Как работает автоматическая коробка передач

Как работает коробка автомат

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.

Многие автолюбители никак не могут освоить «механику» и тонкости переключения передач, поэтому они без раздумий переходят на машины с «автоматом». Но здесь нужно учитывать, что автоматические коробки бывают различными и у каждой из них есть свои особенности.

Виды автоматической коробки передач

Можно выделить несколько основных видов автоматических коробок передач — роботизированная механика, вариатор и гидромеханическая коробка передач.

Гидромеханическая коробка передач. Самый популярный тип коробок передач, известен он еще по старым моделям первых авто с автоматами. К особенностям данной коробки можно отнести тот факт, что колеса и двигатель не имеют прямой связи и за передачу крутящего момента отвечает «жидкость» гидротрансформатора.

Плюсы такого автомата заключаются в мягкости переключений, возможности «переваривать» крутящий момент даже очень мощных двигателей и высокой живучести таких коробок. Минусы — более высокий расход топлива, увеличение общей массы автомобиля, крайняя нежелательность буксирования авто с такой коробкой.

Вариатор (CVT). Данная коробка имеет большие отличия перед обычным «автоматом». Технически в ней отсутствует такое понятие как «переключение передач» и именно по этому эту коробку еще называют «бесступенчатая трансмиссия». Передаточное число в такой АКПП изменяется непрерывно и плавно, позволяя «выжимать» из двигателя максимум мощности.

Основной недостаток вариатора – монотонность «звучания». Интенсивный разгон автомобиля происходит с постоянным одинаковым звуком двигателя, что выдерживают далеко не все водители. В новых моделях эту проблему постарались решить за счет создания «псевдо» передач, когда вариатор стремится имитировать работу классических коробок автомат. К преимуществам вариатора можно отнести более низкий вес, экономичность и хорошую динамику. Минус – в крайне дорогом ремонте коробок автомат, а так же в невозможности работать с мощными двигателями.

Роботизированная механика. Конструктивно такая коробка очень напоминает стандартную механическую коробку. В ней есть сцепление (или несколько) и валы передачи мощности от двигателя. В случае наличия пары сцеплений одно из них несет ответственность за четные передачи, а второе – за нечетные. Как только электроника делает вывод о необходимости переключения, диск одного сцепления плавно размыкается, а второй, наоборот, смыкается. Основное отличие от ручной коробки – полностью автоматическое управление. Не меняется и манера езды, которая остается аналогичной езде на «автомате».

К преимуществам можно отнести пониженный расход топлива, доступную цену, очень высокую скорость переключения передач и низкий вес коробки. Есть у данной коробки и недостатки. В некоторых режимах езды переключения могут чувствоваться достаточно сильно (особенно этому были подвержены первые версии коробок такого типа). Дорогостоящий и сложный ремонт в случае выхода из строя.

*Специалисты компании Volkswagen создали новую, уникальную роботизированную преселективную коробку передач второго поколения — DSG (Direct Shift Gearbox). Данная АКПП сочетает в себе все современные технологии трансмиссий различных типов. Переключение скоростей осуществляется вручную, но за весь процесс отвечает электроника и различные автоматизированные механизмы.

Из чего состоит АКПП?

Производители коробок передач постоянно совершенствуют их конструкцию в стремлении сделать более экономичными и функциональными. Тем не менее, каждая АКПП состоит из следующих базовых элементов:

• гидротрансформатора. Состоит из насосного и турбинного колес, реактора;
• масляного насоса;
• планетарного редуктора. В конструкции шестерни, наборы муфт и фрикционы;
• электронной системы управления — датчики, гидроблок (соленоиды + золотники-распределители), рычаг селектора.

Гидротрансформатор в АКПП выполняет функцию сцепления: передает и увеличивает крутящий момент от двигателя к планетарному редуктору и кратковременно отсоединяет трансмиссию от двигателя, чтобы переключилась передача.

Насосное колесо соединено с коленвалом двигателя, а турбинное колесо — с планетарным редуктором через вал. Между колесами расположен реактор. Колеса и реактор оснащены лопастями определенной формы. Все элементы гидротрансформатора собраны в одном корпусе, который заполнен жидкостью ATF.

Планетарный редуктор состоит из нескольких планетарных передач. Каждая планетарная передача включает в себя солнечную (центральную) шестерню, водило с шестернями-сателлитами и коронную (кольцевую) шестерню. Любой элемент планетарной передачи может вращаться или блокироваться (как мы писали выше, вращение передается от гидротрансформатора).

Чтобы переключить определенную передачу (первую, вторую, заднюю и т.д.), нужно заблокировать один или несколько элементов планетарки. Для этого используются фрикционные муфты и тормоза. Подвижность муфт и тормозов регулируется через поршни давлением рабочей жидкости ATF.

