Принцип работы автоматической коробки передач, что делать, если она сломалась

История появления

Первая разработка, которую можно отнести к классу АКПП появилась в 1908 на заводе Форд в Америке. Модель Т, была оснащена планетарной, пока еще механической коробкой передач. Данное устройство не было автоматическим, и требовало от водителей определенного набора навыков и действий для управления, но была значительно проще в использовании, чем распространенные в то время МКПП без синхронизации. Вторым важным этапом в появлении современных АКП был перевод управления сцеплением с водителя на сервопривод в 30-х годах 20 века фирмой Дженерал Моторс. Такие АКПП назывались полуавтоматическими. Первая по-настоящему автоматическая планетарная КПП «Коталь» была установлена в Европе в 1930 году. В это время различные фирмы в Европе разрабатывали системы фрикционов и тормозных лент.

Первые АКПП были очень дорогими и ненадежными, пока в конце 30-х годов не начались эксперименты по внедрению гидравлических элементов в их конструкцию для замены сервоприводов и электромеханических элементов управления. Этим путем развития пошла фирма Крайслер, которая и разработала первый гидротрансформатор и гидромуфту. Современные конструкции АКПП были изобретены в 40–50 года 20 века американскими конструкторами. В 80-ые годы 20 века АКПП начали оснащаться компьютерным управлением, для топливной экономии, появились 4-х и 5-ти ступенчатые АКПП.

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

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.

Устройство автоматической коробки передач и принципы работы

Основные элементы конструкции АКПП всегда одинаковые: Гидротрансформатор, который выполняет роль cцепления. Через него и передается вращательное движение на колеса автомобиля. Его главная задача обеспечивать равномерное вращение без толчков. Гидротрансформатор состоит из больших колес с лопастями, погруженными в гидротрансформаторное масло. Передача момента осуществляется не за счет механического устройства, а с помощью масляных потоков и давления. В гидротрансформаторе располагается и реактор, ответственный за плавные и качественные изменения крутящего момента на колесах автомобиля.

Планетарная передача, которая содержит набор скоростей. В ней осуществляется блокировка одних шестерней и разблокировка других, определяя выбор передаточного числа.

Набор фрикционов и тормозных механизмов, ответственных за переход между шестеренками и выбор передачи. Эти механизмы блокируют и останавливают элементы планетарной передачи. Устройства управления (гидроблок) – осуществляет управление устройством. Состоит из электронного блока, в котором и осуществляется управление коробкой с учетом всех факторов и датчиков, собирающих сведения (скорость, выбор режима).

Устройство коробки автомат

Существуют разные конструкции АКПП:

• «классическая»;
• вариаторная бесступенчатая CVT;
• роботизированная механическая DSG.

Устройство автоматической «классической» коробки передач можно разбить на функциональные части:

1. Гидротрансформатор — он же сцепление, состоит из лопастных колёс. Насосное соединено с маховиком двигателя, а турбинное — с валом коробки. Между колёсами установлен реактор, который превращает режим гидромуфты в трансформатор. Колёса между собой не соединены, крутящий момент передаётся через давление масла. Жидкость поглощает вибрации и рывки от работы двигателя и автомата. Преобразование момента в гидротрансформаторе имеет ограниченный интервал, поэтому в коробке установлен редуктор.

2. Планетарный редуктор переключает скорости в автомате за счёт изменения передаточных чисел на шестернях. Планетарный механизм АКПП состоит из центральных зубчатых колёс разного диаметра – солнечного и коронного. Между ними обкатываются сателлиты, оси которых соединены на водиле. Вращая одни элементы и тормозя другие, получают разные скорости на выходе. Для блокировки шестерней установлены муфты, тормозные ленты и фрикционные диски.

