Из чего состоит акпп: Автоматическая коробка передач — Википедия – 403 — Доступ запрещён

Устройство автоматической коробки передач автомобиля

Оснащение автомобилей автоматической коробкой передач позволило снизить объем нагрузки, возлагаемой на водителя во время движения. Поговорим про устройство автоматической коробки передач АКПП.

Какие преимущества

Применение автоматической трансмиссии исключает необходимость постоянного пользования переключающим рычагом. Изменение скорости выполняется автоматически, в зависимости от нагрузки двигателя, скорости перемещения авто и желаний водителя. По сравнению с ручной коробкой передач, автоматическая трансмиссия имеет следующие преимущества:

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

Автоматические коробки можно разделить на два типа. Различие заключается в системах управления и контроля за использованием трансмиссии. Для первого типа характерно, что функции управления и контроля выполняются специальным гидравлическим устройством, а во втором типе — электронным устройством. Составные части автоматических трансмиссий обоих типов практически одинаковы.

автоматическая коробка передач переднеприводного автомобиля	автоматическая коробка передач заднеприводного автомобиля

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.

Принцип действия всех автоматов одинаков. Чтобы обеспечить движение и выполнения своих функций, автоматическая трансмиссия должна оснащаться следующими узлами: механизмом выбора режима движения, гидротрансформатором, узлом управления и контроля.

Из чего состоит АКПП

• Гидротрансформатор (1) – соответствует сцеплению в механической коробке, но не требует непосредственного управления со стороны водителя.
• Планетарный ряд (2) — соответствует блоку шестерен в механической коробке передач и служит для изменения передаточного отношения в автоматической трансмиссии при переключении передач.
• Тормозная лента, передний фрикцион, задний фрикцион (3) – компоненты, посредством которых осуществляется переключение передач.
• Устройство управления (4). Этот узел состоит из маслосборника (поддон коробки передач), шестеренчатого насоса и клапанной коробки.

Гидротрансформатор служит для передачи крутящего момента от двигателя к элементам АКПП. Он установлен в промежуточном кожухе, между двигателем и коробкой передач и выполняет функции обычного сцепления. В процессе работы этот узел, наполненный трансмиссионной жидкостью, несет высокие нагрузки и вращается с 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 неверно мнение, что автомобиль с коробкой «автомат» можно завести принудительно, не используя стартер, а разогнав его. Насос АКПП получает энергию только от двигателя, и если он 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 механической трансмиссии, в которой используются параллельные валы и сцепляющиеся между собой шестерни, в автоматических трансмиссиях в подавляющем большинстве используются планетарные передачи.

В корпусе 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 устройств. Управление всеми этими устройствами осуществляется благодаря трансмиссионной жидкости через систему управления и контроля.

Тормозная лента — устройство, используемое для блокировки элементов планетарного ряда.

Клапанная коробка представляет систему каналов с расположенными 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 отношения в коробке передач.

устройство и принципы работы АКПП

Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.

Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

Содержание статьи

Устройство и принцип работы АКПП

Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.

Гидротрансформатор

Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта – устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, – с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо — реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем. Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.

Планетарная передача

Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом — как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.

Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Режимы работы гидротрансформатора

Движение масла в гидротрансформаторе

Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное — неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа — обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор — крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.

Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы — низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.

Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.

При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.

В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.

Неподвижный	Ведущий	Ведомый	Передача
Корона	Солнце	Водило	Понижающая
	Водило	Солнце	Повышающая
Солнце	Корона	Водило	Понижающая
	Водило	Корона	Повышающая
Водило	Солнце	Корона	Реверс, понижающая
	Корона	Солнце	Реверс, повышающая

Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.

Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.

Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.

Механизм Симпсона

Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции – вот ее неоспоримые достоинства.

Механизм Равинье

Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток – низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.

Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.

Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.

Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Как работает система управления АКПП

Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.

Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.

Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан – дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан — дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях).

В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан – дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном — дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.

Определение момента переключения передач

Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана – дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан – дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан – дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана — дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.

Блок клапанов в сбореКорпус блока клапановАКПП в разрезе

Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз – это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.

Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.

АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.

Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi – Tiptronic, BMW – Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

Неисправности АКПП

Неисправности в работе АКП чаще всего проявляются в вялом разгоне, толчках при переключениях, невключении одной или нескольких передач, беспорядочном их переключении, посторонних шумах при работе. Причиной многих неполадок в работе является недостаточный уровень масла в коробке. На большинстве автомобилей порядок его проверки одинаков. Установив машину на ровную площадку, при заведенном двигателе и нажатой педали тормоза поочередно, на несколько секунд, включаем все режимы. Это позволяет маслу растечься по всем каналам. После этого селектор АКП устанавливаем, в зависимости от конкретной марки, либо в нейтральное положение, либо в положение парковки. Вынимаем щуп и проверяем уровень. На щупе может быть или две метки – минимального и максимального уровня, или четыре – две для холодного масла, две для прогретого.

На некоторых марках процедура проверки отличается от вышеописанной. Например, на «автоматах» Хонды уровень масла проверяют при неработающем двигателе. Не на всех коробках имеются щупы, а может быть только контрольное отверстие, закрытое пробкой. В этом случае уровень проверяется «сервисным» щупом, который есть только в мастерской. Для проверки уровня может использоваться и контрольная пробка в поддоне.

В некоторых автомобилях в главной передаче применяются не цилиндрические, а конические гипоидные шестерни, которые смазываются трансмиссионным маслом. Поэтому если шестерни располагаются в одном корпусе с фрикционами АКП, для масла используется отдельный картер. При доливке важно не перепутать пробки, так как масла для коробки и главной передачи, естественно, несовместимы.

При недостаточном уровне масла из коробки слышны посторонние звуки, начинает шуметь масляный насос. Перелив тоже вреден – лишнее масло вспенивается, подвергается перегреву и окислению. Излишки легко откачать с помощью шприца с надетой на него гибкой трубкой.

После проверки уровня в обязательном порядке следует оценить состояние масла – его цвет и запах. Нормальное, рабочее масло должно быть темно-коричневого или темно-красного цвета и не иметь запаха гари. Оно должно быть текучим и не липким. О наличии неисправностей свидетельствуют механические примеси и помутнение. Примеси попадают в масло в результате износа деталей коробки. Помутнение вызывается попаданием антифриза, если масляный радиатор АКП встроен в радиатор охлаждения двигателя. Кроме того, фрикционы, впитывая антифриз, разбухают, теряя при этом свои свойства. Если масло имеет запах гари, это верный признак подгорания фрикционов. Тяжелые условия эксплуатации приводят к перегреву масла, при этом оно обесцвечивается. Если цвет и запах масла в норме, то его уровень восстанавливают доливкой, если же масло непригодно, его заменяют с обязательной заменой и масляного фильтра. Масло также рекомендуется заменить после 120-150 тысяч километров пробега, даже если производитель обещает его использование на протяжении всего срока службы коробки.

Одна из важнейших деталей АКПП – насос. Они бывают шестеренчатого или лопастного типа. Насос создает давление, необходимое для работы коробки. Если уровень масла недостаточен, в систему попадает воздух. Так как воздух сжимается, давление в гидросистеме падает. В результате передачи переключаются с запозданием, фрикционы пробуксовывают и быстрее изнашиваются. К нарушениям в работе насоса могут привести и повреждения поддона. Если автомобиль ударился днищем, после чего появился громкий шум – в первую очередь проверьте поддон. Деформированная деталь мешает нормальной закачке масла.