Электронная система управления. Точнее, электрогидравлическая, т.к. для непосредственного переключения передач (включения/выключения муфт и тормозных лент) и блокировки ГДТ используется гидравлика, а для регулировки потоков рабочей жидкости — электроника. Система состоит из:

• гидроблока. Представляет собой металлическую плиту с множеством каналов, в которых установлены электромагнитные клапаны (соленоиды) и датчики. По сути, гидроблок управляет работой АКПП на основании данных, полученных от ЭБУ. Пропускает жидкость по каналам к механическим элементам коробки — муфтам и тормозам;
• датчиков — частоты вращения на входе и выходе коробки, температуры жидкости, положения рычага селектора, положения педали газа. Также блок управления АКПП использует данные с блока управления двигателем;
• рычага селектора;
• ЭБУ — считывает данные датчиков и определяет логику переключения передач в соответствии с программой.

Принцип работы коробки-автомат

Когда водитель заводит авто, вращается коленвал двигателя. От коленвала запускается масляный насос, который создает и поддерживает давление масла в гидравлической системе коробки. Насос подает жидкость на насосное колесо гидротрансформатора, оно начинает вращаться. Лопасти насосного колеса перебрасывают жидкость на турбинное колесо, тоже заставляя его вращаться. Чтобы масло не попадала обратно, между колесами установлен неподвижный реактор с лопастями особой конфигурации — он корректирует направление и плотность потока масла, синхронизируя оба колеса. Когда скорости вращения турбинного и насосного колес выравниваются, реактор начинает вращаться вместе с ними. Этот момент называется точкой сцепления.

Дальше в работу включается ЭБУ, гидроблок и планетарный редуктор. Водитель переводит рычаг селектора в определенное положение. Информацию считывает соответствующий датчик, передает в ЭБУ и она запускает программу, соответствующую выбранному режиму. В этот момент определенные элементы планетарного редуктора вращаются, а другие зафиксированы. За фиксацию элементов планетарного редуктора отвечает гидроблок: ATF под давлением подается по определенным каналам и прижимает поршни фрикционов.

Как мы уже писали выше, для включения/выключения муфт и тормозных лент в АКПП используется гидравлика. Электронная система управления определяет момент переключения передач по скорости и нагрузке на двигатель. Каждому диапазону скорости (уровню давления масла) в гидроблоке соответствует определенный канал.

Когда водитель давит на газ, датчики считывают скорость и нагрузку на двигатель и передают данные в ЭБУ. На основании полученных данных ЭБУ запускает программу, которая соответствует выбранному режиму: определяет положение шестерен и направление их вращения, рассчитывает давление жидкости, отдает сигнал на определенный соленоид (клапан) и в гидроблоке открывается канал, соответствующий скорости. По каналу жидкость поступает к поршням муфт и тормозных лент, которые блокируют шестерни планетарного редуктора в нужной конфигурации. Так включается/выключается нужная передача.

Переключение передач зависит и от характера набора скорости: при плавном ускорении передачи повышаются последовательно, при резком разгоне сначала включится пониженная передача. Это также связано с давлением: при плавном нажатии на педаль газа давление растет постепенно и клапан открывается постепенно. При резком же разгоне давление повышается резко, сильно давит на клапан и не дает ему открыться сразу.

Электроника существенно расширила возможности автоматических коробок. К классическим преимуществам гидромеханических АКПП добавились новые: разнообразие режимов, способность самодиагностики, адаптивность под стиль вождения, возможность выбирать режим вручную, экономия топлива.

В чем разница среди АКПП?

Многие автомобилисты продолжают активно смотреть в сторону АКПП, и тому есть широкий перечень причин. Также никуда не пропала традиционная механика. Постепенно наращивает своё присутствие вариатор. Что же касается роботов, то первые версии этих коробок позиции теряют, но им на смену приходят усовершенствованные решения вроде преселективных КПП.

Объективно даже самые надёжные существующие автоматические коробки передач не могут обеспечить такой же уровень безотказности и долговечности, как механика. При этом МКПП заметно уступает по уровню комфорта, и сталкивает водителя с необходимостью слишком многом времени и внимания уделять сцеплению и селектору трансмиссии.

Если постараться взглянуть на ситуацию максимально объективно, то можно сказать, что в наше время лучше и предпочтительнее брать автомобиль с классическим автоматом. Такие коробки надёжны, доступны в ремонте и обслуживании, хорошо чувствуют себя в различных условиях эксплуатации.

Что же касается того, на какой коробке передач вам будет комфортнее, лучше и приятнее ездить, то тут на первое место смело можно ставить вариатор.

Роботизированная механика подойдет владельцам легковых авто, предпочитающим спокойный режим движения по городу и шоссе, и тем, кто стремится максимально экономить топливо. Преселективная коробка (второе поколение роботизированных коробок передач) оптимальна для активной езды, высокой скорости и скоростных манёвров.

Да, если брать рейтинг по надёжности среди АКПП коробок передач, то тут первое место наверняка гидротрансформатор. Вариаторы и роботы делят между собой вторую позицию.

Опираясь на мнение экспертов и их прогнозы, будущее всё же за вариаторами и преселективными коробками. Им ещё предстоит пройти большой путь становления и усовершенствования. Но уже сейчас эти коробки становятся проще, комфортнее и экономичнее, привлекая тем самым большую аудиторию покупателей. Что именно выбрать, решать только вам.

Как работает АКПП. Этот сложный и популярный «автомат»

Есть модели автомобилей, имеющие только механические коробки переключения передач. У некоторых моделей имеются и модификации с вариаторными трансмиссиями, но вот машин, не имеющих «автоматных» вариантов, с каждым годом становится все меньше.

