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.

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:

• «классическая»; ; механическая DSG.

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

— 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.
1. 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.
2. 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.
3. 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 вариаторной коробки отличается от АКПП тем, что она работает без фиксированных скоростных ступеней. В качестве механизма для изменения передаточного числа используются шкивы с конусами на входном и выходном валах, между которых натянут ремень. Для включения задней скорости в автомате установлена планетарная передача.

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

Принцип работы автоматических коробок

Принцип работы всех видов АКПП сводится к изменению передаточного числа для преобразования мощности двигателя. Производители автомобилей подбирают автоматические трансмиссии так, чтобы потенциал силового агрегата был полностью использован. Работа коробки автомат передаёт усилие от мотора к колёсам с минимальными потерями, за счёт отсутствия разрыва сцепления.

Классическая автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка включается с запуском двигателя. Приводится в действие маслонасос для создания жидкостного давления в автомате. Насосное колесо гидротрансформатора раскручивается со скоростью коленвала. Турбинное и реакторное колёс в это время неподвижны.

Водитель нажимает педаль газа и переключает селектор автомата. Двигатель раскручивается, а вместе с ним насосное колесо. От лопастей под действием центробежных сил масло отбрасывается к турбине, заставляя ее вращаться. Жидкость отталкивается обратно к насосному колесу, усиливая его вращение.

В некоторых моделях коробки автомат на скорости 20 — 60 км/ч гидротрансформатор блокируется муфтой. Автомат и мотор жёстко сцепляются, и потерь мощности не происходит, но масло быстрее загрязняется от перегрева и износа фрикционной накладки. Крутящий момент от двигателя переходит по выходному валу в планетарную коробку.

Как работает АКПП далее:

1. В планетарном механизме вращаются шестерни и свободные фрикционные диски. Неподвижные диски сцеплены с корпусом автомата.
2. Электронный блок определяет скорость автомобиля и нагрузку двигателя по показаниям датчиков. Затем передаёт сигнал в гидроблок, что пора переключать передачу. Масляный насос подаёт рабочее давление в каналы гидроплиты.
3. Движение масла в АКПП происходит по следующей схеме. От маслонасоса жидкость проходит через фильтр к гидроблоку. Открывается соответствующий соленоид, пропуская масло к планетарному звену. Жидкость давит на поршни, которые сжимают фрикционные диски.
4. Блокируется элемент планетарного ряда, жёстко связанный с фрикционом, например корона. Теперь крутящий момент передаётся через солнце и водило, при этом меняется передаточное отношение, т.е. скорость вращения и передаваемое усилие выходного вала автомата.
5. Одновременно разблокируется элемент предыдущей передачи.

Автоматическая коробка с ручным режимом управления (Tiptronic, Autostick) даёт возможность водителю задавать команды на переключение передач, но сами переключения проходят также под управлением электронного блока.

Роботизированная КПП

Принцип работы автоматической роботизированной коробки передач (DSG) схож с работой МКПП под управлением электроники. От других трансмиссий робот отличается одновременной работой двумя сцеплениями. Это позволяет переключать скорости быстро, плавно без потери мощности двигателя.

В начале движения в автомате DSG одновременно включаются первая и вторая скорости, но у второй сцепление разомкнуто. Таким образом коробка «готовится» ко включению повышенной передачи. В момент переключения сцепление первой ступени размыкается, а второй смыкается. Для понижения передачи переключения проходят в обратном порядке.

Как и в механической коробке, синхронизаторы переключают скорости, блокируя шестерни, но в автомате муфты действуют под управлением гидравлических цилиндров. Сцепления также работают от гидравлических приводов.

Роботизированную коробку можно представить как две коробки чётных и нечётных передач, которые работают одновременно под управлением Мехатроника.

Вариатор

Принцип действия вариаторной АКПП сводится к изменению диаметров ведущего и ведомого валов и ременной передачи между ними. Конические формы на валу синхронно сходятся и расходятся, увеличивая или уменьшая площадь соприкосновения ремня.

Как работает автомат, когда нужно передать максимальное усилие:

1. По сигналу электронного блока гидравлический или сервопривод раздвигает конусы ведущего вала. Ремень «проваливается» в центр шкива и проходит по малому радиусу.
2. Конусы ведомого вала в этом случае сдвинуты. Ремень проходит по большему радиусу.
3. Ведущий вал делает несколько оборотов, чтобы ведомый прошёл 1 круг.

