивая крутящий момент ДВС, потому что сейчас действуют две силы – двигателя и жидкости. Надо отметить, что при начале движения насосного колеса, реактор стоит неподвижно. Так продолжается до тех пор, пока обороты насосного не сравняются с оборотами турбинного колеса и стоящий неподвижно реактор только будет мешать своими лопастям – притормаживать обратное движение рабочей жидкости. Для исключения этого процесса в реакторе находится муфта свободного хода, которая позволяет реактору крутиться со скоростью крыльчаток, этот момент называется точкой сцепления.

Получается, что при достижении номинальных оборотов двигателя, сила от двигателя передается на планетарный механизм через… жидкость. Другими словами гидротрансформатор АКПП превращается в гидромуфту. Значит, крутящий момент уже передался дальше – на планетарный механизм?

Нет! Для того чтобы передать силу от двигателя, необходимо чтобы сработала муфта привода от ведущего вала. Но все по порядку…

 

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор состоит из:

  1. планетарных элементов
  2. муфт сцепления и тормозов
  3. ленточных тормозов

Планетарный элемент представляет собой узел из солнечной шестерни, вокруг которой расположены сателлиты, которые в свою очередь крепятся на планетарное водило. Вокруг сателлитов находится коронная шестерня. Вращаясь, планетарный элемент передает крутящий момент на ведомую шестерню.

Муфта сцепления представляет собой набор дисков и пластин, чередующихся друг с другом. Чем-то муфта АКПП представляет собой сцепление мотоцикла. Пластины муфты вращаются одновременно с ведущим валом, а вот диски соединены с элементом планетарного ряда. Для трехступенчатой коробки планетарных рядов два – первой-второй передачи и второй-третьей. Привод в действие муфты обеспечивается сжатием между собой дисков и пластин, этот работу выполняет поршень. Но поршень не может сам двигаться, в действие он приводится гидравлическим давлением.

Ленточный тормоз выполнен в виде обхватывающей пластины одного из элементов планетарного ряда и приводится в действие гидравлическим актуатором.

Для понятия работы всей коробки разберем работу одного планетарного ряда. Представим себе, что затормозилась солнечная шестерня (в центре), значит, в работе остаются коронная и сателлиты на  планетарном водило. В этом случае скорость вращения водило будет меньше, чем скорость коронной шестерни. Если позволить солнечной шестерне вращаться с сателлитами, а затормозить водило, то коронная шестерня изменит направление вращения (задний ход). Если скорости вращения коронной шестерни, водило и солнечной шестерни, будут одинаковые, планетарный ряд будет вращаться как единое целое, то есть, не преобразовывая крутящий момент (прямая передача). После всех преобразований крутящий момент передается на ведомую шестерню и далее на хвостовик коробки. Надо отметить что мы рассматриваем принцип работы автоматической коробки передач у которой ступени расположены на одной оси, такая коробка предназначена для авто с задним приводом и передним расположением двигателя. Для переднеприводных авто, размеры коробки должны быть уменьшены, поэтому как и МКПП вводятся несколько ведомых валов.

Таким образом, затормаживая и отпуская один или несколько элементов вращения можно добиться изменения скорости вращения и изменения направления. Всем этим процессом управляет гидравлическая система управления.

 

Гидравлическая система управления

Гидравлическая система управления состоит из масляного насоса, центробежного регулятора, системы клапанов, исполняющих устройств и масляных каналов. Весь процесс управления зависит от скорости вращения двигателя и нагрузки на колеса. При движении с места масляный насос создает такое давление, при котором обеспечивается алгоритм фиксации элементов планетарного ряда так, что бы крутящий момент на выходе был минимальным, это и есть первая передача (как говорилось выше – затормаживается солнечная шестерня в двух ступенях). Далее при росте оборотов, давление увеличивается и в работу входит вторая ступень на уменьшенных оборотах, первая ступень работает в режиме прямой передачи. Увеличиваем еще обороты двигателя – коробка передач начинает работать вся в режиме прямой передачи.

Как только нагрузка на колеса увеличится, то центробежный регулятор начнет понижать давление от масляного насоса и весь процесс переключения повторится с точностью до наоборот.

При включении пониженных передач на рычаге переключения, выбирается такая комбинация клапанов масляного насоса, при которой включение повышенных передач невозможно.

