Кпп автомат принцип работы: устройство и принцип работы классического автомата

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:

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором — ДРАЙВ

Не падайте в обморок, ничего сложного здесь нет. Сейчас всё растолкуем. Но сначала давайте определимся с терминологией. Дело в том, что многие по ошибке автоматической коробкой передач называют два агрегата, соединённых воедино: собственно саму коробку и гидротрансформатор.

Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса и центростремительной турбины. Между ними расположен направляющий аппарат — реактор. Насосное колесо жёстко связано с коленчатым валом двигателя, турбинное — с валом коробки передач. Реактор же, в зависимости от режима работы, может свободно вращаться, а может быть заблокирован при помощи обгонной муфты.

Полезная энергия в гидротрансформаторной трансмиссии расходуется на перелопачивание (и нагрев) масла гидротрансформатором. Также немало энергии «жрёт» насос, который создаёт рабочее давление в управляющих магистралях. Отсюда более низкий КПД. Именно по этой причине механические роботизированные коробки и вариаторы более предпочтительны.

Гидротрансформатор является идеальным демпфером крутильных колебаний и способен гасить сильные толчки, которые передаются от двигателя на трансмиссию и наоборот. Это, кстати, очень благоприятно сказывается на ресурсе двигателя, трансмиссии и ходовой части. Но хлопот гидротрансформатор тоже может принести массу. Например, он не позволяет завести автомобиль с «толкача».

Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач осуществляется потоками рабочей жидкости (масла), которая отбрасывается лопатками насосного колеса на лопасти колеса турбинного. Между насосным колесом и турбиной обеспечены минимальные зазоры, а их лопастям придана специальная геометрия, которая формирует непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. Так что получается, что жёсткая связь между двигателем и трансмиссией отсутствует. Это обеспечивает работу двигателя и остановку автомобиля с включённой передачей, а также способствует плавности передачи тягового усилия.

Схема устройства гидротрансформатора

Масло в гидротрансформаторе двигается по такой вот замысловатой траектории. Чтобы увеличить скорость и повысить крутящий момент на турбинном колесе, реактор блокируется. Правда, при этом КПД передачи несколько снижается.

Надо сказать, что по описанной выше схеме работает гидромуфта, которая просто передаёт крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введён реактор. Это такое же колесо с лопатками, но оно, имея связь с картером (корпусом) коробки передач, не вращается (заметим, до определённого момента). Лопатки реактора расположены на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос, и они имеют особый профиль. Когда реактор неподвижен (гидротрансформаторный режим), он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем выше его кинетическая энергия, тем она большее оказывает воздействие на турбинное колесо. Благодаря этому эффекту момент, развиваемый на валу турбинного колеса, удаётся значительно поднять.

Гидротрансформатор ZF и многодисковое сцепление Sachs, блокирующее насосное и турбинное колёса.

Представьте себе стандартную ситуацию — передача в коробке уже включена, а мы стоим на месте и жмём себе на педаль тормоза! Что происходит в этом случае? Турбинное колесо находится в неподвижном состоянии, а момент на нём в полтора-два раза выше (в зависимости от конструкции) того, что развивает двигатель на этих оборотах. Кстати, момент на выходном валу гидротрансформатора будет тем больше, чем будут выше обороты двигателя. Стоит отпустить педаль тормоза, и автомобиль тронется. Разгон будет продолжаться до тех пор, пока момент на колёсах не сравняется с моментом сопротивления движению машины.

Алюминиевый селектор управления автоматической трансмиссией BMW X5.

Когда турбинное колесо приближается по оборотам к скорости вращения насосного колеса, реакторное колесо освобождается и начинает вращаться вместе с двумя «напарниками». В этом случае говорят, что гидротрансформатор перешёл в режим гидромуфты. Так снижаются потери, и увеличивается КПД гидротрансформатора.

А поскольку в некоторых случаях надобность в преобразовании крутящего момента и скорости отпадает, в определённые моменты гидротрансформатор и вовсе может быть заблокирован при помощи фрикционного сцепления. Этот режим помогает довести КПД передачи практически до единицы, проскальзывание между лопаточными колёсами в этом случае исключено по определению.

Но представьте себе такую ситуацию. Вы едете по прямой с постоянной скоростью и вдруг начинаете подниматься в горку. Скорость автомобиля начнёт падать, а нагрузка на ведущие колёса увеличится. На это изменение тут же отреагирует гидротрансформатор. Как только станет уменьшаться частота вращения турбины, реакторное колесо начнёт автоматически затормаживаться, в результате скорость циркуляции рабочей жидкости возрастёт, что автоматически приведёт к увеличению крутящего момента, который будет передаваться на вал от турбинного колеса (читай на колёса). В некоторых случаях увеличившегося момента хватит для того, чтобы преодолеть подъём без перехода на низшую передачу.

Поскольку гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в широких пределах, к нему присоединяют многоступенчатую коробку передач, которая, вдобавок ко всему, способна обеспечить и реверсивное вращение (иными словами — задний ход). Те коробки, которые работают в паре с гидротрансформаторами, обычно включают в себя ряд планетарных передач и имеют много общего с привычными нам «ручными» коробками.

Когда передача работает в режиме повышения частоты, двигатель вращает водило. Выходной вал передачи при этом соединён с солнечной шестернёй, в это время кольцевая шестерня зафиксирована.Если кольцевую шестерню отпустить и в это время при помощи фрикциона её зафиксировать относительно водила, передача получится прямой.Передача получается понижающей в том случае, когда движок приводит в действие солнечную шестерню, и при этом водило зафиксировано. Мощность при этом снимается с кольцевой шестерни.

В механической коробке шестерни находятся в постоянном зацеплении, при этом ведомые — свободно вращаются на вторичном валу. Включая какую-либо передачу, мы механически блокируем соответствующую шестерню на ведомом валу. Работа автоматической коробки передач построена на таком же принципе. Но планетарные передачи (или редукторы) имеют некоторые интересные особенности. Они включают в себя несколько элементов: водило, сателлиты, солнечную и кольцевую шестерни.

Планетарная передача

Приводя во вращение одни элементы и фиксируя другие, такие редукторы позволяют менять передаточные отношения, то есть скорость вращения и передаваемое через планетарную передачу усилие. Приводятся планетарные передачи от выходного вала гидротрансформатора, а их соответствующие элементы фиксируются при помощи фрикционных лент или фрикционных пакетов (в механической коробке эту роль играют синхронизаторы и блокирующие муфты).

Планетарные передачи. Водило (1), сателлиты (2), шлицы солнечной шестерни (3).

Включается передача следующим образом. На фрикцион давит гидравлический толкатель, который в свою очередь приводится в действие давлением рабочей жидкости, той самой, что используется в гидротрансформаторе. Давление это создаётся специальным насосом, а распределяется оно между соответствующими фрикционами передач под неусыпным контролем электроники при помощи специальной системы электромагнитных клапанов — соленоидов в соответствии с алгоритмом работы коробки.

Пакеты фрикционов состоят из нескольких колец — неподвижных и подвижных. Они свободно вращаются друг относительно друга до тех пор, пока не возникнет необходимость включить передачу. Гидравлический толкатель зажмёт фрикционы тогда, когда в соответствующей магистрали будет создано рабочее давление. Подвижные элементы фрикциона, жёстко связанные, например, с водилом планетарной передачи, будут застопорены, водило остановится, передача включится.

Существенное отличие АКПП от обычных механических коробок заключается в том, что передачи в них переключаются практически без разрыва потока мощности. Одна выключилась, другая почти в тот же момент включилась. Сильные рывки при переключениях практически исключены, поскольку их гасит уже упомянутый выше гидротрансформатор. Хотя, надо отметить, современные коробки со спортивной настройкой не могут похвастать плавной работой. Толчки при их работе обусловлены более быстрой сменой передач: такой расклад позволяет отыграть некоторое количество времени при разгоне, но приводит к ускоренному износу фрикционов. На трансмиссии и ходовой части в целом это тоже сказывается не лучшим образом.

Автоматическая трансмиссия Audi Q7

В автоматических трансмиссиях первого поколения системы управления были целиком гидравлическими. В дальнейшем гидравлику оставили только в качестве исполнительной части системы управления, задавать же алгоритм работы стала электроника. Благодаря ей возможно реализовывать различные алгоритмы работы коробки — режим резкого ускорения, спортивный, экономичный, зимний…

Одна из последних разработок компании ZF — восьмиступенчатая гидромеханическая коробка передач. Как сообщают сами создатели, коробка позволяет экономить до 6% топлива по сравнению с аналогичными шестиступенчатым «автоматом» и 14% по сравнению с пятиступенчатым. Всё логично, большое количество передач позволяет увеличить время, при котором двигатель работает в наиболее «эффективном» режиме и удельный расход топлива минимален. Теряется время на лишние переключения? Совсем немного.

