Что такое АКПП устройство и принцип работы классического автомата

Система управления

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.

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.

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.

Что такое классическая коробка автомат?

Что такое АКПП устройство и принцип работы классического автомата

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.

Об истории создания и совершенствования АКПП

Селектор автоматической коробки передач

Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.

В настоящее время существует несколько видов автоматической КПП:

  • гидромеханическая (классическая);
  • механическая с двумя сцеплениями (например, DSG);
  • роботизированная;
  • бесступенчатый вариатор (CVT).

Что такое АКПП устройство и принцип работы классического автомата

В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату.

История изобретения

Основу автоматической трансмиссии составляет планетарная коробка передач и гидротрансформатор, впервые изобретенный исключительно для нужд судостроения в 1902 году немецким  инженером Германом Фиттенгером. Далее в 1904 году братья Стартевенты из Бостона представили свой вариант автоматической КПП, имеющий две коробки передач и напоминающий чуть доработанную механику.

Первая серийная автоматическая коробка передач GM Hydramatic

Автомобиль, оснащенный планетарной коробкой передач, впервые увидел свет под маркой Ford Т. Суть коробки заключалась в плавном переключении скоростей за счет двух педалей. Первая включала повышающую и понижающую передачи, а вторая – заднюю.

Эстафету приняла компания General Motors, которая в середине 1930-х годов выпустила полуавтоматическую трансмиссию. Сцепление в автомобиле еще продолжало присутствовать, а планетарным механизмом управляла гидравлика.

Приблизительно в это же время компания Крайслер доработала конструкцию коробки гидромуфтой, а вместо двухступенчатой коробки стал использоваться овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы.

Первую в мире полностью автоматическую КПП в 1940 году создала все та же компания General Motors. АКПП представляла собой сочетание гидромуфты с четырехступенчатой планетарной коробкой с автоматическим управлением посредством гидравлики.

Сегодня известны уже шести-, семи-, восьми- и девятиступенчатые АКПП, производителями которых являются как автоконцерны (KIA, Hyundai, BMW, VAG), так и специализированные компании (ZF, Aisin, Jatco).

Плюсы и минусы АКПП

Как и любая коробка передач, автоматическая трансмиссия имеет как плюсы, так и минусы. Представим их в виде таблицы.

Плюсы АКПП Минусы АКПП
1. Плавное и автоматическое переключение скоростей, создающее комфорт для водителя. 1. Сложность конструкции.
2. Отсутствие необходимости в периодической замене сцепления. 2. Высокая стоимость самой коробки.
3. Хорошая динамика за счет возможности ручного переключения скоростей. 3. Высокая стоимость ее обслуживания.
4. Автомат может подстраиваться под стиль вождения водителя (адаптироваться). 4. Более низкий КПД и повышенный расход топлива в сравнении с механикой.

Один из основных механизмов коробки-автомата – это планетарный ряд. Первая серийная автомашина, оснащённая планетарной коробкой передач, была выпущена ещё в 1908 году, и это был «Форд Т». Хотя в целом та коробка переключения передач ещё не была полностью автоматической (от водителя «Форда Т» требовалось нажимать две ножных педали, первая из которых переводила с низшей на высшую передачу, а вторая включала задний ход), она уже позволяла значительно упростить управление, по сравнению с обычными КПП тех лет, без синхронизаторов.

Второй важный момент в становлении технологии будущих АКПП – это перевод управления сцеплением с водителя на сервопривод, воплощённый в 30-х годах ХХ века фирмой «Дженерал Моторс». Эти коробки переключения передач назывались полуавтоматическими. Первой полностью автоматической КПП стала внедрённая в производство в 30-х годах ХХ века планетарная электромеханическая коробка «Коталь». Она устанавливалась на французские автомобили забытых ныне марок «Деляж» и «Делайе» (существовали до 1953 и 1954 г. соответственно).

Об истории создания и совершенствования АКПП

Автомобиль «Деляж D8» – премиум-класс довоенной эпохи.

Другие автопромышленники в Европе также разрабатывали похожие системы фрикционов и тормозных лент. Вскоре подобные АКПП были реализованы в автомобилях ещё нескольких немецких и британских марок, известной и ныне здравствующей из которых является «Майбах».