Одним из основных элементов классической АКПП является планетарная передача. Удивительно, но эта деталь использовалась еще в легендарном Ford model T 1908 года. Правда, в машине, которая «поставила Америку на колеса», передачи включались вручную, а вот двумя годами ранее – в 1906 – все те же американцы из компании Cadillac начали продажи первого в мире автомобиля, оснащенного полностью автоматической трансмиссией. КПП этих машин были трехступенчатыми, а переключение передач осуществлялось при помощи гидравлики, то есть при помощи давления рабочей жидкости. Долгие годы гидравлическое управление применялось повсеместно, но в последнее время за переключение передач отвечают электронные блоки управления.

Условно автоматическую коробку передач можно разделить на две части – собственно планетарную коробку передач и гидротрансформатор. Крутящий момент от двигателя автомобиля передается довольно сложному гидротрансформатору, который преобразует вращение в зависимости от режима движения или вообще может не передавать вращение.

В механической коробке передач в постоянном зацеплении находятся шестерни ведущего, ведомого и промежуточного валов, и нужное передаточное отношение получается при соединении ведомого вала с той или иной парой шестерен, тогда как в «автомате» выбор режима движения реализуется блокированием определенных шестерен планетарных передач. Что же такое – планетарная передача? В состав планетарного редуктора (см. Рис. 1) входит солнечная шестерня (именно она получает преобразованный крутящий момент от гидротрансформатора), соединенные с ней при помощи водила сателлиты (обычно их три или четыре), которые, в свою очередь зацеплены с коронной, или кольцевой, шестерней. На каждом из элементов планетарной передачи имеются фрикционные (реже – ленточные) тормоза, которые позволяют заблокировать ту или иную часть механизма.

Рассмотрим три примера. В первом случае нам нужно получить повышенную передачу. Посмотрим внутрь механизма: кольцевая шестерня зафиксирована, и крутящий момент с солнечной шестерни передается сателлитам, вращающимся с большей скоростью, водило «собирает» вращение сателлитов и вращается со скоростью, большей, чем была первоначально. Передача получается понижающей, если зафиксировать водило – «помогавшие» нам ранее сателлиты вращаются, заставляя двигаться кольцевую шестерню, и вращение это получается медленным. Наконец, узнаем, как получается прямая передача. Здесь все очень просто: при помощи фрикциона между собой фиксируются водило и кольцевая шестерня, и потерь на трение и вращение неактивных элементов нет. Очень важный вопрос: «снятое» с какого из элементов вращение передается на карданный вал, раздаточную коробку или приводы? Если мы блокируем какую-либо часть механизма, то вращение «снимается» с незаблокированной части. Скажем, фрикционы заставляют водило стоять на месте, а колеса получают вращение, «снятое» с кольцевой шестерни. В случае с прямой передачей планетарный редуктор можно мысленно отбросить, роль коробки передач играет гидротрансформатор (о нем – далее). Рассмотренный на рис. 1 планетарный редуктор представляет собой трехступенчатый агрегат, но в большинстве современных автомобилей передач гораздо больше. Для улучшения условий работы двигателя, снижения расхода топлива и получения хорошей динамики в АКПП устанавливают не по одному планетарному редуктору, а чаще всего по два или более, и нередко вторые и третьи планетарные редукторы не имеют понижающих передач. Выходит, что прямая для второго редуктора передача получается более «скоростной», чем повышающая передача первого механизма, а понижающая передача второму редуктору не требуется, так как вращение «снимается» с него не всегда.

Остановимся подробнее на фрикционах – от их работы отчасти и происходит переключение передач. Каждому из нескольких планетарных редукторов современных АКПП требуются пакеты фрикционов – наборы из подвижных и неподвижных тонких металлических колец. Подвижные кольца соединены с вращающимися элементами редуктора, и когда электроника создаст давление жидкости в нужной магистрали «автомата», неподвижные диски соединятся с подвижными, останавливая, например, водило или кольцевую шестерню. Таким образом и происходит автоматическое включение передач. Электронный блок управления коробкой передач отслеживает скорость автомобиля и обороты двигателя, а главными критериями перемены передач являются экономия топлива и поддержание оптимального режима работы мотора. Системы управления современными АКПП могут даже анализировать степень износа пакетов фрикционов и изменять давление для включения той или иной передачи, что существенно повышает ресурс работы «автоматов». При этом электроника фиксирует степень износа элементов, и при прохождении диагностики (это особенно полезно при покупке машины) неисправность коробки передач легко можно увидеть. Для создания давления, необходимого для переключения передач, служит специальный насос, а между магистралями коробки передач жидкость распределяют электромагнитные клапаны. Создаваемое насосом давление очень высоко, и развить его путем буксирования автомобиля невозможно, поэтому «автоматные» автомобили не заведешь «с толкача», так что их владельцам следует особое внимание уделять заряду аккумулятора.

