Принцип работы автоматической коробки передач автомобиля

Устройство и принцип работы автоматической коробки

Коробка автомат ассоциируется с картиной лёгкого и приятного вождения. Новички быстро обучаются управлению автомобилем. Водитель в пробке меньше устаёт без постоянных дёрганий за рычаг коробки. Снижается вероятность возникновения аварий. Кроме того, автоматическая трансмиссия защищает двигатель от перегрузки. Злоупотребление возможностями АКПП приводит к появлению рывков и заеданию передач. Чтобы коробка работала исправно, нужно знать её сильные и слабые стороны.

  1. Что такое АКПП
  2. Устройство коробки автомат
  3. Принцип работы автоматических коробок
  4. Классическая автоматическая коробка передач
  5. Роботизированная КПП
  6. Вариатор
  7. Режимы работы
  8. Как пользоваться автоматической коробкой передач
  9. Плюсы и минусы автоматической КПП

Что такое АКПП

Чтобы мощность двигателя переходила к колёсам при минимальном участии водителя, с середины ХХ века автомобили стали оснащаться автоматическими трансмиссиями. С каждым годом автоматы становятся компактнее, экологичнее и комфортнее в управлении. Электроника «подгоняет» работу коробки под режим движения, снижая нагрузку на двигатель машины и АКПП.

Коробка автомат — прочный и надёжный агрегат, но совершая одни и те же ошибки при эксплуатации, можно сломать трансмиссию. Кроме того, усовершенствованные конструкции капризны и требуют регулярного техобслуживания. Чтобы не загубить автомат, нужно знать что такое АКПП: из чего состоит и как работает. Знания помогут предотвратить преждевременный износ и дорогостоящий ремонт коробки.

Устройство коробки автомат

Существуют разные конструкции АКПП:

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.

Устройство и принцип работы классической АКПП

С развитием автомобилестроения и выпуском новых видов трансмиссий вопрос, какая коробка передач лучше, становится все более актуальным. АКПП – что это такое? В этой статье разберемся с устройством и принципом работы автоматической коробки передач, узнаем, какие виды АКПП существуют и кто придумал АКПП. Проанализируем достоинства и недостатки разных видов автоматических трансмиссий. Познакомимся с режимами работы и управления АКПП.

  1. Что такое АКПП и история ее создания
  2. История изобретения
  3. Плюсы и минусы АКПП
  4. Устройство автоматической трансмиссии
  5. Принцип работы и срок службы АКПП
  6. Управление АКПП
  7. Заключение

Что такое АКПП и история ее создания

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:

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.

Устройство автоматической трансмиссии

Устройство АКПП достаточно сложное и состоит из следующих основных элементов:

  • гидротрансформатор;
  • планетарный механизм;
  • блок управления АКПП (TCU);
  • фрикционные муфты;
  • обгонная муфта;
  • гидроблок;
  • ленточный тормоз;
  • масляный насос;
  • корпус.

Гидротрансформатор представляет собой корпус, заполненный специальной рабочей жидкостью ATF, и предназначен для передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач. Фактически он заменяет сцепление. В его состав входят насосное, турбинное и реакторное колеса, блокировочная муфта и муфта свободного хода.

Колеса оснащены лопастями с каналами для прохода рабочей жидкости. Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в конкретных режимах работы автомобиля. Муфта свободного хода (обгонная муфта) необходима для вращения реакторного колеса в противоположную сторону. Более подробно про гидротрансформатор можно почитать здесь.

Планетарный механизм АКП включает в себя планетарные ряды, валы, барабаны с фрикционными муфтами, а также обгонную муфту и ленточный тормоз.

Механизм переключения скоростей в АКПП достаточно сложен, и, по сути дела, работа трансмиссии состоит в выполнении некоторого алгоритма включения и выключения муфт и тормозов посредством давления жидкости.

Планетарный ряд, точнее блокировка одного из его элементов (солнечная шестерня, саттелиты, коронная шестерня, водило), обеспечивает передачу вращения и изменение крутящего момента. Элементы, входящие в планетарный ряд, блокируются при помощи обгонной муфты, ленточного тормоза и фрикционных муфт.

Пример гидравлической схемы АКПП

Блок управления АКПП может быть гидравлическим (уже не применяется) и электронным (ЭБУ АКПП). Современная гидромеханическая трансмиссия оснащается только электронным блоком управления. Он обрабатывает сигналы датчиков и формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства (клапаны) гидроблока, обеспечивающие работу фрикционных муфт, а также управляющие потоками рабочей жидкости. В зависимости от этого жидкость под давлением направляется в ту или иную муфту, включая определенную передачу. TCU также управляет блокировкой гидротрансформатора. При неисправности блок TCU обеспечивает функционирование КПП в “аварийном режиме”. Селектор АКПП отвечает за переключение режимов работы КПП.

В автоматической коробке применяются следующие датчики:

  • датчик частоты вращения на входе;
  • датчик частоты вращения на выходе;
  • датчик температуры масла АКПП;
  • датчик положения рычага селектора;
  • датчик давления масла.

Подробнее про датчики АКПП можно почитать тут.

