Автоматическая коробка передач - Что же это такое?
Современная автоматическая коробка передач, безусловно, самый сложный компонент в автомобиле. Автоматические трансмиссии содержат механические, гидравлические и электронные системы, которые работают взаимосвязано между собой. Эта статья поможет Вам разобраться в устройстве коробки передач и процессе её обслуживания.
Эта Статья содержит четыре раздела:
Первый раздел даст Вам понять, что же такое АКПП;
Второй раздел поможет разобраться, из чего состоит и как работает автоматическая коробка передач;
Третий раздел посвящён определению проблем в коробке, расскажет, что нужно делать, что бы незначительная проблема ни привела к серьёзной поломке;
В четвертом говориться о профилактическом обслуживании, о котором все должны знать.
Что же такое автоматическая коробка передач?
Трансмиссия обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, а также его изменение по величине и по направлению. Происходит это за счет различных комбинаций и механизмов. Рассмотрим два основных типа коробок передач, основанных на том, имеет ли транспортное средство задний или передний привод.
На заднеприводном автомобиле трансмиссия крепится позади продольно расположенного двигателя. Карданный вал передаёт крутящий момент на заднюю ось с ведущими колёсами. Передача крутящего момента в такой системе прямое движение от двигателя, через трансформатор к АКПП и на карданный вал, соединённый с дифференциалом и колёсами. На переднеприводных автомобилях дифференциал объединён с трансмиссией в один узел. Двигатель располагается поперечно, а коробка, присоединённая сбоку захватывает заднею часть двигателя и непосредственно передает нагрузку на передние колеса. Крутящий момент в такой схеме передаётся от двигателя через трансформатор к АКПП, дифференциал которой передаёт нагрузку на ведущие колёса. Существует множество других конфигураций включая переднеприводные транспортные средства, где двигатель установлен продольно вместо поперечного расположения, полно приводные системы, которые распределяют крутящий момента все четыре колеса, однако описанные выше разновидности, являются безусловно самыми популярными.
Менее популярной заднеприводной компоновкой, является расположение автоматической трансмиссии сзади. Используют такую компоновку, чтобы сбалансировать вес равномерно между передними и задними колесами для улучшенной работы и управляемости. Однако реализовали данную схему редко и на старых автомобилях. Иная заднеприводная система использует расположение вех агрегатов сзади, а именно двигателя, АКПП и дифференциала. В основном реализуется на моделях фирмы “Porsche”.
Компоненты трансмиссии
Современная автоматическая коробка передач состоит из различных компонентов и систем, которые разработаны, чтобы гармонично работать в сложной системе механических, гидравлических и электронных элементов. Мы попытаемся как можно проще описать узлы автоматической трансмиссии, но, возможно, некоторые моменты останутся вам непонятными в виду сложности их восприятия. Главные компоненты, из которых состоит автоматическая коробка передач, включают:
Планетарные ряды, предназначенные для получения большого диапазона передаточных чисел.
Гидравлическая система, основой которой является гидравлический блок АКПП, использующий нагнетённое под давлением масло, для управления планетарными рядами через фрикционные тормозные элементы.
Фильтры и прокладки, использующиеся, для фильтрации гидравлической жидкости и воспрепятствованию её утечки.
Гидравлический трансформатор, передающий крутящий момент от вала двигателя на первичный вал АКПП. А при этом повышая крутящий момент для исключения потерь при проскальзывании в жидкости.
Электронный модуль управления и другие электрические компоненты предназначенные для управления трансмиссией.
Планетарный ряд
В автоматических трансмиссиях механическая часть работает в постоянной связке в отличие от механических коробок передач. Это условие возможно при использовании планетарных рядов, которые дают возможность получения различных передаточных чисел.
Простой планетарный ряд состоит из солнечной шестерни, орбитальной шестерни и двух или более сателлитов. Солнечная шестерня находится в постоянном зацеплении с сателлитами. Сателлиты свободно вращаются на осях, которые закреплены в водиле. Зубчатое колесо внутреннего зацепления, называемое большим центральным колесом, эпициклом, короной или кольцом, находится в постоянном зацеплении с сателлитами и окружает всю конструкцию.
Следует отметить, что малое центральное колесо, водило и большое центральное колесо вращаются относительно одной общей оси, в то время как сателлиты планетарной передачи вращаются относительно собственных независимых осей. Название планетарного механизма происходит от сателлитов.
Они могут вращаться относительно своих осей и в то же самое время вместе с водилом вращаются относительно малого центрального колеса. Иллюстрация показывает, как устроен простой планетарный механизм, описанный выше. Входной вал связан с большим центральным колесом (Синий), выходной вал связан с водилом (Зеленый), которое также связано с фрикционным пакетом сцепления.
Малое центральное колесо связано с барабаном (желтый), который также связан с другой половиной пакета сцепления. Тормозная лента обозначена полосой за пределами барабана (красный), которая может быть сжата, когда потребуется, предотвратить вращение барабана и малого центрального колеса вместе с ним. Пакет сцепления используется для зацепления водила с малым центральным колесом, что заставляет их вращаться с одинаковой скоростью.
Если пакет сцепления и тормозная лента активированы одновременно, то система находится в нейтральном положении. Вращение входного вала передается на сателлиты, связанные с малым центральным колесом, но так как оно не зафиксировано, вращение на выходной вал не передаётся. Для передачи крутящего момента, активируется тормозная лента, чтобы зафиксировать центральную малую шестерню от перемещения. Для перехода на более высшее передаточное отношение распускается тормозная лента и зажимается пакет сцепления, который заставляет вращаться выходной вал с такой же скоростью как и входной. Много других комбинаций возможно с использованием двух или более планетарных рядов соединённых в разные вариации для достижения различных передаточных отношений.
Некоторые последовательности позволяют создавать четырех, пяти, шести, семи и даже восьми ступенчатые АКПП. На современных транспортных средствах, управлением последовательности передачи крутящего момента в коробке контролирует электронный блок управления.
Пакеты фрикционных дисков
Пакет сцепления состоит из дисков, которые установлены в барабане. Половина дисков – сталь и имеют выступы, которые входят в пазы на внутренней части барабана. Другая половина представляет собой диски с фрикционным материалом, которые имеют выступы на внутренней части, соответствующие пазам на наружной поверхности смежных втулок. Для сжатия пакета сцепления на дне барабана установлен поршень, который активируется давлением масла и заставляет металлические и фрикционные диски сжаться и передавать крутящий момент.