 

Достоинства и недостатки АКПП

Главным достоинством автоматической коробки передач, конечно, служит комфорт при вождении - дамы просто в восторге! И, бесспорно, с автоматом двигатель не работает в режиме повышенных нагрузок.

Недостатки (и они очевидны) – низкий КПД, полное отсутствие «драйва» при трогании с места, большая цена, а главное – авто с автоматом нельзя завести с «толкача»!

Подводя итоги, скажем, что выбор коробки это дело вкуса и… стиля вождения!

 

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

 

autoustroistvo.ru

Устройство современной автоматической коробки передач

Коробка — автомат, часто используется в современном автомобилестроении и автолюбителей все чаще интересует устройство любой автоматической коробки передач. Зная основные функции, гораздо проще диагностировать неисправную АКПП. Разберем устройство, подробнее.АКПП является более сложным устройством, чем механический аналог. Тем не менее, простота и удобство в использовании, заставляет задуматься о покупке автомобиля с АКПП.
Основная задача устройства, при этом остается та же. АКПП — переключает передачу, тем самым — изменяя крутящий момент двигателя автомобиля. В наше время, существует большое разнообразия КП. Автоматические КП, отличаются по количеству передач и способу переключения. Устройство автоматической коробки передач, будет рассматриваться на трехступенчатом варианте исполнения. В данном примере, мы рассматриваем наиболее частый вариант АКПП, а именно — с гидравлическим трансформатором. Помимо гидравлики, бывают АКПП с электрическим вариантом переключения.

Устройство и принцип работы АКПП.

Схема АКПП автомобиля, включает в себя следующие элементы.

Гидравлический трансформатор.

Данный механизм, обеспечивает регулировку вращательного момента и его направление на двигатель. Направление происходит, благодаря специальной жидкости. Обычно, состав предоставляется в виде смеси для АКПП. Некоторые автолюбители, заливают в АКПП, смеси для аналогичных составляющих специальной техники. Данная жидкость, может в значительной мере навредить работе АКПП. Дело в том, что жидкость для гидро устройств спец — техники, не адаптированна для функционирования скоростных шестеренок. Поэтому, необходимо использовать жидкость именно для автоматической коробки передач.

Планетарный редуктор.

Данное устройство, состоит из нескольких шестеренок и связующих частей. Данная совокупность устройств, является одной из центральных составляющих автоматической коробки передач.

Данные элементы, связанны между собой и составляют систему АКПП. Редуктор, управляется гидравлический трансформатором АКПП. Для полного понимания устройства АКПП, необходимо разобрать принцип работы обеих частей коробки. Для начала, разберемся с принципом функционирования гидравлического трансформатора.

Гидравлический цилиндр, выполняет две важнейших функции в коробке передач. Он является сцеплением АКПП и передатчиком крутящего момента — редуктору. В корпусе цилиндра, располагаются — насосное колесо и турбинное колесо.
Насосное колесо, соединяется с шестерней, жёсткой сцепкой. Турбинное колесо, благодаря валу — воздействует на планетарный редуктор. Между рабочими элементами, находиться необходимая жидкость. При запуске двигателя, движение маховика передается насосному механизму. Крылья устройства, отправляют рабочую жидкость в сторону механизма турбины. Создавшаяся сила, приводит в действие движимые части турбинного механизма. Во время работы, колесо отталкивает рабочую жидкость.

Между колесами, расположен реактор, имеющий лопасти. После отталкивания турбиной, жидкость проходит через центральную составляющую и преобразует момент движения. Во время работы насосного вала, реактор стоит на месте. Когда вращение насоса сравнивается с крутящим моментом турбины, лопасти реактора начинают двигаться. Это происходит для того, чтобы не тормозить подачу рабочей жидкости. Во избежание нежелательного торможения, лопасти реактора могут двигаться свободно, повторяя вращение колес турбины и насоса. Данный процесс, называется сцепляющей точкой. Когда двигатель автомобиля начинает набирать скорость, крутящая сила направляется в планетарный механизм, с помощью рабочей жидкости.

Планетарный редуктор, включает в себя: планетарные механизмы сцепления и тормоза.
Во время движения, планетарная шестеренка направляет силу на ведомую шестерню. Устройство сцепления АКПП, представлена набором пластинок. Совместно с главным валом, вращаются и пластинки муфты. Диски, полностью зависят от элементов планетарного ряда.
В АКПП, имеющей 3 ступени, состоят двух рядов.

