Автоматическая коробка передач – это устройство, которое позволяет самостоятельно, то есть, без непосредственного участия водителя, выбрать ту или иную передачу для движения. Постараемся рассказать все об АКПП, начиная от истории развития, заканчивая тем, как правильно пользоваться АКПП.

Как появилась коробка автомат

Современная автоматическая коробка передач появилась благодаря трем направлениям в механики, которые были разработаны независимо друг от друга и в последствие стали единым узлом, позволяющим включать передачи автоматически, в зависимости от скорости движения автомобиля.

Первой разработкой в этом направлении стало появление планетарной передачи, которая стала основным механизмом автомобилей Ford T еще вначале XX века. Суть работы данного устройства заключалось в том, чтобы передачи включались плавно при помощи двух педалей. Одна из них работала на повышение и понижение передач, а другая активировала заднюю передачу. В те времена это было действительно новинкой, ведь тогда в трансмиссиях автомобилей еще не применялись синхронизаторы, обеспечивающие плавность включения.

Вторым направлением стало появление в 30-х годах прошлого века первой полуавтоматической коробки передач, когда планетарным механизмом стала управлять уже гидромуфта. При этом, использование сцепления в автомобиле не отменялось. Данное изобретение принадлежит известной компании General Motors.

Ну и последним изобретением, стало применение гидромуфты в данном типе трансмиссии, которая сводила к минимуму появление рывков. Кроме того, в этот раз помимо 2-х ступеней, впервые был введен овердрайв – повышающая передача, при этом, передаточное число не превышало единицу.

Компания Крайслер, которая в 1930-х годах ввела это новшество, представило новый тип трансмиссии, как полуавтомат, хотя в настоящее время он считается механическим.

В конечном счете, АКПП, в том виде, которую ее привыкли видеть, появилась в 1940-х годах и ее создателем стала компания General Motors. В этот же период, компания отказалась от применения гидромуфты и стала использовать специальный гидротрансформатор, который исключал возможность пробуксовки элемента. Позже был введен стандарт, который подразумевал пять положений селектора на АКПП: «D», «L», «N», «R» и «P» .

Устройство и принцип работы АКПП

В конструкцию автоматической коробки входят следующие элементы:

1. Гидротрансформатор – играет роль сцепления и обеспечивает плавность хода работы механизма. Основной функцией гидротрансформатора принято считать плавную передачу крутящего момента от маховика на вал АКПП.
2. Редукторы планетарного типа - последовательная передача крутящего момента.
3. Муфты фрикционного типа . По-другому, их принято называть «пакетами». Обеспечивают переключение передач. Обеспечивают связь между механизмами передач и разрывают ее.
4. Обгонная муфта . Играет роль синхронизатора и снижает нагрузку, возникающую при соприкосновении «пакетов». Кроме того, в некоторых конструкциях АКПП исключают возможность торможения двигателем, оставляя в работе повышенную передачу.
5. Валы и барабаны для соединения всех частей коробки.

Независимо от конструкции АКПП, переключают передачи по одному и тому же принципу. Все переключения осуществляются при помощи перемещения масла внутри АКПП, посредством включения в работу тех или иных золотников. Управление золотниками может быть двух типов: электрическое или гидравлическое.

Гидравлический привод использует давление масла, создаваемое с помощью центробежного регулятора, который соединен с валом КПП. Кроме того, давление создается в тот момент, когда водитель нажимает на педаль газа. Таким образом, автоматика получает информацию о положении акселератора и выполняет необходимое переключение золотников.

В электрическом приводе используются соленоиды, которые установлены в золотниках и подключены к блоку управления АКПП. В большинстве случаев, этот блок имеет тесную взаимосвязь с . Получается, что переключение передач будет осуществляться в зависимости от положения дроссельной заслонки, педали газа, скорости движения автомобиля и многих других параметров.

Как правильно пользоваться автоматической коробкой передач + Видео

Без сомнения, автоматическая коробка передач обеспечивает удобство вождения, хотя многие водители по-прежнему отдают предпочтение механической коробке, чувствуя автомобиль и полностью контролируя трансмиссию. Несмотря на это, все же имеется большой процент тех, кто действительно полюбил АКПП.

Если вы только-только планируете освоить новый вид трансмиссии, то необходимо учесть несколько нюансов, которые уберегут вас от преждевременной поломки узла, ведь планетарные передачи очень чувствительны к механическим перегрузкам.