Обгонная муфта
Используется для соединения звеньев планетарных механизмов с картером коробки передач используется обгонная муфта с роликами или специальными сухариками. Принцип работы построен на их заклинивании при вращении в определённом направлении. Муфты свободного хода используются преимущественно для улучшения качества включения, поскольку время их срабатывания гораздо меньше времени срабатывания ленточного или дискового тормоза.
Помимо улучшения качества включения она позволяет двигаться транспортному средству накатом без использования режима торможения двигателем. Представляет собой стальной ремень с фрикционным материалом, расположенным на внутренней поверхности. Один конец ленты зафиксирован в картере трансмиссии, в то время как другой конец связан с сервоприводом. В определенное время масло поступает в серво-привод под давлением, который в свою очередь сжимает ленту вокруг барабана, препятствуя его вращению.
Гидравлический трансформатор
На автоматических коробках передач роль механического сцепления выполняет гидротрансформатор. Трансформатор работает по принципу вентилятора, например если два вентилятора поставить друг напротив друга и один подключить к питанию, то поток воздуха направленный на второй вентилятор заставит его вращаться.
Отличие для трансформатора – то, что вместо того, чтобы использовать воздух, он использует гидравлическую жидкость, чтобы быть более эффективным. Трансформатор – сформированное устройство, которое установлено между двигателем и трансмиссией.
Внутри трансформатор состоит из:
насосного колеса;
турбинного колеса;
статор.
Насосное колесо установлено непосредственно к картеру конвертора, который в свою очередь крепиться болтами к коленчатому валу двигателя, и вращается с частотой вращения двигателя. Турбинное колесо связано с входным валом АКПП. Статор установлен с обгонной муфтой так, чтобы он мог свободно вращаться только в одном из направлений. Выше перечисленные элементы оснащены лопастями, чтобы точно направлять поток гидравлической жидкости через конвертор и благодаря этому передавать крутящий момент от двигателя к трансмиссии.
С началом работы двигателя трансмиссионная жидкость поступает в насосную секцию, где под действием центробежной силы направляется на турбинное колесо которое придаёт дополнительное вращение потоку масла. Двигаясь по кругу гидравлическая жидкость возвращается к центру турбины, где она входит в статор. Если вращение турбинного колеса значительно медленнее насосного, то жидкость будет поступать на передние лопасти статора, которые активируют на статоре обгонную муфту препятствующею его вращению. Проходя через неподвижный статор, масло направляется его лопастями в насосную зону, под углом обеспечивающим увеличение крутящего момента.
Поскольку скорость турбинного колеса превосходит обороты насосного, жидкость, проходя через лопасти статора заставляет его вращаться в том же направлении, в котором работают насос и турбина. С возрастанием количества оборотов все три элемента начинают работать приблизительно с одной частотой.
Начиная с 80-х годов, для достижения большей экономии топлива, гидротрансформаторы начали оборудовать системой блокировки (механический режим), суть которой заключается в жесткой связи турбинного и насосного колёс вместе. Активация происходит приблизительно на скорости 70 км/ч и более. Процессом блокировки гидравлического трансформатора управляет ЭБУ трансмиссии, который подключает ее, в основном, начиная с третьей передачи используя электро-магнитный клапан как управляющий элемент.
Гидравлическая система
Гидросистема – сложный лабиринт каналов и труб, которые подводят трансмиссионную жидкость под давлением к элементам внутри АКПП, а так же к гидротрансформатору. Фактически, большинство компонентов АКПП постоянно находятся в трансмиссионной жидкости, включая пакеты сцепления и тормозные ленты, т.к. фрикционные поверхности работоспособны только находясь в масле. Рисунок показывает систему от простой трехступенчатой автоматической трансмиссии 60-х годов. Более новые системы намного сложнее и объединены с компьютеризованными электронными деталями.
Гидравлическая жидкость в автоматической трансмиссии предназначена для различных функций, включая активацию элементов, смазку и охлаждение. В отличие от двигателя который использует масло прежде всего для смазки, в трансмиссии большинство элементов функционируют благодаря подаче на них жидкости под давлением.
Устройство гидравлической системы АКПП очень похоже на сердечнососудистую систему человека (даже масло красного цвета), где даже несколько минут нехватки давления может быть вредным или даже фатальным для жизнедеятельности. Чтобы держать трансмиссионную жидкость в пределах нормальной рабочей температуры, часть её проходит через кулер или сектор в основном радиаторе охлаждения. Пройдя через эту систему, масло охлаждается и затем возвращается в трансмиссию.
Масляный насос
Насос трансмиссионного масла (не путаем с насосным колесом в трансформаторе) ответственный за подачу масла под давлением, которое требуется для работы АКПП.
Он установлен в передней части картера трансмиссии и непосредственно связан с гидротрансформатором и входным валом трансмиссии. Насос производит давление всякий раз, когда двигатель работает и пока есть достаточный уровень трансмиссионной жидкости. Масло поступает в насос через фильтр, который расположен в поддоне. Затем трансмиссионная жидкость подводится к гидравлическому блоку и другим компонентам АКПП.
Гидравлический блок
Гидравлический блок – второй центр контроля автоматической трансмиссии после электронного блока. Он состоит из лабиринтов каналов и отверстий, которые подводят масло к многочисленным клапанам управляющим пакетами сцеплений и тормозными лентами. Каждый из клапанов в гидравлическом блоке имеет определенное предназначение и соответствующие название. Например, клапан 2-3 активирует повышение со второй передачи на третью, а клапан 3-2 задействуется, когда потребуется понизить передачу соответственно.
Еще один немало важный элемент гидравлического блока – мануальный клапан. Он связан с рукояткой переключения передач и открывает, и перекрывает различные каналы в зависимости от того, в каком положении находится рычаг. Когда Вы помещаете рукоятку в режим D (drive), мануальный клапан направляет масло к фрикционным пактам, которые активируют первую передачу.
На трансмиссиях оборудованных ЭБУ, в устройство гидравлического блока так же будут входить электронные регуляторы давления (соленоиды), которые установлены в корпусе гидроблока, чтобы управлять подводом масла к соответствующим пакетам сцепления и фрикционным лентам под управлением компьютера, который более точно оптимизирует точки переключения.
