Как работает автоматическая коробка передач (АКПП) автомобиля

В статье рассказано как работает автоматическая коробка передач (АКПП) у автомобиля, устройство и назначение основных элементов, из которых она состоит.

Будут подробно описаны стратегии электронного управления АКПП, рекомендации по техническому обслуживанию и меры предосторожности при эксплуатации при различных режимах движения автомобиля.

Полученные знания помогут узнать, как пользоваться автоматической коробкой и контролировать ее режимы, – это значительно увеличит ресурс коробки автомат и обеспечит повышение безопасности дорожного движения.

Устройство автоматической коробки передач: назначение и элементы

Автоматическая коробка передач необходима для изменения крутящего момента, создаваемого двигателем, и передачи его ведущему мосту автомобиля.

Автоматическая коробка передач для начинающих водителей позволяет облегчить управление автомобилем и увеличивает комфорт при движении. Переключения производятся плавно, без рывков, что увеличивает срок службы трансмиссии.

Чтобы узнать, как работает коробка автомат, возможно только разобравшись в ее конструкции. АКПП состоит из трех основных узлов: гидротрансформатор; планетарные передачи; гидравлический блок с электронным управлением.

Устройство гидротрансформатора АКПП

Для механической связи двигателя, в качестве сцепления на автоматической коробке используется гидротрансформатор, который включает в себя несколько элементов: насосное колесо; турбинное колесо; реактор с муфтой свободного хода.

В основе принципа работы гидротрансформатора АКПП используются законы гидравлики и центробежных сил, а при определенных условиях работы осуществляет жесткую связь двигателя и коробки передач с помощью блокирующей муфты.

Устройство гидротрансформатора АКПП показано на рисунке и состоит из элементов, описанных ниже.

Насосное колесо соединено с кожухом гидротрансформатора, они образуют корпус гидротрансформатора. Лопатки насосного колеса расположены на внутренней стороне крышки корпуса. Кожух гидротрансформатора крепится к маховику.

Поэтому насосное колесо вращается с той же частотой, что и двигатель, а лопатки насосного колеса обеспечивают циркуляцию трансмиссионной жидкости масла в корпусе гидротрансформатора.

Турбинное колесо крепится в корпусе гидротрансформатора напротив насосного колеса с возможностью вращения. Если масло ATF подается насосным колесом, гидродинамическая сила действует на лопатки турбины. Турбина через зубчатое зацепление соединена с первичным валом коробки.

Реактор с муфтой свободного хода расположен между насосным и турбинным колесом. В сочетании с муфтой свободного хода реактор обеспечивает оптимальное изменение направления масляного потока от турбины на насосное колесо. Реактор имеет муфту свободного хода, допускающую только одно направление вращения.

Муфта свободного хода состоит из двух подшипниковых колец, которые отделены друг от друга витыми роликами. Внутреннее кольцо подшипника жестко сидит на шпонке опоры реактора, выступающей в коробку передач. Наружное кольцо подшипника расположено над внутренним кольцом и отделено от него витыми роликами.

Пружины прижимают ролики к верхнему концу отфрезерованных в наружном кольце косых пазов. Против часовой стрелки ролики зажимаются в наклонных выступах, и свободный ход блокируется. По часовой стрелке ролики отжимаются из выступов, и свободный ход деблокируется.

Приводимое в действие двигателем насосное колесо создает посредством масляного потока через реактор гидродинамическую связь с турбинным колесом. Масляный поток на пути – насосное колесо – турбинное колесо – реактор – насосное колесо в общей сложности дважды меняет направление движения.

Реактор в зоне гидротрансформатора защищен от вращения в обратную сторону.
Муфта свободного хода обеспечивает его безотказное вращение в зоне соединения.

Изменение направления движения создает увеличенный подпор – увеличенный крутящий момент. При втором изменении направления движения трансмиссионной жидкости в неподвижном реакторе оно подпирается, и крутящий момент, созданный при первом повороте на турбинном колесе, возрастает.

Чем больше разница между частотой вращения насосного и турбинного колеса, тем сильнее обратный подпор на лопастях турбинного колеса, и вместе с ним выше усиление крутящего момента. Часть крутящего момента гидротрансформатор теряет из-за проскальзывания жидкости.

Повышенное проскальзывание в лопатках насосного и турбинного колеса возникает при нагрузках на двигатель и коробку, которые создают высокие усилия в гидротрансформаторе. Этот эффект более отчетливо проявляется на высоких скоростях.

Чтобы ему противодействовать, применяется муфта блокировки гидротрансформатора, приводимая в действие гидравликой. Этой муфтой осуществляется механическое соединение между двигателем и АКПП, при этом она соединяет напрямую турбинное колесо с кожухом гидротрансформатора.

Муфтой блокировки гидротрансформатора управляет блок управления коробкой передач (TCM). Модуль управления коробкой передач передает сигналы широтно-импульсной модуляции на расположенный в гидравлическом контуре электромагнитный клапан муфты блокировки гидротрансформатора.