В спортивном режиме, например, тяга двигателя используется на все сто процентов. Включение каждой последующей передачи происходит при частотах коленчатого вала, близких к частотам, на которых развивается максимальный крутящий момент. При дальнейшем ускорении частота вращения коленчатого вала доводится до максимальных значений, при которых двигатель развивает максимальную мощность. И так далее. Автомобиль в этом случае развивает значительно большие ускорения по сравнению с теми, что осуществляются при работе «экономичной» или «нормальной» программ.

Управляющие клапаны гидравлического блока управления.

На большинстве современных автомобилей с автоматической трансмиссией те или иные алгоритмы управления активизируются в зависимости от манеры вождения. Электроника адаптирует работу тандема двигатель-трансмиссия самостоятельно. Компьютер, анализируя информацию от многочисленных датчиков, принимает решение о переключении передач в те или иные моменты, в зависимости от требуемого характера переключений. Если манера движения размеренная и плавная, контроллер делает соответствующие поправки, при которых двигатель не выводится на мощностные режимы работы, что положительно сказывается на расходе топлива. Как только водитель «занервничал» и начал чаще и резче нажимать на педаль газа, искусственный интеллект тут же понимает, что ускорения и разгоны нужно производить резвее, и силовой агрегат сразу же начнёт работать по «спортивной» программе. Если же водитель станет педалировать плавно, «умная» электроника переведёт коробку и двигатель в штатный режим работы.

Шестиступенчатая трансмиссия полноприводной Audi A8

Всё большее количество автомобилей оснащается коробками, в которых наряду с автоматическим предусмотрен и полуавтоматический режим управления. Здесь команды на переключение передач даёт водитель, а сами переключения обеспечивает система управления. Но это совсем не означает, что электроника позволит вам сильно разгуляться. Часто скорость перехода с одной передачи на другую в этом режиме увеличивают, но многие производители, заботясь о ресурсе силового агрегата, время переключений оставляют таким же, как в автоматическом режиме. Машиностроители называют эти системы по-разному — Autostick, Steptronic, Tiptronic.

Американцы любят устанавливать селектор автоматической трансмиссии на рулевую колонку. Европейцы и японцы ставят их на центральный тоннель.

Кстати, с недавних пор некоторые АКПП можно тюнинговать. А возможно это стало благодаря перепрограммированию блоков управления двигателем и коробки. В угоду скорости разгона в программе управления АКПП меняют моменты перехода с передачи на передачу и существенно сокращают время переключений.

На новом Mitsubishi Lancer управлять коробкой в ручном режиме можно и при помощи селектора, и посредством удобных магниевых подрулевых переключателей.

Электроника из года в год становится всё умнее. Компьютеры научили анализировать степень износа фрикционов и генерировать соответствующее давление, необходимое для включения каждой муфты. Регистрируя давление, можно прогнозировать степень износа фрикционных дисков, а следовательно, и коробки в целом. Блок управления постоянно контролирует исправность системы, записывая в свою память коды неисправностей тех элементов, в которых происходили сбои в процессе работы.

Четырёхступенчатая коробка и гидротрансформатор Hydra-Matic 2002 4T65-E (M76) концерна GM в составе силового агрегата устанавливаются на автомобиле поперечно.

В некоторых форс-мажорных случаях блок управления начинает работать по обходной программе. Обычно в аварийном режиме в коробке передач запрещаются все переключения, и включается какая-либо одна передача, как правило, — вторая или третья. Эксплуатировать, в этом случае автомобиль не рекомендуется (да и не получится), но доехать своим ходом до мастерской программа поможет.

Все типы коробок способны доставлять радость владельцам автомобилей своей службой при пробеге в 200 тысяч километров с лишним. Но есть одно «но» — безотказная работа возможна при правильной эксплуатации и регулярном квалифицированном ТО.

Режимы автоматической трансмиссии

«P» — parking. В этом режиме все передачи выключены, выходной вал КПП и «ветка» трансмиссии, связанная с ведущими колёсами, заторможены блокирующим механизмом коробки. При работающем двигателе ограничитель частоты вращения коленчатого вала срабатывает гораздо раньше, чем при разгоне. Такая «защита от дурака» не позволяет «перекручивать» мотор и без толку перелопачивать трансмиссионную жидкость.

«R» — reverse, по-русски — задний ход.

«N» — нейтраль. В этом режиме двигатель и ведущие колёса не связаны. Автомобиль может двигаться накатом, его можно также буксировать без вывешивания ведущей оси.

Режим «D» или «Drive» разрешает движение. В этом режиме смена передач осуществляется автоматически.

«S», «Sport», «PWR», «Power» или «Shift» — спортивный режим. Самый динамичный и самый расточительный. При разгонах двигатель «загоняется» в режим максимальной мощности. Скорость перехода с одной передачи на другую (в зависимости от конструкции и программы) может быть увеличена. Двигатель в этом случае всегда находится в тонусе, как правило, работая на оборотах, которые не ниже тех, на которых развивается максимальный крутящий момент. Забудьте об экономичности.

«Kick-down» — режим, в котором осуществляется переход на пониженную передачу для осуществления интенсивного ускорения, например, при обгоне. Резкий подхват происходит за счёт того что двигатель выводится в режим максимальной отдачи, и за счёт большего передаточного отношения понижающей передачи. Чтобы трансмиссия перешла в этот режим, по педали газа нужно хорошенько топнуть. В трансмиссиях более старшего поколения для срабатывания «кикдауна» нужно было обязательно нажать педаль газа, что называется, «в пол» до характерного щелчка.

При работе в режиме «Overdrive» или «O/D» повышающая передача будет включаться чаще, переводя двигатель на пониженные обороты. «Овердрайв» обеспечивает экономичное передвижение, но его активация может привести к существенной потере в динамике.

«Norm» реализует наиболее сбалансированный режим движения. Переключения на повышающие передачи, как правило, происходят по достижении средних оборотов и на оборотах несколько выше средних.

Если поставить селектор напротив «1» (L, Low), «2» или «3», ваша коробка не будет переходить выше выбранной передачи. Режимы востребованы в тяжёлых дорожных условиях, например, при движении по горным дорогам, при буксировке прицепа или другого автомобиля. В этом случае двигатель может работать в области средних и высоких нагрузок без перехода на повышающую передачу.

«W», «Winter», «Snow» — так называемый «зимний» режим работы АКПП. В целях предотвращения пробуксовки ведущих колёс трогание с места осуществляется со второй передачи. Дабы не спровоцировать лишние проскальзывания, переход с одной передачи на другую в этом случае тоже может осуществляться более мягко и при более низких оборотах. Разгон при этом может быть не слишком динамичным.

Наличие значков «+» и «-» определяет совсем не полюсность, а возможность ручного переключения передач. Разные производители «перемешивать» передачи позволяют по-разному: селектором управления АКПП, кнопками на руле или подрулевыми переключателями… В этом режиме электроника не позволит перейти на те передачи, которые, по её мнению, неуместны в данный момент. При работе со знаками «сложения» и «вычитания» скорость смены ступеней не будет выше той, что определена программой в режиме «Sport». Достоинство ручного режима — возможность действовать на опережение.

виды, принцип работы » АвтоНоватор

И в реальной жизни, и в виртуальном пространстве идёт извечный спор между владельцами автомобилей с автоматами и ручными КПП. Этот спор также бесконечен, как и тот, что первично: яйцо или курица. Не вступая в него, мы попробуем просто напросто восполнить определенные пробелы в знаниях тех начинающих автовладельцев, у которых установлена автоматическая коробка передач.

Какая она, коробка «автомат»?

Помимо того, как пользоваться АКПП, наверное, все же надо иметь представление какая она и как она действует, эта коробка – автомат.

Автоматическая коробка переключения передач, устройство, которое обеспечивает без участия водителя выбор передаточного числа в соответствии с текущими условиями движения. В данном случае педаль акселератора («газа») задает не обороты двигателя, а скорость движения.

История создания и развития АКПП берет начало с 30-х годов прошлого века. С момента появления принцип работы автоматической коробки передач поменялся мало, но был, естественно дополнен. Благодаря чему, и существуют различные виды автоматических коробок передач, которые развились в отдельные направления, т.к. разрабатывались разными автостроителями.

Виды АКПП

• Бесступенчатая автоматизированная трансмиссия (вариатор).
• Различные «роботизированные» АКПП с электропневматическими, электронными или электромеханическими исполнительными устройствами. В настоящее время первый тип роботизированной КПП с одним сцеплением, практически снят с производства. Второе поколение этого вида автоматических коробок передач носит название «преселективная КП», известная как Audi S-tronic, Volkswagen DSG, Ford Dualshift, Mitsubishi SST и т.д.

У нас на слуху такие типы АКПП как типтроник и стептроник. Пару слов об этих общепринятых названиях.