А как же дела со сцеплением? Ведь если двигатель и рассмотренная нами автоматическая коробка передач неразрывно связаны, при включении передачи и остановке автомобиля силовой агрегат непременно заглохнет. Значит, нужно устройство, которое могло бы в определенные моменты разъединять мотор и трансмиссию, и это устройство – гидротрансформатор – входит в состав самой трансмиссии. Механизм состоит из трех основных частей – центробежного насоса, колесо которого жестко соединено с маховиком двигателя, центростремительной турбины (в свою очередь, она передает преобразованное вращение планетарной коробке передач) и расположенного между ними реактора, который позволяет полностью заблокировать передачу крутящего момента.

Насосные и турбинные колеса гидротрансформатора не соединены друг с другом – между ними имеются минимальные зазоры. Вращение передается при помощи масла, которое попадает с лопаток насосного колеса на лопатки колеса турбинного. Форма рабочих поверхностей элементов выполнена так, что даже при отсутствии жесткой связи между колесами рабочая жидкость циркулирует по непрерывному кругу. Конструкция из центробежного насоса и центростремительной турбины позволяет передавать вращение и не выключать передачу при остановке автомобиля, а для изменения крутящего момента служит реактор. Если на турбинном колесе требуется повысить крутящий момент (например, при старте с места), реактор останавливается, такой режим работы называется гидротрансформаторным. Форма лопаток реактора позволяет при возвращении масла из турбинного колеса в насосное создавать дополнительное сопротивление, с каждым разом все увеличивая и увеличивая скорость движения жидкости. Когда скорость «разогнавшегося» турбинного колеса приближается к скорости колеса насосного, реактор тоже начинает вращаться, не создавая помех при движении рабочей жидкости и позволяя поднять КПД «автомата». В таком случае гидротрансформатор работает в режиме гидромуфты.

Такова общая схема работы классической АКПП. Осталось только разобраться, чем режим «D» отличается от режимов «2» или «Sport». В первом случае электроника управляет переключением передач по стандартной программе, а вот режимов, также отвечающих за движение вперед, очень много, и каждый из них рассчитан на определенный стиль вождения (например, уже упомянутый «S») или дорожные условия (например, в режиме «2» автоматическая коробка передач не может переключиться выше второй передачи). Другой известный и популярный у японских автопроизводителей режим – Overdrive. Когда «Овердрайв» включен, «автомат» переключается на повышенную передачу раньше, чем обычно, при этом теряется динамика, но появляется лучшая стабильность движения. А для обгонов и других маневров, в которых требуется максимальная отдача от двигателя, служит Kick-down. Он позволяет в один момент перейти на пониженную передачу, и для его включения требуется резко «ударить» по педали акселератора.

В последнее время производители автоматических трансмиссий стремятся оснастить свои творения максимальным числом передач, это делается для получения более плавного разгона и сокращения расхода топлива. Например, восьмиступенчатая автоматическая коробка передач позволяет сэкономить до 14% горючего по сравнению с шестиступенчатой «сестрой». Но довольно низкий КПД «автоматов» вполне может поставить крест на этом виде коробок передач, и, возможно, довольно скоро большинство автомобилей в мире будут оснащаться вариаторами или роботизированной «механикой».

Автоматическая коробка передач в автомобилях

В последние годы в автомобильной промышленности произошел заметный переход к автоматической коробке передач. Прошли те времена, когда ручное переключение передач было стандартом. Автоматические коробки передач изменили наш стиль вождения, предлагая удобство, комфорт и повышенную производительность.

Понимание автоматической коробки передач

Автоматическая коробка передач, также называемая автоматической коробкой передач или самопереключающейся коробкой передач, представляет собой вариант коробки передач, обычно встречающийся в автомобилях. Он позволяет переключать передачи автоматически без ручного вмешательства. В отличие от механической коробки передач, где водитель вручную переключает передачи с помощью педали сцепления и рычага переключения передач, в автоматических коробках передач используются гидравлические системы и преобразователи крутящего момента для плавного переключения передач.

Переключение передач происходит в зависимости от таких факторов, как скорость автомобиля, нагрузка на двигатель и действия водителя. Эта технология произвела революцию в управлении автомобилем, обеспечив удобство, комфорт и улучшенную производительность для водителей во всем мире.

Различные типы автоматических трансмиссий

В автомобилях в основном используются три типа автоматических коробок передач. Рассмотрим каждый тип более подробно:

1: Автоматическая коробка передач с традиционным гидротрансформатором

Это наиболее распространенный тип автоматической коробки передач, использующий гидравлический преобразователь крутящего момента для передачи мощности между двигателем и коробкой передач.

Ключевые особенности включают плавное переключение передач и широкую доступность для различных моделей автомобилей.

2: коробка передач с двойным сцеплением (DCT)

Коробка передач с двойным сцеплением использует два отдельных сцепления для нечетных и четных наборов передач, что обеспечивает молниеносное переключение передач.

Он предлагает эффективность механической коробки передач в сочетании с удобством автоматического переключения передач.

3: Бесступенчатая трансмиссия (CVT)

В бесступенчатой ​​трансмиссии используется система ремня и шкива, обеспечивающая плавное изменение передаточного числа.

Он обеспечивает превосходную топливную экономичность и плавное ускорение без необходимости дискретного переключения передач.