Масляный насос и регулировка давления в АКПП

Для управления муфтами, ленточными тормозами, смазки коробки передач и т. д. масляным насосом создается давление и подача трансмиссионной жидкости. Наиболее часто применяются масляные насосы с внутренним зацеплением шестерен. Насос состоит из двух шестерен: внутренней ведущей и наружной ведомой.

Чтобы зубья шестерен входили в частичное зацепление, центры шестерен относительно друг друга смещены. Ведомая шестерня приводится в движение от хвостовика гидротрансформатора. Чтобы жидкость не могла обратно вернуться к впускному тракту, между шестернями установлена серповидная перемычка.

Масло ATF подается при работе двигателя. При вращении шестерни создают зону пониженного давления в зоне впуска, и жидкость всасывается насосом. Во время оборота зубья захватывают жидкость во впуске и нагнетают ее между зубьями внутренней и наружной шестерни через насос.

Когда зубья внутренней и наружной шестерен снова войдут в зацепление на выпускной стороне насоса, на масло ATF оказывается давление, выдавливающее его из насоса и подающее в гидросистему.

Контур, который оказывается под давлением насоса постоянной производительности, должен снабжаться устройством для регулировки давления.

Регулирование давления обеспечивается установленным в гидравлический контур регулирующим клапаном. Регулирующий клапан контролирует рабочее давление в АКПП.

С помощью регулируемого давления масла обеспечивается плавное включение или создание скольжения, необходимого для срабатывания соответствующих муфт или тормозов. Контур регулирования давления включает в себя следующие элементы:

1. Регулирующий клапан.
2. Масляный насос.
3. Масляный фильтр.
4. Масляный поддон.
5. Возвратная магистраль.
6. Подводящая магистраль гидротрансформатора.
7. Аккумулятор и регулятор давления.

Созданное насосом рабочее давление иногда бывает слишком высоким или слишком низким для определенных зон внутри АКПП, поэтому гидравлические контуры оснащаются гидроаккумуляторами, клапанами-аккумуляторами давления и регулирующими клапанами.

Эти устройства служат для «точной настройки» давления в отдельных контурах гидросистемы, чтобы при их включении давление соответствовало крутящему моменту, переданному АКПП. Регулирующие клапаны ограничивают поток через свои выпускные отверстия и снижают таким образом рабочее давление. Клапаны-аккумуляторы снижают давление включения.

Коробка автомат управление: фрикционные муфты и тормозные ленты

Выбор и переключения передач в автоматической коробке осуществляется фрикционными муфтами и ленточными тормозами, обеспечивающими плавное изменение крутящего момента, передаваемого двигателем к коробке через гидротрансформатор.

В зависимости от выбора необходимой передачи часть компонентов планетарной передачи замедляется или останавливается тормозными лентами с сервоприводом. Для жесткой связи и синхронизации оборотов двух компонентов применяются многодисковые муфты.

Вал автоматической коробки с узлами планетарной передачи связывается многодисковыми фрикционными муфтами, ступицы которых установлены на валу и имеют шлицевое соединение с ним.

Внешние зубья ступицы муфты находятся в зацеплении с внутренними зубьями фрикционных дисков, на которых с двух сторон расположены фрикционные накладки, и вместе они объединены в пакет фрикционных дисков.

Для остановки коронных шестерен в планетарных передачах применяется тормозная лента с сервоприводом, управляемым давлением масла через клапана управления. Лента охватывает тормозной барабан с фрикционным покрытием.

Для блокировки вторичного вала автоматической коробки необходим парковочный механизм, и включать его разрешено только на неподвижном автомобиле. Детали парковочного механизма на разных моделях АКПП могут конструктивно различаться.

Вторичный вал имеет дополнительную шестерню для парковочного механизма. Главным образом в планетарном ряде Ravigneaux водило или коронная шестерня имеют дополнительное зубчатое зацепление.

При включении селектора АКПП в парковочное положение приводится в действие толкатель, который загоняет стопор парковочного механизма в шестерню. Конструкцией парковочного механизма предусмотрено зацепление шестерни и стопора, даже если они не соосны, из-за скошенных краев компонентов.

Планетарные передачи АКПП

Несколько планетарных передач объединены в планетарный механизм, за счет этого обеспечиваются необходимые передаточные отношения, а также возможность изменения направления вращения. Планетарная передача состоит как минимум из коронной шестерни, солнечной шестерни и планетарных шестерен с водилом.

Для обеспечения тех же передаточных чисел с меньшим количеством шестерен применяются комбинированные планетарные передачи Simpson или Ravigneaux.

Преимущество обеих систем в компактности и отбор мощности происходит через самую большую шестерню – коронную.

Одноступенчатая планетарная передача

Одноступенчатая планетарная передача состоит из коронной шестерни, нескольких планетарных – сателлитов, солнечной шестерни с валом, вала планетарной передачи и водила планетарной передачи.

Сателлиты обкатываются на солнечной шестерне и снаружи проворачиваются от коронной шестерни за счет внутреннего зацепления.