Всего существует несколько положений селектора:

• «N» - нейтральная передач а. Не нуждается в комментировании, это то же самое, что и в обычной механической коробке.
• «P» - «паркинг» . Данное положение позволяет заблокировать ведущие колеса и исключить возможность ската автомобиля при стоянке.
• «D» - используется для движения автомобиля вперед . По сути, является главным положением селектора, который и отвечает за все автоматические переключения.
• «L» - понижающая передача . Является аналогом первой передачи механической КПП. Предназначена для преодоления участков дороги, где движение на большой скорости недопустимо.
• «R» - задняя передача . Используется для движения автомобиля назад.

Разобравшись с положениями селектора, самое время узнать, как им правильно пользоваться. Прежде всего, запуск мотора допустим при положениях «P» или «N» и с полностью выжатой педалью тормоза. Чтобы переключиться в положение «D» необходимо, не отпуская тормоза, убрать ногу с газа и нажать на кнопку блокировки селектора, перевести его и начать движение.

При этом, стоит учитывать, что при любой смене положения селектора, ни в коем случае нельзя нажимать на педаль газа.

Несколько важных моментов:

Для автоматической трансмиссии недопустим метод «раскачки» при преодолении снежной преграды. Это связано с тем, что переводить селектор из положения «D» в «R» необходимо полностью остановить автомобиль. Иначе, можно просто привести в негодность весь механизм трансмиссии.

1. Двигаться зимой можно только на хорошей зимней резине с достаточно большим рисунком протектора. При этом, нужно установить селектор в положение «W» или «1», «2», «3». Это связано с тем, что при попадании колес на лед, автоматика «думает», что автомобиль не нагружен и разгоняется, что естественно приводит к переключению передачи. Таким образом, получается резкий занос автомобиля.
2. и рекомендуется только на эвакуаторе или методом частичной погрузки ведущих колес. Дело в том, что масляный насос коробки приводится в движение при помощи ДВС, а когда он отключен, подача масла отключается, что соответственно приводит к износу механизмов коробки. Тем не менее, разработчик учел и этот фактор, оставив несколько правил буксировки. К примеру, то, что скорость не должна превышать 40 км/ч (хотя возможны и исключения), коробка должна быть заполнена маслом не как обычно, а до самой горловины и максимальное расстояние буксировки не должно превышать 30 км. При этом, необходимо останавливаться и давать время механизму для остывания, так как она в эти моменты очень сильно перегревается. Многие модели с АКПП и вовсе нельзя буксировать, например, полноприводные. Хотя можно отсоединить кардан и погрузить передние колеса.
3. АКПП не для экстремального вождения и ни в коем случае не потерпит выполнения таких трюков, как нажатие на педали газа и тормоза одновременно. Все это приведет к перегреву и последующей поломке узла.

Вот и все, что нужно знать об автоматической коробке передач.

АКПП — аббревиатура, которая расшифровывается как А втоматическая К оробка П ереключения П ередач. Пресловутый «автомат», которым комплектуется значительная часть современных автомобилей.

При езде на машине, оборудованной АКПП, нет необходимости переключать передачи вручную (как в случае с «механикой»), в нашем случае передаточное число изменяет гидротрансформатор, в зависимости от текущей скорости движения. Водителю же остается лишь нажимать на газ или тормоз, так как педаль сцепления в таких авто отсутствует как класс.

Помимо удобства использования автоматической трансмиссии ввиду отсутствия необходимости мануального изменения передаточного числа, АКПП привлекательна для неопытных водителей, так как исключает возможность заглохнуть из-за неумелого управления сцеплением + в целом упрощает процесс вождения.

Современные автомобили могут комплектоваться нестандартными разновидностями АКПП, такими как или стептроник.

Положения селектора

• «Р» — парковочная блокировка (Park)
• «R» — задний ход (Revrse)
• «N» — нейтральная передача (Neutral)
• «D» — движение вперед (Drive)
• «L» — пониженная передача или тихий ход (Low)

Минусы

• Наличие автоматической трансмиссии делает невозможным завод машины с «толкача», что может оказаться серьезной проблемой в некоторых ситуациях.
• Относительно дорогой ремонт АКПП — ремонт данного вида трансмиссии может оказаться дороже классической «механики», однако времена баснословной стоимости позади. Сегодня ремонт «автомата» не намного дороже (или даже дешевле) других видов КПП.

