Автоматическая коробка передач принцип работы для чайников

Устройство и принцип работы автоматической коробки передач

Автоликбез 23 октября 2016

Автоматическая коробка передач автомобиля предназначена для передачи мощности двигателя на колеса. Она устанавливает именно ту передачу, которая лучше всего подходит для текущей скорости движения. Автоматическая трансмиссия избавляет водителя от необходимости переключения скорости вручную. Компьютер автомобиля при помощи датчиков определяет, в какой момент необходимо переключить скорость и посылает сигнал в электронном виде на включение или выключение передачи.

Основные элементы автоматической трансмиссии

Механизм автоматической коробки передач автомобиля представляет собой систему рычагов и шестеренок, передающих мощность на ведущие колеса, позволяя двигателю работать наиболее эффективно.

Собирается коробка в алюминиевом кожухе, называемом картером. В нем располагаются главные компоненты автоматической трансмиссии:

1. Гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления, но не требующий со стороны водителя производить непосредственное им управление.
2. Планетарный ряд, изменяющий передаточное отношение при переключении.
3. Задний, передний фрикционы, тормозная лента, непосредственно осуществляющие переключение передач.
4. Устройство управления.

Как работает гидротрансформатор?

Гидротрансформатор состоит из следующих основных элементов:

• насоса или насосного колеса;
• турбинного колеса;
• плиты блокировки;
• статора;
• обгонной муфты.

Чтобы понять, как работает автоматическая коробка передач, нужно в целом представлять ее устройство. Так, насос механическим соединением связан с двигателем. Турбинное колесо соединяется с валом КПП при помощи шлицов. При вращении насосного колеса при работающем двигателе создается поток масла, который вращает турбинное колесо гидротрансформатора.

В этом случае гидротрансформатор выполняет роль обычный гидромуфты, посредством жидкости лишь передавая от двигателя на вал автоматической коробки крутящий момент. При увеличении оборотов двигателя сколь-нибудь существенного увеличения крутящего момента не происходит.

Для преобразования крутящего момента схема автоматической коробки включает статор. Принцип работы заключается в том, что он перенаправляет поток масла обратно на крыльчатку насоса, заставляя ее быстрей вращаться, увеличивая крутящий момент. Чем скорость вращения турбинного колеса по отношению к насосу меньше, тем большая остаточная энергия передается статором посредством возвращаемого масла на насос. Соответственно крутящий момент увеличивается.

Основы работы турбины и насоса АКПП

Турбина всегда вращается медленнее, чем насос. Максимальное соотношение скоростей вращения насоса и турбины достигается при неподвижном автомобиле, уменьшаясь при увеличении скорости транспортного средства (ТС). Связь статора с гидротрансформатором осуществляется через обгонную муфту, способную вращаться лишь в одном направлении.

Лопатки турбины и статора имеют особую форму, за счет чего поток масла перенаправляется на обратную сторону лопаток статора. При этом статор заклинивает и, оставаясь неподвижным, он передает на вход насоса наибольшую энергию масла.

За счет такого режима работы гидротрансформатора обеспечивается максимальная передача крутящего момента. Он увеличивается почти в три раза при трогании автомобиля с места.

При разгоне ТС турбина относительно насоса проскальзывает все меньше до наступления момента, когда колесо статора подхватывается потоком масла, начиная вращаться в направлении свободного хода обгонной муфты. Устройство при этом начинает работать как обычная гидромуфта, не увеличивает крутящий момент. В этом режиме КПД гидротрансформатора не превышает 85%. Такой режим работы сопровождается выделением избытка тепла и повышением расхода топлива.

Назначение блокировочной плиты

Этот недостаток устраняется при помощи специального устройства — блокировочной плиты. Несмотря на механическую связь с турбиной, конструктивно она выполнена так, что может перемещаться вправо и влево. Это устройство включается в работу при достижении автомобилем высокой скорости. По команде устройство управления поток масла меняется таким образом, чтобы он прижимал блокировочного плиту к корпусу гидротрансформатора справа.

При этом турбина и насос связываются друг с другом механически. Для повышения сцепления на внутреннюю сторону корпуса гидротрансформатора наносится специальный фрикционный слой. Таким образом двигатель связывается с выходным валом автоматической коробки. Естественно такая блокировка сразу выключается даже при незначительном торможении автомобиля.

