Устройство АКПП принцип работы и схема автоматической коробки

АКПП, Принцип Работы и Устройство Автоматической Коробки, о Редукторе и Муфте, Как Прогреть, Про Диф

Автоматическая коробка переключения передач всё чаще и чаще встречается в конструкции транспортных средств. В принципе, такая тенденция особого удивления не вызывает, ибо человек всегда стремился и будет стремиться к автоматизации процессов. Переключать передачи, меняя частоту вращения валов мотора, конечно, можно и в ручную, но гораздо удобней, когда операция происходит автоматически. Как такое возможно? Секрет кроется в устройстве и принципах работы АКПП, более подробно о которых поговорим именно в сегодняшнем материале.

История появления

Автоматическая коробка переключения передач или, как принято в народе, автомат (АКПП) – это неотъемлемый элемент трансмиссии многих современных автомобилей. Главным предназначением этого узла является установка равновесия между крутящимися колёсами и работающим мотором посредством тонкого подбора передаточного числа при каждом режиме работы двигателя. Единственное отличие АКПП от механических коробок заключается в том, что их функционирование полностью автоматизировано и не требует вмешательства водителя.

История появления автоматических коробок начинается с далёких 20-х годов прошлого века, когда на заводе Генри Форда в США проводились первые испытания подобных устройств. Безусловно, АКПП тех времен работали не полностью автоматизировано, то задатки современных автоматов у них уже были, поэтому к данному классу устройств они всё же относятся. Более продвинутые автоматические коробки появились спустя одно десятилетие и делались компанией «Дженерал Моторс». Работали те механизмы по принципу сернопривода и считались полуавтоматом.

Первая более-менее настоящая АКПП появилась в конце 30-х годов прошлого века в Европе. Несмотря на свою новизну, инновационные устройства были слишком дорогие и ненадёжные, поэтому бороться с привычной «механикой» не смогли. Всё изменилось в момент, когда автомобильные инженеры стали проводить эксперименты по внедрению в конструкцию АКПП гидравлики и электроники. В итоге, организация «Крайслер» создала первый автомат на основе гидротрансформатора и гидромуфты, которые стали настоящим прорывом в сфере автомобилестроения.

Первые же прототипы современных АКПП появились в начале 50-ого года 20 века, когда два американских инженера спроектировали коробку, в конструкции которой работали сразу три части:

  • гидравлическая;
  • механическая;
  • и электронная.

Несмотря на столь продуманное устройство автоматической коробки передач, активно использоваться она началась лишь в начале 80-х годов, то есть с развитием микропроцессорных технологий. Позже АКПП стали постоянно модернизироваться и уже сегодня могут смело конкурировать с «механикой».

Устройство и принцип работы автомата

Принцип работы и устройство АКПП более-менее понятны каждому. Основное предназначение этого устройства заключается в автоматизации переключения передач. Однако что такое АКПП с инженерной точки зрения? Давайте разбираться.

В первую очередь, обратим внимание на основные виды автоматических коробок передач, которых всего три:

  • Известный всем вариатор;
  • Роботизированная КПП;
  • И АКПП с гидротрансформатором, которая считается типовым автоматом и будет рассмотрена ниже.

Итак, принцип работы АКПП предполагает тесное взаимодействие механических, гидравлических и электронных устройств. В конструкции коробки эти элементы представлены следующими деталями:

  • Гидротрансформатор, принимающий крутящий момент от мотора и передающий его на следующий за ним вал;
  • Коробка переключения передач планетарного типа, которая принимает усилие, отданное мотором через гидротрансформатор, и приводит колёса в движение посредством взаимодействия с главным редуктором;
  • Устройства управления, часть из которых отвечает за механику работы АКПП (доставляет масло к исполнительным механизмам, например), а другая часть – за головное управление узлом.

Если вдаваться в подробности того, как работает АКПП, то стоит отметить следующие этапы её функционирования:

  1. Двигатель через соответствующие валы передаёт крутящий момент на гидротрансформатор;
  2. Затем гидротрансформатор переправляет усилие на планетарный механизм;
  3. Последний получает управляющие сигналы от специальных блоков управления, анализирующих информацию относительно работы автомобиля в данный момент времени, и включает нужную передачу;
  4. После этого кручение передаётся на ведомые колёса и машина едет.

Безусловно, принцип действия автомата более сложен, но отмеченный выше порядок его работы в полной мере отражает то, как он работает. Если проводить некоторые параллели между АКПП и МКПП, то стоит отметить, что роль сцепления в первом выполняет гидротрансформатор, а роль водителя – переключателя передач, возложена на многочисленные управляющие узлы коробки.

