Как работает автомат

Как работает автоматическая коробка передач?

Трансмиссия 6L50 — шестиступенчатая автоматическая коробка передач Hydra-Matic от GM для заднеприводных и полноприводных автомобилей.

• В автомобилях с автоматом нет педали сцепления.
• В автомобилях с автоматом не нужно переключать передачи. Как только Вы поставите селектор в положение Drive, переключение происходит автоматически.

В этой статье мы расскажем о том, как устроена коробка-автомат. Мы начнем с рассказа об основном компоненте такого типа коробки — планетарной передачи.

Назначение автоматической коробки передач

Расположение автоматической коробки передач.

Также как и механическая коробка передач, коробка-автомат позволяет двигателю работать в ограниченном диапазоне оборотов, обеспечивая широкий диапазон скоростей.

Без трансмиссии было бы доступно только одно передаточное отношение, и это отношение выбиралось бы в зависимости от необходимой максимальной скорости. Если Вам нужна максимальная скорость 120 км/ч, то такое передаточное отношение соответствует третьей передаче в большинстве автомобилей с механической коробкой.

Но, скорее всего, вы никогда не пробовали водить только на третьей передаче. А если и пробовали, то, наверняка, замечали, что при трогании автомобиль не обеспечивает разгон, а на максимальной скорости тахометр уходит в красную зону. Такой автомобиль быстро выйдет из строя, и его будет практически невозможно водить.

По этой причине в трансмиссии присутствуют передачи для наиболее эффективного использования крутящего момента двигателя и обеспечения работы двигателя на соответствующих оборотах. При буксировке или перевозке тяжелых грузов, коробка передач нагревается настолько сильно, что трансмиссионная жидкость может загореться. Для защиты трансмиссии от серьезных повреждений, водителям, занимающимся буксировкой, рекомендуется покупать автомобили с охладителем масла коробки передач.

Основным различием между механической и автоматической коробками передач является то, что механическая коробка блокирует и разблокирует шестерни для обеспечения различных передаточных отношений, в то время как в автоматической коробке один и тот же набор шестерен обеспечивает различные передаточные отношения. Планетарная передача является механизмом, применяющимся в автоматической коробке передач.

Давайте рассмотрим, как работает планетарная передача.

Слева направо: кольцевая шестерня, водило, две солнечные шестерни

• Хитроумную планетарную передачу
• Ленточные тормоза для блокировки элементов передачи
• Муфты, работающие в масле, для блокировки других элементов передачи
• Достаточно необычная гидравлическая система, которая управляет работой ленточных тормозов и муфт
• Большой шестеренчатый насос для циркуляции трансмиссионной жидкости

• Солнечная шестерня
• Сателлиты и водило
• Кольцевая шестерня

Двухступенчатая планетарная передача

В трансмиссии такого типа используется набор шестерен, который называется двухступенчатая планетарная передача. Она выглядит, как обычная планетарная передача, но, на самом деле, это две объединенные планетарные передачи. В ней используется одна кольцевая шестерня, которая всегда является выходной, а также две солнечные шестерни и два набора сателлитов.

Давайте рассмотрим некоторые элементы:

Расположение шестерней в коробке. Слева направо: кольцевая шестерня, водило, две солнечные шестерни

На фото ниже представлено расположение сателлитов в водиле. Обратите внимание, что сателлит справа расположен ниже, чем сателлит слева. Сателлит справа не сопряжен с кольцевой шестерней, он сопряжен с другим сателлитом. Только сателлит слева сопряжен с кольцевой шестерней.

Водило: Обратите внимание, что используется два набора сателлитов.

На фото ниже Вы можете увидеть, что находится внутри водила. Меньшие шестерни сопряжены только с меньшей солнечной шестерней. Большие сателлиты сопряжены с большей солнечной шестерней и меньшими сателлитами.

Водило: Обратите внимание, что используется два набора сателлитов.

Муфты и ленточные тормоза в автоматической коробке передач

Каждое передаточное отношение коробки соответствует определенной передаче. Если говорить о повышающей передаче:

В коробке передач с повышающей высшей передачей, вал, соединенный с корпусом гидротрансформатора (который прикреплен к маховику двигателя), соединен с водилом при помощи муфты. Меньшая солнечная шестерня вращается свободно, в то время как большая солнечная шестерня блокируется ленточным тормозом повышающей передачи. В данном случае, отсутствуют элементы, соединенные с турбиной; входной крутящий момент идет от гидротрансформатора.

Для перехода в режим повышающей передачи требуется сопряжение и блокировка различных элементов при помощи муфт и ленточных тормозов. Водило соединяется с гидротрансформатором при помощи муфты. Меньшая солнечная шестерня отсоединяется от турбины при помощи муфты для обеспечения свободного вращения. Большая солнечная передача удерживается ленточным тормозом для предотвращения вращения. Каждое переключение передачи вызывает последовательность подобных событий, в которых задействованы различные муфты и ленточные тормоза. Давайте рассмотрим ленточные тормоза.

Ленточные тормоза

В автоматической коробке передач используются два ленточных тормоза. Буквально говоря, ленточные тормоза в коробке передач представляют собой стальные ленты, которые оборачиваются вокруг элементов блока шестерен и соединяются с корпусом. Они приводятся в действие гидравлическими цилиндрами в корпусе коробки передач.

Ленточный тормоз

На фото выше представлен один из ленточных тормозов в корпусе коробки передач. Блок шестерен на фото не показан. Металлический трос соединен с поршнем, который приводит в действие ленточный тормоз.

Поршни, приводящие ленточные тормоза в действие, представлены на фото.

На фото выше изображены два поршня, приводящие в действие ленточные тормоза. Гидравлическое давление нагнетается в цилиндр несколькими клапанами, в результате чего поршни давят на ленточный тормоз, и шестерня блокируется.

