Устройство и принцип работы классической АКПП

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.

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

Гидротрансформатор

Служит для передачи крутящего момента от двигателя к элементам АКПП. Он установлен в промежуточном кожухе, между двигателем и коробкой передач и выполняет функции обычного сцепления. В процессе работы этот узел, наполненный трансмиссионной жидкостью, несет высокие нагрузки и вращается с большой скоростью.

Он не только передает крутящий момент, поглощает и сглаживает вибрации двигателя, но и приводит в действие масляный насос, находящийся в корпусе коробки передач. Масляный насос наполняет трансмиссионной жидкостью гидротрансформатор и создает рабочее давление в системе управления и контроля.

Поэтому неверно мнение, что автомобиль с коробкой «автомат» можно завести принудительно, не используя стартер, а разогнав его. Насос АКПП получает энергию только от двигателя, и если он не работает, то давление в системе управления и контроля не создается, в каком бы положении не находился рычаг выбора режима движения. Следовательно, принудительное вращение карданного вала не обязывает коробку передач работать, а двигатель — вращаться.

Планетарный ряд

В отличие от механической трансмиссии, в которой используются параллельные валы и сцепляющиеся между собой шестерни, в автоматических трансмиссиях в подавляющем большинстве используются планетарные передачи.

В корпусе коробки передач расположены несколько планетарных механизмов, они и обеспечивают необходимые передаточные отношения. А передача крутящего момента от двигателя через планетарные механизмы к колесам происходит с помощью фрикционных дисков, дифференциала и других устройств. Управление всеми этими устройствами осуществляется благодаря трансмиссионной жидкости через систему управления и контроля.

Тормозная лента

Устройство, используемое для блокировки элементов планетарного ряда.

Клапанная коробка представляет систему каналов с расположенными клапанами и плунжерами, которые выполняют функции контроля и управления. Это устройство преобразует скорость движения автомобиля, нагрузку двигателя и степень нажатия на педаль газа в гидравлические сигналы.

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.

Коробка-автомат типтроник.

Изначально «Типтроник» – это товарный знак, запатентованный компанией «Porsche». Позже термин стал применяться к АКП определённой конструкции в независимости от того, кто её разрабатывал и выпускал.

Селектор переключения передач АКПП Типтроник

В автоматическом режиме эта коробка идентична гидромеханической коробке-автомату. Но конструкцией предусмотрен ещё и режим ручного управления. При нём водитель имеет возможность устанавливать используемый диапазон передач. Также он может включать нужную скорость вручную, как при эксплуатации «механики». Осуществляется эта функция путём переведения рычага в специальное положение и последующими короткими толчками его к значкам «+» или «-».

Все достоинства и недостатки гидромеханической коробки-автомата свойственны и типтронику, хотя возможность ручных переключений создаёт дополнительные преимущества.

Преимущества автоматической коробки передач

При наличии работы «автомата» заметно возрастает легкость управления машиной;
Все рабочие узлы АКПП меньше подвержены излишним нагрузкам;
Возможность работать на «механике» остается.

Автоматическая коробка передач делится на два типа

1. Работа АКПП управляется специальным гидравлическим узлом;
2. Блоком переключения скоростей руководит электронное устройство.

В качестве иллюстрации можно упомянуть о таком факте. Авто двигается по ровному участку дороги, которая переходит в заметный подъем.

Нагрузка неизбежно увеличатся, колеса машины замедляют кругооборот, скорость падает. В АКПП турбина вращается медленнее, что оказывает воздействие на динамику жидкостей в самом «бублике». Это повышает циркуляцию, что повышает неизбежно вращательный импульс колеса турбины, продолжаться это будет, пока не возникнет равновесного состояния.

Подобный алгоритм работает в АКПП при старте машины с места.

Крутящий импульс перестает быть необходимым при достижении авто определенной скорости. Срабатывает автоматическая блокировка, гидротрансформатор становится звеном, которое крепко соединяет оба вала.

Преимущество работы подобного механизма в АКПП: не расходуется энергия на внутренние потери, что в свою очередь заметно повышает КПД. Это способствует заметной потери топлива, увеличению качества торможения.