В случае, если наблюдаются нарушения в работе коробки, а уровень масла и его качество в норме, необходима более серьезная диагностика. Электроника – самая капризная и непредсказуемая часть АКПП. Все современные коробки имеют собственный блок управления, в котором фиксируются ошибки в ее работе. Но сканеры, способные считывать полную информацию, имеются только у официальных дилеров. Однако некоторые ЭБУ имеют «продвинутую» систему самодиагностики, что упрощает работу диагноста специализированного сервиса. Но вот найти хорошего диагноста непросто. Ведь он должен не только знать, как работает АКПП, но и как она взаимодействует с системой управления двигателем. Например, из-за неисправности датчика массового расхода воздуха на некоторых автомобилях может снижаться давление масла в АКПП. В результате фрикционы «буксуют», а малоопытный специалист будет искать неисправность в самой коробке очень долго. Хороший диагност должен обладать аналитическими способностями, ведь инженеры постоянно совершенствуют конструкции АКП, вводя новые датчики и исполнительные механизмы. Документация по ремонту далеко не всегда отражает эти изменения, специалисту сервиса приходится разбираться в них самостоятельно.

Кроме того, в работе вполне исправной коробки могут возникать временные сбои. Например, при плотном городском движении электроника, перегреваясь, начинает хаотично переключаться с первой на вторую передачу и наоборот. Как только условия движения становятся более равномерными, работа АКП нормализуется. Такую же нелогичную работу может спровоцировать и «спортивный» стиль езды. Владелец обращается в сервис с жалобой, а диагност не находит в памяти ЭБУ никаких ошибок!

Еще один важный узел любой АКПП – гидротрансформатор. Он играет роль сцепления, передавая крутящий момент от двигателя. Наиболее часто встречающиеся его неисправности – поломка муфты свободного хода реактора и износ упорных подшипников. При выходе из строя муфты падает передаваемый гидротрансформатором крутящий момент, разгон автомобиля становится медленным. Износ упорного подшипника проявляется повышенным шумом при положении селектора во всех «ездовых» режимах и его пропадании в положениях «нейтрали» и «парковки». Сильный износ может привести к тому, что турбинное и насосное колесо цепляются друг за друга, и загиб их лопаток неизбежен.

Вообще, при любом ремонте АКПП гидротрансформатор в обязательном порядке вскрывают для проведения профилактики. Такую работу производят высококвалифицированные специалисты. Гидротрансформатор закрепляют и вскрывают по сварочному шву. Особого мастерства требует регулировка зазоров подшипников и окончательная сварка при сборке.

Устройство АКПП автомобиля и принцип работы. Типы АКПП

В последнее время автоматические коробки передач набирают все большую популярность. И на то есть свои причины. Такая коробка более простая в эксплуатации и не требует постоянной «игры» сцеплением в пробках. В крупных городах такая КПП далеко не редкость. Но устройство АКПП существенно отличается от классической механики. Многие автолюбители боятся брать машины с такой коробкой. Однако их опасения не оправданы. При правильной эксплуатации автоматическая коробка прослужит не меньше механики. Но чтобы лучше в ней разбираться, следует изучить подробно устройство АКПП автомобиля. Об этом мы расскажем в нашей сегодняшней статье.

Разновидности

Существует несколько типов данных коробок. Так, различают:

• Гидромеханическую АКПП.
• Роботизированную (ДСГ).
• Вариаторную.

В чем особенности каждой из них? Рассмотрим ниже.

Классическая АКПП

Гидромеханическая трансмиссия – наиболее распространенный тип АКПП. Устройство такой коробки предполагает наличие гидротрансформатора, механической коробки передач и системы управления. Но такая конструкция практикуется на машинах с задним приводом. Если это переднеприводный автомобиль, то в устройство АКПП включается еще дифференциал, и главная передача.

Гидротрансформатор (обиходное название – «бублик») – это основной узел в данной трансмиссии. Он служит для изменения и передачи крутящего момента от маховика двигателя на механическую коробку. Также бублик служит для гашения колебаний и вибраций, которые возникают при передаче вращающих усилий от ДВС.

Гидротрансформатор состоит из нескольких колес. Это:

• Турбинное.
• Реакторное.
• Насосное колесо.

Еще в конструкцию входят две муфты – блокировочная и свободного хода. Все эти детали заключены в отдельный тороидальный корпус, который внешне напоминает собой бублик (откуда и столь специфическое название).

Насосное колесо соединяется с коленчатым валом мотора. Турбинное взаимодействует с механической КПП. Между этими двумя элементами располагается реакторное колесо. Оно, в отличие от всех остальных, является неподвижным. Каждое колесо гидравлического трансформатора АКПП имеет лопасти, между которыми проходит рабочая АТФ-жидкость.

Блокировочная муфта автоматической трансмиссии предназначена для блокировки ГТФ (бублика) в конкретных режимах работы ДВС. Муфта свободного хода (также именуемая как обгонная) вращает реакторное колесо в противоположном направлении.

Работа ГТФ

Она осуществляется по замкнутому циклу. Так, АТФ-жидкость начинает поступать от насосного на турбинное, а затем – на реакторное колесо благодаря особой форме лопастей, скорость потока масла начинает неуклонно расти. АТФ-жидкость заставляет быстрее вращаться насосное колесо. Благодаря этому возрастает сила крутящего момента. Кстати, максимальный ее параметр достигается при минимальных скоростях. Это необходимо для того, чтобы машина беспрепятственно тронулась с места даже под нагрузкой. Когда автомобиль начинает набирать скорость, срабатывает муфта и блокируется гидротрансформатор. В данной ситуации производится прямая передача крутящего момента. Стоит отметить, что блокировочная муфта задействуется в АКПП на всех передачах, в том числе и на задней.

В современных автомобилях используется проскальзывающая муфта. Этот режим позволяет предотвратить полную блокировку механизма, что положительно сказывается на расходе топлива и плавности езды.

Планетарный редуктор

Данный узел выполняет функцию механической коробки передач. Редуктор может быть рассчитан на четыре, шесть, семь или восемь скоростей. В редких случаях применяется девятиступенчатая АКПП (например, на автомобилях марки «Ленд Ровер»).

Продолжаем изучать устройство АКПП. Планетарный механизм состоит из нескольких последовательных передач. Они образуют планетарный ряд. Каждая из скоростей включает в себя несколько элементов:

• Коронную шестерню.
• Сателлиты.
• Солнечную шестерню.
• Водило.

Как производится изменение крутящего момента? Изучая устройство гидротрансформатора АКПП, нужно отметить, что данная операция выполняется при помощи нескольких элементов планетарного ряда. Это водило, а также две шестерни (солнечная и коронная). Блокировка последней позволяет увеличить передаточное число. Солнечная шестерня, напротив, снижает данное отношение. А водило осуществляет смену направления вращения элементов.

Блокировка выполняется при помощи фрикционов. Это своего рода тормоз, который удерживает определенные детали редуктора за счет соединения их с корпусом КПП. В зависимости от марки авто («Мазда» это или «Форд»), устройство АКПП предполагает наличие ленточного или многодискового тормоза. Он замыкается при помощи гидравлических цилиндров. Последние управляются из распределительного модуля. Чтобы предотвратить вращение водила в иную сторону, используется обгонная муфта.

