Автоматическая коробка передач принцип работы для чайников

Как работает АКПП | Устройство автоматической коробки передач

Отчасти это так, но зная конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы, Вы изначально продливаете жизнь своей коробке передач. В этой статье мы хотели бы рассказать Вам об основных механизмах и принципах работы автоматической коробки передач.

 

Что такое АКПП?

Автоматическая коробка переключения передач — это важный конструктивный элемент трансмиссии транспортного средства, служащая для изменения крутящего момента, направления, а также скорости движения т.с. и для длительного разъединения двигателя от трансмиссии. Различают бесступенчатые (Вариатор), ступенчатые (Гидроавтомат) и комбинированные коробки передач (Роботизированные коробки типа "DSG").

 

 

 

 

Не секрет, что трансмиссия оказывает основное влияние на динамику автомобиля. Производители постоянно испытывают и внедряют новейшие технологии в наши автомобили. Тем не менее большинство автомобилистов предпочитают эксплуатировать автомобили с механической коробкой передач, так как считают, что головной боли последняя приносит гораздо меньше. Отчасти это так, но зная конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы, Вы изначально продливаете жизнь своей коробке передач. В этой статье мы хотели бы рассказать Вам об основных механизмах и принципах работы автоматической коробки передач.

 

Что лучше МКПП или АКПП

---

Как правило, наш отечественный автолюбитель к автоматическим коробкам передач относится с определенными  предубеждениями. Видимо причиной тому наше хроническое нежелание перекладывать на чужие плечи свою проблему и  попытка самостоятельного ее устранения. К примеру, американцы, а ведь именно они придумали АКПП, этим не страдают. В Америке весьма не популярны механические коробки переключения передач и только 5% американских автолюбителей из ста пользуются механикой. Популярность АКПП и в Европе растет из года в год огромными темпами. Конечно же поклонники автомата есть и среди наших соотечественников, вот только правильно эксплуатировать их получается далеко не у всех. По утверждению автомехаников, именно несвоевременное тех. обслуживание и неправильная эксплуатация, зачастую служит первопричиной всех неисправностей автоматической коробки передач.

---

 

 

Как работает АКПП?

Для того, чтобы понять принцип работы автоматической коробки передач - мы условно распределим ее на три части: гидравлическая, электронная и механическая. Как можно догадаться, механическая часть отвечает непосредственно за переключение передач. Гидравлическая передает крутящий момент и создает воздействие на механическую. Электронная - это мозг, который отвечает за переключение режимов (селектор) и обратную связь с системами автомобиля.

 

Как известно сердцем машины является двигатель, в случае с коробкой передач это так же уместно. Трансмиссия должна преобразовывать мощность и крутящий момент двигателя таким образом, чтобы обеспечить для движения транспортного средства необходимые условия. Большую часть этой тяжелой работы выполняет гидротрансформатор (он же "бублик") и планетарные передачи.

 

Гидротрансформатор в зависимости от частоты вращения колес и нагрузки изменяет крутящий момент автоматически и выполняет функции сцепления (как в механической коробке). В свою очередь гидротрансформатор состоит из пары лопастных машин - центростремительной турбины и центробежного насоса, а также между ними расположен направляющий аппарат-реактор.

Турбина с насосом максимально сближены, а их колеса имеют форму, которая обеспечивает непрерывный круг циркуляции рабочих жидкостей. Именно благодаря этому у гидротрансформатора минимальны габаритные размеры и минимальны потери энергии при перетекании жидкостей от насоса к турбине. Коленвал двигателя связан с насосным колесом, а вал коробки передач с турбиной. В виду этого в гидротрансформаторе нет жесткой связи между ведомыми и ведущими элементами, потоки рабочих жидкостей осуществляют передачу энергии от двигателя к трансмиссии, которая с лопаток насоса отбрасывается на лопасти турбины.