Специалисты другой известной фирмы – американской «Крайслер» продвинулись далее других автопроизводителей, внедрив гидравлические элементы в конструкцию КПП, которые заменили сервоприводы и электромеханические элементы управления. Инженеры «Крайслера» разработали первые в истории гидротрансформатор и гидромуфту, которые имеются теперь в конструкции каждой автоматической коробки передач.

Что такое АКПП устройство и принцип работы классического автомата

Автоматические коробки передач тех лет были очень дорогими и технически сложными механизмами. К тому же, не всегда отличавшимися надёжной и долговечной работой. Они могли выигрышно выглядеть только в эпоху несинхронизированных механических коробок передач, управление автомобилем с которыми было достаточно тяжёлым трудом, требующим от водителя хорошо отработанного навыка.

В конце 1980/1990-х годах у всех крупных автопроизводителей происходила компьютеризация систем управления двигателем. Аналогичные им системы стали применять и для управления переключением скоростей. Если прежние решения использовали только гидравлику и механические клапаны, то теперь потоками жидкости стали управлять соленоиды, контролируемые компьютером. Это сделало переключения плавнее и комфортнее, улучшило экономичность и повысило эффективность работы трансмиссии.

Кроме того, на некоторых автомобилях были внедрены «спортивные» и другие дополнительные режимы работы, возможность вручную управлять коробкой передач («Tiptronic» и т.п. системы). Появились первые пяти- и более ступенчатые АКПП. Совершенствование расходных материалов позволило на многих коробках-автоматах отменить процедуру замены масла в процессе эксплуатации автомобиля, поскольку ресурс залитого в её картер на заводе масла стал сравнимым с ресурсом самой коробки передач.

Автомобиль с автоматической трансмиссией: преимущества и недостатки

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.
Читать далее:  Принцип работы дифференциала и его устройство

Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное остаются в неподвижном состоянии. Реакторное колесо закреплено на вале посредством обгонной муфты, в связи с чем может вращаться только в одну сторону. Когда водитель включает передачу, нажимает на педаль газа – обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает колесо турбинное.

Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток этой жидкости, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом, при помощи реактора возрастает крутящий момент, что и требуется транспортному средству, набирающему разгон.

Когда автомобиль разогнался, и начал двигаться с постоянной скоростью, то насосное и турбинное колёса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. Причём поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Возрастания крутящего момента не происходит, и гидротрансформатор переходит в равномерный режим гидромуфты.

Если же сопротивление движению автомобиля начало возрастать (к примеру, автомобиль начал ехать на подъём, в гору), то скорость вращения ведущих колёс, а, соответственно, и турбинного колеса, падает. В этом случае потоки масла снова затормаживают реактор – и крутящий момент возрастает. Таким образом, производится автоматическое регулирование крутящего момента, в зависимости от изменений в режиме движения транспортного средства.

Отсутствие жёсткой связи в гидротрансформаторе имеет как достоинства, так и недостатки. Плюсы состоят в том, что крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы состоят, прежде всего, в невысоком КПД,  поскольку часть полезной энергии попросту теряется при «перелопачивании» масляной жидкости и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.

Но для сглаживания данного недостатка в гидротрансформаторах современных АКПП применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колёс гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного классического механизма сцепления.

При этом обеспечивается жёсткая непосредственная связь двигателя с ведущими колёсами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах тоже. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы коробки-«автомата». А при повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.

При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, вот почему в конструкции автоматических коробок предусматривается система охлаждения с радиатором, который либо встраивается в радиатор двигателя, либо устанавливается отдельно.

Начнем с плюсов. Установка автоматической трансмиссии  позволяет  водителю во время езды не использовать рычаг переключения передач, также не задействована нога для постоянного выжима сцепления при переходе на повышенную или пониженную ступень.

Другими словами, изменение скорости  происходит автоматически, то есть сама коробка учитывает нагрузку на ДВС, скорость движения ТС, положение педали газа, желание самого водителя резко ускориться или двигаться плавно и т.д.

В результате комфорт вождения автомобиля с АКПП значительно возрастает, передачи переключаются автоматически, мягко и плавно, двигатель, элементы трансмиссии и ходовой части защищены от сильных нагрузок. Более того, многие коробки автомат предусматривают возможность не только автоматического, но и ручного переключения передач.