Работа муфт в коробке передач осуществляется немного сложнее. В автоматической коробке передач используются четыре муфты. Каждая муфта приводится в действие гидравлической жидкостью под давлением, которая поступает в поршень каждой муфты. Пружина обеспечивает возврат муфты в начальное положение при отсутствии давления. Ниже представлен поршень и барабан муфты. Обратите внимание на резиновую прокладку поршня — она меняется при капитальном ремонте коробки передач.

Одна из муфт коробки передач

На следующем фото представлены сменные диски из фрикционного материала и стальные пластины. Фрикционный материал имеет пазы на внутренней стороне для зацепления с шестерней. Стальные пластины имеет пазы на внешней стороне для зацепления с корпусом муфты. Эти диски муфты также меняются при капитальном ремонте коробки передач.

Диски муфты

Давление на муфты подается по каналам в валах. Гидравлическая система контролирует работу муфт и ленточных тормозов и включает необходимое устройство в нужный момент.

Автоматическая коробка передач: гидравлика, насосы и центробежный регулятор

• При работе в режиме повышающей передачи (четырехступенчатая коробка), трансмиссия автоматически выбирает передачу, соответствующую скорости автомобиля и положению педали газа.
• При медленном разгоне, переключение передач происходит на более низких оборотах, чем когда Вы до конца нажимаете на педаль газа.
• При нажатии газа в пол, коробка переходит на более низкую передачу.
• При переводе селектора на пониженную передачу, коробка переходит на более низкую передачу, независимо от скорости автомобиля. Если автомобиль едет слишком быстро, коробка ждет до замедления, после чего переходит на пониженную передачу.
• При выборе второй передачи, коробка не переходит ни на повышенную, ни на пониженную передачу, даже при полной остановке автомобиля, если Вы не переведете селектор в другое положение.

Насос
В автоматической коробке передач используется насос, который называется шестеренчатый насос. Данный насос обычно располагается на корпусе коробки передач. Насос подает жидкость из поддона коробки в гидравлическую систему. Насос также питает охладитель масла коробки передач и гидротрансформатор.

Шестеренчатый насос автоматической коробки передач

Внутренняя шестерня насоса крепится к корпусу гидротрансформатора для обеспечения скорости вращения, одинаковой с двигателем. Внутренняя шестерня вращает коронную. При вращении шестерней, жидкость, с одной стороны, подается в серповидную полость, с другой — поступает в гидравлическую систему.

Центробежный регулятор
Центробежный регулятор представляет собой «умный» клапан, который «сообщает» коробке передач скорость движения автомобиля. Он подключается на выходе, поэтому, чем быстрее едет автомобиль, тем выше скорость вращения центробежного регулятора. В центробежном регуляторе установлен подпружиненный клапан, степень открытия которого зависит от скорости вращения регулятора — чем выше скорость вращения, тем больше открывается клапан. Жидкость от насоса подается на регулятор через ведомый вал.

Чем быстрее едет автомобиль, тем выше скорость вращения регулятора, тем больше открывается клапан, и тем выше давление подаваемой жидкости.

Центробежный регулятор

Автоматический выключатель. Назначение, виды, принцип работы

Электропитание любого объекта должно осуществляться через защитные устройства, именуемые автоматическими выключателями. Раньше вместо них использовали пробки. Автоматические выключатели выполняют ту же задачу по защите бытовой сети от перегрузки или короткого замыкания. Однако автоматы более современны и удобны в использовании.

Что такое автоматический выключатель?

Автоматический выключатель – это защитное устройство, предназначенное для аварийного отключения напряжения при перегрузке сети или коротком замыкании. В обычной квартире перегрузка возникает, если в розетки вставлено слишком много мощных электроприборов. Например, электрические чайники, утюги или обогреватели. В промышленных помещениях причиной короткого замыкания может стать неисправное оборудование.

Как работает автоматический выключатель?

По принципу работы автомат напоминает обыкновенный выключатель для света. Если он включен, то через его клеммы проходит электрический ток и в помещении есть напряжение. Если автомат выключен, то ток не проходит и, соответственно, здание или территория обесточена.

Причины срабатывания автоматического выключателя

Автомат может сработать по одной из двух причин:

• короткое замыкание;
• перегрузка по току.

Короткое замыкание

Короткое замыкание (КЗ) возникает, когда между фазным и нулевым проводниками появляется электрический контакт. Например, если в розетку каким-то образом попал короткозамкнутый провод.

При коротком замыкании ток в электропроводке достигает величин в сотни ампер. Это приводит к срабатыванию электромагнитного расцепителя автоматического выключателя. Этот вид защиты срабатывает мгновенно. Поэтому при КЗ напряжение отключится без задержки по времени.

Перегрузка по току

Перегрузка по току – явление более распространенное. Оно возникает, когда в квартирные розетки включено слишком большое количество мощных электроприборов.

Обычно это происходит в зимний период. Люди хотят согреться и подключают к бытовой сети по 2–3 электрических обогревателя.

При перегрузке по току в автоматическом выключателе срабатывает тепловой расцепитель. Особенность этой защиты состоит в том, что на отключение электропитания необходимо некоторое время. Например, если превысить максимальный ток автомата на 10%, то он сработает через час. А если превысить ток в 2 раза, отключение случится через 5 минут. Данные числа взяты сугубо для примера. Точное время отключения и кратность перегрузки зависят от конкретного типа автоматического выключателя и его производителя.

Как выбрать автоматический выключатель?

Выбирая автомат для защиты, важно учесть два фактора:

• тип электрической сети (однофазная или трехфазная);
• максимальный допустимый ток в электропроводке.