Составные части

Автоматическая трансмиссия состоит из:

• Гидротрансформатор;
• Планетарные редукторы (или валы с шестернями, в случае АКПП от Honda);
• Обгонные и фрикционные муфты;
• Соединительные валы и барабаны;
• Тормозная лента (в некоторых разновидностях);

› Устройство и принцип действия АКПП

• Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.
Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

Устройство и принцип работы:

• Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.
Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта - устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, - с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо - реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем.
Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.
Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом - как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.
Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Режимы работы гидротрансформатора:

• Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное - неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа - обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор - крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.
Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы - низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.
Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.
При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.
В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй - ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.
Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.
Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.
Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.
Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции - вот ее неоспоримые достоинства.
Планетарный ряд Равинье иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равинье является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток - низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.
Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.
Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.
Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Как работает система управления:

• Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.
Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.
Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан - дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан - дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях). В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан - дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном - дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.
Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана - дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан - дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан - дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана - дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.
Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз - это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.
Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.
АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.
Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi - Tiptronic, BMW - Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

2 года

Для понимания сути автоматической трансмиссии сравним её с простой механической трансмиссией. Рассмотрим вкратце главные компоненты автоматической трансмиссии и функции, которые они выполняют (рис. 1)

Рис.1. Главные компоненты автоматической трансмиссии :

1)Гидротрансформатор (ГТ) – соответствует сцеплению в механической трансмиссии, но не требует непосредственного управления со стороны водителя.
2)Планетарный ряд - соответствует блоку шестерен в механической коробке передач и служит для изменения передаточного отношения в автоматической трансмиссии при переключении передач.
3)Тормозная лента, передний фрикцион, задний фрикцион – компоненты, посредством которых осуществляется переключение передач.
4)Устройствоуправления – осуществляет контроль за переключением передач в трансмиссии со встроенной электронной системой управления.
Автоматическая трансмиссия переключает передачи самостоятельно в зависимости от скорости автомобиля и обеспечивает водителю приятные и комфортные условия для вождения автомобиля. От водителя лишь требуется вручную выбрать направление движения машины: вперёд или назад.

2. Гидротрансформатор. Общее устройство и принцип действия.

Гидротрансформатор (ГТ) (или torque converter в зарубежных источниках) служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач (АКП) и состоит из следующих основных частей (рис. 2):
- насосное колесо или насос (pump);
- плита блокировки ГТ (lock - up piston);
- турбинное колесо или турбина (turbine);
- статор (stator);
- обгонная муфта (one - way clutch).

Рис. 2. Общее устройство гидротрансформатора

Для иллюстрации принципа действия ГТ как элемента, передающего крутящий момент, воспользуемся примером с двумя вентиляторами (рис.3). Один вентилятор (насос) включён в сеть и создаёт поток воздуха. Второй вентилятор (турбина) - выключен, однако, его лопатки, воспринимая поток воздуха, создаваемого насосом, вращаются. Скорость вращения турбины меньше, чем у насоса, она как бы проскальзывает по отношению к насосу. Если применить этот пример по отношению к ГТ, то в нём в качестве вентилятора, включённого в сеть (насоса), выступает крыльчатка насосного колеса.

Рис. 3. Пример с вентиляторами

Насосное колесо механически связано с двигателем. В качестве выключенного вентилятора (турбины) выступает турбинное колесо, соединённое через шлицы с валом АКП. Подобно вентилятору - насосу, крыльчатка насосного колеса ГТ, вращаясь, создаёт поток, только уже не воздуха, а жидкости (масла). Поток масла, как и в случае с вентилятором - турбиной, заставляет вращаться турбинное колесо ГТ. В данном случае ГТ работает как обыкновенная гидромуфта, лишь передавая посредством жидкости крутящий момент от двигателя на вал АКП, не увеличивая его. Увеличение оборотов двигателя не приводит к сколь - ни будь существенному увеличению передаваемого крутящего момента.
Снова возвратимся к иллюстрации с вентиляторами. Поток воздуха, крутящий лопатки вентилятора - турбины, рассеивается впустую в пространстве. Если же этот поток, сохраняющий значительную остаточную энергию, направить снова к вентилятору - насосу, он начнёт вращаться быстрее, создавая более мощный поток воздуха, направленный к вентилятору - турбине. Тот, соответственно, тоже начнёт вращаться быстрее. Это явление известно как преобразование (увеличение) крутящего момента.

