Техника › Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором. Устройство акпп

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором — ДРАЙВ

	Виталий Кабышев, 18 октября 2007.
	Достоинство гидротрансформаторной трансмиссии заключается, конечно же, в удобстве управления тягой автомобиля. В упрёк таким трансмиссиям можно поставить медлительность, невысокий КПД и относительно небольшой ресурс. Хотя надо отдать им должное — современные коробки отличаются завидной «скорострельностью».

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.

www.drive.ru

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

_____________________________________________________________________________________________________________________

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

Итак, АКПП…

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

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

 

В устройство АКПП входит:

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

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

 

Гидротрансформатор

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

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

 

Принцип работы гидротрансформатора

 

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

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

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

 

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор состоит из:

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

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

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

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

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

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

 

Гидравлическая система управления

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

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

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

 

Достоинства и недостатки АКПП

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

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

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

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:   _____________________________________________________________________________________________________________________

autoustroistvo.ru

устройство 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.

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.

avtonov.info

Устройство АКПП

Часть I. Введение.

Если Вы ездили хотя бы раз на автомате, тогда Вам известны принципиальные отличия между автоматическими и механическими коробками передач:

в автоматической КПП нет педали сцепления и нет рычага переключения передач. Вам только надо выбрать режим движения вперед - drive, все остальное происходит автоматически.

  Расположение АКПП

Эта статья посвящена принципам работы АКПП. Мы начнем с ключевого механического решения – планетарная передача. Затем рассмотрим, из чего состоит автомат, познакомимся с его управлением и обсудим нюансы процесса управления АКПП.

Как и у механики, основная задача автомата – позволить двигателю работать в узком диапазоне входных скоростей и получать широкий диапазон скоростей на выходе.  

  Mercedes-Benz CLK, автоматическая трансмиссия в разрезе

Без трансмиссии машины ехали бы на одном передаточном числе, которое подбиралось бы исходя из желаемой скорости передвижения. Если такая скорость была бы 120 км/ч, то передаточное число соответствовало бы 3-й передаче современной механики.

Полагаем, что Вы никогда не пытались ездить только на 3-й передаче. А если попробовать, то станет очевидно, что машина совсем не ускоряется на средних оборотах, а на высоких скоростях двигатель ревет около красной зоны. Такая машина очень быстро бы ломалась.

Итак, КПП максимально эффективно использует крутящий момент двигателя для работы на определенной скорости.

Ключевое отличие между механикой и автоматом заключается в следующем: механика включает и выключает разные наборы шестерней для того, чтобы выходной вал получал различные передаточные числа, тогда как автомат использует один и тот же набор шестерней для получения различных передаточных скоростей.

Планетарная передача – это устройство, которое позволяет это делать автомату.

Посмотрим, как работает планетарная передача.

Планетарная передача & Передаточные числа Если разобрать автомат и заглянуть внутрь, то мы обнаружим огромное скопление частей на маленьком пространстве.

Помимо прочего, Вы увидите:

• Остроумную планетарную передачу
• Набор тормозных лент для включения частей планетарной передачи
• Набор фрикционов для включения других частой планетарной передачи
• Невероятно странная гидравлическая система, которая управляет тормозными лентами и фрикционами
• Большой насос для перегонки трансмиссионного масла

Основной секрет автомата – планетарная передача. Размером с дыню, эта часть автомата производит его все передаточные числа. Все остальное в трансмиссии помогает планетарной передаче выполнять эту задачу. Автомат состоит из двух полных планетарных передач, связанных вместе в один компонент.  

 Слева направо: коронная шестерня, сателлиты и две солнечные шестерни

Любая планетарная передача состоит из трех составляющих: Солнечная шестерня Сателлиты Коронная шестерня

Каждый из этих компонентов может работать на вход и на выход, а также может быть зафиксирован. Выбирая, какой компонент, какую роль выполняет, мы определяем передаточное число всего соединения.

Посмотрим на одинарную планетарную передачу.

Одна из планетарных передач нашей трансмиссии имеет коронную шестерню с 72 зубьями и солнечную шестерню с 30 зубьями. Мы можем получить много передаточных чисел для этой пары.

 

	Вход	Выход	Стационарно	Формула	Передаточное число
A	Солнечная шестерня (S)	Сателлиты (C)	Коронная шестерня (R)	1 + R/S	3.4:1
B	Сателлиты (C)	Коронная шестерня (R)	Солнечная шестерня (S)	1 / (1 + S/R)	0.71:1
C	Солнечная шестерня (S)	Коронная шестерня (R)	Сателлиты (C)	-R/S	-2.4:1

Если затормозить два из трех компонентов планетарной передачи, то передаточное число всего механизма станет равным 1:1. Обратите внимание, что первое передаточное соотношение – это понижение – выходная скорость ниже входной. Второе соотношение - овердрайв – выходная скорость выше входной. Последнее соотношение – снова понижение, при этом направление движения на выходе противоположное. Из этой конструкции можно получить еще несколько передаточных соотношений, но именно эти имеют отношение к автоматической трансмиссии. Вы можете посмотреть работу планетарной передачи в движении:

Нажимайте на кнопки слева в таблице.  

Итак, этот тип передачи может производить все эти различные передаточные числа без необходимости включать и выключать передачи. С двумя такими передачами мы получаем 4 передачи и одну передачу назад – все, что нужно нашей КПП. Позднее мы посмотрим, как наши две планетарные передачи работают в едином узле.

Сложная планетарная передача Эта автоматическая передача использует набор шестерен и выглядит как одинарная планетарная передача, но на самом деле работает как две планетарные передачи, соединенные вместе. У нее одна коронная шестерня, которая всегда выдает крутящий момент на выход, но две солнечные шестерни и два набора сателлитов.

Рассмотрим, как выглядит такая передача:  

Как собирают шестерни в единый механизм

Слева направо: коронная шестерня, водило сателлитов, 2 солнечные шестерни  

Фото ниже показывает расположение сателлитов в водиле. Обратите внимание, что сателлит справа сидит ниже сателлита справа. Сателлит справа не зацепляется с коронной шестерней – он соединяется с другим сателлитом. Только сателлит слева зацепляется с коронной шестерней.

 Водило сателлитов: обратите внимание на 2 набора сателлитов.