Трехфазные и однофазные автоматы

Для защиты квартирной электропроводки с напряжением 220 В потребуются однофазные автоматические выключатели. Их наиболее просто найти в продаже. Однофазные автоматы имеют два клеммника для подключения проводки. Обычно они используются в качестве групповых. Это означает, что каждый выключатель защищает свою линию. Например, один автомат устанавливается на освещение. Другой – защищает розетки в спальне. А третий автомат – используется для стиральной машины.

Трехфазные автоматические выключатели распространены в промышленности и небольших производственных цехах. Через них защищаются сети питания мощных станков, насосов водоснабжения, зданий или лифтов.

Трехфазный автомат имеет 6 клемм для подключения проводов. На три верхних приходит питающее напряжение, а к трем нижним подсоединяется потребитель.

Максимальный ток в электропроводке

Как правило, в бытовой электропроводке используются автоматы с током срабатывания от 16 до 32 А. Этих величин достаточно для большинства электроприборов, которые люди используют в квартирах.

То, что автомат имеет номинальный ток 16 А означает, что если через него начнет протекать ток больше этой величины, то он отключится. Здесь важно помнить, что если превышение тока несущественное, то на отключение уйдет некоторое время.

Также, выбирая ток автоматического выключателя, необходимо учитывать тип потребителя электроэнергии. Например, двигатели в момент запуска способны потреблять ток в 5–10 раз превышающий номинальное значение. Если в нормальном режиме работы двигатель потребляет ток 1 А, то в момент запуска он будет брать от сети 5–10 А. Поэтому нужно подобрать такой автомат, чтобы он не успевал сработать на эту кратковременную перегрузку по току.

Автоматические выключатели зарекомендовали себя как простое и эффективное решение для защиты бытовых и промышленных электрических сетей. Данное устройство защитит проводку от токов короткого замыкания и перегрузок. Выбирая автомат для защиты, необходимо учитывать тип электрической сети и максимальные токи, которые для нее являются допустимыми.

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором

Достоинство гидротрансформаторной трансмиссии заключается, конечно же, в удобстве управления тягой автомобиля. В упрёк таким трансмиссиям можно поставить медлительность, невысокий КПД и относительно небольшой ресурс. Хотя надо отдать им должное — современные коробки отличаются завидной «скорострельностью».

Не падайте в обморок, ничего сложного здесь нет. Сейчас всё растолкуем. Но сначала давайте определимся с терминологией. Дело в том, что многие по ошибке автоматической коробкой передач называют два агрегата, соединённых воедино: собственно саму коробку и гидротрансформатор.

Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса и центростремительной турбины. Между ними расположен направляющий аппарат — реактор. Насосное колесо жёстко связано с коленчатым валом двигателя, турбинное — с валом коробки передач. Реактор же, в зависимости от режима работы, может свободно вращаться, а может быть заблокирован при помощи обгонной муфты.

Полезная энергия в гидротрансформаторной трансмиссии расходуется на перелопачивание (и нагрев) масла гидротрансформатором. Также немало энергии «жрёт» насос, который создаёт рабочее давление в управляющих магистралях. Отсюда более низкий КПД. Именно по этой причине механические роботизированные коробки и вариаторы более предпочтительны.

Гидротрансформатор является идеальным демпфером крутильных колебаний и способен гасить сильные толчки, которые передаются от двигателя на трансмиссию и наоборот. Это, кстати, очень благоприятно сказывается на ресурсе двигателя, трансмиссии и ходовой части. Но хлопот гидротрансформатор тоже может принести массу. Например, он не позволяет завести автомобиль с «толкача».

Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач осуществляется потоками рабочей жидкости (масла), которая отбрасывается лопатками насосного колеса на лопасти колеса турбинного. Между насосным колесом и турбиной обеспечены минимальные зазоры, а их лопастям придана специальная геометрия, которая формирует непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. Так что получается, что жёсткая связь между двигателем и трансмиссией отсутствует. Это обеспечивает работу двигателя и остановку автомобиля с включённой передачей, а также способствует плавности передачи тягового усилия.

Схема устройства гидротрансформатора

Масло в гидротрансформаторе двигается по такой вот замысловатой траектории. Чтобы увеличить скорость и повысить крутящий момент на турбинном колесе, реактор блокируется. Правда, при этом КПД передачи несколько снижается.

Надо сказать, что по описанной выше схеме работает гидромуфта, которая просто передаёт крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введён реактор. Это такое же колесо с лопатками, но оно, имея связь с картером (корпусом) коробки передач, не вращается (заметим, до определённого момента). Лопатки реактора расположены на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос, и они имеют особый профиль. Когда реактор неподвижен (гидротрансформаторный режим), он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем выше его кинетическая энергия, тем она большее оказывает воздействие на турбинное колесо. Благодаря этому эффекту момент, развиваемый на валу турбинного колеса, удаётся значительно поднять.

Гидротрансформатор ZF и многодисковое сцепление Sachs, блокирующее насосное и турбинное колёса.

Представьте себе стандартную ситуацию — передача в коробке уже включена, а мы стоим на месте и жмём себе на педаль тормоза! Что происходит в этом случае? Турбинное колесо находится в неподвижном состоянии, а момент на нём в раза выше (в зависимости от конструкции) того, что развивает двигатель на этих оборотах. Кстати, момент на выходном валу гидротрансформатора будет тем больше, чем будут выше обороты двигателя. Стоит отпустить педаль тормоза, и автомобиль тронется. Разгон будет продолжаться до тех пор, пока момент на колёсах не сравняется с моментом сопротивления движению машины.

Алюминиевый селектор управления автоматической трансмиссией BMW X5.