В ГТ в процесс преобразования крутящего момента помимо насосного и турбинного колёс включён статор, который изменяет направление потока жидкости. Подобно воздуху, вращавшему лопатки вентилятора - турбины, поток жидкости (масла), вращавший турбинное колесо ГТ, всё ещё обладает значительной остаточной энергией. Статор направляет этот поток обратно на крыльчатку насосного колеса, заставляя её вращаться быстрее, увеличивая тем самым крутящий момент. Чем меньше скорость вращения турбинного колеса ГТ по отношению к скорости вращения насосного колеса, тем большей остаточной энергией обладает масло, возвращаемое статором на насос, и тем большим будет момент, создаваемый в ГТ.

Рис. 4. Статор ГТ удерживается обгонной муфтой Рис. 5. Статор ГТ вращается свободно

Турбина всегда имеет скорость вращения меньшую, чем насос. Это соотношение скоростей вращения турбины и насоса максимально при неподвижном автомобиле и уменьшается с увеличением его скорости. Поскольку статор связан с ГТ через обгонную муфту, которая может вращаться только в одном направлении, то, благодаря особой форме лопаток статора и турбины поток масла направляется на обратную сторону лопаток статора (рис. 4), благодаря чему статор заклинивается и остаётся неподвижным, передавая на вход насоса максимальное количество остаточной энергии масла, сохранившееся после вращения им турбины. Такой режим работы ГТ обеспечивает максимальную передачу им крутящего момента. Например, при трогании с места ГТ увеличивает крутящий момент почти в три раза.
По мере разгона автомобиля проскальзывание турбины относительно насоса уменьшается и наступает момент, когда поток масла подхватывает колесо статора и начинает вращать его в сторону свободного хода обгонной муфты (см. рис. 5). ГТ перестаёт увеличивать крутящий момент и переходит в режим обычной гидромуфты. В таком режиме ГТ имеет КПД, не превышающий 85%, что приводит к выделению в нём излишнего тепла и, в конечном счёте, увеличению расхода топлива двигателем автомобиля.

Для устранения этого недостатка используется блокировочная плита (см. рис. 6а ). Она механически связана с турбиной, однако, может перемещаться влево и вправо. Для её смещения влево поток масла, питающий ГТ, подаётся в пространство между плитой и корпусом ГТ, обеспечивая их механическую развязку, то есть, плита в таком положении никак не влияет на работу ГТ.
При достижении автомобилем высокой скорости по особой команде от устройства управления АКП поток масла изменяется так, что он прижимает блокировочную плиту вправо к корпусу ГТ (см. рис. 6б ). Для увеличения силы сцепления на внутреннюю сторону корпуса наносится фрикционный слой. Происходит механическая блокировка насоса и турбины посредством плиты. ГТ перестаёт выполнять свои функции. Двигатель жёстко связывается с входным валом АКП. Естественно, при малейшем торможении автомобиля блокировка немедленно выключается.

Существуют и другие способы блокировки ГТ, однако, суть всех способов одна - исключить проскальзывание турбины относительно насоса. В зарубежных источниках такой режим работы ГТ называется Lock - up (лок - ап)
Корпус ГТ выполняет ещё одну очень важную функцию. С его помощью осуществляется привод масляного насоса АКП. Для этого используется дополнительный валик, размещённый внутри вала турбины. С корпусом ГТ этот валик связан шлицевым соединением. Во многих АКП масляный насос вращается непосредственно горловиной ГТ.

3. Планетарные ряды

1) Необходимость планетарных рядов .
Хотя ГТ и способен увеличивать крутящий момент, система планетарных рядов в АКП необходима по следующим причинам:
- при преодолении автомобилем подъёмов или во время его резкого разгона в трансмиссии необходимо создать крутящий момент больший, чем может создать один ГТ;
- автомобиль должен быть способен двигаться не только вперёд, но и назад.
2) Планетарные ряды .
В отличие от простой механической трансмиссии, в которой используются параллельные валы и сцепляющиеся между собой шестерни, в автоматических трансмиссиях в подавляющем большинстве используются планетарные передачи.
Преимущества планетарной передачи заключаются в её компактности, использовании лишь одного центрального вала и в способе переключения передач, осуществляемом путём блокировки одних и разблокировании других элементов планетарного ряда.
В автомобиле с простой механической трансмиссией водитель для переключения передач вынужден постоянно и последовательно выжимать педаль сцепления и отпускать педаль газа. Автоматическая трансмиссия автоматически переключает передачи в нужное время. Для этого водителю достаточно манипулировать лишь педалью газа, нажимая или отпуская её.
Планетарная передача обеспечивает ровное, без рывков, переключение скоростей движения автомобиля без потерь мощности двигателя, толчков и ударов, обычно ассоциируемых с моментом переключения передачи в простой трансмиссии.
3) Структура и теория планетарного ряда .
Планетарный ряд (planetary gear, см. рис. 7) состоит из следующих элементов:
- солнечной шестерни (sun gear);
- сателлитов (pinion gears);
- эпицикла (internal gear);
- водила (carrier).