Выше был описан лишь один из способов блокировки гидротрансформатора. Однако любой другой способ преследует ту же самую цель — предотвратить проскальзывание турбины по отношению к колесу насоса. Обычно описанный режим действия в различных источниках называется Lock-Up.

Работу гидротрансформатора для чайников будет проще понять, если вместо турбины и насоса представить два простых вентилятора, один из которых работает от сети, а другой вращается за счет создаваемого первым вентилятором потока воздуха. Только вместо воздуха здесь выступает масло, а лопасти первого вентилятора (насоса в случае АКПП) приводятся в движение не за счет электричества, а за счет механического соединения с валом двигателя автомобиля.

Планетарные ряды

Гидротрансформатор может увеличивать крутящий момент, но лишь до определенного предела. Устройство автоматической коробки передач для более значимого увеличения момента, например, при преодолении подъемов, а также для движения задним ходом предусматривает планетарные ряды. Планетарная передача также обеспечивает ровное переключения скоростей при движении без потери мощности мотора. Благодаря ей переключение происходит без толчков, случающихся при работе обычной трансмиссии.

Планетарный ряд включает следующие элементы:

• солнечную шестерню;
• сателлиты;
• эпицикл;
• водило.

Планетарным ряд называются из-за того, что фрикционные колеса, вращающиеся одновременно вокруг своих осей и перемещающиеся вместе с этими осями, очень напоминают планеты солнечной системы. От их взаимного положения зависит, какая в данный момент включена передача.

Как переключаются передачи в АКПП?

Переключение передач или изменение в планетарном редукторе передаточного числа осуществляется блокировкой и разблокировкой элементов планетарного ряда посредством тормозных лент и фрикционов. В гидравлической системе автоматической коробки передач автомобиля непосредственно переключение передач осуществляется клапаном. Трехскоростная коробка имеет два таких клапана, один из которых осуществляет переключение с первой передачи на вторую, другой — со второй на третью. Четырехскоростная коробка имеет уже три клапана.

Другие виды АКПП

Помимо рассмотренной гидравлической трансмиссии сегодня широко распространены другие типы автоматических коробок:

1. Вариаторная АКПП. В этом типе трансмиссии фиксированного передаточного числа для передач не существует. Поэтому такая АКПП называется бесступенчатой. Принцип работы в том, что в отличие от других «автоматов» она более эффективно использует мощность двигателя. Вследствие этого автомобили, оснащенные данным типом трансмиссии являются более экономичными и комфортными.
2. Роботизированная КПП. Автоматической такую коробку можно назвать условно, так как по сути она является обычной «механикой», где функция педали сцепления возложена на электронный блок. Автомобили с какими коробками также являются довольно экономичными, но менее комфортными, так как зачастую переключение передач в автоматическом режиме сопровождается рывками.

Таким образом, помимо наиболее распространенной гидравлической АКПП существует еще несколько видов автоматических коробок, различающихся своей конструкцией. Отличаются они ценой, экономичностью, комфортом управления авто. Общее же то, что водитель избавлен от необходимости самостоятельного выбора и переключения передач.

Схема работы АКПП – Автоматической коробки передач

Содержание:

Каждый автовладелец знает, что выбор трансмиссии является ключевым фактором, который влияет на динамические показатели автомобиля. Разработчики постоянно пытаются совершенствовать коробки передач, но большинство автолюбителей все же отдают предпочтение МКПП, так как, из-за сложившегося стереотипа, считают, что она более надежная и простая в использовании. Однако причина кроется в другом – большинство людей просто не знакомы с принципом работы автомата, поэтому и опасаются ее.

В сегодняшней статье мы попытаемся максимально подробно и доступно описать принцип работы автоматической трансмиссии.

Что такое АКПП?

АКПП – это основной элемент конструкции трансмиссии автомобиля, главной целью которой является изменение крутящего момента, а также изменения скорости движения. Различают три варианта автоматической трансмиссии:

• Вариатор;
• Гидроавтомат;
• Роботизированная;

Что лучше – механика или автомат?

Как многие уже могли заметить, большинство российских автолюбителей отдают предпочтение МКПП. Одни эксперты считают, что это связано с менталитетом нации, другие – с установленными негативными стереотипами.

Другое дело американцы, 95% которых не представляют себе процесс вождения автомобиля, без наличия автоматической коробки. Но это совсем не удивляет, ведь АКПП была придумана американскими инженерами, которые хотели упростить жизнь водителей.