Как работает автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач использует сложную систему шестерен, гидравлических компонентов и электронного управления для автоматического переключения передач без ручного вмешательства. Вот упрощенное объяснение того, как работает автоматическая коробка передач:

1: гидротрансформатор:

Гидротрансформатор действует как связующее звено между двигателем и трансмиссией, используя гидравлическую жидкость для передачи мощности.

2: Комплекты планетарных передач:

Автоматические трансмиссии включают в себя планетарные передачи, состоящие из нескольких шестерен, обеспечивающих различные передаточные числа. Эти наборы передач позволяют регулировать скорость двигателя и выходной крутящий момент.

3: гидравлическая система:

Гидравлическая система автоматической коробки передач использует жидкость под давлением для включения и выключения сцепления и лент, управления выбором передач и обеспечения плавного переключения передач.

4: корпус клапана:

Блок клапанов является жизненно важным компонентом автоматической коробки передач, в нем находится сеть клапанов и каналов, которые направляют поток гидравлической жидкости для управления включением передач, переключением передач и передачей крутящего момента.

5: электронный блок управления (ECU):

Современные автоматические коробки передач оснащены электронным блоком управления, который отслеживает различные датчики, в том числе скорость автомобиля, положение дроссельной заслонки и нагрузку на двигатель. ЭБУ использует эти данные для определения оптимальных моментов переключения передач и соответствующей регулировки трансмиссии.

6: Соленоиды переключения передач:

ЭБУ управляет соленоидами переключения передач, которые представляют собой электромеханические устройства, отвечающие за управление потоком гидравлической жидкости в трансмиссии. Эти соленоиды открываются и закрываются для включения или выключения сцепления и лент, облегчая переключение передач.

7: Переключение передач:

Когда ECU определяет необходимость переключения передач на основе условий вождения и действий водителя, он посылает сигналы на соответствующие соленоиды переключения передач. Соленоиды активируются, направляя гидравлическое давление на зацепление или отключение муфт и лент, обеспечивая желаемое переключение передач.

8: Бесступенчатые трансмиссии (CVT):

В некоторых автоматических коробках передач используются механизмы бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT). Вместо фиксированных шестерен в вариаторах используется система шкивов и ремней, обеспечивающая бесступенчатую регулировку передаточных чисел, что обеспечивает более плавное ускорение и повышенную топливную экономичность.

Сочетая гидравлические системы, электронное управление и зубчатые механизмы, автоматические коробки передач обеспечивают плавное переключение передач, адаптируясь к условиям вождения и оптимизируя производительность для плавного и эффективного вождения.

Автоматическая коробка передач

Современная автоматическая коробка передач, безусловно, самый сложный компонент в автомобиле. Автоматические трансмиссии содержат механические, гидравлические и электронные системы, которые работают взаимосвязано между собой. Эта статья поможет Вам разобраться в устройстве коробки передач и процессе её обслуживания.

Эта Статья содержит четыре раздела:

1. Первый раздел даст Вам понять, что же такое АКПП;
2. Второй раздел поможет разобраться, из чего состоит и как работает автоматическая коробка передач;
3. Третий раздел посвящён определению проблем в коробке, расскажет, что нужно делать, что бы незначительная проблема ни привела к серьёзной поломке;
4. В четвертом говориться о профилактическом обслуживании, о котором все должны знать.

Что же такое автоматическая коробка передач?

Трансмиссия обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, а также его изменение по величине и по направлению. Происходит это за счет различных комбинаций и механизмов. Рассмотрим два основных типа коробок передач, основанных на том, имеет ли транспортное средство задний или передний привод.

На заднеприводном автомобиле трансмиссия крепится позади продольно расположенного двигателя. Карданный вал передаёт крутящий момент на заднюю ось с ведущими колёсами. Передача крутящего момента в такой системе прямое движение от двигателя, через трансформатор к АКПП и на карданный вал, соединённый с дифференциалом и колёсами.
На переднеприводных автомобилях дифференциал объединён с трансмиссией в один узел. Двигатель располагается поперечно, а коробка, присоединённая сбоку захватывает заднею часть двигателя и непосредственно передает нагрузку на передние колеса. Крутящий момент в такой схеме передаётся от двигателя через трансформатор к АКПП, дифференциал которой передаёт нагрузку на ведущие колёса.
Существует множество других конфигураций включая переднеприводные транспортные средства, где двигатель установлен продольно вместо поперечного расположения, полно приводные системы, которые распределяют крутящий момента все четыре колеса, однако описанные выше разновидности, являются безусловно самыми популярными.

Менее популярной заднеприводной компоновкой, является расположение автоматической трансмиссии сзади. Используют такую компоновку, чтобы сбалансировать вес равномерно между передними и задними колесами для улучшенной работы и управляемости. Однако реализовали данную схему редко и на старых автомобилях. Иная заднеприводная система использует расположение вех агрегатов сзади, а именно двигателя, АКПП и дифференциала. В основном реализуется на моделях фирмы “Porsche”.