Что касается минусов, они также имеются. Прежде всего, конструктивно АКПП является сложным и дорогостоящим агрегатом, отличается сниженной ремонтопригодностью и ресурсом по сравнению с механическими (ручными) КПП. Автомобиль с  данным типом КПП  расходует больше топлива, автоматическая коробка отдает меньше крутящего момента на колеса, так как КПД коробки автомат несколько снижен.

Также наличие в автомобиле автоматической трансмиссии накладывает на водителя определенные ограничения. Например, коробку автомат нужно прогревать перед поездкой, желательно избегать постоянных резких стартов и слишком интенсивного торможения.

На машине с автоматической коробкой нельзя буксовать, не допускается буксировка автомобиля с коробкой автомат на высокой скорости на большие расстояния без вывешивания ведущих колес и т.д. Еще добавим, что такую коробку сложнее и дороже обслуживать.   

Итак, даже с учетом определенных недостатков, автоматическая гидромеханическая   коробка по ряду причин долгое время оставалась наиболее распространенным решением для изменения крутящего момента среди других типов автоматических трансмиссий.

Прежде всего, даже с учетом того, что ресурс и производительность таких коробок ниже, чем у «механики», гидромеханическая коробка передач достаточно надежна и долговечна. Теперь давайте рассмотрим устройство АКПП.

Автоматическая коробка передач состоит из следующих базовых элементов:

  • Гидротрансформатор. Устройство выполняет функцию сцепления по аналогии с МКПП, однако для перехода на ту или иную передачу не требуется участия водителя;
  • Планетарный ряд, который аналогичен блоку шестерен в ручной «механике» и позволяет изменять передаточное отношение при переключении передач;
    Тормозная лента и фрикционы (передний, задний фрикцион)  позволяют  плавно и своевременно переключать передачи;
  • Управление АКПП. Данный узел включает в себя маслосборник (поддон коробки), шестеренчатый насос, а также клапанную коробку;

Управление коробкой автомат производится при помощи селектора. Как правило, АКПП имеют следующие основные режимы:

  • Режим Р – парковка;
  • Режим R – движение задним ходом;
  • Режим N –нейтральная передача;
  • Режим D –езда вперед с автоматическим переключением передач;

Также могут иметься и другие режимы. Например, режим L2 означает, что включаться будет только первая и вторая передачи при движении вперед, режим L1 указывает на включение только первой передачи, режим S следует понимать как спортивный, могут иметься различные «зимние» режимы и т.д.

Дополнительно может быть реализована имитация ручного управления АКПП, то есть водитель может повышать или понижать передачи самостоятельно (вручную). Еще добавим, что коробка автомат также зачастую имеет режим kick-down (кик-даун), который позволяет автомобилю резко разгоняться при такой необходимости.

Срабатывает режим «кик-даун» в том случае, когда водитель резко нажимает на газ, после чего коробка быстро переходит на пониженные передачи, тем самым позволяя раскрутить двигатель до высоких оборотов.

Как видно, коробка — автомат фактически состоит из гидротрансформатора, механической коробки передач, а также системы управления, что в совокупности и образует гидромеханическую коробку. Давайте рассмотрим ее устройство.

Гидротрансформатор необходим для того, чтобы передавать и изменять крутящий момент от двигателя на коробку. Также гидротрансформатор уменьшает вибрации. Устройство гидротрансформатора предполагает наличие насосного, турбинного и реакторного колеса.

Также в гидротрансформаторе имеется блокировочная муфта и муфта свободного хода. Гидротрансформатор (ГДТ, часто в обиходе называется «бублик») является частью АКПП, однако имеет отдельный корпус из прочного материала, заполненный рабочей жидкостью.

Насосное колесо ГДТ присоединено к коленвалу двигателя. Турбинное колесо связано с самой коробкой передач. Между турбинным и насосным колесом также присутствует реакторное колесо, которое является неподвижным. Каждое из колес гидротрансформатора имеет лопасти, которые отличаются по своей форме. Между лопастями реализованы каналы, через которые проходит трансмиссионная жидкость (трансмиссионное масло, ATF, от  англ. Automatic Transmissions Fluid).