Улучшить понимание того, как работает автоматическая коробка передач, поможет представленная ниже схема, расшифровку которой несложно найти в отмеченных ранее положениях:

О работе основных механизмов АКПП

Теперь, когда принцип работы автоматической коробки передач более-менее понятен каждому читателю, давайте рассмотрим функционирование отдельных составляющих автомата более подробно. Начнём с основных элементов АКПП, которые частично уже были освещены выше:

  • Трансформатор – аналог сцепления механики. Работает по принципу постоянной циркуляции жидкости по каналам устройства, что необходимо для вращения лопастных машин и передачи кручения непосредственно на КПП. Чертёж или схема, кому как удобно, этого устройства таков:
  • Непосредственно КПП, представленная сложным планетарным механизмом, – аналог блока шестерёнок в механической коробке. Данный элемент АКПП является основным, так как именно он ответственен за изменение передаточного числа при переключении передач. Состоит планетарный механизм из огромного числа элементов, среди которых выделяется ряд основных:
    • Тормозная лента и фрикционы, которые наиболее важны в процессе переключения передач. Работа данных узлов чем-то схожа с функционированием типового электромагнитного клапана, ведь они также то втягиваются, то затягиваются, но при этом цепляя те или иные шестерни;
    • Малые муфты, шестерни и подшипники, передающие крутящий момент от гидротрансформатора приводному валу (колёсам);
    • Соленоиды – каналы, ответственные за передачу гидравлических сигналов к конкретным фрикционам, муфтам и другим элементам КПП;
    • Дополнительные элементы механизма (втулки, прокладки, сальники, шайбы), требующиеся для организации совместного и беспроблемного функционирования отмеченных выше элементов КПП.

    В разрезе стандартный автомат выглядит следующим образом:

  • Электронный блок управления коробкой или целая система таковых – аналог человека, то есть переключателя передач. Работа этого устройства основана на микропроцессорных операциях, которые проводятся с учётом показаний датчиков машины в данный момент времени. Именно ЭБУ формирует управляющие сигналы, посылает их по соленоидам и, по факту, переключает передачи с одной на другую посредством блокировки/разблокировки тех или иных муфт.

Любая модель автомобиля с автоматической коробкой передач в стандартном понимании этого определения устроена представленным выше способом. Безусловно, различия могут быть, но они не столь существенны. Сегодня практически все типы АКПП, автомата работают подобным образом, поэтому акцент в изучении этого механизма стоит делать именно на его рассмотрении.

Примечание! На первый взгляд конструкция автоматической коробки переключения передач может показаться относительно несложной и лёгкой, но подобное мнение крайне ошибочно. Данный механизм не только колоссально сложен, но и много весит. Вес АКПП в сборе нередко превышает 100 килограмм.

Режимы работы автоматической коробки передач

Ни для кого не секрет, что АКПП – пусть и автоматизированный механизм, но работающий по заданному режиму. Сегодня производители автомата предлагают широкий перечень возможностей относительно управления их агрегатами. Несмотря на это, большинство моделей автомобилей с автоматической коробкой передач так и работают на 5 базовых режимах:

  • P – парковочный режим, при использовании которого мотор и трансмиссия разъединены, гидротрансформатор блокирован (говоря проще, данный режим – это имитация первой или задней передачи МКПП при парковке автомобиля на небольшой временной промежуток);
  • R – задний ход, пожалуй, объяснений не требует;
  • N – режим нейтральной передачи, используемый для буксировки автомобиля на небольшое расстояние или длительные парковки;
  • D – движение вперёд, также, наверное, объяснений не требует, в типовом варианте в данном режиме коробка осуществляет переборку передач с низшей на высшую при ускорении и наоборот при замедлении;
  • L – режим работы КПП на заведомо пониженной передаче, требующийся для движения в пробке или по «тяжёлой» дороге.

Новые АКПП, как правило, имеют большее количество рабочих режимов, которые обеспечивают наилучшую работу мотора при движении в определённых условиях. Наиболее используемые среди таковых на большинстве моделей авто с АКПП представлены следующим перечнем:

  • O/D – режим включения постоянного передаточного числа менее единицы, что очень удобно для движения по дороге с конкретной и неизменяющейся скоростью;
  • D3 – режим, полностью противоположный предыдущему, поэтому он часто называется не «D3», а «O/D off»;
  • S – зимний режим, используемый для движения по гололедице или глубокому снегу;
  • L – режим работы КПП только на первой передаче для осуществления каких-либо сложных манёвров.