Вот так выглядит водило сателлитов. Короткие шестерни сателлитов соединены только с малой солнечной шестерней. Длинные сателлиты зацепляются с большей солнечной шестерней и с малыми сателлитами.

 Внутри водила: обратите внимание на 2 набора сателлитов.

Анимация ниже показывает, как все эти части собираются в автоматическую КПП. Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков (красный цвет) и заторможенных частей (синий цвет).

 Передачи автомата

Первая передача На первой передаче меньшая солнечная шестерня приводится в движение по часовой стрелке при помощи гидротрансформатора. Водило сателлитов пытается вращаться против часовой стрелки, но удерживается на месте однонаправленным фрикционом (который позволяет осуществлять вращение только по часовой стрелке), коронная передача вращается по направлению входного вращения. Малая солнечная передача имеет 30 зубьев, а коронная - 72, то есть передаточное число К:

К = -R/S = - 72/30 = -2.4:1

Направление вращения отрицательное 2.4:1, что означает, что входное вращение вала противоположно выходному. Но на самом деле выходное вращение одинаково по направлению с входным – вот где срабатывает трюк с двойной планетарной передачей. Первый набор сателлитов вращает второй, и именно второй набор вращает коронную шестерню; эта комбинация меняет направление вращения. Можно заметить, что большая солнечная шестерня вынуждена проворачиваться при выключенном фрикционе; направление вращения противоположно вращению турбины (против часовой стрелки).

Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков (красный цвет) и заторможенных частей (синий цвет).  

Вторая передача Вторая передача получается соединением двух планетарных передач с общим водилом сателлитов.

На первом этапе водило сателлитов использует большую солнечную шестерню как коронную шестерню. Итак, первая часть состоит из солнца (малая солнечная шестерня), водила сателлитов и короны (большая солнечная передача).

Входной крутящий момент идет через малую солнечную шестерню; коронная шестерня (большая солнечная шестерня) удерживается стационарно тормозной лентой, а выходом становится водило сателлитов. На этом этапе с солнечной шестерней на входе и водилом сателлитов на выходе при фиксированной коронной передачи передаточное число рассчитывается по формуле:

1 + R/S = 1 + 36/30 = 2.2:1

Водило сателлитов проходит 2.2 круга за одно вращение малой солнечной передачи. На втором этапе водило сателлитов служит входом для второй планетарной передачи, большая солнечная шестерня (находится в покое) служит солнцем, а коронная шестерня – выходом. Передаточное число рассчитывается по формуле:

1 / (1 + S/R) = 1 / (1 + 36/72) = 0.67:1

Чтобы рассчитать общее передаточное число второй передачи, умножаем первое передаточное число на второе, 2.2 x 0.67= 1.47:1 понижение. Все это на первый взгляд очень запутанно, но это работает.

Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков (красный цвет) и заторможенных частей (синий цвет).  

Третья передача Большинство автоматов имеют передаточное число 1:1 на этой передаче. Из предыдущей главы Вы помните, что для получения этого передаточного числа достаточно заблокировать 2 из 3-х частей планетарной передачи. При устройстве данного механизма это еще проще – достаточно затормозить обе солнечные шестерни на гидротрансформаторе.

Если обе солнечные шестерни вращаются в одном направлении, сателлиты блокируются, потому что они могут вращаться только в противоположных направляниях. В результате коронная шестерная блокируется с сателлитами и приводит к вращению всего механизма как единого целого, тем самым получается передаточное число 1:1.

Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков (красный цвет) и заторможенных частей (синий цвет).  

Овердрайв По определению овердрайв, в переводе повышенная передача, имеет выходную скорость выше, чем входную. Увеличение скорости – противоположность понижению. В данном типе трансмиссии выбор овердрайва приводит к двум результатам одновременно. В статье «Как работают гидротрансформаторы» мы останавливаемся на блокировке гидротрансформаторов. Для увеличения КПД многие машины используют механизм, который блокирует гидротрансформатор таким образом, что крутящий момент двигателя напрямую идет к трансмиссии.

Для данной трансмиссии в режиме овердрайв вал, прикрепленный к корпусу гидротрансформатора (который жестко соединен с маховиком двигателя), соединяется фрикционом с водилом сателлитов. Малая солнечная шестерня свободно вращается, а большая удерживается в покое тормозной лентой овердрайва. С гидротрансформатором нет соединения; входной крутящий момент идет от корпуса гидротрансформатора. На этот раз при входе на водило, зафиксированной солнечной передаче и коронной шестерне на выходе получаем следующую формулу передаточного соотношения К:

К = 1 / (1 + S/R) = 1 / ( 1 + 36/72) = 0.67:1

Таким образом, выходной вал крутится на один оборот за 2/3 оборота входного. Если двигатель работает при 2000 об/мин, то выходная частота вращения будет 3000 об/мин. Это позволяет машине лететь по трассе тогда, когда сам двигатель работает медленно и спокойно.

Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков.  

Задняя передача Reverse (задняя передача) очень напоминает первую передачу, но только вместо малой солнечный шестерни большая приводится в движение турбиной гидротрансформатора, а малая свободно вращается в противоположном направлении. Водило сателлитов удерживается тормозной лентой заднего хода вместе с корпусом гидротрансформатора. Получаем формулу:

К = -R/S = 72/36 = 2.0:1

Итак, передаточное число заднего хода немного меньше числа первой передачи.

Передаточные числа

Наши трансмиссия имеет 4 передачи вперед и одну передачу назад. Давайте подведем передаточные числа, входные и выходные части в таблицу:

 

Передача	Вход	Выход	Фиксированно	Передаточное число
1я	солнце 30 зубьев	корона 72 зуба	водило сателлитов	2.4:1
2я	солнце 30 зубьев	водило сателлитов	корона 36 зубьев	2.2:1
	водило сателлитов	корона 72 зуба	солнце 36 зубьев	0.67:1
			Итого 2-я	1.47:1
3-я	30- и 36-зубьевые солнечные шестерни	корона 72 зуба		1.0:1
Овердрайв	водило сателлитов	корона 72 зуба	солнце 36 зубьев	0.67:1
Реверс	солнце 36 зубьев	корона 72 зуба	водило сателлитов	-2.0:1

 

 Прочитав эти части, Вы, наверное, задаете себе вопрос, как разные передачи включаются и выключаются. Это делается набором фрикционов и тормозных лент трансмиссии. В следующей части посмотрим, как именно. Муфты и тормозные ленты в АКПП

В прошлой главе мы остановились на том, как каждая передача создается в трансмиссии. Например, рассматривая овердрайв, мы говорили:

Для данной трансмиссии в режиме овердрайв вал, прикрепленный к корпусу гидротрансформатора (который жестко соединен с маховиком двигателя), соединяется муфтой с водилом сателлитов. Малая солнечная шестерня свободно вращается, а большая удерживается в покое тормозной лентой овердрайва. С гидротрансформатором нет соединения; входной крутящий момент идет от корпуса гидротрансформатора.