Шестерни находятся в постоянном зацеплении, поэтому за счет фиксации или разобщения различных элементов конструкции можно получать разные передаточные числа.

Максимальное понижающее передаточное отношение вперед

Для максимального понижающего передаточного отношения на передней передаче необходимо выполнить условия: солнечная шестерня вращается по часовой стрелке с входной частотой вращения. Коронная шестерня удерживается.

Сателлиты обкатываются на неподвижной коронной шестерне против направления вращения.

Водило планетарной передачи вращается, как и солнечная шестерня, по часовой стрелке, однако с явно меньшей выходной частотой вращения.

Минимальное понижающее передаточное отношение вперед

Для минимального понижающего передаточного отношения на передней передаче необходимо выполнить следующие условия: коронная шестерня вращается по часовой стрелке с входной частотой вращения.

Солнечная шестерня удерживается. Сателлиты обкатываются по неподвижной солнечной шестерне по часовой стрелке.

Водило планетарной передачи вращается, как и коронная шестерня, по часовой стрелке, однако с уменьшенной выходной частотой вращения.

Прямая передача вперед

Любая шестерня может быть ведущим компонентом, и любые две шестерни могут быть взаимно заблокированы, чтобы обеспечить это передаточное отношение.

Для передаточного отношения на прямой передней передаче необходимо выполнить следующие условия: солнечная шестерня вращается по часовой стрелке и является ведущим компонентом.

Водило и коронная шестерня блокируют друг друга (все шестерни вращаются как единый сборочный узел). Планетарная передача целиком вращается в одном направлении.

Максимальное повышающее передаточное отношение вперед

Для максимального повышающего передаточного отношения на передней передаче необходимо выполнить условия: водило планетарной передачи вращается по часовой стрелке с входной частотой вращения.

Коронная шестерня удерживается. Сателлиты обкатываются на неподвижной коронной шестерне против направления вращения.

Солнечная шестерня вращается по часовой стрелке, однако с явно увеличенной выходной частотой вращения.

Изменение направления вращения (передача заднего хода)

Для изменения направления вращения необходимо выполнить следующие условия: солнечная шестерня вращается по часовой стрелке и является ведущим компонентом.

Водило планетарной передачи удерживается. Водило планетарной передачи действует как промежуточные шестерни и вращается против часовой стрелки.

Коронная шестерня планетарной передачи вращается с уменьшенной частотой против часовой стрелки.

Планетарный ряд Simpson

Планетарный ряд АКПП Simpson состоит из двух простых планетарных рядов, которые имеют на общем валу по солнечной шестерне и одинаковые передаточные числа. Водило планетарных шестерен одного планетарного ряда соединено с коронной шестерней другого и приводным валом.

На передачах для движения передним ходом привод и отбор мощности осуществляются соответственно через коронные шестерни.

Для реализации передаточного числа для первой скорости фиксируется водило (2), крутящий момент двигателя передается на приводной вал, что обеспечивает большое понижающее передаточное отношение.

Вторая скорость: обе солнечные шестерни фиксируются, привод осуществляется через планетарный ряд (1), обеспечивается малое понижающее передаточное отношение.

Для реверсивного вращения в реализации заднего хода фиксируется водило (2), крутящий момент прикладывается к солнечной шестерни и через планетарный ряд передается к коронной шестерне.

Планетарный ряд Ravigneaux

Планетарный ряд АКПП Ravigneaux является комбинацией компактных размеров двух разных планетарных рядов и состоит из солнечной шестерни, которая находится в зацеплении с тремя длинными малыми планетарными шестернями. Короткие планетарные шестерни входят одновременно в зацепление с коронной.

Приводимые в движение солнечной шестерней длинные малые планетарные шестерни вдаются внутрь передней части планетарного ряда Ravigneaux и входят там попарно в зацепление с короткими планетарными шестернями.

Косвенно и длинные малые планетарные шестерни также соединяются с коронной шестерней через короткие большие планетарные шестерни. Задняя солнечная шестерня прочно соединена с приводным валом, а передняя солнечная шестерня крепится на приводном валу на подвижной опоре.

Эти шесть планетарных шестерен крепятся на своих осях с возможностью свободного вращения в то время, как их оси жестко соединены с общим водилом, а оно, в свою очередь, с приводным валом.

Для реализации первой передачи привод производится через большую солнечную шестерню, через длинные планетарные, далее через короткие планетарные шестерни к коронной шестерне. Поскольку водило фиксируется, то образуется большое понижающее передаточное отношение.

Для второй скорости привод производится от большой солнечной шестерни через длинные планетарные. Малая солнечная шестерня фиксируется, за счет этого вокруг нее вращаются малые планетарные шестерни. Отбор мощности предусмотрен от коронной шестерни с применением малого понижающего передаточного отношения.

Для заднего хода водило фиксируется. Малая солнечная шестерня необходима в качестве приводной. Малые планетарные шестерни действуют в качестве промежуточных шестерен и служат для изменения направления вращения.