Чтобы создать наименьшее передаточное отношение коробки, нужно изменить радиусы огибания ремнём на противоположные.

Сцеплением вариатора CVT служит гидротрансформатор, что и в «классике».

Механизмы коробки работают в масляной среде, но состав ATF для CVT отличается свойствами от обычной ATF.

Режимы работы

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

Переключать коробку автомат в ручной режим необходимо:

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

Как пользоваться автоматической коробкой передач

Правильная эксплуатация АКПП начинается с момента запуска мотора:

• селектор выставить в режиме «Р». Двигатель не включится, если сработает блокировка запуска из-за неправильного положения рычага автомата. Кроме того, машина не откатится;
• перед включением мотора нажать педаль тормоза;
• для разблокировки некоторых моделей автоматов нужно вставить и повернуть ключ зажигания (см. мануал к автомобилю).

Как пользоваться коробкой автомат в начале движения:

1. Вставить ключ в замок зажигания.
2. Проверить положение селектора.
3. Нажать педаль тормоза.
4. Запустить двигатель.
5. В зимнее время прогреть АКПП, переводя рычаг во все положения и обратно.
6. Переключить коробку автомат в режим «D».
7. Плавно отпустить тормоз.
8. Нажать педаль газа. От силы нажима зависит скорость разгона. В зимнее время первые 10 км нужно ехать со скоростью 20 км/ч.
9. Для остановки отжать педаль газа и нажать тормоз.
10. Чтобы выйти из машины, нужно поставить переключатель АКПП в режим «P».

Использование нейтрали на светофоре приводит к гидроударам и износу автомата. В пробках используют режим «D». Если нужно остановится, нажимают педаль тормоза.

Плюсы и минусы автоматической КПП

Плюсы и минусы разновидностей АКПП представлены таблицей. Главное достоинство всех конструкций, что передачи в автомате переключаются с помощью электроники, не требуя внимания водителя. Отсюда же следует недостаток: наличие электронных компонентов усложняет конструкцию коробки, удорожает ремонт и появляется вероятность программных ошибок.

Заключение

Автоматическая коробка может быть ступенчатой, бесступенчатой, роботизированной. Любая из конструкций автомата управляется компьютером и нуждается в чистой трансмиссионной жидкости. Чтобы автоматическая коробка работала без проблем и лишних расходов, нужно соблюдать правила использования агрегата и заботиться о его состоянии.

Схема работы АКПП – Автоматической коробки передач

Каждый автовладелец знает, что выбор трансмиссии является ключевым фактором, который влияет на динамические показатели автомобиля. Разработчики постоянно пытаются совершенствовать коробки передач, но большинство автолюбителей все же отдают предпочтение МКПП, так как, из-за сложившегося стереотипа, считают, что она более надежная и простая в использовании. Однако причина кроется в другом – большинство людей просто не знакомы с принципом работы автомата, поэтому и опасаются ее.

В сегодняшней статье мы попытаемся максимально подробно и доступно описать принцип работы автоматической трансмиссии.

Что такое АКПП?

АКПП – это основной элемент конструкции трансмиссии автомобиля, главной целью которой является изменение крутящего момента, а также изменения скорости движения. Различают три варианта автоматической трансмиссии:

• Вариатор;
• Гидроавтомат;
• Роботизированная;

Что лучше – механика или автомат?

Как многие уже могли заметить, большинство российских автолюбителей отдают предпочтение МКПП. Одни эксперты считают, что это связано с менталитетом нации, другие – с установленными негативными стереотипами.

Другое дело американцы, 95% которых не представляют себе процесс вождения автомобиля, без наличия автоматической коробки. Но это совсем не удивляет, ведь АКПП была придумана американскими инженерами, которые хотели упростить жизнь водителей.

Такая же ситуация и в Европе. Если 15-20 лет назад все поголовно использовали механику, то уже сейчас она почти вытеснена из рынка.

В России также наблюдается рост популярности автомата, но, как утверждают эксперты и аналитики, россияне не умеют правильно использовать автоматическую коробку. Каждый день в автомастерские обращается масса автолюбителей с неисправностями, основной причиной которых как раз и является неправильная эксплуатация.