Такая же ситуация и в Европе. Если 15-20 лет назад все поголовно использовали механику, то уже сейчас она почти вытеснена из рынка.

В России также наблюдается рост популярности автомата, но, как утверждают эксперты и аналитики, россияне не умеют правильно использовать автоматическую коробку. Каждый день в автомастерские обращается масса автолюбителей с неисправностями, основной причиной которых как раз и является неправильная эксплуатация.

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.

Гидротрансформатор

По аналогии с МКПП, гидротрансформатор выполняет функции сцепления, а также регулирует КМ, с учетом частоты вращения и продуцируемой мощности двигателя.

Конструкция гидротрансформатора состоит из трех частей:

• Центростремительная турбина;
• Центробежный насос;
• Направляющий аппарат-реактор;

За счет того, что турбина и насос максимально сближены друг с другом, рабочие жидкости находятся в постоянном движении. Именно благодаря этому удается добиться минимальных потерь энергии. К тому же, гидротрансформатор может похвастаться очень компактными размерами.

Стоит отметить, что коленвал напрямую связан с насосным колесом, а коробочный вал – с турбиной. Именно за счет этого, в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами. Рабочие жидкости передают энергию от мотора к трансмиссии, которая, в свою очередь, через лопатки насоса передает ее на лопасти турбины.

Гидромуфта

Если говорить о гидромуфте, то ее принцип работы очень похож – она также передает КМ, не влияя на его интенсивность.

Гидротрансформатор оснащен реактором в первую очередь для того, чтобы изменять КМ. По сути, это такое же колесо с лопатками, разве что жестче посаженное и менее маневренное. По нему масло возвращается из турбины в насос. Некоторые особенности имеют лопатки реактора, каналы которых постепенно сужаются. За счет этого скорость движения рабочих жидкостей существенно увеличивается.

Из чего состоит АКПП?

Гидротрансформатор – взаимодействует со сцеплением, и не контактирует с водителем.

Планетарный ряд – взаимодействует с шестернями в коробке, и при переключении передач изменяет конфигурацию трансмиссии.

Тормозная лента, задний и передний фрикцион – напрямую переключают передачи.

Устройство управления – это узел, который состоит из насоса, клапанной коробки и маслосборника.

Гидроблок – система клапанных каналов, которые контролируют и управляют нагрузкой двигателя.

Гидротрансформатор – предназначен для передачи крутящего момента от силового агрегата до элементов автоматической трансмиссии. Расположен он между коробкой и мотором, и таким образом выполняет функцию сцепления. Он наполнен рабочей жидкостью, которая улавливает и передает усилия двигателя в масляный насос, находящейся непосредственно в коробку.

Что касается масляного насоса, то он уже передает рабочую жидкость в гидротрансформатор, создавая, таким образом, наиболее оптимальное давление в системе. Поэтому, миф о том, что автомобиль с коробкой-автомат можно завести без стартера – чистая ложь.

Шестеренчатый насос получает энергию прямо от двигателя, из чего можно сделать вывод, что при выключенном моторе давление в системе полностью отсутствует, даже если рычаг переключения АКПП находиться не в начальном состоянии. Поэтому, принудительное вращение карданного вала не сможет завести двигатель.

Планетарный ряд – используется зачастую в автоматической трансмиссии, так как считается более современным и технологичным, нежели параллельный вал, используемый в механике.

Части фрикциона – поршень заставляет двигаться чрезмерное давление масла. Сам поршень очень плотно прижимает ведущие элементы к ведомым, заставляя их вращаться как единое целое, и передавать КМ ко втулке. Стоит отметить, что в АКПП находится сразу несколько таких планетарных механизмов.

Фрикционные диски передают КМ непосредственно колесам автомобиля.

Тормозная лента – используется для блокировки элементов планетарного механизма.

Гидроблок – один из наиболее сложных механизмов в АКПП, который называют «мозгами трансмиссии». Стоит отметить, что ремонт данного элемента очень дорогостоящий.

Виды АКПП

Перманентная гонка технического оснащения автомобилей, заставляет разработчиков придумывать все более изощренные технологии и конструкции, для того, чтобы обогнать конкурентов. Стоит отметить, что это положительно сказывается на развитии ходовой части ТС. Одним из наиболее важных открытий, стало изобретение автоматической коробки передач. Она сразу же начала пользоваться невероятно большим спросом, так как заметно упрощает процесс управления. К тому же она весьма простая в эксплуатации и надежная. Аналитики утверждают, что в скором будущем она полностью вытеснит из рынка МКПП.