Электронная система

Устройство и работа АКПП современного авто невозможна без электронной системы управления. В нее входит:

• Блок управления.
• Входные датчики.
• Селектор АКПП (устройство его рассмотрим позже).
• Распределительный модуль.

Отметим, что список входных элементов довольно обширный. Так, сюда входят датчики:

• Положения педали газа.
• Температуры АТФ-жидкости.
• Частоты вращения валов на входе и выходе.
• Положения селектора АКПП.

Блок управления АКПП непрерывно обрабатывает сигналы, что поступают от данных элементов и формирует управляющие импульсы на исполнительные механизмы. Данный блок взаимодействует с ЭБУ двигателя.

Распределительный модуль выполняет срабатывание фрикционных муфт и управляет потоками АТФ-жидкости в трансмиссии. Данный модуль состоит из золотников-распределителей, а также электромагнитных клапанов с механическим приводом. Эти детали заключены в отдельный алюминиевый корпус и соединяются между собой каналами.

Важный элемент в устройстве АКПП «Хонды» — это соленоиды. Их также называют электромагнитными клапанами. Они нужны для регулирования давления трансмиссионного масла. А золотники выполняют режим работы коробки. Элементы приводятся в действие от рычага АКПП.

Поскольку основной рабочей жидкостью является АТФ-масло, в устройстве любой АКПП предусмотрен насос шестеренного типа. Он работает от ступицы гидротрансформатора и являет основу гидросистемы КПП. Для охлаждения масла в устройстве АКПП «Мерседес» предусмотрен специальный теплообменник. Это небольшой радиатор, что находится в передней части автомобиля. На некоторых моделях он заключен с основным радиатором ОЖ двигателя.

Селектор АКПП

Именно эта деталь осуществляет непосредственное управление автоматической коробкой. Существует несколько режимов работы АКПП:

• Паркинг.
• Задний ход.
• Нейтраль.
• Драйв (движение вперед).

На некоторых автомобилях «Ниссан» устройство АКПП предполагает наличие спортивного режима. Для его включения необходимо перевести селектор КПП в положение S. Режим отличается тем, что переключение передач осуществляется на более высоких оборотах двигателя. Тем самым достигается больший крутящий момент и скорость автомобиля. Если рассматривать «Кашкай Ниссан», устройство АКПП также предполагает наличие режима ручного переключения скоростей. Такая коробка имеет название «Типтроник».

Роботизированная трансмиссия ДСГ

Это разработка концерна «Фольксваген-Ауди». Появилась данная КПП в середине 2000-х и устанавливается на большинство легковых автомобилей марки «Шкода», «Ауди», а также на «Фольксвагены» (в том числе и на «Туарег»).

Ключевая особенность автоматической коробки ДСГ – это быстрое переключение передач без разрыва потока мощности. Это позволяет увеличить производительность и КПД трансмиссии. Автомобили с ДСГ отличаются хорошей разгонной динамикой. При этом у них ниже расход топлива, по сравнению с классическими гидротрансформаторами.

Устройство и работа АКПП данного типа существенно отличается от предыдущей КПП. Так, здесь нет привычного «бублика». Передача крутящего момента осуществляется за счет использования двух сцеплений. Кроме этого, может устанавливаться противоугонное устройство на АКПП данного типа.

Трансмиссия ДСГ

Она включает в себя:

• Двухмассовый маховик.
• Два ряда передач.
• Главную передачу и дифференциал.
• Электронную систему управления.
• Двойное сцепление.

Все это заключено в металлический корпус коробки. Если говорить про двойное сцепление, оно обеспечивает передачу мощности одновременно на второй и первый ряд передач. Если это шестиступенчатая ДСГ, в коробке есть ведущий диск (он соединен с двухмассовым маховиком через входную ступицу) и фрикционные муфты. Последние связаны с рядами передач через главную ступицу.

Кстати, тип сцепления может отличаться на коробке ДСГ. Если это шестиступенчатая коробка, в конструкции использовано сцепление мокрого типа. Масло обеспечивает не только смазку, но и охлаждение фрикционных дисков. Это существенно увеличивает ресурс агрегатов.

Если говорить о семиступенчатой трансмиссии, здесь применена сухая схема. Это существенно снижает объем используемого масла. Если в первом случае для работы ДСГ требовалось не менее шести с половиной литров, то во втором – не более двух. Насос, что нагнетает смазку, является электрическим. Такая конструкция, по мнению экспертов, менее надежная и не отличается высоким ресурсом.

Что касается рядов передач, первый отвечает за работу реверса и нечетных скоростей. Второй же служит для управления четными передачами. Каждый из рядов представляет собой вторичный и первичный вал с определенным набором шестерен. Первичный элемент является полным и расположен соосно, а шестерни жестко соединяются с валом. В это же время шестерни вторичного вращаются свободно. Также в конструкции есть синхронизаторы. Они облегчают включение той или иной скорости в КПП. Чтобы автомобиль мог двигаться назад, в коробке ДСГ предусмотрен промежуточный валю он оснащен реверсивной шестерней.

Управление переключением скоростей обеспечивает электроника. В нее входят различные датчики, блок управления и электрогидравлический блок с массой исполнительных механизмов. Модуль управления находится в картере автоматической роботизированной коробки передач. При работе КПП, датчики анализируют частоту вращения валов на выходе и входе, давление масла, положение вилок включения скоростей, а также температуру смазки. На основании данных сигналов ЭБУ реализует тот или иной алгоритм управления.

Благодаря блоку осуществляется управление гидравлическим контуром КПП. В эту систему входят:

• Золотники-распределители. Они приводятся в действие от рычага КПП.
• Электромагнитные клапаны. Данные элементы служат для переключения скоростей.
• Клапаны регулирования давления. Благодаря ним осуществляется работа фрикционной муфты.

Последние две составляющие относятся к исполнительным механизмам управления роботизированной КПП.

Также в конструкции данной коробки предусмотрен мультиплексор. Он позволяет управлять гидроцилиндрами при помощи электромагнитных клапанов. Что примечательно, количество первых вдвое больше, чем вторых. Таким образом, в исходном положении элемента задействуются одни гидроцилиндры, а в рабочем – другие.

Алгоритм работы роботизированной трансмиссии заключается в последовательном переключении нескольких рядов передач. Так, когда автомобиль начинает движение на первой, вторая уже входит в зацепление со вторым диском. После набора определенных оборотов происходит моментальное переключение. Ведь системе не нужно выбирать тот или иной вал – шестерни уже включились в работу.

Где применяется такая коробка передач? В основном ДСГ используется на автомобилях класса В, С и Д. Во многом все зависит от технических характеристик самого мотора. Так, шестиступенчатая коробка способна выдерживать момент в 350 Нм. А семидиапазонная ДСГ – лишь 250. Поэтому такая коробка не устанавливается на мощных автомобилях.

Вариатор

Это относительно новый тип автоматической коробки, хотя первые экземпляры стали применяться еще в 59-м году. Так, первым автомобилем с вариативной КПП стал «Даф». Далее эту схему стали практиковать такие производители, как «Форд» и «Фиат». Однако широкое распространение эта коробка получила только 10 лет назад. Сейчас данная КПП применяется на автомобилях:

• «Мерседес».
• «Субару».
• «Тойота».
• «Ниссан».
• «Ауди».
• «Форд».
• «Хонда».