Чтобы выбрать овердрайв, многие части автомата должны быть соединены и разъединены при помощи муфт и тормозных лент. Большое солнце соединяется с корпусом гидротрансформатора при помощи муфты, малая солнечная шестерня отсоединяется от турбины гидротрансформатора муфтой, что позволяет ей свободно вращаться. Большая солнечная шестерня соединяется с корпусом гидротрансформатора тормозной лентой и не может вращаться. Каждая передача вызывает серию событий с включением и отсоединением различных муфт и тормозных лент. Давайте рассмотрим тормозные ленты.

Тормозные ленты В данной трансмиссии две тормозные ленты. Эти ленты представляют собой стальные ленты, которые обматывают конкретную секцию блока шестерен автомата и соединяются с корпусом. Эти ленты приводятся в действие гидравлическими цилиндрами внутри самой трансмиссии.  

 Одна из тормозных лент

На фото выше Вы видите одну из тормозных лент в корпусе трансмиссии. Блок шестерен удален. Металлический стержень соединяется с поршнем, который приводит в движение тормозную ленту.

 Поршни, которые приводят в действие тормозные ленты, видны на этой фотографии

Выше Вы видите два поршня, которые управляют работой тормозных лент. Гидравлическое давление, которое доходит до цилиндра через набор клапанов, приводит к тому, что поршни давят на тормозные ленты, соединяя соответствующую часть блока шестерен с корпусом АКПП.

Муфты АКПП чуть сложнее. В данной трансмиссии 4 муфты. Каждый муфта управляется давлением масла, которое направлено на поршень внутри муфты. При уменьшении давления пружины разъединяют фрикционы. Ниже Вы видите поршень и барабан фрикционов. Обратите на резиновый сальник поршня – этот компонент всегда меняется при ремонте автомата.  

 Одна муфт трансмиссии

Следующая фотография показывает чередующиеся части из фрикционных дисков и стальных пластин. Фрикционный материал имеет шлицы на внутренней стороны, где он стыкуется с одной из шестерен. Стальная пластина имеет шлицы снаружи, где она соединяется с корпусом фрикционной муфты. Эти фрикционные диски меняются на новые при ремонте трансмиссии.

Давление на фрикционы подается через каналы в валах. Гидравлическая система контролирует, какие фрикционы и тормозные ленты приводятся в действие в данный момент времени.

Когда Вы ставите машину на паркинг

Кажется, все очень просто – достаточно заблокировать автомат, чтобы шестерни не вращались, но для этого механизма существует на самом деле ряд сложных требований: Вы должны иметь возможность снять машину с парковки, когда она стоит под наклоном (вес машины ложится на механизм паркинга). Вы должны иметь возможность поставить машину на паркинг, даже если штырь не совпадает со впадиной на выходном валу.

В положении паркинг что-то должно предотвращать парковочный механизм от произвольного разблокирования.

Механизм паркинга изящно решает эти вопросы. Сначала посмотрим на его части.  

 Выход трансмиссии: квадратные зубцы включаются механизмом парковочного тормоза, чтобы удерживать машину на месте.

Механизм парковочного тормоза включает зубья на выходе, чтобы машина стояла на месте. Эта часть трансмиссии соединена с карданным валом, поэтому если эта часть не может вращаться, то машина не может передвигаться.

 Этот стержень приводит в действие механизм парковки

 Пустой корпус автомата с выступающим парковочным механизмом – именно эта выступающая часть держит машину на месте.

Выше показан парковочный механизм, вошедший в корпус трансмиссии в том месте, где находятся шестерни. Обратите внимание, на форму его сторон в виде трапеции. Это позволяет снять тормоз, когда машина запаркована под наклоном – вес автомобиля помогает вытолкнуть парковочный механизм благодаря углам сторон трапеции.

 Этот стержень приводит в действие механизм парковки

Этот стержень соединен с кабелем, которые перемещается рычагом АКПП машины.

 Парковочный механизм – вид сверху

Когда рычаг АКПП переводится в положение паркинг, шток толкает пружину против маленькой конусообразной втулки. Если парковочный штырь выровнен по отношению с углублением на выходном валу, то конусообразная втулка опустит штырь вниз. Если парковочный штырь попадает на выступ выходного вала, то пружина будет толкать конусообразную втулку, но штырь не войдет в контакт с углублением, пока машина немного не покатится, и зубья лягут соответствующим образом. Именно по этой причине Ваша машина немного двигается после выбора рычагом АКПП паркинга: она вынуждена сдвинуться после отпускания педали тормоза настолько, насколько это необходимо для попадания штыря в углубление.

Как только машина оказалась в паркинге, втулка удерживает штырь в нижнем положении таким образом, чтобы машина не могла покатиться при парковке на склоне.

Автоматическая трансмиссия: гидравлика, насосы и скоростной регулятор давления

Гидравлика Автомат в Вашей машине решает множество задач. Вы даже не подозреваете, насколько велико это разнообразие. Например, вот некоторые задачи, стоящие перед автоматом: Если машина находится на передаче овердрайв (4-ступенчатый автомат), трансмиссия автоматически выберет передачу исходя из скорости машины и расположения дроссельной заслонки. При мягком ускорении переключение передача происходит на более низких скоростях, чем при полностью открытой заслонке. Если утопить педаль газа в пол, автомат переключит в следующую низкую передачу. Если Вы переключаете селектор передач на одну передачу ниже, автомат переключается при условии приемлемой для данной передачи скорости. Если машина едет слишком быстро, она подождет, пока скорость не снизится и перейдет на передачу вниз. Если поставить АКПП на 2-ю передачу, она никогда с нее не сдвинется, даже при полной остановке.  