На сегодняшний день коробка-автомат используется, как в легковых автомобилях, так и грузовиках, в независимости от типа привода.

Известно, что при управлении автомобилем с МКПП, приходится постоянно держать руку на переключателе передач, что значительно снижает концентрацию на дороге. Коробка-автомат практически лишена подобных недостатков.

Основные преимущества коробки-автомат:

• Повышается эффективность управления;
• Более плавный переход между передачами даже на высокой скорости;
• Двигатель не перегружается;
• Передачи можно переключать как вручную, так и в автоматическом режиме;

Современные АКПП, с точки зрение системы контроля и управления, можно разделить на два типа:

• Трансмиссия с гидравлическим устройством;
• Трансмиссия с электронным устройством, или так называемая роботизированная коробка;

Более понятным это должно стать после ознакомления с приведенным ниже примером:

«Представьте себе ситуацию, что автомобиль двигается по ровной дороге и постепенно приближается к крутому подъему. Если какое-то время просто со стороны наблюдать за этой ситуацией, то можно заметить, что после увеличения нагрузки, машина начинает терять скорость, и, следовательно, интенсивность вращения турбины также снижается. Это приводит к тому, что рабочая жидкость начинает противодействовать движению. В таком случае резко возрастает скорость циркуляции, что способствует увеличению КМ до того показателя, при котором возникнет равновесие в системе».

Такой же принцип работы и в момент начала движения автомобиля. Единственное отличие в том, что в данном случае еще задействуется и акселератор. Благодаря ему увеличивается интенсивность оборотов коленвала и насосного колеса, при том, что турбина остается неподвижной, что позволяет двигателю работать в холостом режиме. Стоит отметить, что КМ резко возрастает, и при достижении определенной отметки, гидротрансформатор начинает выполнять функции звена, которое соединяет воедино ведомый и ведущий элементы. Именно все эти моменты, позволяют во время движения значительно уменьшать уровень потребления горючего, и более эффективно проводить торможение двигателем в случае надобности.

Так для чего же тогда подключать АКПП к гидротрансформатору, если тот самостоятельно способен изменять интенсивность КМ?

Вот почему: коэффициент изменения крутящего момента с помощью гидротрансформатора обычно не превышает 2-3.5. Этого мало для полноценной работы автоматической коробки.

В отличие от механической, автоматическая коробка переключает скорости с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозов. Система автоматически определяет нужную скорость с учетом скорости движения и усилия на педаль акселератора.

Помимо планетарного механизма и гидротрансформатора, АКПП включает в себя также насос, который смазывает коробку. Охлаждением масла занимается радиатор охлаждения.

Разница между коробкой-автомат у заднеприводных и переднеприводных ТС

Существует ряд отличий между компоновкой АКПП автомобилей с передним и задним приводом. Автоматическая трансмиссия переднеприводных автомобилей более компактная, и имеет отдельное отделение, которое называют – дифференциал.

Во всех других аспектах обе трансмиссии идентичны, как в конструктивном, так и функциональном плане.

Для эффективного выполнения всех функций, коробка автомат имеет следующие элементы: гидротрансформатор, узел контроля и механизм выбора режима движения.

Надеемся, что наша статья стала максимально полезной для вас, и помогла вам разобраться в принципах работы АКПП.

Как новичку правильно пользоваться АКПП

АКПП — автоматическая коробка передач. Передвижение на транспорте с автоматической коробкой передач для начинающих, зачем нужна АКПП, как заводить машину на автомате, как правильно пользоваться коробкой — все вопросы об акпп, на которые нашлись ответы.

Основные режимы АКПП

Итак, как правильно ездить на автоматической коробке передач?

Для начала разберемся, какие передачи есть в автомате. В современном авто эконом-класса насчитывают около 5, со всеми условиями для комфорта — 15.

Вот основные режимы (в дальнейшем «реж.» или «р») автоматической (в дальнейшем «автоматич.») коробки:

• Паркинг обозначается пиктограммой Р и отвечает за блокировку авто на парковке. С помощью этого автомобиль не сдвигается с места.

• Реверс отмечается пиктограммой R и отвечает за задний ход. Обычно включают его после «Р». Рычаг сдвигают только тогда, когда полностью остановилось авто, чтобы избежать поломок.