3. Гидравлическая система. Сюда входит масляный насос, фильтр, толкатели, гидрораспредительная плита — гидроблок с электроклапанами. ATF в автомате служит рабочим телом для передачи момента двигателя, создаёт давление на фрикционы, защищает детали коробки от перегрева, истирания, коррозии. Масляный насос подаёт жидкость в коробку и поддерживает постоянное давление. Фильтр задерживает продукты износа автомата, которые приходят с маслом. По каналам гидроблока жидкость поступает к планетарным звеньям.

4. Электронный блок содержит схему управления АКПП: отслеживает показания датчиков коробки, положение селектора, педалей, систем ABS, ESP и т.д., затем выдает управляющие сигналы к исполнительным механизмам, в соответствии с программным алгоритмом.

Читать

Ремонт и замена гидроблока АКПП своими руками

Устройство вариаторной коробки отличается от АКПП тем, что она работает без фиксированных скоростных ступеней. В качестве механизма для изменения передаточного числа используются шкивы с конусами на входном и выходном валах, между которых натянут ремень. Для включения задней скорости в автомате установлена планетарная передача.

Устройство и принцип работы роботизированной коробки больше схож с МКПП, чем с АКПП. DSG имеет два сцепления и соединена с двигателем через первичный вал, которых у робота тоже два. Входные валы соединяются с выходными через систему зубчатых колёс. Для переключения скорости между шестернями вторичных валов установлены синхронизаторы. Управляет работой коробки электронный блок Мехатроник.

Читать

Диагностика и ремонт АКПП Mazda 6

Как работает автоматическая коробка передач?

При запуске двигателя в гидротрансформатор подается масло, давление начинает возрастать. Насосное колесо начинает двигаться, реактор и турбина неподвижны. При включении скорости и подачи бензина с помощью акселератора, насосное колесо начинает вращаться быстрее. Потоки масла начинают запускать вращение турбинного колеса. Эти потоки то отбрасывает на неподвижное реакторное колесо, то возвращает обратно к турбинному колесу, увеличивая его эффективность. Момент от вращения передаётся на колеса и автомобиль трогается с места. При достижении нужной скорости насосное и турбинное колесо двигаются одинокого быстро, при этом поток масла попадает на реактор уже с другой стороны (движение происходит только в одну сторону) и он начинается вращаться. Система переходит в режим гидромуфты. Если сопротивление на колесах растет (подъем в гору), реактор снова прекращает вращаться и обогащает крутящим моментом насосное колесо. Во время достижения необходимой скорости и момента, происходит смена передачи. Электронный блок управления подает команду, после чего тормозная лента и фрикционы тормозят пониженную передачу, а повышающее давление масла через клапан разгоняет повышенную, за счет этого и происходит переключение без потери мощности. При остановке двигателя или снижения скорости, давление в системе понижается и происходит обратное переключение. На выключенном двигателе гидротрансформатор находится не под давлением, поэтому запуск двигателя с «толкача» невозможен.

Блок управления автоматической коробкой: устройство

Блок состоит из комплекта золотников. Они управляют масляными потоками по направлению к поршням (тормозные ленты)/фрикционным муфтам. Золотники располагаются в последовательности, которая зависит от движения селектора КПП/автоматики (гидравлическая/электронная).

Гидравлическая. Применяет: масляное давление центробежного регулятора, который взаимодействует с выходным валом коробки/масляное давление, которое образуется в ходе нажатия на педаль акселератора. Эти процессы передают электронному блоку управления данные о угле наклона педали газа/скорости авто, далее следует переключение золотников.

Электронная. Используются соленоиды, которые перемещают золотники. Проводные каналы соленоидов находятся снаружи корпуса АКП, и проходят к блоку управления (в некоторых случаях – к совмещенному БУ системы впрыска топлива и зажигания). Полученная информация о скорости авто/угла наклона газа определяет дальнейшее передвижение соленоидов посредством электронной системы/рукояти селектора АКП.

Иногда автоматическая коробка работает даже при неисправной электронной системе автоматики. Правда, при условии включенной третьей передачи (либо все ступени) в ручном режиме управления коробкой.