Как работает АКПП?

Для того, чтобы принцип работы автоматической трансмиссии стал более понятным, мы условно разобьем ее на три части: механическая, электронная и гидравлическая.

Начнем обсуждение, конечно же, с механической, так как именно данный элемент и переключает передачи.

Гидравлическая часть является неким посредником, который является связующим звеном.

И, наконец, электронная, которая считается мозгом трансмиссии, отвечающим за переключение режимов, а также обратную связь.

Все понимают, что сердцем автомобиля является мотор. Трансмиссия вовсе не претендует на эту роль, ведь ее смело можно называть мозгом автомобиля. Главной целью АКПП считается преобразование КМ мотора в силу, которая создает условия для движения ТС. Немаловажную роль в этом процессе выполняет гидротрансформатор и планетарные передачи.

Гидротрансформатор

По аналогии с МКПП, гидротрансформатор выполняет функции сцепления, а также регулирует КМ, с учетом частоты вращения и продуцируемой мощности двигателя.

Конструкция гидротрансформатора состоит из трех частей:

• Центростремительная турбина;
• Центробежный насос;
• Направляющий аппарат-реактор;

За счет того, что турбина и насос максимально сближены друг с другом, рабочие жидкости находятся в постоянном движении. Именно благодаря этому удается добиться минимальных потерь энергии. К тому же, гидротрансформатор может похвастаться очень компактными размерами.

Стоит отметить, что коленвал напрямую связан с насосным колесом, а коробочный вал – с турбиной. Именно за счет этого, в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами. Рабочие жидкости передают энергию от мотора к трансмиссии, которая, в свою очередь, через лопатки насоса передает ее на лопасти турбины.

Гидромуфта

Если говорить о гидромуфте, то ее принцип работы очень похож – она также передает КМ, не влияя на его интенсивность.

Гидротрансформатор оснащен реактором в первую очередь для того, чтобы изменять КМ. По сути, это такое же колесо с лопатками, разве что жестче посаженное и менее маневренное. По нему масло возвращается из турбины в насос. Некоторые особенности имеют лопатки реактора, каналы которых постепенно сужаются. За счет этого скорость движения рабочих жидкостей существенно увеличивается.

Из чего состоит АКПП?

Гидротрансформатор – взаимодействует со сцеплением, и не контактирует с водителем.

Планетарный ряд – взаимодействует с шестернями в коробке, и при переключении передач изменяет конфигурацию трансмиссии.

Тормозная лента, задний и передний фрикцион – напрямую переключают передачи.

Устройство управления – это узел, который состоит из насоса, клапанной коробки и маслосборника.

Гидроблок – система клапанных каналов, которые контролируют и управляют нагрузкой двигателя.

Гидротрансформатор – предназначен для передачи крутящего момента от силового агрегата до элементов автоматической трансмиссии. Расположен он между коробкой и мотором, и таким образом выполняет функцию сцепления. Он наполнен рабочей жидкостью, которая улавливает и передает усилия двигателя в масляный насос, находящейся непосредственно в коробку.

Что касается масляного насоса, то он уже передает рабочую жидкость в гидротрансформатор, создавая, таким образом, наиболее оптимальное давление в системе. Поэтому, миф о том, что автомобиль с коробкой-автомат можно завести без стартера – чистая ложь.

Шестеренчатый насос получает энергию прямо от двигателя, из чего можно сделать вывод, что при выключенном моторе давление в системе полностью отсутствует, даже если рычаг переключения АКПП находиться не в начальном состоянии. Поэтому, принудительное вращение карданного вала не сможет завести двигатель.

Планетарный ряд – используется зачастую в автоматической трансмиссии, так как считается более современным и технологичным, нежели параллельный вал, используемый в механике.

Части фрикциона – поршень заставляет двигаться чрезмерное давление масла. Сам поршень очень плотно прижимает ведущие элементы к ведомым, заставляя их вращаться как единое целое, и передавать КМ ко втулке. Стоит отметить, что в АКПП находится сразу несколько таких планетарных механизмов.

Фрикционные диски передают КМ непосредственно колесам автомобиля.