Принцип работы и срок службы АКПП

Время, необходимое на переключение скорости в АКПП, зависит от скорости автомобиля и нагрузки на двигатель. Система управления вычисляет нужные действия и передает их в виде гидравлических воздействий. Гидравлика перемещает муфты и тормоза планетарного механизма, тем самым происходит автоматическое изменение передаточного числа в соответствии с оптимальным режимом двигателя в данных условиях.

Одним из главных показателей, влияющих на эффективность работы автоматической трансмиссии, является уровень масла, который нужно регулярно проверять. Рабочая температура масла (ATF) составляет около 80 градусов. Поэтому для того, чтобы избежать повреждений пластиковых механизмов коробки в зимний период, перед движением машину необходимо прогревать. А в жаркое время года, наоборот, охлаждать.
Охлаждение АКПП может осуществляться охлаждающей жидкостью или воздухом (с помощью масляного радиатора).

АКПП в разрезе

Наибольшее распространение получил жидкостный радиатор. Температура atf, необходимая для нормальной работы двигателя, не должна превышать 20% от температуры в системе охлаждения. Температура охлаждающей жидкости не должна превышать 80 градусов, за счет этого и происходит охлаждение atf. Теплообменник соединен с внешней частью корпуса масляного насоса, к которой крепится и фильтр. При циркуляции масла в фильтре происходит его контакт с жидкостью охлаждения через тонкие стенки каналов.

Кстати, автоматическая трансмиссия считается очень тяжелой. Вес АКПП составляет около 70 кг (если она сухая и без гидротрансформатора) и около 110 кг (если она заправленная).

Для нормального функционирования АКПП необходимо и правильное давление масла. От этого во многом зависит срок службы АКПП. Давление масла должно быть на уровне 2,5-4,5 бар.

Ресурс коробки-автомат может быть различен. Если в одном автомобиле трансмиссия может прослужить только 100 тысяч км., то в другом – порядка 500 тысяч. Это зависит от эксплуатации автомобиля, от регулярного контроля за уровнем масла и его замены вместе с фильтром. Продлить ресурс АКПП возможно также используя оригинальные расходные материалы и своевременно обслуживая КПП.

Читайте также  Дизель на метане принцип работы

Управление АКПП

Управление автоматической трансмиссией осуществляет селектор АКПП. Режимы работы автоматической трансмиссии зависят от перемещения рычага в определенное положение. В автомате доступны следующие режимы:

  1. Р – Parking. Используется при парковке. В данном режиме механически блокируется выходной вал трансмиссии.
  2. R – Reverse. Используется для включения передачи заднего хода.
  3. N – Neutral. Нейтральный режим.
  4. D – Drive. Движение вперед в режиме автоматического переключения скоростей.
  5. M – Manual. Режим ручного переключения скоростей.

В современных автоматических трансмиссиях с большим числом рабочих диапазонов могут использоваться дополнительные режимы работы:

  • (D), или O/D— овердрайв – «экономичный» режим движения, при котором возможно автоматическое переключение на повышающую передачу;
  • D3, или O/D OFF— расшифровывается как “отключение овердрайва”, это активный режим движения;
  • S (либо цифра 2) — диапазон пониженных передач (первая и вторая, либо только вторая передача) , «зимний режим»;
  • L (либо цифра 1) — второй диапазон пониженных передач (только первая передача).

Схема режимов АКПП

Также имеются и дополнительные кнопки, характеризующие режимы работы АКП:

  • кнопка Sport, или Power — переключение передач происходит на более высоких оборотах двигателя;
  • кнопка Winter, или Snow — движение с места происходит со второй или третьей передачи;
  • кнопка Shift lock (шифт лок) — возможность разблокирования селектора при остановленном двигателе.

В некоторых коробках есть режим “кик даун” (kick-down). Режим “кик даун” предполагает резкое ускорение транспортного средства путем переключения на пониженную передачу. В некоторых случаях режим “кик даун” запрещен при отключении режима овердрайв.

Заключение

Автоматическая КПП занимает достойное место среди известных коробок передач и составляет конкуренцию привычной механике. Разнообразие режимов движения, а также плавное переключение передач позволяют водителю наслаждаться комфортным вождением.

АКПП — автоматическая коробка переключения передач

Автоматическая коробка переключения передач (АКПП) осуществляет выбор передаточного числа без участия водителя – в полностью автоматическом режиме. Предназначение коробки «автомат» такое же, как и у «механики». Ее главная функция – принять, преобразовать и осуществить передачу вращательных усилий двигателя на ведущие колеса автомобиля

Но «автомат» устроен значительно сложнее, чем «механика». В его состав входят следующие узлы:

  • гидротрансформатор – непосредственно обеспечивает преобразование и передачу количества оборотов;
  • планетарный редукторный механизм – управляет гидротрансформатором;
  • система гидроуправления – координирует работу планетарного редукторного узла.

Как отмечают специалисты ГК Favorit Motors, на сегодняшний день доля продаж в Московском регионе автомобилей с АКПП составляет примерно 80%. Транспортные средства с автоматической трансмиссией требуют к себе особого подхода и внимательного отношения, хотя и обеспечивают максимальный комфорт в процессе езды.