Коробка автомат управление: гидравлика и электроника

Корпус управляющего механизма – основной элемент гидравлического регулирования. Состоит из ряда каналов и отверстий в форме лабиринта, которые распределяют потоки трансмиссионной жидкости.

В корпусе управляющего механизма расположен главный регулирующий клапан, электромагнитные переключающие или PWM-клапаны, а также, в контуре жидкости установлен золотниковый клапан (гидра-распределитель) с ручным управлением.

Золотниковый клапан приводится вручную селектором через наружный механизм переключения передач. Обычные АКПП имеют следующие положения селектора: P (ПАРКОВКА), R (ЗАДНИЙ ХОД), N (НЕЙТРАЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА), D (ЕЗДА), 2-я передача и 1-я передача.

Современные АКПП имеют следующие положения селектора: P (ПАРКОВКА), R (ЗАДНИЙ ХОД), N (НЕЙТРАЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА) и D (ЕЗДА), а также дополнительно могут переключаться вручную (М). Ручное переключение (M) снабжено знаками плюс (+) и минус(-), чтобы упростить ручной выбор скорости.

Если золотниковый клапан с ручным управлением находится в положении N (НЕЙТРАЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА), то поток жидкости заблокирован. Если золотниковый клапан с ручным управлением передвинут в положение D (ЕЗДА), то поток масла ATF может пропускаться. Золотниковый клапан с ручным управлением обеспечивает функцию гидравлического аварийного режима.

В АКПП применяются элементы с электронным управлением. Преимущества электронной системы управления АКПП:

• экономичный расход топлива и лучший набор мощности;
• улучшенное управление переключением;
• пониженный шум и колебания;
• упрощенная диагностика неисправностей.

«Мозгом» автоматической коробки передач является электронный блок управления (TCM). TCM использует входные сигналы датчиков, встроенных в АКПП, и преобразует их в выходные сигналы управления электромагнитными клапанами.

Дополнительная информация принимается от датчиков двигателя через PCM. Коммуникация между блоками PCM и TCM осуществляется по шине передачи данных CAN. По данным, полученным от входных датчиков, блоки управления могут делать выводы по загрузке двигателя, скорости движения и режиме АКПП.

На основании этого модуль управления коробкой контролирует момент времени для переключения передачи или активации муфты блокировки гидротрансформатора.

Датчики и исполнительные устройства

Датчики измеряют температуру, количество всасываемого воздуха, охлаждающей жидкости и положение педали акселератора. Эти датчики передают данные о режиме работы двигателя через блок PCM и шину CAN на модуль управления коробкой TCM.

Датчики в коробке передач выдают информацию о частоте вращения, температуре коробки передач, скорости автомобиля и выбранной передаче.

Датчик TR (1) (датчик выбранной передачи) расположен на картере коробки передач и сообщает в модуль TCM о выбранной водителем передаче.

Данные датчика выбранной передачи необходимы модулю PCM и TCM главным образом для включения и выключения фонарей заднего хода, и исключить возможность запуска двигателя при включенной скорости.

В зависимости от модели АКПП иметь и другие дополнительные функции. Датчики входного и выходного вала автоматической коробки могут быть индуктивные или Холла.

Датчики передают сигналы скорости валов в модуль ТСМ для управления точками переключения передач, согласования рабочего давления, управления муфтой блокировки гидротрансформатора и диагностирования неисправностей (проверки достоверности).

Датчик TFT (датчик температуры) имеет отрицательный температурный коэффициент (NTC), определяет температуру масла ATF.

При низкой температуре масла блок управления изменяет точки переключения передач и исключает активацию муфты блокировки гидротрансформатора.

Кроме того, блок управления использует это напряжение для определения – имеются ли условия для холодного пуска двигателя, к которому необходимо приспособить режим переключения.

При высокой температуре масла блок управления использует сигнал напряжения для блокирования гидротрансформатора, чтобы предотвратить скольжение.

Датчик APP (положение педали акселератора) расположен на педали акселератора и регистрирует ее перемещение и положение.

Он содержит либо потенциометр с поворотным движком, либо датчик индуктивности. Оба перемещаются от нажатия педали акселератора. Сигнал датчика APP передается по шине CAN в модуль ТСМ, например, для управления функцией Kickdown.

Электромагнитные клапаны переключения / электромагнитные клапаны PWM регулируют питание муфт и тормозных лент маслом ATF.

В отличие от клапанов PWM, которые допускают регулируемый поток, клапаны переключения или активированы, или деактивированы.

Сигнал напряжения управления ТСМ включает или выключает электромагнитный клапан. В исходном положении электромагнитный клапан «разомкнут» (выключен), при этом управляющее давление через электромагнитный клапан может сбрасываться обратно в картер.

При включении скорости модуль ТСМ передает сигнал напряжения для закрытия соответствующего клапана.

Клапаны PWM управляют, например, давлением в приводе тормозных лент, муфтах и муфте блокировки гидротрансформатора. Давление может варьироваться за счет изменения длительности включения клапана.