Первый, совмещает в себе первичную передачу и последующую. Второй ряд, связывает передачу номер два с передачей под номером три. Муфта, приводиться в движение благодаря сжатию пластинок. Пластинки, сжимают за счет движения поршня, на который влияет гидравлический поршень. Тормозное устройство, имеет вид пластины, для обхвата одного из планетарных механизмов.
Гидравлическая система управления АКПП, содержит в себе насос для масла, ряд крышек, масляных каналов и регуляторов. Управляющая система, напрямую зависит от вращающего момента движка машины и скорости движения колес автомобиля. Когда автомобиль начинает движение, насос обеспечивает задержку планетарных механизмов. При этом, входящий момент кручения — минимален. Таким образом, включается первая передача. В дальнейшем, с возрастанием вращательного момента, включается последующая передача. Активация передачи, происходит с использованием возрастающего давления. Во время увеличения усилий на колеса, устройство регулирования, снижает давление от насоса. Масляные клапаны, имеют возможность блокировать более высокую передачу, при необходимости работы пониженной.

Во многом, выбор коробки передач, определяется стилем вождения автомобиля. Достоинствами автоматической коробки являются комфорт: и простота вождения. Недостатками: большая цена, сложное устройство и дорогое обслуживание. Ремонт АКПП, требует значительного количества знаний и опыта. При выходе АКПП из строя, обратитесь к профессионалам. Получив необходимые знания, вы будете понимать характер и масштабы неисправности.

Важный момент для сохранения стопоров механизма системы паркинга: при остановке на стоянку под уклон или в горку, необходимо выполнять постановку в паркинг следующим образом:

  • Установить селектор АКПП в положение N (Нейтраль)
  • Затянуть стояночный тормоз
  • Отпустить педаль тормоза, убедиться, что автомоболь стоит на «ручнике»
  • Перевести селектор АКПП в P (Паркинг)

Таким образом, вы сохраните функционал АКПП на долгий период.

Если ваш автомобиль оснащен автоматической коробкой передач, своевременно диагностируйте и обслуживайте устройство. Даже небольшие неполадки в работе АКПП, являются причиной для обращения в сервис. Таким образом вы предотвратите серьезное поражение АКПП и увеличите срок эксплуатации коробки. Меняйте рабочую жидкость, руководствуясь рекомендациями завода — изготовителя. Схема устройства, поможет детально разобраться в принципах его функционирования. Удачи в изучении устройства АКПП!

carmend.ru

Устройство АКПП автомобиля и принцип работы. Типы АКПП

В последнее время автоматические коробки передач набирают все большую популярность. И на то есть свои причины. Такая коробка более простая в эксплуатации и не требует постоянной «игры» сцеплением в пробках. В крупных городах такая КПП далеко не редкость. Но устройство АКПП существенно отличается от классической механики. Многие автолюбители боятся брать машины с такой коробкой. Однако их опасения не оправданы. При правильной эксплуатации автоматическая коробка прослужит не меньше механики. Но чтобы лучше в ней разбираться, следует изучить подробно устройство АКПП автомобиля. Об этом мы расскажем в нашей сегодняшней статье.

Разновидности

Существует несколько типов данных коробок. Так, различают:

  • Гидромеханическую АКПП.
  • Роботизированную (ДСГ).
  • Вариаторную.

В чем особенности каждой из них? Рассмотрим ниже.

Классическая АКПП

Гидромеханическая трансмиссия – наиболее распространенный тип АКПП. Устройство такой коробки предполагает наличие гидротрансформатора, механической коробки передач и системы управления. Но такая конструкция практикуется на машинах с задним приводом. Если это переднеприводный автомобиль, то в устройство АКПП включается еще дифференциал, и главная передача.

Гидротрансформатор (обиходное название – «бублик») – это основной узел в данной трансмиссии. Он служит для изменения и передачи крутящего момента от маховика двигателя на механическую коробку. Также бублик служит для гашения колебаний и вибраций, которые возникают при передаче вращающих усилий от ДВС.

Гидротрансформатор состоит из нескольких колес. Это:

  • Турбинное.
  • Реакторное.
  • Насосное колесо.

Еще в конструкцию входят две муфты – блокировочная и свободного хода. Все эти детали заключены в отдельный тороидальный корпус, который внешне напоминает собой бублик (откуда и столь специфическое название).