Измерение вращения выходного вала АКПП

Главным отличием измерителей оборотов входного и выходного валов является их номер. Например, Hyundai Santa имеет номера 42620 и 42621 соответственно. Устройства имеют различную пропорциональность между скоростью и уровнем исходящего сигнала.

Косвенными признаками поломки являются:

  • АКПП переходит в аварийный режим при начале движения;
  • при переключении с первой на вторую передачу происходит ошибка.

При неисправном датчике движения автомобиль продолжает двигаться. Получаемая ЭБУ информация используется только в моменты смены передаточного числа коробки. Неверная регулировка давления масла приводит к толчкам либо провалам при разгоне. Узел обладает низкой ремонтопригодностью, поэтому часто подлежит замене.

Принцип работы коробки автомат

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.
Читать далее:  Как работает вискомуфта вентилятора: устройство, принцип работы, неисправности. Как проверить вискомуфту охлаждеия радиатора

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.

Любая современная коробка-«автомат» имеет на рычге-селекторе кабины следующие обязательные положения:

  • Р – паркинг, или парковочная блокировка: блокировка ведущих колёс (не взаимодействует со стояночным тормозом). Аналогично, как на «механике» машину оставляют «на скорости» при постановке на стоянку;
  • R – реверс, передача заднего хода (её всегда запрещено было активировать в момент движения автомобиля, а потом в конструкции предусмотрели соответствующую блокировку);
  • N – нейтралка, режим нейтральной передачи (активируется при непродолжительной стоянке или при буксировке);
  • D – драйв, движение передним ходом ( при этом режиме будет задействован весь передаточный ряд коробки, иногда – отсекаются две высшие передачи).

А также может иметь некоторые дополнительные, вспомогательные или расширенные режимы. В частности:

  • L – «понижайка», активация режима пониженной передачи (малый ход) с целью передвижения в сложных дорожных либо во внедорожных условиях;
  • O/D – овердрайв. Режим экономии и размеренного перемещения (при любой возможности коробка-«автомат» переключается наверх);
  • D3 (O/D OFF) — дезактивация высшей ступени для активной езды. Задействуется торможением силовым агрегатом;
  • S – передачи раскручиваются до максимальных оборотов. Может присутствовать возможность ручного управления коробкой.
  • На АКПП может присутствовать и специальная кнопка, которая запрещает переход на более высокую передачу при обгоне.

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.

Современная коробка-автомат, или «гидромеханическая трансмиссия», состоит из:

  • гидротрансформатора крутящего момента (он же – «гидродинамический трансформатор, ГДТ»);
  • планетарного механизма автоматического переключения передач; тормозной ленты, заднего и переднего фрикционов – устройств, что напрямую переключают передачи;
  • устройства управления (узла, состоящего из насоса, клапанной коробки и маслосборника).

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор нужен для передачи крутящего момента от силового агрегата к элементам автоматической трансмиссии. Располагается между коробкой и мотором, и, таким образом, выполняет функцию сцепления. Гидротрансформатор наполнен рабочей жидкостью, которая улавливает и передает энергию двигателя в масляный насос, находящейся непосредственно в коробке.

Состоит гидротрансформатор состоит из больших колёс с лопастями, погружёнными в специальное масло. Передача крутящего момента осуществляется не механическим устройством, а при помощи масляных потоков и их давления. Внутри  гидротрансформатора расположены пара лопастных машин – центростремительная турбина и центробежный насос, а между ними – реактор, который ответственен за плавные и стабильные изменения крутящего момента на приводах к колёсам транспортного средства. Итак, гидротрансформатор не контактирует ни с водителем, ни со сцеплением (он «сам и есть» сцепление).

Гидротрансформатор

Насосное колесо соединяется с коленвалом двигателя, а турбинное, — с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Чтобы крутящий момент можно было изменять в широких диапазонах, между насосным и турбинным колёсами предусмотрено реакторное колесо.

Что такое АКПП устройство и принцип работы классического автомата

Которое, в зависимости от режима движения автомобиля, может быть либо неподвижным, 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.  устройство его «трансформирует».

Но гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент во всех требуемых пределах. Да и обеспечить движение задним ходом он тоже не в силу. Для расширения этих возможностей к нему и присоединяется набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом. Как бы несколько одноступенчатых КПП, собранных в одном корпусе.

Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён-сателлитов, которые вращаются вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе при помощи круга-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 механизма – «планетарная передача»), внешняя шестерня вращается вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.