Управление селектором

Разновидности положения селекторов (рычага АКП):

• напольный. Традиционное расположение в большинстве авто – на центральном тоннеле;
• подрулевой. Такая компоновка часто встречается у американских машин (Крайслер, Додж), а также у Мерседеса. Активация нужного режима трансмиссия происходит через вытягивание рычага на себя;
• на центральной консоли. Применяется на минивэнах и на некоторых обычных автомобилях (пр.: Хонда Цивик VII, CR-V III), благодаря чему освобождается пространство между передними сиденьями;
• кнопочный. Схема расположения получило широкое применение на спорткарах (Феррари, Шевроле Корвет, Ламборджини, Ягуар и прочие). Хотя сейчас интегрируется и на гражданские машины (премиум-класс).

Прорези напольных селекторов бывают:

• прямая. Рычаг коробки ходит по прямолинейной траектории. Исключения: наличие ручного режима трансмиссии;
• зигзагообразная (ступенчатая). Селектор перемещается по пазам сложной траектории;
• дугообразная (U). Встречается не часто. Какое-то время применялась Ягуаром.
  Читайте также:  Предохранители и реле КамАЗ-5490, 65206, 65207.

Преимущества и недостатки

По сравнению с механическими коробками передач, у автоматических есть весомые преимущества:

• автомобилем с АКПП проще и комфортнее управлять, дополнительные навыки и рефлексы водителю не требуются, переключения скоростей более плавные, что особенно актуально для перемещений по городу;
• двигатель и ведущие части автомобиля защищены от перегрузок и их ресурс повышается;
• ресурс многих АКПП значительно превышает аналогичный ресурс МКПП. При своевременном техническом обслуживании, необходимость ремонта наступает реже.

Расходные части, такие как, например, диск сцепления или тросик, отсутствуют, вывести из строя АКПП значительно сложнее. Ресурс АКПП американского и японского производства, при современном обслуживании может достигать миллиона километров. Существует мнение, что у автомобилей с АКПП несколько больший расход топлива. Автомобили до конца 20-го века имели зачастую неправильно выбранные моменты и ограниченное количество скоростей (2–3). На современных АКПП количество передач составляет не менее 4–5 (на грузовых до 19). Современная компьютерная автоматика справляется с выбором крутящего момента и скорости ничуть не хуже водителя. Кроме того, расход топлива на машинах с МКПП сильно зависит от манеры езды и профессиональных умений водителя. У современных АКПП есть множество режимов, они адаптированы под стиль вождения автовладельца.

Серьезным недостатком АКПП является невозможность точного и безопасного переключения передач в экстремальных условиях – на обгоне, выезд из сугроба быстрым переключением задней и первой передачи (раскачка), запуск двигателя «с толкача». Однако, большинство городских жителей выберут комфортное перемещение по пробкам взамен возможностей «прошаренного» водителя. Вторым заблуждением автолюбителей является то, что АКПП не предназначены для вождения автомобиля в условиях гонок и бездорожья. Гражданские АКПП действительно не предназначены для спортивного вождения и управления заносами — в них нет соответственного охлаждения для таких нагрузок, и моменты переключения выбраны для спокойного вождения в городских условиях. Однако, АКПП оснащенная дополнительным охлаждением и перенастроенная на быстрое переключение скоростей покажет лучшее результаты чем МКПП. Автомобили «Формулы-1» комплектуются АКПП и с очень быстрым движением справляются лучше, чем гоночные автомобили с МКПП. Долгие, управляемые заносы также возможны. Внедорожные автомобили уже продолжительное время оснащаются автоматами, которые на проходимость никак не влияют. Большинство водителей просто не понимают, как работает автоматическая коробка передач.

Режимы работы

Управление АКПП водителем происходит через селектор. Каждое положение рычага рассчитано под определённые условия движения. Количество и виды режимов зависят от модели автоматической коробки передач. Расшифровка обозначений указана в инструкции по эксплуатации к автомобилю. Основные режимы работы автомата приведены в таблице.