Принцип работы АКПП

Функциональность коробки «автомат» всецело зависит от гидротрансформатора, планетарного редуктора и нескольких устройств, позволяющих управлять редукторным узлом. Чтобы полнее описать принцип функционирования АКПП, потребуется вникнуть в функциональность каждого из этих механизмов.

Гидротрансформатор осуществляет передачу крутящего момента к планетарному узлу. Он выполняет функции как сцепления, так и гидромуфты. Конструктивно планетарный механизм представляет собой две многолопастные крыльчатки (насосное и турбинное колесо), которые находятся одна напротив другой. Обе крыльчатки заключены в один корпус и между ними залито масло.

Турбинное колесо соединено с планетарным механизмом через вал. Насосное колесо жестко крепится к маховику. После запуска силового агрегата маховик начинает вращаться и приводит в движение насосную крыльчатку. Ее лопасти подхватывают рабочую жидкость и перенаправляют ее на лопасти турбинной крыльчатки, заставляя ее вращаться. Чтобы предотвратить обратное попадание масла, между двумя крыльчатками располагают реактор с лопастями. Он корректирует направление подачи масла и плотность потока, синхронизируя обороты обеих крыльчаток. Вначале реактор не двигается, а как только скорости колес сравняются, то он начинает вращаться с такой же скоростью. Это и есть точка сцепления.

В состав редуктора входят следующие компоненты:

  • планетарные устройства;
  • муфты сцепления и тормозные устройства;
  • тормозные элементы.

Планетарное устройство имеет строение, соответствующее его названию. Оно представляет собой шестерню («солнце»), расположенную внутри «водилы». На «водило» крепятся сателлиты, при вращении они задевают коронную шестерню. А муфты сцепления имеют вид дисков, перемежающихся пластинами. Часть из них крутится синхронно с валом, а часть — в обратном направлении.

Ленточный тормоз – это пластина, которая охватывает одно из планетарных устройств. Его работу координирует гидравлический актуатор. Система управлением планетарным редуктором регулирует подачу рабочей жидкости, затормаживая или отпуская элементы вращения, тем самым корректируя нагрузку на колеса.

Как видите, сила мотора через жидкость передается на редукторный узел. Поэтому качество масла играет важнейшую роль в эксплуатации автоматических коробок передач.

Режимы работы АКПП

Практически все виды автоматических коробок переключения передач сегодня имеют те же режимы работы, что и полвека назад, без каких-либо серьезных изменений.

Автоматическая трансмиссия выполняется по следующим стандартам:

  • N — включает нейтральное положение;
  • D — движение вперед, при этом в зависимости от потребностей водителя используются практически все ступени скоростных режимов;
  • Р — парковка, используется для блокировки ведущей колесной пары (блокировочная установка находится в самой коробке и никак не связана со стояночным тормозом);
  • R — включается движение назад;
  • L (при наличии) — позволяет включить пониженную передачу для увеличения тяги двигателя при езде в сложных дорожных условиях.

Сегодня общеупотребительной считается раскладка вида P-R-N-D-L. Впервые она появилась на автомобилях марки Ford и с тех пор применяется как наиболее удобная и практичная модель перемены передач на всех автомобилях в мире.

На некоторых современных автотрансмиссиях могут устанавливаться и дополнительные режимы езды:

  • OD — овердрайв, характеризуется тем, что сокращает потребление топлива в режиме экономичного движения;
  • D3 — рекомендуется при езде по городу на средних скоростях, так как постоянные «газ-тормоз» на светофорах и пешеходных переходах часто блокируют муфты в гидротрансформаторе;
  • S — режим для использования пониженных передач в зимний период.

Преимущества использования АККП в России

Главным достоинством автомобилей, оснащенных автоматической коробкой переключения передач, можно считать удобство их эксплуатации. Водителю не нужно отвлекаться на постоянные переключения рычага, как это происходит в механической коробке. К тому же, значительно увеличивается срок службы самого силового агрегата, ведь при эксплуатации АКПП исключаются режимы повышенных нагрузок.

Коробка «автомат» одинаково успешно применяется в оснащении автомобилей разной мощности.

Автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач — АКП, механизм изменения передаточного отношения трансмиссии, работающий без непосредственного участия водителя. Автомобиль, оснащенный АКП, имеет сокращенное количество устройств управления, вместо трех педалей («газа», тормоза и сцепления) в нем установлено две педали («газа» и тормоза, педаль выключения сцепления отсутствует). При этом педаль «газа» служит не для увеличения-уменьшения оборотов двигателя, как в автомобиле с механической КП, а для изменения скорости движения автомобиля. В отличие от механической коробки передач АКП оснащается не рычагом переключения, а селектором выбора режима работы.
По устройству АКП разделяются на обычные двух и трехвальные МКП, дополненные гидротрансформатором (вместо сухого сцепления) и системой автоматического переключения (с электронным, электромеханическим или электропневматическим управлением), и на планетарные, в которых планетарный редуктор работает в паре с гидротрансформатором. Наиболее типичные — планетарные АКП с гидротрансформатором.