Также меньшей нагрузке подвергается блок реактора, который совершает вращательные движения совместно с турбинными насосными колесами, что еще больше увеличивает КПД движка.

Гидротрансформатор преобразовывает крутящий импульс на 2 или 3 пункта, что, конечно же, мало для полноценного функционирования трансмиссии.

АКПП имеют преимущества в том, что при переключении поток мощности не прерывается, это происходит благодаря фрикционным муфтам, которые работают благодаря гидравлике.

Нажатие на акселератор и скорость движения авто позволяет в автоматическом режиме выбрать нужную передачу, которая диктует интенсивность разгона.

У водителя есть возможность выбрать различные варианты работы АКПП:

• Спортивный;
• Зимний;
• Сложный участок дороги;

Еще один очень важный в АКПП блок – это насос, который обеспечивает поступление рабочей жидкости в гидроблок и гидротрансформатор, коробка охлаждается.

В качестве дополнения присутствует также в АКПП специальный радиатор, который охлаждает АКПП.

Если говорить про АКПП, то основное отличие в задне-приводных и передне-приводных авто заключаются втрансмиссиях, которые компонуются по-разному. Второй тип машин имеет более миниатюрную АКПП, в самом блоке присутствует дифференциал. Во всем остальном никаких принципиальных различий не наблюдается.

В Аварийный режим функционирования АКПП переходит из-за многих обстоятельств основные из них:

1. Качество масла и его уровень в АКПП;
2. Износ узлов АКПП;
3. Нарушение работы фрикционов АКПП;
4. Нарушение электрической проводки АКПП.

Причин может быть много, нередко лампочка переключается в арийный режим на приборной панели из-за поломки датчика.

Как работает коробка-автомат и почему она упрощает управление машиной?

0 06 Ноября 2015

• Как работает коробка-автомат и почему она упрощает управление машиной?
• 1. Виды коробок автомат.
• 2. Принцип работы коробки автомат.
• 3. Из чего состоит коробка автомат.

Недалекое прошлое оставило за собой след разного рода вариаторов в работе коробки передач, в то время как классическая автоматическая коробке переменных передач в своем роде была единственной альтернативой механической коробке передач. Даже в современном мире данная конструкция является одной из ведущих среди употребления автомобилистов, так как именно она способна обеспечивать максимальную легкость и комфорт автомобилиста при езде.

1. Виды коробок автомат.

В современном мире автомобильные производители выделяют два типа автоматических коробок переменных передач:

1. Коробка передач с автоматизированной трансмиссией (вариаторы);

2. Разного рода автоматические коробки передач с роботизированными технологиями, электронными и электромеханическими определенными устройствам.

Устройства стептроника являются автоматическими коробками, которые используются в автомобилях марки БМВ. Данная конфигурация также имеет возможность в ручном переключении передач. Тем не менее, такого рода переключение характеризуется увеличенной скоростью, которая по своей сути может приравниваться к механической коробке. Данное устройство имеет множество «наворотов», которые могут очень сильно прижиться уже в ближайшем будущем и для других транспортных средств.

2. Принцип работы коробки автомат.

Режим, при котором работает автоматическая коробка переменных передач, целиком и полностью выбирается автомобилистом посредством рычага селектора. Таким образом, данный рычаг устанавливается в несколько положений: P, N, R, D, L или S.

P (Park) – режим парковочной блокировки, автомобиль при котором не задействуется на протяжении длительного периода. В таком случае происходит блокировка вала коробки передач и отключение всех элементов управления.

R (Reverse) – функция заднего хода автомобиля. Данный режим не включается до тотальной остановки транспортного средства. Множество современных моделей оборудуются дополнительным режимом блокировки. В таком положении селектора завести транспортное средство невозможно.

N (Neutral) – нейтральный режим, который используется при кратковременных стоянках или буксировках автомобиля на близкие расстояния. Данный режим предусматривает отключение всех элементов управления, при чем устройство выходного вала остается активным.

D (Drive) – является основным режимом для передвижения автомобиля вперед. При данном режиме будут задействоваться все ступени автоматической коробки передач.