Рис. 7. Планетарный ряд

Рис. 8. Принцип 2-й передачи в АКП

Солнечная шестерня находится в центре. Сателлиты вращаются вокруг солнечной шестерни, в то время как она вращается вокруг своей собственной оси. Эпицикл охватывает сателлиты, которые поддерживают водило. Все сателлиты вращаются одновременно и в одном направлении.
Переключение скорости вращения в планетарном ряду происходит тогда, когда 2 из 3 - х элементов планетарного ряда (солнечная шестерня, эпицикл, водило) находятся в определённых условиях - блокированы или разблокированы в различной комбинации. Что же это за условия?
Рассмотрим простой пример. На рис. 8 показан шарик С между досками А и В. Доска В зафиксирована неподвижно, а доска А двигается в направлении, показанном стрелкой. В этом случае шарик с двигается в том же направлении, что и доска А, только медленнее её.
Если применить этот пример к планетарному ряду, то в качестве доски А выступит эпицикл, в качестве доски В - солнечная шестерня и в качестве шарика С - сателлиты. Если зафиксировать солнечную шестерню и повернуть эпицикл в направлении стрелки, сателлит будет вращаться в том же направлении, что и эпицикл. Однако, как и в случае с досками и шариком, сателлит вращается медленнее, чем эпицикл. Такое соотношение скоростей вращения эпицикла и сателлитов в планетарном ряду АКП осуществляется на второй передаче

Рис. 9. Принцип 1-й или пониженной передачи в АКП

Подумаем, что произойдёт, если заставить двигаться сателлиты, а, следовательно, и водило, ещё медленнее. В предыдущем примере доска В была зафиксирована, а доска А - двигалась. На этот раз будем медленно двигать доску В в направлении, противоположном движению доски А. Как показано на рис. 9, шарик движется медленнее, чем в предыдущем случае. Что при этом происходит в планетарном ряде?
Скорость, с которой водило (шарик) передвигается эпициклом (доской А), уменьшается по отношению к скорости вращающейся в обратном направлении солнечной шестерни (доски В). В результате, скорость вращения водила меньше, чем в предыдущем случае со второй передачей. Такое соотношение скоростей водила и эпицикла осуществляется при включении в АКП первой или пониженной (low gear) передачи.

Рис. 10. Принцип 3-й передачи в АКП

Что произойдёт, если двигать доску А и доску В в одинаковом направлении и с одинаковой скоростью? Шарик С между досками не может двигаться самостоятельно, следовательно, он двигается вместе с ними (рис. 10). Если в планетарном ряду эпицикл и солнечная шестерня вращаются в одинаковом направлении и с одинаковой скоростью, водило вращается в том же направлении и с той же скоростью. Такое соотношение скоростей данных элементов планетарного ряда осуществляется при включённой третьей (drive) передаче.

Рис. 11. Принцип задней передачи в АКП

Попробуем двигать доску В в направлении, показанном стрелкой (рис. 11). Шарик С остаётся неподвижным, вращаясь только вокруг своей оси. В этом случае доска А двигается в направлении, противоположном направлению движения доски В. Применим эту ситуацию к планетарному ряду. Если водило зафиксировано и солнечная шестерня вращается по часовой стрелке (рис. 11), сателлиты вращаются и двигают эпицикл против часовой стрелки. В этом случае, если считать, что солнечная шестерня передаёт входной момент, а эпицикл - выходной, то применительно к автоматической трансмиссии получим передачу заднего хода (reverse gear).