Электронный блок управления
ЭБУ трансмиссии используют датчики на двигателе и автоматической коробке, чтобы контролировать информацию о положении дросселя, скорости автомобиля, частоте вращения двигателя, нагрузке, положении педали тормоза и т.д., для просчета точек переключения передач.
Как только компьютер обработает эту информацию, он посылает управляющие сигналы на электронные регуляторы давления (соленоиды). Они распределяют масляный поток к соответствующему фрикционному пакету или сервоприводу, чтобы осуществлять переключение. Компьютеризированные автоматические трансмиссии могут адаптироваться под Ваш стиль вождения и постоянно приспосабливаться к нему так, чтобы каждое переключение происходило максимально близко к желанию водителя.
Спортивные модели авто с АКПП выпускают с опцией “типтроник”, с помощью которой водитель может сам контролировать момент переключения передач подобно механической трансмиссии. Для реализации данного режима на кулисах появилось дополнительное положение, в котором можно переведя рычаг в одном или другом направлении, повысить или понизить передачу по желанию.
Компьютер контролирует этот процесс, чтобы удостовериться, что водитель не включит передачу, которая может перегрузить двигатель и повредить его. Другое преимущество «умных» трансмиссий состоит в том, что они имеют само диагностический режим, который может обнаружить неисправность на начальной стадии и предупредить Вас с помощью индикаторной лампочки на приборной панели. Мастер всегда может, подключив соответствующие диагностическое оборудование, считать коды неисправностей, которые помогут точно определить проблему.
Сальники и прокладки
Автоматическая коробка передач содержит комплект сальников и прокладок, для предотвращения вытекания масла из картера коробки. Сальники обычнопроизводятся из резины и используются, чтобы воспрепятствовать вытеканию масла около движущихся элементов, таких как вращающийся вал. В некоторых случаях резине помогает пружина, которая держит сальник плотно с поверхностью вала. Передний сальник уплотняет отверстие где гидротрансформатор входит а автоматическую трансмиссию. Он позволяет трансмиссионной жидкости свободно перемещаться от трансформатора к трансмиссии, но не вытекать.
Прокладка – тип уплотнения, используемый для неподвижных деталей, которые закреплены вместе. Для изготовления прокладок используются такие материалы как бумага, пробка, резина, силикон и мягкий металл. Общий пример – резиновый кольцевой уплотнитель, который изолирует ось позиционера. Её Вы перемещаете, когда выбираете режим АКПП (P, R, N, D). Другим примером, который характерен для большинства трансмиссий, является прокладка масляного поддона. Фактически, уплотнение требуются везде, где возможны утечки гидравлической жидкости из трансмиссии.
Выявление неисправностей до поломки коробки
В процессе эксплуатации автоматической коробки передач следует наблюдать за уровнем масла и за отсутствием его утечки. При появлении подтеков или луж масла под вашим авто следует обратиться в автосервис для локализации утечки, если уровень трансмиссионной жидкости падает ниже отметки минимума, возможно Ваша АКПП серьезно повреждена.
Проверяйте цвет и запах масла. Трансмиссионная жидкость – прозрачная и красная, если она мутная или грязная, или у нее горелый запах, Вам следует обратиться в соответствующую ремонтную мастерскую, где, скорей всего, специалист посоветует Вам заменить масло, либо ремонтировать Вашу АКПП. Следите за появлением новых шумов, вибрации или нестандартного поведения трансмиссии. Современные АКПП должны осуществлять переключение гладко без толчков. Если переключения не устойчивые или Вы слышите шумы при работе трансмиссии, то ее следует незамедлительно проверить выполнив квалифицированною диагностику.
Если устранять неисправность на начальном уровне, то ремонт может обойтись менее дорогостояще, чем капитальный ремонт коробки. Даже если вы не готовы к ремонту в данный момент, Вы как минимум, должны ее продиагностировать. Специалист даст Вам рекомендации по эксплуатации Вашей поврежденной АКПП до ее ремонта.
Обслуживание
Трансмиссионное масло в Вашей АКПП требует периодической замены. Интервал, которой находится в пределах от 25000 до 150000 км. Большинство экспертов по автоматическим трансмиссиям рекомендуют производить обслуживание трансмиссии каждые 40000 км. Эта работа требует определённых знаний устройства и обслуживания коробок передач, поэтому не рекомендуется производить её самому.
После снятия поддона специалист может сделать вывод о внутреннем состоянии агрегата по наличию металлического налёта и другой грязи на магнитах и внутренней части поддона. В большинстве случаев, во время выполнения процедуры замены масла, приблизительно только половина жидкости может быть слита из трансмиссии. Это обусловлено конструктивными особенностями автоматической коробки передач и гидротрансформатора. Полная замена возможна только при полной разборки трансмиссии.
Необходимость периодичной замены трансмиссионной жидкости обусловлена частичностью ее замены. Будучи на дилерских станциях или читая дилерские мануалы по эксплуатации авто, некоторые клиенты задают вопрос, о тои что многие современные АКПП являются не обслуживаемыми во время всего периода эксплуатации.
Следует четко понимать, что для автомобилей бывших в употреблении, которыми в основном заполнен наш рынок, период эксплуатации, на который рассчитан автомобиль, давно закончен в первичных странах. Масло в таких АКПП имеет грязный оттенок и неприятный запах, хотя коробка еще работает, поэтому при больших пробегах в таких авто, период замены масла определен через каждых 60000 км.
gidromatik.by
Как работает автоматическая коробка передач: схемы и видео
Содержание:
Каждый автовладелец знает, что выбор трансмиссии является ключевым фактором, который влияет на динамические показатели автомобиля. Разработчики постоянно пытаются совершенствовать коробки передач, но большинство автолюбителей все же отдают предпочтение МКПП, так как, из-за сложившегося стереотипа, считают, что она более надежная и простая в использовании. Однако причина кроется в другом – большинство людей просто не знакомы с принципом работы автомата, поэтому и опасаются ее.
В сегодняшней статье мы попытаемся максимально подробно и доступно описать принцип работы автоматической трансмиссии.
Что такое АКПП?
АКПП – это основной элемент конструкции трансмиссии автомобиля, главной целью которой является изменение крутящего момента, а также изменения скорости движения. Различают три варианта автоматической трансмиссии:
Вариатор;
Гидроавтомат;
Роботизированная;
Что лучше – механика или автомат?