 

Как работает АКПП видео:

 

Гидромуфта и гидротрансформатор

 

 

Собственно говоря, гидромуфта работает по такой же схеме, не трансформируя его величину она передает крутящий момент. Реактор введен в конструкцию гидротрансформатора для того чтобы изменять момент. В принципе это такое же колесо с лопатками только жестко посаженное на корпус и до определенного времени не вращающееся. На пути по которому возвращается масло из турбины в насос расположен реактор. Особый профиль имеют лопатки реактора, сужаются постепенно межлопаточные каналы. Благодаря этому скорость рабочих жидкостей текущих по каналам направляющего аппарата, понемногу увеличивается, а выбрасываемая в сторону вращения насосного колеса из реактора жидкость подгоняет и подталкивает его. 

---

Из чего состоит АКПП?

 

1. Гидротрансформатор — сходен со сцеплением в мех.коробке, но управления непосредственно водителем не требует.
2. Планетарный ряд — сходен с блоком шестерен в мех.коробке и изменяет придаточное отношение в автомате при переключении передач.
3. Тормозная лента, задний фрикцион, передний фрикцион — они служат для непосредственного переключения передач.
4. Устройство управления — это целый узел состоящий из шестеренчатого насоса, клапанной коробки и маслосборника. Клапанная плита (гидроблок) — это система каналов с клапанами (соленоидами) и плунжерами, выполняющими функции контроля и управления, также преобразует нагрузку двигателя, степень нажатия на акселератор и скорость движения в гидравлические сигналы. На основании таких сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически меняются передаточные числа.  

 

Гидротрансформатор                                                                                 Планетарный ряд

Тормозная лента                                                                                          Пакеты фрикционов

Гидротрансформатор (torque converter ) - предназначен для того чтобы передавать крутящий момент от двигателя к компонентам АКПП. Установлен он в кожухе расположенном между коробкой и двигателем выполняя функции сцепления. Наполненный рабочей жидкостью в процессе работы он несет высокие нагрузки вращаясь с довольно большой скоростью. Он, поглощая и сглаживая вибрации двигателя и передавая крутящий момент, приводит в действие  насос для масла, который находится в коробке передач.

 

Масляный насос в свою очередь трансмиссионной жидкостью наполняет гидротрансформатор создавая тем самым нужное давление в системе контроля и управления. Поэтому мнение о том, что машину с автоматом можно принудительно завести без стартера разогнав ее до большой скорости, является ошибочным. Энергию шестеренчатый насос получает только от двигателя, при неработающем двигателе давление в системе контроля и управления отсутствует вне зависимости от того в каком положении находится ручка рычага переключения скоростей. Поэтому вращение карданного вала принудительно не заставит коробку заработать, а двигатель — завестись. 

 

Планетарный ряд — в отличие от «механики», где сцепляющиеся между собой шестеренки и параллельные валы, в «автоматах» в основном используются передачи планетарные.
 

Составные части фрикциона — давлением масла в движение приводится поршень (piston). Поршень двигаясь под давлением масла, посредством конического диска ( dished plate) прижимает очень плотно ведомые к ведущим дискам пакета, от чего они вращаются единым целым и осуществляют передачу крутящего момента от барабана к втулке. Несколько планетарных механизмов, обеспечивающие необходимые передаточные отношения, расположены в корпусе коробки передач.

 

Передачу же крутящего момента от двигателя через механизмы планетарные непосредственно к колесам осуществляется при помощи фрикционных дисков, дифференциала и прочих сервисных устройств. Посредством трансмиссионной жидкости через систему контроля и управления происходит управление всеми перечисленными устройствами.

 

Тормозная лента — устройство посредством которого  осуществляется блокировка элементов планетарного ряда.

 

Гидроблок - сложнейший механизм в автоматической коробке. Как мы уже писали выше, это мозги трансмиссии. Наиболее дорогстоящая по ремонту деталь.