• Нейтральная передача пишется пиктограммой N, с помощью нее с легкостью транспорт передвигается без работы двигателя.

• Драйв изображается пиктограммой D, главная передача движения предназначенный для естественного вождения автомобиля вперёд. На некоторых есть специальная защита при включении Драйва, поэтому к этому р. нажимают на специальную кнопку или на тормозную педаль.

Дополнительные режимы автоматической КПП

Как работает АКПП с дополнительными, в автомате обозначения скоростей представлены так:

1. Зимний имеет пиктограмму W или рисунок снежинки. Предоставляет безопасное вождения в холодное время года. Тем самым появляется возможность аккуратно передвигаться по ледяной дороге.
2. Спорт выражается пиктограммой S или PWR. Нужен он для активной езды, воспользовавшись им, включают специальную кнопку рядом с селектором.
3. Для езды на автомате для начинающих разработали реж. — 1, 2, 3. Они приспособлены для ручного вождения, поэтому водитель может самостоятельно выбрать: 1 — можно выбрать первую заданную команду; 2 — первую и вторую команду; 3 — первую, вторую и третью команду.
4. Аварийный используют, если случилась определённая поломка или неисправная ситуация, на панели управления появляется сигнал, тем самым транспорт переходит в аварийный р. Обозначение на всем транспорте отмечается по-разному, знак маркирующий аварийную ситуацию выходит на панель в случае поломки.

Можно ли переключать скорости автоматической коробки на ходу

Работает автоматическая КПП таким образом: она имеет основные режимы, которые включают при остановке автомобиля и дополнительные — используют во время передвижения машины.

Например, на нейтральную передачу и «Паркинг» переключаются, когда авто тормозит, Драйв и дополнительные включают и при передвижении.

Запуск автомобиля с АКПП

Итак, как заводить машину на автомате? Прежде всего заводить надо с Р или N, они включаются при нажатии специальной кнопки.

Лучше заводить на «Паркинге», так как «Нейтраль» больше относится к сервисной системе, тем самым разделяет двигатель и коробку. Для начала движения, следует переключиться на «Драйв», не отпуская тормоз для снятия блокировки.

Нужно ли прогревать автомат перед ездой

Автомобиль на автоматической трансмиссии нет смысла прогревать, если на улице не отрицательная температура и нет мороза. При запуске мотора подождите несколько минут, чтобы в оборот пошло масло. Если машина установлена на «Паркинге» выключенная, то в принципе она уже прогоняет масло.

Рекомендуют при сильном морозе и непрогретой коробке не использовать мощные р., чтобы избежать поломок.

Как передвигаться на АКПП

Как правильно ездить на автомате для начинающих и с какими особенностями можно столкнуться?

Вот как завести машину автомат:

1. Нажать на педаль тормоза.
2. Снять рычаг с «Р».
3. Установить передачу Драйв или другую вспомогательную.
4. Отпустить педаль газа.

Авто самопроизвольно начнёт двигаться, без нажатия на педаль газа. Тормозить автоматич. коробкой следует с помощью двигателя и специальных кнопок.

Езда на автомобиле с автоматической коробкой передач в пробках и на светофорах

Нужно понимать, как работает автоматические передачи. В условиях затора, либо когда встречается загруженность транспорта на дороге, двигатель не должен работать, поэтому включите «Нейтраль».

На нейтральном не работает мотор, но проехать транспорт может примерно 5 км. Режим экономит топливо и оберегает машину от ремонта. На светофорах ситуация такая же, но можно воспользоваться дополнительными передачами, например — 2, они помогут тронуться на АКПП плавно.

Остановка на подъёме с помощью АКПП

1. Отпускаете плавно тормоз, регулируя скорость движение со спуска.
2. Забираетесь на подъем.
3. Притормаживаете.
4. Устанавливаете рычаг на Нейтраль, прекращается работа мотора.
5. Включаете Паркинг, обеспечив безопасную стоянку транспорта, заблокировав движение.
6. Убираете ногу с тормоза и в течение нескольких секунд машина встанет в правильное положение.

Режим «S»

Во многих установлен S и обозначает он динамичное использование. То есть дополнительная система, где транспорт можно разгонять на определённую скорость, он быстро стартует и ускоряется, совершает обгон. По-другому называют его спортивным.

Он зависит от модели машины и её класса, чем мощнее авто, тем лучше работает «Спорт». При такой системе поступает большая нагрузка на движок, кузов и на саму резину.