 Поршни, которые приводят в действие тормозные ленты, видны на этой фотографии

Возможно, Вы видели нечто похожее. Это действительно мозги автомата, управляющие всеми функциями и более того. Вы видите каналы, которые направляют масло к разным компонентам трансмиссии. Каналы получаются литьем металла и выполнены очень практично; в противном случае множество шлангов потребовалось, чтобы заменить их. Сначала мы обсудим ключевые компоненты гидравлической системы; затем посмотрим, как они работают вместе.

Насос

Автоматическая КПП имеет аккуратный насос, называемый шестеренчатым насосом. Он обычно расположен в крышке трансмиссии и отводит масло с поддона АКПП для питания гидравлической системы. Этот насос еще питает радиатор охлаждения трансмиссии и гидротрансформатор.

 Шестеренчатый насос автоматической трансмиссии

 Шестеренчатый насос автоматической трансмиссии

Внутренняя шестерня насоса крепится к корпусу гидротрансформатора, то есть скорость ее вращения равно скорости вращения коленвала двигателя. Внешняя шестерня приводится в движение внутренней, вращение шестерен собирают масло с поддона и гонит его в гидравлическую систему на другой стороне.

 Скоростной регулятор давления

Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости – это умный датчик, который говорит трансмиссии о том, как быстро едет автомобиль. Он расположен на выходном валу, поэтому, чем быстрее едет машина, тем быстрее вращается скоростной регулятор давления. Внутри скоростного регулятора давления находится прижимаемый пружиной клапан, который открывается в прямой зависимости от частоты вращения регулятора давления – чем быстрее вращается гидравлический датчик скорости, тем больше открывается клапан. Масло от насоса попадает в гидравлический датчик скорости через выходной вал.

Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Автоматическая трансмиссия: клапаны и модуляторы

Чтобы правильно переключаться, автоматическая трансмиссия должна знать, под какой нагрузкой находится двигатель. Есть два способа это сделать. Некоторые машины используют простой трос, соединяющий трансмиссию и клапан-дроссель. Чем сильнее выжата педаль газа, тем выше давление на клапан-дроссель. Другие машины используют вакуумный модулятор для подачи давления на клапан-дроссель. Модулятор улавливает разрежение давления во впускном коллекторе, которое падает при увеличении нагрузки на двигатель.

Рычаг АКПП соединен с клапаном выбора диапазона. В зависимости от выбора передачи, клапан выбора диапазона питает гидравлический контур, который запрещает выбор определенных передач. Например, если рычаг АКПП на 3-й передаче, то клапан выбора диапазона препятствует включению овердрайва.

Клапаны переключения подают гидравлическое давление на муфты фрикционов тормозные ленты, чтобы выбрать каждую передачу. Гидравлическая схема трансмиссии имеет несколько клапанов. Клапан переключения определяет, когда переходить с одной передачи на другую. Например, клапан переключения 1 - 2 определяет, когда надо переключаться с 1-й на 2-ю передачу. Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапан-дросселя с другой. Масло подается насосом, масло направляется по одному из двух контуров для выбора нужной передачи.  

 Контур переключения

 

Клапан переключения замедлит выбор более высокой передачи, если машина быстро ускоряется. Если машина ускоряется мягко, то передача переключится на меньшей скорости. Давайте рассмотрим, что происходит, когда машина ускоряется медленно.

Когда машина ускоряется, давление от гидравлического клапана скорости растет. Это приводит к движению клапана переключения, пока контур первой передачи не закрывается, и открывается контур второй передачи. Поскольку машина ускоряется с открытой не полностью дроссельной заслонкой, клапан-дроссель не создает большое давление на клапан переключения.

Когда машина ускоряется быстро, клапан-дроссель создает большее давление на клапан переключения. Это значит, что давление от скоростного регулятора давления должно быть выше (а значит скорость машины - быстрее) до того, как клапан переключения достаточно сдвинется для включения 2-й передачи.

Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления; едет еще быстрее, то управление заберет клапан 2-на-3, потому что давление от скоростного регулятора давления достаточно высокое, чтобы включить клапан.

Трансмиссии с электронным управлением

Трансмиссии с электронным управлением устанавливаются на довольно свежие модели и все еще используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электрическим соленоидом. Это упрощает процесс ремонта автоматов и позволяет использовать более продвинутые схемы управления работой агрегата.

В последней главе мы видели некоторые механические принципы управления автоматической трансмиссией. Трансмиссии с электронным управлением используют еще более навороченные схемы. Помимо контроля скорости автомобиля и положения дроссельной заслонки, контроллер трансмиссии может отслеживать частоту вращения коленвала, нажатие педали тормоза и даже систему АБС.

Используя эту информацию и продвинутую логику программирования искусственного интеллекта, трансмиссии с электронным управлением могут делать следующие вещи: Автоматически переключаться вниз при езде вниз по наклонной для контроля скорости и уменьшения износа тормозов Переключаться вверх при торможении на скользкой дороге для уменьшения тормозного крутящего момента, направленного на двигатель Обучаться необходимости включения верхней передачи при входе в поворот на извилистой дороге

Давайте остановимся на последнем свойстве. Допустим, Вы едете вверх по извилистой горной дороге. Когда Вы находитесь на прямых отрезках дороги, автомат переключается на 2-ю передачу для обеспечения подъемной мощности. Когда Вы подходите к повороту. Вы притормаживаете, убирая ногу с педали газа и даже нажимая на тормоз. Большинство АКПП в этой ситуации переключится на следующую передачу или даже на овердрайв, когда нога уходит с газа. При ускорении на выходе из поворота, они переключаются на нижнюю передачу. Но при езде с механикой Вы, скорее всего, выполняли бы этот маневр на одной и той же передаче. Некоторые АКП с продвинутыми системами управления могут опознать эту ситуацию после нескольких поворотов и "научиться" не переходить на верхнюю передачу в следующий раз.