 

Устройство АКПП Видео

---

Виды АКПП | Сравнение с механикой | Достоинства и недостатки

Постоянное повышение качества эксплуатации современного транспортного средства неизбежно привело к заметному конструкционному усложнению. Благоприятным образом на двигателе, скоростных качествах и ходовой части  отразилось оборудование автомобиля коробкой-автоматом, что к тому же позволило частично облегчить нагрузку водителя в движении. Благодаря простоте в эксплуатации и надежности, использование данного изобретения обрело широкое применение.

 

В наше с вами время АКПП широко применяются как в легковых и полноприводных авто, так и на грузовиках. Водителю на автомобиле с механической коробкой переключения передач для того чтобы двигаться с нужной скоростью нужно довольно часто «дергать» рычаг переключения передач также он должен самостоятельно следить за скоростью и нагрузкой.Использование коробки-автомата отменяет эти необходимости.

 

На лицо явные преимущества автомата перед механикой, такие как:

 

1. Комфортность управления автомобилем повышается ;
2. Плавно производятся автоматические переключения скоростей ;
3. Ходовая часть и двигатель защищает от перегрузок;
4. Возможно как автоматическое, так и ручное переключение передач.

 

Применяемые на сегодня АКПП условно делятся на два типа. Различаются эти типы в основном системами контроля и управления за использованием трансмиссии.

 

1. У первого типа АКПП управление и контроль выполняется определенным гидравлическим устройством.
2. Эту же функцию в АКПП второго типа выполняет электронное устройство. Роботизированные коробки.

---

 

Приведем вполне конкретные примеры:

 

Предположим, машина, двигается по равнинному отрезку дороги, участок с крутым подъемом. Какое-то время мы не трогаем педаль акселератора и наблюдаем за реакцией гидротрансформатора при изменении условий движения. При увеличении нагрузки на ведущие колеса автомобиль теряет скорость. Как следствие частота вращения турбины падает. Это влияет на противодействие движению рабочих жидкостей внутри гидротрансформатора. От чего возрастает скорость циркуляции, это автоматически увеличивает крутящий момент на валу турбинного колеса до возникновения равновесия между ним и моментом сопротивления движению.

 

Точно так автомат работает при трогании с места. Только теперь самое время задействовать акселератор — после этого обороты коленвала увеличиваются и насосного колеса тоже, а машина и турбина были неподвижны, однако проскальзывание внутри гидротрансформатора не препятствовало холостой работе двигателя. В таком случае в максимальное количество раз трансформируется крутящий момент. Но по достижению необходимой скорости  преобразование крутящего момента становится не нужным. При помощи автоматически действующей блокировки гидротрансформатор превращается в звено, которое жестко связывает ведомый и ведущий валы. При такой блокировке внутренние потери исключаются,  значение передачи КПД увеличивается, при этом режиме движения расход топлива уменьшается и повышается эффективность торможения двигателем при замедлении.

Реактор освобождается и вращается с турбинным и насосным колесами для снижения всех тех же потерь.

С какой же целью КПП присоединяют к гидротрансформатору, когда тот самостоятельно в зависимости от нагрузок на ведущие колеса может величину крутящего момента изменять?

Гидротрансформатор способен изменять крутящий момент с коэффициентом 2-3.5 не более. А для эффективной работы трансмиссии таких диапазонов изменения придаточных чисел явно недостаточно. Также иногда встает необходимость включать заднюю передачу или нейтральную. Коробки-автомат имея зубчатые зацепления все же многим отличаются от механических коробок, к примеру, передачи они переключают без разрывов потока мощности при помощи многодисковых фрикционных муфт приводимых гидравликой и ленточных тормозов. В зависимости от скорости машины и интенсивности нажатия на педаль акселератора автоматически выбирается нужная передача, она то и интенсивность разгона и определяет.

 

Определяет нужную передачу электронный и гидровлический блоки управления автоматической коробкой передач. Водитель же помимо нажатия на педаль газа может выбрать режимы спортивный или зимний (у таких режимов акпп индивидуальный алгоритм переключения передач), а также может выбрать режим который помогает передвигаться по участкам пути со сложным рельефом (в этом режиме автомат не сможет переключится выше определенной передачи).