Насосное колесо соединяется с коленчатым валом мотора. Турбинное взаимодействует с механической КПП. Между этими двумя элементами располагается реакторное колесо. Оно, в отличие от всех остальных, является неподвижным. Каждое колесо гидравлического трансформатора АКПП имеет лопасти, между которыми проходит рабочая АТФ-жидкость.

Блокировочная муфта автоматической трансмиссии предназначена для блокировки ГТФ (бублика) в конкретных режимах работы ДВС. Муфта свободного хода (также именуемая как обгонная) вращает реакторное колесо в противоположном направлении.

Работа ГТФ

Она осуществляется по замкнутому циклу. Так, АТФ-жидкость начинает поступать от насосного на турбинное, а затем – на реакторное колесо благодаря особой форме лопастей, скорость потока масла начинает неуклонно расти. АТФ-жидкость заставляет быстрее вращаться насосное колесо. Благодаря этому возрастает сила крутящего момента. Кстати, максимальный ее параметр достигается при минимальных скоростях. Это необходимо для того, чтобы машина беспрепятственно тронулась с места даже под нагрузкой. Когда автомобиль начинает набирать скорость, срабатывает муфта и блокируется гидротрансформатор. В данной ситуации производится прямая передача крутящего момента. Стоит отметить, что блокировочная муфта задействуется в АКПП на всех передачах, в том числе и на задней.

В современных автомобилях используется проскальзывающая муфта. Этот режим позволяет предотвратить полную блокировку механизма, что положительно сказывается на расходе топлива и плавности езды.

Планетарный редуктор

Данный узел выполняет функцию механической коробки передач. Редуктор может быть рассчитан на четыре, шесть, семь или восемь скоростей. В редких случаях применяется девятиступенчатая АКПП (например, на автомобилях марки «Ленд Ровер»).

Продолжаем изучать устройство АКПП. Планетарный механизм состоит из нескольких последовательных передач. Они образуют планетарный ряд. Каждая из скоростей включает в себя несколько элементов:

  • Коронную шестерню.
  • Сателлиты.
  • Солнечную шестерню.
  • Водило.

Как производится изменение крутящего момента? Изучая устройство гидротрансформатора АКПП, нужно отметить, что данная операция выполняется при помощи нескольких элементов планетарного ряда. Это водило, а также две шестерни (солнечная и коронная). Блокировка последней позволяет увеличить передаточное число. Солнечная шестерня, напротив, снижает данное отношение. А водило осуществляет смену направления вращения элементов.

Блокировка выполняется при помощи фрикционов. Это своего рода тормоз, который удерживает определенные детали редуктора за счет соединения их с корпусом КПП. В зависимости от марки авто («Мазда» это или «Форд»), устройство АКПП предполагает наличие ленточного или многодискового тормоза. Он замыкается при помощи гидравлических цилиндров. Последние управляются из распределительного модуля. Чтобы предотвратить вращение водила в иную сторону, используется обгонная муфта.

Электронная система

Устройство и работа АКПП современного авто невозможна без электронной системы управления. В нее входит:

  • Блок управления.
  • Входные датчики.
  • Селектор АКПП (устройство его рассмотрим позже).
  • Распределительный модуль.

Отметим, что список входных элементов довольно обширный. Так, сюда входят датчики:

  • Положения педали газа.
  • Температуры АТФ-жидкости.
  • Частоты вращения валов на входе и выходе.
  • Положения селектора АКПП.

Блок управления АКПП непрерывно обрабатывает сигналы, что поступают от данных элементов и формирует управляющие импульсы на исполнительные механизмы. Данный блок взаимодействует с ЭБУ двигателя.

Распределительный модуль выполняет срабатывание фрикционных муфт и управляет потоками АТФ-жидкости в трансмиссии. Данный модуль состоит из золотников-распределителей, а также электромагнитных клапанов с механическим приводом. Эти детали заключены в отдельный алюминиевый корпус и соединяются между собой каналами.

Важный элемент в устройстве АКПП «Хонды» - это соленоиды. Их также называют электромагнитными клапанами. Они нужны для регулирования давления трансмиссионного масла. А золотники выполняют режим работы коробки. Элементы приводятся в действие от рычага АКПП.

Поскольку основной рабочей жидкостью является АТФ-масло, в устройстве любой АКПП предусмотрен насос шестеренного типа. Он работает от ступицы гидротрансформатора и являет основу гидросистемы КПП. Для охлаждения масла в устройстве АКПП «Мерседес» предусмотрен специальный теплообменник. Это небольшой радиатор, что находится в передней части автомобиля. На некоторых моделях он заключен с основным радиатором ОЖ двигателя.