Ключевая особенность в том, что она не имеет передач как таковых. Вариатор – это бесступенчатая трансмиссия, которая обеспечивает плавное изменение передаточных чисел по мере набора скорости автомобиля. Основной плюс такой КПП – оптимальное согласование нагрузки на автомобиль с оборотами коленвала. Благодаря этому достигается высокая топливная экономичность и производительность. Также заметно улучшается плавность хода, ведь дергания в ходе динамичного разгона здесь исключены.

Машина набирает скорость быстро, при этом без рывков, максимально плавно. Но ввиду определенных ограничений по крутящему моменту и мощности, вариативные АКПП используются только на легковых автомобилях и некоторых кроссоверах. Также заметно увеличивается стоимость машины на вариаторе, поскольку эта трансмиссия является довольно высокотехнологичной.

Устройство и типы

Существует всего два вида данных трансмиссий. Это тороидный и клиноременной вариатор. Последний получил наибольшее распространение. Но вне зависимости от типа, они имеют одинаковое устройство (АКПП «Тойоты» не исключение). Так, в конструкцию входит:

• Вариаторная передача.
• Механизм, который обеспечивает передачу крутящего момента.
• Система управления.
• Механизм для разъединения коробки передач и для включения реверсивной передачи.

Чтобы коробка могла воспринимать и передавать крутящий момент, задействуются следующие механизмы сцепления:

• Автоматическое центробежное. Применяется на вариаторах «Трансматик».
• Многодисковое мокрое. Это вариаторы «Мультиматик».
• Электронное (коробки «Гипер», используемые на некоторых японских авто).
• Гидротрансформатор. В качестве примера можно привести трансмиссии «Экстроид», «Мультидрайв» и «Мультиматик».

Последний тип соединения является наиболее популярным и ресурсным. Отметим, что сам привод вариативной КПП может быть ременным либо цепным.

Первый тип состоит из одной либо двух ременных передач. Также в устройство АКПП «Тойоты» входит два шкива. Последние образую некие конические диски, что способны раздвигаться и сдвигаться между собой. Таким образом производится изменение диаметра шкива. Для сближения конусов в устройстве АКПП «Мазды» предусмотрены специальные пружины (иногда задействуется центробежная сила). Конический диск имеет 20-градусный угол наклона. Это позволяет обеспечит перемещения приводного ремня с минимальным сопротивлением.

На вариаторах «Мультитроник» применена металлическая цепь. Она являет собой несколько пластин, что соединены осями. Подобная конструкция отличается хорошей гибкостью. Радиус изгиба составляет до 25 миллиметров. В отличие от ременного вариатора, цепной обеспечивает передачу крутящего момента при точечном контакте пластин с дисками. На этих участках возникают высокие напряжения. Благодаря такой схеме обеспечивается минимальная потеря при передаче крутящего момента и наилучший КПД. Конические диски изготовлены из подшипниковой высокопрочной стали.

В силу конструктивных особенностей и устройства гидроблок АКПП не способен обеспечить реверсивное движение. Поэтому в вариаторе для включения задней передачи используются вспомогательные механизмы. Это планетарный редуктор. Он имеет такое же устройство и принцип работы, как и на классических гидротрансформаторных АКПП.

Также в конструкции такой КПП имеется электронная система управления. Она обеспечивает синхронную корректировку диаметра шкива вариатора в зависимости от текущих оборотов двигателя. Данная система обеспечивает и включение реверсивной передачи. Управление вариатором осуществляется через селектор, что находится в салоне. Режимы управления – такие же, как и на обычной АКПП. Устройство и ремонт этих коробок тоже похожи. Однако отметим, что многие сервисы боятся брать в работу данные автомобили, поскольку попросту не имеют соответствующего опыта. Такая коробка появилась в России совсем недавно, и вокруг нее ходит множество мифов о правильности обслуживания и ремонта. Специалисты же говорят, что для такой КПП достаточно лишь вовремя менять масло и не перегревать сам механизм.

Заключение

Итак, мы выяснили, каких типов бывает автоматическая коробка, как она устроена и как работает. Что выбрать обычному автолюбителю? Опыт эксплуатации показывает, что оптимальным вариантом будет покупка машины с классической гидротрансформаторной АКПП. Такая коробка знакома многим – ее можно отремонтировать и обслужить в любом сервисе. К тому же современные автоматы данного типа отличаются неплохим ресурсом в 300-400 тысяч километров. Что же касается робота ДСГ и бесступенчатого вариатора, то такие коробки выхаживают не более 150 тысяч на наших дорогах. Дальше начинаются проблемы и серьезные капиталовложения. Поэтому от их покупки стоит воздержаться.

Устройство АКПП

Часть I. Введение.

Если Вы ездили хотя бы раз на автомате, тогда Вам известны принципиальные отличия между автоматическими и механическими коробками передач:

в автоматической КПП нет педали сцепления и нет рычага переключения передач. Вам только надо выбрать режим движения вперед — drive, все остальное происходит автоматически.

  Расположение АКПП

Эта статья посвящена принципам работы АКПП. Мы начнем с ключевого механического решения – планетарная передача. Затем рассмотрим, из чего состоит автомат, познакомимся с его управлением и обсудим нюансы процесса управления АКПП.

Как и у механики, основная задача автомата – позволить двигателю работать в узком диапазоне входных скоростей и получать широкий диапазон скоростей на выходе.
 

  Mercedes-Benz CLK, автоматическая трансмиссия в разрезе

Без трансмиссии машины ехали бы на одном передаточном числе, которое подбиралось бы исходя из желаемой скорости передвижения. Если такая скорость была бы 120 км/ч, то передаточное число соответствовало бы 3-й передаче современной механики.

Полагаем, что Вы никогда не пытались ездить только на 3-й передаче. А если попробовать, то станет очевидно, что машина совсем не ускоряется на средних оборотах, а на высоких скоростях двигатель ревет около красной зоны. Такая машина очень быстро бы ломалась.

Итак, КПП максимально эффективно использует крутящий момент двигателя для работы на определенной скорости.

Ключевое отличие между механикой и автоматом заключается в следующем: механика включает и выключает разные наборы шестерней для того, чтобы выходной вал получал различные передаточные числа, тогда как автомат использует один и тот же набор шестерней для получения различных передаточных скоростей.

Планетарная передача – это устройство, которое позволяет это делать автомату.

Посмотрим, как работает планетарная передача.

Планетарная передача & Передаточные числа
Если разобрать автомат и заглянуть внутрь, то мы обнаружим огромное скопление частей на маленьком пространстве.

Помимо прочего, Вы увидите:

• Остроумную планетарную передачу
• Набор тормозных лент для включения частей планетарной передачи
• Набор фрикционов для включения других частой планетарной передачи
• Невероятно странная гидравлическая система, которая управляет тормозными лентами и фрикционами
• Большой насос для перегонки трансмиссионного масла

Основной секрет автомата – планетарная передача. Размером с дыню, эта часть автомата производит его все передаточные числа. Все остальное в трансмиссии помогает планетарной передаче выполнять эту задачу. Автомат состоит из двух полных планетарных передач, связанных вместе в один компонент.
 

 Слева направо: коронная шестерня, сателлиты и две солнечные шестерни

Любая планетарная передача состоит из трех составляющих:
Солнечная шестерня
Сателлиты
Коронная шестерня

Каждый из этих компонентов может работать на вход и на выход, а также может быть зафиксирован. Выбирая, какой компонент, какую роль выполняет, мы определяем передаточное число всего соединения.