Тормозная лента, задний и передний фрикцион – напрямую производят переключения передач с одной на другую. Тормоз – это механизм, который производит блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус коробки-автомата. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.

Системы управления автоматических КПП бывают 2-х типов: гидравлическими и электронными. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, и постепенно выводятся из употребления. А все современные коробки-«автоматы» управляются электроникой.

Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления можно назвать масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя. Масляный насос создаёт и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленчатого вала и нагрузок на двигатель.

Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления предусмотрена пара датчиков: скоростной регулятор и клапан-дроссель, или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном вале автоматической коробки.

Чем быстрее едет транспортное средство, тем больше открывается клапан, и тем больше становится давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан-дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (если речь идёт о бензиновом двигателе), либо с рычагом топливного насоса высокого давления (в дизельном моторе).

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 создают такие давления, которые будут пропорциональными скорости движения автомобиля и загруженности его двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора.

В «ловле момента» переключения передачи принимает участие и клапан выбора диапазона, который соединен с селекторным рычагом АКПП и, в зависимости от его положения, разрешает либо запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, которое создают клапан-дроссель и скоростной регулятор, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причём, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при разгоне спокойно-равномерном.

Как это делается? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны, и от клапана-дросселя – с другой. Если машина ускоряется медленно, то давление от гидравлического клапана скорости идёт по нарастающей, что приводит к открытию клапана переключения.

Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, то клапан — дроссель не создает большого давления на клапан переключения. Если же машина разгоняется быстро, то клапан-дроссель создаёт бо́льшее давление на клапан переключения, и препятствует его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превзойти давление от клапана-дросселя. Но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем это происходит при медленном разгоне.

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 коробки-«автомата» получает дополнительную информацию от блока управления двигателем, и от других электронных систем автомобиля (в частности, от ABS – антиблокировочной системы).

Это позволяет точнее, чем в обычной АКПП, определять моменты необходимости в переключениях или в блокировке гидротрансформатора. Электронная программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко и мгновенно вычислить силу сопротивления движению автомобиля и при необходимости подстроиться:

классическая коробка автомат

В остальном, АКПП с электронным управлением так же, как и обычные, «не отягощённые электроникой» гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент. Однако у них каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.

Автомобиль с автоматической трансмиссией: преимущества и недостатки

Как уже отмечалось, весомыми преимуществами автоматических коробок передач, по сравнению с механическими, являются: простота и комфорт управления транспортным средством для водителя: сцепление выжимать не нужно, «работать» рычагом переключения передач – тоже. Особенно это актуально в поездках по городу, которые и составляют, в конечном итоге, львиную долю пробега автомобиля.

Читать далее:  Дифференциал Torsen поколения устройства и принцип работы

Переключения передач на «автомате» получаются более плавными и равномерными, что способствует защите двигателя и ведущих узлов автомобиля от перегрузок. Расходные части (к примеру, диск сцепления или тросик) отсутствуют, потому и вывести из строя АКПП, в этом смысле, сложнее. В целом, ресурс многих современных АКПП превышает ресурс механических коробок передач.

К недостаткам автоматических коробок передач относят более дорогую и сложную, чем у МКПП, конструкцию; сложность ремонта и его высокую стоимость, более низкий КПД, худшую динамику и повышенный, по сравнению с МКПП, расход топлива. Хотя, усовершенствованная электроника коробок-«автоматов» ХХI века справляется с правильным выбором крутящего момента уже не хуже опытного водителя.

Серьезным недостатком автоматических коробок переключения передач называют невозможность максимально точного и безопасного переключения передач в экстремальных условиях – к примеру, на сложном обгоне; на выезде из сугроба или серьёзной грязи быстрым переключением задней и первой передачи («в раскачку»), при необходимости запуска двигателя «с толкача».

Нужно признать, что АКПП идеально подходят, главным образом, для обычных поездок без внештатных ситуаций. В первую очередь – по городским дорогам. Не очень приспособлены коробки-«автоматы» и для «спортивного вождения» (динамика разгона немного отстаёт от «механики» в связке с «продвинутым» водителем», и для ралли по боздорожью (не всегда может идеально приспособиться к изменению условий движения).

