Строение акпп: Устройство АКПП — ZFMaster

Содержание

Устройство АКПП — ZFMaster

Не секрет, что наши автолюбители относятся к автомобилям с автоматическими коробками передач с предубеждением. Неужели мы так любим делать все сами, а не перекладывать свою работу на чужие плечи? Вот об американцах, которые, собственно, и придумали коробки-автоматы, этого не скажешь. Где – где, но за океаном утруждать себя ручным переключением передач не принято. Там подобное “удовольствие” позволяют себе не более 5% автовладельцев. В Европе также из года в год увеличивается число автомобилей с автоматическими трансмиссиями. Прибивает такие машины и к нашему “берегу”, но правильно обращаться с ними умеют далеко не все автомобилисты. Как утверждают автомеханики, сталкивающиеся с неисправностями АКПП, большинство проблем бывает вызвано нарушением правил эксплуатации и несвоевременным техническим обслуживанием. Впрочем, перед тем как вплотную заняться этими вопросами, нам придется совершить небольшой…

Экскурс в конструкцию

Классический “автомат” включает в себя несколько агрегатов, главными из которых являются гидротрансформатор и механическая планетарная коробка передач.

Гидротрансформатор выполняет не только функции сцепления, но и автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от нагрузки и частоты вращения колес автомобиля. Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса, центростремительной турбины и расположенного между ними направляющего аппарата-реактора. Насос и турбина предельно сближены, а их колесам придана форма, обеспечивающая непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. В результате гидротрансформатор получил минимальные габаритные размеры и одновременно снижены потери энергии на перетекание жидкости от насоса к турбине. Насосное колесо связано с коленчатым валом двигателя, а турбина — с валом коробки передач. Тем самым в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами, а передача энергии от двигателя к трансмиссии осуществляется потоками рабочей жидкости, которая отбрасывается с лопаток насоса на лопасти турбины. Собственно, по такой схеме работает гидромуфта, которая просто передает крутящий момент, не трансформируя его величину.

Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введен реактор. Это также колесо с лопатками, однако, оно жестко прикреплено к корпусу и не вращается (заметим: до определенного времени). Реактор расположен на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос. Лопатки реактора имеют особый профиль, а межлопаточные каналы постепенно сужаются. По этой причине скорость, с которой рабочая жидкость течет по каналам направляющего аппарата, постепенно увеличивается, а сама жидкость выбрасывается из реактора в сторону вращения насосного колеса, как бы подталкивая и подгоняя его.

Отсюда сразу два следствия. Первое — благодаря увеличению скорости циркуляции масла внутри гидротрансформатора при неизменном режиме работы насоса (читай: двигателя, поскольку насосное колесо, как говорилось выше, жестко связано с коленвалом) крутящий момент на выходном валу гидротрансформатора увеличивается. Второе — при неизменном режиме работы насоса режим работы турбины изменяется автоматически и бесступенчато в зависимости от приложенного к валу турбины (читай: колесам автомобиля) сопротивления. Поясним эти аксиомы на конкретных примерах. Допустим, автомобилю, который двигался по равнинному участку дороги, предстоит подъем в гору. Забудем на время про педаль акселератора и посмотрим, как отреагирует на изменение условий движения гидротрансформатор. Нагрузка на ведущие колеса увеличивается, а автомобиль начинает терять скорость. Это приводит к уменьшению частоты вращения турбины. В свою очередь уменьшается противодействие движению рабочей жидкости по кругу циркуляции внутри гидротрансформатора. В результате скорость циркуляции возрастает, что автоматически приводит к увеличению крутящего момента на валу турбинного колеса (аналогично переходу на низшую передачу в механических КПП) до тех пор, пока не наступит равновесие между ним и моментом сопротивления движению.

Смотрите также: ремонт АКПП BMW в кузове F10.

По аналогичной схеме работает автоматическая трансмиссия и при старте с места. Только теперь самое время вспомнить про педаль газа, нажатие на которую увеличивает обороты коленчатого вала, а значит, и насосного колеса, и про то, что сначала автомобиль, а следовательно, и турбина находились в неподвижном состоянии, но внутреннее проскальзывание в гидротрансформаторе не мешало двигателю работать на холостом ходу (эффект выжатой педали сцепления). В этом случае крутящий момент трансформируется в максимально возможное число раз. Зато когда достигнута необходимая скорость, надобность в преобразовании крутящего момента отпадает. Гидротрансформатор посредством автоматически действующей блокировки превращается в звено, жестко связывающее его ведущий и ведомый валы. Такая блокировка исключает внутренние потери, увеличивает значение КПД передачи, уменьшает расход топлива в установившемся режиме движения, а при замедлении повышает эффективность торможения двигателем. Кстати, одновременно с целью снижения все тех же потерь реактор освобождается и начинает вращаться вместе с насосным и турбинным колесом.

Зачем же к гидротрансформатору присоединяют КПП, если он сам способен изменять величину крутящего момента в зависимости от нагрузки на ведущие колеса? Увы, гидротрансформатор может изменять крутящий момент с коэффициентом, не превышающим 2-3,5. Как ни крути, а такого диапазона изменения передаточного числа недостаточно для эффективной работы трансмиссии.

К тому же, нет-нет, да и возникает надобность во включении заднего хода или полном разъединении двигателя от ведущих колес. Коробки автоматических трансмиссий имеют зубчатые зацепления, но существенно отличаются от обычных механических КПП хотя бы потому, что передачи в них переключаются без разрыва потока мощности с помощью приводимых гидравликой многодисковых фрикционных муфт или ленточных тормозов. Необходимая передача выбирается автоматически с учетом скорости автомобиля и степени нажатия на педаль газа, которая определяет желаемую интенсивность разгона. За выбор передачи отвечает гидравлический и электронный блоки управления АКПП. Водитель, кроме нажатия на акселератор, может влиять на процесс смены передач, выбрав зимний или спортивный алгоритм переключения или установив, например, при движении в сложных условиях селектор КПП в специальное положение, которое не позволяет автоматике переключаться выше определенной разгонной передачи.

Кроме гидротрансформатора и планетарного механизма в состав КПП-автоматов входит масляный насос, снабжающий гидротрансформатор и гидравлический блок управления рабочей жидкостью и обеспечивающий смазку коробки, а также радиатор охлаждения рабочей жидкости, которая из-за интенсивного “перелопачивания” имеет свойство сильно нагреваться.

Улучшение эксплуатационных качеств современного автомобиля привело к значительному усложнению его конструкции. А оснащение автомобилей автоматической трансмиссией позволило резко снизить объем нагрузки, возлагаемой на водителя во время движения, что также благоприятно отразилось на ходовой части, двигателе и скоростных качествах автомобиля. Надежность и простота эксплуатации определили дальнейшее широкое использование этого изобретения. В настоящее время автоматические трансмиссии применяются и на легковых, и на полноприводных автомобилях, и даже на грузовом транспорте. При использовании транспортного средства с ручным управлением, для поддержания необходимой скорости, водителю необходимо часто пользоваться рычагом переключения передач.

По этой причине он обязан постоянно следить за нагрузкой двигателя и скоростью автомобиля. Применение автоматической трансмиссии исключает необходимость постоянного пользования переключающим рычагом. Изменение скорости выполняется автоматически, в зависимости от нагрузки двигателя, скорости перемещения транспортного средства и желаний водителя. Поэтому, по сравнению с ручной коробкой передач, автоматическая трансмиссия имеет следующие неоспоримые преимущества:

увеличивает комфортность вождения автомобиля за счет освобождения водителя от контрольных функций;
автоматически и плавно производит переключения, согласовывая нагрузку двигателя, скорость его движения, степень нажатия на педаль газа;

предохраняет двигатель и ходовую часть автомобиля от перегрузок;
допускает и ручное, и автоматическое переключение скоростей.

Все разнообразие автоматических трансмиссий, применяемых сегодня, условно можно разделить на два типа. Основное различие этих типов заключается в системах управления и контроля, за использованием трансмиссии. Для первого типа характерно то, что функции управления и контроля выполняются специальным гидравлическим устройством. А во втором типе функции управления и контроля выполняет электронное устройство. Составные части же и узлы автоматических трансмиссий обоих типов практически одинаковы. Существуют некоторые различия в компоновке и устройстве автоматической трансмиссии переднеприводного и заднеприводного автомобиля. Автоматическая трансмиссия для переднеприводных автомобилей более компактна и имеет внутри своего корпуса отделение главной передачи — дифференциал. Несмотря на эти отличия, основные функции и принцип действия всех автоматов одинаковы. Для того чтобы обеспечить движение, а также для выполнения других своих функций, автоматическая трансмиссия должна быть оснащена следующими узлами: механизмом выбора режима движения, гидротрансформатором, коробкой передач, узлом управления и контроля.

Упрощённая кинематическая схема АКПП

АКПП состоит из:

Гидротрансформатор (ГТ) – соответствует сцеплению в механической трансмиссии, но не требует непосредственного управления со стороны водителя.
Планетарный ряд – соответствует блоку шестерен в механической коробке передач и служит для изменения передаточного отношения в автоматической трансмиссии при переключении передач.
Тормозная лента, передний фрикцион, задний фрикцион – компоненты, посредством которых осуществляется переключение передач.

Устройство управления. Этот узел состоит из маслосборника (поддон коробки передач), шестеренчатого насоса и клапанной коробки. Клапанная коробка представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами, которые выполняют функции контроля и управления. Это устройство преобразует скорость движения автомобиля, нагрузку двигателя и степень нажатия на педаль газа в гидравлические сигналы. На основе этих сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически изменяются передаточные

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор (или torque converter в зарубежных источниках) служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач. Он установлен в промежуточном кожухе, между двигателем и коробкой передач и выполняет функции обычного сцепления. В процессе работы этот узел, наполненный трансмиссионной жидкостью, несет довольно высокие нагрузки и вращается с достаточно большой скоростью. Он не только передает крутящий момент, поглощает и сглаживает вибрации двигателя, но и приводит в действие масляный насос, находящийся в корпусе коробки передач. Масляный насос наполняет трансмиссионной жидкостью гидротрансформатор и создает рабочее давление в системе управления и контроля. Поэтому является неверным мнение о том, что автомобиль, оснащенный автоматической трансмиссией, можно завести принудительно, не используя стартер, а разогнав его до высокой скорости. Шестеренчатый насос получает энергию только от двигателя, и если двигатель не работает, то давление в системе управления и контроля не создается, в каком бы положении не находился рычаг выбора режима движения. Следовательно, принудительное вращение карданного вала не обязывает коробку передач работать, а двигатель – вращаться.

Планетарный ряд

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

Составные части фрикциона

Поршень (piston) приводится в действие давлением масла. Двигаясь под давлением масла вправо (по рисунку), поршень посредством конического диска (dished plate) плотно прижимает ведущие диски пакета к ведомым, заставляя их вращаться как единое целое и осуществляя передачу крутящего момента от барабана к втулке. В корпусе самой коробки передач расположены несколько планетарных механизмов, они и обеспечивают необходимые передаточные отношения. А передача крутящего момента от двигателя через планетарные механизмы к колесам происходит с помощью фрикционных дисков, дифференциала и других сервисных устройств. Управление всеми этими устройствами осуществляется благодаря трансмиссионной жидкости через систему управления и контроля.

Тормозная лента

Устройство, используемое для блокировки элементов планетарного ряда.

устройство АКПП и принцип работы

Начнем с того, что в США автомобили, оснащенные автоматической трансмиссией, появились в 1940-х годах. Как известно, наличие автоматической коробки передач существенно облегчает процесс эксплуатации транспортного средства, также снижаются нагрузки на водителя, повышается безопасность и т.д.

Отметим, что под «классической» автоматической коробкой следует понимать гидромеханическую коробку передач (гидромеханический автомат). Далее мы рассмотрим устройство коробки — автомат, конструктивные особенности, а также преимущества и недостатки КПП данного типа.

Содержание статьи

Автомобиль с автоматической трансмиссией: преимущества и недостатки

Начнем с плюсов. Установка автоматической трансмиссии позволяет водителю во время езды не использовать рычаг переключения передач, также не задействована нога для постоянного выжима сцепления при переходе на повышенную или пониженную ступень.

Другими словами, изменение скорости происходит автоматически, то есть сама коробка учитывает нагрузку на ДВС, скорость движения ТС, положение педали газа, желание самого водителя резко ускориться или двигаться плавно и т. д.

В результате комфорт вождения автомобиля с АКПП значительно возрастает, передачи переключаются автоматически, мягко и плавно, двигатель, элементы трансмиссии и ходовой части защищены от сильных нагрузок. Более того, многие коробки автомат предусматривают возможность не только автоматического, но и ручного переключения передач.

Что касается минусов, они также имеются. Прежде всего, конструктивно АКПП является сложным и дорогостоящим агрегатом, отличается сниженной ремонтопригодностью и ресурсом по сравнению с механическими (ручными) КПП. Автомобиль с данным типом КПП расходует больше топлива, автоматическая коробка отдает меньше крутящего момента на колеса, так как КПД коробки автомат несколько снижен.

Также наличие в автомобиле автоматической трансмиссии накладывает на водителя определенные ограничения. Например, коробку автомат нужно прогревать перед поездкой, желательно избегать постоянных резких стартов и слишком интенсивного торможения.

На машине с автоматической коробкой нельзя буксовать, не допускается буксировка автомобиля с коробкой автомат на высокой скорости на большие расстояния без вывешивания ведущих колес и т. д. Еще добавим, что такую коробку сложнее и дороже обслуживать.

Коробка автомат: устройство

Итак, даже с учетом определенных недостатков, автоматическая гидромеханическая коробка по ряду причин долгое время оставалась наиболее распространенным решением для изменения крутящего момента среди других типов автоматических трансмиссий.

Прежде всего, даже с учетом того, что ресурс и производительность таких коробок ниже, чем у «механики», гидромеханическая коробка передач достаточно надежна и долговечна. Теперь давайте рассмотрим устройство АКПП.

Автоматическая коробка передач состоит из следующих базовых элементов:

Гидротрансформатор. Устройство выполняет функцию сцепления по аналогии с МКПП, однако для перехода на ту или иную передачу не требуется участия водителя;
Планетарный ряд, который аналогичен блоку шестерен в ручной «механике» и позволяет изменять передаточное отношение при переключении передач;
Тормозная лента и фрикционы (передний, задний фрикцион) позволяют плавно и своевременно переключать передачи;
Управление АКПП. Данный узел включает в себя маслосборник (поддон коробки), шестеренчатый насос, а также клапанную коробку;

Управление коробкой автомат производится при помощи селектора. Как правило, АКПП имеют следующие основные режимы:

Режим Р – парковка;
Режим R – движение задним ходом;
Режим N –нейтральная передача;
Режим D –езда вперед с автоматическим переключением передач;

Также могут иметься и другие режимы. Например, режим L2 означает, что включаться будет только первая и вторая передачи при движении вперед, режим L1 указывает на включение только первой передачи, режим S следует понимать как спортивный, могут иметься различные «зимние» режимы и т.д.

Дополнительно может быть реализована имитация ручного управления АКПП, то есть водитель может повышать или понижать передачи самостоятельно (вручную). Еще добавим, что коробка автомат также зачастую имеет режим kick-down (кик-даун), который позволяет автомобилю резко разгоняться при такой необходимости.

Срабатывает режим «кик-даун» в том случае, когда водитель резко нажимает на газ, после чего коробка быстро переходит на пониженные передачи, тем самым позволяя раскрутить двигатель до высоких оборотов.

Как видно, коробка — автомат фактически состоит из гидротрансформатора, механической коробки передач, а также системы управления, что в совокупности и образует гидромеханическую коробку. Давайте рассмотрим ее устройство.

Принцип работы и конструкция гидротрансформатора

Гидротрансформатор необходим для того, чтобы передавать и изменять крутящий момент от двигателя на коробку. Также гидротрансформатор уменьшает вибрации. Устройство гидротрансформатора предполагает наличие насосного, турбинного и реакторного колеса.

Также в гидротрансформаторе имеется блокировочная муфта и муфта свободного хода. Гидротрансформатор (ГДТ, часто в обиходе называется «бублик») является частью АКПП, однако имеет отдельный корпус из прочного материала, заполненный рабочей жидкостью.

Насосное колесо ГДТ присоединено к коленвалу двигателя. Турбинное колесо связано с самой коробкой передач. Между турбинным и насосным колесом также присутствует реакторное колесо, которое является неподвижным. Каждое из колес гидротрансформатора имеет лопасти, которые отличаются по своей форме. Между лопастями реализованы каналы, через которые проходит трансмиссионная жидкость (трансмиссионное масло, ATF, от англ. Automatic Transmissions Fluid).

Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в некоторых режимах работы. Обгонная муфта или муфта свободного хода отвечает за то, чтобы жестко закрепленное реакторное колесо получило возможность вращаться в противоположную сторону.

Теперь давайте рассмотрим, как работает гидротрансформатор. Его работа основана на замкнутом цикле и заключается в том, что от насосного колеса трансмиссионная жидкость подается на турбинное колесо. Затем поток жидкости поступает к реакторному колесу.

Лопасти реактора сконструированы так, чтобы усиливать скорость потока жидкости АТФ. Затем ускоренный поток перенаправляется на насосное колесо, заставляя его вращаться с большей скоростью Результат — увеличение величины крутящего момента. Стоит добавить, что максимальный момент достигается при вращении гидротрансформатора на самой малой скорости.

Когда раскручивается коленвал двигателя, происходит выравнивание угловых скоростей насосного и турбинного колеса, при этом поток трансмиссионной жидкости изменяет направление. Затем происходит срабатывание муфты свободного хода, после чего начинает вращаться реакторное колесо. В этом случае гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, то есть происходит передача только крутящего момента.

Дальнейший набор скорости приводит к блокировке гидротрансформатора (блокировочная муфта замкнута), в результате чего происходит прямая передача крутящего момента от мотора к коробке. При этом блокировка ГДТ происходит на разных передачах.

Следует отметить, что в современных автоматических коробках передач реализован режим работы с проскальзыванием муфты блокировки гидротрансформатора. Такой режим исключает полную блокировку гидротрансформатора.

Данный режим работы возможно реализовать в том случае, если условия соответствующие, то есть когда нагрузка и скорость подходят для его активации. Главной же задачей проскальзывания муфты становится более интенсивный разгон автомобиля, снижение расхода горючего, более мягкое и плавное включение передач.

Из чего состоит АКПП: как устроена и работает механическая часть коробки

Сама автоматическая коробка передач (АКПП), как и механическая, ступенчато изменяет крутящий момент при движении машины вперед, а также позволяет двигаться назад при включении задней передачи.

При этом в автоматических коробках обычно используется планетарный редуктор. Данное решение компактное, позволяет реализовать эффективную работу. Например, МКПП зачастую имеет два планетарных редуктора, которые соединены последовательно и работают совместно.

Объединение редукторов делает возможным получить необходимое число ступеней (скоростей) в коробке. Простые АКПП имеют четыре ступени (четырехступенчатый автомат), тогда как современные решения могут иметь шесть, семь, восемь, или даже девять ступеней.

Планетарный редуктор включает в себя несколько последовательных планетарных передач. Такие передачи образуют планетарный ряд. Каждая из планетарных передач включает:

солнечную шестерню;
сателлиты;
коронную шестерню;
водило;

Возможность изменить крутящий момент и передать вращение становится доступной в том случае, когда происходит блокировка элементов планетарного ряда. Заблокирован может быть один или два элемента (солнечная или коронная шестерня, водило).

Если заблокирована коронная шестерня, тогда происходит увеличение передаточного числа. Если же солнечная шестерня неподвижна, тогда передаточное отношение будет уменьшено. Заблокированное водило означает, что происходит смена направления вращения.

За саму блокировку отвечают фрикционные муфты (фрикционы), а также тормоз. Муфты блокирует детали планетарного ряда между собой, тогда как тормоз удерживает нужные элементы редуктора благодаря соединению с корпусом КПП. В зависимости от конструкции той или иной АКПП, могут быть использованы ленточный или многодисковый тормоз.

Замыкание муфт и тормозов происходит благодаря гидроцилиндрам. Управление такими гидроцилиндрами реализовано из специального модуля (распределительный модуль).

Еще в общей конструкции автоматической коробки может присутствовать обгонная муфта, задачей которой становится удерживание водило, что позволяет предотвратить его вращение в противоположную сторону. Получаются, передачи в АКПП переключаются благодаря фрикционам и тормозам.

Управление АКПП и принцип работы автоматической коробки

Что касается принципов работы АКПП, коробка работает по заданному алгоритму включения и выключения фрикционов и тормозов. Система управления такими включениями и выключениями на современных коробках электронная, то есть имеет селектор (рычаг), датчики и ЭБУ коробкой передач.

Блок управления автоматической коробкой передач интегрирован в ЭСУД и тесно связан с блоком управления двигателем. По аналогии с ЭБУ двигателем, блок управления АКПП также взаимодействует с различными датчиками, которые передают на него сигналы о частоте вращения КПП, температуре трансмиссионной жидкости, положении педали газа, режимах установки селектора и т.д.

ЭБУ коробкой передач производит обработку полученных сигналов, затем отправляет команды на исполнительные устройства в распределительном модуле. В результате коробка определяет, какую передачу включить в тех или иных условиях (повышенную или пониженную).

При этом нет четкого заданного алгоритма, то есть точка перехода на разные передачи «плавающая» и определяется самим ЭБУ коробкой. Такая особенность позволяет системе работать более гибко.

Гидроблок (он же гидравлический блок, гидроплита, распределительный модуль) фактически осуществляет управление трансмиссионной жидкостью ATF, отвечая за срабатывание фрикционов и тормозов в АКПП. Данный модуль имеет электромагнитные клапаны (соленоиды) и специальные распределители, которые соединены между собой узкими каналами.

Соленоиды нужны для переключения передач, так как они регулируют давление рабочей жидкости в коробке. Работа данных клапанов контролируется и регулируется блоком управления АКПП. Распределители отвечают за выбор рабочих режимов и задействуются посредством рычага (селектора).

За циркуляцию гидравлической жидкости в автоматической коробке отвечает насос коробки. Насосы бывают шестеренчатыми и лопастными, их приводит в действие ступица гидротрансформатора. Важно понимать, что насос вместе с гидроплитой (гидроблоком) являются важнейшими деталями в конструкции гидравлической части коробки автомат.

С учетом того, что в процессе работы коробка имеет свойство нагреваться, АКПП зачастую имеет собственную систему охлаждения. При этом, в зависимости от конструкции, может присутствовать отдельный масляный радиатор коробки автомат, или же охладитель или теплообменник, который включается в общую систему охлаждения силового агрегата.

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что автоматическая коробка является целым комплексом механических, гидравлических и электронных устройств. При этом управление осуществляется как гидравликой, так и электронным блоком.

Также следует отметить, что по компоновке автоматические трансмиссии могут отличаться для автомобилей с передним и задним приводом, хотя большинство составных элементов одинаковы.

Если говорить о механической части АКПП, в ее устройстве использован планетарный ряд, что отличает данный тип коробок от обычной «механики» (в механической коробке передач ставят параллельные валы и закрепленные на них шестерни, которые находятся в зацеплении между собой).

Что касается гидротрансформатора, данное устройство можно считать отдельным элементом АКПП, так как ГДТ ставится между мотором и коробкой, выполняя функции сцепления по аналогии с МКПП.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как тормозить двигателем. Из этой статьи вы узнаете о том, чем данный способ торможения и снижения скорости автомобиля может быть полезен в процессе эксплуатации ТС.