Рис. 12. Принцип 4-й передачи в АКП

Наконец зафиксируем доску В и будем двигать шарик С в направлении стрелки (рис. 12). Тогда доска А двигается с большей скоростью и в том же направлении, что и шарик. Снова применим эту ситуацию к планетарному ряду. Если солнечная шестерня (доска В) заблокирована, а водило (шарик С) вращается по часовой стрелке (рис. 12), сателлиты вращаются в том же направлении вокруг солнечной шестерни. Скорость вращения эпицикла складывается из собственной скорости вращения сателлитов и скорости их вращения вокруг неподвижной солнечной шестерни. Другими словами, эпицикл вращается быстрее, чем водило. Такое соотношение в трансмиссии характерно для четвёртой (overdrive) передачи.

Схема планетарного ряда

Как правило, для переключения передач в 3 - скоростной автоматической трансмиссии используются 2 планетарных ряда, в 4 - скоростной - 3 планетарных ряда, но бывают и исключения, например, АКП AXOD (Ford).

4. О тормозах и фрикционах.

Рассмотрим механизмы, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда в АКП и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Этими механизмами являются тормоза и фрикционы. Тормоз - это механизм, посредством которого осуществляется блокировка элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКП. Фрикцион - это механизм, посредством которого подвижные элементы планетарного ряда блокируются между собой. 1) Тормозная лента (brake band). Тормозная лента служит для временной блокировки элементов планетарного ряда на корпус АКП. Несмотря на свои небольшие размеры, лента обладает весьма сильной удерживающей способностью. Подобно тормозным башмакам, она использует для блокировки эффект самозажатия. Когда тормозная лента отпускается, толчок, возникающий при переключении передач, смягчается, поскольку элемент планетарного ряда, который удерживала лента, начинает вращаться в сторону, противоположную направлению приложения силы торможения ленты. Другими словами, когда лента отпускается, она стремится освободить себя быстрее. Итак, перечислим основные достоинства тормозной ленты: - несмотря на небольшой размер, она обладает большой удерживающей способностью; - она подходит для блокировки вращающихся элементов планетарного ряда АКП на корпус АКП; - она смягчает толчки и удары, возникающие при переключении передач. Принцип действия тормозной ленты. Один конец тормозной ленты крепится неподвижно на корпусе АКП, другой - к поршню сервопривода. Когда масло подаётся в полость включения сервопривода (рис.13), поршень сервопривода, передвигаясь под давлением масла (по рисунку влево), зажимает тормозную ленту, осуществляя тем самым блокировку элемента планетарного ряда. При подаче масла в полость отключения сервопривода давление масла в обеих полостях выравнивается, поршень сервопривода под действием возвратной пружины возвращается в исходное положение (вправо), тормозная лента высвобождается. Рис. 13. Тормозная лента . 2) Система фрикционов (clutch system). Целесообразность использования фрикционных дисков в автоматических трансмиссиях обусловлена их следующими преимуществами: - способность выдерживать большие нагрузки; - значительная степень свободы при их подборе (количество дисков можно увеличивать или уменьшать; - нет необходимости в регулировке пакета фрикционов из - за износа дисков; - способность прочного сцепления ведущих (drive plate) и ведомых (driven plate) дисков в пакете при больших скоростях вращения элементов планетарного ряда; - хотя пакет фрикционов подвергается значительным нагрузкам, он не воздействует с такими же нагрузками на корпус АКП (в отличие от тормозной ленты, где большие нагрузки концентрируются в месте его крепления к корпусу АКП). Принцип действия фрикционов. Пакет фрикционов состоит из частей, показанных на рис. 14. Входной крутящий момент передаётся с барабана (drum) на ведущие диски. Ведомые диски поддерживаются втулкой (hub), которая передаёт выходной крутящий момент. Поршень (piston) приводится в действие давлением масла. Двигаясь под давлением масла вправо (по рисунку), поршень посредством конического диска (dished plate) плотно прижимает ведущие диски пакета к ведомым. Заставляя их вращаться как единое целое и осуществляя передачу крутящего момента от барабана к втулке. Как только давление масла падает, поршень под действием возвратной пружины (return spring) перемещается влево, ведущие и ведомые диски разжимаются, крутящий момент через пакет больше не передаётся. Рис. 14. Составные части фрикциона . Даже когда фрикцион выключен, в барабане, который вращается с большой скоростью, масло, оставшееся между барабаном и втулкой, отбрасывается под действием центробежной силы к внутренней стенке барабана. Вследствие этого возникает остаточное давление масла, которое прикладывается к поршню, вынуждая его к перемещению и подвключению фрикциона. Это приводит к преждевременному износу дисков и прочим неприятностям. Существуют 2 метода устранения подобного явления (рис. 15). Метод 1 . Используется контрольный шарик (check ball). Когда давления масла под поршнем нет (фрикцион выключен), центробежная сила вынуждает шарик переместиться со своего седла (по рисунку - влево), освобождая отверстие, через которое оставшееся в барабане масло вытекает из полости между поршнем и барабаном наружу. Когда в эту полость подаётся масло (фрикцион включается), его давление превышает центробежную силу и шарик под давлением масла возвращается на своё седло. Перекрывая отверстие для вытекания масла наружу. Метод 2 . Масло из полости между поршнем и барабаном вытекает наружу через отверстие (orifice). Воздух в эту полость поступает через секцию с контрольным шариком, которая ближе к оси вращения барабана. При таком способе при включении фрикциона всегда будет небольшая утечка масла. Но, поскольку масляный насос поддерживает постоянное давление масла в гидравлической системе, такая утечка не является проблемой. Рис. 15. Методы устранения подвключения выключенного фрикциона . 3) Обгонная муфта (one - way clutch). Обгонная муфта может вращаться лишь в одном направлении. Она состоит из подвижного внутреннего кольца (inner race), зафиксированного наружного кольца (outer race) и кулачков (рис.16). Рис. 16. Обгонная муфта . Принцип действия. Когда внутреннее кольцо вращается по часовой стрелке, оно проскальзывает через кулачок (см. рис. 16). Когда же внутреннее кольцо пытается вращаться против часовой стрелки, оно поднимает кулачок и он, заклиниваясь, не даёт кольцу возможности вращаться в этом направлении.

Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Всегда интересно окунуться в историю автомобилестроения, и узнать о развитии того или иного механизма, который в совокупности с другими узлами и агрегатами, позволяет нам пользоваться таким чудом инженерной мысли, как автомобиль.

АКПП (автоматическая коробка переключения передач, автоматическая трансмиссия) – одна из , которая обеспечивает выбор скорости (передач) без прямого участия водителя, сообразуясь с текущими условиями движения.

Автоматическая коробка передач: появление в автомире

Машины с автоматической коробкой передач увидели свет благодаря трём, совершенно независимым разработкам инженеров, которые впоследствии стали использоваться в современной коробке передач «автомат».

Одной из ранних разработок считается применение планетарной механической трансмиссии в автомобилях Ford T. Своевременное и плавное переключение передач производилось с помощью двух педалей: одна из которых включала высшую и низшую передачи, а другая – заднюю. В сравнении с КПП без синхронизаторов – это был прогресс.

В середине 30-х годов прошлого века, компания Дженерал Моторс представила полуавтоматическую трансмиссию, которая приблизила появление современных авто с автоматической коробкой передач. Работой планетарного механизма здесь управляла гидравлика, но при этом сцепление в авто продолжалось использоваться.

Третье направление освоила компания Крайслер, так же в 30-х годах 20 в. В конструкцию коробки была введена гидромуфта, и помимо обычной 2-х ступенчатой коробкой, присутствовал овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы. Техники оценивают этот тип КПП, как механическую трансмиссию, но компанией она позиционировалась как полуавтомат.

Автоматическая коробка передач: принцип работы

Принцип работы коробки передач «автомат» для разных типов АКПП остаётся один. Это связано стем, что устройство АКПП, за исключением некоторых нюансов, одинаково.

Устройство классической АКПП:

• гидромуфта (гидротрансформатор) – место расположения между корпусом КП и двигателем. Задача гидротрансформатора - передача крутящего момента при трогании автомобиля;
• планетарные редукторы – опосредованная передача крутящего момента;
• фрикционные муфты (ещё их называют «пакет») – переключают передачи при помощи сообщения или разобщения элементов автоматической коробки передач;
• обгонная муфта – выполняет задачу по снижению ударов в «пакетах» при переключении передач в АКПП, и в некоторых режимах работы «автомата», для отключения торможением двигателем.
• соединительные валы и барабаны.

Как работает автоматическая коробка передач?