Источник статьи: http://auto.howstuffworks.com перевод статьи http://www.apsolute.ru  

www.raap.lv

Коробка автомат принцип работы, ресурс, тюнинг, устройство АКПП, режимы

В нашей статье рассмотрим плюсы и минусы классической коробки автомат АКПП: принцип работы, устройство, особенности конструкции, требующие ремонта или замены характерные недостатки и неисправности автоматической трансмиссии с гидротрансофрматором, а также ресурс и неоспоримые достоинства традиционного автомата.

Плюсы и минусы АКПП

Автоматическая коробка передач, вариатор, роботизированная коробка передач — на чем остановить свой выбор при заказе автомобиля. Еще 15-20 лет назад такой вопрос даже не стоял перед отечественными автолюбителями, машины советского, а затем и российского производства были доступны только с механической коробкой передач (МКПП). С появлением в России подержанных иномарок и возможности покупать новые автомобили известных мировых производителей изменилась расстановка сил в пользу автоматической трансмиссии, все больше потенциальных владельцев стали приобретать автомобиль с АКПП. По итогам 2012 года более 45% проданных на российском рынке новых иномарок оснащены автоматами. Даже АвтоВАЗ в июле 2012 года порадовал выпуском бюджетного седана Лада Гранта с АКПП.

Данный агрегат имеет неоспоримые достоинства, но не лишен и недостатков. Среди плюсов – удобство управления движущей силой автомобиля, а к недостаткам можно отнести медленное реагирование, не слишком высокую производительность и сравнительно короткий ресурс — срок службы. Однако следует отметить, что новейшие КПП производят достаточно быстродействующими. Прежде чем разобраться, что к чему, нужно четко понимать разницу в терминах. Автоматическая трансмиссия состоит из двух агрегатов — это сама коробка и гидротрансформатор.

Устройство гидротрансформатора

Итак, гидротрансформатор, или как его еще называют конвертор крутящего момента, представляет собой совокупность двух лопастных устройств – турбинного колеса и центробежного насоса. Связывает их между собой реактор или статор, который и направляет тот самый крутящий момент. Есть еще механизм блокировки, действующий при необходимости на статор, используя обгонную муфту. Насосное колесо находится в жесткой сцепке с коленчатым валом мотора, а турбина – с валом КПП.

Гидротрансформатор наполнен маслом, при активной работе оно постоянно перемешивается и нагревается, на что тратится много полезной энергии, ее же значительно потребляет и насос, создающий давление в рабочих связующих трубках. При большой разнице в оборотах у насоса и турбины реактор блокируется и подает на колесо насоса гораздо больший объём жидкости, в итоге крутящий момент при старте с места увеличивается до трёх раз, снижая КПД передачи. Все это объясняет невысокий общий КПД коробки передач в целом, а также делает более привлекательными в этом плане роботизированные МКПП и вариаторы.Передача крутящего момента в гидротрансформаторе происходит очень плавно, благодаря чему исключаются ударные нагрузки на трансмиссию, что придает плавности хода автомобилю и положительно сказывается на качественной и продолжительной работе двигателя. Однако от использования гидротрансформатора могут возникнуть и проблемы: например, завести машину с помощью буксира или с толкача, в случае чего, не получится.

Устройство и приницип работы автоматической трансмиссии

Теперь разберемся с устройством самой коробки переключения передач с планетарным редуктором и пакетом фрикционов. Планетарный (дифференциальный) редуктор (передача) представляет собой механизм, в состав которого входят несколько планетарных шестерен, которые при работе вращаются вокруг так называемого солнечного, или центрального, колеса, обычно в сцепке с ним при помощи водила. К планетарной передаче иногда подключено еще и внешнее коронное колесо-шестерня, сцепленное с внутренней стороны с планетарными шестернями. При работе передачи на повышение частоты водило вращается благодаря работе двигателя. При этом коронная шестерня зафиксирована, а выходной вал передачи работает в соединении с солнечной шестерней.

Передачу можно сделать прямой путем фиксирования отпущенной кольцевой (коронной) шестерни с помощью фрикциона. Понижающей же передача получится тогда, когда движком приводится в действие солнечная шестерня при зафиксированном водиле. При этом снимается мощность с кольцевой шестерни.Пакет фрикционов – это система подвижных и неподвижных колец, вращающихся независимо друг от друга, пока не включена передача. Когда же в соответствующей магистрали возникает давление, фрикционы зажимаются гидравлическим толкателем. Те элементы фрикциона, сцепленные с водилом планетарного редуктора, что были подвижны, застопорятся, остановив водило и включив передачу.

Крутящий момент от мотора к коробке передач передается с помощью потоков рабочего масла, подаваемого лопастями колеса насоса на лопасти турбины. Зазоры между турбинным и насосным колесами минимальны, а их лопасти имеют гармоничное и соответствующее друг другу строение, поэтому круг циркуляции масла непрерывен. Получается, что между двигателем и коробкой передач нет жесткой связи, благодаря чему обеспечивается работа двигателя и возможность остановки автомобиля при включенной передаче, а также плавной передаче тяги.Необходимо отметить, что по выше приведенной схеме функционирует гидромуфта, передающая крутящий момент без преобразования его величины. Реактор, внедренный в конструкцию гидротрансформатора, как раз и предназначен для изменения момента. Он представляет собой такое же колесо с небольшими лопастями, но оно до определенного момента не вращается. Лопасти реактора имеют специфическое строение и находятся на пути масла, идущего обратно от турбины к насосу. Когда реактор пребывает в гидротрансформаторном режиме (без движения), он способствует увеличению скорости движения рабочей жидкости, которая в это время совершает круговорот между колесами. Чем быстрее двигается масло, тем выше энергия, воздействующая на колесо турбины. Благодаря такому эффекту значительно повышается крутящий момент, развивающийся на валу колеса турбины.

