Устройство АКПП автомобиля и принцип работы. Типы АКПП

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 и принцип работы классической АКПП

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

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

Что такое АКПП и история ее создания

Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.

В настоящее время существует несколько видов автоматической КПП:

В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату.

История изобретения

Основу автоматической трансмиссии составляет планетарная коробка передач и гидротрансформатор, впервые изобретенный исключительно для нужд судостроения в 1902 году немецким инженером Германом Фиттенгером. Далее в 1904 году братья Стартевенты из Бостона представили свой вариант автоматической КПП, имеющий две коробки передач и напоминающий чуть доработанную механику.

Автомобиль, оснащенный планетарной коробкой передач, впервые увидел свет под маркой Ford Т. Суть коробки заключалась в плавном переключении скоростей за счет двух педалей. Первая включала повышающую и понижающую передачи, а вторая – заднюю.

Эстафету приняла компания General Motors, которая в середине 1930-х годов выпустила полуавтоматическую трансмиссию. Сцепление в автомобиле еще продолжало присутствовать, а планетарным механизмом управляла гидравлика.

Приблизительно в это же время компания Крайслер доработала конструкцию коробки гидромуфтой, а вместо двухступенчатой коробки стал использоваться овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы.

Первую в мире полностью автоматическую КПП в 1940 году создала все та же компания General Motors. АКПП представляла собой сочетание гидромуфты с четырехступенчатой планетарной коробкой с автоматическим управлением посредством гидравлики.

Сегодня известны уже шести-, семи-, восьми- и девятиступенчатые АКПП, производителями которых являются как автоконцерны (KIA, Hyundai, BMW, VAG), так и специализированные компании (ZF, Aisin, Jatco).

Плюсы и минусы АКПП

Как и любая коробка передач, автоматическая трансмиссия имеет как плюсы, так и минусы. Представим их в виде таблицы.

Устройство автоматической трансмиссии

Устройство АКПП достаточно сложное и состоит из следующих основных элементов:

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

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

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

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

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

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

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

В автоматической коробке применяются следующие датчики:

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

Подробнее про датчики АКПП можно почитать тут.

Принцип работы и срок службы АКПП

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

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

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

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

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

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

Управление АКПП

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

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

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

Также имеются и дополнительные кнопки, характеризующие режимы работы АКП:

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

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

Заключение

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

Что такое трансмиссия автомобиля

Людям, чья деятельность не связана с механикой или управлением транспорта, значение слова «трансмиссия» практически неизвестно. Для чего нужна трансмиссия, какую роль она играет в конструкции автомобиля, из чего состоит и как научиться определять самые частые поломки — читайте в этой статье.

Что такое трансмиссия?

Сам термин пришел в русский язык из итальянского: существительное «transmissio» обозначает переход, передачу. Глагол «transmittere» звучит как передавать, пересылать. Под трансмиссией в машиностроении в широком смысле понимают передачу энергии от ее источника (двигателя, силовой установки) к рабочим органам машины. В автомобиле независимо от его типа (легкового, грузового) трансмиссия — система узлов и механизмов, передающих вращательное, поступательное движение от двигателя к колесам.

От правильной работы каждого компонента системы зависят:

• безопасность водителя, пассажира;
• расход топлива;
• износ трущихся, соприкасающихся друг с другом деталей;
• соответствие технических характеристик сведениям, заявленным производителем.

Трансмиссионные детали, узлы и механизмы производят из износоустойчивых материалов, способных выдерживать высокие механические нагрузки, воздействие перепадов температур, химически активных веществ. Для уменьшения трения, охлаждения трансмиссии применяют специальные моторные масла, которые нужно регулярно менять согласно инструкции завода-производителя авто.

Что входит в трансмиссию автомобиля

Стандартный комплект трансмиссионной передачи состоит из нескольких компонентов:

• сцепления;
• коробки передач;
• карданной передачи;
• главной передачи;
• дифференциала;
• полуосей.

В зависимости от компоновки (передний, задний, полный привод) трансмиссия может включать другие узлы: ШРУСы (шарниры равных угловых скоростей), раздаточные коробки, фрикционные, вязкостные муфты.