Помимо основных режимов работы автомата, также имеются некоторые разновидности субрежимов. Зачастую они включаются кнопками на руле или ручке коробки. Как правило, на машинах с автоматической коробкой передач субрежимы представлены функциями «SPORT» (POWER), которая обеспечивает лучшую динамику разгона, и «SNOW» (WINTER), являющейся довольно-таки хорошей помощницей для водителя при езде по льду или снегу, так как гарантирует отличное сцепление колёс с дорогой.

Субрежимы и основные режимы коробки передач типа «АКПП» должны использоваться с полным соблюдением рекомендаций производителя. Во многом это связано с тем, что некоторые из них просто несовместимы друг с другом, а их совместное использование способно вызвать поломку. К счастью незадачливых автомобилистов, более-менее новые АКПП (модели, выпущенные с года 1995) имеют функции блокировки несовместимых режимов, поэтому поломать их неправильной эксплуатацией не получится.

Примечание! Отметим, что даже самый инновационный автомат способен поддерживать торможение мотором на всех режимах своей работы. Как правило, для данной цели используется переход на функционирование в режиме нижних передач (к примеру, в режим L) из области режима P.

Пару слов о ресурсе автомата и его возможных поломках

Смотря на то, как устроен автомат, любой человек вполне логично задастся вопросом – «Каков ресурс АКПП?». Большинство производителей таких коробок уверяют, что они отслужат полный срок службы комплектующего их мотора, но так ли это? Однозначно, нет, ведь поломки многих АКПП случаются довольно-таки часто. Особенно к неисправностям автомата подвержены модели авто:

  • с большим пробегом;
  • произведённые на слабом предприятии в плане технических возможностей;
  • сделанные с использованием низкокачественных деталей.

Автомат не отнести к самым надёжным и долговечным узлам любой машины. Несмотря на это, при грамотном обслуживании и хорошей эксплуатации АКПП способны отъездить довольно-таки долго.

Если же ремонт коробки всё-таки потребовался, то виной этому зачастую является:

  • Выведший из строя дифференциал АКПП, без правильного функционирования которого просто невозможна работа коробки;
  • Неисправный насос АКПП. Естественно, их в конструкции механизма немало, но даже если один насос АКПП забился или разгерметизировался, коробка перестанет нормально работать;
  • Неправильно работающий или «полетевший» понижающий резистор АКПП. Этот узел тоже очень важен в конструкции устройства, ибо без него понижение передачи станет невозможным;
  • Типичный перегрев АКПП. Удивительно, но подобная поломка может случиться как в сильную жару, так и в мороз, если, допустим, неправильно осуществить прогрев АКПП и мотора;
  • Поломанный редуктор АКПП. Такая поломка встречается нечасто, но крайне неприятна и требует должного ремонта;
  • Неисправная муфта АКПП, какой-либо фрикцион или иной узел планетарного ряда. О важности работы данных составляющих коробки, наверное, многого говорить не надо, ибо, по сути, именно они осуществляют переключение передач;
  • «Слетевшая» прошивка ЭБУ. Поломка также нечастая, но всё же имеющая место быть. К счастью, профессиональные «электронщики» устраняют её в считанные минуты.

Стоит отметить, что перечисленные выше и любые другие неисправности автомата ремонту поддаются. Намного сложней ситуация со сцеплением коробки, а именно – с гидротрансформатором, который является неремонтируемым узлом и требует замены целиком. В любом случае, ни старые, ни новые АКПП собственноручно не ремонтируемы, поэтому при подозрении на неисправность автомата стоит сразу же искать мастера, который в максимально короткие сроки поможет избавиться от поломки.

Плюсы и минусы автоматической коробки передач

В завершение сегодняшнего материала не лишним будет рассмотреть преимущества и недостатки АКПП. Устройство, прямо скажем, весьма неоднозначное, так как характеризуется и с положительной, и с отрицательно сторон. Начнём наш анализ автомата с рассмотрения его преимуществ, среди которых стоит выделить:

  • Простоту использования. Тут, пожалуй, и спорить глупо, ведь управление машиной с АКПП спроектировано даже для чайников. По сути, ездить на таком авто можно по следующему принципу – сел, завёл, выбрал режим коробки и поехал. И это на полном серьёзе, без какого-либо утрирования;
  • Широкие возможности в выборе. Да, и тут АКПП совершенно не уступают привычной всем механике. Сегодня вполне реально найти не только 4-, 5- и 6-ступенчатые автоматы, но и даже 9- и 10-ступки. Помимо этого, каждый тип автоматической коробки передач имеет свои режимы работы, которые были описаны ранее;
  • Высокий комфорт при езде. Ну и здесь, тоже спорить бессмысленно, ведь автомат зачастую работает мягче и приятней для автомобилиста, нежели механика.