Например, в одной из рядовых ситуаций, когда включена передача в коробке, а машина удерживается на месте педалью тормоза, происходит следующее. Колесо турбины неподвижно, тогда как момент в нем выше обычно развиваемого двигателем на этих оборотах в полтора, а то и в два раза в зависимости от модели. Как только отпускается педаль тормоза, машина начинает трогаться с места и разгоняться до того момента, когда момент на колесах становится равен моменту сопротивления автомобиля.Когда скорость оборотов колеса турбины приближается к скорости насосного колеса, реактор становится свободным и начинает вращение вместе с ними. Такая ситуация называется переходом гидротрансформатора в режим гидромуфты, что способствует снижению потерь и увеличению КПД гидротрансформатора.Так как есть случаи, когда необходимости в преобразовании крутящего момента нет, гидротрансформатор может быть и вовсе заблокирован фрикционным сцеплением. В таком режиме КПД передачи может доходить практически до 100%, так как проскальзывание между лопаточными колесами совершенно исключено.Однако, например, когда автомобиль едет по прямой, поддерживая постоянную скорость, а потом дорога начинает уходить вверх под уклон, гидротрансформатор тут же начнет реагировать. При уменьшении частоты вращения турбинного колеса, реактор начинает автоматически замедляться, что ускорит движение рабочей жидкости, а, следовательно, и крутящий момент, передаваемый на вал колеса турбины и, конечно, на колеса. Иногда такого увеличенного крутящего момента будет достаточно для поднятия в гору, не переходя на низшую передачу.Гидротрансформатор не способен изменять скорость вращения и крутящий момент в больших пределах, поэтому к нему подключают коробку передач с большим количеством ступеней, которая к тому же будет способна обеспечить обратный ход. КПП, работающие в комплексе с гидротрансформаторами, обычно содержат несколько планетарных передач, и у них оказывается много общего с механическими коробками.

Колеса-шестерни в механической коробке передач все время находятся в зацеплении, при этом те, что являются ведомыми, вращаются на вторичном валу свободно. Когда включается какая-то передача, происходит блокировка соответствующей шестерни на ведомом валу. АКПП работает по такому же принципу, только планетарные передачи состоят из таких элементов как сателлиты, водило, кольцевая и солнечная шестерни.Такие редукторы приводят в движение одни элементы и фиксируют другие, тем самым позволяя менять скорость вращения, а также усилие, передаваемое с помощью планетарной передачи. Последняя приводится от выходного вала гидротрансформатора, соответствующие же ее элементы фиксируются фрикционными лентами (пакетами). В механической коробке эти функции несут блокирующие муфты и синхронизаторы.

Включение передачи происходит следующим образом. Давление рабочей жидкости гидротрансформатора приводит в действие гидравлический толкатель, который, в свою очередь давит на фрикцион. Источник давления жидкости – специальный насос, а распределение этого давления между фрикционами происходит под постоянным контролем электроники с помощью совокупности электромагнитных соленоидов (клапанов). При этом должен быть соблюден алгоритм работы коробки передач.Основным отличием автоматической коробки передач от механической является переключение передач, которое в ней происходит так, что поток мощности не разрывается: одна передача выключается, а в тот же момент включается другая. Резкие рывки при этом исключены, так как их успешно гасит и смягчает гидротрансформатор. Хотя, следует отметить, что современные коробки передач с настройками спортивного режима не отличаются особой плавностью работы, что обусловлено слишком быстрой сменой одной передачи на другую. Такие характеристики позволяют машине быстрее брать разгон, но, к сожалению, гораздо быстрее изнашивают фрикционы, а также уменьшают срок службы и самой трансмиссии, и всей ходовой части.

Работа коробки передач в различных режимах

В трансмиссиях-автоматах самого первого поколения управление было полностью гидравлическим. Впоследствии гидравлика стала выполнять только исполнительские функции, устанавливать же алгоритм стала целиком электроника. Именно благодаря ей стала возможной реализация различных режимов работы коробки передач – резкого ускорения (kick-down), экономичного режима, зимнего, спортивного и других.Например, если рассмотреть спортивный режим, то при нем двигательная тяга используется полностью – каждая последующая передача включается при частоте вращения коленчатого вала, близкой к той, на которой развивается максимальная величина крутящего момента. Дальнейшее увеличение скорости приводит к ускорению частоты вращения вала до своих максимальных значений, при которых двигатель работает на полную мощность. Также происходит и далее. Машина при этом способна развивать гораздо более высокие ускорения, чем при работе в обычном или экономичном режимах.Большинство современных автомобилей, оборудованных автоматическими коробками передач, имеют технологии, позволяющие алгоритмам управления активизироваться самостоятельно, что зависит от водительской манеры вождения. Электроника, автоматически анализируя информацию с разнообразных датчиков, сама адаптирует необходимую в этом случае работу двигательного агрегата и принимает решение о переключении передач в нужный момент в соответствии с требуемым характером переключений.Если водитель управляет автомобилем спокойно, аккуратно и плавно, то контроллер осуществляет соответствующие настройки, при которых мотор не выходит на мощностные режимы, что позволяет расходовать топливо более экономично. Если же водитель станет нажимать на педаль газа более резко и часто, то электроника сразу же сделает вывод о необходимости более резвого разгона, и двигатель в паре с коробкой передач сразу же начнут работать в спортивном режиме. При возвращении к плавному педалированию коробка опять же самостоятельно перейдет на нормальную программу работы.

Коробка полуавтомат

Растет количество автомобилей, оснащаемых коробками передач, где, кроме автоматического, присутствует еще и полуавтоматический режим управления. В таком случае система только самостоятельно переключает передачи, а установки на это дает водитель. Однако это не означает полную свободу действий в управлении – зачастую скорость переключения передач увеличивается, но время переключений остается таким же, как при автоматическом режиме. Об этом заботятся некоторые производители, желая продлить срок службы силового агрегата. В сфере машиностроения эта система имеет разные названия – Steptronic, Autostick или Tiptronic.

Тюнинг АКПП

Не так давно стало возможно осуществлять тюнинг некоторых автоматических трансмиссий с помощью перепрограммирования блоков управления двигателем и коробкой передач. Для улучшения скорости разгона в программе АКПП изменяют моменты, когда происходит переход с одной передачи на другую, а также значительно сокращают время переключений. Компьютерные технологии сегодня развиваются стремительно, электроника научилась анализировать степень старения фрикционов и создавать необходимое давление для того, чтобы могла включиться каждая муфта. Путем регистрации давления можно осуществлять прогноз степени износа фрикционов и, соответственно, самой коробки. Блоком управления постоянно осуществляется контроль исправности системы и фиксируются в памяти коды ошибок и сбоев, происходивших в работе ее элементов.В экстренных случаях блок управления работает в аварийном режиме, когда в коробке передач блокируются все переключения, а работает только какая-то одна передача, обычно вторая или третья. В этом случае ездить на автомобиле не советуют, это и не получится, возможной становится только поездка до ближайшего автосервиса с целью устранения неисправностей.Любая коробка передач способна удовлетворить ожидания владельца автомобиля, где она установлена, и служить на протяжении 200 тысяч километров. Однако следует помнить, что безотказная ее работа и длительный ресурс напрямую зависят от грамотной эксплуатации и регулярного прохождения квалифицированного техобслуживания.