Содержание

Устройство

Планетарная АКП состоит из гидротрансформатора, планетарной КП (планетарных редукторов), барабанов, фрикционных и обгонной муфт, соединительных валов. Барабаны АКП оснащаются ленточными тормозами для их остановки и включения нужной передачи планетарного редуктора.
Гидротрансформатор в автоматической трансмиссии выполняет функции сцепления и устанавливается между коленчатым валом двигателя и КП. Гидротрансформатор состоит из ведущей и ведомой турбин и неподвижно закрепленного относительно двигателя статора (иногда статор выполняется вращающимся, в этом случае он оснащается ленточным тормозом — применение подвижного статора добавляет гидротрансформатору гибкости на малых оборотах двигателя и улучшает его характеристики). Ведущая турбина вращается, как и ведущий диск сцепления, с той же частотой, что и коленчатый вал двигателя. Ведомая турбина вращается за счет гидродинамических сил, возникающих из-за вязкости заполняющей внутреннюю полость гидротрансформатора жидкости. Основное назначение гидротрансформатора — передача вращения коленчатого вала на шестерни планетарной КП с проскальзыванием, что обеспечивает плавное переключение передач и начало движения автомобиля. При больших оборотах двигателя ведомая турбина блокируется и гидротрансформатор выключается, передавая крутящий момент с коленчатого вала на шестерни АКП напрямую (соответственно, потерь).
Планетарная КП или планетарный редуктор — комплекс из большой коронной шестерни (эпицикла), малой солнечной шестерни и связывающих их шестерен-сателлитов, закрепленных на водиле. В разных режимах работы редуктора вращаются разные шестерни, а один из блоков (эпицикл, солнечная шестерня или водило с сателлитами) закреплен неподвижно.

Схема АКП: 1 — турбинное колесо;
2 — насосное колесо;
3 — колесо реактора;
4 — вал реактора;
5 — первичный вал планетарного редуктора;
6 — главный масляный насос;
7 — фрикцион II и III передач:
8 — тормоз I и II передач;
9 — фрикцион III передачи и передачи заднего хода;
10 — муфта свободного хода I передачи;
11 — тормоз заднего хода;
12 — первый промежуточный вал;
13 — второй промежуточный вал;
14 — барабан с зубчатым венцом;
15- центробежный регулятор;
16 — вторичный вал;
17 — механизм переключения передач;
18 — дроссельный клапан;
19 — кулачок

Фрикционные муфты предназначены для переключения передач введением в зацепление (или, наоборот, выведением из зацепления) шестерен планетарного редуктора АКП. Муфта состоит из ступицы (хаба) и барабана. На внешней поверхности ступицы и внутренней барабана расположены прямоугольные зубья (на ступице) и такие же шлицы (внутри барабана), которые по форме соответствуют друг другу, но не зацеплены. Между ступицей и барабаном располагается набор (пакет) кольцеобразных фрикционных дисков. Половина дисков выполнена из металла и оснащена выступами, входящими в шлицы внутренней поверхности барабана. Вторая половина дисков — из пластмассы и имеет вырезы, в которые входят зубья ступицы. Таким образом, механическое сцепление ступицы и барабана происходит через трение металлических и пластмассовых дисков пакета фрикционной муфты.
Сообщение и разобщение ступицы и барабана фрикционной муфты происходит после сжатия пакета дисков кольцеобразным поршнем, установленным внутри ступицы. Поршень имеет гидравлический привод. Жидкость в цилиндр привода подается под давлением через кольцевые канавки в барабане, валах и картере АКП.
Обгонная муфта используется для уменьшения ударных нагрузок на фрикционные муфты при переключении передач и для отключения двигателя при движении автомобиля накатом (при некоторых режимах работы АКП). Обгоная муфта устроена таким образом, что свободно проскальзывает при вращении в одном направлении и заклинивает при обратном (передавая деталям АКП вращающий момент). Она состоит из двух колец — внешнего и внутреннего — и расположенных между ними набора роликов, разделенных сепаратором. После увеличения оборотов двигателя и переключения передачи АКП один из блоков планетарного ряда стремится вращаться в обратную сторону — обгонная муфта заклинивает этот блок, предотвращая обратное вращение.