Что касается расхода топлива, то у автоматической коробки он в любом случае будет бо́льшим, чем у механической. Однако если раньше этот показатель составлял 10-15%, то в современных автомобилях он снизился до малосущественных отметок.

В целом, применение электроники существенно расширило возможности автоматических коробок переключения передач. Они получили различные дополнительные режимы работы: такие, как – экономичный, спортивный, зимний.

Резкий рост распространённости коробок-«автоматов» был вызван появлением режима «Autostick», который позволяет водителю, при желании, самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу автоматической коробки передач свое название: «Audi» –«Tiptronic», «BMW» – «Steptronic», и т.п.

Благодаря продвинутой электронике в современных АКПП стала доступной и возможность их «самосовершенствования». То есть, изменения алгоритма переключений в зависимости от конкретного стиля вождения «хозяина». Электроника предоставила расширенные возможности также и для самодиагностики АКПП. И речь идёт не только о запоминании кодов неисправностей.

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.

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.

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.

Как ездить на коробке автомат, обозначение букв

Чтобы научиться правильно пользоваться «автоматом», сначала нужно разобраться, что же означают буквенные символы (английские буквы) и цифры на панели АКПП с рукояткой переключения передач. Сразу отметим, что в зависимости от марки машины цифры и буквы могут различаться.

  • «P» – «паркинг». Включается при парковке автомобиля на стоянке. Некий аналог стояночного тормоза, только с блокировкой вала, а не с прижатием тормозных колодок.
  • «R» – «реверс». Включается для движения назад. Обычно его называют – «задняя скорость».
  • «N» – «нейтральный». Нейтральная передача. Часто называют – «нейтралка». В отличие от режима паркинга «P», в нейтральном режиме «N» колеса разблокированы, поэтому машина может двигаться накатом. Соответственно, машина также может самопроизвольно покатиться под уклон на парковке, если колеса не зафиксированы ручным тормозом.
  • «D» – «драйв». Режим движения вперед.
  • «A» – «автомат». Автоматический режим (практически, то же самое, что и режим «D»).
  • «L» – «лоу» (низкий). Режим пониженной передачи.
  • «B» – Такой же режим, как и «L».
  • «2» – режим движения не выше второй передачи.
  • «3» – режим движения не выше третьей передачи.
  • «M» – «мануал». Режим ручного управления с повышением/понижением передачи через знаки « » и «–». Данный режим имитирует механический режим переключения с МКПП, только в более простом варианте.
  • «S» – «спорт». Спортивный режим движения.
  • «OD» – «овердрайв». Повышение передачи (ускоренный режим).
  • «W» – «винтер». Режим движения для зимнего периода, при котором трогание с места начинается со второй передачи.
  • «E» – «экономик». Движение в экономичном режиме.
  • «HOLD» – «удержание». Используется совместно с «D», «L», «S», как правило, на машинах марки «Мазда». (Читать руководство).

Планетарный механизм. Тормозная лента. Фрикционы

При эксплуатации АКПП особое внимание следует уделить изучению руководства по эксплуатации конкретного автомобиля, так как некоторые обозначения могут функционально отличаться.

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.

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

Температурный датчик

Измерение температуры коробки передач применяется не на всех автомобилях. Основные функции, какие обеспечивает датчик:

  • предотвращение перегрева гидротрансформатора и термического повреждения фрикционов ;
  • оптимальный прогрев АКПП в зимних условиях;
  • регулировка режима работы коробки передач при подходе к критической температуре;
  • более точный выбор настроек при чип-тюнинге ;
  • индикация информации автовладельцу.

Основными симптомами неправильного измерения температуры является:

  • АКПП невозможно вывести из аварийного режима;
  • при выходе на рабочую температуру происходит срабатывание аварийного режима;
  • постоянная индикация перегрева автоматической коробки передач;
  • толчки при движении на холодную.

Использовать автомобиль с неисправными датчиками автоматической коробки передач запрещено. Помимо потери комфорта от вождения автомобиля, в результате получения ЭБУ недостоверной информации, силовая установка машины может получить серьезные повреждения. Также снижается безопасность автомобиля, так как пробуксовки и рывки во время смены передаточных чисел могут вызвать занос и потерю управления водителем.

Вывод

Система управления коробки-«автомата»: гидравлическая и электронная

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