Режимы работы автоматической коробки передач

1.Рarking (Р) – стояночный режим, когда выключены все передачи, выходной вал коробки и все остальные ее элементы управления заблокированы. Когда двигатель работает, ограничитель скорости вращения вала начинает срабатывать намного раньше, чем это происходит при разгоне. Такие защитные меры от неграмотного управления не позволяют лишний раз зря перемешивать рабочую жидкость трансмиссии.2.Reverse (R) – передача для движения автомобиля задним ходом.3.Neutral (N) – нейтральная передача, при включении которой ведущие колеса не связаны с двигателем. Блокировка выходного вала отсутствует, поэтому автомобиль способен ехать накатом, а также возможно его буксировать.4.Drive (D) – основной режим для движения автомобиля. В этом режиме передачи с 1 по 3 (4) переключаются автоматически.5.Sport (S) или как он иногда еще называется Power, PWR или Shift – это спортивный режим, в котором двигатель при разгонах работает на полную мощность и расход топлива достигает максимальной величины. Есть возможность увеличивать скорость переключения передач с одной на другую (зависит от программы и конструкции). Мотор при работе коробки в этом режиме постоянно пребывает в тонусе и работает обычно на оборотах, близких к тем, на которых развивается максимальная величина крутящего момента. Ну и, конечно, об экономичности в этих условиях можно забыть.6.Kick-down – переход на низшую передачу для того, чтобы реализовать резкое ускорение (используется, например, при обгоне). Двигатель переходит в режим повышенной отдачи. Из-за этого, а также за счет увеличенного передаточного отношения пониженной передачи происходит резкий подхват. Чтобы перевести трансмиссию в этот режим. Необходимо резкое нажатие педали газа. В более ранних версиях трансмиссий при этом должен почувствоваться характерный щелчок.7.Overdrive (O/D) – режим, при котором чаще включается повышенная передача. Такой режим движения на пониженных оборотах внушительно экономит топливо, но автомобиль при этом теряет динамику.8.Norm – наиболее сбалансированный режим, при котором переключение передач на более высокие происходит постепенно, по мере увеличения оборотов.9.Winter (W, Snow) – это режим работы АКПП, используемый в зимних условиях. Он осуществляет трогание автомобиля с места со второй передачи во избежание пробуксовки. Переход с одной передачи на другую по этой же причине происходит более плавно, на низких оборотах. Разгон тоже происходит более медленно.10.Если установить рычаг напротив цифр 1, 2 или 3, то коробка не будет переходить выше, чем выбранная передача. Такой режим используется в трудных условиях езды, например, по серпантину или при движении с прицепом или буксировке другого авто. Двигатель в таком случае способен работать на средних и высоких нагрузках без перехода на высшую передачу.11.Некоторые модели АКПП предусматривают возможность ручного управления коробкой. Кнопки со значками «+» и «–», обозначающими именно наличие этой возможности, могут в зависимости от модели находиться в разных местах – на самом селекторе управления АКПП, на руле или в виде подрулевых переключателей и т.п. Но в режиме самостоятельного управления электроника все равно не позволит переходить на неуместные в конкретный момент передачи. Скорость же смены скоростей будет не выше той, которая присутствует в спортивном режиме.

povozcar.ru

Устройство АКПП автомобиля и принцип работы. Типы АКПП

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

Разновидности

Существует несколько типов данных коробок. Так, различают:

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

В чем особенности каждой из них? Рассмотрим ниже.

Классическая АКПП

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

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

Гидротрансформатор состоит из нескольких колес. Это:

• Турбинное.
• Реакторное.
• Насосное колесо.

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

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

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

Работа ГТФ

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

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

Планетарный редуктор

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

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

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

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

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

Электронная система

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

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

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

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

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

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

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

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

Селектор АКПП

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

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

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

Роботизированная трансмиссия ДСГ

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

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

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

Трансмиссия ДСГ

Она включает в себя:

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

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

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

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

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

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

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

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

Последние две составляющие относятся к исполнительным механизмам управления роботизированной КПП.

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

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

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

Вариатор

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

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

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

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

Устройство и типы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Заключение

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

fb.ru

Автоматическая коробка передач - принцип работы для чайников

Автоликбез23 октября 2016

Автоматическая коробка передач автомобиля предназначена для передачи мощности двигателя на колеса. Она устанавливает именно ту передачу, которая лучше всего подходит для текущей скорости движения. Автоматическая трансмиссия избавляет водителя от необходимости переключения скорости вручную. Компьютер автомобиля при помощи датчиков определяет, в какой момент необходимо переключить скорость и посылает сигнал в электронном виде на включение или выключение передачи.

Основные элементы автоматической трансмиссии

Механизм автоматической коробки передач автомобиля представляет собой систему рычагов и шестеренок, передающих мощность на ведущие колеса, позволяя двигателю работать наиболее эффективно.

Собирается коробка в алюминиевом кожухе, называемом картером. В нем располагаются главные компоненты автоматической трансмиссии:

1. Гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления, но не требующий со стороны водителя производить непосредственное им управление.
2. Планетарный ряд, изменяющий передаточное отношение при переключении.
3. Задний, передний фрикционы, тормозная лента, непосредственно осуществляющие переключение передач.
4. Устройство управления.

Как работает гидротрансформатор?

Гидротрансформатор состоит из следующих основных элементов:

• насоса или насосного колеса;
• турбинного колеса;
• плиты блокировки;
• статора;
• обгонной муфты.

Чтобы понять, как работает автоматическая коробка передач, нужно в целом представлять ее устройство. Так, насос механическим соединением связан с двигателем. Турбинное колесо соединяется с валом КПП при помощи шлицов. При вращении насосного колеса при работающем двигателе создается поток масла, который вращает турбинное колесо гидротрансформатора.