Также от гидротрансформатора приводится в действие масляный насос внутри коробки автомат. Указанный насос создает рабочее давление трансмиссионной жидкости, что, в свою очередь, позволяет реализовать управление коробкой.

Напоследок отметим, что не следует пытаться заводить машину с коробкой «автомат» без стартера (с разгона), как это часто практикуется на автомобилях с механической коробкой. Дело в том, что насос АКПП приводится в действие от двигателя.

Получается, пока ДВС не работает, давления рабочей трансмиссионной жидкости в коробке не будет. Это значит, что без давления не удастся реализовать управление АКПП, причем независимо от того, в каком положении будет стоять селектор выбора режима работы. Более того, попытка заводить машину с автоматом «с толкача» может привести к серьезным поломкам коробки передач.

структура, строение и принцип работы Появилась первая автоматическая коробка передач

Опция, за которую многие готовы брать дополнительный кредит и вещь, которая интересует нас сразу после двигателя – «автомат».

Сегодня речь пойдет о вещb, которая, как и двигатель, являет собой небольшой мир внутри автомира. Как она появилась? Кто её изобрел? Давайте разбираться.

Сегодня под «автоматом» понимают гидромеханическую планетарную коробку передач. К автоматической коробке можно отнести еще и коробки с автоматизированным переключением – «роботы», совсем нельзя относить вариаторы (последние вообще не коробки передач). На сегодняшний день коробка являет собой систему из гидротрансформатора и планетарной системы передач. И это накладывает небольшие трудности на правильность определении первенства, так как гидротрансформатор изобрел немецкий инженер Герман Феттингер в начале ХХ столетия, а планетарная система передач была известна со времен Птолемея. Но воедино все собрал и заставил работать изобретатель Оскар Бэнкер (при рождении его звали Азатуром Сарафяном).

“Так просто?” – спросите вы. – Вот так сразу взять и выложить все факты? А как же предыстория?”. Сейчас все будет!

Начнем с главного устройства, которое сделало возможным появление автоматической трансмиссии. Это – гидротрансформатор. Изобрели его исключительно для нужд судостроения. В конце ХIX века в морском флоте в качестве корабельного двигателя все чаще стали применять быстроходные паровые турбины вместо прежних тихоходных паровых машин. Эти машины поначалу соединялись с гребными винтами судов напрямую, и немного позже такая конструкция начала вызывать ожидаемые проблемы. Оборотность гребных винтов увеличить не удавалось, и для соединения их с более высокооборотными паровыми турбинами требовался дополнительный механизм.

Высокооборотные шестеренные передачи большой мощности тогда делать не умели. Высказывалось предложение использовать гидравлические лопастные машины, чтобы двигатель вращал колесо лопастного насоса и работа двигателя переходила в энергию жидкости, прокачиваемой насосом. Далее эта жидкость направляется в лопастную турбину, в которой энергия жидкости преобразуется в механическую энергию, используемую для вращения гребного винта.

Выходом явилось изобретение Г. Феттингером новой гидравлической машины, объединяющей в одном корпусе все лопастные колеса гидродинамической передачи – насос, турбину, направляющий аппарат (реактор). В такой машине (патент 1902 г.) исключены потери энергии в трубопроводах, спиральных камерах, подводах и отводах, что почти вдвое увеличило КПД. Уже в 1912 г. на пассажирском пароходе «Тирпиц» КПД составил 88,5%. Позже на пароходе «Висбаден» при мощности 15 000 – 20 000 л. с. гидродинамический трансформатор имел КПД 91,3%.

В 1904 году братья Стартевенты из Бостона показали свой прототип автоматической трансмиссии. Коробка имела две передачи, и суть механизма была очень похожа на немного доработанную механическую коробку передач. Проблема была в том, что промышленность на тот момент не готова была делать такие коробки серийно, поэтому дальше концепта дело не зашло.

Следующий шаг сделал Ford со своим Model T. Машина оснащалась планетарной коробкой передач и имела две передачи вперед и одну – назад. Преимуществом такой коробки было значительной упрощение управления, а мы ведь помним, что машина создавалась не для инженеров Фридрихов, а для простых Билли, которым инструкции были невдомек. Тогда еще не было синхронизаторов в коробках, и передачи переключались не так просто, как сейчас. На модели Т коробка управлялась педалями, и все что требовалось – вовремя переключиться.

Дальше была коробка передач от General Motors и фирмы Reo в середине 1930-х. В некоторой мере ту коробку можно считать первым «роботом», так как она являла собой механическую коробку, в которой было автоматизирована работа сцепления. А немного позже добавилась планетарная система передач, что во всю приблизило конструкцию к современным коробкам-автоматам.

Планетарный механизм был очень удобен для конструкторов автоматических передач. Для управления его передаточным числом и направлением вращения выходного вала, осуществляемого за счёт торможения отдельных частей планетарной передачи, могли быть использованы сравнительно небольшие и притом постоянные усилия с задействованием в качестве исполнительных механизмов фрикционов и ленточных тормозов. Управление последними при помощи сервоприводов в те годы не вызывало особых затруднений, так как уже было хорошо отработано, к примеру, на танках, где фрикционы использовались для разворота. Кроме того, отсутствовала необходимость выравнивать скорости отдельных элементов, так как все шестерни планетарной передачи находятся в постоянном зацеплении. В противоположность этому автоматизация «классической» механической коробки передач при всей логичности такого решения в те годы встречала целый ряд существенных затруднений, в первую очередь связанных именно с отсутствием подходящих для используемого в ней принципа переключения передач сервоприводов: для перемещения шестерён или муфт включения и введения их в зацепление друг с другом требовались надёжные и быстродействующие исполнительные механизмы, обеспечивающие достаточно большие усилия и рабочие ходы — намного большие, чем требуемые для сжатия блока фрикционов или затягивания ленточного тормоза. Удовлетворительное решение эта задача получила лишь ближе к середине 50-х годов XX века, а пригодное для массовых моделей — только в последние десятилетия, в частности, после появления многоконусных синхронизаторов вроде используемых в коробках передач типа DSG.

Интересной коробкой была «Уильсон», устанавливаемая на малолитражки английской фирмы BSA. Для торможения элементов планетарного механизма были применены ленточные тормоза. Выбор передачи осуществлялся подрулевым рычажком, а непосредственно включение передачи — нажатием на педаль. Коробка Уильсона была преселекторной, то есть водитель мог заранее выбрать нужную передачу, которая включалась только после нажатия на педаль переключения передачи, располагавшуюся обычно на месте педали сцепления — без необходимости точно координировать действия рычагом и педалью, что упрощало вождение и ускоряло переключения, особенно по сравнению с тогдашними несинхронизированными механическими коробками передач. Но главная заслуга коробки Уильсона – это то, что она первой получила переключатель, практически как в современных коробках, а для американцев она и по сей день остается стандартом. Кроме того, все позиции переключателя уже практически соответствовали общепринятыми (законодательно положения P-R-N-D-L были приняты в середине 1960-х).

Однако первую в мире полностью автоматическую коробку передач создала другая американская фирма — General Motors. В 1940 модельном году таковая стала доступна в виде опции на автомобилях марки Oldsmobile, затем Cadillac, впоследствии — Pontiac. Она несла коммерческое обозначение Hydra-Matic и представляла собой комбинацию гидромуфты и четырёхступенчатой планетарной коробки передач с автоматическим гидравлическим управлением. Система управления учитывала такие факторы, как скорость автомобиля и положение дроссельной заслонки. Hydra-Matic использовалась не только на автомобилях всех подразделений GM, но и на автомобилях таких марок, как Bentley, Hudson, Kaiser, Nash и Rolls-Royce, а также некоторых моделях военной техники. С 1950 по 1954 год автомобили Lincoln также снабжались АКП Hydra-Matic. Впоследствии немецкий производитель Mercedes-Benz разработал на её основе весьма похожую по принципу работы четырёхступенчатую АКП, хотя и имеющую значительные конструктивные отличия.

Настоящий бум в развитии «автоматов» был в 1950-х годах, и к середине 1960-х коробки были практически идентичны современными. В них даже заменили китовую ворвань на синтетические смазки, что серьезно снизило цену на коробки и их дальнейшее обслуживание.

В 1980-х коробки получили экономичные четырехступенчатые версии, но главное – микропроцессорное управление, что позволило существенно уменьшить количество движущихся элементов (все управление осуществлялось с помощью соленоидов, а не механики).

Сегодня нас уже не удивишь 7-ступенчатым автоматом, а на днях должны завезти 10-ступенчатые автоматы от VW. Коробки стали надежнее, на порядок удобнее, а главное – быстрее и экономичнее хорошей «механики». Казалось бы, механические коробки должны были остаться в прошлом и там, где они действительно нужны, но желание зарабатывать не позволяет автопроизводителям пойти на такой шаг. Быть может, электрокары их подстегнут?

Автоматическая коробка передач — АКП, механизм изменения передаточного отношения трансмиссии, работающий без непосредственного участия водителя. Автомобиль, оснащенный АКП, имеет сокращенное количество устройств управления, вместо трех педалей («газа», тормоза и сцепления) в нем установлено две педали («газа» и тормоза, педаль выключения сцепления отсутствует). При этом педаль «газа» служит не для увеличения-уменьшения оборотов двигателя, как в автомобиле с механической КП, а для изменения скорости движения автомобиля. В отличие от механической коробки передач АКП оснащается не рычагом переключения, а селектором выбора режима работы.
По устройству АКП разделяются на обычные двух и трехвальные МКП, дополненные гидротрансформатором (вместо сухого сцепления) и системой автоматического переключения (с электронным, электромеханическим или электропневматическим управлением), и на планетарные , в которых планетарный редуктор работает в паре с гидротрансформатором . Наиболее типичные — планетарные АКП с гидротрансформатором.

Устройство

Планетарная АКП состоит из гидротрансформатора, планетарной КП (планетарных редукторов), барабанов, фрикционных и обгонной муфт, соединительных валов. Барабаны АКП оснащаются ленточными тормозами для их остановки и включения нужной передачи планетарного редуктора.
Гидротрансформатор в автоматической трансмиссии выполняет функции сцепления и устанавливается между коленчатым валом двигателя и КП. Гидротрансформатор состоит из ведущей и ведомой турбин и неподвижно закрепленного относительно двигателя статора (иногда статор выполняется вращающимся, в этом случае он оснащается ленточным тормозом — применение подвижного статора добавляет гидротрансформатору гибкости на малых оборотах двигателя и улучшает его характеристики). Ведущая турбина вращается, как и ведущий диск сцепления, с той же частотой, что и коленчатый вал двигателя. Ведомая турбина вращается за счет гидродинамических сил, возникающих из-за вязкости заполняющей внутреннюю полость гидротрансформатора жидкости. Основное назначение гидротрансформатора — передача вращения коленчатого вала на шестерни планетарной КП с проскальзыванием, что обеспечивает плавное переключение передач и начало движения автомобиля. При больших оборотах двигателя ведомая турбина блокируется и гидротрансформатор выключается, передавая крутящий момент с коленчатого вала на шестерни АКП напрямую (соответственно, потерь).
Планетарная КП или планетарный редуктор — комплекс из большой коронной шестерни (эпицикла), малой солнечной шестерни и связывающих их шестерен-сателлитов, закрепленных на водиле. В разных режимах работы редуктора вращаются разные шестерни, а один из блоков (эпицикл, солнечная шестерня или водило с сателлитами) закреплен неподвижно.

Схема АКП: 1 — турбинное колесо;
2 — насосное колесо;
3 — колесо реактора;
4 — вал реактора;
5 — первичный вал планетарного редуктора;
6 — главный масляный насос;
7 — фрикцион II и III передач:
8 — тормоз I и II передач;
9 — фрикцион III передачи и передачи заднего хода;
10 — муфта свободного хода I передачи;
11 — тормоз заднего хода;
12 — первый промежуточный вал;
13 — второй промежуточный вал;
14 — барабан с зубчатым венцом;
15- центробежный регулятор;
16 — вторичный вал;
17 — механизм переключения передач;
18 — дроссельный клапан;
19 — кулачок

Фрикционные муфты предназначены для переключения передач введением в зацепление (или, наоборот, выведением из зацепления) шестерен планетарного редуктора АКП. Муфта состоит из ступицы (хаба) и барабана. На внешней поверхности ступицы и внутренней барабана расположены прямоугольные зубья (на ступице) и такие же шлицы (внутри барабана), которые по форме соответствуют друг другу, но не зацеплены. Между ступицей и барабаном располагается набор (пакет) кольцеобразных фрикционных дисков. Половина дисков выполнена из металла и оснащена выступами, входящими в шлицы внутренней поверхности барабана. Вторая половина дисков — из пластмассы и имеет вырезы, в которые входят зубья ступицы. Таким образом, механическое сцепление ступицы и барабана происходит через трение металлических и пластмассовых дисков пакета фрикционной муфты.
Сообщение и разобщение ступицы и барабана фрикционной муфты происходит после сжатия пакета дисков кольцеобразным поршнем, установленным внутри ступицы. Поршень имеет гидравлический привод. Жидкость в цилиндр привода подается под давлением через кольцевые канавки в барабане, валах и картере АКП.
Обгонная муфта используется для уменьшения ударных нагрузок на фрикционные муфты при переключении передач и для отключения двигателя при движении автомобиля накатом (при некоторых режимах работы АКП). Обгоная муфта устроена таким образом, что свободно проскальзывает при вращении в одном направлении и заклинивает при обратном (передавая деталям АКП вращающий момент). Она состоит из двух колец — внешнего и внутреннего — и расположенных между ними набора роликов, разделенных сепаратором. После увеличения оборотов двигателя и переключения передачи АКП один из блоков планетарного ряда стремится вращаться в обратную сторону — обгонная муфта заклинивает этот блок, предотвращая обратное вращение.

Принцип работы АКП

Рассмотрим работу четырехступенчатой АКП, оснащенной двумя планетарными редукторами.
Первая передача . Солнечная шестерня первого планетарного ряда не подключена к двигателю, первый ряд не участвует в передаче крутящего момента. Солнечная шестерня второго ряда соединена с коленчатым валом двигателя (добавим — через гидротрансформатор). Водило с сателлитами второго планетарного ряда соединено с выходным валом КП. Эпицикл (самая большая коронная шестерня) второго ряда при низких оборотах двигателя прокручивается через обгонную муфту, крутящий момент на механизмы трансмиссии не передается. Как только обороты двигателя повышаются, обгонная муфта блокирует коронную шестерню — начинается передача крутящего момента через сателлиты и водило. Автомобиль трогается с места и начинает движение.
Вторая передача . Солнечная шестерня первого ряда заблокирована и неподвижна. Водило с сателлитами первого ряда входит в зацепление с эпициклом второго ряда через обгонную муфту. Эпицикл первого ряда входит в зацепление с водилом второго ряда, которое соединено с выходным валом КП. Крутящий момент от двигателя передается через солнечную шестерню второго ряда. В этом режиме работают оба планетарных ряда КП.
Третья передача . Шестерни первого ряда не принимают участия в передаче крутящего момента. Солнечная шестерня второго ряда и эпицикл второго ряда соединены со входным валом, крутящий момент передается водилом на выходной вал. Преобразования крутящего момента не происходит — АКП работает в режиме прямой передачи.
В режимах первой, второй и третьей передач водитель не может тормозить двигателем. Для обеспечения возможности торможения двигателем предусмотрена блокировка обгонной муфты фрикционной муфтой. Тогда при отпускании педали «газа» шестерни коробки не будут разобщать механизмы трансмиссии с двигателем.
Четвертая передача . Это режим ускоряющей передачи, когда передаточное число трансмиссии больше единицы. Солнечная шестерня первого ряда остановлена. Крутящий момент передается на водило с сателлитами первого планетарного ряда. Эпицикл первого ряда входит в зацепление с водилом второго ряда, которое, в свою очередь, передает крутящий момент на механизмы трансмиссии. Солнечная шестерня и эпицикл второго ряда в передаче крутящего момента не участвуют.
Задний ход . Солнечная шестерня первого ряда соединена с коленчатым валом двигателя. Водило второго ряда заблокировано фрикционной муфтой. Эпицикл первого ряда входит в зацеплении с водилом второго ряда, которое, в свою очередь, соединено с выходным валом. Выходной вал вращается в обратную сторону.

Системы управления АКП

Система управления режимами работы АКП выполнена в виде гидравлических приводов, передающих давление масла от гидронасоса к поршням исполнительных механизмов фрикционных муфт и тормозных лент барабанов. Поток масла в маслопроводах перераспределяют золотники, которые управляются либо вручную положением селектора АКП, либо автоматически. Блок автоматического управления АКП может быть гидравлическим или электронным.
«Классическая» АКП управляется гидравлическим механизмом, который состоит из центробежного регулятора давления жидкости, установленного на выходном валу двигателя и датчика давления гидравлического привода педали «газа». Золотники перемещаются под давлением обеих гидроцепей, что позволяет АКП переключать передачи в соответствии с частотой вращения коленчатого вала двигателя и положения педали «газа».
В электронной системе автоматического управления вместо гидравлического привода золотников используется электромеханический — золотники перемещаются соленоидами. Команды на перемещения золотников дает блок электронного управления, в современных автомобилях — центральный бортовой компьютер автомобиля. Этот же компьютер обычно управляет и системой зажигания, и впрыском топлива. Команды на перемещение золотников блок электронного управления получает от датчика частоты вращения выходного вала двигателя и положения педали «газа». Переключать передачи можно и в ручном режиме, перемещая селектор в нужное положение.
В большинстве современных АКП предусмотрено ручное управление коробкой даже после полного выхода из строя электронной системы управления. При этом в любом случае вручную можно включить прямую (третью по описанной выше четырехступенчатой схеме) передачу, а если не повреждена электромеханическая часть системы управления — все передачи ручным переводом селектора.

Селектор АКП

В 50-е годы прошлого века общепринятым стандартом системы управления АКП стал селектор «PRNDL» — по перечислению очередности включения режимов автоматической КП. Именно эта последовательность была признана наиболее безопасной и рациональной с точки зрения конструкции АКП.
Режимы работы АКП — положения селектора переключения .

P — парковочный режим . Двигатель отсоединен от трансмиссии. АКП блокирована внутренним механизмом и соединена с трансмиссией, что обеспечивает блокировку всех механизмов трансмиссии. При этом АКП никак не связана со стояночным тормозом и не отменяет необходимость его использования на стоянках.
R — режим заднего хода . Во всех современных АКП селектор в этом положении дополнен блокировочным механизмом, предотвращающим случайное включение заднего хода при движении автомобиля вперед.
N — нейтральный режим АКП. Задействуется при остановках, движении накатом, буксировке.
D — основной режим работы АКП («Драйв»). Задействованы все ступени АКП (обычно и повышающая передача, которая в противном случае может включаться дополнительным положением рукоятки селектора с обозначением «2» или «D2»).
L — режим пониженной передачи , который используется для движения по бездорожью и на крутых подъемах.
Этот порядок переключения селектора АКП был закреплен в США законодательно в 1964 году. Отступление от этого стандарта считается недопустимым с точки зрения безопасности автомобиля.

Идея создания автоматической коробки передач появилась практически одновременно с появлением автомобиля, оснащенного . При этом автопроизводители, изобретатели и энтузиасты из разных стран начали работать над агрегатом.

В результате уже в самом начале 20-го века стали появляться опытные образцы, которые имели трансмиссию, похожую на современный автомат. В этой статье мы поговорим о том, как создавалась и когда появилась первая АКПП, познакомимся с историей автоматической трансмиссии, а также ответим на вопрос, кто изобрел коробку автомат.

Читайте в этой статье

Кто изобрел коробку автомат и когда появилась первая АКПП

Как известно, трансмиссия является вторым по важности агрегатом после . При этом появление АКПП стало настоящим прорывом, так как благодаря такой коробке передач значительно повышается не только комфорт, но и безопасность при управлении автомобилем.

Такая КПП является системой, состоящей из гидротрансформатора () и планетарной коробки. Принципы и основы планетарной передачи были известны еще в средние века, а гидротрансформатор создал немец Герман Феттингер в начале 20-го века.

Первым объединил коробку и ГДТ американский изобретатель Азатур Сарафян, более известный под именем Оскар Бэнкер. Именно он запатентовал автоматическую коробку передач в 1935г., хотя для получения патента больше 7 лет отстаивал свое право в борьбе с крупными автопроизводителями.

Родился Сарафян в 1895 году. Его семья оказалась в США в результате печально известного Геноцида армян, который имел место быть в Османской империи. Обосновавшись в Чикаго, Асатур Сарафян сменил свое имя, став Оскаром Бэнкером.

Талантливый изобретатель создал различные полезные устройства, среди которых можно выделить несколько незаменимых сегодня решений (например, шприц-пистолет для смазки), однако главным его достижением является изобретение первой автоматической гидромеханической коробки передач. В свою очередь, General Motors (GM), которая ранее устанавливала полуавтоматическую коробку передач на свои модели, первой перешла на АКПП.

История создания автоматической коробки передач

Итак, важнейшим элементом, благодаря которому стало возможным появление полноценной АКПП, является гидротрансформатор.

Изначально ГДТ появился в судостроении. Причина – вместо низкооборотистых паровых двигателей ближе к концу 19-го века появились более мощные паровые турбины. Такие турбины соединялись с винтом напрямую, что неизбежно привело к возникновению целого ряда технических проблем.

Решением оказалось изобретение Г. Феттингера, который предложил гидравлическую машину, где лопастные колеса гидродинамической передачи, насос, турбина и реактор были объединены в одном корпусе.

Такой гидротрансформатор был запатентован в 1902 году и имел большое количество преимуществ по сравнению с другими механизмами и устройствами, которые могли бы преобразовать крутящий момент от двигателя.

ГДТ Феттингера минимизировал потери полезной энергии, КПД устройства оказался высоким. На практике, указанный гидродинамический трансформатор, в среднем, обеспечивал на судах КПД около 90% и даже больше.

Вернемся к коробкам передач на автомобилях. В самом начале 20-го века (1904 год) изобретатели братья Стартевенты из города Бостон, США, представили раннюю версию автоматической коробки.

Данная КПП на две передачи фактически являлась усовершенствованной МКПП, где переключения могли быть автоматическими. Другими словами, это был прототип коробки- робот. Однако в те годы по ряду причин серийное производство оказалось невозможным, от проекта отказались.

Следующими автоматическую коробку начали ставить в компании Ford. Легендарная модель Model-T была оснащена планетарной коробкой передач, которая получила две скорости для движения вперед, а также заднюю передачу. Управление КПП было реализовано при помощи педалей.

Далее появилась коробка от компании Reo на моделях General Motors. Такая трансмиссия вполне может считаться первой РКПП, так как это была механическая коробка с автоматизированным сцеплением. Немного позже стала использоваться и планетарная система передач, еще больше приблизив момент появления полноценных гидромеханических автоматов.

Планетарный механизм (планетарная передача) наилучшим образом подходит для АКПП. Чтобы управлять передаточным числом, а также направлением вращения выходного вала, выполняется торможение отдельных частей планетарной передачи. При этом для решения задачи можно использовать относительно небольшие и постоянные усилия.

Другими словами, речь идет об исполнительных механизмах АКПП ( , ленточный тормоз). Также в те годы реализовать эффективное управление данными механизмами не составляло труда. Еще необходимость выровнять скорости отдельных элементов АКПП отсутствовала, так как все шестерни планетарной передачи находятся в постоянном зацеплении.