Стратегии управления АКПП

1. Входные параметры.
2. Управление Fuzzy-Logic в TCM.
3. Установленный с помощью Fuzzy-Logic коэффициент спортивности.
4. Характеристика переключения передач, сориентированная на динамичный стиль вождения.
5. Характеристика переключения передач, сориентированная на экономичный стиль вождения.
6. Подъем в гору (высокая нагрузка).
7. Спуск с горы (низкая нагрузка).
8. Установленная точка переключения передач.

Нечеткая логика (Fuzzy-Logic). Назначение Fuzzy-Logic состоит в том, чтобы перенести на компьютер алгоритмы человеческого мышления. По имеющимся сигналам датчиков, используемых для управления АКПП, модуль ТСМ определяет стиль вождения водителя и корректирует работу автоматической коробки.

Кикдаун (Kickdown). При полностью выжатой педали акселератора (режим Кикдаун) происходит понижение передачи, и автомобиль может разогнаться до максимального числа оборотов двигателя.

Режим подъема в гору / движение с прицепом. При подъеме в гору или при эксплуатации автомобиля с прицепом, переключение текущих передач происходит с замедлением, чтобы избежать частого переключения между двумя передачами, зависимого от нагрузки или частоты оборотов двигателя.

Режим спуска с горы используется как эффект торможения двигателем.

Режим с остановками (Stop & Go). Данный режим препятствует частому переключению передач при медленном движении с постоянными остановками.

Спортивный режим. Назначение спортивного режима – обеспечить нужный режим управления водителям-приверженцам спортивного стиля вождения.

Режим ручного переключения передач Select-Shift. В режиме ручного переключения передач Select-Shift водитель может непосредственно выбрать отдельные передачи, используя селектор АКПП или кнопочные селекторы на рулевом колесе. Режим Select-Shift позволяет водителю трогаться с места и на второй скорости, например, в условиях зимней эксплуатации.

В режиме ручного переключения Select-Shift АКПП переключает передачи по выбору водителя и в зависимости от текущих условий движения. Выбранная / включенная скорость показывается на приборах. Переключение между автоматическим режимом работы АКПП в положении селектора “D“ и режимом Select-Shift возможно в обоих направлениях.

Программа модуля ТСМ предотвращает повреждения АКПП в результате некорректного включения водителем передачи, если обороты двигателя окажутся слишком высокими или низкими. При наборе двигателем максимального числа оборотов модуль ТСМ переключает её автоматически на следующую более высокую передачу.

При недоборе двигателем определенного числа оборотов модуль ТСМ переключает её автоматически на следующую, более низкую передачу. Модуль ТСМ предотвращает переключение скоростей, если происходит превышение максимального числа оборотов в результате перехода с высших передач на низшие.

Режим предотвращения заднего хода. Благодаря данному режиму блокируется включение заднего хода гидравлическим путем при движении вперед, начиная с определенной скорости движения, даже если селектор переводится в положение “R“.

Отсечной клапан заднего хода препятствует передаче давления от приведения рычага в действие на муфту заднего хода. После снижения до определенной скорости движения отсечной клапан деблокируется и включается задний ход.

Аварийный режим. При отсутствии сигналов с датчиков, которые влияют на правильное переключение скоростей, модуль ТСМ переходит в аварийный режим – сигналы на управляющие клапаны не посылаются. Селектор выбора передач приводит в действие ручной клапан АКПП.

В аварийном режиме давление трансмиссионной жидкости максимальное, из-за этого происходит жесткое включение муфты гидротрансформатора, в положении селектора коробки передач „D“ включается четвертая передача, а в положении „R“ – задний ход.

Можно ли буксировать машину с автоматической коробкой

Для предотвращения перегрева автоматической коробки и потери трансмиссионной жидкости, при буксировке автомобиля с АКПП и неработающим двигателем скорость и дальность буксировки ограничена условиями завода изготовителя и в среднем составляет 50 км расстояния, при скорости не более 50 км/час. Автомобиль буксируется в нейтральном положении рычага переключения автоматической коробки.

Завести автомобиль с автоматической коробкой передач с буксира не возможно, усилие на двигатель не передается, по этой причине автомобили с АКПП запрещается толкать или буксировать для запуска двигателя. При запуске автомобиля от донорской АКБ необходимо подключить её и оставить в присоединенном положении на несколько минут.

При запуске автомобиля от донорской АКБ с помощью кабельной перемычки возникают пиковые напряжения, которые могут полностью вывести из строя электронные компоненты автомобиля. Пиковые напряжения спадают через несколько минут, после этого, донорскую АКБ можно отсоединить без вероятного ущерба.

При выходе аккумуляторной батареи автомобиля из строя, запустить двигатель с помощью донорской АКБ и кабельных перемычек не всегда представляется возможным.

Как проверить уровень масла в коробке автомат

Чтобы проверить уровень масла в коробке автомат у большинства АКПП на верхней части корпуса имеется щуп для контроля уровня трансмиссионной жидкости (ATF), и при периодической проверке уровня масла в двигателе можно проверить и его, но многие автомобилисты эту проверку игнорируют или могут проводить ее не корректно. Для проверки уровня жидкости ATF необходимо выполнить несколько условий:

• автомобиль должен находиться на ровной поверхности;
• коробка передач должна быть прогрета до рабочей температуры (не менее 60°C);
• двигатель должен работать.