Tiptronic – это АКПП имеющая возможность ручного переключения передач. В режиме ручного управления водителем осуществляется ручной выбор передачи путем подталкивания рычага селектора в направлении «+» или «-».

Steptronic – АКПП применяемая в БМВ. Имеет также возможность ручного переключения передач, но скорость переключения увеличена, и сравнима с МКПП. В стептронике рычаг передвигается по положениям P, R, N, и D. Кроме того здесь имеется положение «M/S» (Manual/Sport), которое в режиме «спорт» удерживает передачу до момента достижения максимального количества оборотов, затем происходит повышение передачи.

Как работает автоматическая коробка передач?

Автоматическая гидромеханическая коробка передач в классическом варианте состоит из планетарных редукторов, гидротрасформатора, обгонных и фрикционных муфт, соединительных барабанов и валов.

Не вдаваясь в дебри, тем более ремонт АКПП своими руками делать настоятельно не рекомендуется, принцип работы автоматической КПП отличается тем, что переключение передач происходит за счет взаимодействия планетарных механизмов и гидромеханического привода при помощи электронных исполнительных устройств.

Особенности эксплуатации АКПП уже освещались на страницах сайта. Но мы повторимся.

• Коробка – автомат перед началом движения требует тщательного прогрева, особенно в зимнее время.
• Не рекомендуется переводить рычаг селектора на ходу в положения P и R.
• Нет необходимости включать нейтраль при спуске с горы, экономии топлива (как это считается) не будет, а вот проблемы с торможением, могут возникнуть.
• Торможение двигателем осуществляется не на всех режимах. Более подробно об эксплуатации в различных режимах производитель дает инструкции в Руководстве. При всей нашей безалаберности, желательно придерживаться этих инструкций. В первую очередь – это безопасность движения, а во вторую, не последнюю – это стоимость ремонта или полной замены нежного и чувствительного агрегата – АКПП

Ну вот, собственно, можно заводить, прогревать и начинать движение.

Удачи вам, любители своего автомобиля.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Устройство автоматической коробки передач автомобиля

Расскажем простыми словами про устройство автоматической коробки передач (АКПП) для автомобиля. Как работает и из чего состоит коробка-автомат (детали трансмиссии).

Какие преимущества

Применение автоматической трансмиссии исключает необходимость постоянного пользования переключающим рычагом. Изменение скорости выполняется автоматически, в зависимости от нагрузки двигателя, скорости перемещения авто и желаний водителя. По сравнению с ручной коробкой передач, автоматическая трансмиссия имеет следующие преимущества:

• увеличивает комфортность вождения автомобиля за счет освобождения водителя;
• автоматически и плавно производит переключения, согласовывая нагрузку двигателя, скорость движения, степень нажатия на педаль газа;
• предохраняет двигатель и ходовую часть автомобиля от перегрузок;
• допускает ручное и автоматическое переключение скоростей.

Два типа коробки-автомат

Различие заключается в системах управления и контроля за использованием трансмиссии. Для первого типа характерно, что функции управления и контроля выполняются специальным гидравлическим устройством, а во втором типе — электронным устройством. Составные части автоматических трансмиссий обоих типов практически одинаковы.

автоматическая коробка передач переднеприводного автомобиля	автоматическая коробка передач заднеприводного автомобиля

Существуют некоторые различия в компоновке и устройстве автоматической трансмиссии переднеприводного и заднеприводного автомобиля. Автоматическая трансмиссия для переднеприводных автомобилей более компактна и имеет внутри своего корпуса отделение главной передачи — дифференциал.

Принцип действия всех автоматов одинаков. Чтобы обеспечить движение и выполнения своих функций, автоматическая трансмиссия должна оснащаться следующими узлами: механизмом выбора режима движения, гидротрансформатором, узлом управления и контроля.

Из чего состоит АКПП

• Гидротрансформатор (1) – соответствует сцеплению в механической коробке, но не требует непосредственного управления со стороны водителя.
• Планетарный ряд (2) — соответствует блоку шестерен в механической коробке передач и служит для изменения передаточного отношения в автоматической трансмиссии при переключении передач.
• Тормозная лента, передний фрикцион, задний фрикцион (3) – компоненты, посредством которых осуществляется переключение передач.
• Устройство управления (4). Этот узел состоит из маслосборника (поддон коробки передач), шестеренчатого насоса и клапанной коробки.

Гидротрансформатор

Служит для передачи крутящего момента от двигателя к элементам АКПП. Он установлен в промежуточном кожухе, между двигателем и коробкой передач и выполняет функции обычного сцепления. В процессе работы этот узел, наполненный трансмиссионной жидкостью, несет высокие нагрузки и вращается с большой скоростью. Он не только передает крутящий момент, поглощает и сглаживает вибрации двигателя, но и приводит в действие масляный насос, находящийся в корпусе коробки передач. Масляный насос наполняет трансмиссионной жидкостью гидротрансформатор и создает рабочее давление в системе управления и контроля.

Поэтому неверно мнение, что автомобиль с коробкой «автомат» можно завести принудительно, не используя стартер, а разогнав его. Насос АКПП получает энергию только от двигателя, и если он не работает, то давление в системе управления и контроля не создается, в каком бы положении не находился рычаг выбора режима движения. Следовательно, принудительное вращение карданного вала не обязывает коробку передач работать, а двигатель — вращаться.

Планетарный ряд

В отличие от механической трансмиссии, в которой используются параллельные валы и сцепляющиеся между собой шестерни, в автоматических трансмиссиях в подавляющем большинстве используются планетарные передачи. В корпусе коробки передач расположены несколько планетарных механизмов, они и обеспечивают необходимые передаточные отношения. А передача крутящего момента от двигателя через планетарные механизмы к колесам происходит с помощью фрикционных дисков, дифференциала и других устройств. Управление всеми этими устройствами осуществляется благодаря трансмиссионной жидкости через систему управления и контроля.

Тормозная лента

Устройство, используемое для блокировки элементов планетарного ряда.

Клапанная коробка представляет систему каналов с расположенными клапанами и плунжерами, которые выполняют функции контроля и управления. Это устройство преобразует скорость движения автомобиля, нагрузку двигателя и степень нажатия на педаль газа в гидравлические сигналы.

На основе этих сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически изменяются передаточные отношения в коробке передач.

устройство и принцип работы коробки-автомат

Как известно, трансмиссия бывает механической и автоматической, причем существуют различные виды и типы МКПП и АКПП. При этом важно понимать, что в зависимости от коробки и привода (монопривод или полный привод) напрямую будет  также зависеть экономичность, разгонная динамика, проходимость, управляемость, а также целый ряд других параметров, показателей и характеристик автомобиля.

Благодаря тому, что в современных авто используются передовые технологии, выбором многих водителей становится именно коробка автомат. При этом АКПП все равно не удается вытеснить традиционную механику, так как многие считают машины с механической коробкой не только более дешевыми, но и простыми, а также надежными.

Однако новичку без опыта бывает достаточно сложно сделать выбор, так как часто аргументы в пользу МКПП и отказ от автоматической коробки передач основываются не на личном опыте. Далее мы подробнее рассмотрим устройство АКПП,  а также как работает АКПП.

Содержание статьи

Как работает автоматическая коробка передач автомобиля

Итак, прежде чем говорить о том, что такое трансмиссия автомат, как работает данный тип коробок и какова их надежность и ресурс, сразу отметим, что данный тип КПП повсеместно встречается на тяжелых  внедорожниках и другой технике, рассчитанной на тяжелые условия эксплуатации. Другими словами, это уже можно считать весомым аргументом.

Идем далее. Конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы в большей или меньшей степени отличаются от механических коробок передач. Коробка-автомат, как и другие типы трансмиссий, выполняет задачу изменения крутящего момента и, соответственно, скорости движения транспортного средства. При этом все происходит автоматически, то есть без участия водителя.

Также АКПП позволяет «отсоединить» двигатель от трансмиссии (нейтральная передача). При этом среди различных автоматов можно выделить гидроавтомат (гидромеханическую ступенчатую АКПП), бесступенчатые вариаторы и роботизированные коробки передач с одним (типа АМТ) и двумя сцеплениями (типа DSG).

Волне логично, что любая автомат коробка будет сложнее механики, однако это не означает, что такой тип КПП заметно проигрывает оппоненту. Более того, информация о низкой надежности автоматических коробок никак не распространяется на все автоматы. Также часто виной преждевременных поломок АКПП становится не сам агрегат, а  владелец, практикующий нарушение правил его эксплуатации и облуживания.

Для простоты понимания, то есть какой принцип работы автоматической коробки передач, следует рассмотреть гидромеханический ступенчатый автомат. Данную КПП можно разделить на три составляющих элемента:

1. Гидравлика
2. Механика
3. Электронное управление

Механическая часть является планетарным рядом (планетарная передача), то есть физическими ступенями (скоростями). Гидравлика в АКПП осуществляет передачу крутящего момента, а также за счет жидкости ATF реализовано переключение передач путем ее воздействия на исполнительные механизмы.