Когда турбинное колесо приближается по оборотам к скорости вращения насосного колеса, реакторное колесо освобождается и начинает вращаться вместе с двумя «напарниками». В этом случае говорят, что гидротрансформатор перешёл в режим гидромуфты. Так снижаются потери, и увеличивается КПД гидротрансформатора.

А поскольку в некоторых случаях надобность в преобразовании крутящего момента и скорости отпадает, в определённые моменты гидротрансформатор и вовсе может быть заблокирован при помощи фрикционного сцепления. Этот режим помогает довести КПД передачи практически до единицы, проскальзывание между лопаточными колёсами в этом случае исключено по определению.

Но представьте себе такую ситуацию. Вы едете по прямой с постоянной скоростью и вдруг начинаете подниматься в горку. Скорость автомобиля начнёт падать, а нагрузка на ведущие колёса увеличится. На это изменение тут же отреагирует гидротрансформатор. Как только станет уменьшаться частота вращения турбины, реакторное колесо начнёт автоматически затормаживаться, в результате скорость циркуляции рабочей жидкости возрастёт, что автоматически приведёт к увеличению крутящего момента, который будет передаваться на вал от турбинного колеса (читай на колёса). В некоторых случаях увеличившегося момента хватит для того, чтобы преодолеть подъём без перехода на низшую передачу.

Поскольку гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в широких пределах, к нему присоединяют многоступенчатую коробку передач, которая, вдобавок ко всему, способна обеспечить и реверсивное вращение (иными словами — задний ход). Те коробки, которые работают в паре с гидротрансформаторами, обычно включают в себя ряд планетарных передач и имеют много общего с привычными нам «ручными» коробками.

Когда передача работает в режиме повышения частоты, двигатель вращает водило. Выходной вал передачи при этом соединён с солнечной шестернёй, в это время кольцевая шестерня зафиксирована.Если кольцевую шестерню отпустить и в это время при помощи фрикциона её зафиксировать относительно водила, передача получится прямой.Передача получается понижающей в том случае, когда движок приводит в действие солнечную шестерню, и при этом водило зафиксировано. Мощность при этом снимается с кольцевой шестерни.

В механической коробке шестерни находятся в постоянном зацеплении, при этом ведомые — свободно вращаются на вторичном валу. Включая передачу, мы механически блокируем соответствующую шестерню на ведомом валу. Работа автоматической коробки передач построена на таком же принципе. Но планетарные передачи (или редукторы) имеют некоторые интересные особенности. Они включают в себя несколько элементов: водило, сателлиты, солнечную и кольцевую шестерни.

Планетарная передача

Приводя во вращение одни элементы и фиксируя другие, такие редукторы позволяют менять передаточные отношения, то есть скорость вращения и передаваемое через планетарную передачу усилие. Приводятся планетарные передачи от выходного вала гидротрансформатора, а их соответствующие элементы фиксируются при помощи фрикционных лент или фрикционных пакетов (в механической коробке эту роль играют синхронизаторы и блокирующие муфты).

Планетарные передачи. Водило (1), сателлиты (2), шлицы солнечной шестерни (3).

Включается передача следующим образом. На фрикцион давит гидравлический толкатель, который в свою очередь приводится в действие давлением рабочей жидкости, той самой, что используется в гидротрансформаторе. Давление это создаётся специальным насосом, а распределяется оно между соответствующими фрикционами передач под неусыпным контролем электроники при помощи специальной системы электромагнитных клапанов — соленоидов в соответствии с алгоритмом работы коробки.

Пакеты фрикционов состоят из нескольких колец — неподвижных и подвижных. Они свободно вращаются друг относительно друга до тех пор, пока не возникнет необходимость включить передачу. Гидравлический толкатель зажмёт фрикционы тогда, когда в соответствующей магистрали будет создано рабочее давление. Подвижные элементы фрикциона, жёстко связанные, например, с водилом планетарной передачи, будут застопорены, водило остановится, передача включится.

Существенное отличие АКПП от обычных механических коробок заключается в том, что передачи в них переключаются практически без разрыва потока мощности. Одна выключилась, другая почти в тот же момент включилась. Сильные рывки при переключениях практически исключены, поскольку их гасит уже упомянутый выше гидротрансформатор. Хотя, надо отметить, современные коробки со спортивной настройкой не могут похвастать плавной работой. Толчки при их работе обусловлены более быстрой сменой передач: такой расклад позволяет отыграть некоторое количество времени при разгоне, но приводит к ускоренному износу фрикционов. На трансмиссии и ходовой части в целом это тоже сказывается не лучшим образом.

Автоматическая трансмиссия Audi Q7

В автоматических трансмиссиях первого поколения системы управления были целиком гидравлическими. В дальнейшем гидравлику оставили только в качестве исполнительной части системы управления, задавать же алгоритм работы стала электроника. Благодаря ей возможно реализовывать различные алгоритмы работы коробки — режим резкого ускорения, спортивный, экономичный, зимний…

Одна из последних разработок компании ZF — восьмиступенчатая гидромеханическая коробка передач. Как сообщают сами создатели, коробка позволяет экономить до 6% топлива по сравнению с аналогичными шестиступенчатым «автоматом» и 14% по сравнению с пятиступенчатым. Всё логично, большое количество передач позволяет увеличить время, при котором двигатель работает в наиболее «эффективном» режиме и удельный расход топлива минимален. Теряется время на лишние переключения? Совсем немного.

В спортивном режиме, например, тяга двигателя используется на все сто процентов. Включение каждой последующей передачи происходит при частотах коленчатого вала, близких к частотам, на которых развивается максимальный крутящий момент. При дальнейшем ускорении частота вращения коленчатого вала доводится до максимальных значений, при которых двигатель развивает максимальную мощность. И так далее. Автомобиль в этом случае развивает значительно большие ускорения по сравнению с теми, что осуществляются при работе «экономичной» или «нормальной» программ.

