Описание работы и устройство АКПП — Энциклопедия японских машин

Что такое классическая коробка автомат?

Существует несколько разновидностей автоматической коробки передач, которые стали закономерным следствием ее эволюции:

  1. Классическая, с гидротрансформатором;
  2. роботизированная, с одним или двумя сцеплениями;
  3. Бесступенчатый вариатор (CVT).
классическая коробка автомат
Классическая коробка автомат в разрезе

Классическая коробка-автомат – это тип трансмиссии, который во время движения устанавливает нужное передаточное число в зависимости от скорости, режима езды и других условий. В отличие от других видов автоматических коробок, в классической АКПП обязательно присутствует гидротрансформатор, с помощью которого крутящий момент от коленвала двигателя передается дальше, на первичный вал редуктора. Гидротрансформатор выполняет ту же роль, что сцепление в МКПП, увеличивает крутящий момент, но при этом работает без вмешательства водителя.

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор

Заменяет стандартное для механической КПП сцепление, а располагается также между КПП и двигателем, крепится к его маховику. Его главной задачей является плавное изменение, передача на ведущий вал АКП крутящего момента. В его конструкцию входят такие элементы как: насосное, турбинное, реакторное колёса, муфта свободного хода и блокировочная.

Как только двигатель запускается, насосное колесо начинает вращаться и его лопасти подхватывают рабочую жидкость направляя на лопасти турбинного колеса, от которого она отлетает на реакторное колесо (реактор), расположенное между ними. Реактор направляет поток возвращающейся жидкости в сторону направления насосного колеса, его начинают вращать две силы за счёт чего увеличивается момент.

Когда обороты насосного и турбинного колёс сравниваются, происходит срабатывание муфты свободного хода и реактор начинает крутиться за счёт её, этот момент называется точкой сцепления. После этого гидротрансформатор начинает работать как гидромуфта, вращение от двигателя начинает передаваться к ведущему валу планетарного редуктора через рабочую жидкость. Исключением является АКПП Honda, где взамен планетарного редуктора установлены валы с шестернями как на МКПП.

Но всё еще не передаётся 100% энергии от двигателя из-за вязкого трения масла. Чтобы ликвидировать эти затраты и максимально эффективно его использовать, что в итоге приводит к уменьшению потребления топлива двигателем, присутствует блокировочная муфта, которая включается около 60 км/ч и больше. Находится эта муфта на ступице турбины.

Как только автомобиль набирает необходимую скорость, рабочая жидкость поступает к стенке блокировочной муфты с одной стороны, а с другой она подходит после открытия канала переключающим клапаном, тем самым создаётся зона низкого давления. Из-за разности давления срабатывает блокировочный поршень, в этот момент он прижимается к корпусу гидротрансформатора, вследствие чего муфта начинает вращаться с корпусом гидротрансформатора.

Устройство АКПП

Условно всю коробку автомат можно поделить на три основных блока:

  1. Гидротрансформатор – принимает крутящий момент от двигателя и передает его дальше на редуктор;
  2. Планетарный редуктор с пакетами фрикционов и тормозными устройствами – фактически регулирует передаточное число, реагируя на изменение скорости и режимы движения;
  3. Блок управления – включает ЭБУ (электронный блок управления) и гидроблок, который непосредственно обеспечивает нагрузку на фрикционные муфты.

Основным рабочим телом в АКПП является жидкость – специальное масло для коробки-автомата, оно же жидкость ATF. Именно это масло передает усилие между элементами трансмиссии. К жидкости ATF предъявляются достаточно строгие требования, в том числе по интервалам проверки уровня и замены.

