Устройство АКПП и принцип действия коробки автомат – детальный разбор

Устройство АКПП и принцип действия коробки автомат. Детальный разбор

Скачать PDF

Современные роботизированные трансмиссии или устройство АКПП и принцип действия коробки автомат. В данной рубрике речь пойдет о таком виде КПП как автомат и его клонах.

Сам по себе тип КПП был зачат еще в далеких 60-х годах и на сегодня это не ноу-хау, но вот такое агрессивное использование действительно настораживает.

Признаки неисправности АКПП

Признаки неисправности автоматической коробки передач могут быть совершенно разные (конкретные примеры описаны в таблице неисправностей ниже). Эксплуатация любого автомобиля неизменно сопряжена с серьезными нагрузками на трансмиссию, в результате чего может выйти из строя АКПП. Хотя подавляющее большинство известных брендов стараются предельно увеличивать эксплуатационный срок каждого из составляющих элементов, коробка передач все еще остается сравнительно уязвимой. Наиболее характерный «симптом» неисправности — возникновение толчков и рывков во время езды.

Сразу стоит лишь отметить, что возникновение неисправностей обязывает вас обратиться к специалистам как можно скорее; «задержавшись», вы можете усугубить. Также возникновение проблем с АКПП нередко становится одной из первопричин ДТП: вождение машины с вышедшей (или выходящей из строя) коробкой передач — серьезный риск для жизни.

Подавляющее большинство современных автомобилей оснащено специальными датчиками и регуляторами, которые уведомляют водителя о:

низком уровне трансмиссионной жидкости;
появлении неполадок с изменением режимов;
слишком высокой температуре автоматической трансмиссии;
слабом давлении рабочей смазки.

Однако в подавляющей массе случаев неисправности АКПП невозможно определить таким образом: требуется специальная компьютерная диагностика, а подчас и разборка транспортного средства (проводится в тех случаях, когда компьютерная диагностика не смогла выявить корень проблемы). Вы можете узнать точную причину неисправности и произвести ремонт АКПП в Москве в автосервисе «Сокольники».

Устройство автоматической трансмиссии

Устройство АКПП достаточно сложное и состоит из следующих основных элементов:

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

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

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

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

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

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

Пример гидравлической схемы АКПП

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

В автоматической коробке применяются следующие датчики:

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

Подробнее про датчики АКПП можно почитать тут.

Из чего состоит АКПП

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.

Типы АКПП и их различие

На рынке представлены автомобили с тремя основными видами коробок-автомат, имеющими конструктивные отличия.
Кратко рассмотрим их особенности:

1. Классическая АКПП (гидротрансформатор). Один из наиболее востребованных вариантов трансмиссии, который устанавливается на многих новых автомобилях. В состав такого изделия входит редуктор, гидротрансформатор и система управления. Подобные коробки активно применяются на легковых и грузовых машинах. Они не рекомендуются новичкам, ведь перестроиться на них после «механики» крайне сложно.
2. Роботизированная КПП. Более современный вариант автоматической трансмиссии. Здесь скорости переключаются за счет связи электрических элементов, управляемых блоком управления. Главной особенностью такой «коробки» является наличие сцепления в кожухе.
3. Вариатор. Главным отличием такого «автомата» является отсутствие ступеней, а изменение скорости происходит с максимальной плавностью (без малейших рывков). Такая конструкция способствует снижению расхода горючего и улучшению динамики. Конструктивно вариаторы могут работать на ремне, тороиде или цепи.

В отдельную категорию также входят DSG, представляющие собой роботизированные АКПП. Здесь 1-я и 2-я скорость включаются автоматически при отключенном сцеплении. Также имеются многовальные КПП прямого переключения, предусмотренные в большей части на спортивных машинах.

Устройство гидравлического блока

Как уже говорилось, гидравлический блок, это звено в управлении движением трансмиссионной жидкости, давлением и доступом к необходимым точкам механической части коробки. Узел состоит из корпуса, клапанов и пружин. Корпус блока представляет собой алюминиевые части, соединенные между собой. Клапана, расположенные в корпусе, либо механические, либо соленоиды.