Читать

Какая коробка передач лучше автомат или механика: плюсы и минусы

Переключать коробку автомат в ручной режим необходимо:

• при подъёме или спуске с горки;
• по бездорожью, чтобы не перегреть автомат пробуксовкой;
• для длительного обгона, прохождения крутых поворотов и других манёвров.

Характеристики и возможности

АКПП позволяет лучше управлять автомобилем, снижая требования к действию водителя – управление сцеплением и ручкой переключения, делает вождение менее утомительным. АКПП имеет нейтральное положение, положение парковки (вращение коробки блокируется дополнительно с помощью агрегатов), заднюю передачу и несколько скоростей для движения. Переключение осуществляется исходя из скорости и условий (например, при движении на подъеме, автоматически может включаться пониженная скорость). Время переключения исправной коробки передач для городских автомобилей составляет в районе 150 мс, что значительно быстрее реакции обычного водителя. Основным органом управления АКПП является ручка переключения передач, она может располагаться в районе руля (старые американские и японские седаны либо современные минивэны) либо на традиционном месте расположения рычага АКПП. На старых моделях люкс класса коробка могла управляться с помощью кнопочной панели. Во избежание случайных переключений или опасных ситуаций, в АКПП применяются различные виды защит. В автомобилях с АКПП нельзя запустить двигатель если селектор находится в положении скорости. Переключение режимов осуществляется с помощью кнопки для напольных компоновок рычага, или оттягивания рычажка при расположении на руле. С парковки автомобиль можно снять только при нажатом тормозе. В некоторых случаях прорезь выполняется в виде ступенек.

Общепринятые режимы АКПП: P – парковка, АКПП механически заблокирована, при нахождении в горизонтальных поверхностях использование стояночного тормоза необязательно. N – нейтраль. Можно осуществлять буксировку автомобиля. L(D1, D2, S)– езда на пониженной передаче ( 1 передаче либо 2 передаче). D – автоматический режим переключения с первой по последнюю скорость. R – режим заднего хода. Кроме того, на АКПП может присутствовать кнопка overdrive, запрещающая переход на более высокую передачу при обгоне. Нейтральная передача обычно располагается между D и R либо R находится в противоположном конце ручки селектора. Это требование было введено во избежание аварийных ситуаций на дороге и парковке.

Так же в АКПП могут присутствовать различные режимы и протоколы работы. Eco – экономный режим, для разных фирм реализован по-разному. *Snow(Winter) – троганье с места со второй либо с третьей передачи для скользкого дорожного покрытия или перемещения в сугробе или грязи. *Sport(Power) – передачи переключаются при более высоких оборотах двигателя. *ShiftLock (кнопка или ключ) – разблокирование селектора при выключенном двигателе, применяется для транспортировки машины если вышел из строя двигатель или аккумулятор. Некоторые АКПП имеют режим ручного переключения передач. Самым удачным и распространённым вариантом такой АКПП стал Типтроник, созданный компанией Порше. Отличительной чертой является орган управления, он выполнен в виде буквы Н и имеет символы «+» и «–« .

Кроме Типтроника к автоматам можно отнести вариатор и роботизированную КПП.

Устройство и принцип работы АКПП

В состав автоматической трансмиссии входят:

• гидравлический трансформатор;
• планетарный механический редуктор (или вальный);
• гидравлическая система управления;
• электронная система контроля;
• дифференциал (в коробках переднеприводных машин);
• главная пара (для переднего привода).

Гидротрансформатор установлен в корпусе, имеющем форму тороида, за что имеет прозвище среди механиков «бублик».

Гидротрансформатор АКПП

Гидравлический трансформатор является механизмом с передачей крутящего момента потоками жидкости. Устройство размещается между маховиком двигателя и механической частью трансмиссии. В качестве рабочей жидкости используется масло, которое имеет пониженную вспениваемость и стабильную от температуры и срока эксплуатации вязкость. Трансформатор выполняет роль сцепления и изменяет величину крутящего момента, снимаемого с маховика силового агрегата. На фото ниже показано общее устройство коробки.