Теперь рассмотрим устройство АКП подробней

устройство АКПП фото
Устройство АКПП
  1. Гидротрансформатор состоит из заполненного жидкостью корпуса, в котором расположены три лопастных колеса: насосное, соединенное с коленвалом, турбинное, соединенное с ведущим валом планетарного редуктора, и реактивное, которое регулирует поток жидкости между ними.
  2. Планетарный редуктор – главное устройство передачи усилия от гидротрансформатора на колёса автомобиля. По сути, это классическая планетарная передача: солнечная шестерня, сателлиты, объединенные в один узел водилом, коронная шестерня. Этот блок называется еще планетарным рядом, и таких планетарных рядов в коробке обычно столько, сколько скоростей она предусматривает. Переключение передач происходит за счет блокировки или подключения определенных шестерен, в результате чего остальные меняют направление и скорость движения.
  3. Ленточный тормоз, пакеты фрикционов и поршни, обгонная муфта – эти элементы нужны для управления планетарным редуктором, то есть блокировки или подключения нужных шестерен для переключения передач.
  4. Гидроблок – распределитель потока жидкости АТФ. Клапаны создают давление, чтобы подать жидкость на нужную муфту, а значит, включить определенную передачу.
  5. Блок управления – электронный «мозг», управляющий клапанами гидроблока. Информацию о скорости и режиме движения он получает от автомобильных датчиков.
  6. Дополнительные устройства, которые не относятся к процессу переключения передач, но нужны для функционирования коробки: масляный насос АКПП, радиатор охлаждения трансмиссионной жидкости, фильтры.

Коробка передач

У разных производителей могут немного отличаться, но во всех присутствует: планетарный редуктор ещё его называют дифференциальным, обгонные и фрикционные муфты, соединяющие всё механизмы валы, барабаны выполняющие роль сцепления, а в некоторых моделях используется тормозная лента для затормаживания барабанов.

Состоит из обычно нескольких планетарных рядов, муфт и тормозов. Каждый из планетарных рядов конструктивно выполнен из солнечной шестерни и сателлитов, их связывает планетарное водило. Вращение передаётся, когда заблокирован один, два элемента редуктора. При блокировке водила, меняется направление что соответствует заднему ходу автомобиля. При блокировке коронной шестерни передаточное число увеличивается, а с блокировкой солнечной шестерни уменьшается, это и есть переключение передач.

Фрикционные муфта

Чтобы удержать элементы редуктора используются тормоза, а для фиксации частей планетарного ряда используются фрикционные муфты (фрикционы). Каждая такая муфта включает барабан с внутренней стороны которого есть шлицы и хаб с зубьями снаружи. Между ними помещены два типа фрикционных дисков, первые с выступами снаружи, которые входят в шлицы барабана, вторые с выступами внутри, куда входят зубья хаба. Срабатывание муфты происходит при сдавливании дисков поршнем внутри барабана в момент поступления рабочей жидкости к нему.

Обгонная муфта

Она сдерживает водило от вращения в другую сторону чтобы уменьшить удары во время включения передачи и предотвращает торможение двигателем в определённых режимах работы коробки.

Читать далее:  Как завести машину в мороз дизель инжектор карбюратор АКПП коробка-автомат

Как работает АКПП?

Для того, чтобы понять принцип работы автоматической коробки передач — мы условно распределим ее на три части: гидравлическая, электронная и механическая. Как можно догадаться, механическая часть отвечает непосредственно за переключение передач. Гидравлическая передает крутящий момент и создает воздействие на механическую. Электронная — это мозг, который отвечает за переключение режимов (селектор) и обратную связь с системами автомобиля.

Как известно сердцем машины является двигатель, в случае с коробкой передач это так же уместно. Трансмиссия должна преобразовывать мощность и крутящий момент двигателя таким образом, чтобы обеспечить для движения транспортного средства необходимые условия. Большую часть этой тяжелой работы выполняет гидротрансформатор (он же «бублик») и планетарные передачи.

Гидротрансформатор в зависимости от частоты вращения колес и нагрузки изменяет крутящий момент автоматически и выполняет функции сцепления (как в механической коробке). В свою очередь гидротрансформатор состоит из пары лопастных машин — центростремительной турбины и центробежного насоса, а также между ними расположен направляющий аппарат-реактор.

Понять, как работает классическая АКПП, не слишком сложно. Основное, что обычно вызывает вопросы, это схема работы планетарных рядов и передачи вращения через них.

На видео ниже просто и подробно описывается работа автоматической коробки в 3Д-формате, что поможет Вам наглядно изучить принцип работы.