В состав АКПП кроме планетарного механизма и гидротрансформатора также входит насос снабжающий гидроблок с гидротрансформатором рабочей жидкостью и смазывая коробку, а охлаждает рабочую жидкость, которая имеет свойство перегреваться, входящий в состав коробки-автомата радиатор охладления акпп.

 

---

Отличия в устройстве АКПП заднеприводных и переднеприводных автомобилей

Есть также несколько различий в устройстве и компоновке автоматических трансмиссий заднеприводных и переднеприводных автомобилей. У переднеприводных автомобилей АКПП более компактна и внутри корпуса имеет отделение главной передачи т. е. дифференциал. В остальном функции и принципы действия всех АКПП одинаковы. Для обеспечения движения и выполнения всех функций АКПП оснащена такими узлами, как: гидротрансформатор, узел управления и контроля, коробка передач и механизм выбора режима движения.

 

Заднеприводный автомобиль                                                           Переднеприводный автомобиль

 

---

Как работает автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач позволяет двигателю транспортного средства работать в узком диапазоне скоростей, как это делает механическая коробка передач. Поскольку двигатель достигает более высоких степеней крутящего момента (крутящий момент - это мощность вращения двигателя), зубчатые передачи в трансмиссии позволяют двигателю в полной мере использовать крутящий момент, создаваемый при сохранении соответствующей скорости.

Насколько важна трансмиссия для работы автомобиля? Без трансмиссии у транспортных средств есть только одна передача, для достижения более высоких скоростей требуется вечность, и двигатель быстро изнашивается из-за постоянных высоких оборотов.

Принцип позади автоматической коробки передач

Принцип, лежащий в основе автоматической коробки передач, основан на использовании датчиков для определения подходящего передаточного числа, которое в значительной степени зависит от желаемой скорости транспортного средства. Коробка передач соединяется с двигателем в корпусе колокола, где гидротрансформатор преобразует крутящий момент от двигателя в движущую силу, а в некоторых случаях даже усиливает эту мощность. Преобразователь крутящего момента в трансмиссии делает это, передавая эту мощность на карданный вал через планетарный редуктор и диски сцепления, которые затем позволяют приводным колесам в транспортном средстве вращаться, обеспечивая движение вперед, с различными передаточными числами, необходимыми для разных скоростей.В зависимости от марки и модели это относится к автомобилям с задним, передним и полным приводом.

Если бы в автомобиле было только одно или два зубчатых колеса, проблема была бы в том, чтобы подняться на более высокие скорости, потому что двигатель вращался только на определенных оборотах в зависимости от передачи. Это означает более низкие обороты для более низких передач и, следовательно, более низкую скорость. Если бы наивысшая передача была второй, то автомобилю потребовалось бы бесконечно набирать скорость на более низких оборотах, постепенно наращивая более высокие и более высокие обороты по мере того, как автомобиль набирал скорость.Стресс на двигателе также становится проблемой при работе на более высоких оборотах в течение более длительных периодов времени.

Благодаря использованию определенных передач, которые работают в сочетании друг с другом, транспортное средство постепенно набирает скорость по мере того, как оно поднимается на более высоких передачах. Когда транспортное средство переключается на более высокие передачи, обороты уменьшаются, создавая меньшую нагрузку на двигатель. Различные зубчатые колеса представлены передаточным числом (которое является отношением зубчатых колес как по размеру, так и по количеству зубьев, которые у них есть). Меньшие шестерни вращаются быстрее, чем большие, и в каждой позиции (с первого по шестое в некоторых случаях) используются разные шестерни разного размера и числа зубьев для достижения плавного ускорения.

Охладитель трансмиссии необходим при перевозке тяжелых грузов, поскольку более тяжелая нагрузка создает дополнительную нагрузку на двигатель, заставляя его работать горячее и сжигать трансмиссионную жидкость. Охладитель трансмиссии находится внутри радиатора, где он отводит тепло от трансмиссионной жидкости. Жидкость проходит через трубки в охладителе к охлаждающей жидкости в радиаторе, поэтому трансмиссия не нагревается и может выдерживать более высокие нагрузки.