В состав конструкции гидротрансформатора входят:

• ведущее колесо, оборудованное насосными лопатками, которое жестко соединено с маховиком;
• ведомое колесо, оснащенное турбинной крыльчаткой, жестко установленное на первичном валу механической части коробки;
• дополнительный лопастной реактор (статор);
• корпус.

Конструкция колес предусматривает минимальные зазоры между рабочими элементами, дополнительно установлены уплотнители, препятствующие вытеканию жидкости. В момент начала движения насосные лопатки создают поток масла. Возникающая центробежная сила выводит масло на внешний радиус колеса. Затем поток попадает на турбинное колесо, передавая крутящий момент на связанный с ним первичный вал коробки. После этого поток направляется в реактор, пройдя через который жидкость возвращается к входным каналам колеса насоса. Если удалить реактор, то конструкция превратится в обычную гидромуфту, которая не может регулировать величину крутящего момента.

Реактор работает в двух режимах — неподвижном и вращательном. На начальном этапе коробки реактор не вращается, его лопасти используются для удержания отраженного из турбины потока жидкости. При удалении реактора этот поток станет поступать на насос, затормаживая его и снижая эффективность трансмиссии.

Удерживая поток реактор повышает давление жидкости на турбинном колесе, регулируя таким образом крутящий момент. После выравнивания частот вращения насоса и турбины реакторное колесо начинает вращаться. Момент начала действия реактора называется точкой сцепления. Реакторное колесо вращается с частотой, соответствующей оборотам турбины.

Однако реактор не позволяет регулировать момент в широком диапазоне. Кроме этого, конструкция трансформатора не обеспечивает передачи заднего хода.

Планетарный редуктор автоматической коробки

Для расширения диапазона трансформации и обеспечения заднего хода применяются механические редукторы. Наибольшее распространение получили планетарные механизмы, обеспечивающие широкий диапазон изменения передаточных чисел при небольших габаритных размерах. Редуктор состоит из центральной (солнечной) шестерни, вокруг которой вращаются сателлиты, установленные на общем водиле. На периферийной части передачи установлена еще одна шестерня (эпицикл или корона).

Планетарный редуктор в автоматической трансмиссии дополнен фрикционными и тормозными муфтами, а также ленточными тормозами. В автоматических коробках имеется несколько планетарных редукторов, которые применяются при переключении скоростей. Число редукторов на один меньше, чем число скоростей в коробке. Например, 4-скоростная коробка оснащена тремя планетарными редукторами с различным передаточным отношением.

Муфта сцепления состоит из набора дисков и пластин, установленных поочередно. Пластины жестко закреплены на ведущем валу, а диски соединены с деталями планетарного редуктора. Управление работой муфты гидравлическое. Диски изготавливаются из мягкого фрикционного материала, пластины — из стали. Ленточный тормоз включает в себя поверхность трения (барабан), установленный на валу и тормозную ленту. Лента фиксируется на картере коробки и на исполнительном гидравлическом приводе.

Гидравлика автоматической коробки

Для управления переключением скоростей применяется гидравлический привод, позволяющий автоматизировать процесс. В современных трансмиссиях гидравлика дополнена электронными блоками управления, которые контролируют работу системы.

В состав гидравлики коробки входят:

• масляный поддон, оснащенный магнитным элементом для сбора продуктов износа деталей;
• масляная помпа с центробежным регулятором давления (золотникового типа);
• фильтр для очистки жидкости от загрязнения;
• каналы для подачи рабочей жидкости к исполнительным элементам:
• клапанные распределители.

Масло в коробке применяется не только для привода исполнительных механизмов, но и для смазки и охлаждения узлов. В картере имеются два отверстия — для контроля уровня при помощи щупа и вентиляционный сапун.