Режим «Е»

Есть и другие обозначения на автоматич. кпп, например пиктограмма E обозначает экономную поездку. Обеспечивает плавную, лёгкую и спокойную скоростью движения, тем самым экономит бензин или дизель даже в холодное время года.

На улице гололед, а экономичный реж. позволяет безопасно чувствовать себя на дороге.

Спуск на АКПП

Спуски бывают: резкие и затяжные, но для каждого одна и та же инструкция. Не рекомендуется спускаться используя нажатую педаль тормоза, вы можете только притормаживать.

Принцип работы обычный:

• рычаг ставиться на «Драйв»;
• нажимается педаль газа;
• не забывайте опускать ручник.

Используют такие передачи, как р. 1, р. 2. Но не всегда на них авто едет медленно.

Как обгонять на автомобиле с АКПП

Обгон — дело серьёзное, стоит идти на такой шаг решительнее, увереннее и осознанно. Коробка имеет дополнительные режимы для совершения этого маневра. С ними машина едет быстро, набирая обороты и уверенно обгоняет ближайший автомобиль.

Есть определённые правила при которых не совершают обгон, но раз вы чувствуете уверенность, то воспользуйтесь «Спортом» и быстрого обгона. Учитывайте, что расход топлива максимальный.

Как буксировать автомобиль с автоматом

Для начала передвиньте рычаг на «Нейтраль», следите аккуратно за машиной впереди Вас на тросе. Не дёргайте руль и помните об остановке каждые 30 минут – это правило о безопасности КПП, чтобы не произошла поломка.

Мотор не работает, соответственно масло не попадает.

Как правильно прекращать движение

Для начала движения нажмите на тормозную педаль и остановите авто, далее устанавливаете «Паркинг», с помощью него блокируется движение.

Затягивайте ручник в машине и отпускаете тормоз, заглушаете мотор.

Как тормозить двигателем

Автомат имеет свои нюансы. Сбрасывают скорость обычно на склоне или там, где постоянно надо держать педаль тормоза. Переходят при торможении на ручной, то есть р. 2 или 3.

Как эксплуатировать зимой

Как правильно эксплуатировать автомобиль, чтобы оно не вышло из строя из-за низкой температуры и пробуксовки на льду? Гидравлическая жидкость со временем теряет свои свойства. В сезон холодов скапливается конденсат в корпусе, оборудование в дальнейшем выходит из строя.

Прогревая систему, подождите и выполните маневры переключения всех режимы. Если двигатель глохнет, подождите пока начнёт полноценно работать. Движение начинайте плавно, на маленьких оборотах. Главное правило, не забывайте менять фильтры перед наступлением холодов.

Распространённые ошибки при езде на АКПП

1. Перегрев коробки.
2. Неправильный старт.
3. Использование «Нейтрали» всегда и везде.
4. Включение задней скорости без остановки.
5. Нажатие тормоза забывается при включении и выключении реж.

Устройство и принцип работы классической АКПП

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

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

Что такое АКПП и история ее создания

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

В настоящее время существует несколько видов автоматической КПП:

В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату.

История изобретения

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

Первая серийная автоматическая коробка передач GM Hydramatic

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

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

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

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

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

Плюсы и минусы АКПП

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

Плюсы АКПП	Минусы АКПП
1. Плавное и автоматическое переключение скоростей, создающее комфорт для водителя.	1. Сложность конструкции.
2. Отсутствие необходимости в периодической замене сцепления.	2. Высокая стоимость самой коробки.
3. Хорошая динамика за счет возможности ручного переключения скоростей.	3. Высокая стоимость ее обслуживания.
4. Автомат может подстраиваться под стиль вождения водителя (адаптироваться).	4. Более низкий КПД и повышенный расход топлива в сравнении с механикой.

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.

Принцип работы и срок службы АКПП

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

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

АКПП в разрезе

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

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

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

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

Управление АКПП

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

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

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

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

Схема режимов АКПП

Также имеются и дополнительные кнопки, характеризующие режимы работы АКП:

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

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

Заключение

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

Классическая АКПП: принцип работы и правила эксплуатации

Вы здесь

Сообщение об ошибке

Для передачи крутящего момента двигателя на ведущие колеса в автомобилях применяется трансмиссия. Она может быть механической или автоматической. Последняя в наше технологичное время наиболее актуальна. После внедрения АКПП, удалось снизить число органов управления и упростить процесс управления транспортным средством.