Цвет трансмиссионной жидкости может быть различным, но явно почерневшая, с “горелым” запахом, сигнализирует о проблемах в АКПП и ее замена, в большинстве случаев, не решает проблему при нарушениях в работе агрегата.

Убедиться в необходимости ремонта можно, взяв пробу трансмиссионной жидкости для проверки на наличие осадка из продуктов износа компонентов агрегата.

Заключение

Вы узнали как работает автоматическая коробка передач, познакомились с принципом работы основных компонентов и получили только общее представление об устройстве АКПП, которого недостаточно для самостоятельного ремонта и обслуживания агрегата.

При возникновении отклонений в работе автоматической коробке необходимо обращаться в сервисный центр, но минимизировать затраты на ремонт или полностью их исключить можно за счет своевременного технического обслуживания, предписанного заводом-изготовителем: через сколько километров пробега менять масло в коробке автомат, и контролем уровня и качества трансмиссионной жидкости ATF.

Периодически контролируйте уровень масла в коробке автомат, вовремя проводите техническое обслуживание и проверяйте место стоянки на появление пятен от утечек – это позволит избежать неприятных неожиданностей и увеличит ресурс АКПП. Удачи Вам на дорогах! Поделитесь в комментариях: как Вы обслуживаете АКПП? Подписываетесь на рассылку новых статей.

Принцип работы автоматической коробки передач

Динамика автомобиля зависит от вида используемой трансмиссии. Производители машин постоянно испытывают и внедряют новые технологии. Однако многие автолюбители эксплуатируют транспортные средства на механике, считая, что так они смогут избежать больших финансовых затрат на ремонт АКПП. Тем не менее коробка-автомат легче и удобнее в использовании, она незаменима в густонаселенном городе. Наличие всего 2-х педалей у автомобиля с автоматической коробкой передач делает его лучшим видом транспорта для неопытных водителей.

Что такое АКПП и история ее создания

Под АКПП понимается трансмиссия, которая без участия автомобилиста выбирает оптимальный показатель передаточного числа согласно условиям передвижения. В результате обеспечивается плавность хода ТС и комфорт для самого водителя.

История изобретения

Основой автомата считают планетарную коробку передач и гидротрансформатор, который создал немец Герман Фиттенгер в 1902 году. Изобретение изначально предполагалось использовать в области судостроения. В 1904 г. братьями Стартевентами из Бостона был представлен другой вариант АКПП, состоящей из 2-х коробок передач.

Первые автомобили, на которых были установлены планетарные коробки, выпускались под названием Ford T. Принцип их работы заключался в следующем: водитель переключал режим езды с помощью 2-х педалей. Одна отвечала за повышение и понижение передачи, другая обеспечивала движение назад.

В 1930-е годы конструкторы General Motors выпустили полуавтоматическую трансмиссию. В машинах еще предусматривалось сцепление, зато гидравлика управляла планетарным механизмом. Примерно в эти же годы инженеры Крайслера добавили в коробку гидромуфту. Двухступенчатая коробка заменилась овердрайвом — повышающей передачей, где передаточное число меньше 1.

Первая АКПП появилась в 1940 г. в General Motors. В ней сочетались гидромуфта и четырехступенчатая планетарная коробка, а автоматическое управление достигалось за счет гидравлики.

Плюсы и минусы АКПП

У каждого типа трансмиссии имеются поклонники. Но гидроавтомат не теряет своей популярности, поскольку обладает несомненными преимуществами:

• передачи активируются автоматически, что способствует полному сосредоточению на дороге;
• процесс начала движения максимально облегчен;
• ходовая часть с двигателем эксплуатируются в более щадящем режиме;
• проходимость машин с АКПП постоянно улучшается.

Несмотря на наличие плюсов, автолюбители выявляют в работе автомата следующие недостатки:

• отсутствует возможность быстро разогнать машину;
• приемистость двигателя имеет более низкие показатели, чем у МКПП;
• транспорт нельзя завести с толкача;
• автомобиль сложно буксировать;
• неправильное использование коробки ведет к появлению поломок;
• АКПП недешево обслуживать и ремонтировать.