Тормозная лента – используется для блокировки элементов планетарного механизма.

Гидроблок – один из наиболее сложных механизмов в АКПП, который называют «мозгами трансмиссии». Стоит отметить, что ремонт данного элемента очень дорогостоящий.

Виды АКПП

Перманентная гонка технического оснащения автомобилей, заставляет разработчиков придумывать все более изощренные технологии и конструкции, для того, чтобы обогнать конкурентов. Стоит отметить, что это положительно сказывается на развитии ходовой части ТС. Одним из наиболее важных открытий, стало изобретение автоматической коробки передач. Она сразу же начала пользоваться невероятно большим спросом, так как заметно упрощает процесс управления. К тому же она весьма простая в эксплуатации и надежная. Аналитики утверждают, что в скором будущем она полностью вытеснит из рынка МКПП.

На сегодняшний день коробка-автомат используется, как в легковых автомобилях, так и грузовиках, в независимости от типа привода.

Известно, что при управлении автомобилем с МКПП, приходится постоянно держать руку на переключателе передач, что значительно снижает концентрацию на дороге. Коробка-автомат практически лишена подобных недостатков.

Основные преимущества коробки-автомат:

• Повышается эффективность управления;
• Более плавный переход между передачами даже на высокой скорости;
• Двигатель не перегружается;
• Передачи можно переключать как вручную, так и в автоматическом режиме;

Современные АКПП, с точки зрение системы контроля и управления, можно разделить на два типа:

• Трансмиссия с гидравлическим устройством;
• Трансмиссия с электронным устройством, или так называемая роботизированная коробка;

Более понятным это должно стать после ознакомления с приведенным ниже примером:

«Представьте себе ситуацию, что автомобиль двигается по ровной дороге и постепенно приближается к крутому подъему. Если какое-то время просто со стороны наблюдать за этой ситуацией, то можно заметить, что после увеличения нагрузки, машина начинает терять скорость, и, следовательно, интенсивность вращения турбины также снижается. Это приводит к тому, что рабочая жидкость начинает противодействовать движению. В таком случае резко возрастает скорость циркуляции, что способствует увеличению КМ до того показателя, при котором возникнет равновесие в системе».

Такой же принцип работы и в момент начала движения автомобиля. Единственное отличие в том, что в данном случае еще задействуется и акселератор. Благодаря ему увеличивается интенсивность оборотов коленвала и насосного колеса, при том, что турбина остается неподвижной, что позволяет двигателю работать в холостом режиме. Стоит отметить, что КМ резко возрастает, и при достижении определенной отметки, гидротрансформатор начинает выполнять функции звена, которое соединяет воедино ведомый и ведущий элементы. Именно все эти моменты, позволяют во время движения значительно уменьшать уровень потребления горючего, и более эффективно проводить торможение двигателем в случае надобности.

Так для чего же тогда подключать АКПП к гидротрансформатору, если тот самостоятельно способен изменять интенсивность КМ?

Вот почему: коэффициент изменения крутящего момента с помощью гидротрансформатора обычно не превышает 2-3.5. Этого мало для полноценной работы автоматической коробки.

В отличие от механической, автоматическая коробка переключает скорости с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозов. Система автоматически определяет нужную скорость с учетом скорости движения и усилия на педаль акселератора.

Помимо планетарного механизма и гидротрансформатора, АКПП включает в себя также насос, который смазывает коробку. Охлаждением масла занимается радиатор охлаждения.

Разница между коробкой-автомат у заднеприводных и переднеприводных ТС

Существует ряд отличий между компоновкой АКПП автомобилей с передним и задним приводом. Автоматическая трансмиссия переднеприводных автомобилей более компактная, и имеет отдельное отделение, которое называют – дифференциал.

Во всех других аспектах обе трансмиссии идентичны, как в конструктивном, так и функциональном плане.

Для эффективного выполнения всех функций, коробка автомат имеет следующие элементы: гидротрансформатор, узел контроля и механизм выбора режима движения.

Надеемся, что наша статья стала максимально полезной для вас, и помогла вам разобраться в принципах работы АКПП.

Источник https://akppoff.ru/korobka-avtomat/avtomaticheskaya-korobka-peredach

Источник https://autoiwc.ru/other/akpp.html

Источник