Управление автоматической коробкой передач состоит из набора золотников, которые направляют потоки масла к поршням тормозных лент и фрикционных муфт. При этом положение самих золотников задаётся либо вручную (механически) рукояткой селектора, либо при помощи автоматики. В свою очередь автоматика управления АКПП бывает: электронной либо гидравлической.

Гидравлической автоматикой от центробежного регулятора используется давление масла. Центробежный регулятор соединен с выходным валом АКПП. Плюс гидравлика использует давление масла принажатии водителем на педаль газа. При этом автомат получает информацию о положении педали газа, что и служит основанием для переключения золотников.

В электронной автоматике управления используются соленоиды, которые перемещают золотники. Кабели соленоидов выходят к блоку управления АКПП (бывает, что ЭБУ АПКК, совмещается с блоком управления впрыском топлива и зажиганием). Электронный БУ принимает решение о перемещении соленоидов, также от положения педали газа, скорости автомобиля и положения рукоятки селектора.

Автоматическая коробка передач: правила пользования

Автомобили с автоматической коробкой передач, без сомнения, являются удобным видом транспорта. Хотя, некоторые водители с иронией воспринимают АКПП. Это дело привычки. Если водитель желает чувствовать динамику движения и свою роль в ней, то АКПП – не для него. Но, выбор КПП является индивидуальным делом «вкуса» каждого.

В любом случае, прежде, чем вы начнете осваивать авто с АКПП, совсем нелишним будет понять и усвоить нюансы того, как пользоваться автоматической коробкой передач. Речь идёт о некоторых особенностях, пренебрежение которыми приведет к выходу из строя АКПП. А ремонт АКПП, или, не дай Бог, полная замена АКПП – удовольствие недешёвое.

Правила пользования автоматической коробкой передач

Управление «автоматом». Полный контроль управления электроникой, все же требует от водителя, соблюдения правил переключения рукоятки селектора. Запуск двигателя осуществляется вположении «P» или «N» и нажатой педали тормоза.

Перевод селектора в положения для начала движения нужно производить при нажатой педали тормоза, отпущенной педали газа и нажатой кнопкой блокировки селектора. При переводе селектора из одного положения в другое, нельзя нажимать на педаль газа.

Стоянка. После остановки авто, вначале нужно поставить ручной (стояночный) тормоз, а только затем переводить селектор в положение стоянка. Дело в том, что у авто ставшего с небольшим продольным наклоном, селектор на «стоянку» поставить можно, а снять затем может быть проблематично. Небольшое движение авто вперед или назад, может заблокировать парковочное колесо АКПП. Поэтому вначале «ручник», а затем уже, как страховка – селектор на «стоянку».

Метод «раскачки» , например, при застревании в снегу или грязи, для автомата недопустим. Из положения «D» в «R» или наоборот, нужно переходить только после полной остановки авто. Пренебрежение этим правилом может привести к тому, что вы просто «порвете» коробку.

Движение зимой . Для движения в зимнее время (гололед, снег) у селектора существуют положения «W», «1», «2» и «3». Автомат, при попадании колеса на лед, «думает», что машина движется без загрузки, и начинает переключаться на повышенную передачу, в итоге – клини дифференциал. Поэтому правило зимного движения на авто с АКПП: селектор в положении «W», или «2» и «3»; обязательно шипованная резина или хороший зимний протектор.

Движение с прицепом. Перед этим прочтите мануал о пользовании АКПП. При движении с прицепом рукоятку селектора желательно выставлять в «3» положение, и скорость движения не должна превышать 80 км/час.

Буксировка авто с АКПП . В правилах эксплуатации АКПП указывается, что перед буксировкой автомобиля с АКПП, её нужно полностью залить маслом, как говорится «до упора». Ещё при буксировке, применяется принцип 50/50: не далее 50км. со скоростью не более 50км/ч.

Но, это правило подходит не все моделям. Так, например, у Хонды, аналогичное правило гласит 40/40. А вот Mercedes-Benz Vito спецы не советуют буксировать ни при каких условиях. Только эвакуатор.

Любителям «экстрима» . Просто не рекомендуется стараться выполнить эффектные «полицеские» развороты, или трогания с дымящимися колесами с места. При одновременном нажатии на педали тормоза и газа, вся энергия, которую вырабатывает двигатель, будет выделяться в трансмисионное масло. В итоге происходит резкий перегрев АКПП, масло закипает, давление пропадает и, как результат, горит коробка.

Удачи вам в эксплуатации автоматической коробки передач.