Сцепление

Сцепление — набор деталей, который способен на некоторое время отделить передачу крутящего момента от двигателя к колесам. Узел устанавливают на машинах, оснащенных механическими коробками передач. Принцип действия — сухое трение дисков: Если крайняя левая педаль остается не нажатой, два диска ведомый (трансмиссия) и ведущий (двигатель) остаются плотно прижатыми друг к другу.

Механизм крайне чувствителен к неправильным действиям водителя и может часто выходить из строя из-за резкого включения сцепления («сгорают» соприкасающиеся детали). У большинства авто с автоматическими коробками переключения передач роль сцепления играют гидротрансформаторы — две турбины, связанные валами с двигателем и трансмиссией, которые вращаются в моторном масле. Ведущая турбина передает свою энергию вращения жидкости, от движения которой начинает вращаться ведомая.

Для простоты восприятия — это как два пропеллера, расположенные друг напротив друга. После включения одного струя воздуха начинает вращать лопасти второго. Вместо пропеллеров — турбины, вместо воздуха — вязкое моторное масло.

Коробка передач

Частота вращения коленчатого вала в двигателе примерно в 4 раза больше, чем тот же показатель у ведущих колес. Одна из функций трансмиссии — установка нужного крутящего момента, сообщаемого колесам. Например, При преодолении бездорожья на низкой передачи двигатель работает интенсивнее, а колеса вращаются медленнее. Разрыв в частоте вращения коленвала и ведущих колес сокращается, когда машина двигается по шоссе с высокой скоростью и относительно невысоких оборотах двигателя. Такую возможность предоставляет КПП — сложная система валов и шестерен, преобразующих крутящий момент до нужного показателя. Коробки изготавливают в нескольких вариантах:

• ручные (МКПП);
• автоматические (АКПП).

Коробки-автоматы делятся на собственно автоматические, роботизированные и вариаторы.

Карданная передача

Карданный вал — деталь, передающая вращение двигателя от коробки передач к задней оси автомобиля. Такой вид соединения используют в производстве заднеприводных либо полноприводных моделях авто. Характерная особенность — вал состоит из двух частей, соединенных под углом специальным шарниром. В переднеприводных автомобилях крутящий момент передается прямо к колесам валами из кардана коробки передач.

Главная передача

Узел, который сообщает вращение коленвала к ведущему мосту, называют главной передачей. Основная функция — уменьшение вращательного момента, передаваемого к колесам. Чем больше разница между количеством оборотов двигателя и колес, тем выше проходимость авто.

Дифференциал

При движении колеса машины (передние, задние, с правой либо левой стороны) могут вращаться с разной скоростью. Например, при повороте направо правые колоса преодолевают меньший путь, чем левые, поэтому вращаются медленнее. То же самое происходит, когда авто двигается по неровной проезжей части с большими неровностями. Для компенсации неравных скоростей вращения используют дифференциал — систему шестерен, вращающихся с двумя степенями свободы. Блокировка дифференциала (одна из функций в полноприводных автомашинах) заставляет колеса одной оси либо двух осей вращаться с одинаковой скоростью.

Виды трансмиссий автомобиля

Тип трансмиссионной системы зависит от источника энергии и способа передачи крутящего момента от ДВС к колесам транспорта. Автопроизводители выпускают транспорт с несколькими видами трансмиссий:

• механической;
• гидромеханической;
• электрической;
• гибридной.

Механическая

Наиболее распространенный вид передачи энергии, присутствует во всех автомобилях с механической коробкой переключения передач и блоком сцепления. Вращение коленвала передается через диски сцепления к коробке передач и другим трансмиссионным узлам.

Гидромеханическая

Набирает популярность благодаря широкому использованию АКПП в новых моделях авто. Механическое вращение трансформируется в движение жидкости (масла) в гидротрансформаторе — более совершенной замене сцепления. Передача крутящего момента через трансформатор — более плавная.