Управляющие клапаны гидравлического блока управления.

На большинстве современных автомобилей с автоматической трансмиссией те или иные алгоритмы управления активизируются в зависимости от манеры вождения. Электроника адаптирует работу тандема двигатель-трансмиссия самостоятельно. Компьютер, анализируя информацию от многочисленных датчиков, принимает решение о переключении передач в те или иные моменты, в зависимости от требуемого характера переключений. Если манера движения размеренная и плавная, контроллер делает соответствующие поправки, при которых двигатель не выводится на мощностные режимы работы, что положительно сказывается на расходе топлива. Как только водитель «занервничал» и начал чаще и резче нажимать на педаль газа, искусственный интеллект тут же понимает, что ускорения и разгоны нужно производить резвее, и силовой агрегат сразу же начнёт работать по «спортивной» программе. Если же водитель станет педалировать плавно, «умная» электроника переведёт коробку и двигатель в штатный режим работы.

Шестиступенчатая трансмиссия полноприводной Audi A8

Всё большее количество автомобилей оснащается коробками, в которых наряду с автоматическим предусмотрен и полуавтоматический режим управления. Здесь команды на переключение передач даёт водитель, а сами переключения обеспечивает система управления. Но это совсем не означает, что электроника позволит вам сильно разгуляться. Часто скорость перехода с одной передачи на другую в этом режиме увеличивают, но многие производители, заботясь о ресурсе силового агрегата, время переключений оставляют таким же, как в автоматическом режиме. Машиностроители называют эти системы — Autostick, Steptronic, Tiptronic.

Американцы любят устанавливать селектор автоматической трансмиссии на рулевую колонку. Европейцы и японцы ставят их на центральный тоннель.

Кстати, с недавних пор некоторые АКПП можно тюнинговать. А возможно это стало благодаря перепрограммированию блоков управления двигателем и коробки. В угоду скорости разгона в программе управления АКПП меняют моменты перехода с передачи на передачу и существенно сокращают время переключений.

На новом Mitsubishi Lancer управлять коробкой в ручном режиме можно и при помощи селектора, и посредством удобных магниевых подрулевых переключателей.

Электроника из года в год становится всё умнее. Компьютеры научили анализировать степень износа фрикционов и генерировать соответствующее давление, необходимое для включения каждой муфты. Регистрируя давление, можно прогнозировать степень износа фрикционных дисков, а следовательно, и коробки в целом. Блок управления постоянно контролирует исправность системы, записывая в свою память коды неисправностей тех элементов, в которых происходили сбои в процессе работы.

Четырёхступенчатая коробка и гидротрансформатор 2002 (M76) концерна GM в составе силового агрегата устанавливаются на автомобиле поперечно.

В некоторых случаях блок управления начинает работать по обходной программе. Обычно в аварийном режиме в коробке передач запрещаются все переключения, и включается одна передача, как правило, — вторая или третья. Эксплуатировать, в этом случае автомобиль не рекомендуется (да и не получится), но доехать своим ходом до мастерской программа поможет.

Все типы коробок способны доставлять радость владельцам автомобилей своей службой при пробеге в 200 тысяч километров с лишним. Но есть одно «но» — безотказная работа возможна при правильной эксплуатации и регулярном квалифицированном ТО.

Режимы автоматической трансмиссии

«P» — parking. В этом режиме все передачи выключены, выходной вал КПП и «ветка» трансмиссии, связанная с ведущими колёсами, заторможены блокирующим механизмом коробки. При работающем двигателе ограничитель частоты вращения коленчатого вала срабатывает гораздо раньше, чем при разгоне. Такая «защита от дурака» не позволяет «перекручивать» мотор и без толку перелопачивать трансмиссионную жидкость.

«R» — reverse, — задний ход.

«N» — нейтраль. В этом режиме двигатель и ведущие колёса не связаны. Автомобиль может двигаться накатом, его можно также буксировать без вывешивания ведущей оси.

Режим «D» или «Drive» разрешает движение. В этом режиме смена передач осуществляется автоматически.

«S», «Sport», «PWR», «Power» или «Shift» — спортивный режим. Самый динамичный и самый расточительный. При разгонах двигатель «загоняется» в режим максимальной мощности. Скорость перехода с одной передачи на другую (в зависимости от конструкции и программы) может быть увеличена. Двигатель в этом случае всегда находится в тонусе, как правило, работая на оборотах, которые не ниже тех, на которых развивается максимальный крутящий момент. Забудьте об экономичности.

«» — режим, в котором осуществляется переход на пониженную передачу для осуществления интенсивного ускорения, например, при обгоне. Резкий подхват происходит за счёт того что двигатель выводится в режим максимальной отдачи, и за счёт большего передаточного отношения понижающей передачи. Чтобы трансмиссия перешла в этот режим, по педали газа нужно хорошенько топнуть. В трансмиссиях более старшего поколения для срабатывания «кикдауна» нужно было обязательно нажать педаль газа, что называется, «в пол» до характерного щелчка.

При работе в режиме «Overdrive» или «O/D» повышающая передача будет включаться чаще, переводя двигатель на пониженные обороты. «Овердрайв» обеспечивает экономичное передвижение, но его активация может привести к существенной потере в динамике.

«Norm» реализует наиболее сбалансированный режим движения. Переключения на повышающие передачи, как правило, происходят по достижении средних оборотов и на оборотах несколько выше средних.

Если поставить селектор напротив «1» (L, Low), «2» или «3», ваша коробка не будет переходить выше выбранной передачи. Режимы востребованы в тяжёлых дорожных условиях, например, при движении по горным дорогам, при буксировке прицепа или другого автомобиля. В этом случае двигатель может работать в области средних и высоких нагрузок без перехода на повышающую передачу.