Посмотрим на одинарную планетарную передачу.

Одна из планетарных передач нашей трансмиссии имеет коронную шестерню с 72 зубьями и солнечную шестерню с 30 зубьями. Мы можем получить много передаточных чисел для этой пары.

 

	Вход	Выход	Стационарно	Формула	Передаточное число
A	Солнечная шестерня (S)	Сателлиты (C)	Коронная шестерня (R)	1 + R/S	3.4:1
B	Сателлиты (C)	Коронная шестерня (R)	Солнечная шестерня (S)	1 / (1 + S/R)	0.71:1
C	Солнечная шестерня (S)	Коронная шестерня (R)	Сателлиты (C)	-R/S	-2.4:1

Если затормозить два из трех компонентов планетарной передачи, то передаточное число всего механизма станет равным 1:1. Обратите внимание, что первое передаточное соотношение – это понижение – выходная скорость ниже входной. Второе соотношение — овердрайв – выходная скорость выше входной. Последнее соотношение – снова понижение, при этом направление движения на выходе противоположное. Из этой конструкции можно получить еще несколько передаточных соотношений, но именно эти имеют отношение к автоматической трансмиссии. Вы можете посмотреть работу планетарной передачи в движении:

Нажимайте на кнопки слева в таблице.
 

Итак, этот тип передачи может производить все эти различные передаточные числа без необходимости включать и выключать передачи. С двумя такими передачами мы получаем 4 передачи и одну передачу назад – все, что нужно нашей КПП. Позднее мы посмотрим, как наши две планетарные передачи работают в едином узле.

Сложная планетарная передача
Эта автоматическая передача использует набор шестерен и выглядит как одинарная планетарная передача, но на самом деле работает как две планетарные передачи, соединенные вместе. У нее одна коронная шестерня, которая всегда выдает крутящий момент на выход, но две солнечные шестерни и два набора сателлитов.

Рассмотрим, как выглядит такая передача:
 

Как собирают шестерни в единый механизм

Слева направо: коронная шестерня, водило сателлитов, 2 солнечные шестерни
 

Фото ниже показывает расположение сателлитов в водиле. Обратите внимание, что сателлит справа сидит ниже сателлита справа. Сателлит справа не зацепляется с коронной шестерней – он соединяется с другим сателлитом. Только сателлит слева зацепляется с коронной шестерней.

 Водило сателлитов: обратите внимание на 2 набора сателлитов.

Вот так выглядит водило сателлитов. Короткие шестерни сателлитов соединены только с малой солнечной шестерней. Длинные сателлиты зацепляются с большей солнечной шестерней и с малыми сателлитами.

 Внутри водила: обратите внимание на 2 набора сателлитов.

Анимация ниже показывает, как все эти части собираются в автоматическую КПП. Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков (красный цвет) и заторможенных частей (синий цвет).

 Передачи автомата

Первая передача
На первой передаче меньшая солнечная шестерня приводится в движение по часовой стрелке при помощи гидротрансформатора. Водило сателлитов пытается вращаться против часовой стрелки, но удерживается на месте однонаправленным фрикционом (который позволяет осуществлять вращение только по часовой стрелке), коронная передача вращается по направлению входного вращения. Малая солнечная передача имеет 30 зубьев, а коронная — 72, то есть передаточное число К:

К = -R/S = — 72/30 = -2.4:1

Направление вращения отрицательное 2.4:1, что означает, что входное вращение вала противоположно выходному. Но на самом деле выходное вращение одинаково по направлению с входным – вот где срабатывает трюк с двойной планетарной передачей. Первый набор сателлитов вращает второй, и именно второй набор вращает коронную шестерню; эта комбинация меняет направление вращения. Можно заметить, что большая солнечная шестерня вынуждена проворачиваться при выключенном фрикционе; направление вращения противоположно вращению турбины (против часовой стрелки).

Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков (красный цвет) и заторможенных частей (синий цвет).
 

Вторая передача
Вторая передача получается соединением двух планетарных передач с общим водилом сателлитов.

На первом этапе водило сателлитов использует большую солнечную шестерню как коронную шестерню. Итак, первая часть состоит из солнца (малая солнечная шестерня), водила сателлитов и короны (большая солнечная передача).

Входной крутящий момент идет через малую солнечную шестерню; коронная шестерня (большая солнечная шестерня) удерживается стационарно тормозной лентой, а выходом становится водило сателлитов. На этом этапе с солнечной шестерней на входе и водилом сателлитов на выходе при фиксированной коронной передачи передаточное число рассчитывается по формуле:

1 + R/S = 1 + 36/30 = 2.2:1

Водило сателлитов проходит 2.2 круга за одно вращение малой солнечной передачи. На втором этапе водило сателлитов служит входом для второй планетарной передачи, большая солнечная шестерня (находится в покое) служит солнцем, а коронная шестерня – выходом. Передаточное число рассчитывается по формуле:

1 / (1 + S/R) = 1 / (1 + 36/72) = 0.67:1

Чтобы рассчитать общее передаточное число второй передачи, умножаем первое передаточное число на второе, 2.2 x 0.67= 1.47:1 понижение. Все это на первый взгляд очень запутанно, но это работает.

Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков (красный цвет) и заторможенных частей (синий цвет).
 

Третья передача
Большинство автоматов имеют передаточное число 1:1 на этой передаче. Из предыдущей главы Вы помните, что для получения этого передаточного числа достаточно заблокировать 2 из 3-х частей планетарной передачи. При устройстве данного механизма это еще проще – достаточно затормозить обе солнечные шестерни на гидротрансформаторе.

Если обе солнечные шестерни вращаются в одном направлении, сателлиты блокируются, потому что они могут вращаться только в противоположных направляниях. В результате коронная шестерная блокируется с сателлитами и приводит к вращению всего механизма как единого целого, тем самым получается передаточное число 1:1.

Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков (красный цвет) и заторможенных частей (синий цвет).
 

Овердрайв
По определению овердрайв, в переводе повышенная передача, имеет выходную скорость выше, чем входную. Увеличение скорости – противоположность понижению. В данном типе трансмиссии выбор овердрайва приводит к двум результатам одновременно. В статье «Как работают гидротрансформаторы» мы останавливаемся на блокировке гидротрансформаторов. Для увеличения КПД многие машины используют механизм, который блокирует гидротрансформатор таким образом, что крутящий момент двигателя напрямую идет к трансмиссии.

Для данной трансмиссии в режиме овердрайв вал, прикрепленный к корпусу гидротрансформатора (который жестко соединен с маховиком двигателя), соединяется фрикционом с водилом сателлитов. Малая солнечная шестерня свободно вращается, а большая удерживается в покое тормозной лентой овердрайва. С гидротрансформатором нет соединения; входной крутящий момент идет от корпуса гидротрансформатора. На этот раз при входе на водило, зафиксированной солнечной передаче и коронной шестерне на выходе получаем следующую формулу передаточного соотношения К:

К = 1 / (1 + S/R) = 1 / ( 1 + 36/72) = 0.67:1

Таким образом, выходной вал крутится на один оборот за 2/3 оборота входного. Если двигатель работает при 2000 об/мин, то выходная частота вращения будет 3000 об/мин. Это позволяет машине лететь по трассе тогда, когда сам двигатель работает медленно и спокойно.

Передвиньте рычаг АКПП, чтобы увидеть распределение мощностных потоков.
 