Как многие уже могли заметить, большинство российских автолюбителей отдают предпочтение МКПП. Одни эксперты считают, что это связано с менталитетом нации, другие – с установленными негативными стереотипами.
Другое дело американцы, 95% которых не представляют себе процесс вождения автомобиля, без наличия автоматической коробки. Но это совсем не удивляет, ведь АКПП была придумана американскими инженерами, которые хотели упростить жизнь водителей.
Такая же ситуация и в Европе. Если 15-20 лет назад все поголовно использовали механику, то уже сейчас она почти вытеснена из рынка.
В России также наблюдается рост популярности автомата, но, как утверждают эксперты и аналитики, россияне не умеют правильно использовать автоматическую коробку. Каждый день в автомастерские обращается масса автолюбителей с неисправностями, основной причиной которых как раз и является неправильная эксплуатация.
Как работает АКПП?
Для того, чтобы принцип работы автоматической трансмиссии стал более понятным, мы условно разобьем ее на три части: механическая, электронная и гидравлическая.
Начнем обсуждение, конечно же, с механической, так как именно данный элемент и переключает передачи.
Гидравлическая часть является неким посредником, который является связующим звеном.
И, наконец, электронная, которая считается мозгом трансмиссии, отвечающим за переключение режимов, а также обратную связь.
Все понимают, что сердцем автомобиля является мотор. Трансмиссия вовсе не претендует на эту роль, ведь ее смело можно называть мозгом автомобиля. Главной целью АКПП считается преобразование КМ мотора в силу, которая создает условия для движения ТС. Немаловажную роль в этом процессе выполняет гидротрансформатор и планетарные передачи.
Гидротрансформатор
По аналогии с МКПП, гидротрансформатор выполняет функции сцепления, а также регулирует КМ, с учетом частоты вращения и продуцируемой мощности двигателя.
Конструкция гидротрансформатора состоит из трех частей:
Центростремительная турбина;
Центробежный насос;
Направляющий аппарат-реактор;
За счет того, что турбина и насос максимально сближены друг с другом, рабочие жидкости находятся в постоянном движении. Именно благодаря этому удается добиться минимальных потерь энергии. К тому же, гидротрансформатор может похвастаться очень компактными размерами.
Стоит отметить, что коленвал напрямую связан с насосным колесом, а коробочный вал – с турбиной. Именно за счет этого, в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами. Рабочие жидкости передают энергию от мотора к трансмиссии, которая, в свою очередь, через лопатки насоса передает ее на лопасти турбины.
Гидромуфта
Если говорить о гидромуфте, то ее принцип работы очень похож – она также передает КМ, не влияя на его интенсивность.
Гидротрансформатор оснащен реактором в первую очередь для того, чтобы изменять КМ. По сути, это такое же колесо с лопатками, разве что жестче посаженное и менее маневренное. По нему масло возвращается из турбины в насос. Некоторые особенности имеют лопатки реактора, каналы которых постепенно сужаются. За счет этого скорость движения рабочих жидкостей существенно увеличивается.
Из чего состоит АКПП?
Гидротрансформатор – взаимодействует со сцеплением, и не контактирует с водителем.
Планетарный ряд – взаимодействует с шестернями в коробке, и при переключении передач изменяет конфигурацию трансмиссии.
Тормозная лента, задний и передний фрикцион – напрямую переключают передачи.
Устройство управления – это узел, который состоит из насоса, клапанной коробки и маслосборника.
Гидроблок – система клапанных каналов, которые контролируют и управляют нагрузкой двигателя.
Гидротрансформатор – предназначен для передачи крутящего момента от силового агрегата до элементов автоматической трансмиссии. Расположен он между коробкой и мотором, и таким образом выполняет функцию сцепления. Он наполнен рабочей жидкостью, которая улавливает и передает усилия двигателя в масляный насос, находящейся непосредственно в коробку.
Что касается масляного насоса, то он уже передает рабочую жидкость в гидротрансформатор, создавая, таким образом, наиболее оптимальное давление в системе. Поэтому, миф о том, что автомобиль с коробкой-автомат можно завести без стартера – чистая ложь.
Шестеренчатый насос получает энергию прямо от двигателя, из чего можно сделать вывод, что при выключенном моторе давление в системе полностью отсутствует, даже если рычаг переключения АКПП находиться не в начальном состоянии. Поэтому, принудительное вращение карданного вала не сможет завести двигатель.
Планетарный ряд – используется зачастую в автоматической трансмиссии, так как считается более современным и технологичным, нежели параллельный вал, используемый в механике.
Части фрикциона – поршень заставляет двигаться чрезмерное давление масла. Сам поршень очень плотно прижимает ведущие элементы к ведомым, заставляя их вращаться как единое целое, и передавать КМ ко втулке. Стоит отметить, что в АКПП находится сразу несколько таких планетарных механизмов.
Фрикционные диски передают КМ непосредственно колесам автомобиля.
Тормозная лента – используется для блокировки элементов планетарного механизма.
Гидроблок – один из наиболее сложных механизмов в АКПП, который называют «мозгами трансмиссии». Стоит отметить, что ремонт данного элемента очень дорогостоящий.
Виды АКПП
Перманентная гонка технического оснащения автомобилей, заставляет разработчиков придумывать все более изощренные технологии и конструкции, для того, чтобы обогнать конкурентов. Стоит отметить, что это положительно сказывается на развитии ходовой части ТС. Одним из наиболее важных открытий, стало изобретение автоматической коробки передач. Она сразу же начала пользоваться невероятно большим спросом, так как заметно упрощает процесс управления. К тому же она весьма простая в эксплуатации и надежная. Аналитики утверждают, что в скором будущем она полностью вытеснит из рынка МКПП.
На сегодняшний день коробка-автомат используется, как в легковых автомобилях, так и грузовиках, в независимости от типа привода.
Известно, что при управлении автомобилем с МКПП, приходится постоянно держать руку на переключателе передач, что значительно снижает концентрацию на дороге. Коробка-автомат практически лишена подобных недостатков.