При работе автоматической трансмиссии необходимо поддерживать уровень жидкости в поддоне. От этого параметра зависит ресурс коробки и надежность работы.

Регулятор давления позволяет поддерживать интенсивность потока в заданных пределах. Современные коробки оснащены соленоидными клапанами, которые управляются электронным блоком. Блок изменяет интенсивность потока в зависимости от скорости движения авто, угла открытия дроссельной заслонки, сопротивления движению и других параметров. Соленоидные клапана применяются для регулировки потока в одной или нескольких магистралях, и также в приводах переключения скоростей. Клапаны размещаются в отдельной коробке, расположенной в непосредственной близости от насоса. Корпус коробки представляет собой так называемую гидроплиту — деталь с большим числом каналов для жидкости.

В качестве исполнительных механизмов используются гидравлические цилиндры, преобразующие давление масла в механическую работу. Частным случаем гидроцилиндра является бустер, применяемый для управления работой дискового тормоза или механизма блокировки.

Устройство автоматической коробки на примере узла Тойота показано в видео, снятом для канала АвтоМагистр ТехЦентр.

Схема работы коробки

Принцип работы четырехскоростной коробки:

1. Крутящий момент подается на центральную шестерню от гидротрансформатора. При этом водило сателлитов заблокировано. В любой автоматической коробке имеются как минимум две планетарные передачи, поэтому вращение от первой передается на вторую. Выходной вал коробки получает момент от второй планетарной передачи.
2. Вторая передача работает при помощи двух планетарных передач. На первой передаче заблокирована ленточным тормозом корона, водило вращается вместе с сателлитами. От этого узла момент поступает на второй редуктор, в котором муфтой остановлена центральная шестерня. Выходной вал коробки получает крутящий момент от короны второго редуктора. Передаточное число второй передачи вычисляется умножением передаточных чисел первого и второго редуктора.
3. На третьей передаче выполняется остановка коронной шестерни и водила первого редуктора. За счет этого редуктор работает как единое целое, не меняя числа оборотов.
4. Четвертая передача является повышающей. Работа обеспечивается остановом тормозом коронной шестерни, передача момента идет через центральную шестерню.
5. Для включения заднего хода выполняется удержание водила сателлитов во втором редукторе. Крутящий момент поступает на центральную шестерню второго редуктора, который затем передается на центральную шестерню первого редуктора.

Схема АКПП

На первый взгляд любая схема кажется сложной, но при ближайшем рассмотрении все оказывается гораздо проще. В автоматической коробке при блокировании элементов планетарного ряда происходит необходимое изменение крутящего момента.

Передаточное число может больше или меньше. При меньшем значении солнечная шестерня должна быть неподвижной. При увеличенном значении должна быть заблокирована коронная шестерня. Водило, входящее в планетарный ряд, при блокировке изменяет направление вращения.

Cхема автоматической коробки передач

Для блокировки в конструкции механизма используются специальные муфты. Их замыкание происходит при помощи гидроцилиндров. Таким образом, переключение передач осуществляется благодаря выбранному алгоритму работы тормозов и муфт.

Рабочая жидкость в АКПП распределяется с помощью специального насоса. В действие его приводит гидротрансформатор. Насос является основой гидравлики коробки передач. Принцип работы гидротрансформатора заключается в своеобразной конвертации крутящего момента от двигателя к коробке. Благодаря ему осуществляется плавная передача.

Также на эту тему вы можете почитать:

Подробно о системе питания двигателя

Чип-тюнинг Пежо 308 своими руками

Газораспределительный механизм отличается очень сложной конструкцией

Всё про автомобильные коврики — ТОП авто ковриков, какие лучше купить, отзывы

Тюнинг хэтчбека FORD Focus 3: фокусы в тюнинге Фокуса

Поделитесь в социальных сетях

Alex S 28 октября, 2013

Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто

Метки: Как устроен автомобиль

Что такое АКПП?

Автоматическая Коробка Переключения Передач (АКПП) – это вид механизма в автомобиле, в котором переключение скорости зависит от электроники.