Задняя передача
Reverse (задняя передача) очень напоминает первую передачу, но только вместо малой солнечный шестерни большая приводится в движение турбиной гидротрансформатора, а малая свободно вращается в противоположном направлении. Водило сателлитов удерживается тормозной лентой заднего хода вместе с корпусом гидротрансформатора. Получаем формулу:

К = -R/S = 72/36 = 2.0:1

Итак, передаточное число заднего хода немного меньше числа первой передачи.

Передаточные числа

Наши трансмиссия имеет 4 передачи вперед и одну передачу назад. Давайте подведем передаточные числа, входные и выходные части в таблицу:

 

Передача	Вход	Выход	Фиксированно	Передаточное число
1я	солнце 30 зубьев	корона 72 зуба	водило сателлитов	2.4:1
2я	солнце 30 зубьев	водило сателлитов	корона 36 зубьев	2.2:1
	водило сателлитов	корона 72 зуба	солнце 36 зубьев	0.67:1
			Итого 2-я	1.47:1
3-я	30- и 36-зубьевые солнечные шестерни	корона 72 зуба		1.0:1
Овердрайв	водило сателлитов	корона 72 зуба	солнце 36 зубьев	0.67:1
Реверс	солнце 36 зубьев	корона 72 зуба	водило сателлитов	-2.0:1

 

 Прочитав эти части, Вы, наверное, задаете себе вопрос, как разные передачи включаются и выключаются. Это делается набором фрикционов и тормозных лент трансмиссии. В следующей части посмотрим, как именно.
Муфты и тормозные ленты в АКПП

В прошлой главе мы остановились на том, как каждая передача создается в трансмиссии. Например, рассматривая овердрайв, мы говорили:

Для данной трансмиссии в режиме овердрайв вал, прикрепленный к корпусу гидротрансформатора (который жестко соединен с маховиком двигателя), соединяется муфтой с водилом сателлитов. Малая солнечная шестерня свободно вращается, а большая удерживается в покое тормозной лентой овердрайва. С гидротрансформатором нет соединения; входной крутящий момент идет от корпуса гидротрансформатора.

Чтобы выбрать овердрайв, многие части автомата должны быть соединены и разъединены при помощи муфт и тормозных лент. Большое солнце соединяется с корпусом гидротрансформатора при помощи муфты, малая солнечная шестерня отсоединяется от турбины гидротрансформатора муфтой, что позволяет ей свободно вращаться. Большая солнечная шестерня соединяется с корпусом гидротрансформатора тормозной лентой и не может вращаться. Каждая передача вызывает серию событий с включением и отсоединением различных муфт и тормозных лент. Давайте рассмотрим тормозные ленты.

Тормозные ленты
В данной трансмиссии две тормозные ленты. Эти ленты представляют собой стальные ленты, которые обматывают конкретную секцию блока шестерен автомата и соединяются с корпусом. Эти ленты приводятся в действие гидравлическими цилиндрами внутри самой трансмиссии.
 

 Одна из тормозных лент

На фото выше Вы видите одну из тормозных лент в корпусе трансмиссии. Блок шестерен удален. Металлический стержень соединяется с поршнем, который приводит в движение тормозную ленту.

 Поршни, которые приводят в действие тормозные ленты, видны на этой фотографии

Выше Вы видите два поршня, которые управляют работой тормозных лент. Гидравлическое давление, которое доходит до цилиндра через набор клапанов, приводит к тому, что поршни давят на тормозные ленты, соединяя соответствующую часть блока шестерен с корпусом АКПП.

Муфты АКПП чуть сложнее. В данной трансмиссии 4 муфты. Каждый муфта управляется давлением масла, которое направлено на поршень внутри муфты. При уменьшении давления пружины разъединяют фрикционы. Ниже Вы видите поршень и барабан фрикционов. Обратите на резиновый сальник поршня – этот компонент всегда меняется при ремонте автомата.
 

 Одна муфт трансмиссии

Следующая фотография показывает чередующиеся части из фрикционных дисков и стальных пластин. Фрикционный материал имеет шлицы на внутренней стороны, где он стыкуется с одной из шестерен. Стальная пластина имеет шлицы снаружи, где она соединяется с корпусом фрикционной муфты. Эти фрикционные диски меняются на новые при ремонте трансмиссии.

Давление на фрикционы подается через каналы в валах. Гидравлическая система контролирует, какие фрикционы и тормозные ленты приводятся в действие в данный момент времени.

Когда Вы ставите машину на паркинг

Кажется, все очень просто – достаточно заблокировать автомат, чтобы шестерни не вращались, но для этого механизма существует на самом деле ряд сложных требований:
Вы должны иметь возможность снять машину с парковки, когда она стоит под наклоном (вес машины ложится на механизм паркинга).
Вы должны иметь возможность поставить машину на паркинг, даже если штырь не совпадает со впадиной на выходном валу.

В положении паркинг что-то должно предотвращать парковочный механизм от произвольного разблокирования.

Механизм паркинга изящно решает эти вопросы. Сначала посмотрим на его части.
 

 Выход трансмиссии: квадратные зубцы включаются механизмом парковочного тормоза, чтобы удерживать машину на месте.

Механизм парковочного тормоза включает зубья на выходе, чтобы машина стояла на месте. Эта часть трансмиссии соединена с карданным валом, поэтому если эта часть не может вращаться, то машина не может передвигаться.

 Этот стержень приводит в действие механизм парковки

 Пустой корпус автомата с выступающим парковочным механизмом – именно эта выступающая часть держит машину на месте.

Выше показан парковочный механизм, вошедший в корпус трансмиссии в том месте, где находятся шестерни. Обратите внимание, на форму его сторон в виде трапеции. Это позволяет снять тормоз, когда машина запаркована под наклоном – вес автомобиля помогает вытолкнуть парковочный механизм благодаря углам сторон трапеции.

 Этот стержень приводит в действие механизм парковки

Этот стержень соединен с кабелем, которые перемещается рычагом АКПП машины.

 Парковочный механизм – вид сверху

Когда рычаг АКПП переводится в положение паркинг, шток толкает пружину против маленькой конусообразной втулки. Если парковочный штырь выровнен по отношению с углублением на выходном валу, то конусообразная втулка опустит штырь вниз. Если парковочный штырь попадает на выступ выходного вала, то пружина будет толкать конусообразную втулку, но штырь не войдет в контакт с углублением, пока машина немного не покатится, и зубья лягут соответствующим образом. Именно по этой причине Ваша машина немного двигается после выбора рычагом АКПП паркинга: она вынуждена сдвинуться после отпускания педали тормоза настолько, насколько это необходимо для попадания штыря в углубление.

Как только машина оказалась в паркинге, втулка удерживает штырь в нижнем положении таким образом, чтобы машина не могла покатиться при парковке на склоне.

Автоматическая трансмиссия: гидравлика, насосы и скоростной регулятор давления

Гидравлика
Автомат в Вашей машине решает множество задач. Вы даже не подозреваете, насколько велико это разнообразие. Например, вот некоторые задачи, стоящие перед автоматом:
Если машина находится на передаче овердрайв (4-ступенчатый автомат), трансмиссия автоматически выберет передачу исходя из скорости машины и расположения дроссельной заслонки.
При мягком ускорении переключение передача происходит на более низких скоростях, чем при полностью открытой заслонке.
Если утопить педаль газа в пол, автомат переключит в следующую низкую передачу.
Если Вы переключаете селектор передач на одну передачу ниже, автомат переключается при условии приемлемой для данной передачи скорости. Если машина едет слишком быстро, она подождет, пока скорость не снизится и перейдет на передачу вниз.
Если поставить АКПП на 2-ю передачу, она никогда с нее не сдвинется, даже при полной остановке.
 