Если сравнить такую схему с попытками автоматизировать работу механической коробки, в то время это было крайне сложной задачей. Основной проблемой являлось то, что в те годы не было эффективных, быстрых и надежных сервомеханизмов (сервоприводов).

Указанные механизмы необходимы для того, чтобы перемещать шестерни или муфты включения для введения в зацепление. Сервомеханизмы также должны обеспечить большое усилие и рабочий ход, особенно если сравнивать усилие для сжатия пакета фрикционов или затяжки ленточного тормоза АКПП.

Качественное решение было найдено только ближе к середине XX века, а массовой роботизированная механика стала только за последние 10-15 лет (например, или ).

Дальнейшее развитие коробки автомат: эволюция гидромеханической АКПП

Перед тем, как переходить к АКПП, нужно упомянуть коробку передач Уильсона. Водитель выбирал передачу при помощи подрулевого переключателя, а включение производилось посредством нажатия на отдельную педаль.

Такая трансмиссия была прообразом преселективной коробки передач, так как водитель заранее выбирал передачу, при этом ее включение осуществлялось только после нажатия на педаль, которая стояла на месте педали сцепления МКПП.

Данное решение облегчало процесс управления ТС, переключения передач требовали минимум времени по сравнению с МКПП, которые в те годы не имели . При этом значимая роль коробки Уильсона заключается в том, что это первая КПП с переключателем режимов, которая напоминает современные аналоги ().

Вернемся к АКПП. Итак, полностью автоматическую гидромеханическую коробку передач Hydra-Matic представила General Motors в 1940 году. Данную КПП ставили на модели Cadillac, Pontiac и т.д.

Такая трансмиссия представляла собой гидротрансформатор (гидромуфту) и планетарную коробку передач с автоматическим гидравлическим управлением. Управление было реализовано с учетом скорости движения автомобиля, а также положения дроссельной заслонки.

Коробка Hydra-Matic ставилась как на модели GM, так и на Bentley, Rolls-Royce, Lincoln и т.д. В начале 50-х специалисты Mercedes-Benz взяли данную коробку за основу и разработали собственный аналог, который работал по схожему принципу, однако имел целый ряд отличий в плане конструкции.

Ближе к середине 60-х автоматические гидромеханические коробки передач достигли пика своей популярности. Также появление синтетических смазок на рынке ГСМ позволило удешевить их производство и обслуживание, повысить надежность агрегата. Уже в те годы АКПП не сильно отличались от современных версий.

В 80-х стала прослеживаться тенденция к постоянному увеличению числа передач. В автоматических коробках сначала появилась четвертая передача, то есть повышенная. Одновременно стала использоваться и функция блокировки гидротрансформатора.

Также четырехступенчатые автоматы стали управляться при помощи , что дало возможность избавиться от многих механических элементов управления, заменив их .

Например, первыми внедрение электронной системы управления автоматической коробкой передач реализовали специалисты Toyota в 1983 г. Далее Ford в 1987 году также перешел на использование электроники для управления повышающей передачей и блокировочной муфтой ГДТ.

Кстати, сегодня АКПП продолжает эволюционировать. С учетом жестких экологических стандартов и роста цен на топливо производители стремятся повысить КПД трансмиссии, добиться топливной экономичности.

Для этого увеличивается общее количество передач, скорость переключений стала очень высокой. Сегодня можно встретить АКПП, которые имеют 5, 6 и более «скоростей». Основная задача – успешно конкурировать с преселективными роботизированными коробками типа DSG.

Параллельно происходит и постоянное усовершенствование блоков управления АКПП, а также программного обеспечения. Изначально это были системы, которые только определяли момент переключения передачи и отвечали за качество включений.

В дальнейшем в блоки стали «зашивать» программы, которые способны подстраиваться под манеру езды, динамично меняя алгоритмы переключения передач (например, адаптивные АКПП с режимами эконом, спорт).

Позже появилась и возможность ручного управления АКПП (например, Tiptronic), когда водитель может самостоятельно определять моменты переключения передач подобно механической коробке. Дополнительно коробка автомат получила расширенные возможности в плане , контроля температуры трансмиссионной жидкости и т.д.

Заключение

Вполне возможно, что для кого-то АКПП покажется сложным и привередливым механизмом, несмотря на простоту и удобство его использования. Но это только на первый взгляд. На самом деле «автоматы» зарекомендовали себя как вполне надежные агрегаты, но, конечно же, при условии их правильной и грамотной эксплуатации. Особенно удобно пользоваться АКПП в больших городах, где часто приходится стоять в пробках.

Видео о том, как пользоваться «автоматом»:

Определение

Автоматическая коробка переключения передач (АКПП, автоматическая трансмиссия) — одна из разновидностей КПП, главным отличием от механической коробки переключения передач является то, что в АКПП переключение передач обеспечивается автоматически (т.е. не требуется прямое участия оператора (водителя)). Выбор передаточного числа соответствует текущим условиям движения, а так же зависит и от множества других факторов. Так же, если в традиционных КПП используется механический привод, то в автоматической коробке переключения передач иной принцип движения механической части, а именно, задействован гидромеханический привод или планетарный механизм. Встречаются конструкции, в которых двухвальная или трехвальная коробка передач работает вместе с гидротрансформатором. Такое сочетание использовали на автобусах ЛиАЗ-677 и в продукции компании ZF Friedrichshafen AG.

В последние годы, в обиход пришли автоматизированные механические коробки передач с электронным управлением и электропневматическими или электромеханическими исполнительными устройствами.

Предыстория

Недаром говорят, что лень – двигатель прогресса, вот и желание комфорта и более простой, удобной жизни породило множество интересных вещей и изобретений. В автомобилестроении, таким изобретением можно считать автоматическую коробку переключения передач.

Хотя конструкция АКПП является достаточно сложной и стала популярна лишь в конце 20 века, впервые ее установили в шведский автобус фирмы «Лисхольм-Смит» 1928 года. В серийное же производство, АКПП пришла лишь через 20 лет, а именно, в 1947 году в автомобиле Buick Roadmaster. Основой данной трансмиссии послужило изобретение немецкого профессора Феттингера, запатентовавшего в 1903 году первый гидротрансформатор.

На фотографиях тот самый Buick Roadmaster – первый серийный автомобиль, имеющий АКПП.

В автоматической трансмиссии роль сцепления выполняет гидротрансформатор, который передает крутящий момент к коробке передач от двигателя. Сам гидротрансформатор состоит из центростремительной турбины и центробежного насоса, между которыми расположен направляющий аппарат (реактор). Все они располагаются на одной оси и в одном корпусе, вместе с гидравлической рабочей жидкостью.

Ближе к современности

Середина 60х годов 20 века ознаменовалась окончательным закреплением и утверждением в США — современной схемы переключения АКПП — P-R-N-D-L . Где:

«P» (Parking) – «Стоянка» — Включена нейтральный режим, при котором выходной вал коробки механически заблокирован, благодаря чему автомобиль не движется.

«R» (Reverse) – «Задний ход» – Включение режима заднего хода (задняя передача).

«N» (Neutral) – «Нейтраль» – Связи между выходными валами КПП и входными нет. Но при этом, выходной вал не заблокирован, и автомобиль может перемещаться.

«D» (Drive) – «Основной режим» — Автоматическое переключение по полному кругу.

«L» (Low) – Движение только на 1-й передаче. Используется только 1-я передача. Гидространсформатор заблокирован.

Повышение требований к экономичности автомобилей привело к возвращению в 1980х годах четырехступенчатых трансмиссий, в которых четвертая передача имела передаточное число меньше единицы («овердрайв»). Так же получили распространение и блокирующиеся на большой скорости гидротрансформаторы, которые позволяли увеличить КПД трансмиссии за счет снижения потерь, возникающих в гидравлическом элементе.

В период с 1980-1990 года произошла компьютеризация систем управления двигателем. Аналогичные системы управления применялись и в АКПП. Теперь контроль над потоками гидравлической жидкости регулировался при помощи соленоидов, связанных с компьютером. Вследствие чего, переключение передач стало более плавным и комфортным, а экономичность и эффективность работы опять увеличились. В эти же года появляется возможность ручного управления коробкой передач («Типтроник» или аналогичные). Изобретена первая пятиступенчатая коробка передач. Отпадает необходимость смены масла в КПП, поскольку ресурс уже залитого в нее сопоставим с ресурсом коробки переключения передач.

Конструкция

Традиционно, автоматические коробки переключения передач состоят из планетарных редукторов, гидротрансформаторов, фрикционных и обгонных муфт, соединительных барабанов и валов. Иногда применяют тормозную ленту, которая замедляет один из барабанов относительно корпуса АКПП при включении одной из передач.

Роль гидротрансформатора заключается в передаче момента с проскальзыванием при трогании с места. На высоких оборотах двигателя (3-4 передача), гидротрансформатор блокируется фрикционной муфтой, которая не дает ему проскальзывать. Конструктивно он устанавливается так же, как и сцепление на трансмиссии с МКПП – между АКПП и собственно двигателем. Корпус гидротрансформатора и ведущая турбина крепится на маховик двигателя, как и корзина сцепления.

Сам гидротрансформатор состоит из трех турбин – статора, входной (составл. корпуса) и выходной. Обычно статор глухо затормаживается на корпус АКПП, однако в некоторых вариантах затормаживание статора включается фрикционной муфтой для максимального использования гидротрансформатора во всем диапазоне оборотов.

Фрикционные муфты («пакет») соединяя и разъединяя элементы АКПП – выходного и входного валов и элементов планетарных редукторов, и затормаживая их на корпус АКПП, осуществляют переключение передач. Муфта состоит из барабана и хаба. Барабан имеет крупные прямоугольные пазы внутри, а хаб – крупные прямоугольные зубья снаружи. Пространство между барабаном и хабом заполняют кольцеобразные фрикционные диски, часть из которых – пластмассовая с внутренними вырезами, куда входят зубья хаба, а другая часть выполнена из металла и имеет выступы снаружи, входящие в пазы барабана.

Сжимая гидравлически кольцеобразным поршнем пакет дисков, производится сообщение фрикционной муфты. Масло к цилиндру подводится через канавки в валах, корпусе АКПП и барабане.

Превью — увеличение по клику.

На первой, слева, фотографии — разрез гидротрансформаторной восьмиступенчатой АКПП автомобиля Lexus, а на второй — разрез шестиступенчатой преселективной АКПП Volkswagen

Обгонная муфта свободно скользит в одном направлении и заклинивает с передачей момента в другом. Традиционно она состоит из внутреннего и внешнего кольца и расположенного между ними сепаратора с роликами. Служит для снижения ударов во фрикционных муфтах при переключении передач, а также для отключения торможения двигателем в некоторых режимах работы АКПП.

В качестве устройства управления АКПП использовали набор золотников, которые управляли потоками масла к поршням фрикционных муфт и тормозных лент. Положение золотников задаются, как вручную механически рукояткой селектора, так и автоматикой. Автоматика бывает электронной или же гидравлической.

Гидравлическая автоматика задействует давление масла от центробежного регулятора, который соединен с выходным валом АКПП, а также давление масла от нажатой водителем педали газа. В результате чего, автоматика получает информацию о скорости автомобиля и положении педали газа, в зависимости от которой переключаются золотники.

Электроника использует соленоиды, перемещающие золотники. Кабели от соленоидов расположены вне пределов АКПП и ведут к блоку управления, который иногда объединен вместе с блоком управления впрыском топлива и зажигания. В зависимости от положения рукоятки селектора, педали газа и скорости автомобиля, электроника принимает решение о перемещении соленоидов.

Иногда, предусмотрена работа АКПП и без электронной автоматики, но только с третьей передачей переднего хода, или же со всеми передачами переднего хода, но с обязательным переключением рукоятки селектора. По вопросам поломки и ремонта КПП вас проконсультируют .

Расскажем, как устроена АКПП изнутри, из каких блоков состоит коробка автомат

Конечно, мы не предлагаем вам пройти экспресс-курс на бескомпромиссное знание АКПП, однако, мы можем дать вам образовательный фундамент, дабы вы, столкнувшись с неисправностью автомата, смогли понять, о чем идет речь. Начнем мы в первую очередь с того, что автоматическая коробка передач состоит из четырех агрегатов:

1. Первый, — это гидротрансформатор, или, как еще его называют «бублик» (за его пончикообразную форму). Не углубляясь в подробности, он передает крутящий момент с двигателя на вторую часть – механику. То есть, гидротрансформатор — это сцепление, в котором энергия двигателя посредством первой крыльчатки передается через трансмиссионное масло на вторую крыльчатку. Между крыльчатками установлен статор, а в корпусе «бублика» — система блокировки гидротрансформатора. Если вас беспокоят вибрации во время движения, то стоит обратить свое внимание именно на эту блокировку. Ее износ – привычное дело.

2. Механическая часть АКПП — это разнообразные валы, шестеренки, барабаны, редукторы и прочие детали, собранные в единое целое. К ним же относятся и пакеты фрикционных дисков. Они зацепляются друг с другом, включая требуемую передачу. Этими переключениями и управляет следующий агрегат;

3. Гидравлика (гидроблок). Это очень тонкая и сложная система, состоящая из плиты, переплетенной десятками масляных канальцев, россыпи клапанов, пружинок и соленоидов – электромагнитных регуляторов давления. Гидроблок иногда называют «механическими мозгами» коробки. Именно этот сложный механизм распоряжается логикой переключения передач АКПП, отправляя давление масла к узлам, которые должны быть включены.

4. Сама же логика работы заложена в ЭБУ – электронный блок управления. Он отправляет в гидроблок электрические команды, согласно заложенной в него программе. На некоторых моделях трансмиссий ЭБУ объединен с гидроблоком в единый агрегат, и тогда он называется мехатроником.

Резюмируя перечисленное, работа АКПП выглядит следующим образом: двигатель крутится, и его энергия, проходя через гидротрансформатор (1) приходит непосредственно на механическую часть трансмиссии (2), а из нее – на приводные колеса автомобиля. Управление этой механической частью и блокировкой гидротрансформатора осуществляется гидроблоком (3), над которым стоит блок управления (4), отправляющий команды в гидравлику, согласно заложенной программе.

структура, строение и принцип работы. Принцип работы автоматической коробки передач Схема переключения акпп

Автоматическая коробка переключения скоростей представляет собой разновидность КПП, которая обеспечивает автоматизированный выбор скорости, согласно условиям езды. Предлагаем вам узнать подробно, что такое коробка «автомат», из каких компонентов она состоит и какой принцип работы АКПП.

Развитие автомобильной промышленности не стоит на месте, и многие новинки делают вождение для автомобилиста не только удобней, но и приятней. Если говорить об автомобильном комфорте, то на ум сразу же приходит АКПП — автоматическая коробка передач, которая больше других новшеств облегчила жизнь автолюбителей. Особенно это касается тех водителей, которые не хотят ездить на «механике».

«Автоматы» очень долгое время пытались адаптироваться на отечественном рынке. И, тем не менее, до того времени, когда эти агрегаты будут использоваться в большинстве на наших дорогах, еще очень далеко. Но в последние несколько десятков лет с традиционными АКПП производителями транспортных средств предлагаются и прочие варианты автоматических («роботизированных») коробок передач.

На фоне массовых технологий такой вид КПП имеет что-то общее с привычным «автоматам» только отчасти. Самым популярным и надежным образцом роботизированных КПП являются коробки ДСГ от производителя Фольксваген.

[ Скрыть ]

Структура АКПП

Автоматическая трансмиссия отличается от механической автоматизированным переключением скоростей и другим принципом действия всей механической части . Здесь речь идет об использовании планетарных устройств и гидромеханического механизма вместо обычного механического в стандартной КПП.

Что касается привычных «автоматов», то по своей структуре они состоят из:

гидротрансформатора;
устройств — планетарных редукторов;
движущихся и обгонных муфт;
различных шкивов и барабанов, соединяющихся между собой;
тормозного ремня, предназначенного для торможения одного из барабанов, относительно кузова автоматической КПП, во время переключения скорости.

Такая структура практически у всех автоматических трансмиссий. Исключением является только коробка автомобилей Хонда — в таких КПП планетарное устройство было решено заменить на шкивы с шестернями.

Гидротрансформатор в «автоматах» устанавливается таким же образом, как сцепление в «механике». Сам корпус этого агрегата с ведущей турбиной устанавливается на маховике мотора так же, как корзина сцепления. Главное предназначение данного устройства заключается в передаче момента с проскальзыванием при трогании с места. Если транспортное средство движется на повышенных оборотах мотора — на 3-й или 4-й скорости — устройство выполняет блокировку, благодаря движущейся муфте, что делает проскальзывание фактически невозможным. Таким образом, в автоматических КПП пропадают лишние затраты энергии и расхода бензина на трение трансмиссионной жидкости в турбинах.

Принцип функционирования коробки «автомат»

Теперь рассмотрим, как работает автоматическая коробка передач. Если вы попробуете разобрать «автомат» и посмотреть внутрь, вы увидите большое разнообразие различных механизмов и устройств в относительно малом пространстве.

Принцип работы планетарного ряда с редукторами заключается в создании передаточных чисел. По сути, все остальные компоненты трансмиссионной системы предназначены для помощи планетарному ряду выполнять эту функцию.

Сам гидротрансформатор включает в себя несколько компонентов:

входная турбина;
выходная турбин;
статор.

Зачастую статор заторможен на корпус агрегата, но иногда затормаживание этой турбины активируется движущейся муфтой для максимально эффективной эксплуатации гидротрансформатора в любом диапазоне оборотов двигателя.

Сами движущиеся муфты во время движения транспортного средства осуществляют переключение скоростей при помощи соединения или разъединения компонентов «автомата». В частности, здесь речь идет о входном и выходном валах и компонентов планетарного ряда. Визуально муфта представляет собой что-то среднее между сцеплением и синхронизатором в традиционной «механике».

Этот элемент состоит из барабана и хаба, между которыми находится пакет кольцеобразных движущихся дисков. Та часть дисков, которая соединяется с барабаном, выполнена из металла, а та, которая соединяется с зубьями хаба, выполнена из пластмассы.

Принцип действия муфты заключается в сжатии пакета этих кольцеобразных дисков гидравлическим поршнем, который находится непосредственно в барабане. Трансмиссионная жидкость подходит к цилиндру по патрубкам, расположенным в барабане, валах и корпусе «автомата».

В свою очередь, принцип работы обгонной муфты заключается в проскальзывании в одном направлении и в заклинивании с передачей крутящего момента в другом. Как правило, такая муфта состоит из нескольких колец — внешних и внутренних, а также находящегося между ними устройства с роликами. Обгонные механизмы используются для снижения уровня ударов в движущихся муфтах в момент переключения скоростей.

Сама же передача крутящего момента осуществляется при увеличении оборотов мотора после переключения, в результате чего одна из деталей планетарного ряда вращается в обратную сторону. Соответственно, она заклинивает в обгонной муфте.

Блок управления коробки скоростей состоит из устройств, направляющих потоки трансмиссионной жидкости на поршни тормозных лент и движущихся муфт. Положения этих устройств могут задаваться как вручную, при помощи рычага КПП, так и в автоматическом режиме. Сама же автоматика в таких КПП может быть как электронной, так и гидравлической:

гидравлическая автоматика. Принцип ее действия заключается в использовании давления ATF (трансмиссионного масла) от центрального регулятора, который соединен с выходным шкивом коробки. Также этот вид управления использует давление ATF от нажатой педали газа, что дает ей информацию о скорости транспортного средства и положении педали газа;
электронная автоматика. Такой вид управления использует соленоиды, принцип действия которых заключается в переключении золотников. Провода от соленоидов соединяются с управляющим устройством. Благодаря «мозгам» происходит перемещение на основе данных о положении педали газа и общей скорости машины.

Режимы «автомата»

Автоматическая КПП не имеет фактических скоростей для переключения, но ее устройство предусматривает режимы работы, которые мы рассмотрим далее:

«N» — нейтральная скорость. Обычно эксплуатируется владельцами транспортных средств во время буксировки или при остановке не на долгое время;
«D» — положение движения вперед. В этот момент в АКПП используются все ступени;
«R» — реверсивное движения. Эта передача нужна для движения авто задним ходом. Данное положение ни в коем случае нельзя включать, если автомобиль полностью не остановился;
«L» — положение пониженной скорости, зачастую используется для движения накатом;
«Р» — положение, включаемое на АКПП во время стоянки для блокировки ведущих колес. Здесь же следует отметить, что это положение «автомата» никак не связано с ручным тормозом.

Это были основные режимы АКПП. Есть еще и дополнительные, которые встречаются на многих авто:

«O/D» — положение движения, которое предусматривает возможность переключения на более повышенную передачу автоматически. Такой режим обычно включается во время движения за городом на большой скорости;

«D3» — положение коробки, при котором АКПП может использовать только одну из первых трех передач либо отключать повышенные скорости. В таком положении удобно ездить в городских условиях и в условиях пробок;
«S» — положение АКПП при езде на пониженных скоростях;
«L» — режим АКПП, при котором работает только первая передача.

Видео «Ремонта автоматической КПП»

В этом видео описан процесс ремонта АКПП на станции техобслуживания.

Вам пригодилось это видео? Может быть вам есть что добавить о коробке «автомат»? Оставьте свой комментарий!

Отчасти это так, но зная конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы, Вы изначально продливаете жизнь своей коробке передач. В этой статье мы хотели бы рассказать Вам об основных механизмах и принципах работы автоматической коробки передач .

Содержание:

Что такое АКПП?

Автоматическая коробка переключения передач — это важный конструктивный элемент трансмиссии транспортного средства, служащая для изменения крутящего момента, направления, а также скорости движения т.с. и для длительного разъединения двигателя от трансмиссии. Различают бесступенчатые (Вариатор), ступенчатые (Гидроавтомат) и комбинированные коробки передач (Роботизированные ) .

Не секрет, что трансмиссия оказывает основное влияние на динамику автомобиля. Производители постоянно испытывают и внедряют новейшие технологии в наши автомобили. Тем не менее большинство автомобилистов предпочитают эксплуатировать автомобили с механической коробкой передач, так как считают, что головной боли последняя приносит гораздо меньше. Отчасти это так, но зная конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы, Вы изначально продливаете жизнь своей коробке передач. В этой статье мы хотели бы рассказать Вам об основных механизмах и принципах работы автоматической коробки передач.

Что лучше МКПП или АКПП

Как правило, наш отечественный автолюбитель к автоматическим коробкам передач относится с определенными предубеждениями. Видимо причиной тому наше хроническое нежелание перекладывать на чужие плечи свою проблему и попытка самостоятельного ее устранения. К примеру, американцы, а ведь именно они придумали АКПП, этим не страдают. В Америке весьма не популярны механические коробки переключения передач и только 5% американских автолюбителей из ста пользуются механикой. Популярность АКПП и в Европе растет из года в год огромными темпами. Конечно же поклонники автомата есть и среди наших соотечественников, вот только правильно эксплуатировать их получается далеко не у всех. По утверждению автомехаников, именно несвоевременное тех. обслуживание и неправильная эксплуатация, зачастую служит первопричиной всех неисправностей автоматической коробки передач.

Как работает АКПП?

Для того, чтобы понять принцип работы автоматической коробки передач — мы условно распределим ее на три части: гидравлическая, электронная и механическая. Как можно догадаться, механическая часть отвечает непосредственно за переключение передач. Гидравлическая передает крутящий момент и создает воздействие на механическую. Электронная — это мозг, который отвечает за переключение режимов (селектор) и обратную связь с системами автомобиля.