Электрическая

Используется в электрокарах и машинах с гибридными силовыми установками. В первом случае электроэнергия из аккумулятора приводит в действие электромотор, вращающий колеса. Автогибриды оснащены двумя типами силовых установок: двигателями внутреннего сгорания, электродвигателями, а также аккумуляторами. Часть моделей авто использует ДВС только после разгона до определенной скорости, до этого момента колеса крутит электроток. Некоторые решения позволяют постоянно передвигаться при помощи электродвигателей, используя бензиновый мотор невысокой мощности только для подзарядки аккумуляторов.

Читайте также: Что такое раздаточная коробка в автомобиле и как она работает.

Наиболее частые признаки поломки трансмиссии

Наиболее сложный в ремонте элемент трансмиссии — коробка переключения передач. Владельца автомобиля должны насторожить:

• трудности при переключении передач, хруст, скрипы, другие посторонние звуки при переведении рычага в другое положение;
• невозможно включить передачу;
• в салоне появляется резкий запах моторного масла;
• шелест, стуки, когда рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.

Утечка масла из КПП — серьезная причина сразу же обратиться к специалистам. Недостаток смазки способен полностью вывести механизм из строя.

Повреждение тросика, «слабая» педаль сцепления способны привести к «залипанию» муфты сцепления. При нажатии на педаль диски не смогут разъединиться, и переключить скорость не получится. При этом раздается неприятный скрежещущий звук.

Читайте также: Что такое дифференциал в автомобиле и для чего он нужен.

Устройство и принцип работы классической АКПП

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

Что такое АКПП и история ее создания

Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.

В настоящее время существует несколько видов автоматической КПП:

• гидромеханическая (классическая);
• механическая с двумя сцеплениями (например, DSG); ; .

В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату.

История изобретения

Основу автоматической трансмиссии составляет планетарная коробка передач и гидротрансформатор, впервые изобретенный исключительно для нужд судостроения в 1902 году немецким инженером Германом Фиттенгером. Далее в 1904 году братья Стартевенты из Бостона представили свой вариант автоматической КПП, имеющий две коробки передач и напоминающий чуть доработанную механику.

Автомобиль, оснащенный планетарной коробкой передач, впервые увидел свет под маркой Ford Т. Суть коробки заключалась в плавном переключении скоростей за счет двух педалей. Первая включала повышающую и понижающую передачи, а вторая – заднюю.

Эстафету приняла компания General Motors, которая в середине 1930-х годов выпустила полуавтоматическую трансмиссию. Сцепление в автомобиле еще продолжало присутствовать, а планетарным механизмом управляла гидравлика.

Приблизительно в это же время компания Крайслер доработала конструкцию коробки гидромуфтой, а вместо двухступенчатой коробки стал использоваться овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы.

Первую в мире полностью автоматическую КПП в 1940 году создала все та же компания General Motors. АКПП представляла собой сочетание гидромуфты с четырехступенчатой планетарной коробкой с автоматическим управлением посредством гидравлики.

Сегодня известны уже шести-, семи-, восьми- и девятиступенчатые АКПП, производителями которых являются как автоконцерны (KIA, Hyundai, BMW, VAG), так и специализированные компании (ZF, Aisin, Jatco).

Плюсы и минусы АКПП

Как и любая коробка передач, автоматическая трансмиссия имеет как плюсы, так и минусы. Представим их в виде таблицы.

Устройство автоматической трансмиссии

Устройство АКПП достаточно сложное и состоит из следующих основных элементов:

;
• планетарный механизм;
• блок управления АКПП (TCU); ; ;
• гидроблок;
• ленточный тормоз;
• масляный насос;
• корпус.

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

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

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

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

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

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

В автоматической коробке применяются следующие датчики:

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

Подробнее про датчики АКПП можно почитать тут.

Принцип работы и срок службы АКПП

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

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

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

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

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

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

Управление АКПП

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

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

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

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

Также имеются и дополнительные кнопки, характеризующие режимы работы АКП:

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

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

Заключение

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

Источник http://autogear.ru/article/549/61/chto-predstavlyaet-soboy-ustroystvo-akpp/

Источник http://aboutmycar.ru/obsluzhivanie-avtomobilya/transmissiya/chto-takoe-akpp-ustrojstvo-i-princip-raboty-klassicheskogo-avtomata/

Источник http://techautoport.ru/transmissiya/korobka-peredach/akpp.html