К недостаткам же АКПП стоит отнести следующее:

  • Высокая стоимость устройства, что влияет и на стоимость машины, в конструкцию которой она вмонтирована;
  • Призрачная надёжность механизма. Несмотря на то, что все производители кричать про свои коробки – «Наш автомат надёжен и не сломается», зачастую хвалённые КПП ломаются уже на первых 10 000 километров пробега по причине перегрева. Безусловно, новые АКПП сделали шаг вперёд в этом плане, но их на рынке мало, так что пока автомат нельзя характеризовать надёжным устройством, увы;
  • Повышенный расход топлива. Это, к слову, констатированный факт. КПД автомата ниже, чем у механики, поэтому расходует он заметно больше топлива.

Какая коробка передач лучше? Каждый решит сам для себя. Тут, пожалуй, дело сугубо индивидуальное, ведь кому-то подавай экономию, а кому-то – комфорт движения.

В целом, по устройству АКПП наиболее важная информация подошла к концу. Надеемся, сегодняшняя статья была для вас полезна и дала ответы на интересующие вопросы. Удачи на дорогах!

Из чего состоит автоматическая коробка передач?

Начнем с того, что в США автомобили, оснащенные автоматической трансмиссией, появились в 1940-х годах. Как известно, наличие автоматической коробки передач существенно облегчает процесс эксплуатации транспортного средства, также снижаются нагрузки на водителя, повышается безопасность и т.д.

Отметим, что под «классической» автоматической коробкой следует понимать гидромеханическую коробку передач (гидромеханический автомат). Далее мы рассмотрим устройство коробки — автомат, конструктивные особенности, а также преимущества и недостатки КПП данного типа.

Автомобиль с автоматической трансмиссией: преимущества и недостатки

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.

Из чего состоит автоматическая коробка передач?

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.

Принцип работы и конструкция гидротрансформатора

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).

Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в некоторых режимах работы. Обгонная муфта или муфта свободного хода отвечает за то, чтобы жестко закрепленное реакторное колесо получило возможность вращаться в противоположную сторону.

Теперь давайте рассмотрим, как работает гидротрансформатор. Его работа основана на замкнутом цикле и заключается в том, что от насосного колеса трансмиссионная жидкость подается на турбинное колесо. Затем поток жидкости поступает к реакторному колесу.

Лопасти реактора сконструированы так, чтобы усиливать скорость потока жидкости АТФ. Затем ускоренный поток перенаправляется на насосное колесо, заставляя его вращаться с большей скоростью Результат — увеличение величины крутящего момента. Стоит добавить, что максимальный момент достигается при вращении гидротрансформатора на самой малой скорости.

Когда раскручивается коленвал двигателя, происходит выравнивание угловых скоростей насосного и турбинного колеса, при этом поток трансмиссионной жидкости изменяет направление. Затем происходит срабатывание муфты свободного хода, после чего начинает вращаться реакторное колесо. В этом случае гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, то есть происходит передача только крутящего момента.

Дальнейший набор скорости приводит к блокировке гидротрансформатора (блокировочная муфта замкнута), в результате чего происходит прямая передача крутящего момента от мотора к коробке. При этом блокировка ГДТ происходит на разных передачах.

Следует отметить, что в современных автоматических коробках передач реализован режим работы с проскальзыванием муфты блокировки гидротрансформатора. Такой режим исключает полную блокировку гидротрансформатора.

Данный режим работы возможно реализовать в том случае, если условия соответствующие, то есть когда нагрузка и скорость подходят для его активации. Главной же задачей проскальзывания муфты становится более интенсивный разгон автомобиля, снижение расхода горючего, более мягкое и плавное включение передач.

Как работает механическая часть коробки?

Сама автоматическая коробка передач (АКПП), как и механическая, ступенчато изменяет крутящий момент при движении машины вперед, а также позволяет двигаться назад при включении задней передачи.

При этом в автоматических коробках обычно используется планетарный редуктор. Данное решение компактное, позволяет реализовать эффективную работу. Например, МКПП зачастую имеет два планетарных редуктора, которые соединены последовательно и работают совместно.