Основные преимущества коробки-автомат:
Повышается эффективность управления;
Более плавный переход между передачами даже на высокой скорости;
Двигатель не перегружается;
Передачи можно переключать как вручную, так и в автоматическом режиме;
Современные АКПП, с точки зрение системы контроля и управления, можно разделить на два типа:
Трансмиссия с гидравлическим устройством;
Трансмиссия с электронным устройством, или так называемая роботизированная коробка;
Более понятным это должно стать после ознакомления с приведенным ниже примером:
«Представьте себе ситуацию, что автомобиль двигается по ровной дороге и постепенно приближается к крутому подъему. Если какое-то время просто со стороны наблюдать за этой ситуацией, то можно заметить, что после увеличения нагрузки, машина начинает терять скорость, и, следовательно, интенсивность вращения турбины также снижается. Это приводит к тому, что рабочая жидкость начинает противодействовать движению. В таком случае резко возрастает скорость циркуляции, что способствует увеличению КМ до того показателя, при котором возникнет равновесие в системе».
Такой же принцип работы и в момент начала движения автомобиля. Единственное отличие в том, что в данном случае еще задействуется и акселератор. Благодаря ему увеличивается интенсивность оборотов коленвала и насосного колеса, при том, что турбина остается неподвижной, что позволяет двигателю работать в холостом режиме. Стоит отметить, что КМ резко возрастает, и при достижении определенной отметки, гидротрансформатор начинает выполнять функции звена, которое соединяет воедино ведомый и ведущий элементы. Именно все эти моменты, позволяют во время движения значительно уменьшать уровень потребления горючего, и более эффективно проводить торможение двигателем в случае надобности.
Так для чего же тогда подключать АКПП к гидротрансформатору, если тот самостоятельно способен изменять интенсивность КМ?
Вот почему: коэффициент изменения крутящего момента с помощью гидротрансформатора обычно не превышает 2-3.5. Этого мало для полноценной работы автоматической коробки.
В отличие от механической, автоматическая коробка переключает скорости с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозов. Система автоматически определяет нужную скорость с учетом скорости движения и усилия на педаль акселератора.
Помимо планетарного механизма и гидротрансформатора, АКПП включает в себя также насос, который смазывает коробку. Охлаждением масла занимается радиатор охлаждения.
Разница между коробкой-автомат у заднеприводных и переднеприводных ТС
Существует ряд отличий между компоновкой АКПП автомобилей с передним и задним приводом. Автоматическая трансмиссия переднеприводных автомобилей более компактная, и имеет отдельное отделение, которое называют – дифференциал.
Во всех других аспектах обе трансмиссии идентичны, как в конструктивном, так и функциональном плане.
Для эффективного выполнения всех функций, коробка автомат имеет следующие элементы: гидротрансформатор, узел контроля и механизм выбора режима движения.
Надеемся, что наша статья стала максимально полезной для вас, и помогла вам разобраться в принципах работы АКПП.
Видео
Поделитесь с друзьями!
autoiwc.ru
что это такое, устройство и принцип работы для чайников
Двигатели внутреннего сгорания не способны обеспечить движение автомобиля в разных режимах без специальных устройств, изменяющих частоту вращения коленчатого вала. На части транспортных средств для этого используются автоматические коробки передач. Применение АКП позволяет сократить количество органов управления движением автомобиля и упростить его вождение.
Исторически сложилось так, что термин автоматическая коробка переключения (перемены) передач прочно закрепился только за одним видом устройств. Речь идет о получившем повсеместное распространение планетарном механизме с гидротрансформатором. Такое устройство можно назвать классическим.
В последнее время появилось довольно большое количество автомобилей с автоматизированным, а, точнее, роботизированным управлением механическими коробками передач. Общее устройство АКПП и принцип ее действия существенно отличается от указанных устройств.
С чисто технической точки зрения автоматической можно считать любую коробку передач, управление которой не требует вмешательства со стороны водителя.
Исключение составляют лишь вариаторы, в которых изменение числа оборотов происходит бесступенчато (фиксированные передачи отсутствуют), а потому плавно и без малейших рывков. Поэтому вариаторы нельзя относить к коробкам передач.
Для того чтобы окончательно разобраться с терминологией следует отметить, что у инженеров АКПП принято называть только планетарную часть агрегата. Именно в данном механизме и происходит изменение передаточного соотношения частоты вращения входного вала. В совокупности с гидротрансформатором данный механизм образует автоматическую передачу.
История создания
История появления коробки АКПП в ее классическом виде начинается на заре автомобилестроения. Три основных ее элемента были созданы и использовались в разных конструкциях автомобилей и лишь с появлением микропроцессоров были объединены в одном устройстве.
Первые двухступенчатые планетарные коробки использовались еще в двадцатые годы прошлого века на легендарных Ford T. Второй элемент – сервоприводы в системе управления работой коробки появились спустя десятилетие. Впервые полуавтоматические коробки стали применяться на автомобилях, выпущенных компаниями General Motors и Reo.
По-настоящему работоспособный автомат АКПП удалось сделать только с появлением гидромуфты, а позже и гидротрансформатора. Они использовались на легковых машинах американской компании Chrysler.
Объединение всех трех элементов и позволило инженерам решить все проблемы, связанные с автоматической передачей крутящего момента от двигателя на колеса транспортного средства.
Таким образом, технический прогресс и привел к появлению первых серийных автомобилей Buick, оснащенных двухступенчатой автоматической коробкой передач Dynaflow. Это уже был значительный шаг вперед, позволивший компенсировать значительные потери мощности на более ранних устройствах.
В последствии количество ступеней только возрастало, например, на Land Rover Evoque был установлен 9-диапазонный автомат.
АКПП — что это такое
Классическая автоматическая передача представляет собой довольно сложный комплекс из двух устройств. Ответить на вопрос: «Что это такое АКПП?» возможно только разобравшись в ее конструкции.
Автоматическая передача состоит из трех основных частей:
Гидротрансформатора, который принимает крутящий момент от силового агрегата и передает его на следующий непосредственно за ним механизм.
Собственно коробки перемены передач планетарного типа — данное устройство преобразует усилие и осуществляет привод колес через главный редуктор.
Устройства управления, состоящего из некоторого количества золотников, регулирующего потоки масла к исполнительным механизмам.
По аналогии с механической трансмиссией гидротрансформатор АКПП играет роль сцепления — он установлен между двигателем и планетарным механизмом. Его устройство значительно более сложное и допускает проскальзывание передачи во время начала движения и торможения. На большинстве современных АКПП гидротрансформатор блокируется при высоких оборотах двигателя.