«W», «Winter», «Snow» — так называемый «зимний» режим работы АКПП. В целях предотвращения пробуксовки ведущих колёс трогание с места осуществляется со второй передачи. Дабы не спровоцировать лишние проскальзывания, переход с одной передачи на другую в этом случае тоже может осуществляться более мягко и при более низких оборотах. Разгон при этом может быть не слишком динамичным.

Наличие значков «+» и «-» определяет совсем не полюсность, а возможность ручного переключения передач. Разные производители «перемешивать» передачи позволяют : селектором управления АКПП, кнопками на руле или подрулевыми переключателями… В этом режиме электроника не позволит перейти на те передачи, которые, по её мнению, неуместны в данный момент. При работе со знаками «сложения» и «вычитания» скорость смены ступеней не будет выше той, что определена программой в режиме «Sport». Достоинство ручного режима — возможность действовать на опережение.

Как это устроено: автоматическая коробка передач

Продолжая цикл материалов, посвященных автомобильной трансмиссии, Avto.pro решил обратить свое внимание на автоматические коробки передач. Несмотря на то, что классическая «механика» считается самой надежной и практичной среди остальных агрегатов, многие автолюбители сходятся во мнении о том, что «автоматика» немногим уступает ей в надежности и износоустойчивости, однако сильно выигрывает в обеспечиваемом комфорте при езде. Напоминаем, что ранее мы посвятили отдельные материалы по коробкам-роботам и вариаторам – советуем ознакомиться с ними, если вы хотите знать больше об автомобильной трансмиссии. В данном материале мы рассмотрим устройство коробок-автоматов, характерные неисправности и изучим вопросы подбора запчастей.

Важные моменты

Далее название «автоматическую коробка переключения (перемены) передач» мы будем сокращать до АКПП, АКП или же будем называть этот агрегат просто автоматом или коробкой-автоматом. Так будет проще и для нас, и для читателей. Первое, на что нужно обратить внимание: такой агрегат обеспечивает выбор передаточного числа при движении автомобиля без непосредственного участия водителя, т.е. автоматически. С технической точки зрения коробкой-автоматом можно было назвать любой агрегат, который переключает передачи в автоматическом режиме. Например, РКПП. Однако название АКПП закрепилось лишь за той разновидностью агрегатов, который имеет гидромеханический планетарный механизм. Те же «роботы» могут иметь электронное + электропневматическое или же электромеханическое исполнительные устройство – по этой причине они выделяются в отдельный класс. Вариаторы и вовсе не имеют передач как таковых, так что и они относятся к своему классу. Зачастую под АКП понимают весь трансмиссионный агрегат:

• Гидротрансформатор и прочие гидравлические компоненты;
• Механические элементы коробки передач;
• Электронные элементы коробки передач;
• Смежные элементы.

В отечественной литературе иногда встречается термин «гидромеханическая передача». По факту, это та же коробка-автомат в автомобильной трансмиссии. Так обозначают, например, агрегаты некогда знаменитых автобусов ЛиАЗ-677 и автомобилей « Чайка ». Само название отражает отнюдь не способность агрегата автоматически переключать передачи, а его конструктивные особенности – совокупность механических и гидравлических компонентов.

Коротко об устройстве

Для начала мы ознакомимся с основными элементами коробки передач, а уже затем подробно разберем и их. На первый взгляд, коробка-автомат устроена довольно просто. На поверку оказывается, что каждый из ее элементов рассчитан на эксплуатацию в конкретной модели агрегата и, скорее всего, не является взаимозаменяемым с другими подобными элементами. Речь идет о:

1. Гидротрансформаторе. По своим функциям практически идентичен сцеплению в «механике»;
2. Планетарной передаче (ряде). Выполняет те же задачи, что и блок шестерен в «механике»;
3. Тормозной ленте, передних и задних фрикционах. Отвечают за включение передач;
4. Управляющем устройстве. Комплексный узел, включающий в себя шестеренчатый насос, гидроблок, маслосборник, клапанную коробку.

Кроме того, современные «автоматы» не могут работать без целой плеяды электронных компонентов. Они подают данные о работе агрегата на ЭБУ, а тот, в свою очередь, дает команды другим автомобильным агрегатам . Здесь стоит выделить:

1. Датчик положения селектора. Передает данные о положении селектора ЭБУ, а также отвечает еще и за включение задних огней, контроль стартера в “N” и “P” режимах;
2. Датчик скорости. Как правило, их два: один считывает скорость вращения первичного вала, а второй – вторичного (выходного) или шестерни дифференциала;
3. Датчик температуры рабочей жидкости. Обычный терморезистор, фиксирующей температуры рабочей жидкости АКП;
4. Датчик давления. Таких датчиков может быть несколько. Они определяют интенсивность циркуляции рабочей жидкости;
5. Датчик положения педали газа, педали тормоза. Опциональные датчики;
6. Датчик положения дроссельной заслонки. Помогает ЭБУ определить нагрузку на двигатель. Его работоспособность влияет на выбор оптимальной передачи.

Как видите, автоматическая коробка передач состоит из большого количества узлов. В данном материале мы не будем уделять большого внимания электронным компонентам коробки, а сосредоточимся на гидравлике и механике. В будущих материалах внимание будет уделено датчикам АКПП – некоторые из них довольно интересны и требуют отдельного разбора.

Коротко о гидротрансформаторе

В одном из материалов цикла «Полезные советы» мы уже разбирал устройство гидротрансформатора . Советуем ознакомиться с этим материалом. Если вкратце, то гидротрансформатор позволяет реализовать передачу момента в трансмиссии без создания жесткой связи. Крутящий момент будет передаваться посредством рециркуляции жидкости – почти как в гидравлической муфте. Гидротрансформатор включает в себя:

• Корпус;
• Насосное колесо, иначе называемое насосом;
• Статор, иначе называемый реактором;
• Турбину;
• Плиту блокировку;
• Обгонную муфту.