Компоненты трансмиссии

Современная автоматическая коробка передач состоит из различных компонентов и систем, которые разработаны, чтобы гармонично работать в сложной системе механических, гидравлических и электронных элементов. Мы попытаемся как можно проще описать узлы автоматической трансмиссии, но, возможно, некоторые моменты останутся вам непонятными в виду сложности их восприятия.
Главные компоненты, из которых состоит автоматическая коробка передач, включают:

• Планетарные ряды, предназначенные для получения большого диапазона передаточных чисел.
• Гидравлическая система, основой которой является гидравлический блок АКПП, использующий нагнетённое под давлением масло,
  для управления планетарными рядами через фрикционные тормозные элементы.
• Фильтры и прокладки, использующиеся, для фильтрации гидравлической жидкости и воспрепятствованию её утечки.
• Гидравлический трансформатор, передающий крутящий момент от вала двигателя на первичный вал АКПП. А при этом повышая крутящий момент для исключения потерь при проскальзывании в жидкости.
• Электронный модуль управления и другие электрические компоненты предназначенные для управления трансмиссией.

Планетарный ряд

В автоматических трансмиссиях механическая часть работает в постоянной связке в отличие от механических коробок передач. Это условие возможно при использовании планетарных рядов, которые дают возможность получения различных передаточных чисел.

Простой планетарный ряд состоит из солнечной шестерни, орбитальной шестерни и двух или более сателлитов. Солнечная шестерня находится в постоянном зацеплении с сателлитами. Сателлиты свободно вращаются на осях, которые закреплены в водиле. Зубчатое колесо внутреннего зацепления, называемое большим центральным колесом, эпициклом, короной или кольцом, находится в постоянном зацеплении с сателлитами и окружает всю конструкцию.

Следует отметить, что малое центральное колесо, водило и большое центральное колесо вращаются относительно одной общей оси, в то время как сателлиты планетарной передачи вращаются относительно собственных независимых осей. Название планетарного механизма происходит от сателлитов.

Они могут вращаться относительно своих осей и в то же самое время вместе с водилом вращаются относительно малого центрального колеса. Иллюстрация показывает, как устроен простой планетарный механизм, описанный выше. Входной вал связан с большим центральным колесом (Синий), выходной вал связан с водилом (Зеленый), которое также связано с фрикционным пакетом сцепления.

Малое центральное колесо связано с барабаном (желтый), который также связан с другой половиной пакета сцепления. Тормозная лента обозначена полосой за пределами барабана (красный), которая может быть сжата, когда потребуется, предотвратить вращение барабана и малого центрального колеса вместе с ним. Пакет сцепления используется для зацепления водила с малым центральным колесом, что заставляет их вращаться с одинаковой скоростью.

Если пакет сцепления и тормозная лента активированы одновременно, то система находится в нейтральном положении. Вращение входного вала передается на сателлиты, связанные с малым центральным колесом, но так как оно не зафиксировано, вращение на выходной вал не передаётся. Для передачи крутящего момента, активируется тормозная лента, чтобы зафиксировать центральную малую шестерню от перемещения. Для перехода на более высшее передаточное отношение распускается тормозная лента и зажимается пакет сцепления, который заставляет вращаться выходной вал с такой же скоростью как и входной. Много других комбинаций возможно с использованием двух или более планетарных рядов соединённых в разные вариации для достижения различных передаточных отношений.

Некоторые последовательности позволяют создавать четырех, пяти, шести, семи и даже восьми ступенчатые АКПП. На современных транспортных средствах, управлением последовательности передачи крутящего момента в коробке контролирует электронный блок управления.

Пакеты фрикционных дисков

Пакет сцепления состоит из дисков, которые установлены в барабане. Половина дисков – сталь и имеют выступы, которые входят в пазы на внутренней части барабана. Другая половина представляет собой диски с фрикционным материалом, которые имеют выступы на внутренней части, соответствующие пазам на наружной поверхности смежных втулок. Для сжатия пакета сцепления на дне барабана установлен поршень, который активируется давлением масла и заставляет металлические и фрикционные диски сжаться и передавать крутящий момент.

Обгонная муфта

Используется для соединения звеньев планетарных механизмов с картером коробки передач используется обгонная муфта с роликами или специальными сухариками. Принцип работы построен на их заклинивании при вращении в определённом направлении. Муфты свободного хода используются преимущественно для улучшения качества включения, поскольку время их срабатывания гораздо меньше времени срабатывания ленточного или дискового тормоза.

Помимо улучшения качества включения она позволяет двигаться транспортному средству накатом без использования режима торможения двигателем. Представляет собой стальной ремень с фрикционным материалом, расположенным на внутренней поверхности. Один конец ленты зафиксирован в картере трансмиссии, в то время как другой конец связан с сервоприводом. В определенное время масло поступает в серво-привод под давлением, который в свою очередь сжимает ленту вокруг барабана, препятствуя его вращению.

Гидравлический трансформатор

На автоматических коробках передач роль механического сцепления выполняет гидротрансформатор. Трансформатор работает по принципу вентилятора, например если два вентилятора поставить друг напротив друга и один подключить к питанию, то поток воздуха направленный на второй вентилятор заставит его вращаться.

Отличие для трансформатора – то, что вместо того, чтобы использовать воздух, он использует гидравлическую жидкость, чтобы быть более эффективным.
Трансформатор – сформированное устройство, которое установлено между двигателем и трансмиссией.