Читайте также  Принцип работы вариатора на автомобиле

Принцип работы АКП

Рассмотрим работу четырехступенчатой АКП, оснащенной двумя планетарными редукторами.
Первая передача. Солнечная шестерня первого планетарного ряда не подключена к двигателю, первый ряд не участвует в передаче крутящего момента. Солнечная шестерня второго ряда соединена с коленчатым валом двигателя (добавим — через гидротрансформатор). Водило с сателлитами второго планетарного ряда соединено с выходным валом КП. Эпицикл (самая большая коронная шестерня) второго ряда при низких оборотах двигателя прокручивается через обгонную муфту, крутящий момент на механизмы трансмиссии не передается. Как только обороты двигателя повышаются, обгонная муфта блокирует коронную шестерню — начинается передача крутящего момента через сателлиты и водило. Автомобиль трогается с места и начинает движение.
Вторая передача. Солнечная шестерня первого ряда заблокирована и неподвижна. Водило с сателлитами первого ряда входит в зацепление с эпициклом второго ряда через обгонную муфту. Эпицикл первого ряда входит в зацепление с водилом второго ряда, которое соединено с выходным валом КП. Крутящий момент от двигателя передается через солнечную шестерню второго ряда. В этом режиме работают оба планетарных ряда КП.
Третья передача. Шестерни первого ряда не принимают участия в передаче крутящего момента. Солнечная шестерня второго ряда и эпицикл второго ряда соединены со входным валом, крутящий момент передается водилом на выходной вал. Преобразования крутящего момента не происходит — АКП работает в режиме прямой передачи.
В режимах первой, второй и третьей передач водитель не может тормозить двигателем. Для обеспечения возможности торможения двигателем предусмотрена блокировка обгонной муфты фрикционной муфтой. Тогда при отпускании педали «газа» шестерни коробки не будут разобщать механизмы трансмиссии с двигателем.
Четвертая передача. Это режим ускоряющей передачи, когда передаточное число трансмиссии больше единицы. Солнечная шестерня первого ряда остановлена. Крутящий момент передается на водило с сателлитами первого планетарного ряда. Эпицикл первого ряда входит в зацепление с водилом второго ряда, которое, в свою очередь, передает крутящий момент на механизмы трансмиссии. Солнечная шестерня и эпицикл второго ряда в передаче крутящего момента не участвуют.
Задний ход. Солнечная шестерня первого ряда соединена с коленчатым валом двигателя. Водило второго ряда заблокировано фрикционной муфтой. Эпицикл первого ряда входит в зацеплении с водилом второго ряда, которое, в свою очередь, соединено с выходным валом. Выходной вал вращается в обратную сторону.

Системы управления АКП

Система управления режимами работы АКП выполнена в виде гидравлических приводов, передающих давление масла от гидронасоса к поршням исполнительных механизмов фрикционных муфт и тормозных лент барабанов. Поток масла в маслопроводах перераспределяют золотники, которые управляются либо вручную положением селектора АКП, либо автоматически. Блок автоматического управления АКП может быть гидравлическим или электронным.
«Классическая» АКП управляется гидравлическим механизмом, который состоит из центробежного регулятора давления жидкости, установленного на выходном валу двигателя и датчика давления гидравлического привода педали «газа». Золотники перемещаются под давлением обеих гидроцепей, что позволяет АКП переключать передачи в соответствии с частотой вращения коленчатого вала двигателя и положения педали «газа».
В электронной системе автоматического управления вместо гидравлического привода золотников используется электромеханический — золотники перемещаются соленоидами. Команды на перемещения золотников дает блок электронного управления, в современных автомобилях — центральный бортовой компьютер автомобиля. Этот же компьютер обычно управляет и системой зажигания, и впрыском топлива. Команды на перемещение золотников блок электронного управления получает от датчика частоты вращения выходного вала двигателя и положения педали «газа». Переключать передачи можно и в ручном режиме, перемещая селектор в нужное положение.
В большинстве современных АКП предусмотрено ручное управление коробкой даже после полного выхода из строя электронной системы управления. При этом в любом случае вручную можно включить прямую (третью по описанной выше четырехступенчатой схеме) передачу, а если не повреждена электромеханическая часть системы управления — все передачи ручным переводом селектора.

Селектор АКП

В 50-е годы прошлого века общепринятым стандартом системы управления АКП стал селектор «PRNDL» — по перечислению очередности включения режимов автоматической КП. Именно эта последовательность была признана наиболее безопасной и рациональной с точки зрения конструкции АКП.
Режимы работы АКП — положения селектора переключения.

P — парковочный режим. Двигатель отсоединен от трансмиссии. АКП блокирована внутренним механизмом и соединена с трансмиссией, что обеспечивает блокировку всех механизмов трансмиссии. При этом АКП никак не связана со стояночным тормозом и не отменяет необходимость его использования на стоянках.
R — режим заднего хода. Во всех современных АКП селектор в этом положении дополнен блокировочным механизмом, предотвращающим случайное включение заднего хода при движении автомобиля вперед.
N — нейтральный режим АКП. Задействуется при остановках, движении накатом, буксировке.
D — основной режим работы АКП («Драйв»). Задействованы все ступени АКП (обычно и повышающая передача, которая в противном случае может включаться дополнительным положением рукоятки селектора с обозначением «2» или «D2»).
L — режим пониженной передачи, который используется для движения по бездорожью и на крутых подъемах.
Этот порядок переключения селектора АКП был закреплен в США законодательно в 1964 году. Отступление от этого стандарта считается недопустимым с точки зрения безопасности автомобиля.

Устройство и принцип работы автоматической коробки передач

Автоликбез 23 октября 2016

Автоматическая коробка передач автомобиля предназначена для передачи мощности двигателя на колеса. Она устанавливает именно ту передачу, которая лучше всего подходит для текущей скорости движения. Автоматическая трансмиссия избавляет водителя от необходимости переключения скорости вручную. Компьютер автомобиля при помощи датчиков определяет, в какой момент необходимо переключить скорость и посылает сигнал в электронном виде на включение или выключение передачи.