Как известно сердцем машины является двигатель, в случае с коробкой передач это так же уместно. Трансмиссия должна преобразовывать мощность и крутящий момент двигателя таким образом, чтобы обеспечить для движения транспортного средства необходимые условия. Большую часть этой тяжелой работы выполняет гидротрансформатор (он же «бублик») и планетарные передачи.

Гидротрансформатор в зависимости от частоты вращения колес и нагрузки изменяет крутящий момент автоматически и выполняет функции сцепления (как в механической коробке). В свою очередь состоит из пары лопастных машин — центростремительной турбины и центробежного насоса, а также между ними расположен направляющий аппарат-реактор.

Турбина с насосом максимально сближены, а их колеса имеют форму, которая обеспечивает непрерывный круг циркуляции рабочих жидкостей. Именно благодаря этому у гидротрансформатора минимальны габаритные размеры и минимальны потери энергии при перетекании жидкостей от насоса к турбине. Коленвал двигателя связан с насосным колесом, а вал коробки передач с турбиной. В виду этого в гидротрансформаторе нет жесткой связи между ведомыми и ведущими элементами, потоки рабочих жидкостей осуществляют передачу энергии от двигателя к трансмиссии, которая с лопаток насоса отбрасывается на лопасти турбины.

Как работает АКПП видео:

Гидромуфта и гидротрансформатор

Собственно говоря, гидромуфта работает по такой же схеме, не трансформируя его величину она передает крутящий момент. Реактор введен в конструкцию гидротрансформатора для того чтобы изменять момент. В принципе это такое же колесо с лопатками только жестко посаженное на корпус и до определенного времени не вращающееся. На пути по которому возвращается масло из турбины в насос расположен реактор. Особый профиль имеют лопатки реактора, сужаются постепенно межлопаточные каналы. Благодаря этому скорость рабочих жидкостей текущих по каналам направляющего аппарата, понемногу увеличивается, а выбрасываемая в сторону вращения насосного колеса из реактора жидкость подгоняет и подталкивает его.

Из чего состоит АКПП?

1. Гидротрансформатор — сходен со сцеплением в мех.коробке, но управления непосредственно водителем не требует.
2. Планетарный ряд — сходен с блоком шестерен в мех.коробке и изменяет придаточное отношение в автомате при переключении передач.
3. Тормозная лента, задний фрикцион, передний фрикцион — они служат для непосредственного переключения передач.
4. Устройство управления — это целый узел состоящий из шестеренчатого насоса, клапанной коробки и маслосборника. Клапанная плита (гидроблок) — это система каналов с клапанами (соленоидами) и плунжерами, выполняющими функции контроля и управления, также преобразует нагрузку двигателя, степень нажатия на акселератор и скорость движения в гидравлические сигналы. На основании таких сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически меняются передаточные числа.

Гидротрансформатор Планетарный ряд

Отличия в устройстве АКПП заднеприводных и переднеприводных автомобилей

Есть также несколько различий в устройстве и компоновке автоматических трансмиссий заднеприводных и переднеприводных автомобилей. У переднеприводных автомобилей АКПП более компактна и внутри корпуса имеет отделение главной передачи т. е. дифференциал. В остальном функции и принципы действия всех АКПП одинаковы. Для обеспечения движения и выполнения всех функций АКПП оснащена такими узлами, как: гидротрансформатор, узел управления и контроля, коробка передач и механизм выбора режима движения.

Заднеприводный автомобиль Переднеприводный автомобиль

СТАТЬЯ ВИДЕО Как работает коробка передач автомат? В чем заключаются все плюсы и прелести управления автомобилем с автоматической коробкой, насколько надежна и долговечна автоматика, что можно и чего нельзя делать если у вас коробка автомат, и действительно ли автоматическая трансмиссия такая «тупая» как о ней говорят или же она сможет «сделать» автомобиль на механике и оставить его далеко позади? Читайте в этой статье!

Устройство АКПП

Коробка передач автомат состоит из нескольких основных узлов:

Расположение элементов в коробке автомат:

Планетарная система шестерен

Сердцем автоматической коробки является планетарный механизм.

Планетарные механизмы имеют 3 степени свободы. Это обозначает, что для передачи вращения один из 3-х элементов (сателлиты не в счет) должен быть остановлен.

Если не останавливать ни один из элементов, то каждый сможет совершать свободное движение, и в этом случае передачи вращения не будет.

Можно тормозить и другие элементы, а также менять местами точки входа и выхода, получая разные передаточные отношения и обратные направления вращения.

При этом внешние размеры конструкции изменятся незначительно. Такие свойства и определили использование планетарных механизмов в коробке автомат.

Коробка передач автомат, небольшое видео на тему устройства:

Гидротрансформатор

Для передачи крутящего момента от коробки передач автомат на двигатель служит гидротрансформатор. По сути он выполняет практически те же функции что и сцепление в механике.

Помимо этого он может увеличивать крутящий момент за счет уменьшения реактором скорости потока жидкости.

Принцип работы гидротрансформатора:

Гидротрансформатор состоит из трех основных элементов.

Это две лопасти, одна со стороны коробки, другая со стороны двигателя. Между ними находится так называемый реактор. Все эти три детали не соединены между собой механически, они находятся в специальной жидкости.

При вращении лопастей соединенных с двигателем крутящий момент при помощи жидкости передается на лопасти, соединенные с коробкой, и коробка начинает работать.

Геометрические характеристики лопаток гидротрансформатора и сечения подобраны таким образом, что на оборотах холостого хода передаваемый от двигателя крутящий момент очень мал и его можно парировать даже легким нажатием на педаль тормоза.

Однако небольшое нажатие на педаль газа, и незначительное увеличение оборотов, вызывает существенный рост передаваемого крутящего момента.

Происходит это потому, что при увеличении оборотов двигателя изменяется направление тока жидкости в сторону увеличения давления на лопатки турбины

Гидротрансформаторы современных АКПП могут увеличивать крутящий момент передаваемый от двигателя от двух до трѐх раз. Этот эффект имеет место только тогда, когда коленвал вращается значительно быстрее чем входной вал АКПП.

По мере набора автомобилем скорости эта разница уменьшается и настает момент, когда входной вал вращается, практически с той же скоростью что и коленвал, но не точно, так как передача крутящего момента от двигателя на АКПП осуществляется через жидкость, т.е. с проскальзыванием.

Это часть объяснения почему автомобили с АКПП менее экономичны и динамичны нежели точно такие же с МКПП.

Для минимизации этих потерь, гидротрансформаторы оснащаются блокировками. Когда угловые скорости лопастного колеса и турбины выравниваются, блокировка соединяет их в единое целое, исключая проскальзывание.

Для подключения элементов планетарного механизма к входному валу коробки автоматиспользуют муфты, а для останова относительно корпуса тормозы. И те и другие чаще всего представляют собой многодисковые сцепления.

Гидросистема

Рабочая жидкость в гидросистеме коробки передач автомат — масло ATF, обеспечивает смазку, охлаждение, переключение передач и соединение трансмиссии с двигателем. Как правило масло в коробке находится в картере.

Т.к. объем масла при работе АКПП изменяется, он соединен с атмосферным воздухом через щуп.

В качестве источника давления в АКПП используются шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением. Преимущество шестеренчатых насосов с внутренним зацеплением заключается в высокой мощности насоса, особенно при малой частоте вращения.

Автоматическая коробка передач — это часть трансмиссии, способная регулировать крутящий момент и скорость движения транспортного средства. Это значит, что больше не нужно рассчитывать момент, когда зажимать сцепление и отпускать его, а также переключать скорости вручную.

В данной статье рассмотрим принципы работы механизма.

История создания автоматической коробки передач

Автоматизация трансмиссии исторически происходила в три этапа. Первым попытку сделать авто более самостоятельным предпринял Генри Форд в начале ХХ века. Ford T имел планетарную КП, которая требовала меньше навыков от автолюбителей по переключению скорости, чем обыкновенная механическая.

На следующем этапе в производство поступили автомобили с полуавтоматической трансмиссией. В них автоматизация направлена либо на самостоятельное переключение передач, либо на отказ от использования сцепления, что существенно облегчало вождение транспортного средства.

Знаете ли вы? Такую полуавтоматическую трансмиссию используют до сих пор на скутерах.

Последним этапом к переходу на автоматическую трансмиссию была система, предложенная разработчиками американской компании General Motors. В её основе лежала планетарная модель, ранее использовавшаяся на заводе «Форд», а также гидравлика, которая сама включалась в момент, когда необходимо изменить передачу. Оба принципа лежат в основе современной АКПП.

Устройство узлов и механизмов

Автоматическая коробка передач условно состоит из трёх основных частей:

Механической. В её обязанности входит изменение скорости транспортного средства, а также непосредственное переключение скоростей.
Гидравлической. Данная часть АКПП передаёт крутящий момент между составными частями КП без каких-либо действий водителя.
Электронной. Данная составляющая является мозгом коробки передач, который следит за работой механической и гидравлической систем, а также передаёт сигналы к другим узлам автомобиля.

Составные части автоматической КП:

Знаете ли вы? В СССР первые гидротрансформаторы начали использовать на таких автомобилях, как «Чайка», «Волга», ЗИЛ, а также некоторых других транспортных средствах.

Принцип работы

Любая автоматическая коробка передач работает на основе планетарного редуктора, который состоит из солнечной шестерни и , объединённых водилом и коронной шестернёй. Этих узлов столько, сколько скоростей имеет автомобиль.

Принцип работы:

Все импульсы на редуктор поступают с помощью двух входов, соединённых с коронной и солнечной шестернями, а передаются через один выход, который обеспечивается вращением водила.
При поступлении импульса на вход к солнечным шестерням они начинают вращаться, что приводит к вращению водила.
Водило, в свою очередь, заставляет двигаться коронную шестерню, что влечёт за собой постоянное увеличение скорости вращения водила на выходе.
Если водителю необходимо перейти к заднему ходу, то солнечные шестерни начнут двигаться в противоположную сторону.

Автоматическая коробка передач не имеет прямой связи между входным и выходным валом. Их объединяет промежуточный вал, на котором в рабочем состоянии замкнуты два пакета фрикционных дисков, соединяющихся с шестернёй.

Знаете ли вы? За последний год в Европе 80% всех купленных автомобилей работают на коробке автомат. На территории стран СНГ покупки автомобилей с автоматической трансмиссией составляют всего 10% от общего числа проданных транспортных средств.

Именно эти диски передают мощность. Фрикционные диски на входе меньшего диаметра, чем на выходе. Это объясняется увеличением мощности вращения во время передачи импульса от входа к выходу.

Плюсы и минусы

Давайте же рассмотрим, с какими плюсами и минусами можно столкнуться при использовании автомобиля с автоматической коробкой передач.

Плюсы:

удобство. Больше не нужно отвлекаться на переключение скоростей и использование сцепления. Водитель может быть полностью сконцентрирован на дороге;
легче тронуться с места. Ответственной за данный процесс в автоматической трансмиссии является электроника, а не правильное нажатие сцепления или педали газа;
узлы автомобиля имеют больший срок службы за счёт контроля электроникой. Очень часто водители, особенно новички, не вовремя переключают скорость, что приводит к нарушению работы двигателя, или задерживают сцепление, или работают и вовсе без него, что приводит к его перегоранию.

Минусы:

автомобили с автоматической коробкой передач имеют высокую стоимость. Более того, они также дороже в обслуживании, нежели транспортные средства на механической коробке передач;
имеются трудности в непогоду. Основным способом выехать из заноса или грязи является «раскачка», которая невозможна при использовании коробки автомат.

Важно! Во время переключения скоростей с помощью селектора нельзя давить на педаль газа.

Автомобиль с коробкой автомат предназначен для людей, которые ценят комфорт. Чтобы определиться, какой тип трансмиссии необходим именно вам, следует попрактиковаться в вождении и с механической, и с автоматической коробкой передач.

Принцип работы автоматической коробки передач: видео

АКПП , также именуемая как автомат или тяпка, представляет разновидность трансмиссии авто, позволяющую уменьшить нагрузку на шофера при езде так как выбор передач происходит автоматически, без участия водителя. Данный факт оказывает влияние на все характеристики, которыми обладают автомобили с коробкой автомат.

Фотогалерея:

Преимущества АКПП

увеличение комфорта при движении авто и освобождение шофера от контроля сторонних функций;
плавное переключение передач и согласование нагрузки на мотор со скоростью и силой нажатия педали;
предохранение мотора от любой перегрузки;
допуск к частичному или полному ручному управлению трансмиссией.

Типы АКПП

Автоматические коробки современных автомобилей можно поделить на несколько типов, различающихся по системе управления и контроля над эксплуатацией автоматической коробки переключения передач. Первый тип трансмиссии управляется с помощью гидравлического устройства, а второй – электронным распределителем.

Типы автоматической коробки передач

«Внутренности» у обеих трансмиссий идентичны, однако существует несколько различий компоновки, которыми обладает каждая автоматическая коробка.

Все 3 типа автоматических коробок кратко рассмотрим более подробно, чтобы понять их отличие между собой и принцип работы.

Виды АКПП — кратко о главном.

Гидроавтомат — классическая АКПП

Гидравлический тип автоматической коробки передач является самой простой АКПП. Такая коробка исключает прямую связь двигателем и колесами. Крутящий момент в ней передается двумя турбинами и рабочей жидкостью. Вследствие усовершенствования механизма в такой коробке появилось специализированные электронное устройство, которое также смогло добавить такие режимы работы как: «зима», «спорт», экономичная езда.

Одним из главных недостатков, в сравнении с – это немного больше расход топлива и время на разгон.

Роботизированная АКПП

МТА в народе звучит как робот DSG, конструктивно наиболее схож с механической КПП, но с точки зрения управления — типичная АКПП, которая в следствии эволюции не только снизить потребления топлива, но и ряд других преимуществ естественно со своими нюансами.

Вариаторная трансмиссия

Хотя и считается автоматической коробкой, принципиально разные и по устройству и по принципу работы. В такой коробке передач отсутствуют ступени так как нет фиксированного передаточного числа. Водители привыкшие слушать мотор своего автомобиля не могут отслеживать её работу, ведь крутящий момент в коробке вариатор изменяется плавно и тональность двигателя не меняется.

Компоненты АКПП

гидротрансформатор , который заменяет сцепление, и не потребует участия и управления со стороны шофера.
вместо блока шестерен в АКПП установлен планетарный ряд . Эта часть помогает изменить отношение в АКПП при переключении трансмиссии.
передний и задний фрикцион , а также тормозная лента, благодаря которым осуществляется непосредственно переключение передач.
последняя и самая важная деталь – устройство управления , которое представляет собой узел из поддона коробки передач, насоса и клапанной коробки, выполняющей функции контроля. Данный компонент передает данные о движении посредством знаков, которые передают сигнал к действию самой АКПП.

Устройство и работа автоматической коробки передач.

Из всех основных компонентов уделим наибольшие внимания гидротрансформатуру коробки.

В состав гидротрансформатора входят:

центробежный насос;
статор;
центростремительная турбина;
насосное колесо;
турбинное колесо;

Статор является направляющим аппаратом, который расположен между данных деталей. С коленчатым валом двигателя связано насосное колесо, а с валом коробки передач — турбинное. У реактора 2 функции. Он может вращаться или блокироваться обгонной муфтой.

Основной задачей гидротрансформатора является гашение сильных толчков, которые передаются трансмиссией к двигателю и в обратном направлении. Данный аппарат увеличивает период эксплуатации данных деталей. При помощи жидкого масла осуществляется передача крутящего момента от двигателя к АКПП.

Для того, чтобы АКПП работала долго и исправно, необходимо регулярно проходить диагностику на станции техобслуживания.

Обращайте внимание на следующие детали:

передачи должны переключаться за 1 секунду, максимальное время — 1,5 секунды;
оповещение переключений осуществляется легкими толчками;
переключение передач должно быть бесшумным.

Как работает автоматическая коробка передач

В гидромеханической АКПП в классическом исполнении переключение передач, происходит за счет взаимодействия планетарных механизмов и гидромеханического привода при помощи электронных устройств.

Как правильно пользоваться классической АКПП?

Особенности эксплуатации АКПП

Автоматическую коробку передач нужно хорошо прогревать , прежде чем начать движение (зимой это особенно актуально).
При управлении АКПП переводить рычаг селектора переключения в положениях P и R во время движения , настоятельно не рекомендуется .
Ненужно включать нейтральную передачу вовремя спуска с горы, якобы экономии топлива , — его все равно не будет, а вот проблемы с торможением, могут возникнуть.
Тормозить двигателем можно не на всех режимах КПП. Этот пункт эксплуатации нужно изучить подробно в руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля, пренебрежение такой особенности может стоить дорогого ремонта.

Проблемы АКПП и способы устранения

Самыми распространенными проблемами АКПП принято считать:

явно выраженный рывок при переключении передачи, а также шум при переводе рычага селектора в другое положение;
довольно часто в коробках-автомат происходит разрыв тормозной ленты переднего и заднего фрикциона;
выход электро- или гидроблока из строя.

структура, строение и принцип работы

На данный момент различают три вида автоматических трансмиссий: «классическая», с «бесступенчатым вариатором», с «роботизированной механикой». В зависимости от модификации и производителя указанные виды трансмиссий могут незначительно отличаться (разное число передач, немного другой ход рычага – прямой или зигзагообразный, обозначения и др.), но основные функции будут одинаковы для всех.

«P» – «паркинг». Включается при парковке автомобиля на стоянке. Некий аналог стояночного тормоза, только с блокировкой вала, а не с прижатием тормозных колодок.
«R» – «реверс». Включается для движения назад. Обычно его называют – «задняя скорость».
«N» – «нейтральный». Нейтральная передача. Часто называют – «нейтралка». В отличие от режима паркинга «P», в нейтральном режиме «N» колеса разблокированы, поэтому машина может двигаться накатом. Соответственно, машина также может самопроизвольно покатиться под уклон на парковке, если колеса не зафиксированы ручным тормозом.
«D» – «драйв». Режим движения вперед.
«A» – «автомат». Автоматический режим (практически, то же самое, что и режим «D»).
«L» – «лоу» (низкий). Режим пониженной передачи.
«B» – Такой же режим, как и «L».
«2» – режим движения не выше второй передачи.
«3» – режим движения не выше третьей передачи.
«M» – «мануал». Режим ручного управления с повышением/понижением передачи через знаки «+» и «–». Данный режим имитирует механический режим переключения с МКПП, только в более простом варианте.
«S» – «спорт». Спортивный режим движения.
«OD» – «овердрайв». Повышение передачи (ускоренный режим).
«W» – «винтер». Режим движения для зимнего периода, при котором трогание с места начинается со второй передачи.
«E» – «экономик». Движение в экономичном режиме.
«HOLD» – «удержание». Используется совместно с «D», «L», «S», как правило, на машинах марки «Мазда». (Читать руководство).

Запуск двигателя с автоматической коробкой имеет следующие особенности:

В машине с АКПП всего две педали: «тормоз» и «газ» . Поэтому левая нога водителя практически не используется. При запуске двигателя педаль «газа» не нажимается, а вот педаль тормоза в некоторых марках автомобилей нажимать обязательно, иначе двигатель не заведется (читать руководство по эксплуатации).
Однако инструкторы по вождению советуют взять за правило – перед запуском двигателя с АКПП нажимать педаль тормоза всегда. Это предотвратит самопроизвольное движение машины при нейтральном режиме «N», а также позволит быстро перейти в режимы движения «D» или «R». (Без нажатия тормозной педали переключиться в указанные режимы и тронуться с места не получится).
В автомобилях с АКПП предусмотрена защита – автоматическая блокировка запуска двигателя при неправильном положении рычага переключения передач . Это значит, что двигатель с АКПП можно завести только при условии, что рычаг переключения передач находится в одном из двух положений: или «P» (паркинг), или «N» (нейтралка). Если рычаг ПП будет находиться в любом другом положении, предназначенном для движения, будет срабатывать блокировочная защита от неправильного запуска.
Данная защитная функция очень полезна, особенно для новичков, и особенно в городах с большой «автомобильной плотностью», где на парковках и в потоках автомобили стоят плотно друг к другу. Ведь даже опытные водители иногда забывают «снять автомобиль со скорости» перед запуском двигателя, в результате чего при запуске машина сразу начинает ехать и врезается в ближайшее авто или препятствие.
Запускать двигатель с АКПП можно как в режиме «P» (паркинг), так и в режиме «N» (нейтральный), однако производители рекомендуют использовать только режим «P». Поэтому лучше установить для себя еще одно правило – парковаться и запускать двигатель только в режиме «паркинг».
После поворота ключа в замке зажигания перед запуском стартера рекомендуется подождать несколько секунд , чтобы дать время включиться бензонасосу и подкачать компрессию.

Следует помнить, что на некоторых марках автомобилей с АКПП переключение передач невозможно без вставки и поворота ключа в замке зажигания (разблокировки коробки передач). Также, на некоторых марках невозможно вытащить ключ из замка зажигания, если рычаг ПП находится в положении «D». (Читайте руководство по эксплуатации).

Итак, стандартный порядок действий для трогания с места на автомобиле с АКПП выглядит следующим образом:

Вставить ключ в замок зажигания.
Выжать педаль тормоза правой ногой (левая нога при езде с АКПП не задействуется).
Проверить положение рычага переключения передач — он должен находиться в положении «P» – «паркинг».
Запустить двигатель (при нажатой педали тормоза).
Также при нажатой педали тормоза переключить рычаг ПП в положение «D» – «драйв» (движение вперед).
Полностью отпустить педаль тормоза, после чего автомобиль тронется с места и начнет движение вперед с небольшой скоростью — около 5 км/час.
Для увеличения скорости движения нужно нажать на педаль «газа». Чем сильнее вы будете нажимать на педаль «газа», тем выше будут передачи и скорость.
Для остановки автомобиля нужно убрать правую ногу с педали «газа» и выжать (ей же) педаль тормоза. Автомобиль остановится.
Если вы планируете покинуть автомобиль после остановки, то при нажатой педали тормоза переместите рычаг переключения передач в режим «P» – «паркинг». Если же остановка потребовалась в пробке, у светофора или пешеходного перехода, то, естественно, рычаг ПП переключать в «паркинг» не нужно. После того, как вы решите опять продолжить движение, отпустите педаль тормоза и нажмите на педаль «газа» для увеличения скорости.

При движении по бездорожью на пониженной передаче, чтобы избежать пробуксовки.
При движении накатом с горки, с торможением двигателем. Использовать для движения накатом нейтральный режим «N» не рекомендуется, так как он вреден для АКПП. А накат в режиме «D» не совсем удобен, так как происходит постепенное снижение скорости.
Для удобного прохождения поворотов и других маневров, в том числе и для резкого ускорения при обгоне.