1 или L (Low) – является низшей передачей, которая предусматривает отсутствие способности переключения коробки передач выше первой ступени. Данный режим используется при движениях малым ходом, таких как подъем на гору, затяжные спуски.

S (Sport) – режим спорт. При этом режиме коробка передач будет производить переключение ступеней при более высоких оборотах вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, которые будут самыми близкими к апогею крутящего момента, что необходимо для оптимального использования мощности двигателя и быстрого разгона автомобиля.

Помимо этих режимов существуют и отдельные режимы работы автоматической коробки передач, которые будут включаться отдельно. O/D (Overdrive) – режим «автомата», при котором коробка передач будет переключаться на высокие ступени. Двигатель будет работать на низких оборотах, вследствие чего будет происходить экономия топлива.

W (Winter или Snow) – «зимний» режим работы коробки передач. Автомобиль в таком режиме будет начинать свое движение со второй передачи, а все переключения будут происходить более плавно и мягко на низких оборотах для исключения проскальзывания колес по гололеду.

Kickdown – режим работы, при котором будет производиться ускорение транспортного средства для совершения маневра или обгона. Будет активироваться автоматически при нажатии газа до упора.

3. Из чего состоит коробка автомат.

Современная классическая автоматическая коробка передач имеет несколько составных элементов: гидротрансформатор, планетарные редукторы, фрикционные и обгонные муфты, соединительные валы, блок управления. Функциональная составная гидротрансформатора в автоматической коробке будет приравниваться сцеплению в коробке механической. Данное устройство позвано передавать и производить плавную регулировку подачи крутящего момента непосредственно к коробке передач от двигателя внутреннего сгорания.

Устройство планетарных редукторов соединяются последовательно для обеспечения нужного числа ступеней. Само переключение же передач в данной конструкции производится посредством муфт. Именно эти элементы производят блокировку деталей планетарных редукторов, что послужит передаче крутящего момента непосредственно на трансмиссию. Слаженная работа муфт обеспечивается посредством гидроцилиндров, устройством которых руководит электронный блок управления.

Принцип работы гидротрансформатора достаточно прост. Непосредственно в периоды работы двигателя внутреннего сгорания, помимо маховика будет вращаться и насосное колесо, а его лопасти будут подхватывать рабочую жидкость, которая будет направляться непосредственно на лопасти турбинного колеса, при воздействии центробежной силы. Исходя из этого и лопасти турбинного колеса будут приходить в движение. Тем не менее, рабочая жидкость в заключение выполнения работы будет отлетать от поверхности лопастей и направляться назад на насосное колесо, что и будет его тормозить.

Для того чтобы изменить направление отлетающей рабочей жидкости автомобильные производители установили устройство реактора, который также имеет лопасти, которые располагаются под определенным углом. В таком случае выходит определенный синтез, так как жидкость от колеса турбинного, при возвращении через лопасти реактора будет ударять и лопасти насосного колеса, посредством чего будет увеличиваться крутящий момент двигателя внутреннего сгорания. Именно поэтому будут в данном процессе действовать две силы – жидкости и двигателя.

Важно заметить, что в начале хода насосного колеса, устройство реактора будет стоять неподвижно. Это будет длиться до того момента, пока не сравняются обороты насосного с оборотами турбинного колеса, а реактор, который стоял неподвижно будет тормозить обратное направление рабочей жидкости. Для того, чтобы исключать данный процесс, инженеры вмонтировали устройство муфты свободного хода в реактор, что позволит ему крутиться с такой же скоростью, что и скорость вращения крыльчаток, которые в этот момент будут считаться точкой сцепления.

Таким образом выходит следующее: после достижения в двигателе номинальных оборотов, на планетарный механизм сила будет передаваться через жидкость. Устройство планетарного редуктора состоит из нескольких элементов: тормозов ленточных тормозов и планетарных элементов муфт сцепления. Планетарный элемент являет собою узел, который является солнечной шестерней, вокруг которой располагаются ее спутники, которые прикрепляются непосредственно на планетарное водило.