Устройство автоматической трансмиссии

В классическом автомате имеется 4 основных компонента:

1. Гидравлический трансформатор. В разрезе выглядит как бублик, за что и получил соответствующее название. Гидротрансформатор защищает коробку в случае быстрого набора скорости и торможения двигателем. Внутри находится трансмиссионное масло, потоки которого обеспечивают системе смазку и создают давление. За счет него между мотором и трансмиссией образуется сцепление, вращательный момент передается на ходовую часть.
2. Планетарный редуктор. Содержит шестеренки и другие рабочие элементы, приводящиеся в движение вокруг одного центра (планетарное вращение) с помощью зубчатой передачи. Шестерням даны следующие названия: центральная — солнечная, промежуточные — сателлиты, внешняя — коронная. В редукторе имеется планетарное водило, которое предназначено для фиксирования сателлитов. Чтобы передачи переключались, одни шестерни блокируются, а другие приводятся в движение.
3. Тормозная лента с набором фрикционов. Эти механизмы отвечают за включение передач, в нужный момент блокируют и останавливают элементы планетарной передачи. Многие не понимают, для чего нужна тормозная лента в АКПП. Она и сцепление последовательно включаются и выключаются, что приводит к перераспределению крутящего момента от двигателя и обеспечению плавного переключения передач. Если ленту неправильно отрегулировать, то при движении будут ощущаться рывки.
4. Система управления. Состоит из шестереночного насоса, маслосборника, гидравлического блока и ЭБУ (электронного блока управления). Гидроблок обладает контролирующими и управленческими функциями. В ЭБУ поступают данные от различных датчиков о скорости движения, выборе оптимального режима и т.д., благодаря этому АКПП управляется без участия водителя.

Принцип работы и срок службы АКПП

При запуске мотора в гидротрансформатор попадает трансмиссионное масло, давление внутри увеличивается, начинают вращаться лопасти центробежного насоса.

Когда водитель переключает рычаг и нажимает педаль, повышается число оборотов лопастей насоса. Скорость вихревых масляных потоков увеличивается, и запускаются лопасти турбины. Жидкость попеременно перекидывается на реактор и возвращается обратно к турбине, обеспечивая увеличение ее эффективности. Крутящий момент передается на колеса, автотранспорт начинает двигаться.

Как только требуемая скорость будет набрана, то лопастная центральная турбина и насосное колесо начнут двигаться одинаково. Вихри масла попадают на реакторное колесо с другой стороны, поскольку движение может быть лишь в одну сторону. Оно начинает крутиться. Если машина идет на подъем, то колесо останавливается и передает центробежному насосу больше крутящего момента. Достижение нужной скорости ведет к смене передачи в планетарном ряду.

По команде электронного блока управления тормозящая лента с фрикционами осуществляют замедление пониженной передачи, что приводит к увеличению движения потоков масла через клапан. Затем разгоняется повышенная передача, ее смена производится без потери мощности.

Если машина останавливается или ее скорость снижается, то давление рабочей жидкости также уменьшается, и передача переключается вниз. После выключения мотора в гидротрансформаторе исчезает давление, из-за чего невозможно завести автомобиль с толкача.

Вес АКПП достигает 70 кг в сухом состоянии (гидравлический трансформатор отсутствует) и 110 кг — в заправленном. Чтобы автомат нормально функционировал, надо контролировать уровень рабочей жидкости и правильное давление — от 2,5 до 4,5 бар.

Ресурс коробки может различаться. В одних автомобилях она служит около 100 000 км, в других — больше 500 000 км. Период службы зависит от того, как водитель следит за состоянием агрегата, вовремя ли заменяет расходные материалы.

Разновидности АКПП

По мнению техников, гидромеханическая автоматическая коробка представлена лишь планетарной частью узла. Ведь она отвечает за переключение передач и вместе с гидротрансформатором является единым автоматическим устройством. К АКПП относится классический гидравлический трансформатор, робот и вариатор.

Классическая автоматическая коробка передач

Преимущество классического автомата заключается в том, что передачу вращательного момента на ходовую часть обеспечивает масляная жидкость в гидротрансформаторе.

Роботизированная КПП

Является своеобразной альтернативой механики, только в конструкции имеется двойное сцепление, управляемое электроникой. Главным преимуществом робота считается экономичность расхода топлива. В конструкции установлено программное обеспечение, работа которого состоит в рациональном определении крутящего момента.

Коробку называют адаптивной, т.к. она способна подстраиваться под манеру вождения. Чаще всего в роботе ломается сцепление, т.к. оно не может переносить тяжелые нагрузки, например, во время езды в труднопроходимых местах.

Вариатор

Устройство обеспечивает плавную бесступенчатую передачу вращательного момента ходовой части автомобиля. Вариатор снижает расход бензина и повышает показатели динамики, обеспечивает мотору щадящий режим работы. Такая автоматизированная коробка не относится к долговечным и не терпит большой нагрузки. Внутри агрегата детали постоянно трутся между собой, что ограничивает срок эксплуатации вариатора.

Как пользоваться автоматической коробкой передач

Слесари СТО утверждают, что чаще всего поломки АКПП появляются после небрежного использования и несвоевременной замены масла.