Селектор АКПП

Именно эта деталь осуществляет непосредственное управление автоматической коробкой. Существует несколько режимов работы АКПП:

  • Паркинг.
  • Задний ход.
  • Нейтраль.
  • Драйв (движение вперед).

На некоторых автомобилях «Ниссан» устройство АКПП предполагает наличие спортивного режима. Для его включения необходимо перевести селектор КПП в положение S. Режим отличается тем, что переключение передач осуществляется на более высоких оборотах двигателя. Тем самым достигается больший крутящий момент и скорость автомобиля. Если рассматривать «Кашкай Ниссан», устройство АКПП также предполагает наличие режима ручного переключения скоростей. Такая коробка имеет название «Типтроник».

Роботизированная трансмиссия ДСГ

Это разработка концерна «Фольксваген-Ауди». Появилась данная КПП в середине 2000-х и устанавливается на большинство легковых автомобилей марки «Шкода», «Ауди», а также на «Фольксвагены» (в том числе и на «Туарег»).

Ключевая особенность автоматической коробки ДСГ – это быстрое переключение передач без разрыва потока мощности. Это позволяет увеличить производительность и КПД трансмиссии. Автомобили с ДСГ отличаются хорошей разгонной динамикой. При этом у них ниже расход топлива, по сравнению с классическими гидротрансформаторами.

Устройство и работа АКПП данного типа существенно отличается от предыдущей КПП. Так, здесь нет привычного «бублика». Передача крутящего момента осуществляется за счет использования двух сцеплений. Кроме этого, может устанавливаться противоугонное устройство на АКПП данного типа.

Трансмиссия ДСГ

Она включает в себя:

  • Двухмассовый маховик.
  • Два ряда передач.
  • Главную передачу и дифференциал.
  • Электронную систему управления.
  • Двойное сцепление.

Все это заключено в металлический корпус коробки. Если говорить про двойное сцепление, оно обеспечивает передачу мощности одновременно на второй и первый ряд передач. Если это шестиступенчатая ДСГ, в коробке есть ведущий диск (он соединен с двухмассовым маховиком через входную ступицу) и фрикционные муфты. Последние связаны с рядами передач через главную ступицу.

Кстати, тип сцепления может отличаться на коробке ДСГ. Если это шестиступенчатая коробка, в конструкции использовано сцепление мокрого типа. Масло обеспечивает не только смазку, но и охлаждение фрикционных дисков. Это существенно увеличивает ресурс агрегатов.

Если говорить о семиступенчатой трансмиссии, здесь применена сухая схема. Это существенно снижает объем используемого масла. Если в первом случае для работы ДСГ требовалось не менее шести с половиной литров, то во втором – не более двух. Насос, что нагнетает смазку, является электрическим. Такая конструкция, по мнению экспертов, менее надежная и не отличается высоким ресурсом.

Что касается рядов передач, первый отвечает за работу реверса и нечетных скоростей. Второй же служит для управления четными передачами. Каждый из рядов представляет собой вторичный и первичный вал с определенным набором шестерен. Первичный элемент является полным и расположен соосно, а шестерни жестко соединяются с валом. В это же время шестерни вторичного вращаются свободно. Также в конструкции есть синхронизаторы. Они облегчают включение той или иной скорости в КПП. Чтобы автомобиль мог двигаться назад, в коробке ДСГ предусмотрен промежуточный валю он оснащен реверсивной шестерней.

Управление переключением скоростей обеспечивает электроника. В нее входят различные датчики, блок управления и электрогидравлический блок с массой исполнительных механизмов. Модуль управления находится в картере автоматической роботизированной коробки передач. При работе КПП, датчики анализируют частоту вращения валов на выходе и входе, давление масла, положение вилок включения скоростей, а также температуру смазки. На основании данных сигналов ЭБУ реализует тот или иной алгоритм управления.

Благодаря блоку осуществляется управление гидравлическим контуром КПП. В эту систему входят:

  • Золотники-распределители. Они приводятся в действие от рычага КПП.
  • Электромагнитные клапаны. Данные элементы служат для переключения скоростей.
  • Клапаны регулирования давления. Благодаря ним осуществляется работа фрикционной муфты.

Последние две составляющие относятся к исполнительным механизмам управления роботизированной КПП.