Не помешает знать когда менять масло в автоматической коробе передач.

В этом случае гидротрансформатор выполняет роль обычный гидромуфты, посредством жидкости лишь передавая от двигателя на вал автоматической коробки крутящий момент. При увеличении оборотов двигателя сколь-нибудь существенного увеличения крутящего момента не происходит.

Для преобразования крутящего момента схема автоматической коробки включает статор. Принцип работы заключается в том, что он перенаправляет поток масла обратно на крыльчатку насоса, заставляя ее быстрей вращаться, увеличивая крутящий момент. Чем скорость вращения турбинного колеса по отношению к насосу меньше, тем большая остаточная энергия передается статором посредством возвращаемого масла на насос. Соответственно крутящий момент увеличивается.

Основы работы турбины и насоса АКПП

Турбина всегда вращается медленнее, чем насос. Максимальное соотношение скоростей вращения насоса и турбины достигается при неподвижном автомобиле, уменьшаясь при увеличении скорости транспортного средства (ТС). Связь статора с гидротрансформатором осуществляется через обгонную муфту, способную вращаться лишь в одном направлении.

Лопатки турбины и статора имеют особую форму, за счет чего поток масла перенаправляется на обратную сторону лопаток статора. При этом статор заклинивает и, оставаясь неподвижным, он передает на вход насоса наибольшую энергию масла.

За счет такого режима работы гидротрансформатора обеспечивается максимальная передача крутящего момента. Он увеличивается почти в три раза при трогании автомобиля с места.

При разгоне ТС турбина относительно насоса проскальзывает все меньше до наступления момента, когда колесо статора подхватывается потоком масла, начиная вращаться в направлении свободного хода обгонной муфты. Устройство при этом начинает работать как обычная гидромуфта, не увеличивает крутящий момент. В этом режиме КПД гидротрансформатора не превышает 85%. Такой режим работы сопровождается выделением избытка тепла и повышением расхода топлива.

Назначение блокировочной плиты

Этот недостаток устраняется при помощи специального устройства — блокировочной плиты. Несмотря на механическую связь с турбиной, конструктивно она выполнена так, что может перемещаться вправо и влево. Это устройство включается в работу при достижении автомобилем высокой скорости. По команде устройство управления поток масла меняется таким образом, чтобы он прижимал блокировочного плиту к корпусу гидротрансформатора справа.

При этом турбина и насос связываются друг с другом механически. Для повышения сцепления на внутреннюю сторону корпуса гидротрансформатора наносится специальный фрикционный слой. Таким образом двигатель связывается с выходным валом автоматической коробки. Естественно такая блокировка сразу выключается даже при незначительном торможении автомобиля.

Выше был описан лишь один из способов блокировки гидротрансформатора. Однако любой другой способ преследует ту же самую цель — предотвратить проскальзывание турбины по отношению к колесу насоса. Обычно описанный режим действия в различных источниках называется Lock-Up.

Работу гидротрансформатора для чайников будет проще понять, если вместо турбины и насоса представить два простых вентилятора, один из которых работает от сети, а другой вращается за счет создаваемого первым вентилятором потока воздуха. Только вместо воздуха здесь выступает масло, а лопасти первого вентилятора (насоса в случае АКПП) приводятся в движение не за счет электричества, а за счет механического соединения с валом двигателя автомобиля.

Планетарные ряды

Гидротрансформатор может увеличивать крутящий момент, но лишь до определенного предела. Устройство автоматической коробки передач для более значимого увеличения момента, например, при преодолении подъемов, а также для движения задним ходом предусматривает планетарные ряды. Планетарная передача также обеспечивает ровное переключения скоростей при движении без потери мощности мотора. Благодаря ей переключение происходит без толчков, случающихся при работе обычной трансмиссии.

Планетарный ряд включает следующие элементы:

• солнечную шестерню;
• сателлиты;
• эпицикл;
• водило.

Планетарным ряд называются из-за того, что фрикционные колеса, вращающиеся одновременно вокруг своих осей и перемещающиеся вместе с этими осями, очень напоминают планеты солнечной системы. От их взаимного положения зависит, какая в данный момент включена передача.

Как переключаются передачи в АКПП?

Переключение передач или изменение в планетарном редукторе передаточного числа осуществляется блокировкой и разблокировкой элементов планетарного ряда посредством тормозных лент и фрикционов. В гидравлической системе автоматической коробки передач автомобиля непосредственно переключение передач осуществляется клапаном. Трехскоростная коробка имеет два таких клапана, один из которых осуществляет переключение с первой передачи на вторую, другой - со второй на третью. Четырехскоростная коробка имеет уже три клапана.

Другие виды АКПП

Помимо рассмотренной гидравлической трансмиссии сегодня широко распространены другие типы автоматических коробок:

1. Вариаторная АКПП. В этом типе трансмиссии фиксированного передаточного числа для передач не существует. Поэтому такая АКПП называется бесступенчатой. Принцип работы в том, что в отличие от других «автоматов» она более эффективно использует мощность двигателя. Вследствие этого автомобили, оснащенные данным типом трансмиссии являются более экономичными и комфортными.
2. Роботизированная КПП. Автоматической такую коробку можно назвать условно, так как по сути она является обычной «механикой», где функция педали сцепления возложена на электронный блок. Автомобили с какими коробками также являются довольно экономичными, но менее комфортными, так как зачастую переключение передач в автоматическом режиме сопровождается рывками.

Таким образом, помимо наиболее распространенной гидравлической АКПП существует еще несколько видов автоматических коробок, различающихся своей конструкцией. Отличаются они ценой, экономичностью, комфортом управления авто. Общее же то, что водитель избавлен от необходимости самостоятельного выбора и переключения передач.

autochainik.ru

---

• 
  Шрус и граната одно и тоже
• 
  Как сдать на категорию е в 2018 году
• 
  Как по вин коду узнать владельца автомобиля
• 
  Автомобильный самодельный подъемник
• 
  К глонасс
• 
  Пдд скоростной режим в городе
• 
  Какая разметка главнее желтая или белая
• 
  Чек энджин мигает
• 
  Что заливается в гур
• 
  Автомат или механика что лучше
• 
  Чертеж картинга своими руками