История появления

Первая разработанная модель, которую на то время можно было отнести к АКПП появилась в 1908 году в Америке на заводе Ford. Она имела планетарную коробку передач. Так как это устройство было еще не автоматическое, то требовало много внимания со стороны водителя, а также определенный комплект навыков и действий. Плюсом было то, что использование ее было довольно простым. Затем в тридцатых годах компания Дженерал Моторс выпустила сервопривод. Первая модель КПП «Коталь» была установлена в тридцатых годах. В это же время стали разрабатывать фрикционы и ленты тормозов.

Первые созданные модели АКПП стоили очень дорого и были весьма ненадежными. В конце 30-х годов начались проводиться эксперименты по созданию и соединению элементов гидравлики в их конструкцию, чтобы заменить сервоприводы и элементы управления электромеханики. Такой путь развития начала компания Крайслер, которая создала разработку гидротрансформатора. Современные же модели АКПП были созданы в пятидесятых годах в Америке. В восьмидесятые годы АКПП стали оснащаться компьютерами, для того чтобы сэкономить топливо, появились пятиступенчатые АКПП.

Характеристики и возможности

Такая коробка передач позволяет улучшить работу управления машиной, снижая тем самым действия водителя. Не надо управлять ручкой переключения и сцеплением. Она оснащена нейтральным положением, положением для парковки, задней передачей и несколькими скоростями движения. Переключать надо исходя из скорости движения и условий.

Время переключения скорости примерно равно 150 мс, что значит реакция водителя значительно высокая. Основным элементом управления коробкой передач является ручка переключения, которая традиционно находиться в районе руля. В старых моделях машин коробка управлялась с помощью кнопок. Чтобы не получилось так, что случайно не туда нажмете, она оснащалась несколькими видами защиты. С парковки автомобиль можно снимать только с помощью нажатия кнопки.

Вот принятые режимы АКПП: P – парковка, N – нейтральная передача, L (D1, D2, S) – езда на низкой передаче, D – режим переключения с первой скорости на последнюю, R – режим заднего хода. Также есть кнопка overdrive, которая запрещает переход на самую высокую передачу при обгоне других автомобилей. Нейтралка обычно располагается между D и R. Такое требование было внесено для того, чтобы избежать аварийных ситуаций.

Также здесь присутствует ряд других режимов.

1. Eco – экономичный режим, предназначенный для разных фирм.
2. Snow (Winter) – передвижение со второй либо третьей передачи.
3. Sport (Power) – передачи можно переключать на высоких оборотах двигателя. Shift Lock – разблокировка селектора, когда двигатель выключен. Некоторые коробки автомат обладают режимом ручного переключения передач.

Устройство работы автоматической коробки

Как работает коробка передач автомат и как должна работать коробка автомат? На эти вопросы мы ответим в этом пункте статьи. Для того чтобы понять как она работает, мы условно разделим ее на 3 части: гидравлическая, механическая и электронная. Механическая отвечает за переключение передач, гидравлика создает силу воздействия на механику. Ну а электронная – головной мозг, отвечающий за переключение режимов, а также обратную связь со всеми система авто.

Сердце машины – это двигатель. Механизм коробки передач преобразовывает мощность и элемент двигателя, для обеспечения движения машины. Большая часть такой нелегкой работы падает на гидротрансформатор и передачи.

Гидротрансформатор выполняет функцию сцепления. Он состоит из пары лопастных машин. Турбина с насосом сближены крепко, которая способствует циркуляции жидкостей. В нем отсутствуют ведущие элементы, так как поток рабочих жидкостей осуществляется через двигатель. Особый профиль имеют лопатки реактора, которые сужаются постепенно. Благодаря этому скорость жидкостей понемногу увеличивается, а выбрасываемая в сторону вращения жидкость подгоняет и подталкивает его.