Что делает гидротрансформатор

Преобразователь крутящего момента умножает и передает крутящий момент, создаваемый двигателем транспортного средства, и передает его через шестерни в коробке передач на ведущие колеса в конце ведущего вала.Некоторые преобразователи крутящего момента также действуют как блокирующий механизм, связывающий двигатель и трансмиссию при работе на аналогичных скоростях. Это помогает предотвратить проскальзывание коробки передач, что приводит к потере эффективности.

Гидротрансформатор может принимать одну из двух форм. Первая, гидравлическая муфта, использует, по меньшей мере, двухэлементный привод для передачи крутящего момента от передачи на ведущий вал, но не умножает крутящий момент. Используемая в качестве альтернативы механической муфте, гидравлическая муфта передает мощность вращения двигателя на колеса через карданный вал.Другой, преобразователь крутящего момента, использует в общей сложности по меньшей мере три элемента, а иногда и больше, для увеличения выходного крутящего момента от коробки передач. Преобразователь использует ряд лопаток и реактора, или лопатки статора, для увеличения крутящего момента, что приводит к увеличению мощности. Статор или статические лопасти служат для перенаправления трансмиссионной жидкости до ее попадания в насос, что значительно повышает эффективность преобразователя.

Внутренняя работа планетарной передачи

Знание того, как детали автоматической коробки передач работают вместе, действительно может оценить все это.При взгляде на автоматическую коробку передач, помимо различных лент, пластин и шестеренного насоса, основным компонентом является планетарная коробка передач. Эта передача состоит из солнечной шестерни, планетарных шестерен, держателя планетарных шестерен и кольцевой шестерни. Приблизительно размером с канталупу планетарный редуктор создает различные передаточные числа, необходимые для трансмиссии, чтобы достичь необходимых скоростей для движения вперед во время движения, а также для движения назад.

Различные типы передач работают вместе, работая как вход или выход конкретного передаточного числа, требуемого в любой момент времени.В некоторых случаях зубчатые колеса бесполезны в определенном соотношении и поэтому остаются неподвижными, а полосы внутри коробки передач удерживают их в стороне до тех пор, пока они не понадобятся. Другой тип зубчатой ​​передачи, составной планетарный редуктор, включает в себя два комплекта солнечной и планетарной шестерен, но только одну зубчатую передачу. Цель этого типа коробки передач состоит в том, чтобы обеспечить крутящий момент в меньшем пространстве или повысить общую мощность транспортного средства, например, в грузовом автомобиле большой грузоподъемности.

Изучение Gears

Когда двигатель работает, трансмиссия реагирует на любую передачу, которую водитель включает в это время.В режиме парковки или нейтрали коробка передач не включается, поскольку транспортным средствам не требуется крутящий момент, когда транспортное средство не находится в движении. Большинство транспортных средств имеют различные приводные механизмы, полезные при движении вперед, начиная с первой до четвертой передачи.

Высокопроизводительные транспортные средства имеют тенденцию иметь еще больше передач, вплоть до шести, в зависимости от марки и модели. Чем ниже передача, тем ниже скорость. Некоторые транспортные средства, особенно средние и тяжелые грузовики, используют повышенную передачу, чтобы помочь поддерживать более высокие скорости при сохранении лучшей топливной эффективности.

Наконец, транспортные средства используют заднюю передачу, чтобы поддержать. Задняя передача использует одну из меньших передач, чтобы включить большую планетарную передачу, а не наоборот при движении вперед.

Как трансмиссия использует сцепления и полосы

Кроме того, автоматическая коробка передач использует сцепления и ленты, чтобы помочь ей достичь различных необходимых передаточных чисел, в том числе для ускорения. Муфты вступают в действие при соединении частей планетарных шестерен друг с другом, в то время как ленты помогают удерживать шестерни в неподвижном состоянии, чтобы они не вращались, когда они не нужны.Ленты, управляемые гидравлическими поршнями внутри трансмиссии, фиксируют части зубчатой ​​передачи. Гидравлические цилиндры и поршни также управляют сцеплениями, заставляя их включать передачи, необходимые для определенного передаточного числа и скорости.