Видео компании Тойота поясняет принцип работы гидротрансформатора и других элементов АКПП:
Планетарная коробка соответствует по назначению своему механическому аналогу. Разница состоит в том, что в автомате переключения производятся сервоприводами, а на механике – вручную.
Фактически управление работой АКПП осуществляется при помощи двух педалей: акселератора и тормоза. При этом нажатие на «газ» не приводит к увеличению частоты оборотов двигателя, а влияет непосредственно на скорость движения.
Устройство узлов и механизмов
Конструкции отдельных элементов могут различаться. Рассмотрим только один из наиболее часто встречающихся вариантов — гидротрансформатор. Он имеет в своем составе:
турбонасос;
турбину;
статор.
Корпус данного устройства жестко устанавливается на маховике, чем по аналогии оно сходно с корзиной механического сцепления.
Статоры бывают двух видов: неподвижные по отношению к блоку двигателя или стопорящиеся при помощи ленточного тормоза. Такая конструкция позволяет обеспечивать оптимальное использование крутящего момента, особенно на малых оборотах. Корпус гидротрансформатора заполнен вязким маслом.
Планетарная коробка или редуктор представляет собой целый набор механизмов в ее состав входят:
эпицикл — большая шестерня с обращенными внутрь зубьями;
малая солнечная шестерня;
водило с шестернями сателлитами.
Видео — принцип работы планетарного ряда автоматической коробки передач:
Один из вышеперечисленных узлов зафиксирован неподвижно по отношению к картеру коробки. Сателлиты находятся одновременно в зацеплении, как эпицикла, так и малой солнечной шестерни. Помимо названных узлов в состав коробки входят фрикционные муфты, которые, в свою очередь, состоят из двух элементов: хаба – ступицы и барабана.
Между ними находится комплект из чередующихся стальных и пластиковых фрикционных дисков и кольцеобразного поршня, управляющего их работой. В планетарной КП имеется также обгонная муфта, ее конструкция может быть разной. Она устроена таким образом, что способна вращаться достаточно свободно в одну сторону и заклинивает при изменении направления.
Устройство АКПП, помимо названных выше узлов, имеет еще и механизм управления, принцип работы которого зависит от типа исполнительных механизмов.
В современных АКП золотники гидроприводов перемещаются под воздействием соленоидов, напряжение на которые поддается от электронного блока управления. В классическом варианте управление осуществляется с учетом положения педали акселератора и регулятора давления масла центробежного типа установленного на выходном валу коробки.
Водитель выбирает режим работы АКП при помощи селектора, в большинстве современных автомобилей он устанавливается на центральной консоли. Управление может быть продублировано кнопками на рулевом колесе.
В настоящее время принят единый стандарт обозначения режимов работы АКП, позволяющий водителю не переучиваться при смене автомобилей разных производителей.
Принцип работы автоматической коробки передач (АКПП)
Существует несколько типов автоматических коробок перемены передач, работа каждой из них имеет ряд особенностей.
В общем виде принцип действия современной АКПП заключается в передаче крутящего момента от коленчатого вала двигателя на механизмы трансмиссии. При этом происходит изменение передаточного соотношения в зависимости от положения селектора и акселератора и условий движения автомобиля.
Рассмотрим принцип работы АКПП подробнее:
Двигатель раскручивает маховик, на котором жестко закреплена ведущая турбина. Она вызывает вихреобразное движение эксплуатационной жидкости в картере, что за счет вязкости и трения приводит в действие ведомую турбину. Отсутствие жесткой механической связи обеспечивает возможность вращения их с разной частотой. При больших оборотах гидротрансформатор блокируется для снижения потерь энергии.
Усилие передается на первичный вал АКП, где через систему шестеренок происходит изменение передаточного числа. Фрикционные муфты позволяют задействовать нужные секции для обеспечения оптимального режима работы двигателя. Для снижения ударных нагрузок и рывков в машине применяются обгонные муфты, которые имеют свойство проскальзывать на обратном ходе.
Управление работой фрикционов осуществляется при помощи гидравлической системы, состоящей из кольцевого исполнительного цилиндра. Гидропривод сжимает определенный пакет из фрикционов, которые приводят в действие соединенную с ними секцию из шестеренок.
Давление масла в системе обеспечивает специальным гидронасосом. Управление гидроприводами осуществляется при помощи золотников, перемещение которых в современных коробках обеспечивается соленоидами. В классической АКП они имеют гидравлический привод. В таком варианте управлении осуществляется непосредственно акселератором и центробежным регулятором давления.
Переключение передач в современных АКПП осуществляется при помощи селектора или кнопок, смонтированных на спице рулевого колеса. Водитель выбирает режим работы коробки, в электронном блоке управления активируется соответствующая программа. Соленоиды открывают нужные клапаны, и происходит передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии автомобиля. По мере необходимости подключаются ступени с оптимальным передаточным числом.
Видео — устройство и работа автоматической коробки передач:
Одной из важнейших технических характеристик АКПП является время переключения передачи. Для автомобилей разных классов этот параметр имеет свои значения, при этом разница между ними может быть значительной.
Так для большинства массовых автомобилей время срабатывания находится в диапазоне от 130 до 150 мс. Суперкары могут похвастаться втрое меньшим показателем порядка 50 – 60 мс, у болидов он еще меньше – 25 мс.
Режимы
В настоящее время предусмотрен следующие стандартные режимы работы АКПП:
P (parking) — режим парковки, силовой агрегат и трансмиссия разобщены, селектор заблокирован. Стояночный тормоз используется также как и на машинах с механической коробкой.
R (reverse) — режим заднего хода, селектор невозможно перевести в данное положение при движении автомобиля вперед.
N (Neutral) — на советских автомобилях обозначалась русской буквой «Н», режим предназначен для остановок на срок не более пяти минут или для буксировки на сравнительно небольшие расстояния.
D (Drive) — на отечественных машинах «Д» движение вперед, при этом в действие поочередно приводятся все ступени, за исключением повышающей секции.
L (Low) – принудительная понижающая передача предназначена для обеспечения движения автомобиля в тяжелых дорожных условиях и в пробках малым ходом.
Помимо вышеперечисленных существуют и дополнительные режимы АКПП:
O/D (overdrive) режим, в котором возможно включение ступени с передаточным числом менее единицы, предназначен для движения по шоссе с постоянной скоростью.