Объединение редукторов делает возможным получить необходимое число ступеней (скоростей) в коробке. Простые АКПП имеют четыре ступени (четырехступенчатый автомат), тогда как современные решения могут иметь шесть, семь, восемь, или даже девять ступеней.

Планетарный редуктор включает в себя несколько последовательных планетарных передач. Такие передачи образуют планетарный ряд. Каждая из планетарных передач включает:

  • солнечную шестерню;
  • сателлиты;
  • коронную шестерню;
  • водило;

Возможность изменить крутящий момент и передать вращение становится доступной в том случае, когда происходит блокировка элементов планетарного ряда. Заблокирован может быть один или два элемента (солнечная или коронная шестерня, водило).

Если заблокирована коронная шестерня, тогда происходит увеличение передаточного числа. Если же солнечная шестерня неподвижна, тогда передаточное отношение будет уменьшено. Заблокированное водило означает, что происходит смена направления вращения.

За саму блокировку отвечают фрикционные муфты (фрикционы), а также тормоз. Муфты блокирует детали планетарного ряда между собой, тогда как тормоз удерживает нужные элементы редуктора благодаря соединению с корпусом КПП. В зависимости от конструкции той или иной АКПП, могут быть использованы ленточный или многодисковый тормоз.

Замыкание муфт и тормозов происходит благодаря гидроцилиндрам. Управление такими гидроцилиндрами реализовано из специального модуля (распределительный модуль).

Еще в общей конструкции автоматической коробки может присутствовать обгонная муфта, задачей которой становится удерживание водило, что позволяет предотвратить его вращение в противоположную сторону. Получаются, передачи в АКПП переключаются благодаря фрикционам и тормозам.

Управление АКПП и принцип работы автоматической коробки

Что касается принципов работы АКПП, коробка работает по заданному алгоритму включения и выключения фрикционов и тормозов. Система управления такими включениями и выключениями на современных коробках электронная, то есть имеет селектор (рычаг), датчики и ЭБУ коробкой передач.

Блок управления автоматической коробкой передач интегрирован в ЭСУД и тесно связан с блоком управления двигателем. По аналогии с ЭБУ двигателем, блок управления АКПП также взаимодействует с различными датчиками, которые передают на него сигналы о частоте вращения КПП, температуре трансмиссионной жидкости, положении педали газа, режимах установки селектора и т.д.

ЭБУ коробкой передач производит обработку полученных сигналов, затем отправляет команды на исполнительные устройства в распределительном модуле. В результате коробка определяет, какую передачу включить в тех или иных условиях (повышенную или пониженную).

При этом нет четкого заданного алгоритма, то есть точка перехода на разные передачи «плавающая» и определяется самим ЭБУ коробкой. Такая особенность позволяет системе работать более гибко.

Гидроблок (он же гидравлический блок, гидроплита, распределительный модуль) фактически осуществляет управление трансмиссионной жидкостью ATF, отвечая за срабатывание фрикционов и тормозов в АКПП. Данный модуль имеет электромагнитные клапаны (соленоиды) и специальные распределители, которые соединены между собой узкими каналами.

Соленоиды нужны для переключения передач, так как они регулируют давление рабочей жидкости в коробке. Работа данных клапанов контролируется и регулируется блоком управления АКПП. Распределители отвечают за выбор рабочих режимов и задействуются посредством рычага (селектора).

За циркуляцию гидравлической жидкости в автоматической коробке отвечает насос коробки. Насосы бывают шестеренчатыми и лопастными, их приводит в действие ступица гидротрансформатора. Важно понимать, что насос вместе с гидроплитой (гидроблоком) являются важнейшими деталями в конструкции гидравлической части коробки автомат.

С учетом того, что в процессе работы коробка имеет свойство нагреваться, АКПП зачастую имеет собственную систему охлаждения. При этом, в зависимости от конструкции, может присутствовать отдельный масляный радиатор коробки автомат, или же охладитель или теплообменник, который включается в общую систему охлаждения силового агрегата.

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что автоматическая коробка является целым комплексом механических, гидравлических и электронных устройств. При этом управление осуществляется как гидравликой, так и электронным блоком.

Также следует отметить, что по компоновке автоматические трансмиссии могут отличаться для автомобилей с передним и задним приводом, хотя большинство составных элементов одинаковы.