Электроника тесно интегрирована в ЭСУД автомобиля, фактически управляет работой гидравлической системы, перераспределяет потоки  трансмиссионной жидкости, отвечает за выбор режимов АКПП и т.д.  

Преобразование крутящего момента ДВС и его передача на коробку  происходит за счет гидротрансформатора («бублик» АКПП).  Если просто, ГДТ является гидромуфтой и выполняет задачу сцепления по аналогии с МКПП. При этом жесткой связи между АКПП и ДВС нет, так как крутящий момент передается через жидкость, которая с лопаток насоса отбрасывается на лопасти турбины.

Планетарный ряд  похож на пакеты шестерен в МКПП, то есть ступенчато изменяет передаточное отношение в АКПП. Фрикционы АКПП являются механизмами, которые осуществляют переключение передач.

Управление коробкой автомат осуществляется в гидроблоке, который является клапанной плитой. Если просто, гидроблок представляет собой систему каналов с клапанами (соленоидами) и плунжерами, а также датчиками. 

ЭБУ АКПП получает сигналы от датчиков, учитывается скорость движения ТС, нагрузка на ДВС, степень открытия дроссельной заслонки и положение педали газа и т.д.  Затем формируются управляющие сигналы, которые посылаются на соленоиды.  Срабатывание клапанов по команде ЭБУ позволяет перераспределять жидкость в гидроблоке и тем самым воздействовать на фрикционы. Результат – автоматическое, быстрое, плавное и своевременное переключение передач.  

Что касается вариаторов CVT и роботов DSG, у вариатора основным отличием от «классической» АКПП, рассмотренной выше, является отсутствие физических ступеней (передач) в самой коробке, при этом также имеется гидротрансформатор и гидроблок.

На DSG и аналогах устройство самой коробки больше напоминает МКПП, нет гидротрансформатора, но также есть гидроблок (мехатроник). Другими словами, используются различные комбинации тех или иных решений.

Отметим, что наиболее приближенным к МКПП по конструкции и наименее комфортным при езде является только обычный робот АМТ, который фактически можно считать автоматизированной механикой (переключение передач и управление работой сцепления реализовано при помощи отдельных сервомеханизмов).    

Преимущества и недостатки АКПП

С учетом особенностей конструкции становится понятно, что автомат любого типа является более сложным, чем МКПП. Такую коробку дороже обслуживать и ремонтировать.

На водителя  в рамках эксплуатации  дополнительно накладываются определенные ограничения. Например, нужно придерживаться четко прописанных правил при необходимости отбуксировать авто с АКПП без вывешивания ведущих колес.  

Также в автоматах нужно чаще менять масло и масляный фильтр АКПП (кроме роботов АМТ), необходимо использовать дорогостоящие трансмиссионные жидкости, своевременно проводить адаптацию и регулярно делать компьютерную диагностику АКПП и т.д.

Еще автоматические коробки достаточно критичны к высоким нагрузкам, «боятся» резких стартов, пробуксовок, буксировки прицепов и тяжелых грузов, постоянной езды на высоких оборотах двигателя и т.д. Что касается ресурса, вполне возможны сбои в работе электроники, выходят из строя сервомеханизмы, однако сами коробки весьма надежны.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как правильно ездить на вариаторе. Из этой статьи вы узнаете о правилах и рекомендациях, которые нужно учитывать в рамках эксплуатации вариаторной коробки передач CVT.

На практике, при условии соблюдения всех правил и рекомендаций касательно обслуживания и эксплуатации, АКПП вполне может пройти без ремонта столько же, сколько и МКПП.

Добавим, что часто наличие автомата позволяет параллельно увеличить ресурс двигателя автомобиля, так как АКПП сводит к минимуму ударные нагрузки, исключает неправильно выбранную передачу, которая не соответствует тем или иным условиям (скорости, оборотам и т.д.).

Однако основным плюсом является повышенный комфорт и простота управления авто с автоматической коробкой, также машину с АКПП можно считать более безопасной (водитель не отвлекается на переключения передач).

Что в итоге

Как видно, АКПП различных видов активно используются на легковых авто, на грузовиках, полноприводных и моноприводных машинах, а также других типах колесной техники. Если сравнивать механику и автомат, с одной стороны, водитель на автомобиле с механической коробкой переключения передач может полностью контролировать автомобиль, самостоятельно подбирать передачи с учетом тех или иных условий, активно задействовать весь потенциал двигателя и т.д.

Также МКПП достаточно вынослива, то есть машину можно использовать в тяжелых условиях. Единственным минусом является потеря комфорта, так как кроме контроля за дорогой, водитель также должен постоянно выжимать сцепление, переключать передачи при езде и т.д.

В свою очередь, автомат дороже по всем пунктам, может оказаться менее надежным, не совсем подходит для постоянного агрессивного использования, однако такая АКПП обеспечивает максимальный комфорт и повышает безопасность, защищает двигатель от сильных нагрузок, исключает частые ошибки водителей-новичков.

Напоследок добавим, что современные АКПП обычно имеют режим ручного переключения передач (Типтроник) и большое количество дополнительных режимов (зимний, спортрежим «S» на АКПП, экономичный режим «эко» и т.д.).

Другими словами, если сравнивать возможности МКПП и автоматических трансмиссий, коробку-автомат на многих машинах можно считать хорошо адаптированной к различным условиям, чего на практике вполне достаточно не только для повседневной эксплуатации, но и в случае возникновения внештатных ситуаций (бездорожье, гололед, сложные условия на дороге).

 

Читайте также

Как работает автоматическая коробка передач?

Если Вы когда-либо водили автомобиль с автоматической коробкой передач, то Вы знаете, что существуют два основных отличия между автоматической и механической трансмиссиями:

• В автомобилях с автоматом нет педали сцепления.
• В автомобилях с автоматом не нужно переключать передачи. Как только Вы поставите селектор в положение Drive, переключение происходит автоматически.

Как автоматическая коробка передач (с гидротрансформатором крутящего момента), так и механическая (со сцеплением) предназначены для выполнения одной функции, но работают они совершенно по-разному. Автоматическая коробка передач работает абсолютно удивительным образом!

В этой статье мы расскажем о том, как устроена коробка-автомат. Мы начнем с рассказа об основном компоненте такого типа коробки — планетарной передачи.

Назначение автоматической коробки передач

Расположение автоматической коробки передач. Также как и механическая коробка передач, коробка-автомат позволяет двигателю работать в ограниченном диапазоне оборотов, обеспечивая широкий диапазон скоростей.

Без трансмиссии было бы доступно только одно передаточное отношение, и это отношение выбиралось бы в зависимости от необходимой максимальной скорости. Если Вам нужна максимальная скорость 120 км/ч, то такое передаточное отношение соответствует третьей передаче в большинстве автомобилей с механической коробкой.

Но, скорее всего, вы никогда не пробовали водить только на третьей передаче. А если и пробовали, то, наверняка, замечали, что при трогании автомобиль не обеспечивает разгон, а на максимальной скорости тахометр уходит в красную зону. Такой автомобиль быстро выйдет из строя, и его будет практически невозможно водить.

По этой причине в трансмиссии присутствуют передачи для наиболее эффективного использования крутящего момента двигателя и обеспечения работы двигателя на соответствующих оборотах. При буксировке или перевозке тяжелых грузов, коробка передач нагревается настолько сильно, что трансмиссионная жидкость может загореться. Для защиты трансмиссии от серьезных повреждений, водителям, занимающимся буксировкой, рекомендуется покупать автомобили с охладителем масла коробки передач.

Основным различием между механической и автоматической коробками передач является то, что механическая коробка блокирует и разблокирует шестерни для обеспечения различных передаточных отношений, в то время как в автоматической коробке один и тот же набор шестерен обеспечивает различные передаточные отношения. Планетарная передача является механизмом, применяющимся в автоматической коробке передач.

Давайте рассмотрим, как работает планетарная передача.

Слева направо: кольцевая шестерня, водило, две солнечные шестерни Если Вы разберете автоматическую коробку передач, то увидите, что в достаточно небольшом пространстве расположено большое количество деталей. Среди всего прочего, Вы обнаружите:

• Хитроумную планетарную передачу
• Ленточные тормоза для блокировки элементов передачи
• Муфты, работающие в масле, для блокировки других элементов передачи
• Достаточно необычная гидравлическая система, которая управляет работой ленточных тормозов и муфт
• Большой шестеренчатый насос для циркуляции трансмиссионной жидкости

Планетарная передача — самая важная часть коробки. Она обеспечивает весь диапазон передаточных отношений автоматической коробки передач. Все остальные устройства лишь помогают работе планетарной передачи. В настоящее время планетарные передачи используются довольно часто, например, в электрошуруповертах. В автоматической коробке расположено две планетарные передачи, объединенные в один компонент.