  1. При старте двигателя начинает вращаться насосное колесо гидротрансформатора. Поток жидкости от его лопастей приводит в движение турбинное колесо. Реакторное (реактивное) колесо, стоящее между ними, перенаправляет обратный поток жидкости, чтобы ускорить вращение насоса и таким образом – усилить крутящий момент, что особенно важно на этапе разгона. Пропорция передачи крутящего момента может составлять от 1:2,5 до 1:3. Как только турбина и насос начинают двигаться с одинаковой скоростью, система переходит в режим гидромуфты, то есть передает крутящий момент от двигателя на коробку в соотношении 1:1.
  2. От первичного вала через промежуточный вал подключаются планетарные ряды. Входящее вращение поступает на солнечную и коронную шестерни, и с помощью регулирования скорости их вращения регулируется и скорость выходящего вращения от водила с сателлитами. Планетарные ряды подключены таким образом, что водило с выходным валом предыдущего ряда подключен к коронной шестерне следующего. Управление передаточным отношением осуществляется через подключение следующего планетарного ряда.
  3. Пакеты фрикционов предназначены для подключения нужного планетарного ряда. Пока они не задействованы, ведомые и ведущие диски свободно вращаются, не сцепляясь. При подаче жидкости на поршень пакета фрикционов, он зажимает ведомые и ведущие диски, в результате чего все они начинают вращаться как единое целое и передавать крутящий момент.
  4. Ленточные тормоза – устройство для временной блокировки нужных элементов планетарного ряда. Тормозная лента приводится в движение поршнем сервопривода, на который действует давление жидкости.
  5. Поршни фрикционов и ленточные тормоза приводит в движение гидроблок. Он распределяет поток и давление жидкости с помощью золотниковых клапанов и каналов, каждый из которых подходит к определенному механическому узлу АКПП. Управление клапанами осуществляет ЭБУ АКПП, на который поступает сигнал от датчиков и рычага переключения передач.

И так, если Вы все-таки еще испытываете трудности в понимании как работает АКПП, тогда можете еще посмотреть видео ниже с 2Д-визуализацией принципа работы коробки автомат.

Особенность Honda

Двухвальная АКПП Хонда

Уже упоминалось, что коробки Honda отличаются от всех остальных автоматов, по сути это обычная механика с гидравлическим управлением. Плюсы этих коробок — это надежность, т. к. ломаться там практически нечему, они проще в ремонте и изготовлении. Состоят такие коробки из двух и более валов с шестернями и путем включения определенной комбинации шестерней меняется передаточное число.

Одна шестерёнка в каждой паре постоянно сцеплена со своим валом, вторая связана со своим через так называемое мокрое сцепление (фрикционная муфта включения передачи), т. е. все шестерни вращаются, но одна из пары не сцеплена с валом и соответственно крутящий момент и вращение не передаются на колеса автомобиля (нейтраль).

Задняя реализуется на сцеплении одной из передач. На валу рядом с шестерней одной передачи находится реверсивная шестерня, эти две шестерни не закрепляются жёстко на валу, между ними имеется втулка с зубьями зафиксированная на этом валу, а на этой втулке кольцевая муфта с зубьями. И в зависимости в какую из сторон будет перемещена эта муфта, та шестерня и сцепляется с валом, кольцевая муфта смещается при помощи вилки с гидравлическим приводом. Реверсивная шестерня меняет направление вращения, включается задний ход.

Преимущества и недостатки АКПП

Одно то, что классическая коробка автомат до сих пор ставится на новые модели автомобилей, говорит о ее хорошей репутации. Однако есть и множество противников, предпочитающих старую-добрую «механику» и ругающих малый ресурс коробки автомата и дорогой ремонт. Истина, как всегда, где-то посредине.

Преимуществ у АКПП много:

  1. Удобство. Нет корзины сцепления, дополнительной педали;
  2. Гидротрансформатор отлично справляется с функцией сцепления, в том числе демпфирует резкие колебания коленвала (в механической трансмиссии эту задачу выполняет двухмассовый маховик). Такая система щадит и двигатель, и саму коробку, и ходовую;
  3. Система сама выбирает оптимальное передаточное число, и не нужно беспокоиться, как ездить и на какой передаче;
  4. Надежность механизма. Несмотря на свою сложность, коробка-автомат достаточно надежна, если, конечно, ее правильно эксплуатировать.
Читать далее:  Новая Ауди А8 2017-2018 цена фото и видео модели технические характеристики комплектации