Также в конструкции данной коробки предусмотрен мультиплексор. Он позволяет управлять гидроцилиндрами при помощи электромагнитных клапанов. Что примечательно, количество первых вдвое больше, чем вторых. Таким образом, в исходном положении элемента задействуются одни гидроцилиндры, а в рабочем – другие.

Алгоритм работы роботизированной трансмиссии заключается в последовательном переключении нескольких рядов передач. Так, когда автомобиль начинает движение на первой, вторая уже входит в зацепление со вторым диском. После набора определенных оборотов происходит моментальное переключение. Ведь системе не нужно выбирать тот или иной вал – шестерни уже включились в работу.

Где применяется такая коробка передач? В основном ДСГ используется на автомобилях класса В, С и Д. Во многом все зависит от технических характеристик самого мотора. Так, шестиступенчатая коробка способна выдерживать момент в 350 Нм. А семидиапазонная ДСГ – лишь 250. Поэтому такая коробка не устанавливается на мощных автомобилях.

Вариатор

Это относительно новый тип автоматической коробки, хотя первые экземпляры стали применяться еще в 59-м году. Так, первым автомобилем с вариативной КПП стал «Даф». Далее эту схему стали практиковать такие производители, как «Форд» и «Фиат». Однако широкое распространение эта коробка получила только 10 лет назад. Сейчас данная КПП применяется на автомобилях:

  • «Мерседес».
  • «Субару».
  • «Тойота».
  • «Ниссан».
  • «Ауди».
  • «Форд».
  • «Хонда».

Ключевая особенность в том, что она не имеет передач как таковых. Вариатор – это бесступенчатая трансмиссия, которая обеспечивает плавное изменение передаточных чисел по мере набора скорости автомобиля. Основной плюс такой КПП – оптимальное согласование нагрузки на автомобиль с оборотами коленвала. Благодаря этому достигается высокая топливная экономичность и производительность. Также заметно улучшается плавность хода, ведь дергания в ходе динамичного разгона здесь исключены.

Машина набирает скорость быстро, при этом без рывков, максимально плавно. Но ввиду определенных ограничений по крутящему моменту и мощности, вариативные АКПП используются только на легковых автомобилях и некоторых кроссоверах. Также заметно увеличивается стоимость машины на вариаторе, поскольку эта трансмиссия является довольно высокотехнологичной.

Устройство и типы

Существует всего два вида данных трансмиссий. Это тороидный и клиноременной вариатор. Последний получил наибольшее распространение. Но вне зависимости от типа, они имеют одинаковое устройство (АКПП «Тойоты» не исключение). Так, в конструкцию входит:

  • Вариаторная передача.
  • Механизм, который обеспечивает передачу крутящего момента.
  • Система управления.
  • Механизм для разъединения коробки передач и для включения реверсивной передачи.

Чтобы коробка могла воспринимать и передавать крутящий момент, задействуются следующие механизмы сцепления:

  • Автоматическое центробежное. Применяется на вариаторах «Трансматик».
  • Многодисковое мокрое. Это вариаторы «Мультиматик».
  • Электронное (коробки «Гипер», используемые на некоторых японских авто).
  • Гидротрансформатор. В качестве примера можно привести трансмиссии «Экстроид», «Мультидрайв» и «Мультиматик».

Последний тип соединения является наиболее популярным и ресурсным. Отметим, что сам привод вариативной КПП может быть ременным либо цепным.

Первый тип состоит из одной либо двух ременных передач. Также в устройство АКПП «Тойоты» входит два шкива. Последние образую некие конические диски, что способны раздвигаться и сдвигаться между собой. Таким образом производится изменение диаметра шкива. Для сближения конусов в устройстве АКПП «Мазды» предусмотрены специальные пружины (иногда задействуется центробежная сила). Конический диск имеет 20-градусный угол наклона. Это позволяет обеспечит перемещения приводного ремня с минимальным сопротивлением.

На вариаторах «Мультитроник» применена металлическая цепь. Она являет собой несколько пластин, что соединены осями. Подобная конструкция отличается хорошей гибкостью. Радиус изгиба составляет до 25 миллиметров. В отличие от ременного вариатора, цепной обеспечивает передачу крутящего момента при точечном контакте пластин с дисками. На этих участках возникают высокие напряжения. Благодаря такой схеме обеспечивается минимальная потеря при передаче крутящего момента и наилучший КПД. Конические диски изготовлены из подшипниковой высокопрочной стали.