Любая планетарная передача состоит из трех основных компонентов:

• Солнечная шестерня
• Сателлиты и водило
• Кольцевая шестерня

Каждый из этих трех компонентов может выступать в роли входной или выходной шестерни или блокироваться. Выбор функции каждого компонента определяет передаточное отношение.

Двухступенчатая планетарная передача

В трансмиссии такого типа используется набор шестерен, который называется двухступенчатая планетарная передача. Она выглядит, как обычная планетарная передача, но, на самом деле, это две объединенные планетарные передачи. В ней используется одна кольцевая шестерня, которая всегда является выходной, а также две солнечные шестерни и два набора сателлитов.

Давайте рассмотрим некоторые элементы:

Расположение шестерней в коробке. Слева направо: кольцевая шестерня, водило, две солнечные шестерни На фото ниже представлено расположение сателлитов в водиле. Обратите внимание, что сателлит справа расположен ниже, чем сателлит слева. Сателлит справа не сопряжен с кольцевой шестерней, он сопряжен с другим сателлитом. Только сателлит слева сопряжен с кольцевой шестерней.
Водило: Обратите внимание, что используется два набора сателлитов. На фото ниже Вы можете увидеть, что находится внутри водила. Меньшие шестерни сопряжены только с меньшей солнечной шестерней. Большие сателлиты сопряжены с большей солнечной шестерней и меньшими сателлитами.
Водило: Обратите внимание, что используется два набора сателлитов.

Муфты и ленточные тормоза в автоматической коробке передач

Каждое передаточное отношение коробки соответствует определенной передаче. Если говорить о повышающей передаче:

В коробке передач с повышающей высшей передачей, вал, соединенный с корпусом гидротрансформатора (который прикреплен к маховику двигателя), соединен с водилом при помощи муфты. Меньшая солнечная шестерня вращается свободно, в то время как большая солнечная шестерня блокируется ленточным тормозом повышающей передачи. В данном случае, отсутствуют элементы, соединенные с турбиной; входной крутящий момент идет от гидротрансформатора.

Для перехода в режим повышающей передачи требуется сопряжение и блокировка различных элементов при помощи муфт и ленточных тормозов. Водило соединяется с гидротрансформатором при помощи муфты. Меньшая солнечная шестерня отсоединяется от турбины при помощи муфты для обеспечения свободного вращения. Большая солнечная передача удерживается ленточным тормозом для предотвращения вращения. Каждое переключение передачи вызывает последовательность подобных событий, в которых задействованы различные муфты и ленточные тормоза. Давайте рассмотрим ленточные тормоза.

Ленточные тормоза

В автоматической коробке передач используются два ленточных тормоза. Буквально говоря, ленточные тормоза в коробке передач представляют собой стальные ленты, которые оборачиваются вокруг элементов блока шестерен и соединяются с корпусом. Они приводятся в действие гидравлическими цилиндрами в корпусе коробки передач.
Ленточный тормоз На фото выше представлен один из ленточных тормозов в корпусе коробки передач. Блок шестерен на фото не показан. Металлический трос соединен с поршнем, который приводит в действие ленточный тормоз.
Поршни, приводящие ленточные тормоза в действие, представлены на фото. На фото выше изображены два поршня, приводящие в действие ленточные тормоза. Гидравлическое давление нагнетается в цилиндр несколькими клапанами, в результате чего поршни давят на ленточный тормоз, и шестерня блокируется.

Работа муфт в коробке передач осуществляется немного сложнее. В автоматической коробке передач используются четыре муфты. Каждая муфта приводится в действие гидравлической жидкостью под давлением, которая поступает в поршень каждой муфты. Пружина обеспечивает возврат муфты в начальное положение при отсутствии давления. Ниже представлен поршень и барабан муфты. Обратите внимание на резиновую прокладку поршня — она меняется при капитальном ремонте коробки передач.

Одна из муфт коробки передач На следующем фото представлены сменные диски из фрикционного материала и стальные пластины. Фрикционный материал имеет пазы на внутренней стороне для зацепления с шестерней. Стальные пластины имеет пазы на внешней стороне для зацепления с корпусом муфты. Эти диски муфты также меняются при капитальном ремонте коробки передач.
Диски муфты Давление на муфты подается по каналам в валах. Гидравлическая система контролирует работу муфт и ленточных тормозов и включает необходимое устройство в нужный момент.

Автоматическая коробка передач: гидравлика, насосы и центробежный регулятор

Гидравлика
Автоматическая коробка передач выполняет несколько задач. Вы чаще всего даже не подозреваете, сколько обязанностей на нее возлагается. Ниже мы привели некоторые функции коробки-автомата:

• При работе в режиме повышающей передачи (четырехступенчатая коробка), трансмиссия автоматически выбирает передачу, соответствующую скорости автомобиля и положению педали газа.
• При медленном разгоне, переключение передач происходит на более низких оборотах, чем когда Вы до конца нажимаете на педаль газа.
• При нажатии газа в пол, коробка переходит на более низкую передачу.
• При переводе селектора на пониженную передачу, коробка переходит на более низкую передачу, независимо от скорости автомобиля. Если автомобиль едет слишком быстро, коробка ждет до замедления, после чего переходит на пониженную передачу.
• При выборе второй передачи, коробка не переходит ни на повышенную, ни на пониженную передачу, даже при полной остановке автомобиля, если Вы не переведете селектор в другое положение.

Скорее всего, Вы видели, как это работает. «Мозги» коробки контролируют эти и многие другие функции. Каналы, представленные на фото, подводят жидкость к различным компонентам коробки. Каналы вырезаны в металлических деталях и являются эффективным механизмом подвода жидкости. Без них потребовалось бы использование многочисленных патрубков, соединяющих различные части трансмиссии. Далее мы рассмотрим основные компоненты гидравлической системы.

Насос
В автоматической коробке передач используется насос, который называется шестеренчатый насос. Данный насос обычно располагается на корпусе коробки передач. Насос подает жидкость из поддона коробки в гидравлическую систему. Насос также питает охладитель масла коробки передач и гидротрансформатор.

Шестеренчатый насос автоматической коробки передач Внутренняя шестерня насоса крепится к корпусу гидротрансформатора для обеспечения скорости вращения, одинаковой с двигателем. Внутренняя шестерня вращает коронную. При вращении шестерней, жидкость, с одной стороны, подается в серповидную полость, с другой — поступает в гидравлическую систему.

Центробежный регулятор
Центробежный регулятор представляет собой «умный» клапан, который «сообщает» коробке передач скорость движения автомобиля. Он подключается на выходе, поэтому, чем быстрее едет автомобиль, тем выше скорость вращения центробежного регулятора. В центробежном регуляторе установлен подпружиненный клапан, степень открытия которого зависит от скорости вращения регулятора — чем выше скорость вращения, тем больше открывается клапан. Жидкость от насоса подается на регулятор через ведомый вал.

Чем быстрее едет автомобиль, тем выше скорость вращения регулятора, тем больше открывается клапан, и тем выше давление подаваемой жидкости.

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.

Неподвижный	Ведущий	Ведомый	Передача
Корона	Солнце	Водило	Понижающая
	Водило	Солнце	Повышающая
Солнце	Корона	Водило	Понижающая
	Водило	Корона	Повышающая
Водило	Солнце	Корона	Реверс, понижающая
	Корона	Солнце	Реверс, 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.

Как работает автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач позволяет двигателю автомобиля работать в узком диапазоне скоростей, как и механическая коробка передач. Поскольку двигатель достигает более высоких степеней крутящего момента (крутящий момент — это мощность вращения двигателя), шестерни в трансмиссии позволяют двигателю в полной мере использовать крутящий момент, создаваемый при сохранении соответствующей скорости.

Насколько важна коробка передач для работы автомобиля? Без трансмиссии у транспортных средств только одна передача, требуется целая вечность, чтобы достичь более высоких скоростей, и быстро изнашивать двигатель из-за постоянно высоких оборотов.

Принцип автоматической коробки передач

Принцип, лежащий в основе автоматической трансмиссии, основан на использовании датчиков для определения подходящего передаточного числа для использования, в значительной степени зависящего от желаемой скорости транспортного средства. Трансмиссия соединяется с двигателем в колоколе, где преобразователь крутящего момента преобразует крутящий момент двигателя в движущую силу, а в некоторых случаях даже усиливает эту мощность. Преобразователь крутящего момента в трансмиссии делает это, передавая эту мощность на приводной вал через планетарный редуктор и диски сцепления, которые затем позволяют ведущим колесам автомобиля вращаться, обеспечивая движение вперед, с разными передаточными числами, необходимыми для разных скоростей.В зависимости от марки и модели сюда входят автомобили с задним, передним и полным приводом.