Есть и недостатки, из-за которых многие автолюбители предпочитают не связываться с АКП:

  1. Необходимость регулярно проводить техническое обслуживание. Замена жидкости и фильтров должна делаться строго через определенные интервалы, а контролировать уровень и состояние жидкости в коробке нужно не менее тщательно, чем уровень масла в двигателе;
  2. Стоимость ремонта. Из-за достаточно сложной конструкции, а еще и значительного веса, ремонт коробки практически нереально провести самостоятельно. Нужно специальное оборудование, в том числе для диагностики;
  3. Плохая «защита от дурака». Повредить коробку-автомат намного проще, чем механическую, особенно любителям резко рвать со светофора;
  4. Более высокий расход топлива, чем на «механике»;
  5. При серьезной неисправности автомобиля с АКПП придется вызывать эвакуатор: эта коробка не любит перемещения «на галстуке» — опять дополнительные расходы.

как работает акпп

Нужно отметить, что стойкое мнение о ненадежности «автоматов» имеет под собой определенную почву: некоторые их модификации действительно оказывались неудачными. Однако есть и сверхнадежные модели от надежных производителей, способные отходить не одну сотню тысяч километров.

Постоянное повышение качества эксплуатации современного транспортного средства неизбежно привело к заметному конструкционному усложнению. Благоприятным образом на двигателе, скоростных качествах и ходовой части  отразилось оборудование автомобиля коробкой-автоматом, что к тому же позволило частично облегчить нагрузку водителя в движении. Благодаря простоте в эксплуатации и надежности, использование данного изобретения обрело широкое применение.

В наше с вами время АКПП широко применяются как в легковых и полноприводных авто, так и на грузовиках. Водителю на автомобиле с механической коробкой переключения передач для того чтобы двигаться с нужной скоростью нужно довольно часто «дергать» рычаг переключения передач также он должен самостоятельно следить за скоростью и нагрузкой.Использование коробки-автомата отменяет эти необходимости.

На лицо явные преимущества автомата перед механикой, такие как:

  1. Комфортность управления автомобилем повышается ;
  2. Плавно производятся автоматические переключения скоростей ;
  3. Ходовая часть и двигатель защищает от перегрузок;
  4. Возможно как автоматическое, так и ручное переключение передач.

Применяемые на сегодня АКПП условно делятся на два типа. Различаются эти типы в основном системами контроля и управления за использованием трансмиссии.

  1. У первого типа АКПП управление и контроль выполняется определенным гидравлическим устройством.
  2. Эту же функцию в АКПП второго типа выполняет электронное устройство. Роботизированные коробки.

классическая коробка автомат

Предположим, машина, двигается по равнинному отрезку дороги, участок с крутым подъемом. Какое-то время мы не трогаем педаль акселератора и наблюдаем за реакцией гидротрансформатора при изменении условий движения. При увеличении нагрузки на ведущие колеса автомобиль теряет скорость. Как следствие частота вращения турбины падает.

Точно так автомат работает при трогании с места. Только теперь самое время задействовать акселератор — после этого обороты коленвала увеличиваются и насосного колесатоже, а машина и турбина были неподвижны, однако проскальзывание внутри гидротрансформатора не препятствовало холостой работе двигателя.

В таком случае в максимальное количество раз трансформируется крутящий момент. Но по достижению необходимой скорости  преобразование крутящего момента становится не нужным. При помощи автоматически действующей блокировки гидротрансформатор превращается в звено, которое жестко связывает ведомый и ведущий валы.

Реактор освобождается и вращается с турбинным и насосным колесами для снижения всех тех же потерь.

С какой же целью КПП присоединяют к гидротрансформатору, когда тот самостоятельно в зависимости от нагрузок на ведущие колеса может величину крутящего момента изменять?

Гидротрансформатор способен изменять крутящий момент с коэффициентом 2-3.5 не более. А для эффективной работы трансмиссии таких диапазонов изменения придаточных чисел явно недостаточно. Также иногда встает необходимость включать заднюю передачу или нейтральную. Коробки-автомат имея зубчатые зацепления все же многим отличаются от механических коробок, к примеру, передачи они переключают без разрывов потока мощности при помощи многодисковых фрикционных муфт приводимых гидравликой и ленточных тормозов.