Самой распространенной ошибкой, приводящей к поломке АКПП, является включение режима «D» — «драйв» (движение вперед) без полной остановки при движении задним ходом . И, то же самое, только наоборот – включение режима «R» (задний ход) без полной остановки при движении вперед.
Вторая распространенная ошибка (скорее, заблуждение) связана с режимом «N» (нейтралка). Дело в том, что данный режим является экстренным, чтобы разблокировать колеса для кратковременной буксировки или перестановки машины в случае какой-либо неисправности. И только для этого!
Но многие неопытные водители используют нейтральный режим «N» в пробках при кратковременных остановках , что приводит к гидравлическому удару и преждевременному износу АКПП. В пробках при частых остановках нужно использовать режим «D» вместе с педалью тормоза. Если нужно остановиться – нажимается педаль тормоза, если нужно медленно продвинуться вперед – педаль тормоза просто отпускается, и машина медленно катится вперед. И так можно ездить целый день.
Третья ошибка – переход в нейтральный режим «N» из режима «D» на ходу, в движении по трассе . Это опасно (особенно на большой скорости), так как может заглохнуть двигатель, в результате чего отключится гидроусиление руля и усиление тормозов, и автомобиль станет почти неуправляемым.
Еще одна ошибка – буксировка машины с АКПП на расстояние больше 40 км и на скорости более 50 км/час . В коробке «автомат», в отличие от МКПП, система подачи масла работает под давлением, но при буксировке она не работает. Соответственно, детали «автомата» вращаются «на сухую», без смазки, в результате чего происходит их очень быстрый износ.
Нередкой ошибкой является попытка завести машину с АКПП «с толкача» . И хотя такие попытки часто приводят к желаемому результату (двигатель запускается), все равно на механизм АКПП это действует разрушающе, и при такой частой эксплуатации «автомат» может не выработать и половины заложенного ресурса.

Заключение

Видео о том, как пользоваться «автоматом»:

Фотогалерея:

Преимущества АКПП

увеличение комфорта при движении авто и освобождение шофера от контроля сторонних функций;
плавное переключение передач и согласование нагрузки на мотор со скоростью и силой нажатия педали;
предохранение мотора от любой перегрузки;
допуск к частичному или полному ручному управлению трансмиссией.

Типы АКПП

Типы автоматической коробки передач

Виды АКПП — кратко о главном.

Гидроавтомат — классическая АКПП

Одним из главных недостатков, в сравнении с – это немного больше расход топлива и время на разгон.

Роботизированная АКПП

Вариаторная трансмиссия

Компоненты АКПП

гидротрансформатор , который заменяет сцепление, и не потребует участия и управления со стороны шофера.
вместо блока шестерен в АКПП установлен планетарный ряд . Эта часть помогает изменить отношение в АКПП при переключении трансмиссии.
передний и задний фрикцион , а также тормозная лента, благодаря которым осуществляется непосредственно переключение передач.
последняя и самая важная деталь – устройство управления , которое представляет собой узел из поддона коробки передач, насоса и клапанной коробки, выполняющей функции контроля. Данный компонент передает данные о движении посредством знаков, которые передают сигнал к действию самой АКПП.

Устройство и работа автоматической коробки передач.

Из всех основных компонентов уделим наибольшие внимания гидротрансформатуру коробки.

В состав гидротрансформатора входят:

центробежный насос;
статор;
центростремительная турбина;
насосное колесо;
турбинное колесо;

Обращайте внимание на следующие детали:

передачи должны переключаться за 1 секунду, максимальное время — 1,5 секунды;
оповещение переключений осуществляется легкими толчками;
переключение передач должно быть бесшумным.

Как работает автоматическая коробка передач

Как правильно пользоваться классической АКПП?

Особенности эксплуатации АКПП

Автоматическую коробку передач нужно хорошо прогревать , прежде чем начать движение (зимой это особенно актуально).
При управлении АКПП переводить рычаг селектора переключения в положениях P и R во время движения , настоятельно не рекомендуется .
Ненужно включать нейтральную передачу вовремя спуска с горы, якобы экономии топлива , — его все равно не будет, а вот проблемы с торможением, могут возникнуть.
Тормозить двигателем можно не на всех режимах КПП. Этот пункт эксплуатации нужно изучить подробно в руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля, пренебрежение такой особенности может стоить дорогого ремонта.

Проблемы АКПП и способы устранения

Самыми распространенными проблемами АКПП принято считать:

явно выраженный рывок при переключении передачи, а также шум при переводе рычага селектора в другое положение;
довольно часто в коробках-автомат происходит разрыв тормозной ленты переднего и заднего фрикциона;
выход электро- или гидроблока из строя.

Автоматическая коробка передач — это устройство, обеспечивающее выбор передаточного числа в соответствии с условиями дорожного покрытия, рельефа местности и скорости без непосредственного участия водителя. В автомобиле, оборудованном АКПП, акселератор (педаль газа) задает скорость, с которой движется автомобиль, а не определяет обороты двигателя – в этом заключается принцип работы АКПП.

История свидетельствует о том, что изобретена АКПП была где-то в тридцатых годах ХХ столетия. С самого появления такой трансмиссии принцип работы автоматической коробки передач практически не поменялся, но в зависимости от времени и тех или иных технических требований постоянно дополнялся. Благодаря таким дополнениям и появились АКПП, отличающиеся своими вариантами, моделями. У разных производителей они имеют и различные технические характеристики.

При отличительных характеристиках у всех АКПП остается один принцип работы. Это обуславливается тем, что они имеют практически одинаковое устройство, если не учитывать некоторые небольшие нюансы.

Устройство автоматической коробки передач

Устройсто АКПП

Основным является гидротрансформатор, который еще называют гидромуфтой – это механизм, расположенный между двигателем машины и корпусом коробки передач. Функциональной задачей гидромуфты является передача и перераспределение крутящего момента во время старта автомобиля;
Крутящий момент передается опосредованно с помощью планетарных редукторов;
За выбор той или иной передачи отвечают фрикционные муфты, часто их называют «пакетом»;
Одним из механизмов является обгонная муфта, которая в основном выполняет функцию снижения в «пакетах» ударов во время переключения передач. В некоторых случаях при работе АКПП обгонная муфта отключает торможение с помощью двигателя;
В устройство коробки также входят барабаны и соединительные валы;

Принцип, по которому работает АКПП

Для управления АКПП есть специальный набор так называемых золотников, направляющих масло под определенным давлением к находящимся во фрикционных муфтах и тормозных лентах поршням. Есть возможность задавать положение золотников в автоматическом или ручном режиме, с помощью рукоятки переключения передач.

Нужно также знать что автоматика, управляющая АКПП, может быть гидравлической и электронной. Гидравлической называется автоматика, использующая давление масла, получаемое от центробежного регулятора. В свою очередь, центробежный регулятор соединяется с валом АКПП, который расположен на выходе. Гидравлическая система рассчитана на использование давления масла в соответствии с положением акселератора. Автомату подается информация о положении, в котором находится педаль газа — это является командой для того, чтобы золотники переключались.

Схема АКПП

В электронной системе управления присутствуют соленоиды, отвечающие за перемещение золотников. С блоком управления АКПП соленоиды соединены кабелями, возможны также варианты их соединения с управлением системы зажигания и впрыска топлива. В этом случае перемещением соленоидов управляет электронный блок управления. Блок управляет соленоидами также в зависимости от положения рукоятки переключения передач, скорости, на которой движется автомобиль и положения акселератора.

Особенности использования АКПП

Для того чтобы избежать различных поломок и неприятностей нужно знать как работает коробка автомат и как ею пользоваться. Автомобили, оборудованные автоматом, являются очень практичными и удобными транспортными средствами. Даже, несмотря на то, что многие автолюбители скептически относятся к таким трансмиссиям, они являются очень популярными. Обычно все зависит от того, к чему человек привык. Если водитель любит динамику, скорость, то АКПП — вариант не для него. Рассмотрев устройство, технические характеристики и то, как работает АКПП, становится понятно, что она предназначена для людей, отдающих предпочтение более спокойной манере езды.

Гидротрансформатор выполняет функцию плавного подключения коробки к двигателю

В любом случае перед тем как начать осваивать автомобиль с автоматом нужно изучить все нюансы и правила пользования такой трансмиссией. Важно понять, что пренебрегая некоторыми особенностями, вы можете за достаточно короткий срок вывести АКПП из строя. Нужно также знать, что ремонт или замена всей автоматической коробки обойдется в круглую сумму.

Правила эксплуатации автоматом

Даже если вся трансмиссия управляется электроникой, от водителя требуется соблюдать определенные правила управления ею с помощью рукоятки селектора переключения передач:

И в реальной жизни, и в виртуальном пространстве идёт извечный спор между владельцами автомобилей с автоматами и ручными КПП. Этот спор также бесконечен, как и тот, что первично: яйцо или курица. Не вступая в него, мы попробуем просто напросто восполнить определенные пробелы в знаниях тех начинающих автовладельцев, у которых установлена автоматическая коробка передач.

Какая она, коробка «автомат»?

У нас на слуху такие типы АКПП как типтроник и стептроник. Пару слов об этих общепринятых названиях.

Tiptronic – это АКПП имеющая возможность ручного переключения передач. В режиме ручного управления водителем осуществляется ручной выбор передачи путем подталкивания рычага селектора в направлении «+» или «-».

Steptronic – АКПП применяемая в БМВ. Имеет также возможность ручного переключения передач, но скорость переключения увеличена, и сравнима с МКПП. В стептронике рычаг передвигается по положениям P, R, N, и D. Кроме того здесь имеется положение «M/S» (Manual/Sport), которое в режиме «спорт» удерживает передачу до момента достижения максимального количества оборотов, затем происходит повышение передачи.

Как работает автоматическая коробка передач?

Автоматическая гидромеханическая коробка передач в классическом варианте состоит из планетарных редукторов, гидротрасформатора, обгонных и фрикционных муфт, соединительных барабанов и валов.

Не вдаваясь в дебри, тем более своими руками делать настоятельно не рекомендуется, принцип работы автоматической КПП отличается тем, что переключение передач происходит за счет взаимодействия планетарных механизмов и гидромеханического привода при помощи электронных исполнительных устройств.

Особенности эксплуатации АКПП уже освещались на страницах сайта. Но мы повторимся.

Коробка – автомат перед началом движения требует тщательного прогрева, особенно в зимнее время.
Не рекомендуется переводить рычаг селектора на ходу в положения P и R.
Нет необходимости включать нейтраль при спуске с горы, экономии топлива (как это считается) не будет, а вот проблемы с торможением, могут возникнуть.
Торможение двигателем осуществляется не на всех режимах. Более подробно об эксплуатации в различных режимах производитель дает инструкции в Руководстве. При всей нашей безалаберности, желательно придерживаться этих инструкций. В первую очередь – это , а во вторую, не последнюю – это стоимость ремонта или полной замены нежного и чувствительного агрегата – АКПП

Ну вот, собственно, можно заводить, прогревать и начинать движение.

Удачи вам, любители своего автомобиля.

Современные автомобили оснащаются несколькими видами трансмиссий. Отечественные автомобили до последнего времени в основном комплектовались механической коробкой переключения передач. С коробкой автомат российские автолюбители познакомились, после того как в страну стали импортировать автомобили из-за границы. А вот с вариатором пока еще мало кто сталкивался. Широкое распространение этого вида трансмиссии только еще начинается.

Так устроен вариатор

Принцип работы вариатора

Вариатор был изобретен давно. Описание основных принципов его работы встречается еще в записках Леонардо да Винчи, датированных концом пятнадцатого века. Первые автомобили с вариатором появились в пятидесятых годах прошлого столетия. Это были малолитражки DAF. Затем этой трансмиссией стали оснащать некоторые модели Volvo. Но широкого распространения в то время вариатор так и не получил. И лишь в наши дни разработчики вновь стали развивать и активно внедрять в производство этот вид трансмиссии.

Принцип работы вариатора или CVT (аббревиатура от английского continuously variable transmission) в корне отличается от классической механики и автомата. В нем не происходит фиксированного переключения передач. Переключение скоростей с первой на вторую и т.д. отсутствует. Передаточное отношение с вала двигателя на привод колес изменяется плавно по мере разгона или замедления автомобиля. Современные автомобили оснащают тороидальными, цепными и клиноременными вариаторами. Наиболее распространен последний тип трансмиссии.

Рассмотрим принцип работы вариатора с клиноременной передачей

Сдвижение конусообразных половинок шкива приводит к выталкиванию ремня к внешнему диаметру, а раздвижение к перемещению в сторону оси

Основу клиноременного вариатора составляют два шкива . Каждый шкив состоит из пары конусов, обращенных вершинами друг к другу. Сдвигание и раздвигание конусов позволяет изменять диаметр шкива. Шкивы соединены клиновидным ремнем. Сдвижение конусообразных половинок шкива приводит к выталкиванию ремня к внешнему диаметру, а раздвижение к перемещению в сторону оси. Таким образом, плавно изменяется радиус, по которому работает ремень – от меньшего к большему и наоборот. Соответственно меняется и передаточное отношение двигатель – привод. Если ведущий и ведомый шкивы находятся в промежуточном положении (диаметры шкивов равны), передача становится прямой – частота оборотов вала двигателя равна частоте оборотов привода.

Для трогания машины с места предусмотрено обычное сцепление или гидротрансформатор, который блокируется после начала движения. Дисками шкивов управляет электронная система, состоящая из сервопривода, датчиков и блока управления.

Важную роль в работе данной трансмиссии играет такая деталь, как ремень вариатора. Очевидно, что обычный прорезиненный ремень, из тех, что используют в приводах кондиционера или генератора, сюда не подойдет. Он не выдержит нагрузок, возникающих при передаче вращающего момента в вариаторе, и быстро износится. Поэтому клиновидный ремень вариатора имеет довольно сложное строение. Это может быть стальная лента с особым покрытием или совокупность тросов, на которые нанизано множество стальных пластинок трапецеидальной формы.

Ремень вариатора

В автомобилях марки Audi устанавливают вариаторы с ремнем, выполненным в виде широкой стальной цепи. Для смазки цепи применяют специальную жидкость. При сильном давлении в местах соприкосновения цепи со шкивом она меняет свое состояние. Это позволяет цепи передавать большие усилия без проскальзывания.

Вариатор — плюсы и минусы

К преимуществам автомобиля с вариатором можно отнести плавный и в тоже время достаточно быстрый разгон. Комфортная езда на вариаторе сравнима с ездой на – в автомобиле также предусмотрено наличие только двух педалей и отсутствует необходимость манипулировать рычагом переключения скоростей. Это особенно актуально для начинающих водителей. Двигатель с вариаторной трансмиссией не замолчит на светофоре и не даст автомобилю сдать назад на крутом подъеме.

Благодаря вариатору нагрузка на элементы привода и двигателя распределяется равномерно при любом стиле вождения. Двигатель с вариатором всегда работает ровно, в благоприятном щадящем режиме. Это в значительной степени повышает его ресурс, уменьшает расход топлива, снижает выброс в атмосферу вредных веществ.

Недостатки вариатора:

Дороговизна трансмиссионной жидкости и невозможность заменить ее обычным маслом
Дороговизна ремонта и недостаток узкопрофильных квалифицированных специалистов
Необходимость снятия показаний с большого числа различных датчиков. При выходе из строя даже одного из них наблюдаются серьезные нарушения в работе всей трансмиссии
Невозможность установки на автомобили с мощным двигателем

Хотя стоит отметить, что в отношении оснащения вариаторной трансмиссией более мощных двигателей наблюдается некоторый прогресс. Например, на Audi A4 2.0 TFSI (мощность двигателя 200 л.с.) успешно работает вариатор с цепью multitronic. А кроссовер Nissan Murano с объемом двигателя 3,5 литра и мощностью 234 л.с. оснащают клиноременным вариатором X-Tronic. Если для грузовиков вариатор еще неприемлем, то для легковых автомобилей он является неплохой альтернативой механике или автомату.

В этом видео подробный обзор автоматических коробок передач

Что лучше — вариатор или автомат

Многие автолюбители задают себе вопрос – что лучше вариатор или автомат? Краткое описание принципа работы вариатора было приведено выше. Поэтому чем отличается вариатор от автомата вполне понятно. А вот лучше ли такая трансмиссия, чем АКПП – однозначного ответа нет. С преимуществами вариатора по сравнению с автоматом все ясно. Это и динамичный разгон, и низкий расход топлива, и больший ресурс двигателя. Но вот, что касается , то здесь в выигрыше все же коробка автомат. Хотя нельзя сказать, что ремонт автоматической трансмиссии дешев, тем не менее, он обойдется дешевле, чем подобные работы с вариатором. Да и сервисов, предоставляющих услуги по ремонту АКПП значительно больше.

Вариатор или механика что лучше

Такой же вопрос может возникнуть и в отношении МКПП – вариатор или механика, что лучше? По преимуществам вариатора здесь ситуация та же, что и с автоматом. В отношении ремонта и обслуживания механика однозначно дешевле как вариатора, так и автомата. Не лишним будет заметить, что вариатор, как впрочем и автомат, предназначены скорее для любителей спокойного безопасного движения. Тем кто относится к автомобилю, в первую очередь, как к средству позволяющему быстро переместиться из пункта А в пункт Б. Для тех же водителей, которые просто любят автомобили и все, что с ними связано, которым нравится чувствовать себя единым целым со своим железным конем, нравится вжиматься в сидение под действием нагрузки от ускорения, нравится слышать рев мотора – ответ на вопрос вариатор или механика что лучше будет однозначен – МКПП.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Советы по покупке и обслуживанию автомобиля с вариатором

В связи с дорогим обслуживанием и ремонтом автомобилей, оснащенных вариатором, при покупке рекомендуется отдавать предпочтение новым автомобилям с гарантией. В случае с подержанными авто трудно судить о степени износа элементов трансмиссии. Ремонт неисправной коробки может потребовать дополнительные расходы, да такие, что общая сумма, затраченная на приобретение и ремонт б/у автомобиля, будет соизмерима с покупкой нового.

Автолюбителям все же, решившимся на приобретение с вариатором, следует знать, как проверить вариатор при покупке. Самый простой тест – прогреть машину и тронуться с места. Рывков при старте не должно быть. Если они присутствуют то, скорее всего, выработался ресурс трансмиссионной жидкости. Ее необходимо менять. При замене жидкости меняют и фильтры. При проверке вариатора во всех режимах работы трансмиссии должны отсутствовать посторонние шумы.

При покупке автомобиля может возникнуть вопрос, а что собственно нам продают вариатор или, может быть, классический автомат? Как определить автомат или вариатор находится под капотом? Дело в том, что визуально определить тип трансмиссии довольно сложно. Даже обозначения режимов переключателя у автомата и вариатора одинаковые — P, R, N, D.

Определить вариатор или автомат можно следующим образом:

Внимательно ознакомиться с документацией на авто – автомат обозначается буквами АТ или А. Вариатор – CVT
Собрать информацию о конкретной марке автомобиля из справочников, каталогов, в интернете. Таким образом, можно узнать, какой тип трансмиссии установлен на интересующей марке авто
Произвести тестовую поездку на автомобиле. При динамичном разгоне автомат, переключая передачи, дает ощутимые толчки. Одновременно с переключениями изменяется и количество оборотов, что можно определить по тахометру или на слух. Вариатор разгоняется без толчков при неподвижной стрелке тахометра.
В некоторых новых моделях вариатора отсутствует щуп для проверки уровня масла коробки передач. В автоматических коробках щуп для масла присутствует всегда.

Владельцам автомобилей с вариатором рекомендуется через каждые 24 тысячи километров пробега посещать сервисную станцию для проверки состояния рабочей жидкости. Замена масла в вариаторе производится через каждые 60 тысяч км пробега. Это по инструкции производителя, но по рекомендациям специалистов лучше сделать замену жидкости раньше через 30 – 40 тыс. км.

Как правильно ездить на вариаторе

При отрицательных температурах не рекомендуется давать большую нагрузку на трансмиссию сразу после начала движения. Элементы системы должны прогреться на малом ходу.
Стараться избегать сильных и резких нагрузок, вариатор не создан для гонок, буксировки и бездорожья.

Во время эксплуатации необходимо регулярно проверять состояние проводки, разъемов и датчиков. При появлении посторонних шумов нужно незамедлительно обратиться в сервисный центр. Пытаться ремонтировать вариатор самостоятельно, не имея навыков и специальных приборов, не рекомендуется.

Замена масла в АКПП КИА у официального дилера KIA в Воронеже

Автоматическая трансмиссия – это второй по стоимости технологичный агрегат автомобиля после двигателя. Несвоевременная замена масла в АКПП может привести к ее поломке и дорогому ремонту. Для выполнения этой операции требуются особые условия и инструменты. Поэтому лучше всего проводить полную замену масла в АКПП Киа во время плановых технических обслуживаний, рекомендованных производителем.

Обеспечьте бесперебойную работу автоматической трансмиссии вашего автомобиля, доверив заботу о ней квалифицированным мастерам сервиса Fresh Auto – официального дилера KIA в Воронеже. Использование оригинальных деталей, фирменных расходных материалов И соблюдение технологий – гарантия отличного результата.

Зачем нужна трансмиссионная жидкость

Automatic Transmission Fluid (ATF) – это сложное по составу маслянистое вещество, состоящее из нефтяных, синтетических или минеральных продуктов. Около 10-20% от объема жидкости – это присадки (антивспениватели, ингибиторы коррозии, антиокислители, модификаторы трения, защитные компоненты, оптимизаторы вязкости и другие добавки).

Функции трансмиссионной жидкости:

масло служит рабочим телом для гидравлической системы управления и гидротрансформатора, передавая усилие от маховика мотора к коробке передач;
смазывает подшипники, предотвращая их преждевременный износ;
удаляет продукты износа компонентов на фильтр;
охлаждает движущиеся компоненты;
облегчает переключение передач во фрикционных парах, обеспечивая лучшее сцепление;
специальные присадки защищают детали трансмиссии от коррозии.

Почему необходима замена масла в АКПП

В процессе эксплуатации важные присадки даже в самой качественной ATF разрушаются, окисляются, в ней накапливается шлам и стальная стружка. Трансмиссия больше не очищается и не смазывается должным образом. Последствия:

преждевременный износ, образование отложений, засорение корпуса клапана и каналов для жидкости;
плавающая металлическая стружка, шлам разрушают детали;
грубое или резкое переключение передач;
образование ржавчины на металлических компонентах.

Ресурс АКПП определяется износом фрикционных колец, который зависит от условий эксплуатации автомобиля и качества ATF. Около 90% поломок трансмиссии происходят из-за ее перегрева и загрязнения жидкости. Этот процесс можно остановить полной промывкой и заменой масла в АКПП по обоснованной цене, которые выполняют специалисты официального сервиса Fresh Auto в Воронеже. Стоимость работ – фиксированная.

Интервал замены прописан в паспорте каждой модели Киа. Для сложных условий эксплуатации рекомендованный полный период – минимум раз в год.

Приглашаем в официальный автосервис Киа в Воронеже

Мы обеспечим бесперебойную работу вашей коробки передач, используя рекомендованные автопроизводителем жидкости для вашей модели Kia по обоснованной стоимости. Они обеспечат:

превосходное качество переключения передач;
минимальное отложение шлама;
защиту от ржавчины, износа деталей;
высокую стойкость к окислению;
сохранение вязкости при высоких рабочих температурах;
превосходную текучесть на морозе для хорошего переключения передач при холодном пуске.

Запишитесь на сервис, заполнив заявку на сайте или позвонив нам по телефону.

2.972 Как работает автоматическая коробка передач

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Перерабатывать мощность от двигателя (T x w) и выход в более широком диапазоне w без ручного переключения.

ПАРАМЕТР ДИЗАЙНА: Автоматическая коробка передач

ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Поперечное сечение АКПП Трансмиссия

ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

Автоматическую коробку передач можно разделить на две основные части; гидротрансформатор и коробку передач.