Если бы у транспортного средства была только одна или две передачи, увеличение скорости было бы проблемой, потому что двигатель вращается только на определенных оборотах в зависимости от передачи. Это означает более низкие обороты на более низких передачах и, следовательно, более низкую скорость. Если наивысшая передача была второй, то транспортному средству нужно было бесконечно разгоняться до скорости на более низких оборотах, постепенно увеличивая обороты по мере того, как транспортное средство набирало скорость.Нагрузка на двигатель также становится проблемой при работе на высоких оборотах в течение более длительных периодов времени.

За счет использования определенных передач, которые работают вместе друг с другом, автомобиль постепенно набирает скорость по мере перехода на более высокие передачи. Когда автомобиль переключается на более высокие передачи, обороты снижаются, уменьшая нагрузку на двигатель. Различные шестерни представлены передаточным числом (которое является соотношением шестерен по размеру и количеству зубьев). Шестерни меньшего размера вращаются быстрее, чем шестерни большего размера, и в каждой позиции шестерни (в некоторых случаях с первой по шестую) используются разные шестерни разного размера и числа зубьев для достижения плавного ускорения.

Охладитель трансмиссии необходим при транспортировке тяжелых грузов, поскольку более тяжелая нагрузка создает дополнительную нагрузку на двигатель, заставляя его работать более горячим и сжигать трансмиссионную жидкость. Охладитель трансмиссии находится внутри радиатора, где отводит тепло от трансмиссионной жидкости. Жидкость течет по трубкам в охладителе к охлаждающей жидкости в радиаторе, поэтому трансмиссия не нагревается и может выдерживать более тяжелые нагрузки.

Что делает гидротрансформатор

Гидротрансформатор умножает и передает крутящий момент, создаваемый двигателем транспортного средства, и передает его через шестерни трансмиссии на ведущие колеса на конце приводного вала.Некоторые преобразователи крутящего момента также действуют как механизм блокировки, связывая двигатель и трансмиссию при работе на одинаковых скоростях. Это помогает предотвратить пробуксовку коробки передач, что приводит к снижению эффективности.

Гидротрансформатор может иметь одну из двух форм. Первая, гидравлическая муфта, использует, по крайней мере, двухэлементный привод для передачи крутящего момента от трансмиссии на приводной вал, но не увеличивает крутящий момент. Гидравлическая муфта, используемая в качестве альтернативы механической муфте, передает крутящий момент двигателя на колеса через карданный вал.Другой, преобразователь крутящего момента, использует в общей сложности не менее трех элементов, а иногда и больше, для увеличения крутящего момента, выходящего из трансмиссии. Преобразователь использует ряд лопастей и реактора или лопаток статора для увеличения крутящего момента, что приводит к увеличению мощности. Статор или статические лопасти служат для перенаправления трансмиссионной жидкости до того, как она попадет в насос, резко увеличивая эффективность преобразователя.

Внутренняя работа планетарного редуктора

Знание того, как части автоматической трансмиссии взаимодействуют друг с другом, действительно может увидеть все это в перспективе.Если заглянуть внутрь автоматической коробки передач, помимо различных лент, пластин и шестеренчатого насоса основным компонентом является планетарный ряд. Эта зубчатая передача состоит из солнечной шестерни, планетарных шестерен, водила планетарной шестерни и зубчатого венца. Планетарный механизм размером примерно с дыню создает различные передаточные числа, необходимые трансмиссии для достижения необходимых скоростей для движения вперед во время движения, а также для включения заднего хода.

Различные типы передач работают вместе, работая как вход или выход для определенного передаточного числа, необходимого в любой момент времени.В некоторых случаях шестерни не служат никакой цели при определенном передаточном числе и поэтому остаются неподвижными, а ленты внутри трансмиссии удерживают их в стороне до тех пор, пока они не понадобятся. Другой тип зубчатой ​​передачи, составная планетарная передача, включает в себя два набора солнечных и планетарных шестерен, но только одну коронную шестерню. Целью этого типа редуктора является обеспечение крутящего момента в меньшем пространстве или увеличение общей мощности транспортного средства, например, в грузовике большой грузоподъемности.

Исследование шестерен

При работающем двигателе трансмиссия реагирует на любую передачу, которую в данный момент включает водитель.В положении «Парковка» или «Нейтраль» трансмиссия не включается, поскольку транспортным средствам не нужен крутящий момент, когда они не находятся в движении. У большинства автомобилей есть различные приводные механизмы, используемые при движении вперед, от первой до четвертой.

Высокопроизводительные автомобили, как правило, имеют даже больше передач, даже до шести, в зависимости от марки и модели. Чем ниже передача, тем ниже скорость. В некоторых транспортных средствах, особенно грузовиках средней и большой грузоподъемности, используется повышающая передача, чтобы поддерживать более высокие скорости, а также повышать топливную экономичность.

В последнюю очередь автомобили используют заднюю передачу для заднего хода. В задней передаче используется одна из меньших шестерен для включения более крупной планетарной передачи, а не наоборот при движении вперед.

Как в трансмиссии используются муфты и ленты

Кроме того, в автоматической коробке передач используются муфты и ленты, которые помогают достичь различных необходимых передаточных чисел, в том числе для повышающей передачи. Муфты вступают в действие при соединении частей планетарных шестерен друг с другом, в то время как ленты помогают удерживать шестерни в неподвижном состоянии, чтобы они не вращались, когда в них нет необходимости.Ремни, управляемые гидравлическими поршнями в трансмиссии, фиксируют части зубчатой ​​передачи. Гидравлические цилиндры и поршни также управляют сцеплениями, заставляя их включать передачи, необходимые для определенного передаточного числа и скорости.

Диски сцепления находятся внутри барабана сцепления в трансмиссии и чередуются со стальными дисками между ними. Диски сцепления в форме дисков врезаются в стальные диски благодаря специальному покрытию. Вместо того, чтобы повредить пластины, диски постепенно сжимают их, медленно передавая мощность, которая затем передается на ведущие колеса автомобиля.

Диски сцепления и стальные диски представляют собой общую зону, где происходит проскальзывание. В конечном итоге это проскальзывание приводит к попаданию металлической стружки в остальную часть трансмиссии и, в конечном итоге, к отказу трансмиссии. Механик осмотрит трансмиссию, если у автомобиля есть проблемы с проскальзыванием трансмиссии.

Гидравлические насосы, клапаны и регулятор

Но откуда берется «настоящая» мощность в автоматической коробке передач? Реальная сила заключается в гидравлике, встроенной в корпус трансмиссии, включая насос, различные клапаны и регулятор.Насос всасывает трансмиссионную жидкость из поддона, расположенного в нижней части трансмиссии, подает ее в гидравлическую систему для приведения в действие содержащихся в ней муфт и лент. Кроме того, внутренняя шестерня насоса соединяется с внешним корпусом гидротрансформатора. Это позволяет ему вращаться с той же скоростью, что и двигатель транспортного средства. Внешняя шестерня насоса вращается в соответствии с внутренней шестерней, позволяя насосу всасывать жидкость из отстойника с одной стороны, одновременно подавая ее в гидравлическую систему с другой стороны.

Регулятор регулирует трансмиссию, сообщая ему скорость автомобиля. Регулятор с подпружиненным клапаном открывается тем сильнее, чем быстрее движется автомобиль. Это позволяет гидравлической системе трансмиссии пропускать больше жидкости на более высоких скоростях. В автоматической коробке передач используется один из двух видов устройств, ручной клапан или вакуумный модулятор, чтобы определить, насколько сильно работает двигатель, увеличивая давление по мере необходимости и запрещая использование определенных передач в зависимости от используемого передаточного числа.

Правильно обслуживая трансмиссию, владельцы транспортных средств могут рассчитывать, что она прослужит весь срок службы транспортного средства. В очень прочной системе автоматической трансмиссии используется множество различных деталей, включая преобразователь крутящего момента, планетарные передачи и барабан сцепления, которые обеспечивают мощность на ведущие колеса автомобиля, поддерживая его на желаемой скорости.

Если у вас возникли проблемы с автоматической коробкой передач, обратитесь за помощью к механику для поддержания уровня жидкости, осмотрите ее на предмет повреждений и при необходимости отремонтируйте или замените.

Общие проблемы и симптомы проблем автоматической коробки передач

Некоторые из наиболее распространенных проблем, связанных с неисправной трансмиссией, включают:

• Отсутствие реакции или колебания при включении передачи. Обычно это указывает на проскальзывание трансмиссии.
• Коробка передач издает множество странных мычаний, стуков и мычаний. Попросите механика проверить ваш автомобиль, когда он издает такие шумы, чтобы определить, в чем проблема.
• Утечка жидкости указывает на более серьезные проблемы, и вам следует попросить механика устранить эту проблему как можно скорее. Трансмиссионная жидкость не горит, как моторное масло. Регулярная проверка уровня жидкости механиком может помочь решить потенциальную проблему до ее начала.
• Запах гари, особенно из области трансмиссии, может указывать на очень низкий уровень жидкости. Трансмиссионная жидкость предохраняет шестерни и детали трансмиссии от перегрева.
• Контрольная лампа двигателя также может указывать на проблему с автоматической коробкой передач.Попросите механика провести диагностику, чтобы найти точную проблему.