Если говорить о механической части АКПП, в ее устройстве использован планетарный ряд, что отличает данный тип коробок от обычной «механики» (в механической коробке передач ставят параллельные валы и закрепленные на них шестерни, которые находятся в зацеплении между собой).

Что касается гидротрансформатора, данное устройство можно считать отдельным элементом АКПП, так как ГДТ ставится между мотором и коробкой, выполняя функции сцепления по аналогии с МКПП.

Также от гидротрансформатора приводится в действие масляный насос внутри коробки автомат. Указанный насос создает рабочее давление трансмиссионной жидкости, что, в свою очередь, позволяет реализовать управление коробкой.

Напоследок отметим, что не следует пытаться заводить машину с коробкой «автомат» без стартера (с разгона), как это часто практикуется на автомобилях с механической коробкой. Дело в том, что насос АКПП приводится в действие от двигателя.

Получается, пока ДВС не работает, давления рабочей трансмиссионной жидкости в коробке не будет. Это значит, что без давления не удастся реализовать управление АКПП, причем независимо от того, в каком положении будет стоять селектор выбора режима работы. Более того, попытка заводить машину с автоматом «с толкача» может привести к серьезным поломкам коробки передач.

Устройство АКПП

Не секрет, что наши автолюбители относятся к автомобилям с автоматическими коробками передач с предубеждением. Неужели мы так любим делать все сами, а не перекладывать свою работу на чужие плечи? Вот об американцах, которые, собственно, и придумали коробки-автоматы, этого не скажешь. Где – где, но за океаном утруждать себя ручным переключением передач не принято. Там подобное “удовольствие” позволяют себе не более 5% автовладельцев. В Европе также из года в год увеличивается число автомобилей с автоматическими трансмиссиями. Прибивает такие машины и к нашему “берегу”, но правильно обращаться с ними умеют далеко не все автомобилисты. Как утверждают автомеханики, сталкивающиеся с неисправностями АКПП, большинство проблем бывает вызвано нарушением правил эксплуатации и несвоевременным техническим обслуживанием. Впрочем, перед тем как вплотную заняться этими вопросами, нам придется совершить небольшой…

Экскурс в конструкцию

Классический “автомат” включает в себя несколько агрегатов, главными из которых являются гидротрансформатор и механическая планетарная коробка передач.

Гидротрансформатор выполняет не только функции сцепления, но и автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки и частоты вращения колес автомобиля. Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса, центростремительной турбины и расположенного между ними направляющего аппарата-реактора. Насос и турбина предельно сближены, а их колесам придана форма, обеспечивающая непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. В результате гидротрансформатор получил минимальные габаритные размеры и одновременно снижены потери энергии на перетекание жидкости от насоса к турбине. Насосное колесо связано с коленчатым валом двигателя, а турбина — с валом коробки передач. Тем самым в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами, а передача энергии от двигателя к трансмиссии осуществляется потоками рабочей жидкости, которая отбрасывается с лопаток насоса на лопасти турбины. Собственно, по такой схеме работает гидромуфта, которая просто передает крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введен реактор. Это также колесо с лопатками, однако, оно жестко прикреплено к корпусу и не вращается (заметим: до определенного времени). Реактор расположен на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос. Лопатки реактора имеют особый профиль, а межлопаточные каналы постепенно сужаются. По этой причине скорость, с которой рабочая жидкость течет по каналам направляющего аппарата, постепенно увеличивается, а сама жидкость выбрасывается из реактора в сторону вращения насосного колеса, как бы подталкивая и подгоняя его.

Отсюда сразу два следствия. Первое — благодаря увеличению скорости циркуляции масла внутри гидротрансформатора при неизменном режиме работы насоса (читай: двигателя, поскольку насосное колесо, как говорилось выше, жестко связано с коленвалом) крутящий момент на выходном валу гидротрансформатора увеличивается. Второе — при неизменном режиме работы насоса режим работы турбины изменяется автоматически и бесступенчато в зависимости от приложенного к валу турбины (читай: колесам автомобиля) сопротивления. Поясним эти аксиомы на конкретных примерах. Допустим, автомобилю, который двигался по равнинному участку дороги, предстоит подъем в гору. Забудем на время про педаль акселератора и посмотрим, как отреагирует на изменение условий движения гидротрансформатор. Нагрузка на ведущие колеса увеличивается, а автомобиль начинает терять скорость. Это приводит к уменьшению частоты вращения турбины. В свою очередь уменьшается противодействие движению рабочей жидкости по кругу циркуляции внутри гидротрансформатора. В результате скорость циркуляции возрастает, что автоматически приводит к увеличению крутящего момента на валу турбинного колеса (аналогично переходу на низшую передачу в механических КПП) до тех пор, пока не наступит равновесие между ним и моментом сопротивления движению.