Вокруг всех этих сателлитов будет находится коронная шестерня. При вращении устройство планетарного элемента будет передавать крутящий момент непосредственно на ведомую шестерню. Муфта же сцепления будет являть собою набор пластин и дисков, которые чередуются друг с другом. Диски соединяются с элементом планетарной части, в то время как пластины муфты будут одновременно вращаться наряду с валом ведущим. Посредством сжатия между собой пластин и дисков (данную функцию выполняет поршень), будет производиться приведение в действие муфты. Сам поршень не может двигаться, вследствие чего он приводится в движение давлением гидравлики. Устройство ленточного тормоза имеет вид обхватывающей пластины одного элемента из планетарной части, вследствие чего его движение возможно за счет действия гидравлического актуатора.

Устройство гидравлической системы управления включает в себя: центробежный регулятор, систему клапанов, масляный насос, масляные каналы и исполняющие устройство. Вся процедура управления производится в зависимости от скорости вращения двигателя внутреннего сгорания и нагрузки непосредственно на колеса автомобиля. Движение с места предусматривает создание масляным насосом давления, которое будет обеспечивать алгоритм фиксации элементов планетарной части. Делаться это будет с расчетом на то, чтобы на выходе крутящий момент свелся к минимуму, что и есть первичной задачей. После этого с увеличением оборотов будет увеличиваться давление, вследствие чего будет входить и вторая ступень, но уже на сниженных оборотах.

Первая ступень же будет работать в режиме прямой передачи. После увеличение оборотов двигателя вся коробка передач продолжит работу также в режиме прямой передачи. При увеличении нагрузки непосредственно на колеса автомобиля, устройство центробежного регулятора начнет понижение давления от масляного насоса, а весь процесс переключения будет повторяться с точностью до наоборот. При задействовании же пониженных передач будет выбираться такая комбинация клапанов масляного насоса, где будет невозможным задействование передач повышенных.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Что в итоге

Как видно, АКПП различных видов активно используются на легковых авто, на грузовиках, полноприводных и моноприводных машинах, а также других типах колесной техники. Если сравнивать механику и автомат, с одной стороны, водитель на автомобиле с механической коробкой переключения передач может полностью контролировать автомобиль, самостоятельно подбирать передачи с учетом тех или иных условий, активно задействовать весь потенциал двигателя и т.д.

Также МКПП достаточно вынослива, то есть машину можно использовать в тяжелых условиях. Единственным минусом является потеря комфорта, так как кроме контроля за дорогой, водитель также должен постоянно выжимать сцепление, переключать передачи при езде и т.д.

Напоследок добавим, что современные АКПП обычно имеют режим ручного переключения передач (Типтроник) и большое количество дополнительных режимов (зимний, спортрежим «S» на АКПП, экономичный режим «эко» и т.д.).

Рекомендуем также прочитать статью о том, чем отличается робот от автомата и вариатора. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции, а также сильных и слабых сторонах указанных типов автоматических трансмиссий.

Другими словами, если сравнивать возможности МКПП и автоматических трансмиссий, коробку-автомат на многих машинах можно считать хорошо адаптированной к различным условиям, чего на практике вполне достаточно не только для повседневной эксплуатации, но и в случае возникновения внештатных ситуаций (бездорожье, гололед, сложные условия на дороге).

Чем отличается коробка вариатор от коробки автомат или коробки робот: основные отличия CVT от АКПП, а также роботизированных трансмиссий типа AMT или DSG.

Устройство и принцип работы роботизированной КПП. Отличия роботизированных коробок передач от гидротрансформаторной АКПП и вариатора CVT.

Эксплуатация коробки вариатор CVT: особенности езды на машине с вариатором, обслуживание вариаторной коробки. Полезные советы и рекомендации.

Роботизированная коробка передач: как буксировать коробку-робот. На что обратить внимание, основные правила буксировки автомобиля с АКПП или РКПП.

Что лучше выбрать, автомат с гидротрансформатором или роботизированную КПП с одним или двумя сцеплениями. Плюсы и минусы данных типов коробок, рекомендации.

Как правильно пользоваться роботизированной коробкой передач: «однодисковый» робот, преселективная роботизированная КПП с двумя сцеплениями. Рекомендации.