Все довольно просто. Турбинное колесо гидротрансформатора жестко связано с первичным валом трансмиссии, а насосное колесо – с коленвалом. Между колесами располагается статор ( реактор ) с муфтой свободного хода. Как только двигатель начинает свою работу, коленвал приходит в движение, раскручивает насосное колесо, а то, в свою очередь, раскручивает турбинное колесо – оно как бы утягивается потоком трансмиссионной жидкости. В реакторе жидкость получает дополнительное ускорение при прохождении через межлопаточные каналы с сужающимся профилем. Гидротрансформатор может как блокироваться, так и проскальзывать – режим его работы будет зависеть от множества факторов, которые учитывает электроника.

Подробнее о планетарной передаче

Многие считают основой АКПП гидротрансформатор, однако на деле он столь же важен, как и хитрая система планетарных передач. Как уже было указано, каждый элемент «автомата» имеет свое место и спроектирован из расчета на эксплуатацию в конкретной модели агрегата . В случае планетарных передач точность исполнения каждой шестерни крайне важна. Речь идет о:

• Солнечной шестерне;
• Кольцевой шестерне;
• Сателлитах и водиле.

Любая принципиальная схема планетарной передачи сводится к тому, что одна из устанавливаемых шестерен имела жесткую фиксацию . Например, солнечная шестерня или водило. Общий принцип планетарной передачи АКП предусматривает вращение шестерен аж трех типов. На практике для реализации 5- и 6-ступенчатых коробок передач одного планетарного механизма оказывается недостаточно.

Современная трансмиссия в автомобилях с коробкой-автоматом имеет т.н. планетарные ряды . Они связаны друг между другом несколькими планетарными механизмами. Планетарный ряд в зависимости от условий позволяет реализовывать достаточно широкий диапазон передаточных отношений: от 0.7:1.0 (повышенные передачи) до 4.5:1.0 (пониженные). Работает система так же, как и блок шестерен в механических коробках передач. Разница в том, что планетарная передача компактнее, позволяет реализовать наиболее широкий диапазон передаточных чисел, работает с большими нагрузками, имеет небольшую вибронагруженность и может похвастать высокой плавностью работы.

Ленточные тормоза и фрикционные муфты

Теперь поговорим о том, как АКП работает на одном примере. Напоминаем, что передаточное отношение агрегата будет соответствовать определенной передаче. Выше мы уже привели диапазон передаточных отношений, приводя примеры повышенных и пониженных передач. В случае повышенных передач система работает так:

• Вал, имеющий соединение с гидротрансформатором, начинает соединяться с водилом АКП посредством муфты;
• Меньшая из солнечных шестерен начинает свободно вращаться, тем временем как большая из солнечных шестерен блокируется ленточным тормозом;
• Вал не получает соединения с турбиной – весь входной крутящий момент будет идти от гидротрансформатора.

Ленточных тормозов в коробке-автомате несколько. Внешне они похожи на обычные стальные ленты, обернутые вокруг блока шестерен. Ленты соединяются с блоком тогда, когда их проталкивают гидравлические цилиндры. В случае муфт все несколько сложнее. В коробках-автоматах находится четыре муфты. Каждая из них приводится в действие посредством гидравлической жидкости, давление которой повышают поршни. Как ленты, так и фрикционные муфты позволяют переключать передачи без разрыва потока мощности , который характерен для механической коробки передач.

Шестеренчатый насос и центробежный регулятор

В коробке-автомате имеется специальный шестеренчатый насос, который подает трансмиссионную жидкость из поддона агрегата в его гидравлическую систему. Также такой насос питает гидротрансформатор и охладитель масла. При выходе шестеренчатого насоса весь агрегат будет страдать не только от сухого трения, но и от перегрева. К счастью, он крайне надежен и редко выходит из строя. Шестеренчатый насос может иметь:

• Внешнее зацепление зубчатых колес;
• Внутреннее зацепление.

В подавляющем большинстве моделей АКП шестеренчатый насос имеет внутреннее зацепление. В нем в качестве ведущей шестерни выступает внутреннее зубчатое колесо, приводимое в действие коленчатым валом двигателя. Такой насос также имеет делитель, предотвращающий утечку трансмиссионной жидкости при ее нагнетании. Суть работы насоса довольно проста: как только зубья выходят из зацепления, объем между ними увеличивается – в образовавшуюся зону разрежение сразу попадает масло из всасывающей магистрали насоса. Далее масло выталкивается в нагнетательную магистраль, которая находится рядом с зоной повышенного давления в месте вхождения зубьев в контакт.

Центробежный регулятор можно назвать «умным» клапаном, который учитывает скорость движения транспортного средства. Чем выше скорость автомобиля, тем выше и скорость вращения этого регулятора. В свою очередь, чем больше скорость вращения, тем больше будет открываться находящийся в регуляторе клапан, обеспечивающий прохождение масла.

Неисправности коробки-автомата

Несмотря на высокую надежность «автоматов», иногда они выходят из строя. Согласно статистике, чаще всего мастерам приходится ремонтировать коробки передач моделей ZF5HP19, 722.6, U140, а также практически все агрегаты от концерна Honda возрастом 10 и более лет. Это не значит, что все АКП ненадежны. На самом деле неудачные модели есть и у Mercedes-Benz , и у Toyota , и у BMW . Все три концерна известны надежность своей продукции, однако именно их АКП являются самыми частыми гостями ремонтных мастерских. Для автоматических коробок передач характерны такие неисправности:

• Разрыв тормозной ленты или выход из строя муфт;
• Неисправности гидроблока;
• Проблема с подшипниками;
• Пониженный уровень трансмиссионной жидкости (забивание засорение каналов);
• Выход из строя контроллера;
• Поломка датчиков;
• Выход из строя масляного насоса;
• Поломка обгонной муфты.