Большинство автолюбителей нашей страны под термином автоматическая коробка перемены передач подразумевают планетарный механизм с гидротрансформатором. Иногда его называют классическим автоматом. В обиходе все КПП, кроме механической называют «автоматом». Сюда же относят роботизированные агрегаты, вариаторы, ДСГ и другие.

Если подходить к вопросу с технической точки зрения, то следует считать автоматической любую «коробку», управление которой не требует вмешательства человека.

В этом обзоре мы рассмотрим принцип работы классической АКПП, который отличается от такового у вышеперечисленных аналогов.

Составные части АКПП

Классический «автомат» (КА) в конструктивном плане является сложным механизмом. Он состоит из трех основных узлов.

1. Гидротрансформатор. Осуществляет прием крутящего момента от двигателя и передает его плавно на следующий агрегат.

2. Планетарный механизм. Производит преобразование усилия для привода колес посредством главного редуктора.

3. Устройство управления. Регулирует потоки трансмиссионной жидкости, поступающие к исполнительным механизмам, при помощи набора золотников.

Если проводить аналогию с механической коробкой перемены передач, то гидротрансформатор является сцеплением. Однако он

устроен немного сложнее и допускает проскальзывание при начале движения или в процессе него.

Планетарный механизм выполняет такую же работу, как и его аналог в «механике». Он состоит из набора шестерен, изменяющих передаточное число. Только их переключение осуществляют сервоприводы, а не человек при помощи рычага (как в МКПП).

Для управления работой АКПП используются две педали: тормоз и акселератор. При нажатии на последнюю, происходит увеличение скорости движения автомобиля, а не повышение оборотов двигателя.

Принцип работы «автомата»

Работа всех современных КА основана на принципе передачи крутящего момента на трансмиссию от ДВС. Также осуществляется изменение передаточного соотношения, которое зависит от условий движения машины и степени нажатия на акселератор.

Подробнее об этом можно рассказать так:

— ведущая турбина жестко закреплена на маховике двигателя, который раскручивается. Конструктивно она выполнена таким образом, что имеет возможность вызывать вихреобразное движение трансмиссионной жидкости. За счет этого процесса и силы трения, в движение приводится ведомая турбина.

Между двумя турбинами нет жесткой механической связи, что позволяет им вращаться с разными угловыми скоростями. Если они выходят на большие обороты, то специальное устройство блокирует гидротрансформатор;

— вращательное усилие поступает на первичный вал КА, на котором имеется несколько шестерен. С их помощью изменяется передаточное число. Благодаря фрикционным муфтам осуществляется интегрирование в работу нужных секций с целью выбора оптимального режима работы мотора. Чтобы не было

рывков и ударных нагрузок применяются обгонные муфты. Они могут проскальзывать во время обратного хода;

— фрикционами управляет специальная гидравлическая система, основу которой составляет кольцевой исполнительный цилиндр. Гидропривод осуществляет сжатие определенного пакета фрикционов, приводящих в движение секцию шестерен, которая соединена с ним;

— наличие специального насоса обеспечивает оптимальное давление масла в системе. Соленоиды перемещают золотники, посредством которых осуществляется управление гидроприводами. Сами соленоиды имеют гидравлическое управление, осуществляемое центробежным регулятором давления в зависимости от степени нажатия на педаль акселератора.

Передачи на современных АКПП переключаются при помощи нескольких способов. Чаще всего для этого предусмотрен рычаг, расположенный рядом с местом водителя. Иногда вместо него используется специальная шайба или кнопки на рулевом колесе.

При выборе водителем режима работы КА, электронный блок управления активирует соответствующую программу. Благодаря соленоидам осуществляется открытие нужных клапанов, передающих крутящий момент от ДВС к трансмиссии. Впоследствии подключаются ступени для придания оптимального передаточного числа.

Одной из самых значимых характеристик АКПП является время включения передачи. На машинах разных классов оно может отличаться, причем разница достигает относительно больших величин. Для большинства механизмов, используемых на обычных моделях, данный показатель равняется 130-150 мс. У спортивных авто он равен 50-60 мс. Гоночные болиды оснащаются КА с таким параметром, равным 25 мс.

Символьные обозначения режимов работы АКПП

Для правильного использования КА необходимо знать принцип ее работы и символьные обозначения имеющихся режимов работы. Их наносят обычно на панель, расположенную рядом с селектором этого механизма. Часто режимы отображаются на панели приборов транспортного средства.