Определяет нужную передачу электронный и гидровлический блоки управления автоматической коробкой передач. Водитель же помимо нажатия на педаль газа может выбрать режимы спортивный или зимний (у таких режимов акпп индивидуальный алгоритм переключения передач), а также может выбрать режим который помогает передвигаться по участкам пути со сложным рельефом (в этом режиме автомат не сможет переключится выше определенной передачи).

В состав АКПП кроме планетарного механизма и гидротрансформатора также входит насос снабжающий гидроблок с гидротрансформатором рабочей жидкостью и смазывая коробку, а охлаждает рабочую жидкость, которая имеет свойство перегреваться, входящий в состав коробки-автомата радиатор охладления акпп.

Есть также несколько различий в устройстве и компоновке автоматических трансмиссий заднеприводных и переднеприводных автомобилей. У переднеприводных автомобилей АКПП более компактна и внутри корпуса имеет отделение главной передачи т. е. дифференциал. В остальном функции и принципы действия всех АКПП одинаковы.

Заднеприводный автомобиль                                                           Переднеприводный автомобиль

Система смазки и охлаждения

Распределяет потоки рабочей жидкости (ATF), она состоит из набора золотников, масляного насоса, гидроблока. Бывает два вида систем гидравлическая или электронная.

Использует давление масла от дроссельного клапана в зависимости от нагрузки в данный момент, центробежного регулятора, соединенного с выходным валом АКП. Рабочая жидкость от этих регуляторов подходит к золотнику и действует на него с разных сторон, и в зависимости от разности давления он перемещается в одну или другую сторону открывая нужные каналы, это определяет на какую передачу переключится коробка.

Электронная система

С помощью этой системы можно добиться более гибких режимов работы, которые не может обеспечить полностью гидравлическая система. Она использует соленоиды (электромагнитные клапаны), они перемещают золотники. Работой всех соленоидов руководит электронный блок управления (ЭБУ) коробки иногда объединённый с ЭБУ двигателя.

Читать далее:  Что такое рессоры и какие достоинства у рессорной подвески

Регулирующие формируют и поддерживают в пределах заданной величины давление рабочей жидкости, которое зависит от состояния автомобиля. Клапаны переключения управляют передачами, подавая жидкость к муфтам включения передач. Распределяющие потоки направляют жидкость из одного канала гидроблока в другой.

Описание работы и устройство АКПП - Энциклопедия японских машин

При выборе режима АКПП рычагом селектора, поступает сигнал на клапан управления режимом по механической или электронной связи. Он направляет ATF только к тем клапанам, которые могут быть задействованы для включения передач, разрешённых в этом режиме.

Гидроблок

Устройство гидроблока

Самый сложный узел АКП, он состоит из металлической плиты с большим количеством каналов и всей механической части системы управления (золотники, соленоиды). В нём перераспределяются потоки жидкости, и через него обеспечивается доступ ATF с нужным давлением во все элементы механической части коробки.

Масляный насос

Располагается внутри коробки передач и бывает разных типов (шестерёнчатого, трохоидного, лопастного), может полностью управляться электроникой или же иметь механическую связь с гидротрансформатором и двигателем. Он осуществляет беспрерывную циркуляцию ATF и создаёт давление в системе. Непосредственно сам насос не создаёт давление, а заполняет рабочей жидкостью гидросистему, и при помощи тупиковых каналов в гидроблоке начинает формироваться давление. В современных АКПП всё чаще используется автоматический (электронный) насос, позволяющий оптимальным образом поддерживать давление.

Очень важна для нормального функционирования коробки передач, поэтому в ней используется специальная гидравлическая жидкость ATF, именно она смазывает и охлаждает подвижные элементы. Охлаждение рабочей жидкости происходит в радиаторе охлаждения, который бывает внутренний и внешний. Внутренний радиатор (представляет собой теплообменник) располагается внутри радиатора охлаждающей жидкости двигателя.

Также бывают более сложные теплообменники, которые имеют собственное жидкостное охлаждение, они устанавливаются на корпус коробки. Внешний располагается отдельно и представляет собой полноценный радиатор. На некоторых автомобилях в магистраль охлаждения от АКПП к радиатору встраивается термостат, регулирующий проходимый через него объём масла.