В силу конструктивных особенностей и устройства гидроблок АКПП не способен обеспечить реверсивное движение. Поэтому в вариаторе для включения задней передачи используются вспомогательные механизмы. Это планетарный редуктор. Он имеет такое же устройство и принцип работы, как и на классических гидротрансформаторных АКПП.

Также в конструкции такой КПП имеется электронная система управления. Она обеспечивает синхронную корректировку диаметра шкива вариатора в зависимости от текущих оборотов двигателя. Данная система обеспечивает и включение реверсивной передачи. Управление вариатором осуществляется через селектор, что находится в салоне. Режимы управления – такие же, как и на обычной АКПП. Устройство и ремонт этих коробок тоже похожи. Однако отметим, что многие сервисы боятся брать в работу данные автомобили, поскольку попросту не имеют соответствующего опыта. Такая коробка появилась в России совсем недавно, и вокруг нее ходит множество мифов о правильности обслуживания и ремонта. Специалисты же говорят, что для такой КПП достаточно лишь вовремя менять масло и не перегревать сам механизм.

Заключение

Итак, мы выяснили, каких типов бывает автоматическая коробка, как она устроена и как работает. Что выбрать обычному автолюбителю? Опыт эксплуатации показывает, что оптимальным вариантом будет покупка машины с классической гидротрансформаторной АКПП. Такая коробка знакома многим – ее можно отремонтировать и обслужить в любом сервисе. К тому же современные автоматы данного типа отличаются неплохим ресурсом в 300-400 тысяч километров. Что же касается робота ДСГ и бесступенчатого вариатора, то такие коробки выхаживают не более 150 тысяч на наших дорогах. Дальше начинаются проблемы и серьезные капиталовложения. Поэтому от их покупки стоит воздержаться.

fb.ru

Автоматическая коробка передач — принцип работы и правила пользования

Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Всегда интересно окунуться в историю автомобилестроения, и узнать о развитии того или иного механизма, который в совокупности с другими узлами и агрегатами, позволяет нам пользоваться таким чудом инженерной мысли, как автомобиль.

АКПП (автоматическая коробка переключения передач, автоматическая трансмиссия) – одна из разновидностей КПП авто, которая обеспечивает выбор скорости (передач) без прямого участия водителя, сообразуясь с текущими условиями движения.

Автоматическая коробка передач: появление в автомире

Автоматическая коробка передач

Машины с автоматической коробкой передач увидели свет благодаря трём, совершенно независимым разработкам инженеров, которые впоследствии стали использоваться в современной коробке передач «автомат».

Одной из ранних разработок считается применение планетарной механической трансмиссии в автомобилях Ford T. Своевременное и плавное переключение передач производилось с помощью двух педалей: одна из которых включала высшую и низшую передачи, а другая – заднюю. В сравнении с КПП без синхронизаторов – это был прогресс.

В середине 30-х годов прошлого века, компания Дженерал Моторс представила полуавтоматическую трансмиссию, которая приблизила появление современных авто с автоматической коробкой передач. Работой планетарного механизма здесь управляла гидравлика, но при этом сцепление в авто продолжалось использоваться.

Третье направление освоила компания Крайслер, так же в 30-х годах 20 в. В конструкцию коробки была введена гидромуфта, и помимо обычной 2-х ступенчатой коробкой, присутствовал овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы. Техники оценивают этот тип КПП, как механическую трансмиссию, но компанией она позиционировалась как полуавтомат.

Автоматическая коробка передач: принцип работы

Устройство автоматической коробки передач

Принцип работы коробки передач «автомат» для разных типов АКПП остаётся один. Это связано стем, что устройство АКПП, за исключением некоторых нюансов, одинаково.

Устройство классической АКПП:

  • гидромуфта (гидротрансформатор) – место расположения между корпусом КП и двигателем. Задача гидротрансформатора -  передача крутящего момента при трогании автомобиля;
  • планетарные редукторы – опосредованная передача крутящего момента;
  • фрикционные муфты (ещё их называют «пакет») – переключают передачи при помощи сообщения или разобщения элементов автоматической коробки передач;
  • обгонная муфта – выполняет задачу по снижению ударов в «пакетах» при переключении передач в АКПП, и в некоторых режимах работы «автомата», для отключения торможением двигателем.
  • соединительные валы и барабаны.

Как работает автоматическая коробка передач?