Внутри трансформатор состоит из:

1. насосного колеса;
2. турбинного колеса;
3. статор.

Насосное колесо установлено непосредственно к картеру конвертора, который в свою очередь крепиться болтами к коленчатому валу двигателя, и вращается с частотой вращения двигателя. Турбинное колесо связано с входным валом АКПП. Статор установлен с обгонной муфтой так, чтобы он мог свободно вращаться только в одном из направлений. Выше перечисленные элементы оснащены лопастями, чтобы точно направлять поток гидравлической жидкости через конвертор и благодаря этому передавать крутящий момент от двигателя к трансмиссии.

С началом работы двигателя трансмиссионная жидкость поступает в насосную секцию, где под действием центробежной силы направляется на турбинное колесо которое придаёт дополнительное вращение потоку масла. Двигаясь по кругу гидравлическая жидкость возвращается к центру турбины, где она входит в статор. Если вращение турбинного колеса значительно медленнее насосного, то жидкость будет поступать на передние лопасти статора, которые активируют на статоре обгонную муфту препятствующею его вращению. Проходя через неподвижный статор, масло направляется его лопастями в насосную зону, под углом обеспечивающим увеличение крутящего момента.

Поскольку скорость турбинного колеса превосходит обороты насосного, жидкость, проходя через лопасти статора заставляет его вращаться в том же направлении, в котором работают насос и турбина. С возрастанием количества оборотов все три элемента начинают работать приблизительно с одной частотой.

Начиная с 80-х годов, для достижения большей экономии топлива, гидротрансформаторы начали оборудовать системой блокировки (механический режим), суть которой заключается в жесткой связи турбинного и насосного колёс вместе. Активация происходит приблизительно на скорости 70 км/ч и более. Процессом блокировки гидравлического трансформатора управляет ЭБУ трансмиссии, который подключает ее, в основном, начиная с третьей передачи используя электро-магнитный клапан как управляющий элемент.

Гидравлическая система

Гидросистема – сложный лабиринт каналов и труб, которые подводят трансмиссионную жидкость под давлением к элементам внутри АКПП, а так же к гидротрансформатору. Фактически, большинство компонентов АКПП постоянно находятся в трансмиссионной жидкости, включая пакеты сцепления и тормозные ленты, т.к. фрикционные поверхности работоспособны только находясь в масле. Рисунок показывает систему от простой трехступенчатой автоматической трансмиссии 60-х годов. Более новые системы намного сложнее и объединены с компьютеризованными электронными деталями.

Гидравлическая жидкость в автоматической трансмиссии предназначена для различных функций, включая активацию элементов, смазку и охлаждение. В отличие от двигателя который использует масло прежде всего для смазки, в трансмиссии большинство элементов функционируют благодаря подаче на них жидкости под давлением.

Устройство гидравлической системы АКПП очень похоже на сердечнососудистую систему человека (даже масло красного цвета), где даже несколько минут нехватки давления может быть вредным или даже фатальным для жизнедеятельности. Чтобы держать трансмиссионную жидкость в пределах нормальной рабочей температуры, часть её проходит через кулер или сектор в основном радиаторе охлаждения. Пройдя через эту систему, масло охлаждается и затем возвращается в трансмиссию.

Масляный насос

Насос трансмиссионного масла (не путаем с насосным колесом в трансформаторе) ответственный за подачу масла под давлением, которое требуется для работы АКПП.

Он установлен в передней части картера трансмиссии и непосредственно связан с гидротрансформатором и входным валом трансмиссии. Насос производит давление всякий раз, когда двигатель работает и пока есть достаточный уровень трансмиссионной жидкости. Масло поступает в насос через фильтр, который расположен в поддоне. Затем трансмиссионная жидкость подводится к гидравлическому блоку и другим компонентам АКПП.

Гидравлический блок

Гидравлический блок – второй центр контроля автоматической трансмиссии после электронного блока. Он состоит из лабиринтов каналов и отверстий, которые подводят масло к многочисленным клапанам управляющим пакетами сцеплений и тормозными лентами. Каждый из клапанов в гидравлическом блоке имеет определенное предназначение и соответствующие название. Например, клапан 2-3 активирует повышение со второй передачи на третью, а клапан 3-2 задействуется, когда потребуется понизить передачу соответственно.

Еще один немало важный элемент гидравлического блока – мануальный клапан. Он связан с рукояткой переключения передач и открывает, и перекрывает различные каналы в зависимости от того, в каком положении находится рычаг. Когда Вы помещаете рукоятку в режим D (drive), мануальный клапан направляет масло к фрикционным пактам, которые активируют первую передачу.

На трансмиссиях оборудованных ЭБУ, в устройство гидравлического блока так же будут входить электронные регуляторы давления (соленоиды), которые установлены в корпусе гидроблока, чтобы управлять подводом масла к соответствующим пакетам сцепления и фрикционным лентам под управлением компьютера, который более точно оптимизирует точки переключения.

Электронный блок управления

ЭБУ трансмиссии используют датчики на двигателе и автоматической коробке, чтобы контролировать информацию о положении дросселя, скорости автомобиля, частоте вращения двигателя, нагрузке, положении педали тормоза и т.д., для просчета точек переключения передач.