D3 либо O/D OFF предполагает задействование только пониженных передач без овердрайва позволяет избегать частых блокировок гидротрансформатора АКПП.
S (иная версия цифра 2) зимний режим для движения в тяжелых дорожных условиях на 1 и 2 передаче или на второй.
L (другой вариант цифра 1) другой диапазон, когда используется исключительно первая ступень для перемещения на стоянках, въезде в гараж и выезде из него.
Автоматическая коробка не во всех режимах поддерживает торможение двигателем, что нужно учитывать при эксплуатации автомобиля. Использование обгонной муфты позволяет движение автомобиля накатом.
В большинстве машин торможение двигателем возможно только при включении пониженного диапазона из положения P, переход во время движении невозможен.
Кнопочные системы управления расположенные на спице руля обычно вводят еще ряд дополнительных режимов АКП:
Power либо Sport обеспечивает лучшую динамику разгона автомобиля, с появление электронных контролеров может включаться резким нажатием на акселератор.
Snow либо Winter для избегания проскальзывания колес начало движения осуществляется со второй или даже третьей передач.
Shift lock или Shift lock release позволяет разблокировать селектор при выключенном силовом агрегате.
Спортивный режим, включаемый автоматически, еще называют Kickdown, в большинстве моделей его использование возможно только на овердрайве. Для исключения ошибок водителя при переключениях селектора его рычаг блокируется разными способами. Это может быть и специальная кнопка на рычаге и необходимость его утопления вниз для перевода из одного положения в другое.
В случае поломки механизмов трансмиссии или возникновения опасности для них АКПП переходит в аварийный режим, возникает вопрос — что это такое? На деле водитель при возникновении такой неисправности имеет возможность добраться до гаража или автосервиса своим ходом.
Плюсы и минусы
Как и всякое сложное устройство, АКП имеет ряд достоинств и недостатков. Каковы же плюсы и минусы у автоматической коробки передач?
Начнем с преимуществ:
Водитель не отвлекается на манипуляции с механической коробкой передач, выбор режима может осуществляться в начале поездки. Это, безусловно, повышает безопасность движения.
Наличие гидротрансформатора обеспечивает более комфортные условия езды без рывков. Это положительно отражается на состоянии элементов трансмиссии и деталях двигателя.
Высокая надежность современных коробок и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании весь период службы.
К числу недостатков таких коробок можно отнести более низкий КПД, что приводит к повышению расхода топлива. Сложность конструкции определяет ее более высокую стоимость, что сказывается на цене транспортного средства.
В целом достоинства автоматической коробки очевидны и перевешивают ее отрицательные стороны.
Автомобильная промышленность выпускает множество марок АКПП,каждая из которых имеет свои особенности. Наибольшее распространение такие устройства получили в США и Канаде, а в Европе, напротив, большинство водителей предпочитает механику. В нашей стране с появлением значительного импорта автомобилей из-за рубежа доля АКПП в общем парке постепенно увеличивается.
Советуем прочитать как и где можно осуществить подбор масла по марке автомобиля Motul и других производителей.
Подбор аккумулятора для автомобиля (подробнее) следует вести по нескольким параметрам.
Статья про сухую мойку автомобилей — https://voditeliauto.ru/poleznaya-informaciya/obsluzhivanie/mojka-chistka/suxaya.html. Кого-то она устраивает, а кого-то — нет.
Видео, поясняющее устройство АКПП:
Может заинтересовать:
Как быстро избавиться от царапин на кузове авто
Добавить свою рекламу
Сканер для самостоятельной диагностики автомобиля
Добавить свою рекламу
Узнать цены на любую модель автомобиля
Добавить свою рекламу
Видеорегистратор - незаменимый гаджет для водителя
Добавить свою рекламу
voditeliauto.ru
развенчиваем популярные заблуждения — DRIVE2
На дворе уже 21 век, а старая добрая АКПП все еще окружена мифами. Кроме того, эти мифы плодятся с невероятной скоростью. Наверное, это связано с тем, что автомобили c «автоматом» у нас набирают популярность, и многие водители впервые сталкиваются с этим агрегатом.
В статье я буду развенчивать мифы, а если Вам, дорогой читатель, статья понравится, напишу про легенды. Про то, что когда-то было актуальным или актуально до сих пор. Обращу внимание, что под аббревиатурой «АКПП» я имею ввиду автоматическую коробку с гидротрансформатором и планетарными передачами, Она же — гидромеханическая, то есть «классическая» АКПП.
Мы, пожалуй, не будем останавливаться подробно на устройстве типичной АКПП, благо совсем недавно писал исчерпывающую статью о гидротрансформаторе и чуть ранее – о проблемах электрики.
Миф 1. Масляное голодание
Почему-то распространено мнение, что масляный насос АКПП приводится в действие от турбины (выхода) гидротрансформатора. На самом деле, привод насоса соединен с корпусом гидространсформатора, то есть, фактически, с маховиком двигателя, поэтому насос будет нагнетать давление в систему сразу после того, как мотор начинает вращаться, и масло будет прокачиваться в системе при любом режиме работы коробки. Поэтому масляного голодания в исправной коробке не бывает ни в каких режимах.
Миф 2. Ужасная N
Наверное, назначение нейтральной передачи АКПП и вред от ее использования — второй по обсуждению вопрос на форумах после прогрева АКПП и использования стояночного тормоза. Мнения разделяются от «Всегда включать нейтраль при остановке» до «Нейтральная передача нужна только для буксировки автомобиля и ее включение приведет к масляному голоданию». К сожалению, миф о вредности госпожи N становится все более популярным. Думаю, ноги его растут из мифа 1. В реальности нейтраль — достаточно полезная штуковина. Неспроста селектор АКПП позволяет переключать режимы D и N без нажатия блокировочной кнопки.
Что происходит, когда выбран режим D и нажата педаль тормоза? АКПП выбирает первую передачу, к колесам прикладывается крутящий момент, но тормоза не дают сдвинуться с места. При этом турбина гидротрансформатора остается неподвижной, а вся энергия двигателя преобразуется в гидротрансформаторе в тепловую. По сути, мотор мешает масло. Но на эту работу требуется затратить энергию, чтобы двигатель поддерживал частоту вращения холостого хода, электронный блок управления увеличивает подачу воздуха и топлива.