Управление автоматической коробкой передач состоит из набора золотников, которые направляют потоки масла к поршням тормозных лент и фрикционных муфт. При этом положение самих золотников задаётся либо вручную (механически) рукояткой селектора, либо при помощи автоматики. В свою очередь автоматика управления АКПП бывает: электронной либо гидравлической.

Гидравлической автоматикой от центробежного регулятора используется давление масла. Центробежный регулятор соединен с выходным валом АКПП. Плюс гидравлика использует давление масла принажатии водителем на педаль газа. При этом автомат получает информацию о положении педали газа, что и служит основанием для переключения золотников.

В электронной автоматике управления используются соленоиды, которые перемещают золотники. Кабели соленоидов выходят к блоку управления АКПП (бывает, что ЭБУ АПКК, совмещается с блоком управления впрыском топлива и зажиганием). Электронный БУ принимает решение о перемещении соленоидов, также от положения педали газа, скорости автомобиля и положения рукоятки селектора.

Автоматическая коробка передач: правила пользования

Автомобили с автоматической коробкой передач, без сомнения, являются удобным видом транспорта. Хотя, некоторые водители с иронией воспринимают АКПП. Это дело привычки. Если водитель желает чувствовать динамику движения и свою роль в ней, то АКПП – не для него. Но, выбор КПП является индивидуальным делом «вкуса» каждого.

В любом случае, прежде, чем вы начнете осваивать авто с АКПП, совсем нелишним будет понять и усвоить нюансы того, как пользоваться автоматической коробкой передач. Речь идёт о некоторых особенностях, пренебрежение которыми приведет к выходу из строя АКПП. А ремонт АКПП, или, не дай Бог, полная замена АКПП – удовольствие недешёвое.

Правила пользования автоматической коробкой передач

Управление «автоматом».  Полный контроль управления электроникой, все же требует от водителя, соблюдения правил переключения рукоятки селектора. Запуск двигателя осуществляется  вположении «P» или «N» и нажатой педали тормоза.

Перевод селектора в положения для начала движения нужно производить при нажатой педали тормоза, отпущенной педали газа и нажатой кнопкой блокировки селектора. При переводе селектора из одного положения в другое, нельзя нажимать на педаль газа.

Стоянка. После остановки авто, вначале нужно поставить ручной (стояночный) тормоз, а только затем переводить селектор в положение стоянка. Дело в том, что у авто ставшего с небольшим продольным наклоном, селектор на «стоянку» поставить можно, а снять затем может быть проблематично. Небольшое движение авто вперед или назад, может заблокировать парковочное колесо АКПП. Поэтому вначале «ручник», а затем уже, как страховка – селектор на «стоянку».

Метод «раскачки», например, при застревании в снегу или грязи, для автомата недопустим. Из положения «D» в «R» или наоборот, нужно переходить только после полной остановки авто. Пренебрежение этим правилом может привести к тому, что вы просто «порвете» коробку.

Движение зимой. Для движения в зимнее время (гололед, снег) у селектора существуют положения «W», «1», «2» и «3». Автомат, при попадании колеса на лед, «думает», что машина движется без загрузки, и начинает переключаться на повышенную передачу, в итоге – клини дифференциал. Поэтому правило зимного движения на авто с АКПП: селектор в положении «W», или «2» и «3»; обязательно шипованная резина или хороший зимний протектор.

Движение с прицепом. Перед этим прочтите мануал о пользовании АКПП. При движении с прицепом рукоятку селектора желательно выставлять в «3» положение, и скорость движения не должна превышать 80 км/час.

Буксировка авто с АКПП. В правилах эксплуатации АКПП указывается, что перед буксировкой автомобиля с АКПП, её нужно полностью залить маслом, как говорится «до упора». Ещё при буксировке, применяется принцип 50/50: не далее 50км. со скоростью не более 50км/ч.

Но, это правило подходит не все моделям. Так, например, у Хонды, аналогичное правило гласит 40/40. А вот Mercedes-Benz Vito спецы не советуют буксировать ни при каких условиях. Только эвакуатор.

Любителям «экстрима». Просто не рекомендуется стараться выполнить эффектные «полицеские» развороты, или трогания с дымящимися колесами с места. При одновременном нажатии на педали тормоза и газа, вся энергия, которую вырабатывает двигатель, будет выделяться в трансмисионное масло. В итоге происходит резкий перегрев АКПП, масло закипает, давление пропадает и, как результат, горит коробка.

Удачи вам в эксплуатации автоматической коробки передач.

cartore.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о