Основные элементы автоматической трансмиссии

Механизм автоматической коробки передач автомобиля представляет собой систему рычагов и шестеренок, передающих мощность на ведущие колеса, позволяя двигателю работать наиболее эффективно.

Собирается коробка в алюминиевом кожухе, называемом картером. В нем располагаются главные компоненты автоматической трансмиссии:

  1. Гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления, но не требующий со стороны водителя производить непосредственное им управление.
  2. Планетарный ряд, изменяющий передаточное отношение при переключении.
  3. Задний, передний фрикционы, тормозная лента, непосредственно осуществляющие переключение передач.
  4. Устройство управления.

Как работает гидротрансформатор?

Гидротрансформатор состоит из следующих основных элементов:

  • насоса или насосного колеса;
  • турбинного колеса;
  • плиты блокировки;
  • статора;
  • обгонной муфты.

Чтобы понять, как работает автоматическая коробка передач, нужно в целом представлять ее устройство. Так, насос механическим соединением связан с двигателем. Турбинное колесо соединяется с валом КПП при помощи шлицов. При вращении насосного колеса при работающем двигателе создается поток масла, который вращает турбинное колесо гидротрансформатора.

В этом случае гидротрансформатор выполняет роль обычный гидромуфты, посредством жидкости лишь передавая от двигателя на вал автоматической коробки крутящий момент. При увеличении оборотов двигателя сколь-нибудь существенного увеличения крутящего момента не происходит.

Для преобразования крутящего момента схема автоматической коробки включает статор. Принцип работы заключается в том, что он перенаправляет поток масла обратно на крыльчатку насоса, заставляя ее быстрей вращаться, увеличивая крутящий момент. Чем скорость вращения турбинного колеса по отношению к насосу меньше, тем большая остаточная энергия передается статором посредством возвращаемого масла на насос. Соответственно крутящий момент увеличивается.

Основы работы турбины и насоса АКПП

Турбина всегда вращается медленнее, чем насос. Максимальное соотношение скоростей вращения насоса и турбины достигается при неподвижном автомобиле, уменьшаясь при увеличении скорости транспортного средства (ТС). Связь статора с гидротрансформатором осуществляется через обгонную муфту, способную вращаться лишь в одном направлении.

Лопатки турбины и статора имеют особую форму, за счет чего поток масла перенаправляется на обратную сторону лопаток статора. При этом статор заклинивает и, оставаясь неподвижным, он передает на вход насоса наибольшую энергию масла.

За счет такого режима работы гидротрансформатора обеспечивается максимальная передача крутящего момента. Он увеличивается почти в три раза при трогании автомобиля с места.

При разгоне ТС турбина относительно насоса проскальзывает все меньше до наступления момента, когда колесо статора подхватывается потоком масла, начиная вращаться в направлении свободного хода обгонной муфты. Устройство при этом начинает работать как обычная гидромуфта, не увеличивает крутящий момент. В этом режиме КПД гидротрансформатора не превышает 85%. Такой режим работы сопровождается выделением избытка тепла и повышением расхода топлива.

Назначение блокировочной плиты

Этот недостаток устраняется при помощи специального устройства — блокировочной плиты. Несмотря на механическую связь с турбиной, конструктивно она выполнена так, что может перемещаться вправо и влево. Это устройство включается в работу при достижении автомобилем высокой скорости. По команде устройство управления поток масла меняется таким образом, чтобы он прижимал блокировочного плиту к корпусу гидротрансформатора справа.

При этом турбина и насос связываются друг с другом механически. Для повышения сцепления на внутреннюю сторону корпуса гидротрансформатора наносится специальный фрикционный слой. Таким образом двигатель связывается с выходным валом автоматической коробки. Естественно такая блокировка сразу выключается даже при незначительном торможении автомобиля.

Выше был описан лишь один из способов блокировки гидротрансформатора. Однако любой другой способ преследует ту же самую цель — предотвратить проскальзывание турбины по отношению к колесу насоса. Обычно описанный режим действия в различных источниках называется Lock-Up.

Работу гидротрансформатора для чайников будет проще понять, если вместо турбины и насоса представить два простых вентилятора, один из которых работает от сети, а другой вращается за счет создаваемого первым вентилятором потока воздуха. Только вместо воздуха здесь выступает масло, а лопасти первого вентилятора (насоса в случае АКПП) приводятся в движение не за счет электричества, а за счет механического соединения с валом двигателя автомобиля.

Читайте также  Двухзонный климат контроль принцип работы

Планетарные ряды

Гидротрансформатор может увеличивать крутящий момент, но лишь до определенного предела. Устройство автоматической коробки передач для более значимого увеличения момента, например, при преодолении подъемов, а также для движения задним ходом предусматривает планетарные ряды. Планетарная передача также обеспечивает ровное переключения скоростей при движении без потери мощности мотора. Благодаря ей переключение происходит без толчков, случающихся при работе обычной трансмиссии.