Гидротрансформатор приводится в движение коленчатым валом двигателя. Это, в свою очередь, движет остальная часть трансмиссии. Гидротрансформатор не является механизмом с прямым приводом. Это передает мощность от механической к жидкостной и обратно к механической. Это позволяет скользить так что автомобиль может остановиться при торможении, даже если коробка передач все еще включена. Он также поглощает удары от двигателя до привода. поезд или от трансмиссии к двигателю.Внезапные подергивания встречаются гораздо реже, чем при механическая коробка передач. Доступно более подробное описание принципа работы гидротрансформатора. здесь.

Коробка передач представляет собой серию сцеплений, планетарных передач и тормозов. Привлекая эти компонентов в различных комбинациях, угловая скорость приводного вала может быть варьировалось гораздо больше, чем просто варьируя угловую скорость коленчатого вала. Для Например, когда трансмиссия, смоделированная на предыдущей диаграмме, находится на первой передаче, Муфта переднего привода и тормозная лента несущей второй планетарной передачи включены.Солнечная шестерня Однако тормозная лента и муфта высшей передачи заднего хода не задействованы. Следуя за властью Блок-схема На схеме можно увидеть, как бы детали двигались в трансмиссии.

Включение и выключение компонентов коробки передач контролируется другим подсистема. Эта подсистема состоит из клапанов переключения передач, корпуса клапана, масляного насоса и губернатор. Этот регулятор соединен с выходным валом и дроссельной заслонкой в автомобиль.Чем быстрее вращается приводной вал, тем быстрее вращается регулятор. Губернатор использует центробежную силу для направления масла из масляного насоса через переключающие клапаны в соответствующие муфты и тормозные ленты. При ускорении клапаны переключения передач выдвигаются. направляя масло через корпус клапана к механизмам переключения передач в коробка передач. Когда вы замедляетесь, происходит обратное.

ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Переменная	Описание	Метрические единицы	Английские единицы
P _дюйм	Потребляемая мощность от коленчатого вала	Вт	Мощность
P _из	Выходная мощность на приводной вал	Вт	Мощность
P _убыток	Потери мощности	Вт	Мощность
w	Частота вращения вала	рад / с	об / мин

Гидротрансформатор получает питание от вращающегося коленчатого вала:

P _{кривошип} = T _{кривошип} x ш _{кривошип} As функция времени

Используя крыльчатку, он передает мощность трансмиссионной жидкости.Жидкость затем передает мощность обратно через турбину. На данный момент мощность передается механически через комбинации муфт и планетарных шестерен и в итоге к ведущему валу. Часть власти снова передается трансмиссионная жидкость гидравлическим насосом. Эта сила используется для «запуска» автоматическая коробка передач. То есть он используется для переключения передач.

Мощность также рассеивается в трансмиссии за счет кулоновского трения и вязкости. диссипация.Эта мощность будет обозначена как P _{, потеря}.

P _потери = f (трение, вязкость, переключение передач ……)

Мощность, которая затем может быть получена:

P _{на выходе} = (T _{на выходе} x w _{на выходе}) = P _{на выходе} — P _потери = (T _в x w _в) — P _потери

ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

Производительность / использование трансмиссии ограничено:

Эффективность:

КПД трансмиссии определяется как P _{на выходе} / P _на =

ч.В КПД снижается в течение срока службы трансмиссии по мере износа деталей и трансмиссионная жидкость собирает грязь. Эффективность также меняется во время каждой операции. Как трансмиссионная жидкость нагревается, вязкость понижается. Это становится более эффективным в том, что уменьшается сопротивление шестерен и жидкость течет к сцеплениям и тормозам. Это также означает, что через гидротрансформатор передается меньшая мощность, и это приводит к меньшему эффективность. Общее изменение эффективности — это сумма двух аффектов.

Трансмиссионная жидкость:

Трансмиссионная жидкость — ключ к тому, почему работает автоматическая трансмиссия. Как и все жидкости, трансмиссионная жидкость имеет определенные характеристики, которые ограничивают / определяют передачу мощности в трансмиссии.

Ограничения по размеру:

АКПП должна поместиться в определенное указанное место. Первоначально это было такой же объем, какой нужен для механической коробки передач.Это ограничение объема ограничивает размер и количество деталей внутри трансмиссии и, таким образом, ограничивает количество и / или размер используемых шестерен и механизмов.

УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ:

Не отправлено

ГДЕ НАЙТИ АВТОМАТИЧЕСКИЕ ТРАНСМИССИИ:

Автоматические трансмиссии можно встретить в основном в автомобилях, хотя некоторые автобусы и другие более крупные транспортные средства тоже используют их.

ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

http://www.innerbody.com

http://howthingswork.virginia.edu

http://www.womenmotorist.com

Как работает автоматическая коробка передач | Искусство мужественности

Добро пожаловать в Gearhead 101 — серию статей об основах работы автомобилей для новичков в автомобилестроении.

Если вы следили за Gearhead 101, вы знаете, как работает автомобильный двигатель, как двигатель передает генерируемую мощность через трансмиссию и как механическая трансмиссия функционирует как своего рода распределительный щит между двигателем и трансмиссией. .

Но большинство людей в наши дни (по крайней мере, если вы живете в Соединенных Штатах) ездят на машинах с автоматической коробкой передач и . Вы когда-нибудь задумывались, как ваша машина может переключаться на соответствующую передачу, не делая ничего, кроме нажатия на педаль газа или тормоза?

Ну, держись за свои задницы. Мы собираемся познакомить вас с одним из самых удивительных примеров механической (и гидравлической) инженерии в истории человечества: автоматической коробкой передач.

(Серьезно, я не преувеличиваю: как только вы поймете, как работают автоматические трансмиссии, вы будете поражены тем, что люди смогли придумать эту штуку без компьютеров.)

Время обзора: Назначение трансмиссии

Прежде чем мы углубимся в тонкости работы автоматической трансмиссии, давайте сделаем краткий обзор того, зачем автомобилю вообще нужна трансмиссия любого типа.

Как уже говорилось в нашем учебнике о том, как работает автомобильный двигатель, двигатель вашего транспортного средства создает вращательную силу. Чтобы сдвинуть машину с места, нам нужно передать эту крутящую силу на колеса. Это то, что делает трансмиссия автомобиля, частью которой является трансмиссия.

Но вот проблема: двигатель может вращаться только с определенной скоростью, чтобы работать эффективно. Если он вращается слишком низко, вы не сможете заставить машину двигаться с места; если он вращается слишком быстро, двигатель может самоуничтожиться.

Нам нужен способ умножить мощность, производимую двигателем, когда это необходимо (запуск с места, подъем в гору и т. Д.), Но также уменьшить количество мощности, передаваемой от двигателя, когда это не так. необходимо (спуск, очень быстрая езда, нажатие на тормоза).

Включите передачу.

Трансмиссия гарантирует, что ваш двигатель вращается с оптимальной скоростью (ни слишком медленно, ни слишком быстро), одновременно обеспечивая ваши колеса нужной мощностью, необходимой для движения и остановки автомобиля, в какой бы ситуации вы ни оказались. Он находится между двигателем и остальной трансмиссией и действует как распределительный щит автомобиля.

Ранее мы подробно рассказывали о том, как механические трансмиссии достигают этого за счет передаточных чисел.Соединяя друг с другом шестерни разного размера, вы можете увеличить мощность, передаваемую на остальную часть автомобиля, без значительного изменения скорости вращения двигателя. Если вы еще не поняли идею передаточных чисел, я рекомендую вам посмотреть видео, которое мы включили в прошлый раз, прежде чем двигаться дальше; ничто другое не будет иметь смысла, если вы не поймете эту концепцию.

В механической коробке передач вы контролируете, какие передачи включаются, нажимая на сцепление и переключая передачи на место.

В автоматической коробке передач блестящие инженеры определяют, какая передача включена, без каких-либо дополнительных действий, кроме как нажать на педаль газа или тормоза. Это автомобильная магия.

Детали автоматической коробки передач

Итак, к настоящему моменту вы должны иметь общее представление о назначении трансмиссии: она гарантирует, что ваш двигатель вращается с оптимальной скоростью (ни слишком медленно, ни слишком быстро), одновременно обеспечивая работу ваших колес. с нужным количеством мощности для движения и остановки автомобиля в любой ситуации.

Давайте посмотрим на детали, которые позволяют этому случиться в случае автоматической коробки передач:

Корпус трансмиссии

В кожухе трансмиссии находятся все части трансмиссии. Он похож на колокол, поэтому вы часто слышите, что его называют «кожухом колокола». Корпус трансмиссии обычно изготавливается из алюминия. Помимо защиты всех движущихся шестерен трансмиссии, кожух раструба на современных автомобилях имеет различные датчики, которые отслеживают входную скорость вращения от двигателя и выходную скорость вращения до остальной части автомобиля.

Гидротрансформатор

Вы когда-нибудь задумывались, почему вы можете включить двигатель автомобиля, но не дать ему двигаться вперед? Это потому, что поток мощности от двигателя к трансмиссии отключен. Это отключение позволяет двигателю продолжать работать, даже если остальная часть трансмиссии автомобиля не получает никакой мощности. На механической коробке передач вы отключаете питание двигателя от трансмиссии, нажимая на сцепление.

Но как отключить питание двигателя от остальной трансмиссии автоматической коробки передач без сцепления?

Конечно, с гидротрансформатором.

Здесь начинается черная магия автоматических трансмиссий (мы еще даже не дошли до планетарных передач).

Гидротрансформатор находится между двигателем и трансмиссией. Это нечто похожее на пончик, которое находится внутри большого отверстия кожуха трансмиссии. Он выполняет две основные функции с точки зрения передачи крутящего момента:

Передает мощность от двигателя на входной вал трансмиссии
Умножает выходной крутящий момент двигателя

Он выполняет эти две функции благодаря гидравлической мощности, обеспечиваемой трансмиссионной жидкостью внутри трансмиссии. .

Чтобы понять, как это работает, нам нужно знать, как работают различные части гидротрансформатора.

Детали гидротрансформатора

В большинстве современных автомобилей гидротрансформатор состоит из четырех основных частей: 1) насос, 2) статор, 3) турбина и 4) гидротрансформатор. схватить.

1. Насос (он же крыльчатка). Насос похож на вентилятор. У него есть пучок лезвий, расходящихся из его центра. Насос монтируется непосредственно на корпус гидротрансформатора, который, в свою очередь, прикручивается болтами непосредственно к маховику двигателя.Следовательно, насос вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал двигателя. (Вам нужно будет помнить об этом, когда мы рассмотрим, как работает гидротрансформатор.) Насос «качает» трансмиссионную жидкость от центра к центру. . .

2. Турбина. Турбина находится внутри корпуса преобразователя. Как и помпа, похожа на вентилятор. Турбина соединяется непосредственно с входным валом трансмиссии. Он не подключен к насосу, поэтому может двигаться со скоростью, отличной от скорости насоса.Это важный момент. Это то, что позволяет двигателю вращаться с другой скоростью, чем остальная часть трансмиссии.

Турбина может вращаться благодаря трансмиссионной жидкости, которая подается из насоса. Лопасти турбины сконструированы таким образом, что жидкость, которую она получает, перемещается к центру турбины и обратно к насосу.

3. Статор (он же Реактор). Статор находится между насосом и турбиной. Похоже на лопасть вентилятора или пропеллер самолета (вы видите здесь узор?).Статор выполняет две функции: 1) более эффективно отправляет трансмиссионную жидкость от турбины обратно к насосу и 2) умножает крутящий момент, исходящий от двигателя, чтобы заставить автомобиль двигаться, но затем передает меньший крутящий момент, когда автомобиль едет на хорошей скорости. клип.

Это достигается благодаря умной инженерии. Во-первых, лопасти реактора сконструированы таким образом, что, когда трансмиссионная жидкость, выходящая из турбины, ударяется о лопатки статора, жидкость отклоняется в том же направлении, что и вращение насоса.

Во-вторых, статор соединен с неподвижным валом трансмиссии через одностороннюю муфту. Это означает, что статор может двигаться только в одном направлении. Это гарантирует, что жидкость из турбины будет направлена в одном направлении. Статор начнет вращаться только тогда, когда скорость жидкости от турбины достигнет определенного уровня.

Эти два конструктивных элемента статора облегчают работу насоса и создают большее давление жидкости. Это, в свою очередь, создает усиленный крутящий момент на турбине, и поскольку турбина соединена с трансмиссией, больший крутящий момент может быть передан трансмиссии и остальной части автомобиля.Уф.

4. Муфта гидротрансформатора. Из-за того, как работает гидродинамика, мощность теряется при переходе трансмиссионной жидкости от насоса к турбине. Это приводит к тому, что турбина вращается немного медленнее, чем насос. Это не проблема, когда автомобиль трогается с места (на самом деле именно разница скоростей позволяет турбине передавать больший крутящий момент на трансмиссию), но когда она движется, эта разница приводит к некоторой неэффективности энергии.

Чтобы свести на нет эту потерю энергии, большинство современных преобразователей крутящего момента имеют муфту преобразователя крутящего момента, которая соединена с турбиной.Когда автомобиль достигает определенной скорости (обычно 45-50 миль в час), муфта гидротрансформатора включается и заставляет турбину вращаться с той же скоростью, что и насос. Компьютер контролирует включение муфты гидротрансформатора.

Итак, это детали гидротрансформатора.

Давайте соберем все воедино и посмотрим, как будет выглядеть работа гидротрансформатора при переходе от полной остановки к крейсерской скорости:

Вы включаете автомобиль, и он работает на холостом ходу.Насос вращается с той же скоростью, что и двигатель, и подает трансмиссионную жидкость к турбине, но поскольку двигатель не вращается очень быстро при полной остановке, турбина не вращается так быстро, поэтому она не может подавать крутящий момент к трансмиссии.

Вы нажимаете на газ. Это заставляет двигатель вращаться быстрее, что приводит к более быстрому вращению насоса гидротрансформатора. Поскольку насос вращается быстрее, трансмиссионная жидкость движется от насоса достаточно быстро, чтобы быстрее начать вращение турбины.Лопатки турбины направляют жидкость в статор. Статор еще не вращается, потому что скорость трансмиссионной жидкости недостаточно высока.

Но из-за конструкции лопаток статора, когда жидкость проходит через них, она отводит жидкость обратно к насосу в том же направлении, что и насос. Это позволяет насосу перемещать жидкость обратно в турбину с более высокой скоростью и создает большее давление жидкости. Когда жидкость возвращается в турбину, она делает это с большим крутящим моментом, в результате чего турбина передает больший крутящий момент на трансмиссию.Автомобиль трогается с места.

Этот цикл повторяется снова и снова по мере того, как ваша машина набирает скорость. Когда вы достигаете крейсерской скорости, трансмиссионная жидкость достигает давления, которое заставляет лопасти реактора окончательно вращаться. При вращении реактора крутящий момент уменьшается. На этом этапе вам не нужен большой крутящий момент для движения автомобиля, потому что автомобиль движется с хорошей скоростью. Муфта гидротрансформатора входит в зацепление и заставляет турбину вращаться с той же скоростью, что и насос и двигатель.

Итак, преобразователь крутящего момента — это то, что позволяет или предотвращает передачу мощности от двигателя на трансмиссию и то, что увеличивает крутящий момент на трансмиссию, чтобы заставить автомобиль двигаться с полной остановки.Пора взглянуть на части трансмиссии, которые позволяют автомобилю переключаться автоматически.

Планетарные передачи

По мере того, как ваше транспортное средство достигает более высоких скоростей, ему требуется меньше крутящего момента, чтобы поддерживать его движение. Коробки передач могут увеличивать или уменьшать крутящий момент, передаваемый на колеса автомобиля, благодаря передаточным числам. Чем ниже передаточное число, тем больше крутящий момент. Чем выше передаточное число, тем меньше крутящий момент.

На механической коробке передач необходимо переместить рычаг переключения передач, чтобы изменить передаточное число.

На автоматической коробке передач передаточные числа увеличиваются и уменьшаются автоматически. И это возможно благодаря оригинальной конструкции планетарной передачи.

Планетарная шестерня состоит из трех компонентов:

Солнечная шестерня. Находится в центре планетарной передачи.
Планетарные шестерни / шестерни и их водило. Три или четыре шестерни меньшего размера, которые окружают солнечную шестерню и находятся в постоянном зацеплении с солнечной шестерней. Планетарные шестерни (или шестерни) установлены и поддерживаются водилом.Каждая из планетарных шестерен вращается на своих отдельных валах, которые соединены с водилом. Планетарные шестерни не только вращаются, но и вращаются вокруг солнечной шестерни.
Зубчатый венец. Кольцевая шестерня — это внешняя шестерня с внутренними зубьями. Кольцевая шестерня окружает остальную часть зубчатой передачи, а ее зубья находятся в постоянном зацеплении с планетарными шестернями.

Один планетарный ряд может обеспечивать задний ход и пять уровней переднего хода. Все зависит от того, какой из трех компонентов зубчатой передачи движется или удерживается неподвижно.

Давайте посмотрим на это в действии, когда различные компоненты действуют либо как входная шестерня (шестерня, вырабатывающая мощность), либо как выходная шестерня (шестерня, которая получает мощность), либо удерживаются в неподвижном состоянии.

Солнечная шестерня: входная шестерня / Планетарная передача: выходная шестерня / зубчатое колесо: неподвижно

В этом сценарии солнечная шестерня является входной шестерней. Кольцевая шестерня не двигается. Когда солнечная шестерня движется, а кольцевая шестерня удерживается на месте, планетарные шестерни будут вращаться на собственных валах водила и ходить вокруг внутренней части коронной шестерни, но в направлении, противоположном солнечной шестерне.Это заставляет водило вращаться в том же направлении, что и солнечная шестерня. Таким образом, водило становится выходной шестерней.

Эта конфигурация создает низкое передаточное число, что означает, что входная шестерня (в данном случае солнечная шестерня) вращается быстрее, чем выходная шестерня (водило планетарной передачи). Но крутящий момент, создаваемый водилом планетарной передачи, намного больше, чем обеспечивает солнечная шестерня.

Такая конфигурация будет использоваться, когда автомобиль только начинает движение.

Солнечная шестерня: удерживается неподвижно / Планетарная передача: выходная шестерня / Кольцевая шестерня: входная шестерня

В этом сценарии солнечная шестерня остается неподвижной, но коронная шестерня становится входной шестерней (т. Е. он передает мощность системе передач).Поскольку солнечная шестерня удерживается, вращающиеся планетарные шестерни будут ходить вокруг солнечной шестерни и нести водило планетарной передачи с собой.

Водило планетарной передачи движется в том же направлении, что и коронная шестерня, и является выходной шестерней.

Эта конфигурация создает немного более высокое передаточное число, чем первая конфигурация. Но входная шестерня (коронная шестерня) по-прежнему вращается быстрее, чем ведомая шестерня (водило планетарной передачи). Это приводит к тому, что планетарный редуктор передает больший крутящий момент или мощность остальной трансмиссии.Эта конфигурация, скорее всего, будет использоваться, когда ваш автомобиль ускоряется с полной остановки или когда вы едете в гору.

Солнечная шестерня: входная шестерня / Планетарная передача: ведомая шестерня / Кольцевая шестерня: входная шестерня

В этом сценарии солнечная шестерня и кольцевая шестерня действуют как входные шестерни. То есть оба вращаются с одинаковой скоростью и в одном направлении. Это приводит к тому, что планетарные шестерни не вращаются на отдельных валах. Почему? Если коронная шестерня и солнечная шестерня являются входными элементами, внутренние зубья коронной шестерни будут пытаться вращать планетарные шестерни в одном направлении, в то время как внешние зубья солнечной шестерни будут пытаться вращать их в противоположном направлении.Так они встали на место. Весь блок (солнечная шестерня, водило планетарной передачи, коронная шестерня) движется вместе с одинаковой скоростью, и они передают одинаковое количество энергии. Когда вход и выход передают одинаковый крутящий момент, это называется прямым приводом.

Эта схема будет полезна, когда вы путешествуете со скоростью 45–50 миль в час.

Солнечная шестерня: неподвижна / Планетарная передача: входная шестерня / Кольцевая шестерня: ведомая шестерня

В этом сценарии солнечная шестерня остается неподвижной, а водило планетарной передачи становится входной шестерней, которая передает мощность на система передач.Кольцевая шестерня теперь является выходной шестерней.

При вращении водила планетарной передачи планетарные шестерни вынуждены обходить удерживаемую солнечную шестерню, что приводит в движение коронную шестерню быстрее. Один полный оборот водила планетарной передачи заставляет коронную шестерню совершать более одного полного оборота в одном и том же направлении. Это высокое передаточное число, обеспечивающее большую выходную скорость, но меньший крутящий момент. Такое расположение также известно как «овердрайв».

В этой конфигурации вы будете двигаться по автостраде со скоростью 60+ миль в час.

Автоматическая коробка передач обычно имеет более одного планетарного ряда. Они работают вместе, чтобы создать несколько передаточных чисел.

Поскольку в планетарной системе шестерни находятся в постоянном зацеплении, переключение передач осуществляется без включения или выключения шестерен, как в механической коробке передач.

Но как автоматическая коробка передач определяет, какие части планетарной зубчатой передачи должны действовать как входная шестерня, выходная шестерня или оставаться неподвижными, чтобы мы могли получить эти различные передаточные числа?

С помощью тормозных лент и муфт внутри трансмиссии.

Тормозные ленты и сцепления

Тормозные ленты изготовлены из металла, покрытого органическим фрикционным материалом. Тормозные ленты можно затянуть, чтобы удерживать кольцо или солнечную шестерню в неподвижном состоянии, или ослабить, чтобы они могли вращаться. Затягивание или ослабление тормозной ленты контролируется гидравлической системой.

Несколько муфт также подключаются к различным частям планетарной зубчатой передачи. Муфты трансмиссии в автоматических трансмиссиях состоят из нескольких металлических и фрикционных дисков (поэтому их иногда называют «многодисковыми муфтами в сборе»).Когда диски прижимаются друг к другу, сцепление включается. Сцепление может привести к тому, что деталь планетарной передачи станет ведущей шестерней или станет неподвижной. Это просто зависит от того, как он связан с планетарной передачей. Независимо от того, включается ли сцепление или нет, это связано с комбинацией механической, гидравлической и электрической конструкции. И все это происходит автоматически.

Теперь тонкости того, как различные муфты работают вместе, чтобы удерживать и приводить в действие различные компоненты, довольно сложны.Слишком сложно описать это в тексте. Лучше всего это понять визуально. Я настоятельно рекомендую посмотреть это видео, которое проведет вас через это:

Как работает автоматическая коробка передач

Как видите, внутри автоматической коробки передач много движущихся частей. В нем используется сочетание механики, жидкости и электротехники, чтобы обеспечить плавный переход от полной остановки до крейсерской скорости по шоссе.

Итак, давайте рассмотрим общую картину потока мощности в автоматической коробке передач.

Двигатель передает мощность на насос гидротрансформатора .

Насос передает мощность на турбину гидротрансформатора через трансмиссионную жидкость.

Турбина отправляет трансмиссионную жидкость обратно в насос через статор .

Статор умножает мощность трансмиссионной жидкости, позволяя насосу передавать больше мощности обратно на турбину. Внутри гидротрансформатора создается вихревое вращение.

Турбина соединена с центральным валом, который соединяется с трансмиссией.Когда турбина вращается, вал вращается, передавая мощность на первую планетарную шестерню трансмиссии.

В зависимости от того, какая многодисковая муфта или тормозная лента задействована в трансмиссии, мощность от гидротрансформатора будет вызывать солнечную шестерню , водило планетарной передачи или кольцевую шестерню планетарная зубчатая передача для движения или остановки.