Как только компьютер обработает эту информацию, он посылает управляющие сигналы на электронные регуляторы давления (соленоиды). Они распределяют масляный поток к соответствующему фрикционному пакету или сервоприводу, чтобы осуществлять переключение. Компьютеризированные автоматические трансмиссии могут адаптироваться под Ваш стиль вождения и постоянно приспосабливаться к нему так, чтобы каждое переключение происходило максимально близко к желанию водителя.

Спортивные модели авто с АКПП выпускают с опцией “типтроник”, с помощью которой водитель может сам контролировать момент переключения передач подобно механической трансмиссии. Для реализации данного режима на кулисах появилось дополнительное положение, в котором можно переведя рычаг в одном или другом направлении, повысить или понизить передачу по желанию.

Компьютер контролирует этот процесс, чтобы удостовериться, что водитель не включит передачу, которая может перегрузить двигатель и повредить его. Другое преимущество «умных» трансмиссий состоит в том, что они имеют само диагностический режим, который может обнаружить неисправность на начальной стадии и предупредить Вас с помощью индикаторной лампочки на приборной панели. Мастер всегда может, подключив соответствующие диагностическое оборудование, считать коды неисправностей, которые помогут точно определить проблему.

Сальники и прокладки

Автоматическая коробка передач содержит комплект сальников и прокладок, для предотвращения вытекания масла из картера коробки. Сальники обычнопроизводятся из резины и используются, чтобы воспрепятствовать вытеканию масла около движущихся элементов, таких как вращающийся вал. В некоторых случаях резине помогает пружина, которая держит сальник плотно с поверхностью вала. Передний сальник уплотняет отверстие где гидротрансформатор входит а автоматическую трансмиссию. Он позволяет трансмиссионной жидкости свободно перемещаться от трансформатора к трансмиссии, но не вытекать.

Прокладка – тип уплотнения, используемый для неподвижных деталей, которые закреплены вместе. Для изготовления прокладок используются такие материалы как бумага, пробка, резина, силикон и мягкий металл. Общий пример – резиновый кольцевой уплотнитель, который изолирует ось позиционера. Её Вы перемещаете, когда выбираете режим АКПП (P, R, N, D). Другим примером, который характерен для большинства трансмиссий, является прокладка масляного поддона. Фактически, уплотнение требуются везде, где возможны утечки гидравлической жидкости из трансмиссии.

Выявление неисправностей до поломки коробки

В процессе эксплуатации автоматической коробки передач следует наблюдать за уровнем масла и за отсутствием его утечки. При появлении подтеков или луж масла под вашим авто следует обратиться в автосервис для локализации утечки, если уровень трансмиссионной жидкости падает ниже отметки минимума, возможно Ваша АКПП серьезно повреждена.

Проверяйте цвет и запах масла. Трансмиссионная жидкость – прозрачная и красная, если она мутная или грязная, или у нее горелый запах, Вам следует обратиться в соответствующую ремонтную мастерскую, где, скорей всего, специалист посоветует Вам заменить масло, либо ремонтировать Вашу АКПП. Следите за появлением новых шумов, вибрации или нестандартного поведения трансмиссии. Современные АКПП должны осуществлять переключение гладко без толчков. Если переключения не устойчивые или Вы слышите шумы при работе трансмиссии, то ее следует незамедлительно проверить выполнив квалифицированною диагностику.

Если устранять неисправность на начальном уровне, то ремонт может обойтись менее дорогостояще, чем капитальный ремонт коробки. Даже если вы не готовы к ремонту в данный момент, Вы как минимум, должны ее продиагностировать. Специалист даст Вам рекомендации по эксплуатации Вашей поврежденной АКПП до ее ремонта.

Обслуживание

Трансмиссионное масло в Вашей АКПП требует периодической замены. Интервал, которой находится в пределах от 25000 до 150000 км. Большинство экспертов по автоматическим трансмиссиям рекомендуют производить обслуживание трансмиссии каждые 40000 км. Эта работа требует определённых знаний устройства и обслуживания коробок передач, поэтому не рекомендуется производить её самому.

После снятия поддона специалист может сделать вывод о внутреннем состоянии агрегата по наличию металлического налёта и другой грязи на магнитах и внутренней части поддона. В большинстве случаев, во время выполнения процедуры замены масла, приблизительно только половина жидкости может быть слита из трансмиссии. Это обусловлено конструктивными особенностями автоматической коробки передач и гидротрансформатора. Полная замена возможна только при полной разборки трансмиссии.

Необходимость периодичной замены трансмиссионной жидкости обусловлена частичностью ее замены. Будучи на дилерских станциях или читая дилерские мануалы по эксплуатации авто, некоторые клиенты задают вопрос, о тои что многие современные АКПП являются не обслуживаемыми во время всего периода эксплуатации.

Следует четко понимать, что для автомобилей бывших в употреблении, которыми в основном заполнен наш рынок, период эксплуатации, на который рассчитан автомобиль, давно закончен в первичных странах. Масло в таких АКПП имеет грязный оттенок и неприятный запах, хотя коробка еще работает, поэтому при больших пробегах в таких авто, период замены масла определен через каждых 60000 км.