Как это работает: Автоматические коробки передач

Автоматическая коробка передач кажется довольно простой; в конце концов, вы просто помещаете его на Диск и вперед. Но, как и в случае с большинством автомобильных вещей, очень сложно сделать так, чтобы это выглядело просто.

Двигатель содержит тяжелый вращающийся центральный цилиндр коленчатого вала, который обеспечивает вращение колес. «Обороты двигателя» — это скорость вращения коленчатого вала, измеряемая в оборотах в минуту или «об / мин».«Большинство двигателей вырабатывают большую часть своей мощности в относительно узком диапазоне скоростей, но для управления автомобилем требуется более широкий диапазон. Трансмиссия является жизненно важным звеном, увеличивающим крутящий момент для ускорения после остановки или предотвращающим чрезмерную работу двигателя на скоростях шоссе.

Автоматическая коробка передач использует датчики для определения момента переключения передач и переключает их с помощью внутреннего давления масла. Хотя в трансмиссию встроено множество компонентов, и их фактическая работа немного сложнее, чем в упрощенной версии, представленной здесь, ключевыми компонентами являются преобразователь крутящего момента и планетарные редукторы.

Шестерни внутри восьмиступенчатой ​​автоматической коробки передач, а также крыльчатка и турбина внутри гидротрансформатора слева. BMW

Для переключения передач необходимо временно отсоединить трансмиссию от двигателя. На механической коробке передач водитель делает это, нажимая на педаль сцепления, а на автоматической — гидротрансформатором.

Внутри преобразователя крутящего момента, заполненного трансмиссионной жидкостью, есть два веерообразных компонента: крыльчатка, прикрепленная к коленчатому валу двигателя, и турбина, прикрепленная к входному валу трансмиссии.Когда двигатель вращает крыльчатку, его лопасти перемещают жидкость, что, в свою очередь, заставляет турбину вращаться. Жидкость движется по замкнутому контуру. Третий веерообразный компонент, статор, находится между крыльчаткой и турбиной и помогает направлять движение жидкости. Когда вы нажимаете дроссель для увеличения скорости, жидкость перемещает турбину быстрее, чтобы передать больше энергии через трансмиссию. По мере замедления движение жидкости замедляется, турбина перестает вращаться, и двигатель может сидеть и работать на холостом ходу без остановки.

Турбина и рабочее колесо не прикреплены постоянно, и рабочее колесо всегда вращается быстрее.В большинстве автомобилей используется гидротрансформатор с механической муфтой, которая временно соединяет два компонента на более высоких скоростях, чтобы улучшить экономию топлива.

Вырез гидротрансформатора Silverado с маятником для компенсации любой вибрации двигателя.

Как только эта мощность будет передана на входной вал трансмиссии, пора планетарным шестерням сделать свое дело. Название происходит от того, как они устроены. Центральная шестерня называется солнечной шестерней, в то время как меньшие планетарные шестерни вращаются вокруг нее, удерживаясь в кольце, называемом водилом планетарной передачи.Их всех окружает большой зубчатый венец, который находится в зацеплении с планетарными шестернями в их водиле.

Вместо использования отдельной шестерни для каждой передачи, различные скорости трансмиссии достигаются за счет комбинации шестерен. Солнечная, планетарная и коронная шестерни входят в зацепление в различных комбинациях, например, внешняя коронная шестерня вращается, а внутренняя солнечная шестерня остается неподвижной. Это достигается с помощью небольших фрикционных муфт, которые задействуют шестерни для поворота, и лент, которые удерживают их в стороне, чтобы они не поворачивались.Муфты и ленты приводятся в действие пальцами и клапанами, которые активируются трансмиссионной жидкостью под давлением.

Восьмиступенчатая автоматическая коробка передач для переднеприводной Тойоты. Тойота

Создавая различные передаточные числа, трансмиссия забирает мощность от двигателя и увеличивает или уменьшает ее на пути к выходному валу, который передает мощность на колеса. На первой передаче двигатель вращается относительно медленно, так как водитель постепенно нажимает на дроссельную заслонку, поэтому трансмиссия использует низкую передачу, чтобы умножить крутящий момент, передаваемый на колеса, чтобы дать им мощность, необходимую для ускорения.На скоростях шоссе трансмиссия использует повышенную передачу, когда выходная скорость трансмиссии выше, чем скорость, поступающая от двигателя, что позволяет экономить топливо и сокращать износ двигателя.

Когда трансмиссия переведена в режим заднего хода, малая солнечная шестерня поворачивает внешнюю коронную шестерню назад. Для парковки небольшой зубчатый стояночный механизм надежно удерживается небольшой защелкой, называемой парковочной защелкой, которая не позволяет выходному валу вращать колеса.

Мощность, передаваемая трансмиссией, не поступает прямо на колеса, которые должны иметь возможность вращаться с разной скоростью.Если бы они этого не сделали, вы не смогли бы правильно повернуть угол, поэтому автомобиль использует дифференциал, чтобы разделить мощность и передать нужное количество на каждое колесо. На переднеприводном транспортном средстве дифференциальные шестерни объединены в картер трансмиссии, и весь блок обычно называют трансмиссией.

Хотя трансмиссии не требуют такого ухода, как двигатель, им все же нужно немного любви. Убедитесь, что уровень трансмиссионной жидкости проверяется при каждой замене масла, и, если график технического обслуживания вашего автомобиля рекомендует это, замените трансмиссионную жидкость по рекомендации.Большинство трансмиссий включают охладители для регулирования температуры жидкости, но если вы часто буксируете автомобиль, подумайте о добавлении более мощного охладителя, если ваш не оборудован для более высоких нагрузок.

Проверьте свой автомобиль, если трансмиссия не скулит или не стучит, не ощущается ли скольжение, колеблется ли он при ускорении или включении передачи, если вы видите красную жидкость, протекающую под вашим автомобилем, или если вы чувствуете запах гари.

Что такое автоматическая коробка передач: принцип и работа

Сегодня мы поговорим об автоматической коробке передач.Все мы пользуемся велосипедами и автомобилями. Все мы знаем, что нам нужна коробка передач или коробка передач, чтобы изменять крутящий момент в зависимости от условий движения. Раньше мы использовали ручную коробку передач, в которой есть рычаг с ручным или ножным управлением и сцепление, через которое мы переключаем передачу в соответствии с условиями движения. Но знайте, что торговля меняется и автомобиль переходит на автоматическую коробку передач. В наши дни многие автомобили и скутеры используют автоматическую коробку передач, которая проста в обращении и удобна в использовании. Но возникает вопрос, как работает АКПП? Используем ли мы обычную коробку передач в автоматической коробке передач или есть другое устройство? Изменим ли мы наш автомобиль с механической коробкой передач на автоматическую коробку передач без замены коробки передач? Сегодня я буду обсуждать эту тему, и если у вас возникнут какие-либо вопросы, пожалуйста, оставьте их в поле для комментариев.Я скоро вернусь к вам. Перед тем, как начать этот пост, прочтите следующий пост.

Принцип автоматической трансмиссии:

В механической трансмиссии мы использовали скользящую сетчатую или синхронизирующую коробку передач, а в автоматической трансмиссии мы использовали эпициклическую коробку передач. В этом типе коробки передач не используются скользящие кулачки или шестерни для включения, но разные скорости передачи достигаются путем простого затягивания тормозных лент на зубчатом барабане. Он состоит из солнечной шестерни, шестерни или планетарной шестерни и зубчатого венца.Кольцевая шестерня содержит зубья на своей внутренней окружности и окружена тормозной лентой. Тормозная лента приводится в действие гидравлическим давлением гидравлического масла. Это контролируется электронным датчиком или движением к скорости автомобиля, нагрузкой и открытием клапана акселератора. Планетарные шестерни находятся в постоянном зацеплении как с солнечной шестерней, так и с коронной шестерней, и могут свободно вращаться на своих осях, поддерживаемых несущей рамой, которая, в свою очередь, соединена с приводным валом. Когда коронная шестерня блокируется тормозной лентой, вращающаяся солнечная шестерня заставляет вращаться планетарные шестерни.Поскольку коронная шестерня не может двигаться. Планетарные передачи вынуждены перебираться через нее. В этом положении коронная шестерня действует как направляющая для перемещения планетарных шестерен. Таким образом, ведомый вал, соединенный с водилом планетарной шестерни, вращается. Когда коронная шестерня отпущена, она может свободно перемещаться вследствие вращения планетарных шестерен, которые вращаются вокруг своей оси. В этом положении сателлиты не двигаются, и, следовательно, ведомый вал остается неподвижным. Планетарный редуктор содержит ряд таких узлов для получения различных понижений скорости.