Режимы работы

На рычаге расположена кнопка, которую водитель должен нажать, чтобы выбрать нужный режим. На селекторе предусмотрено несколько возможных положений:

• паркинг (P) — ведущая ось блокируется вместе с валом коробки, режим принято использовать в условиях продолжительной стоянки либо прогрева;
• нейтраль (N) — вал не фиксируется, машину можно аккуратно буксировать;
• драйв (D) — движение автотранспорта, передачи подбираются автоматически;
• L (D2) — машина передвигается в сложных условиях (бездорожье, крутые спуски, подъемы), максимальная скорость 40 км/ч;
• D3 — снижение передачи при небольшом спуске или подъеме;
• реверс (R) — задний ход;
• овердрайв (O/D) — если кнопка активна, то при наборе большой скорости включается четвертая передача;
• PWR — режим «спорт», обеспечивает улучшение динамических показателей за счет повышения передач на высоких оборотах;
• normal — плавная и экономичная езда;
• manu — передачи включаются непосредственно водителем.

Как заводить машину на автомате

Стабильная работа АКПП зависит от правильного запуска. Чтобы оградить коробку от неграмотного воздействия и последующего ремонта, разработано несколько степеней защиты.

При запуске двигателя рычаг селектора должен располагаться на значении «P» либо «N». Эти положения позволяют защитной системе пропустить сигнал о старте двигателя. Если рычаг будет находиться в другом положении, то водитель не сможет включить зажигание либо же после оборота ключа ничего не произойдет.

Чтобы правильно начать движение, лучше использовать парковочный режим, поскольку при значении «P» у машины блокируются ведущие колеса, что не позволяет ей скатиться. Применение нейтрального режима позволяет осуществить экстренную буксировку транспорта.

Большинство автомобилей с АКПП запускаются не только при правильном положении рычага, но и после выжимания тормозной педали. Эти действия препятствуют случайному откату автомобиля, если рычаг установлен на значении «N».

Современные модели оборудуются функцией блокировки руля и замком от угона. Если водитель выполнил все действия правильно, а рулевое колесо не двигается и невозможно провернуть ключ, то это означает включение автоматической защиты. Чтобы разблокировать ее, необходимо еще раз вставить и повернуть ключ, а также вращать руль в обе стороны. Если эти действия выполняются синхронно, то защита снимается.

Как ездить на автоматической КПП и чего нельзя делать

Чтобы добиться длительной службы КПП, надо верно ставить режим в зависимости от текущих условий перемещения. Чтобы правильно эксплуатировать автомат, необходимо соблюдать следующие правила:

• дождаться толчка, который оповещает о полном включении передачи, только потом надо начать движение;
• при буксовании необходимо переходить на пониженную передачу, а при работе тормозной педалью — следить за тем, чтобы колеса вращались медленно;
• использование разных режимов позволяет осуществлять торможение двигателем и ограничивать разгон;
• во время буксирования автотранспорта с включенным мотором должен соблюдаться скоростной режим до 50 км/ч, причем максимальное расстояние должно быть менее 50 км;
• нельзя буксировать другой автомобиль, если он тяжелее машины с АКПП, при буксировке надо ставить рычаг на «D2» или «L» и ехать не более 40 км/ч.

Чтобы не попасть на дорогостоящий ремонт, водители не должны:

• передвигаться в парковочном режиме;
• спускаться на нейтральной передаче;
• пытаться завести мотор с толчка;
• ставить рычаг на «P» или «N», если нужно ненадолго остановиться;
• включать задний ход с положения «D» и до полного прекращения движения;
• на склоне переключаться в режим парковки до постановки автомашины на ручник.

Чтобы начать двигаться с уклона, надо сначала выжать педаль тормоза, затем снять машину с ручного тормоза. Лишь после этого выбирается режим движения.

Как эксплуатировать АКПП зимой

В холодных погодных условиях часто возникают проблемы с машинами. Для сохранения ресурса агрегата в зимние месяцы водителям следует придерживаться таких рекомендаций:

1. После включения двигателя в течение нескольких минут прогревать коробку, а перед движением — нажать и держать педаль тормоза и попереключать все режимы. Эти действия позволяют трансмиссионному маслу быстрее прогреться.
2. На протяжении первых 5-10 км не нужно резко разгоняться и буксовать.
3. Если надо выехать со снежной или ледяной поверхности, то следует включать пониженную передачу. Поочередно надо работать обеими педалями и аккуратно выезжать.
4. Раскачку делать нельзя, поскольку она пагубно сказывается на гидравлическом трансформаторе.
5. Сухое дорожное покрытие позволяет переходить на пониженные передачи и включать полуавтоматический режим, чтобы прекращать движение торможением двигателя. Если спуск скользкий, то надо пользоваться педалью тормоза.
6. На ледяном подъеме запрещается резко нажимать педаль и допускать пробуксовку колес.
7. Чтобы аккуратно выйти из заноса и стабилизировать машину, рекомендуется кратковременно включать нейтральный режим.

Разница между коробкой автомат у заднеприводных и переднеприводных автомобилей

В автомашине с передним приводом АКПП обладает более компактными размерами и дифференциалом, который представляет собой отделение главной передачи. По другим аспектам схема и функционал коробок отличий не имеет.

Источник https://lesovoj.ru/avtomaticheskaya-korobka-pereklyucheniya-peredach/

Источник https://topvariator.ru/transmissija/korobka-peredach/akpp/rabota-avtomaticheskoj-korobki

Источник

Источник