Планетарный ряд включает следующие элементы:

  • солнечную шестерню;
  • сателлиты;
  • эпицикл;
  • водило.

Планетарным ряд называются из-за того, что фрикционные колеса, вращающиеся одновременно вокруг своих осей и перемещающиеся вместе с этими осями, очень напоминают планеты солнечной системы. От их взаимного положения зависит, какая в данный момент включена передача.

Как переключаются передачи в АКПП?

Переключение передач или изменение в планетарном редукторе передаточного числа осуществляется блокировкой и разблокировкой элементов планетарного ряда посредством тормозных лент и фрикционов. В гидравлической системе автоматической коробки передач автомобиля непосредственно переключение передач осуществляется клапаном. Трехскоростная коробка имеет два таких клапана, один из которых осуществляет переключение с первой передачи на вторую, другой — со второй на третью. Четырехскоростная коробка имеет уже три клапана.

Другие виды АКПП

Помимо рассмотренной гидравлической трансмиссии сегодня широко распространены другие типы автоматических коробок:

  1. Вариаторная АКПП. В этом типе трансмиссии фиксированного передаточного числа для передач не существует. Поэтому такая АКПП называется бесступенчатой. Принцип работы в том, что в отличие от других «автоматов» она более эффективно использует мощность двигателя. Вследствие этого автомобили, оснащенные данным типом трансмиссии являются более экономичными и комфортными.
  2. Роботизированная КПП. Автоматической такую коробку можно назвать условно, так как по сути она является обычной «механикой», где функция педали сцепления возложена на электронный блок. Автомобили с какими коробками также являются довольно экономичными, но менее комфортными, так как зачастую переключение передач в автоматическом режиме сопровождается рывками.

Таким образом, помимо наиболее распространенной гидравлической АКПП существует еще несколько видов автоматических коробок, различающихся своей конструкцией. Отличаются они ценой, экономичностью, комфортом управления авто. Общее же то, что водитель избавлен от необходимости самостоятельного выбора и переключения передач.

Принцип работы коробки автомат

Всё больше появляется на наших дорогах автомобилей с автоматической коробкой передач. Прекрасная половина человечества вообще не рассматривает машину с «механикой» как средство передвижения. В настоящей статье будет всесторонне рассмотрена коробка-автомат: ее принцип работы, разновидности, конструктивные особенности, правила эксплуатации, достоинства и недостатки.

Гидромеханическая коробка-автомат.

Автоматическая КП – это версия коробки передач автомобиля, обеспечивающая без каких-либо действий водителя выбор и изменение передаточного числа трансмиссии.

Устройство.

Основными элементами устройства коробки-автомат являются:
• гидротрансформатор;
• планетарный ряд;
• устройство управления.

Принцип работы коробки-автомат.

Функционирование гидротрансформатора.

Гидротрансформатор (ГТ) АКП упрощенно можно представить как корпус с маслом, в котором располагаются механически не связанные между собой насосное (НК), турбинное (ТК) колёса и статор. ГТ установлен непосредственно у двигателя. Его НК жестко связано с коленвалом.

При вращении крыльчатка НК создаёт поток масла, которое попадает на ТК и раскручивает его. Этот поток после передачи крутящего момента всё ещё имеет значительную остаточную энергию. Статор направляет его назад к крыльчатке НК, отчего та вращается ещё быстрее. Таким образом увеличивается крутящий момент.
Чем больше разность скоростей вращения НК и ТК, тем больше энергия возвратного масляного потока, а значит, больше и момент, создаваемый в ГТ.

Устройство гидротрансформатора АКПП

Скорость вращения ТК всегда меньше, чем НК. Это расхождение максимально у неподвижного автомобиля и уменьшается с увеличением скорости движения. С её ростом проскальзывание ТК относительно НК уменьшается и настаёт момент, когда масляный поток начинает вращать колесо статора. При этом крутящий момент перестаёт увеличиваться и ГТ начинает работать как обычная гидромуфта.

При таком режиме работы КПД не превышает 85%, и выделяется значительное количество тепла. Для устранения этого недостатка предусмотрена механическая блокировка НК и ТК. Она выполняется по команде устройства управления при достижении автомобилем значительных скоростей. То есть двигатель жестко связывается с входным валом АКП, а ГТ перестаёт выполнять свои функции.

Работа планетарных рядов.

Часто необходимо увеличение крутящего момента на большую величину, чем это может сделать ГТ. Кроме того, автомобиль должен иметь возможность двигаться задним ходом. Для достижения этих целей служат планетарные ряды, представляющие собой механически связанные системы шестерен, передающих вращение от входного вала автоматической КП на колёса автомобиля.

Преимуществами планетарной передачи являются:
• компактность;
• использование только одного центрального вала;
• способ переключения передач, осуществляемый путём блокировки- разблокировки разных элементов планетарного ряда.

Блокировка-разблокировка происходит по командам, поступающим от управляющего механизма. Планетарная передача осуществляет ровное переключение скоростей, при котором отсутствуют потери мощности, толчки и удары, что в большей или меньшей степени характерно для обычной трансмиссии. Водителю достаточно лишь работать педалью газа.