По аналогичной схеме работает автоматическая трансмиссия и при старте с места. Только теперь самое время вспомнить про педаль газа, нажатие на которую увеличивает обороты коленчатого вала, а значит, и насосного колеса, и про то, что сначала автомобиль, а следовательно, и турбина находились в неподвижном состоянии, но внутреннее проскальзывание в гидротрансформаторе не мешало двигателю работать на холостом ходу (эффект выжатой педали сцепления). В этом случае крутящий момент трансформируется в максимально возможное число раз. Зато когда достигнута необходимая скорость, надобность в преобразовании крутящего момента отпадает. Гидротрансформатор посредством автоматически действующей блокировки превращается в звено, жестко связывающее его ведущий и ведомый валы. Такая блокировка исключает внутренние потери, увеличивает значение КПД передачи, уменьшает расход топлива в установившемся режиме движения, а при замедлении повышает эффективность торможения двигателем. Кстати, одновременно с целью снижения все тех же потерь реактор освобождается и начинает вращаться вместе с насосным и турбинным колесом.

Зачем же к гидротрансформатору присоединяют КПП, если он сам способен изменять величину крутящего момента в зависимости от нагрузки на ведущие колеса? Увы, гидротрансформатор может изменять крутящий момент с коэффициентом, не превышающим 2-3,5. Как ни крути, а такого диапазона изменения передаточного числа недостаточно для эффективной работы трансмиссии. К тому же, нет-нет, да и возникает надобность во включении заднего хода или полном разъединении двигателя от ведущих колес. Коробки автоматических трансмиссий имеют зубчатые зацепления, но существенно отличаются от обычных механических КПП хотя бы потому, что передачи в них переключаются без разрыва потока мощности с помощью приводимых гидравликой многодисковых фрикционных муфт или ленточных тормозов. Необходимая передача выбирается автоматически с учетом скорости автомобиля и степени нажатия на педаль газа, которая определяет желаемую интенсивность разгона. За выбор передачи отвечает гидравлический и электронный блоки управления АКПП. Водитель, кроме нажатия на акселератор, может влиять на процесс смены передач, выбрав зимний или спортивный алгоритм переключения или установив, например, при движении в сложных условиях селектор КПП в специальное положение, которое не позволяет автоматике переключаться выше определенной разгонной передачи.

Кроме гидротрансформатора и планетарного механизма в состав КПП-автоматов входит масляный насос, снабжающий гидротрансформатор и гидравлический блок управления рабочей жидкостью и обеспечивающий смазку коробки, а также радиатор охлаждения рабочей жидкости, которая из-за интенсивного “перелопачивания” имеет свойство сильно нагреваться.

Улучшение эксплуатационных качеств современного автомобиля привело к значительному усложнению его конструкции. А оснащение автомобилей автоматической трансмиссией позволило резко снизить объем нагрузки, возлагаемой на водителя во время движения, что также благоприятно отразилось на ходовой части, двигателе и скоростных качествах автомобиля. Надежность и простота эксплуатации определили дальнейшее широкое использование этого изобретения. В настоящее время автоматические трансмиссии применяются и на легковых, и на полноприводных автомобилях, и даже на грузовом транспорте. При использовании транспортного средства с ручным управлением, для поддержания необходимой скорости, водителю необходимо часто пользоваться рычагом переключения передач.

По этой причине он обязан постоянно следить за нагрузкой двигателя и скоростью автомобиля. Применение автоматической трансмиссии исключает необходимость постоянного пользования переключающим рычагом. Изменение скорости выполняется автоматически, в зависимости от нагрузки двигателя, скорости перемещения транспортного средства и желаний водителя. Поэтому, по сравнению с ручной коробкой передач, автоматическая трансмиссия имеет следующие неоспоримые преимущества:

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

Все разнообразие автоматических трансмиссий, применяемых сегодня, условно можно разделить на два типа. Основное различие этих типов заключается в системах управления и контроля, за использованием трансмиссии. Для первого типа характерно то, что функции управления и контроля выполняются специальным гидравлическим устройством. А во втором типе функции управления и контроля выполняет электронное устройство. Составные части же и узлы автоматических трансмиссий обоих типов практически одинаковы. Существуют некоторые различия в компоновке и устройстве автоматической трансмиссии переднеприводного и заднеприводного автомобиля. Автоматическая трансмиссия для переднеприводных автомобилей более компактна и имеет внутри своего корпуса отделение главной передачи — дифференциал. Несмотря на эти отличия, основные функции и принцип действия всех автоматов одинаковы. Для того чтобы обеспечить движение, а также для выполнения других своих функций, автоматическая трансмиссия должна быть оснащена следующими узлами: механизмом выбора режима движения, гидротрансформатором, коробкой передач, узлом управления и контроля.