Стоит понимать, что каждый автопроизводитель использует часть из символов, которые будут описаны ниже. Основные из них следующие:

— «P» – «паркинг». Режим, используемый во время стоянки транспортного средства. Его можно сравнить со стояночным тормозом, которым оснащаются большинство авто с МКПП. Только здесь блокируется вал, а не прижимаются колодки к тормозным барабанам;

— «R» – «реверс». Предназначен для включения движения задним ходом;

— «N» — «нейтральный». Включение нейтральной передачи. Автомобиль в этом режиме может двигаться накатом, его колеса разблокированы;

— «D» – «драйв». Используется для движения вперед;

— «A» – «автомат». Является аналогом предыдущего режима;

— «L» – «лоу» (низкий). Включение пониженной передачи;

— «2». Нужен при необходимости передвигаться вперед, используя передачи не выше 2;

— «3». То же самое, но не выше 3 передачи;

— «M» – «мануал». Имитация ручного (механического) режима. Обычно рядом с этим символом наносятся еще два: «+» и «–». Они показывают возможность переключения передач на повышение или понижение передаточного числа;

— «S» – «спорт». Включение спортивного режима;

— «OD» – «овердрайв». Использование ускоренного варианта передвижения;

— «W» – «винтер». Применяется зимой, когда скользко, движение начинается со второй передачи;

— «E» – «экономик». Экономичный режим. Пригодится любителям экономного расхода топлива.

Перед тем, как начать эксплуатацию конкретного автомобиля с АКПП, следует изучить руководство по эксплуатации. Там точно будут указаны имеющиеся режимы АКПП, обозначение которых может отличаться от вышеуказанных.

Частые ошибки при управлении автомобилем с АКПП

Нередко малоопытные водители, эксплуатируя транспортное средство, оснащенное «автоматом», допускают ошибки. Разберем основные из них.

1. Переключение агрегата в режим «D» до полной остановки автомобиля, двигающегося задним ходом. Это зачастую приводит к преждевременному износу устройства или его полному выходу из строя. Также следует дождаться полной остановки авто при движении вперед, для переключения селектора в режим «R».

2. Нередко водители, останавливаясь на светофоре или в другом месте для кратковременной необходимости, переводят рычаг «коробки» в положение «N» (нейтралка). Этого делать нельзя, так как данный режим является экстренным. Он нужен для кратковременной разблокировки колес при буксировке на небольшие расстояния.

При кратковременных остановках следует применять режим «D», удерживая машину на месте путем нажатия на педаль тормоза.

3. Еще одной ошибкой водителей является перевод селектора КА в положение «N» во время движения. Это характерно для тех, кто на предыдущих своих машинах с МКПП часто использовал

способ движения накатом. Если в этом режиме ДВС заглохнет, то авто будет практически неуправляемым, так как произойдет отключение гидроусилителя рулевого управления и тормозов.

4. Также недопустимо буксировать автомобиль с АКПП со скоростью, превышающей 50 км/ч на расстояние больше 40 км. Это ограничение обусловлено конструктивными особенностями КА, в которой вся работа основана на нагнетании давления масла при помощи насоса. При буксировке он не работает и трение механизмов между собой увеличивается. Так обеспечивается их быстрый износ.

5. Частые попытки запуска двигателя путем буксировки авто с АКПП. ДВС запустится, но «коробка» от такого способа может быстро исчерпать свой ресурс и выйти из строя.

Преимущества и недостатки АКПП

«Автомат», как и большинство других механизмов, имеет свои плюсы и минусы. К преимуществам его использования стоит отнести комфорт, который становится доступным ввиду плавности и отсутствия рывков при переключении.

Также несомненным плюсом является увеличение безопасности движения из-за того, что водитель меньше отвлекается на процесс управления этим устройством. Он просто выбирает нужный режим движения и более не отвлекается без надобности.

К минусам стоит отнести более низкий КПД КА, ведущий к увеличению расхода топлива и наличие сложной конструкции. Это обуславливает высокую стоимость этого узла.

Автомобили с АКПП распространены по всему миру и наша страна здесь не является исключением. Если вы обладаете такой машиной, то стоит уделить внимание краткому изучению принципа действия ее трансмиссии. Это позволит повысить эксплуатационный ресурс этого узла и не допустит возникновения ошибок, ведущих к серьезным поломкам.