Запчасти на renault 10

Запчасти на hafei princip

Как показывает практика, в коробках-автоматах одна неисправность может довольно быстро перейти в другую. К примеру, износ тормозных лент и дисков фрикционных муфт приводит к довольно быстрому загрязнению масла, которое затем может засорить масляные каналы и клапаны. Как показывает практика, от проблем с маслом сильнее всего страдает именно гидроблок ( клапанная плита ). Выявить некоторые неисправности можно даже без снятия и разработки агрегата. Вот например:

• Автомобиль может двигаться в режиме паркинга. Проблема кроется в неисправности отдельных элементов механизма переключения скоростей, или в нарушения регулировок этого механизма. Требуется замена отдельных деталей с дальнейшей регулировкой;
• Наблюдается утечка масла из АКП. Причин две: нарушение целостности уплотнительных колец и самопроизвольное отворачивание крепежных элементов в картере сцепления, поддоне. Требуется замена уплотнителей и подтяжка болтов;
• Повышенная шумность работы агрегата, затрудненное переключение передач или же их самопроизвольное переключение. Стоит проверить уровень масла – скорее всего он понижен;
• Отсутствие понижения передачи при прекращении манипуляций с педалью газа. Причина кроется в повреждении привода дроссельной заслонки или в нарушении регулировок. Как и одном указанных выше вариантов неисправности, требуется замена отдельных элементов системы, регулировка;
• Запуск двигателя при неправильном положении рычага селектора. Требуется регулировка включателя пуска.

Существуют и более серьезные неисправности. Зачастую они вызваны тем, что один из элементов коробки-автомата вышел из строя, что привело к дальнейшему лавинообразному росту числа неисправностей. При таком варианте выявить причину поломки и ту деталь, которую необходимо заменить, сложно. Стоит отметить такие неисправности:

• Автомобиль не двигается ни на одной из выбираемых передач. Требуется проверить: уровень масло, фильтра, гидротрансформатор, фрикционные элементы (ленты, диски), шестерню масляного насоса, соленоиды гидроблока;
• Задняя передача работает нормальное, остальные – нет. Требуется проверить: клапаны гидроблока, муфту прямого хода и смежный с ней поршень, фрикционные элементы;
• Обратная ситуация: автомобиль движется только вперед. Требуется проверить: фрикционные элементы, поршень тормозной ленты;
• Включается только 1- и 2-я передачи. Требуется проверить: муфты и поршни прямого хода, шлицы барабана сцепления;
• Включается 1- и 2-я передачи, автомобиль может двигаться назад. Аналогично, но также требуется проверить соленоиды и клапаны гидроблока;
• Пробуксовка автомобиля при подъемах в гору. Требуется проверить: износ дисков и муфт прямого хода, поршень, уровень масла;
• Пробуксовка муфт при переключении передач. Требуется проверить: масляный фильтр, уровень масла, соленоиды гидроблока;
• Отсутствие срабатывания режима KickDown. Требуется проверить: датчик давления, выключатель режима KickDown, клапан гидроблока, отвечающий за понижение передач с 3-й на 2-ю;
• Удары при переключении передач. Требуется проверить: клапаны гидроблока (в частности, возвратные пружины), диски фрикционных муфт.

Кроме того, могут наблюдаться и такие неисправности: шум в районе дифференциала, остановка двигателя, падение магистрального давления, лязг агрегата на холостом ходу. В этом случае нужно проверить гидротрансформатор, гидроблок, дифференциал, фрикционные муфты. Дороже всего обойдется проверка и ремонт гидроблока . К счастью, подбор комплектующих для ремонта будет только денежной проблемой – запчасти найти несложно.

Выбор запчастей для ремонта коробки-автомата

Проведя диагностику на СТО, вы наверняка столкнетесь с необходимостью самостоятельного выбора комплектующих для ремонта. Если с уплотнителями и пружинами все более-менее просто (найти их можно во многих магазинах), то, скажем, найти новый центробежный регулятор в обычных магазинах автомобильных комплектующих будет сложно. Мы рекомендуем вести поиски в интернет-магазинах и маркетплейсах , т.к. их ассортимент намного шире – здесь вы найдете все необходимое для ремонта. Вести поиски можно по:

• Имеющемуся у вас коду автозапчасти;
• Параметрам коробки передач.

Зачастую поиски приходится именно по параметрам агрегата, а заодно и параметрам автомобиля. К примеру, на Avto.pro такой поиск реализован следующим образом: автолюбитель переходит в каталог, выбирает нужную марку и модель транспорта, выбирает нужные категории (тормозная система, трансмиссия, электрика), находит в выпадающем списке нужные детали, уточняет модель агрегата. Сразу отметим, что практически все элементы коробок передач не являются взаимозаменяемыми. Имеет смысл уточнить совместимость на специализированных сайтах.

Вывод

Автоматическая коробка передач сегодня для большинства водителей даже более привычна, нежели механическая. Несмотря на то, что в отличие от «механики» она более требовательна к обслуживанию, а ее ремонт обходится крайне недешева, все недостатки компенсируются повышенной комфортностью, плавностью и размеренностью движения, помощью водителю при езде по сложным участкам дороги. Напоминаем, что трансмиссионную жидкость АКП нужно менять каждые 45-60 тыс. км. пробега. Сам агрегат нуждается в «прогреве» перед началом езды. Его не стоит слишком часто переводить в нейтральный режим. Если соблюдать эти правила, коробка-автомат прослужит вам очень долго.