Упрощённая кинематическая схема АКПП


АКПП состоит из:

  1. Гидротрансформатор (ГТ) – соответствует сцеплению в механической трансмиссии, но не требует непосредственного управления со стороны водителя.
  2. Планетарный ряд – соответствует блоку шестерен в механической коробке передач и служит для изменения передаточного отношения в автоматической трансмиссии при переключении передач.
  3. Тормозная лента, передний фрикцион, задний фрикцион – компоненты, посредством которых осуществляется переключение передач.
  4. Устройство управления. Этот узел состоит из маслосборника (поддон коробки передач), шестеренчатого насоса и клапанной коробки. Клапанная коробка представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами, которые выполняют функции контроля и управления. Это устройство преобразует скорость движения автомобиля, нагрузку двигателя и степень нажатия на педаль газа в гидравлические сигналы. На основе этих сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически изменяются передаточные

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор (или torque converter в зарубежных источниках) служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач. Он установлен в промежуточном кожухе, между двигателем и коробкой передач и выполняет функции обычного сцепления. В процессе работы этот узел, наполненный трансмиссионной жидкостью, несет довольно высокие нагрузки и вращается с достаточно большой скоростью. Он не только передает крутящий момент, поглощает и сглаживает вибрации двигателя, но и приводит в действие масляный насос, находящийся в корпусе коробки передач. Масляный насос наполняет трансмиссионной жидкостью гидротрансформатор и создает рабочее давление в системе управления и контроля. Поэтому является неверным мнение о том, что автомобиль, оснащенный автоматической трансмиссией, можно завести принудительно, не используя стартер, а разогнав его до высокой скорости. Шестеренчатый насос получает энергию только от двигателя, и если двигатель не работает, то давление в системе управления и контроля не создается, в каком бы положении не находился рычаг выбора режима движения. Следовательно, принудительное вращение карданного вала не обязывает коробку передач работать, а двигатель – вращаться.

Планетарный ряд

В отличие от простой механической трансмиссии, в которой используются параллельные валы и сцепляющиеся между собой шестерни, в автоматических трансмиссиях в подавляющем большинстве используются планетарные передачи.

Составные части фрикциона

Поршень (piston) приводится в действие давлением масла. Двигаясь под давлением масла вправо (по рисунку), поршень посредством конического диска (dished plate) плотно прижимает ведущие диски пакета к ведомым, заставляя их вращаться как единое целое и осуществляя передачу крутящего момента от барабана к втулке. В корпусе самой коробки передач расположены несколько планетарных механизмов, они и обеспечивают необходимые передаточные отношения. А передача крутящего момента от двигателя через планетарные механизмы к колесам происходит с помощью фрикционных дисков, дифференциала и других сервисных устройств. Управление всеми этими устройствами осуществляется благодаря трансмиссионной жидкости через систему управления и контроля.

Тормозная лента

Устройство, используемое для блокировки элементов планетарного ряда.

Читайте также:  Замена масла в МКПП на Митсубиси Лансер 9
Ссылка на основную публикацию
Установка фаз газораспределения по меткам на ВАЗ 2113, ВАЗ 2114, ВАЗ 2115
Почему жрёт ремень грм ВАЗ-2114 с левой стороны фото и видео Для того, чтобы понять и обнаружить причину «пожирания» ремня...
Установка мебельного замка в дверь шкафа
Фото с шумом Все мы знаем что чем выше чувствительность матрицы (ISO), тем больше шума и зерна на фотографии. Но...
Установка момента впрыска топлива на двигателе Д-240 МТЗ 82 (80)
Как выставить зажигание на мтз 82 25.09.2018 Установка угла впрыска топлива Порядок установки угла впрыска топлива насосом а)установите рычаг управления...
Установка фаркопа на уаз хантер
Фаркоп на буханку своими руками Хитрости Жизни Фаркоп. «Что же это такое?» — спросите вы в недоумении (если вы –...
Adblock detector