Диски сцепления находятся внутри барабана сцепления в коробке передач и чередуются со стальными пластинами между ними. Диски сцепления, в форме дисков, врезаются в стальные листы с помощью специального покрытия. Вместо того, чтобы повредить пластины, диски постепенно захватывают их, медленно прикладывая мощность, которая затем передается на ведущие колеса автомобиля.

Диски сцепления и стальные пластины представляют общую область, где происходит проскальзывание. В конечном итоге это проскальзывание приводит к попаданию металлической стружки в остальную часть коробки передач и возможному отказу коробки передач. Механик осмотрит коробку передач, если автомобиль испытывает проблемы с проскальзыванием коробки передач.

Гидравлические насосы, клапаны и регулятор

Но откуда "настоящая" сила берется в автоматической коробке передач? Истинная сила заключается в гидравлике, встроенной в корпус трансмиссии, включая насос, различные клапаны и регулятор.Насос забирает трансмиссионную жидкость из поддона, расположенного в нижней части трансмиссии, и подает ее в гидравлическую систему для приведения в действие муфт и полос, содержащихся в нем. Кроме того, внутренняя шестерня насоса соединяется с наружным корпусом гидротрансформатора. Это позволяет ему вращаться с той же скоростью, что и двигатель автомобиля. Внешнее зубчатое колесо насоса вращается в соответствии с внутренним зубчатым колесом, что позволяет насосу втягивать жидкость из поддона с одной стороны, а подавать ее в гидравлическую систему с другой стороны.

Регулятор регулирует трансмиссию, давая ей знать скорость транспортного средства. Регулятор, который содержит подпружиненный клапан, открывается тем быстрее, чем движется автомобиль. Это позволяет гидравлике трансмиссии пропускать больше жидкости на более высоких скоростях. Автоматическая коробка передач использует один из двух типов устройств, ручной клапан или вакуумный модулятор, чтобы определить, насколько интенсивно работает двигатель, увеличивая давление по мере необходимости и запрещая использование определенных передач в зависимости от используемого передаточного числа.

При надлежащем обслуживании коробки передач владельцы транспортных средств могут рассчитывать на то, что она будет работать в течение всего срока службы транспортного средства. Высокопрочная система, автоматическая коробка передач использует много различных частей, включая гидротрансформатор, планетарные передачи и барабан сцепления, чтобы подавать мощность на ведущие колеса автомобиля, поддерживая его на желаемой скорости.

Если у вас возникли проблемы с автоматической коробкой передач, обратитесь за помощью к механику для поддержания уровня жидкости, осмотрите его на предмет повреждений и отремонтируйте или замените его при необходимости.

Общие проблемы и симптомы проблем с автоматической коробкой передач

Некоторые из наиболее распространенных проблем, связанных с неисправной коробкой передач:

• Отсутствие реакции или колебаний при включении передачи. Это обычно указывает на проскальзывание в передаче.
• Передача производит множество странных скулов, ударов и гудения. Пусть механик проверит ваш автомобиль, когда он издает шум, чтобы определить, в чем проблема.
• Утечка жидкости указывает на большие проблемы, и вы должны иметь механика для решения этой проблемы как можно скорее. Трансмиссионная жидкость не горит как моторное масло. Механическая проверка уровня жидкости на регулярной основе может помочь решить потенциальную проблему до ее начала.
• Горящий запах, особенно в зоне передачи, может указывать на очень низкий уровень жидкости. Трансмиссионная жидкость предохраняет шестерни и детали коробки передач от перегрева.
• Индикатор проверки двигателя также может указывать на проблему с автоматической коробкой передач.Пусть механик проведет диагностику, чтобы найти точную проблему.