Принцип работы

Гидравлическая часть является посредником, который является главным звеном. Электронная часть считается мозгом трансмиссии. Трансмиссия не претендует на роль главного звена. Главной целью АКПП считается преобразование КМ мотора в силу, которая создает условия для движения транспортного средства. Более полный принцип работы описан выше.

Плюсы и минусы

Плюсы.

• Авто с коробкой автомат дает возможность концентрироваться на дороге и при этом не надо переключать ее. Особенно это можно отнести к владельцам авто с механической коробкой. Даже в автошколах можно проходить обучение уже на коробке автоматической. Только в таком случае вам будет запрещено водить машину с механикой. У новичков часто бывают проблемы с тем, чтобы сдвинуться с места, обычно машина глохнет.
• В автомобилях, оборудованных автоматической коробкой передач, этот процесс контролируется электроникой.
• Машины с АКПП обладают плавным движением, который достигается ровным изменением величины элемента двигателя.
• В Европе продали 80% машин с АКПП. В России же 48,3%.

Минусы.

• Главный минус АКПП – высокие требования к эксплуатационным свойствам обслуживания.
• Расход топлива у такой коробки выше на 1-2 литра. Механика же проблем с этим не имеет, а автоматы сложны и требующие много ухода.
• При неправильном использовании, можно легко сломать АКПП. Тем более обслуживание дорогое.
• На автомобиле с АКПП сложно производится буксировка и делать этого не стоит. Также при разряженном аккумуляторе завестись с толкача невозможно.

Конструкция автоматической КПП

Стандартная коробка-автомат состоит из следующих основных элементов:

• гидротрансформатор;
• планетарный редуктор;
• муфты (фрикционные и обгонные);
• барабаны;
• валы.

Конструкция и принцип работы гидротрансформатора

Гидротрансформатор устанавливается между коробкой передач и двигателем. Назначение этого элемента следующее – передача крутящего момента при трогании авто. При осуществлении высоких оборотов это устройство обычно блокируется, расположенными внутри муфтами. Благодаря этому меньше расходуется топливо и исчезает проскальзывание.

Устройство гидротрансформатора следующее: три колеса: турбонасос, статор, турбина. Обычно статор неподвижен и соединен с корпусом автоматической коробки. В некоторых конструкциях статор может быть не прикрепленным, а его неподвижность будет обеспечиваться специальными муфтами. Благодаря такому торможению обеспечивается широкий диапазон скоростей.

Именно благодаря использованию гидротрансформатора отсутствует кинетическая энергия и соответственно автомобиль движется плавно, не происходит нагрузок на трансмиссию авто. Единственным минусом является проскальзывание, в результате чего выделяется дополнительное тепло, и расход топлива увеличивается.

Принцип работы гидротрансформатора отличается от гидромуфты. У него моменты на турбинном и насосном колесах разные. Чтобы сэкономить топлива, в устройство стали вводить жесткое крепление между собой турбины и насоса. Такое затормаживание осуществляется при достижении более высокой скорости. При управлении АКПП с помощью компьютера момент, когда необходима блокировка, выбирает программа управления.

Также эта блокировка позволяет иметь такой же расход топлива, как и у МКПП. С ее помощью можно реализовывать торможение двигателем и, а также экономный расход топлива. В таком режиме прекращается впрыск топлива, но только на момент блокировки элементов гидротрансформатора.

Планетарный редуктор и его работа

В составе АКПП имеется механическая передача. Она необходима для реализации движения автомобиля задним ходом, что осуществляется с помощью ступенчатого изменения крутящего момента. Планетарный редуктор, используемый в конструкции коробки-автомата, имеет компактные размеры и соосность работы. Обычно их несколько в АКПП. Они соединены последовательно между собой. Таким образом, реализуется их совместная работа.

Благодаря такой конструкции механической составляющей АКПП обеспечивается нужное количество ступеней. В современных моделях авто реализовано от 6 до 8 ступеней, бывают и 9-ступенчатые. Планетарный редуктор в коробке носит название планетарного ряда.