Компонент автоматической трансмиссии:

Основным компонентом автоматической трансмиссии является корпус гидротрансформатора, масляный поддон и удлинительный корпус. В корпусе преобразователя находится преобразователь крутящего момента, в корпусе находится эпициклическая зубчатая передача, а в корпусе расширения находится выходной вал. Масляный поддон прикручен к корпусу болтами. Вся трансмиссия крепится к блоку двигателя с помощью болтов через отверстия во фланце корпуса гидротрансформатора.

Работа автоматической коробки передач:

Работа автоматической коробки передач такая же, как и у механической коробки передач, за исключением того, что она управляется гидравлически управляемой тормозной системой. В автоматической коробке передач вал двигателя соединен со сцеплением, а затем — с турбиной гидротрансформатора. Гидротрансформатор приводит в движение коронную шестерню первой зубчатой ​​передачи через свободное колесо. Привод коронной шестерни второй зубчатой ​​передачи затем берется от водила планетарной передачи первой зубчатой ​​передачи, так что оба действуют последовательно.Это устройство обеспечивает три скорости переднего хода и одну скорость заднего хода за счет последовательного применения тормоза.

Выбор конкретной передачи и включение соответствующего сцепления и тормоза осуществляется гидравлически. Гидравлическое давление I регулируется скоростью автомобиля, которая регулирует давление масла на одной стороне клапана переключения передач, и открытием дроссельной заслонки, управляемым водителем с помощью педали акселератора, которая регулирует давление масла на другой стороне клапана переключения передач.

Сегодня мы обсудили автоматическую коробку передач: принцип работы и работу.Если у вас есть какие-либо вопросы, просьба комментировать. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой статье, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт для получения более информативных статей. Спасибо, что прочитали.

Как работает автоматическая коробка передач?

По словам Майнеке, в большинстве автомобилей используется автоматическая трансмиссия, называемая гидравлической планетарной автоматической трансмиссией, которая также используется в увеличенной версии в некотором промышленном и коммерческом оборудовании и большегрузных транспортных средствах.Фрикционная муфта заменена гидравлической муфтой, и система определяет набор диапазонов передач в зависимости от потребностей автомобиля. Когда вы ставите автомобиль на стоянку, все передачи блокируются, чтобы предотвратить скатывание автомобиля вперед или назад.

Менее распространенным вариантом является автоматическая механическая коробка передач (AMT). Эта модель, которую иногда называют полуавтоматической трансмиссией, объединяет сцепления и шестерни механической трансмиссии с набором исполнительных механизмов, датчиков, процессоров и пневматики. AMT работают как автоматические трансмиссии, обеспечивая при этом преимущества механической коробки передач по доступной цене и экономии топлива.С этим типом трансмиссии водитель может вручную переключать передачи или выбирать автоматическое переключение. В любом случае ему или ей не нужно использовать сцепление, которое приводится в действие гидравлической системой.

История автоматической трансмиссии

General Motors и REO выпустили полуавтоматические трансмиссии для транспортных средств в 1934 году. Эти модели создавали меньше проблем, чем традиционная механическая трансмиссия, но все же требовали использования сцепления для переключения передач. Коробка передач GM была первой в своем роде, в которой использовалась планетарная коробка передач с гидравлическим управлением, позволяющая переключать передачи в зависимости от скорости движения автомобиля.

Планетарная трансмиссия была одним из важнейших достижений на пути к современной автоматической трансмиссии. Хотя GM была первой, кто использовал версию с гидравлическим управлением, эта технология на самом деле восходит к изобретению Уилсона-Пилчера в 1900 году. Это нововведение состояло из четырех передач переднего хода на двух поездах, которые можно было переключать одним рычагом.

Работа автоматической коробки передач

Наиболее распространенный тип автоматической трансмиссии использует гидравлическую энергию для переключения передач.Согласно How Stuff Works, это устройство сочетает в себе преобразователь крутящего момента или гидравлической муфты с зубчатыми передачами, которые обеспечивают желаемый диапазон передач для транспортного средства. Гидротрансформатор соединяет двигатель с трансмиссией и использует жидкость под давлением для передачи мощности на шестерни. Это устройство заменяет ручное фрикционное сцепление и позволяет автомобилю полностью останавливаться без остановки.

Информация от Art of Manliness описывает работу автоматической коробки передач. Когда двигатель передает мощность насосу преобразователя крутящего момента, насос преобразует эту мощность в трансмиссионную жидкость, которая приводит в действие турбину преобразователя крутящего момента.Это устройство увеличивает мощность жидкости и передает еще большую мощность обратно на турбину, что создает вихревое вращение, которое раскручивает турбину и прикрепленный к ней центральный вал. Мощность, создаваемая этим вращением, затем передается от вала к первой планетарной передаче трансмиссии.

Этот тип трансмиссии имеет так называемое гидравлическое управление. Трансмиссионная жидкость нагнетается масляным насосом, который позволяет изменять скорость в зависимости от скорости автомобиля, оборотов шин в минуту и ​​других факторов.Шестеренчатый насос расположен между планетарной передачей и гидротрансформатором, где он вытягивает трансмиссионную жидкость из картера и повышает ее давление. Вход насоса ведет непосредственно к корпусу преобразователя крутящего момента, прикрепленному к гибкой пластине двигателя. Когда двигатель не работает, трансмиссия не имеет давления масла, необходимого для работы, и, следовательно, автомобиль не может быть запущен нажатием кнопки.

Планетарный редуктор — это механическая система, в которой шестерни соединены с помощью набора лент и муфт.Когда водитель переключает передачу, ленты удерживают одну передачу неподвижной, вращая другую, чтобы передавать крутящий момент от двигателя и увеличивать или уменьшать передачи.

Различные шестерни иногда называют солнечной шестерней, кольцевой шестерней и планетарной шестерней. Расположение шестерен определяет, сколько мощности будет передаваться от одной передачи к другой и передаваться на трансмиссию транспортного средства при переключении передач.

Шестерни автоматической коробки передач

Шестерни автоматической коробки передач включают следующее:

• Согласно «Как работает автомобиль», когда вы переключаете свой автомобиль на движение, вы включаете все доступные передаточные числа переднего хода.Это означает, что трансмиссия может переключаться между полным диапазоном передач по мере необходимости. Шестиступенчатые автоматические коробки передач — это наиболее распространенное количество передач, но старые автомобили и компактные автомобили начального уровня могут по-прежнему иметь четыре или пять автоматических передач.
• Третья передача либо блокирует передачу на третьей передаче, либо ограничивает ее передаточными числами первой, второй и третьей передач. Это обеспечивает мощность и тягу, необходимые для подъема или спуска, а также для буксировки лодки, дома на колесах или прицепа. Когда двигатель достигает заданного уровня оборотов в минуту (об / мин), большинство транспортных средств автоматически переключает третью передачу, чтобы двигатель не повредился.
• Вторая передача либо блокирует трансмиссию на второй передаче, либо ограничивает ее передаточными числами первой и второй передач. Эта передача идеально подходит для подъемов и спусков на скользкой дороге, а также для езды на льду, снегу и в других ненастных погодных условиях.
• Первая передача используется, когда вы хотите заблокировать трансмиссию на первой передаче, хотя некоторые автомобили автоматически выключают эту передачу для защиты двигателя при определенных оборотах. Как и вторую и третью передачи, эту передачу лучше всего использовать для буксировки, движения в гору или под гору, а также при движении по скользкой и обледенелой дороге.

Преимущества автоматической трансмиссии

Согласно How Stuff Works, самым большим преимуществом автоматической трансмиссии является способность двигаться без сцепления, как это требуется для механической трансмиссии. Лица с различными формами инвалидности могут управлять автомобилем с использованием автоматической коробки передач, поскольку для этого требуются только две пригодные для использования конечности.

Отсутствие сцепления также избавляет от необходимости уделять внимание ручному переключению передач и контролю тахометра, чтобы сделать необходимые переключения, что дает вам больше внимания, чтобы сосредоточиться на задаче вождения.

Многим водителям легче управлять автоматической коробкой передач на низких скоростях, чем механической коробкой передач. Гидравлическая автоматическая трансмиссия создает явление, называемое проскальзыванием на холостом ходу, которое заставляет автомобиль двигаться вперед даже на холостом ходу.

Информация и исследования в этой статье проверены сертифицированным ASE техническим специалистом Дуэйн Саялун из YourMechanic.com . Для получения отзывов или запросов на исправление, пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону research @ caranddriver.ком .

Источники:

https://www.meineke.com/blog/how-an-automatic-transmission-works/

https://auto.howstuffworks.com/automatic-transmission.htm

https: //www.howacarworks.com/basics/how-automatic-gearboxes-work

Gearhead 101: Understanding Automatic Transmission