При включенной нейтральной передаче механическая связь между выходом коробки и турбиной гидротрансформатора разорвана. Частота вращения выхода гидротрансформатора практически равна частоте вращения двигателя. Нагрузка на двигатель минимальна. Для поддержания режима холостого хода требуется меньше топлива. Уменьшается нагрев двигателя и АКПП. Сплошные плюсы в выборе режима N при остановке более чем на 30 секунд, особенно жарким днем в глухой пробке или долгом красном светофоре.
Если я еще не убедил «нейтралефобов», приведу еще пару доказательств. Начнем с того, что режим паркинга отличается от нейтрали только тем, что заблокирован выходной вал АКПП. А режим «P» ни у кого не вызывает опасения. В том, что экономия топлива и уменьшение нагрева реальны, можно убедиться на относительно старых машинах с бензиновым двигателем.
Если, удерживая педаль тормоза, перевести коробку из D в режим N, то будет заметно, что педаль немножко проваливается. Связано это с тем, что блок управления двигателя уменьшает подачу топлива и воздуха. Разряжение во впускном коллекторе, а, значит, и в вакуумном усилителе возрастает, усилитель сильнее давит на главный тормозной цилиндр, а на педали усилие уменьшается. Тот же эффект иногда бывает при отключении кондиционера. Все по той же причине. Контроллер уменьшает подачу топливно-воздушной смеси.
Если у Вас есть маршрутный компьютер, который определяет мгновенный расход топлива, Вы можете сравнить значения расхода в положениях селектора «P», «N» и «D». Прикинув время простоя, легко посчитать, сколько топлива можно сэкономить, выбрав нейтраль, к тому же современные электронные «мозги» без Вашего ведома могут выбрать нейтральную передачу, а Вы об этом даже не узнаете, поймете только по небольшой задержке начала движения после отпускания педали тормоза.
Надеюсь, я развеял страхи перед нейтралью. Последний момент: не стоит ехать накатом без включенной передачи, но не из-за пресловутого масляного голодания – его-то как раз не будет. Просто по соображениям безопасности – не успеете среагировать на внезапно возникшее препятствие. Тут к АКПП и МКПП требования одинаковы.
Миф 3. Прогрев АКПП
Точнее, способ прогрева. Что делать? Поочередно многократно переключать селектор в положения R и D или перебирать все положения?
Исходя из сказанного про нейтральную передачу, самый быстрый способ прогреть масло в АКПП — включить режимы D или R и нажать на тормоз, чтобы гидротрансформатор размешал масло побыстрее, то есть вся энергия мотора ушла в тепло. Ни в коем случае не нажимайте одновременно газ и тормоз! Да, коробка и двигатель прогреются моментально, но если передержать, то можно перегреть масло. А если АКПП еще и немолодая и порядком изношенная, то может случиться пробуксовка с последующей гибелью фрикционов.
Так зачем же надо переключать режимы селектора? Все очень просто. Помните, я писал в мифе 2 о том, что чрезмерно «умный» блок управления из благих побуждений может незаметно включить нейтральную передачу, когда у вас включен D и нажат тормоз? Так вот, передергивание режимов заставляет управляющую программу вновь возобновлять механическую связь, нагружать двигатель и гидротрансформатор. Так что миф частично подтвержден для современных коробок. Старушкам с «гидромозгом» такие манипуляции ни к чему.
Касательно необходимости самого прогрева — конечно, конструкция АКПП рассчитана на эксплуатацию в горячем состоянии. Но мое мнение, точнее алгоритм, таков: завести двигатель, очистить машину от снега и не спеша начать двигаться. Так прогреется не только силовой агрегат, но и амортизаторы.
Миф 4. Автомобиль с АКПП не тормозит двигателем
Это было очень давно. Тогда гидротрансформатор не имел блокировки. Все современные коробки, даже те, что без электронного управления, имеют режим блокировки гидротрансформатора. В этом режиме ротор и статор «бублика» жестко соединены между собой через фрикционное сцепление, и момент от двигателя передается на планетарную передачу коробки минуя гидравлическую передачу. Это позволяет существенно увеличить КПД трансмиссии. Точно так же при опускании педали газа момент от колес передастся двигателю.
Рекомендуется при длительных спусках переключать АКПП принудительно на более низкие передачи с помощью ограничителя на селекторе (положения 3, 2), как вариант – «спортивного» режима или ручным переключением.
Миф 5. Классические АКПП скоро не будут производиться.
Да, сейчас существует огромное количество решений автоматизировать выбор нужного передаточного числа трансмиссии. Но классическая АКПП, которую еще называют гидротрансформаторной — это золотая середина. Она не уступает в способности передавать огромный крутящий момент механической КПП, так же, как и роботизированная коробка с двумя сцеплениями, выполняет переключения без разрыва потока мощности, но не только между соседними передаточными числами, а позволяет выбрать передачу в произвольном порядке.
Шестидиапазонной АКПП уже никого не удивить, а на автомобили высокого класса во всю устанавливают 7-, 8-, и даже 9-ступенчатые «автоматы». Такие коробки не уступают вариатору в задаче поддержания оптимальных режимов двигателя, и очень надежны. Рано списывать старушку со счетов. За многолетнюю историю устройство АКПП доведено практически до совершенства.
Но в ближайшем будущем гидротрансформаторную АКПП ждет серьезное изменение. Она лишится… гидротрансформатора! В многодиапазонных коробках он не нужен. Ведь фрикционы, задающие режим работы планетарных передач — это не что иное, как многодисковое сцепление в масляной ванне. Современные электронные блоки управления с филигранной точностью могут управлять давлением поршня, а, значит, очень плавно переключать передаточные числа без разрыва потока мощности, причем переход может осуществляться на любую передачу с любой. Такого себе не может позволить даже «робот» с двумя сцеплениями.
Похудевшая на «бублик», многодиапазонная, с КПД, сравнимым с «механикой», АКПП ближайшего будущего не должна сдать своих позиций.
На переднеприводных автомобилях дифференциал объединён с трансмиссией в один узел. Двигатель располагается поперечно, а коробка, присоединённая сбоку захватывает заднею часть двигателя и непосредственно передает нагрузку на передние колеса. Крутящий момент в такой схеме передаётся от двигателя через трансформатор к АКПП, дифференциал которой передаёт нагрузку на ведущие колёса.