Электромагнитный клапан гидроблока АКПП, или соленоид, это электромеханическое устройство, регулирующее поток жидкости. В состав входит корпус, соленоид, с установленным диском или поршнем для регулировки потока. Соленоид представляет собой электромагнит с установленным сердечником внутри, при подаче напряжения на катушку сердечник втягивается и перекрывает канал с жидкостью. При отключении напряжения, клапан возвращается в исходное положение.

Типы клапанов гидравлического блока:

• Клапана, регулирующие давление;
• Клапана, управляющие переключением;
• Клапана, перераспределяющие потоки жидкости;
• Клапана плавной регулировки давления.

Справка

К сановным составляющим автоматической коробки передач относятся:

• Гидравлический трансформатор.
• Редуктор планетарного принципа действия.
• Система гидравлического управления.

В задачи гидравлического трансформатора входит обеспечение изменения крутящего момента от силового агрегата к редуктору планетарного принципа действия. Дополнительно гидротрансформатор обеспечивает снижение вибрации при работе узла.

Составляющие гидротрансформатора

Гидравлический трансформатор включает в себя:

• насосное колесо с лопастями;
• турбинное колесо с лопастями;
• реакторное колесо с лопастями;
• в комплектацию входит блокировочная муфта;
• муфта, отвечающая за свободный ход.

Для стабильной работы всей конструкции используется техническая жидкость Automatic Transmissions Fluid.

Специальной рабочей жидкостью заполняется корпус механизма гидравлического трансформатора. Роль технической жидкости для АКПП выполняет знакомое нам трансмиссионное масло.

Планетарный редуктор

К задачам редуктора планетарного принципа действия относится изменение крутящего момента (ступенчатый вариант). Планетарный редуктор обеспечивает движение транспортного средства задним ходом.

В комплектацию планетарного редуктора входят:

• муфты сцепления;
• тормоза ленточного типа;
• планетарные элементы;
• солнечная шестерня;
• сателлиты;
• коронная шестерня;
• водило.

Давайте рассмотрим принцип действия планетарного редуктора.

Муфта конструкции блокирует элементы планетарного ряда. В это время ленточный тормоз удерживает один из элементов в неподвижном состоянии. Такой принцип действия стал возможным за счёт соединения с корпусом данного узла.

Стабильная работа гидравлических цилиндров, которые приводят в действие тормоза и муфты контролируется системой гидравлического управления.

При блокировке короны происходит увеличение придаточного отношения. Солнце, наоборот, уменьшает придаточное отношение. Водила обеспечивает изменение направления вращения.

Вывод: планетарный редуктор является основным элементом в гидротрансформаторе.

Коротко о системе гидравлического управления

К составляющим системы, о которой идёт речь, относятся:

• Масляный насос.
• Регулятор центробежного принципа действия.
• Система клапанов, в том числе масляных.
• Исполнительные устройства.

Когда автомобиль трогается с места, масляный насос создаёт оптимальное давление, что, в свою очередь, обеспечивает блокировку планетарных элементов.

Это необходимо для того, чтобы крутящий момент на выходе был минимальный для первой передачи. При увеличении оборотов повышается давление, происходит переход с 1 на 2 передачу.

При увеличении нагрузки на колёса автоматически понижается давление. Происходит обратный принцип действия: переход с повышенной передачи на пониженную передачу.

В заключение

Как видим, ничего страшного в принципе действия гидравлического трансформатора АКПП нет. Автоматическая коробка – это наиболее прогрессивный вариант узла автомобиля. АКПП позволяет плавно, без рывков осуществлять переход (при необходимости) с пониженной передачи на повышенную передачу и наоборот. АКПП позволяет автомобилю плавно трогаться с места.

Узел, о котором идёт речь, постоянно модернизируется и совершенствуется. С каждым годом становится всё сложнее. Возможно, именно это пугает водителей со стажем, привыкшим к МКПП.

Но каждый раз при внесении изменений и дополнений в АКПП проводятся многочисленные тесты. Прототипы накручивают десятки, сотни тысяч километров перед установкой на очередную модель автомобиля.

Поэтому выбор автомобиля с той или иной коробкой передач дело субъективное. Можно долго спорить о возможностях АКПП и говорить о преимуществах МКПП.

И ещё

К однозначному выводу прийти практически невозможно. Как говорилось ранее выбор, и ответственность лежит полностью на покупателе (водителе).

Именно он определяет степень комфорта управления транспортным средством с АКПП или МКПП.

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