 Поршни, которые приводят в действие тормозные ленты, видны на этой фотографии

Возможно, Вы видели нечто похожее. Это действительно мозги автомата, управляющие всеми функциями и более того. Вы видите каналы, которые направляют масло к разным компонентам трансмиссии. Каналы получаются литьем металла и выполнены очень практично; в противном случае множество шлангов потребовалось, чтобы заменить их. Сначала мы обсудим ключевые компоненты гидравлической системы; затем посмотрим, как они работают вместе.

Насос

Автоматическая КПП имеет аккуратный насос, называемый шестеренчатым насосом. Он обычно расположен в крышке трансмиссии и отводит масло с поддона АКПП для питания гидравлической системы. Этот насос еще питает радиатор охлаждения трансмиссии и гидротрансформатор.

 Шестеренчатый насос автоматической трансмиссии

 Шестеренчатый насос автоматической трансмиссии

Внутренняя шестерня насоса крепится к корпусу гидротрансформатора, то есть скорость ее вращения равно скорости вращения коленвала двигателя. Внешняя шестерня приводится в движение внутренней, вращение шестерен собирают масло с поддона и гонит его в гидравлическую систему на другой стороне.

 Скоростной регулятор давления

Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости – это умный датчик, который говорит трансмиссии о том, как быстро едет автомобиль. Он расположен на выходном валу, поэтому, чем быстрее едет машина, тем быстрее вращается скоростной регулятор давления. Внутри скоростного регулятора давления находится прижимаемый пружиной клапан, который открывается в прямой зависимости от частоты вращения регулятора давления – чем быстрее вращается гидравлический датчик скорости, тем больше открывается клапан. Масло от насоса попадает в гидравлический датчик скорости через выходной вал.

Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости.
Автоматическая трансмиссия: клапаны и модуляторы

Чтобы правильно переключаться, автоматическая трансмиссия должна знать, под какой нагрузкой находится двигатель. Есть два способа это сделать. Некоторые машины используют простой трос, соединяющий трансмиссию и клапан-дроссель. Чем сильнее выжата педаль газа, тем выше давление на клапан-дроссель. Другие машины используют вакуумный модулятор для подачи давления на клапан-дроссель. Модулятор улавливает разрежение давления во впускном коллекторе, которое падает при увеличении нагрузки на двигатель.

Рычаг АКПП соединен с клапаном выбора диапазона. В зависимости от выбора передачи, клапан выбора диапазона питает гидравлический контур, который запрещает выбор определенных передач. Например, если рычаг АКПП на 3-й передаче, то клапан выбора диапазона препятствует включению овердрайва.

Клапаны переключения подают гидравлическое давление на муфты фрикционов тормозные ленты, чтобы выбрать каждую передачу. Гидравлическая схема трансмиссии имеет несколько клапанов. Клапан переключения определяет, когда переходить с одной передачи на другую. Например, клапан переключения 1 — 2 определяет, когда надо переключаться с 1-й на 2-ю передачу. Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапан-дросселя с другой. Масло подается насосом, масло направляется по одному из двух контуров для выбора нужной передачи.
 

 Контур переключения

 

Клапан переключения замедлит выбор более высокой передачи, если машина быстро ускоряется. Если машина ускоряется мягко, то передача переключится на меньшей скорости. Давайте рассмотрим, что происходит, когда машина ускоряется медленно.

Когда машина ускоряется, давление от гидравлического клапана скорости растет. Это приводит к движению клапана переключения, пока контур первой передачи не закрывается, и открывается контур второй передачи. Поскольку машина ускоряется с открытой не полностью дроссельной заслонкой, клапан-дроссель не создает большое давление на клапан переключения.

Когда машина ускоряется быстро, клапан-дроссель создает большее давление на клапан переключения. Это значит, что давление от скоростного регулятора давления должно быть выше (а значит скорость машины — быстрее) до того, как клапан переключения достаточно сдвинется для включения 2-й передачи.

Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления; едет еще быстрее, то управление заберет клапан 2-на-3, потому что давление от скоростного регулятора давления достаточно высокое, чтобы включить клапан.

Трансмиссии с электронным управлением

Трансмиссии с электронным управлением устанавливаются на довольно свежие модели и все еще используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электрическим соленоидом. Это упрощает процесс ремонта автоматов и позволяет использовать более продвинутые схемы управления работой агрегата.

В последней главе мы видели некоторые механические принципы управления автоматической трансмиссией. Трансмиссии с электронным управлением используют еще более навороченные схемы. Помимо контроля скорости автомобиля и положения дроссельной заслонки, контроллер трансмиссии может отслеживать частоту вращения коленвала, нажатие педали тормоза и даже систему АБС.

Используя эту информацию и продвинутую логику программирования искусственного интеллекта, трансмиссии с электронным управлением могут делать следующие вещи:
Автоматически переключаться вниз при езде вниз по наклонной для контроля скорости и уменьшения износа тормозов
Переключаться вверх при торможении на скользкой дороге для уменьшения тормозного крутящего момента, направленного на двигатель
Обучаться необходимости включения верхней передачи при входе в поворот на извилистой дороге

Давайте остановимся на последнем свойстве. Допустим, Вы едете вверх по извилистой горной дороге. Когда Вы находитесь на прямых отрезках дороги, автомат переключается на 2-ю передачу для обеспечения подъемной мощности. Когда Вы подходите к повороту. Вы притормаживаете, убирая ногу с педали газа и даже нажимая на тормоз. Большинство АКПП в этой ситуации переключится на следующую передачу или даже на овердрайв, когда нога уходит с газа. При ускорении на выходе из поворота, они переключаются на нижнюю передачу. Но при езде с механикой Вы, скорее всего, выполняли бы этот маневр на одной и той же передаче. Некоторые АКП с продвинутыми системами управления могут опознать эту ситуацию после нескольких поворотов и «научиться» не переходить на верхнюю передачу в следующий раз.

Источник статьи: http://auto.howstuffworks.com
перевод статьи http://www.apsolute.ru
 

Принцип работы и устройство АКПП (автоматической коробки переключения передач)

Автоматическая коробка передач – это одна из разновидностей автомобильных трансмиссий, которая обеспечивает передачу крутящего момента мотора на колеса. Главная особенность данной коробки заключается в том, что выбор и переключение передач она осуществляет без вмешательства водителя, сообразуясь с текущими условиями движения. В сегодняшней статье мы попытаемся выяснить все особенности АКПП, устройство и принцип работы.

Классическая АКПП состоит из следующих деталей:

• Гидромуфта. Данная деталь является самой сложной и незаменимой в работе автоматической коробки. Именно она передает крутящий момент с ДВС на колеса. Располагается она между корпусом трансмиссии и ДВС.
• Планетарные редукторы. Их функция тоже заключается в передаче мощности двигателя на привод автомобиля. Единственное отличие заключается в том, что планетарные редукторы осуществляют опосредованную передачу момента мощности (гидромуфта действует непосредственно).
• Фрикционная муфта. Переключает передачи путем разобщения и сообщения элементов АКПП.
• Обгонная муфта. Она предназначается для снижения ударов в предыдущем механизме при переключении скоростей автомобиля.
• Соединительные валы и барабаны.