В зависимости от того, какие части планетарной системы движутся или нет, определяется передаточное число .Независимо от того, какой у вас планетарный редуктор (солнечная шестерня в качестве входной, водило планетарной передачи в качестве выходного, кольцевая шестерня в неподвижном состоянии — см. Выше), будет определяться количество мощности, передаваемой трансмиссией на остальную часть трансмиссии.

Так в общих чертах работает автоматическая коробка передач. Есть датчики и клапаны, которые регулируют и изменяют вещи, но это основная суть.

Это то, что легче понять визуально. Очень рекомендую посмотреть следующее видео.Предыстория, которую мы прошли, облегчит понимание:

Что я вам сказал? Автоматическая трансмиссия чертовски хороша.

Теперь, когда вы чувствуете, как машина переключает передачи, когда вы едете по автостраде, вы имеете хорошее представление о том, что происходит под капотом.

Теги: Автомобили
Toyota Новая компактная пятиступенчатая АКПП для передних легковых автомобилей на JSTOR
Абстрактный
Для автомобилей с передним приводом и задним приводом разработана новая компактная пятиступенчатая автоматическая коробка передач (A650E).Разработка этой трансмиссии была направлена на улучшение расхода топлива, мощности, снижение шума двигателя во время движения по шоссе и плавное ускорение за счет использования широкого диапазона передач и близких передаточных чисел. Обычно пятиступенчатая автоматическая коробка передач больше четырехступенчатой из-за дополнительных фрикционных элементов и шестерен. Это может привести к изменению панели пола кузова автомобиля. Однако после удаления односторонней муфты для второй передачи и использования уникальной схемы зубчатой передачи эта трансмиссия имеет ту же окружность и длину, что и обычная четырехступенчатая автоматическая трансмиссия (A340E) (1).¹ Чтобы уменьшить шум первой или второй шестерни, технические характеристики шестерен и опорные конструкции планетарных шестерен были оптимизированы с помощью анализа методом конечных элементов. Муфты переключения и муфта гидротрансформатора управляются линейными электромагнитными клапанами в сотрудничестве с системой управления двигателем, обеспечивая плавное переключение передач и ощущение ускорения. Кроме того, можно установить систему переключения передач на рулевом колесе за счет улучшения реакции на переключение электронной гидравлической системы управления. В этом документе подробно описаны основные характеристики и характеристики этой трансмиссии.
Информация об издателе
SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности. Основные направления деятельности SAE International — обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.
Жидкость для автоматических трансмиссий — обзор
12.2.2 Трансмиссионные жидкости
Трансмиссионные масла для моторных транспортных средств должны соответствовать особым техническим требованиям зубчатых передач. В то время как коробки передач, которые служат для изменения передаточного числа в легковых автомобилях, основаны на механической трансмиссии с синхронизацией в Европе, в Америке и Азиатско-Тихоокеанском регионе в основном используются (полу) автоматические трансмиссии или так называемые вариаторы. Что касается этих автоматических коробок передач или вариаторов, смазка отвечает за смазку зубчатой передачи, а также за функциональную работу мокрого сцепления и мокрого тормоза.Невозможно удовлетворить все требования вышеупомянутых типов трансмиссий с помощью только одной жидкости [79]. В этой области разрабатываются индивидуальные конструкции смазочных материалов для конкретных типов трансмиссий. Трансмиссионные масла для легковых автомобилей постоянно совершенствуются с целью повышения надежности, комфорта вождения и увеличения интервалов замены масла. В настоящее время наблюдается тенденция к использованию трансмиссионных жидкостей с неограниченным сроком службы (> 300 000 км в легковых автомобилях), а также к экологически чистым жидкостям и утилизации.Легковые автомобили требуют постоянно повышающихся уровней производительности, что выражается в передаче высокого крутящего момента в коробках передач меньшего размера. Работа трансмиссии вызывает потери на трение во всех скользящих контактах качения, что приводит к нагреву. Температура масляного картера трансмиссий легковых автомобилей или мобильных гидравлических систем часто достигает 130 ° C. В этих случаях рекомендуется использовать высокостабильные масла (например, синтетические смазочные материалы). Ожидается, что смазочные материалы также оптимизируют общий КПД двигателя.Новые легковые автомобили также включают трансмиссии с большим числом ступеней коробки передач, а также новые, более легкие и прочные материалы с новыми характеристиками трения и износа. Разнообразие фрикционных материалов, используемых для синхронизации легковых автомобилей, требует все больше и больше индивидуальных решений в отношении смазки и определяет все большее количество требований и разрешительных испытаний.
В автомобильной промышленности разрабатываются новые и усовершенствованные системы дифференциальной зубчатой передачи.Эти новые системы часто требуют высоких энергозатрат. Высокая производительность увеличивает тепловыделение в трансмиссиях, что ускоряет старение трансмиссионных смазочных масел. Следовательно, необходимо разработать технологию защиты компонентов, чтобы удовлетворить растущие потребности этих передовых систем в энергии. Необходимость использования высокотехнологичных тестеров делает разработку жидкости для автоматических трансмиссий (ATF) довольно дорогой.
Трансмиссионные масла смазывают трансмиссию двигателя. Наиболее важными потребителями функциональных жидкостей для автоматических трансмиссий и приводных систем, ATF, являются внедорожные автомобили и машины, а также большегрузные коммерческие автомобили, такие как автобусы.Кроме того, легкие ATF также используются для заполнения систем гидроусилителя рулевого управления легких грузовиков и легковых автомобилей. Общий расчетный объем ATF во всем мире составляет примерно 1,2 млн т (2006 г.). Все больше автомобилей используют автоматические трансмиссии. Производители транспортных средств и систем трансмиссии выпустили специальные спецификации для ATF. Все ATF с высокой спецификацией OEM представляют собой дорогие жидкости небольшого объема с более низкой и высокой вязкостью.
Автоматические трансмиссии (мокрые муфты) требуют гидродинамических муфт, гидротрансформаторов и мокрых тормозов.Из-за потерь жидкости, связанных с функционированием, они всегда требуют маловязкой смазки с мягкими добавками и высокой стойкостью к окислению. Для снижения расхода топлива ATF должны иметь более низкую вязкость и в то же время обеспечивать защиту шестерен и подшипников, несмотря на меньшую толщину смазочной пленки. Кратковременные температуры масла более 160 ° C во время эксплуатации автомобиля не являются чем-то необычным. Требуются хорошие вязкостно-температурные характеристики (VI), защита от коррозии, оптимальное пенообразование и воздухоотделение.Таким образом, синтетические масла ATF, используемые в гидроусилителях рулевого управления и гидравлических системах, обеспечивают отличные вязкостно-температурные характеристики (аналогично моторным маслам), устойчивость к сдвигу, защиту от коррозии, высокую стойкость к окислению, гидролитическую стабильность, минимальное пенообразование, выдающиеся воздухоотделительные свойства и совместимость с эластомерами. Они обладают лучшими характеристиками и более широким температурным диапазоном эксплуатации, чем коммерческие нефтяные жидкости. Коробки передач обычно работают в тяжелых условиях. Благодаря меньшему размеру картера и меньшему количеству жидкости новые экономичные трансмиссии будут иметь более высокие рабочие температуры, что приведет к дополнительной нагрузке на ATF.
Базовые масла, используемые для смазки трансмиссий, включают минеральные масла, синтетические углеводороды (PAO), PAG, (синтетические) сложные эфиры и нафтеновые масла. Требования к повышенной долговечности жидкости, выраженные более жесткими испытаниями на окисление, по существу исключили базовые масла Группы I из применения в ATF. Чтобы обеспечить желаемые характеристики сдвига, одна из присадок, присутствующих в масле, обычно представляет собой длинноцепочечный углеводород, который имеет полярную группу на одном конце. Длинноцепочечная углеводородная часть позволяет присадке растворяться в масле, а полярная группа на конце притягивается к металлическим поверхностям и обеспечивает желаемое трение [33].Различные типы ATF различаются характеристиками трения жидкости. Помимо модификаторов трения, одни и те же требования применяются как к ATF, так и к вариаторам в автомобилях, которые обеспечивают экономичную работу двигателя внутреннего сгорания. Вязкость и индекс вязкости для автоматических трансмиссий очень похожи на моторные масла. Моторные масла часто используются для передачи света. Чтобы облегчить различие между ATF и моторными маслами, ATF всегда окрашиваются в красный цвет. В результате принятия законодательства доля масел на минеральной основе снижается, и в настоящее время предпочтение отдается экологически чистым всесезонным маслам на синтетической и эфирной основе.Из-за лучшей термоокислительной стабильности масла на основе сложных эфиров используются вместе с ПАО и базовыми маслами, подвергнутыми гидрокрекингу.
CVT в автотранспортных средствах обеспечивают работу двигателя внутреннего сгорания при минимальном расходе топлива. Те же требования применяются как к жидкостям для вариаторов, так и к ATF. Вязкость, присадки и базовые масла очень похожи; однако модификаторы трения имеют большое значение.
Подходящие трансмиссионные жидкости на основе растительных масел для использования в сельском и лесном хозяйстве (включая тракторы) могут состоять из 69 мас.% RSO или HOSNO и 31 мас.% Lubrizol LZ9999 [80].Высокоолеиновые растительные масла (C18: 1> 80%) с 1–10% двойных ненасыщенных и 0,1–1% тройных ненасыщенных жирных кислот и естественным индексом вязкости ≥ 200 заявлены как гидравлическая жидкость и трансмиссионная жидкость [81]. Линия продуктов компании International Lubricants, Inc. (ILI, Сиэтл, Вашингтон), производителя смазочных материалов на растительной основе (включая смазочные материалы с полной потерей, гидравлические жидкости и другие), включает успешную добавку к ATF (Lubegard ™). Продукт основан на технологии жидких эфиров воска, которая связывает FA высокоэрукового рапсового масла (HERO) со спиртами с образованием линейного жидкого воска; это вещество похоже на масло кашалота, которое использовалось в качестве присадки к трансмиссии в прошлом (до 1972 года), и имеет превосходные характеристики износостойкости и другие рабочие характеристики.
Новая шестиступенчатая автоматическая коробка передач Toyota A761E для автомобилей с задним приводом
Образец цитирования: Нодзаки, Ю., Танака, Ю., Томомацу, Х., Цукамото, Х. и др., «Новая шестиступенчатая автоматическая трансмиссия Toyota A761E для автомобилей с задним приводом», Технический документ SAE 2004-01-0650, 2004 г., https://doi.org/10.4271/2004-01-0650.
Загрузить Citation
Автор (ы): Ёсинобу Нодзаки, Ёсиказу Танака, Хидео Томомацу, Хироюки Цукамото, Футоми Хандзи
Филиал: Toyota Motor Corp., Aisin AW Co., Ltd.
Страницы: 9
Событие: Всемирный конгресс и выставка SAE 2004
ISSN: 0148-7191
e-ISSN: 2688-3627
Также в: Симпозиум по трансмиссии и трансмиссии 2004-SP-1817, журнал SAE 2004 по легковым автомобилям: Механические системы-V113-6
NSK разрабатывает первый в мире датчик крутящего момента для автоматических трансмиссий | Новости | Компания
Токио, Япония, 19 ноября 2013 г. — NSK Ltd.(NSK; штаб-квартира: Токио, Япония; президент и генеральный директор: Норио Оцука) сегодня объявила о разработке блока датчика крутящего момента, который помогает создавать более компактные, легкие и более эффективные трансмиссии, такие как АКПП (автоматическая трансмиссия) и ременной вариатор (бесступенчатая трансмиссия). ), а также снижает ударную нагрузку при переключении.
NSK начнет продавать устройство производителям автомобилей и трансмиссий, чтобы коммерциализировать этот недавно разработанный модуль датчика крутящего момента.
Одним из способов повышения топливной экономичности и комфорта автомобилей является повышение эффективности и уменьшение толчков при переключении автоматических трансмиссий.КПП и ременной вариатор передают мощность, толкая сцепление или шкив под давлением масла (OP). Оптимальное давление масла зависит от момента нагрузки трансмиссии. Если давление масла слишком низкое, мощность не будет передаваться. Однако, если давление масла будет слишком высоким, эффективность передачи энергии снизится. Чтобы решить эту проблему, уровень крутящего момента определяется по величине кручения вала, а затем обеспечивается обратная связь с гидравлическими органами управления для достижения оптимального давления масла и, таким образом, повышения эффективности передачи мощности.Кроме того, скорость включения муфты трансмиссии также оптимизируется на основе обнаруженного уровня крутящего момента. Это способствует более плавной передаче мощности и снижению толчков при переключении передач от АКПП. Однако из-за уровня влияния деформации в картере трансмиссии и более низкого уровня кручения до сих пор было невозможно реализовать разрешение измерения, необходимое для управления переключением передач.
Компания NSK разработала первый в мире датчик крутящего момента, который помогает уменьшить толчки при переключении передач и повысить эффективность автоматических трансмиссий.
(1) Высокое разрешение (высокая точность)
NSK улучшила разрешение, соединив вал первичной шестерни и вал вторичной шестерни с помощью компонента, который легко вращается (торсион), и удлинил торсион в осевом направлении, что позволило увеличить угол скручивания вала.
NSK дополнительно улучшила разрешение, используя структуру с двумя кодировщиками рядом друг с другом, чтобы предотвратить разницу зазоров между датчиком и кодировщиками из-за влияния деформации в корпусе передачи.
(2) Повышенная прочность
NSK повысила долговечность этого агрегата за счет использования конструкции, в которой на торсион действует только скручивающая нагрузка, благодаря чему валы шестерен воспринимают изгибающую нагрузку.
Синтез конфигурации и анализ характеристик 9-ступенчатой автоматической коробки передач | Китайский журнал машиностроения
Исследования показывают, что диапазон изменения передаточных чисел, интервал передаточных чисел и эффективность трансмиссии являются важными показателями для оценки производительности механизмов АКПП.С другой стороны, механические характеристики механизмов AT имеют важное влияние на производительность и срок службы системы. В этом разделе предполагается проанализировать производительность предложенных механизмов AT, показанных на рисунке 8. С этой целью механизм AT (1) взят в качестве примера, чтобы проиллюстрировать процесс анализа. Рисунок 9 подробно иллюстрирует структуру механизма AT (1).
Рисунок 9
Структурная схема механизма АКПП (1)
Рисунок 9 показывает, что механизм АКП в основном состоит из гидравлической трансмиссии и механической трансмиссии.Замечено, что эти две части установлены в корпусе. Кроме того, часть гидравлической трансмиссии в основном состоит из преобразователя крутящего момента, а часть механической трансмиссии состоит из EGT и шести элементов переключения. EGT состоит из четырех PGS (называемых PGS ₁ -PGS ₄) и пяти соединительных компонентов (называемых IC ₁ -IC ₅). Кроме того, элементы переключения включают два сцепления (то есть A, B) и четыре тормоза (то есть C, D, E, F). Мощность от входного вала (I) передается через часть гидравлической трансмиссии и часть механической трансмиссии на выходной вал (O), так что транспортное средство движется с ожидаемой скоростью.
На рисунке 9 показано, что каждый PGS состоит из четырех элементов, включая солнечную шестерню (S), коронную шестерню (R), планетарную шестерню (P) и водило (PC). Эти элементы связаны друг с другом через микросхемы и переключающие элементы. Каждая ИС работает как связующее звено и соединяет два элемента между двумя PGS, постоянно образуя компонент. С другой стороны, переключающий элемент соединяет или разделяет компоненты на разных передачах. Различные передаточные числа могут быть получены путем выборочного соединения или разделения различных элементов переключения.Следует указать, что предлагаемый механизм АКПП имеет десять различных передаточных чисел (включая передачу заднего хода), так что он относится к категории 9-ступенчатой трансмиссии.
Кинематический анализ
Кинематический анализ в основном включает в себя расчет передаточного числа и скорости вращения движущихся компонентов на каждой передаче, чтобы можно было получить диапазон и интервал передаточных чисел. Передаточное число механизма АКПП относится к отношению скорости входного вала к скорости выходного вала.Абсолютное значение передаточного числа указывает размер, в то время как соответствующий знак указывает соотношение между направлением вращения входного и выходного валов.
В настоящее время метод относительной скорости и аналогия с рычагом широко применяются для анализа ПТ с кинематической точки зрения. Аналогия с рычагом использует схему эквивалентного рычага, которая более интуитивна и полезна для расположения передаточных чисел. В настоящем исследовании аналогия с рычагом применяется для анализа предложенных механизмов АТ.На рисунке 10 показана эквивалентная рычажная схема предлагаемого механизма АКПП.
Рисунок 10
Схема эквивалентного рычага предлагаемого механизма АКПП (1)
На рисунке 10 показано, что в предлагаемом механизме АКП имеется шесть элементов переключения, два из которых должны контактировать одновременно, чтобы получить определенное передаточное число. Учитывая практическое применение системы AT, для каждого PGS количество задействованных тормозов не должно превышать одного. Между тем, в предлагаемом механизме АКПП имеется десять комбинированных режимов сцепления и тормоза.Характеристические параметры четырех PGS, равные отношению числа зубьев коронной и солнечной шестерни, представлены как K _n ( n = 1, 2, 3, 4).
Комбинированный режим 1: задействованы D и F
В этом режиме компоненты R ₁ R ₂ и PC ₃ R ₄ подключены к корпусу, а тормоза D и F задействованы. Между тем, R ₁ R ₂ и PC ₃ R ₄ являются стационарными, так что соответствующие скорости равны 0.За счет наложения точек опоры с одинаковой скоростью в точку опоры, механизм АКПП трансформируется в эквивалентный рычаг с шестью точками опоры, как показано на рисунке 11.
Рисунок 11 Диаграмма скорости эквивалентного рычага
, когда задействованы D и F
Точки опоры (1 ), (2) и (3) обозначают входной элемент S ₁ S ₂, элемент PC ₁ и компонентный PC ₂ S ₃, соответственно. Кроме того, точки опоры (4), (5) и (6) представляют компонент R ₁ R ₂ PC ₃ R ₄, выходной элемент R ₃ PC ₄ и элемент S ₄ , соответственно.Прямоугольная система координат O — XY устанавливается, как показано на рисунке 11. Ось эквивалентного рычага с шестью точками опоры считается осью Y , где положительное направление — от точки опоры (1) к точке опоры. (6). Выберите произвольную точку ниже точки опоры (1) на оси Y в качестве исходной точки O , а затем прямую линию, перпендикулярную оси Y , проходящую от исходной точки O , считается X — ось.В этом случае правильное направление — это положительное направление.
Точки опоры на оси Y представляют собой компоненты EGT. Для удобства расчета принято, что расстояние между точками опоры (4) и (5) составляет 1 мм. Впоследствии расстояние между другими точками опоры может быть получено и представлено характеристическими параметрами K _n ( n = 1, 2, 3, 4).
Ось X представляет скорость вращения каждого компонента.Для удобства расчета предполагается, что скорость вращения входного элемента (т. Е. Оси (1)) составляет 1 об / мин, а координата точки a равна (1, Y (1)). Кроме того, скорость вращения неподвижного элемента (т. Е. Оси (4)) установлена на 0 об / мин. Затем линия скорости ab механизма AT в это время получается путем соединения точки (1, Y (1)) с точкой (0, Y (4)). Точка b — это точка пересечения линии скорости и горизонтальной линии, проходящей через точку опоры (5). X — координаты пересечения линии скорости с горизонтальными линиями, проходящими через точки опоры, представляют собой скорости вращения компонентов, представленных точками опоры. Положительный и отрицательный знаки представляют то же самое и противоположное направление вращения компонентов по сравнению с входным элементом, соответственно. Например, координата X точки b отрицательна, что указывает на то, что направление вращения выходного элемента R ₃ PC ₄ противоположно направлению вращения входного элемента.
По основным свойствам подобных треугольников выражения скорости вращения могут быть получены для всех компонентов. Например, треугольник, состоящий из точек опоры (4), (5) и точки b , подобен треугольнику, состоящему из точек опоры (4), (1) и точки a . Координата X точки b , а именно скорость вращения выходного элемента R ₃ PC ₄, может быть получена соответственно:
$$ \ frac {{n _ {{{\ text { R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}}}}} {{n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text {S}} _ {2}} }}} = \ frac {{x_ {b}}} {{x_ {a}}} {=} — \ frac {{l_ {45}}} {{l_ {14}}} = — \ frac {1 } {{(1 + K_ {2}) K_ {3}}}, $$
(4)
$$ n _ {{{\ text {R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}}} = x_ {b} = — \ frac {1} {{(1 + K_ { 2}) K_ {3}}}, $$
(5)
, где \ (n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text {S}} _ {2}}} \) и \ (n _ {{{\ text {R}} _ {3 } {\ text {PC}} _ {4}}} \) обозначают скорость вращения входного элемента S ₁ S ₂ и выходного элемента R ₃ PC ₄, соответственно.Более того, x _b и x _a — это X -координата b и a точек, соответственно. Наконец, l _ij ( i , j = 1, 2,…, 6) обозначает расстояние между точками опоры ( i ) и ( j ).
Аналогичным образом можно получить скорость вращения других компонентов. Расчетные скорости представлены в таблице 1.
Таблица 1 Скорость вращения каждого компонента при включении D и F (об / мин)
X -координаты точек a и b представляют скорость вращения входного и выходного элементов соответственно. Исходя из определенных параметров, передаточное число может быть математически выражено следующим образом:
$$ i _ {\ text {DF}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text {S}} _ {2}}}}} {{n _ {{{\ text {R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}}}}} {=} — (1 + К_ {2}) К_ {3}, $$
(6)
где \ (i _ {\ text {DF}} \) обозначает передаточное число механизма АКПП, когда задействованы D и F.
Комбинированный режим 2: задействованы C и F
В этом режиме ПК элемента ₁ и компонентный ПК ₃ R ₄ подключены к корпусу, когда задействованы тормоза C и F. Между тем, PC ₁ и PC ₃ R ₄ являются стационарными, так что их скорости установлены на 0. На рисунке 12 показан эквивалентный рычаг с шестью точками опоры, трансформируемыми механизмом АКПП.