Достоинства и недостатки АКПП.

Достоинства:

• простота в управлении;
• наличие ГТ обеспечивает более мягкие условия эксплуатации двигателя и трансмиссии;
• плавность движения.

Недостатки:

• низкая экономичность;
• невысокий КПД;
• невозможность завести «с толкача»;
• высокая стоимость.

Вариаторная автоматическая коробка передач.

Основными элементами вариаторной коробки являются:
• вариаторная передача;
• механизм, обеспечивающий движение задним ходом;
• механизм перевода в нейтральное положение;
• система управления.

Вариаторная передача представляет собой 2 шкива, соединённых ремнём. Каждый из шкивов состоит из 2 конических дисков, которые по команде системы управления под воздействием специального привода могут сдвигаться или раздвигаться. При этом диаметр шкивов изменяется.

При низких значениях оборотов двигателя ведущий шкив имеет малый диаметр (конические диски разведены). У ведомого шкива в этот момент максимальный диаметр (диски сжаты). При увеличении скорости диаметр ведомого шкива уменьшается, а ведущего – увеличивается. При этом изменяется передаточное число.

При движении вариатор поддерживает обороты двигателя, на которых реализуется максимальная мощность. Увеличение или уменьшение скорости происходит путём плавного изменения диаметров шкивов и передаточных чисел.

Основное отличие коробки-автомат от вариатора заключается в методе передачи вращения. Гидромеханический и ременной способы имеют мало общего, но как в одном, так и в другом случае водитель работает только педалью газа.

Принцип работы вариаторной коробки передач

Кроме этого характерной чертой вариатора является плавное бесступенчатое переключение скоростей. Это дает наиболее полную реализацию возможностей двигателя и, как следствие, высокую экономичность.

Роботизированная коробка передач.

Роботизированные коробки передач по своей конструкции идентичны обычным механическим КПП. Отличия заключаются в том, что смыкание-размыкание сцепления и выбор передачи в «роботе» осуществляется не вручную, а под действием сервоприводов — специальных электромоторов с редуктором и исполнительным механизмом. Управляет сервоприводами электронный блок.

В автоматическом режиме команду на смену передачи даёт компьютер, который учитывает обороты двигателя, скорость движения, данные различных бортовых систем.

Подрулевые лепестки роботизированной коробки передач

А в ручном режиме? Как пользоваться коробкой-автомат робот? Конструкцией предусмотрен селектор, нажимая на который, водитель изменяет скорости по одной «вверх» или «вниз» без использования педали сцепления. Также возможна подача команд на переключение при помощи подрулевых лепестков.

Основное отличие коробки-автомат от робота заключается в том, что в принципах их работы нет ничего общего. Сходство заключается только в действиях водителя за рулем, когда КП работает в автоматическом режиме. Недостатком роботизированной коробки является её крайняя «задумчивость», что ухудшает динамику езды и ведёт к перерасходу топлива.

Коробка-автомат типтроник.

Изначально «Типтроник» – это товарный знак, запатентованный компанией «Porsche». Позже термин стал применяться к АКП определённой конструкции в независимости от того, кто её разрабатывал и выпускал.

Селектор переключения передач АКПП Типтроник

В автоматическом режиме эта коробка идентична гидромеханической коробке-автомату. Но конструкцией предусмотрен ещё и режим ручного управления. При нём водитель имеет возможность устанавливать используемый диапазон передач. Также он может включать нужную скорость вручную, как при эксплуатации «механики». Осуществляется эта функция путём переведения рычага в специальное положение и последующими короткими толчками его к значкам «+» или «-».

Все достоинства и недостатки гидромеханической коробки-автомата свойственны и типтронику, хотя возможность ручных переключений создаёт дополнительные преимущества.

Особенности эксплуатации автоматических коробок передач.

Особенно следует обратить внимание на основные правила эксплуатации «автоматов» зимой. Перед поездкой обязательно нужно хорошо прогреть коробку, желательно включить зимний режим езды, если он, конечно, предусмотрен конструкцией, и по возможности использовать режим ручного переключения. Нужно помнить, что «закопавшийся» автомат очень сложно вытаскивать из снежных заносов.

Могут поджидать владельцев автоматов и курьёзные неожиданности. Известны случаи, когда водители со стажем, долго эксплуатировавшие «механику», однократно пересаживались на машину с АКПП. Вот примерный сценарий: троганье с места, набор оборотов и скорости, желание переключиться на повышающую передачу, выжим «сцепления» и… Ширина педали тормоза не даёт ноге промахнуться, а ветровое стекло оказывается обычно прочнее лба.

Как проверить тюнинг пользуясь специализированным программами вы узнаете в нашей статье!

Правильно подобрать диски к вашему авто вам поможет материал по http://avtopolza.ru/avtovybor/pravilnyj-podbor-diskov/ ссылке.

Вообще-то, опытные драйверы предпочитают управлять автомобилем, а не мириться с ситуацией, когда автомобиль управляет ними. Хотя это только общие соображения, а выбор типа коробки передач зависит от личных предпочтений каждого водителя.