Принцип работы и устройство АКПП

Данная трансмиссия состоит из набора золотников, направляющих поток трансмиссионного масла на фрикционную муфту и поршни тормозных лент. Положение золотников устанавливается при помощи рукоятки селектора. Таким образом, после включения определенного режима («Драйв» например) коробки передач и нажатия педали акселератора двигатель передает свою мощность на колеса, при этом в работе задействуется множество шестерней (в разрезе на втором фото видно их конструкцию). В этом и заключается принцип работы и устройство АКПП.

Также стоит отметить, что автоматическая коробка делится на две категории по принципу действия:

• Гидравлические устройства.
• Электронные.

Первый тип имеет следующий принцип работы и устройство АКПП. Здесь от центробежного регулятора гидравлической автоматикой используется давление масла. Регулятор, в свою очередь, соединяется с выходным валом АКПП. Помимо этого, в гидравлике подача масла задействуется при нажатии водителем педали газа. Коробка передач после этого получает информацию о ее положении, вследствие чего осуществляется переключение золотников и дальнейшее движение либо остановка автомобиля.

Что касается электронной автоматики, здесь принцип работы и устройство АКПП заключается в использовании соленоидов, перемещающих золотники в корпусе трансмиссии. Кабели данных деталей выходят к электронному блоку управления КПП. Последний элемент принимает решение о перемещении соленоида, при этом берет во внимание положение педали газа, текущую скорость автомобиля и положение рукоятки селектора.

Как видите, обе трансмиссии имеют похожий принцип работы и устройство. И ремонт АКПП, кстати, тоже одинаково дорогой для обеих коробок.

Фрикционы АКПП — Замена пакетов | Неисправности

Автоматическая коробка передач представляет собой сложный элемент, который состоит из многочисленных деталей. Современные автоматические коробки передач обеспечивают максимальную плавность переключения скоростей и улучшают динамические показатели транспортных средств. Добиться подобного удалось за счёт значительного усложнения конструкции трансмиссии, которая полностью управляется электроникой. Рассмотрим поподробнее функцию фрикционов и способы продления их срока эксплуатации.

 

Принцип работы фрикционов в акпп

По своей конструкции фрикционы представляют собой тонкие подвижные и неподвижные металлические кольца, которые устанавливаются на планетарные редукторы. В тот момент, когда передача не включена, диски вращаются относительно друг друга в специальной смазке. При включении передачи специальный гидравлический толкатель зажимает фрикционные диски, после чего планетарный редуктор приходит в движение и передает крутящий момент от двигателя на привод. Во время поездки диски могут совершать десятки и сотни тысяч оборотов. Именно поэтому крайне важно обеспечить качественную смазку трансмиссии, что и позволит продлить срок эксплуатации фрикционов. К характеристикам фрикционных дисков можно отнести их способность выдерживать максимально высокие нагрузки. Для этого их изготавливают из специальных сверхпрочных сплавов, что и позволяет защитить их от износа и сгорания. Сгорать фрикционы  могут при длительном воздействии высоких температур. Происходит подобное при проблемах с отводом тепла и недостатком масла. Именно поэтому вам необходимо пристально следить за системой смазки коробки передач, что и позволит продлить срок службы этого агрегата.

 

 

 

Типы фрикционов акпп

В зависимости от вида автоматической коробки передач используется фрикционы различных типов. Это могут быть одно или же двухсторонние фрикционы. В автоматических коробках старого типа использовались односторонние диски, которые с одной стороны имели стальную поверхность, а с другой специальную накладку. В настоящее время наибольшую популярность получили двусторонние фрикционы, которые изготавливаются из сверхпрочных металлических сплавов. Накладки фрикционов впитывают масло и позволяют эффективно отводить тепло от нагревающихся в процессе работы движущихся дисков. Изготавливаются накладки из различных материалов.

 

Существуют одно и двухсторонние типы

 

Наибольшей популярностью сегодня пользуется графитовое волокно, которое позволяет длительное время сохранять свои рабочие характеристики. Накладки из графитового волокна способны эффективно поглощать тепло и не пригорают даже при экстремальных температурных воздействиях. Использование кевларовых или графитовых накладок позволяет значительно продлить срок эксплуатации фрикционных дисков. Приобрести такие накладки вы можете отдельно, и впоследствии установить их на диски. Изготавливаются накладки для фрикционов в различных типоразмерах, что позволяет с легкостью подобрать их под конкретную коробку передач.

 

 

 

Диагностика и проблемы

В тоже время необходимо отметить, что к пробегу в 100 – 150 тысяч километров на любой автоматической коробке передач уже появиться первые проблемы с фрикционными дисками. Проявляется подобное в задержках или резких рывках при переключении передач. Сложность диагностики состоит в том, что механический износ фрикционов сложно определить, не вскрывая коробку передач. Мастеру для точного определения проблемы с фрикционами необходимо провести вскрытие коробки передач. Выполняется демонтаж трансмиссии, после чего она вскрывается и производится осмотр состояния фрикционных дисков. В том случае, если имеется существенный износ этого элемента, производится его замена. Сами фрикционные диски акпп различаются в зависимости от вида трансмиссии.

 

 

Так выглядят изношенные диски

 

 

Замена фрикционов АКПП

Устанавливаются фрикционы пакетами на каждую планетарную передачу. При этом износ даже в одном пакете может быть неравномерным. Специалисты до сих пор не имеют единого мнения о том, как менять фрикционные диски. Кто-то рекомендуют менять лишь изношенные диски, а не целый пакет. Тогда как другие специалисты утверждают, что при замене только лишь отдельных износившихся дисков в скором времени возникает необходимость производить снова сложный ремонт коробки.

 

Замена фрикционных дисков очень трудоемкий процесс

 

 

Именно поэтому рекомендуется при необходимости ремонта и замены фрикционов выполнять их замену сразу пакетами, что позволит избавить автовладельца от необходимости в ближайшем времени заново производить подобные ремонтные работы. Замена фрикционов акпп должна выполняться исключительно профессиональными специалистами.

 

 

Несмотря на кажущуюся легкость выполнения замены — провести подобную работу самостоятельно не представляется возможным. В первую очередь подобное объясняется необходимостью производить демонтаж коробки с автомобиля. Выполнить подобную операцию можно только лишь при наличии у вас специального профессионального оборудования. Кроме того определить износ фрикционов может только лишь профессиональный специалист.

 

Обучающее видео: замена фрикционов акпп

 

Поэтому мы не рекомендуем вам пытаться экономить на использование услуг профессиональных специалистов из сервисных ремонтных центров. Опытный мастер сможет провести все необходимые ремонтные работы буквально в течение нескольких дней. Автовладельцу лишь необходимо учитывать, что стоимость таких ремонтных работ в силу их повышенной трудоемкости может иметь достаточно высокую стоимость. Тогда как сами пакеты фрикционов имеют не слишком высокую стоимость. При необходимости проведения ремонтных работ и замены фрикционов следует помнить о том, что рекомендуется выбирать расходники от тех производителей, которые зарекомендовали себя с наилучшей стороны. В идеале это должны быть либо оригинальные запчасти или же производители, одобренные самим изготовителем автомобиля. В данном случае вы сможете гарантировать проведение качественных ремонтных работ и отсутствие каких-либо проблем в эксплуатации автоматической коробки передач в будущем.