Рисунок 12
Диаграмма эквивалентной скорости рычага при задействовании C и F
На этом рисунке точки опоры (1), (2) и (3) обозначают входной элемент S ₁ S ₂, элемент S ₄ и выходной элемент R ₃ PC ₄ соответственно.Кроме того, точки опоры (4), (5) и (6) представляют компоненты PC ₁ PC ₃ R ₄, PC ₂ S ₃ и R ₁ R ₂ соответственно. На рисунке 12 показано, что линия мгновенной скорости ab механизма AT может быть получена путем соединения координат (1, Y (1)) и (0, Y (4)).
Тогда выражения скоростей вращения для компонентов могут быть получены через основные свойства подобных треугольников.Таблица 2 иллюстрирует результаты расчетов.
Таблица 2 Скорость вращения каждого компонента при включении C и F (об / мин)
Исходя из определенных параметров, передаточное число в этом режиме может быть математически выражено следующим образом:
$$ i _ {\ text { CF}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text {S}} _ {2}}}}} {{n _ {{{\ text {R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}}}}} = \ frac {{(1 + K_ {2}) K_ {1} K_ {3}}} {{K_ {2} — K_ { 1}}}, $$
(7)
где \ (i _ {\ text {CF}} \) обозначает передаточное число механизма АКПП, когда задействованы C и F.
Комбинированный режим 3–6: A включен
В этом режиме сцепление A включено, и элемент S ₄ и компонент S ₁ S ₂ соединены друг с другом. На рисунке 13 показан эквивалентный рычаг с шестью опорами, трансформируемыми механизмом АКПП.
Рисунок 13
Диаграмма скорости эквивалентного рычага при включенном сцеплении A
На рисунке 13 показано, что точки опоры (1), (2) и (3) обозначают входной элемент S ₁ S ₂ S ₄, выходной член R ₃ PC ₄ и компонент PC ₃ R ₄, соответственно.Кроме того, точки опоры (4), (5) и (6) представляют элемент PC ₁, компонент PC ₂ S ₃ и компонент R ₁ R ₂ соответственно.
Имеется четыре режима, соответствующих включению различных тормозов. Таким образом, соответственно могут быть получены четыре различных передаточных числа.
На рисунке 13 линии a ₁ b ₁ и a ₂ b ₂ представляют линии скорости механизма АКПП при включенных тормозах F и C соответственно.Кроме того, a ₃ b ₃ и a ₄ b ₄ обозначают линии скорости механизма АКПП при включенных тормозах E и D, соответственно. Таблица 3 показывает, что выражения скоростей вращения компонентов при включении различных тормозов могут быть получены с помощью основных свойств аналогичного треугольника.
Таблица 3 Скорость вращения каждого компонента при включении A (об / мин)
Компонент S ₁ S ₂ S ₄ является входным элементом, а R ₃ PC ₄ является выходным элементом .Согласно определению передаточного числа выражения описываются следующим образом.
Выражение передаточного числа при включенном тормозе F описывается следующим образом:
$$ i _ {\ text {AF}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text { S}} _ {2} {\ text {S}} _ {4}}}}} {{n _ {{{\ text {R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}} }}} = 1 + K_ {4}. $$
(8)
Выражение передаточного числа при включенном тормозе C описывается следующим образом:
$$ i _ {\ text {AC}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text { S}} _ {2} {\ text {S}} _ {4}}}}} {{n _ {{{\ text {R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}} }}} {=} \ frac {{(1 + K_ {3} + K_ {4}) (1 + K_ {2}) K_ {1}}} {{((1 + K_ {2}) (1 + K_ {3}) + K_ {4}) K_ {1} — K_ {2} K_ {4}}}.$$
(9)
Выражение передаточного числа при включенном тормозе E описывается следующим образом:
$$ i _ {\ text {AE}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text { S}} _ {2} {\ text {S}} _ {4}}}}} {{n _ {{{\ text {R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}} }}} {= 1 +} \ frac {{K_ {4}}} {{1 + K_ {3}}}. $$
(10)
Выражение передаточного числа при включенном тормозе D описывается следующим образом:
$$ i _ {\ text {AD}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text { S}} _ {2} {\ text {S}} _ {4}}}}} {{n _ {{{\ text {R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}} }}} = \ frac {{(1 + K_ {2}) (1 + K_ {3} + K_ {4})}} {{1 + K_ {2} + K_ {3} + K_ {4} + К_ {2} К_ {3}}}, $$
(11)
где \ (i _ {\ text {AF}} \), \ (i _ {\ text {AC}} \), \ (i _ {\ text {AE}} \) и \ (i _ {\ text {AD }} \) обозначают передаточное число механизма AT, когда A и F включены, передаточное число, когда A и C включены, передаточное число, когда A и E включены, и передаточное число, когда A и D включены, соответственно.Кроме того, \ (n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text {S}} _ {2} {\ text {S}} _ {4}}} \) представляет скорость вращения входной элемент S ₁ S ₂ S ₄.
Комбинированный режим 7–9: B включен
В этом режиме муфта B включена, и компоненты PC ₃ R ₄ и S ₁ S ₂ соединены друг с другом. На рисунке 14 показан эквивалентный рычаг с шестью опорами, трансформируемыми механизмом АКПП.
Рисунок 14
Диаграмма эквивалентной скорости рычага при включенном сцеплении B
Следует указать, что точки опоры (1), (2) и (3) представляют элемент S ₄, выходной элемент R ₃ PC ₄ и входной элемент S ₁ S ₂ PC ₃ R ₄ соответственно.Кроме того, точки опоры (4), (5) и (6) представляют элемент PC ₁, компонент PC ₂ S ₃ и компонент R ₁ R ₂ соответственно.
Разные передаточные числа получаются при включении разных тормозов. На рисунке 14 показано, что линии a ₁ b ₁, a ₂ b ₂ и a ₃ b ₃ представляют собой линии скорости Механизм АКПП при включенных тормозах D, E и C соответственно.Кроме того, таблица 4 показывает, что выражения скоростей вращения компонентов при включении различных тормозов могут быть получены с помощью основных свойств аналогичного треугольника.
Таблица 4 Скорость вращения каждого компонента при включении B (об / мин)
Компонент S ₁ S ₂ PC ₃ R ₄ — входной элемент, а R ₃ PC ₄ — выходной член. По определению передаточного числа выражения можно получить следующим образом.
Когда тормоз D включен, соответствующее передаточное число может быть выражено следующим образом:
$$ i _ {\ text {BD}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ {1 } {\ text {S}} _ {2} {\ text {PC}} _ {3} {\ text {R}} _ {4}}}}} {{n _ {{{\ text {R}}) _ {3} {\ text {PC}} _ {4}}}}} = \ frac {{(1 + K_ {2}) K_ {3}}} {{K_ {2} + K_ {3} ( 1 + K_ {2})}}. $$
(12)
Когда тормоз E включен, математическое выражение для передаточного числа:
$$ i _ {\ text {BE}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ {1} { \ text {S}} _ {2} {\ text {PC}} _ {3} {\ text {R}} _ {4}}}}} {{n _ {{{\ text {R}} _ { 3} {\ text {PC}} _ {4}}}}} = \ frac {{K_ {3}}} {{1 + K_ {3}}}.$$
(13)
Когда тормоз C включен, выражение для передаточного числа имеет следующий вид:
$$ i _ {\ text {BC}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ { 1} {\ text {S}} _ {2} {\ text {PC}} _ {3} {\ text {R}} _ {4}}}}} {{n _ {{{\ text {R}) } _ {3} {\ text {PC}} _ {4}}}}} = \ frac {{(1 + K_ {2}) K_ {1} K_ {3}}} {{(1 + K_ { 1}) K_ {2} + (1 + K_ {2}) K_ {1} K_ {3}}}, $$
(14)
где \ (i _ {\ text {BD}} \), \ (i _ {\ text {BE}} \) и \ (i _ {\ text {BC}} \) обозначают передаточное число механизма АКПП, когда B и D, B и E, а также B и C заняты соответственно.Кроме того, \ (n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text {S}} _ {2} {\ text {PC}} _ {3} {\ text {R}} _ {4 }}} \) Представляет скорость вращения входного элемента S ₁ S ₂ PC ₃ R ₄.
Комбинированный режим 10: A и B включены
В этом режиме компоненты PC ₃ R ₄, S ₁ S ₂ и элемент S ₄ соединены друг с другом, когда муфты A и B занимаются вместе. Между тем, PGS ₄ движется в одиночку, образуя атрезию, которая передает входное движение непосредственно на выходной элемент, реализуя прямую передачу.Рисунок 15 показывает, что соединение координат (1, Y (1)) и (1, Y (3)) и линии скорости a ₁ a ₂ механизма AT может быть полученный.
Рис. 15
Диаграмма эквивалентной скорости рычага, когда A и B зацеплены вместе
В этом режиме скорости вращения всех компонентов одинаковы, что равно скорости вращения входного элемента, а именно 1 об / мин. Математически это можно выразить следующим образом:
$$ n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text {S}} _ {2} {\ text {S}} _ {4}} } = n _ {{{\ text {R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}}} = n _ {{{\ text {PC}} _ {3} {\ text {R} } _ {4}}} = n _ {{{\ text {PC}} _ {1}}} = n _ {{{\ text {PC}} _ {2} {\ text {S}} _ {3} }} = n _ {{{\ text {R}} _ {1} {\ text {R}} _ {2}}} = 1.$$
(15)
X — координаты точек a ₁ и a ₂ представляют одновременно скорость вращения входного элемента. Кроме того, координата X точки b представляет скорость вращения выходного элемента. Тогда передаточное число может быть получено следующим образом:
$$ i _ {\ text {AB}} = \ frac {{n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text {S}} _ {2} {\ text {S}} _ {4}}}}} {{n _ {{{\ text {R}} _ {3} {\ text {PC}} _ {4}}}}} = 1, $$
(16)
, где \ (i _ {\ text {AB}} \) и \ (n _ {{{\ text {S}} _ {1} {\ text {S}} _ {2} {\ text {S}}) _ {4}}} \) обозначают передаточное число механизма АКПП, когда A и B включены, и скорость вращения входного элемента S ₁ S ₂ S ₄, соответственно.
Механический анализ
Механический анализ механизма AT относится к расчету крутящих моментов в точках зацепления шестерен, включая внешний крутящий момент механизма EGT и внутренний крутящий момент PGS. В качестве ключевой части механизма АКПП крутящий момент, приложенный к элементам механической трансмиссии, заметно влияет на рабочие характеристики и срок службы [48]. Для проведения анализа предполагается, что в механизме AT нет трения и он движется равномерно.Механический анализ механизма ПТ можно упростить до уравнения равновесия параллельных сил, которое может быть решено методом аналогии с рычагом.
Если для передачи мощности применяется элемент, PGS, включающий этого элемента, считается активным. В качестве примера возьмем условия силы при передаче заднего хода. Тогда два PGS активны, в то время как два других PGS не участвуют в передаче мощности, когда задействованы тормоза D и F. На рисунке 16 показано силовое условие.Следует указать, что входной и выходной элементами являются солнечная шестерня S ₂ и коронная шестерня R ₃ соответственно. Кроме того, неподвижными элементами являются зубчатый венец R ₂ и водило PC ₃.
Рисунок 16
Диаграмма анализа крутящего момента при задействовании D и F
На рисунке 16, T _I, T _O и T _b обозначают входной крутящий момент, выходной крутящий момент и тормоз крутящий момент соответственно.
Внешний анализ крутящего момента
Обычно задается входной крутящий момент T _I и действует на входной элемент S ₂. Кроме того, выходной крутящий момент T _O, действующий на выходной элемент R ₃, может быть рассчитан в форме, приведенной ниже, на основе передаточного числа, полученного в разделе 3.1.
$$ T _ {\ text {O}} = — i _ {\ text {DF}} T _ {\ text {I}} = (1 + K_ {2}) K_ {3} T _ {\ text {I} }. $$
(17)
Тормозной момент T _b, действующий на неподвижные элементы R ₂ и PC ₃, может быть рассчитан в соответствии с балансом внешних моментов от горизонтального направления:
$$ T _ {\ text {b }} = — T _ {\ text {I}} — T _ {\ text {O}} = — (1 + K_ {3} + K_ {2} K_ {3}) T _ {\ text {I}}.$$
(18)
Анализ внутреннего крутящего момента
Внутренний крутящий момент PGS относится к крутящему моменту, приложенному планетарной шестерней к центральным зубчатым колесам, находящимся в зацеплении с ней или поддерживающим ее водилом. Согласно уравнению равновесия крутящих моментов, прилагаемых центральными шестернями и водилом планетарной шестерни в PGS, между крутящими моментами сохраняется следующая корреляция:
$$ \ frac {{T _ {\ text {S}}}} {1} = \ frac {{T _ {\ text {R}}}} {K} = \ frac {{T _ {\ text {PC}}}} {- (1 + K)}.$$
(19)
Следует указать, что изначально анализируется элемент с определенным внешним крутящим моментом и только одним внутренним крутящим моментом. Фактически, этот конкретный член участвует в движении только одного PGS. Согласно третьему закону Ньютона, внутренний крутящий момент элемента равен по величине и противоположен по направлению по сравнению с внешним крутящим моментом, действующим на него.
На рисунке 16 показано, что входной элемент S ₂ участвует только в движении PGS ₂.Тогда внутренний крутящий момент S ₂ может быть получен следующим образом:
$$ T _ {{{\ text {S}} _ {2}}} = — T _ {\ text {I}}. $$
(20)
На основе уравнения. (19) внутренний крутящий момент R ₂ можно получить как:
$$ T _ {{{\ text {R}} _ {2}}} = K_ {2} T _ {{{\ text {S }} _ {2}}} = — K_ {2} T _ {\ text {I}}. $$
(21)
Тогда внутренний крутящий момент ПК ₂ можно выразить следующим образом:
$$ T _ {{{\ text {PC}} _ {2}}} = — T _ {{{\ text {S} } _ {2}}} — T _ {{{\ text {R}} _ {2}}} = (1 + K_ {2}) T _ {\ text {I}}.$$
(22)
С другой стороны, выходной элемент R ₃ участвует только в движении PGS ₃, так что внутренний крутящий момент R ₃ может быть получен следующим образом:
$$ T _ {{{\ text {R}} _ {3}}} = — T _ {\ text {O}} = — (1 + K_ {2}) K_ {3} T _ {\ text {I}}. $$
(23)
На основе уравнения. (19) внутренний крутящий момент S ₃ можно выразить как:
$$ T _ {{{\ text {S}} _ {3}}} = \ frac {1} {{K_ {3}} } T _ {{{\ text {R}} _ {3}}} = — (1 + K_ {2}) T _ {\ text {I}}.$$
(24)
Тогда внутренний крутящий момент ПК ₃ можно получить в следующей форме:
$$ T _ {{{\ text {PC}} _ {3}}} = — T _ {{{\ text {S }} _ {3}}} — T _ {{{\ text {R}} _ {3}}} = (1 + K_ {2}) (1 + K_ {3}) T _ {\ text {I}} . $$
(25)
Процесс анализа других передач аналогичен анализу передачи заднего хода. Поэтому в этой статье они не рассматриваются по отдельности. При условии заданного входного крутящего момента или определенной нагрузки крутящий момент каждого элемента может быть рассчитан для проверки рабочего состояния элементов и оценки производительности и срока службы.
Анализ потока мощности
Для определенного комбинированного режима путь передачи мощности внутри механизма AT может быть четко описан с помощью анализа потока мощности, который полезен для наблюдения за циркулирующей мощностью и играет важную роль в точная оценка эффективности [25]. Скорость вращения и внутренний крутящий момент каждого элемента определяются на основе кинематического и механического анализа. Тогда мощность, передаваемая каждым элементом, описывается следующим уравнением:
$$ P _ {\ text {X}} = T _ {\ text {X}} \ frac {{2 {{\ pi}} n _ {\ текст {X}}}} {60} = \ frac {{{\ pi}}} {30} T _ {\ text {X}} n _ {\ text {X}}, $$
(26)
, где P _X, T _X и n _X обозначают мощность, внутренний крутящий момент элемента X и скорость вращения элемента X соответственно.
Предполагая направление входного крутящего момента и входной скорости вращения как положительное, направление мощности оценивается по следующим правилам:
Если P _X> 0, мощность течет в элемент X, так что элемент X — ведомый элемент;
Если P _X <0, мощность течет из элемента X, так что элемент X является приводным элементом;
Если P _X = 0, мощность течет через элемент X.
Для элементов PGS мощность перетекает от ведущего элемента к ведомому. Более того, для элементов, соединенных интегральными схемами или переключающими элементами, мощность перетекает от ведомого элемента к ведущему. Следует указать, что на эквивалентной схеме рычага стрелки нанесены, чтобы указать направление мощности. Затем можно получить диаграммы потока мощности для каждого передаточного числа, чтобы выразить пути передачи мощности.
Если мощность, передаваемая через какой-либо компонент, превышает входную мощность, возникает циркулирующая мощность.Циркулирующая мощность вредна и снижает эффективность передачи, особенно когда циркуляционная мощность слишком высока. Следовательно, циркулирующую мощность следует учитывать на этапе проектирования механизмов AT.
Анализ эффективности передачи
Эффективность передачи механизма AT является важным параметром для оценки производительности механизма. Для удобства расчета в анализе [42] приняты следующие допущения:
(1)
Учитываются только потери при зацеплении шестерен, другие потери, такие как потери в подшипниках и разбрызгивание, игнорируются.
(2)
Предположим, что нет никаких потерь, вызванных предполагаемым движением. Более того, подразумеваемое движение не вызывает передачи зацепления.
(3)
Предположим, что общие потери передачи PGS вызваны потерями при зацеплении шестерен при относительном движении.Кроме того, потеря зацепления шестерен, вызванная относительным движением, такая же, как и при передаче с фиксированной осью.
Исходя из вышеупомянутых предположений, потеря зацепления шестерни фактически является потерей крутящего момента, вызванной трением в зубчатых парах. Поэтому в настоящем исследовании для определения эффективности передачи используется метод крутящего момента. Метод крутящего момента подходит для всех конструкций механизмов АКПП, и процесс его вывода прост.{{x_ {n}}}) \) обозначает преобразование реального крутящего момента, где η _c указывает эффективность PGS, когда водило зафиксировано со значением 0,97. Значение x _м ( м = 1, 2,…, n ) включает направления потока мощности PGS _м и рассчитывается по следующему уравнению:
$$ x_ {m} = {\ text {sign}} \ left ({\ frac {\ partial \ ln i} {{\ partial K_ {m}}}} \ right). $$
(28)
А именно, x _м = + 1, когда \ (\ frac {\ partial \ ln i} {{\ partial K_ {m}}}> 0 \), а x _м = — 1, когда \ (\ frac {\ partial \ ln i} {{\ partial K_ {m}}} <0 \).
Численный пример и сравнительный анализ
Учитывая рациональность радиального размера, диапазон характеристического параметра K однопланетного PGS обычно составляет 4 / 3-4. Для повышения комфортности переключения механизмов АКПП интервал передаточных чисел должен быть как можно меньше в пределах 1,1–1,6. Следует указать, что нижний предел КПД передачи передних передач составляет не менее 0,925. Однако допускается не меньше 0.87 для редко используемых передач, таких как первая передача и передача заднего хода [49].
Числовой пример
Для получения ряда характеристических параметров и соответствующих наборов передаточных чисел характеристические параметры 4 PGS рассматриваются как переменные, а диапазон изменения характеристических параметров и интервал передаточных чисел рассматриваются как циклические. интервал и условие ограничения соответственно. В качестве примера возьмем один из наборов характеристических параметров: K ₁ = 1.4, K ₂ = 3, K ₃ = 1,4 и K ₄ = 2,2. В таблице 5 показаны передаточные числа, интервал передаточных чисел и ранжирование передач механизма AT.
Таблица 5 Передаточные числа, интервал передаточного числа и ранг передаточного числа нового механизма АКПП (1)
Таблица 5 показывает, что интервал передаточных чисел между каждой передачей приближается к эмпирическому значению, а характеристические параметры соответствуют требованиям применения.
Предположим, что скорость вращения входного элемента составляет 1 об / мин, а внешний крутящий момент, приложенный к входному элементу, равен 1 Н · м.Таблица 6 показывает, что, игнорируя потери мощности, мощность, проходящая через каждый элемент, может быть получена на основе уравнения. (26).
Таблица 6 Мощность, проходящая через каждый элемент нового механизма АКПП (1) (Вт)
Диаграммы потоков мощности для каждого передаточного числа могут быть получены в соответствии со знаком мощности, показанным в Таблице 6. Взяв заднюю передачу и 1-ю передачу В качестве примеров схемы потока мощности показаны на рисунке 17.
Рисунок 17
Диаграммы потока мощности при передаче заднего хода и 1-й передаче
Замечено, что циркулирующая мощность возникает на 1-й передаче.Значение циркулирующей мощности равно мощности элемента S ₂, а именно 0,875 Вт, что не слишком много. Следовательно, механизм AT по-прежнему доступен.
КПД трансмиссии механизма АКПП можно рассчитать на основе метода крутящего момента. Взяв заднюю передачу в качестве примера и в соответствии с уравнениями. (6) и (28) получаются следующие уравнения:
$$ \ frac {{\ partial \ ln (- (1 + K_ {2}) K_ {3})}} {{\ partial K_ {2 }}} = \ frac {1} {{1 + K_ {2}}} = \ frac {1} {4}> 0, $$
(29)
$$ \ frac {{\ partial \ ln (- (1 + K_ {2}) K_ {3})}} {{\ partial K_ {3}}} = \ frac {1} {{K_ {3 }}} = \ frac {1} {1.{{x_ {3}}}) = — 5. 3 1. $$
(31)
Тогда эффективность передачи получается следующим образом:
$$ \ eta = \ frac {{\ hat {i}}} {i} = \ frac {- 5.31} {- 5.6} = 0,9482. $$
(32)
Аналогичным образом рассчитываются КПД передачи других передач, и результаты расчетов показаны в Таблице 7.
Таблица 7 КПД передачи для каждой передачи
Таблица 7 показывает, что КПД передачи приближается к эмпирическому значению.Поэтому КПД передачи заднего хода, 1-й и 3-й передачи немного ниже.
Кроме того, анализируются кинематика и эффективность передачи трех других новых механизмов AT. Таблицы 8, 9 и 10 показывают передаточные числа, интервал передаточных чисел и эффективность трансмиссии каждого механизма АКПП, соответственно.
Таблица 8 Передаточные числа, интервал передаточного числа и КПД трансмиссии нового механизма АКПП (2) Таблица 9 Передаточные числа, интервал передаточного числа и КПД трансмиссии нового механизма АКПП (3) Таблица 10 Передаточные числа , интервал передаточного числа и эффективность трансмиссии нового механизма АКПП (4)
Сравнительный анализ
Передаточные числа и интервалы передаточных чисел существующих механизмов АКП получены из справочников.[38,39,40]. Кроме того, КПД существующих механизмов АКПП рассчитывается на основе метода аналогии с рычагом и метода крутящего момента, которые показаны в таблицах 11, 12 и 13.
Таблица 11 Передаточные числа, интервал передаточного числа и КПД трансмиссии ZF 9HP Таблица 12 Передаточные числа, интервал передаточного числа и эффективность трансмиссии Benz 9G-Tronic Таблица 13 Передаточные числа, интервал передаточного числа и эффективность трансмиссии GM 9T50E 
На рисунке 18 представлен сравнительный анализ диапазонов передаточных чисел семи механизмов АКПП.Замечено, что диапазон передаточных чисел у 9T50E самый низкий, а у нового механизма АКПП (3) самый высокий. Более того, обнаружено, что нет большой разницы в диапазоне передаточных чисел между четырьмя новыми AT и тремя существующими AT, что означает, что диапазоны передаточных чисел новых AT соответствуют требованиям практического применения.
Рисунок 18
Сравнительный анализ диапазонов передаточных чисел семи механизмов АКПП
На рисунке 19 показан сравнительный анализ диапазонов передаточных чисел семи механизмов АКП.Замечено, что интервалы передаточных чисел новых АКПП (3) и (4) сильно колеблются, что означает, что характеристики переключения передач плохие. Существуют интервалы передаточных чисел больше 1,6 и меньше 1,1 для новых АКПП (2), (3), (4) и существующих АКПП 9HP и 9G-Tronic. Таким образом, интервалы передаточных чисел новых АТ (1) и 9Т50Е полностью соответствуют эмпирическому значению 1,1–1,6, что существенно влияет на плавность переключения передач и комфортное вождение.
Рисунок 19
Сравнительный анализ интервалов передаточных чисел семи механизмов АКПП
На рисунке 20 показан сравнительный анализ КПД трансмиссии семи механизмов АКП.Эффективность передачи всех AT удовлетворяет условиям ограничения. Помимо передачи заднего хода и 1-й передачи, КПД других передач новых АКПП относительно высок, что не сильно отличается от существующих АКПП.