АКПП с внешним радиатором охлаждения масла

АКПП со встроенным радиатором охлаждения в радиатор двигателя

Радиатор охлаждения масла АКПП с системой жидкого охлаждения

Управление коробкой передач осуществляется путём выбора необходимого режима работы рычагом селектора. На разных моделях может присутствовать разное сочетание режимов работы:

  • Р (Neutral) – режим для длительной стоянки;
  • N (Parking) – для кратковременной стоянки или буксировки;
  • R (Reverse) – движение назад;
  • L1, 2, 3 (Low) – понижающая предназначена для движения в тяжёлых дорожных условиях (пересеченная местность, крутой спуск или подъём);
  • D (Drive) – движение вперёд, является главным режимом;
  • D2/D3 – режимы ограничивающие переключение передач;
  • S, P (Sport, Power, Shift) – спортивный режим движения;
  • Е (Есоn) – обеспечивается более экономный стиль движения;
  • W (Winter, Snow) – зимний режим, предусматривает мягкий старт с повышенной передачи для исключения пробуксовки, смена передачи осуществляется на пониженных оборотах;
  • /- — функция ручного переключения передач.

В некоторых моделях присутствует O/D (Overdrive) – специальная кнопка разрешающая переключаться на повышенную передачу, также бывает режим kick-down, который принудительно включает пониженную передачу при резком нажатии на педаль газа, за счёт чего обеспечивается более интенсивное ускорение.

Мы постарались наиболее подробно и доступно разобрать устройство АКП, принцип работы отдельных элементов и их взаимодействие. Но технологии не стоят на месте, возможно уже сейчас внедряют новые принципы работы, которые придутся по душе любому обывателю.

Как ездить на коробке автомат, обозначение букв

Вождение автомобиля с АКПП требует соблюдения определенных правил и ограничений, чтобы раньше времени не отправить в ремонт свою коробку передач. А еще нужно запомнить обозначения букв на рычаге переключения передач, чтобы не задумываться, что же сейчас включать.

Описание работы и устройство АКПП - Энциклопедия японских машин

Расшифровка букв

Схема и расшифровка обозначений букв и значков на селекторе коробки автомата
Схема и расшифровка обозначений букв и значков на селекторе коробки автомата

P – паркинг. При включении блокируются ведущие колёса и вал коробки передач. Включается во время длительной остановки;N – нейтраль. Применяется, если автомобиль нужно буксировать. Не блокирует вал и колёса;D – драйв. Стандартный режим движения, передачи переключаются автоматически;L (D2) – пониженная передача.

Включается при сложных дорожных условиях и низкой скорости;D3 – пониженная передача. Используется для езды под горку или в горку, без особого экстрима, не дает блокировать гидротрансформатор;R – реверс (задний ход). Можно включать только после остановки с нажатой педалью тормоза;O/D – овердрайв. Включение четвертой передачи при высокой скорости движения;PWR – power.

Правила, как пользоваться коробкой автомат, не сложные, однако про них нередко забывают. На видео, ниже, подробно рассказывается что можно делать и чего делать нельзя.

И так, подытожим:

  1. Трогаться с места только после того, как включится передача;
  2. Избегать длительной пробуксовки колес, особенно быстрого их вращения. Именно поэтому поклонники внедорожных «покатушек» не любят АКПП;
  3. Не буксировать другой автомобиль, особенно тяжелый, и не возить свою машину на буксире (в крайнем случае, недалеко и медленно);
  4. Включать задний ход можно только после остановки;
  5. Режим «паркинг» только для длительной стоянки, не для коротких остановок, и тем более нельзя включать его во время движения;
  6. Зимой коробка нуждается в прогреве, лучше не трогаться с места сразу

Вывод

Какой вывод можно сделать? Инженеры создали АКПП достаточно сложной, чтобы максимально упростить ее эксплуатацию. В итоге удобство и функциональность современной коробки автомата перекрывают любые сомнения в ее надежности. Именно за эти качества водители ценят возможность пользоваться автоматической трансмиссией и не создавать себе лишних проблем в жизни. Да, коробка автомат может выйти из строя, как и вообще любой узел автомобиля, но при правильной эксплуатации она способна служить очень долго.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector