Как работает коробка-автомат: устройство АКПП

Планетарный редуктор АКПП

В механизме имеются планетарные передачи, состоящие из солнечной шестерни, сателлитов, водила и коронной шестерни.

Вокруг солнечной шестерни вращаются сателлиты,связанные между собой планетарным водилом,сверху их расположена коронная шестерня.

Для изменения крутящего момента в планетарном ряде блокируется один или несколько элементов.В зависимости от того,какие элементы фиксируются,получаем разные передаточные отношения на ведомый вал.

Например:

• при блокировке коронной шестерни,можно снимать мощности как с водила,так и с солнца,получив повышенную передачу;
• при блокировке водило,снимая мощность с короны,получаем задний ход;
• блокировав солнечную шестерню,снимаем передаточные отношения между короной и водило.

При блокировке коронной шестерни увеличивается передаточное отношение. А вот его уменьшение достигается за счет неподвижности солнечной шестерни.

При блокировки солнечной шестерни,коронная будет вращаться относительно водило быстрее. Если же солнечная и коронная шестерни будут вращаться с одной скоростью и в одном направлении,планетарный ряд будет вращаться как единое целое.

Ускорение или замедление движения,езда задним ходом зависит на какую шестерню передано вращение и какие блокированы.

Блокировка осуществляется при помощи муфт и тормозных механизмов,которые бывают многодисковыми и ленточными.

Замыкание муфт и тормозов обеспечивают гидроцилиндры, контролируемые распределительным модулем.

Планетарный редуктор,в отличии от обычной МКПП, имеет одно важное преимущество – компактность. Благодаря этому при переключении скоростей отсутствуют резкие рывки и толчки. Автоматическая коробка передач позволяет водителю чувствовать себя очень комфортно: ему достаточно только нажимать на педаль акселератора и тормоза, все остальное коробка автомат сделает за него

При этом блокировка заднего хода при трогании предотвращает случайные откаты назад

Автоматическая коробка передач позволяет водителю чувствовать себя очень комфортно: ему достаточно только нажимать на педаль акселератора и тормоза, все остальное коробка автомат сделает за него. При этом блокировка заднего хода при трогании предотвращает случайные откаты назад.

ПОДСКАЗКА: Если вы не знаете даже в общих чертах как устроен автомобиль, в том числе и коробка передач,то вас обманет даже самый тупой работник СТО. По возможности,ознакомьтесь с статьей.

Автоматическая коробка передач – принцип работы гидравлической системы

Еще один важный элемент АКПП – гидроблок. Он распределяет потоки масла ( так называемого ATF), приводит в действие фрикционные муфты и тормоза.

К сожалению, ремонт автоматической коробки передач часто связан с выходом из строя именно этого механизма.

В его составе имеются электромагнитные клапаны и золотники-распределители, которые соединены специальными каналами. На практике клапаны называют соленоидами. Они регулируют давление жидкости и управляют переключением скоростей. Ими, в свою очередь, руководит ЭБУ (электронный блок управления).

Циркуляцию ATF обеспечивает специальный насос, приводимый в действие гидротрансформатором. Помимо него, к гидравлической системе условно относят следующие элементы:

• Гидроблок.
• Гидроцилиндры.
• Система трубопроводов.

ПРИМЕЧАНИЕ: современная коробка передач автомат, как правило, управляется системой электрогидравлического типа; само переключение и блокировку гидротрансформатора контролирует гидравлическая система, а потоки ATF– электроника.

Охлаждение ATF осуществляется несколькими способами. Например, теплообменником либо отдельным радиатором.

Электронная система АКПП

Современные АКПП управляются электронной системой. Она состоит их входных датчиков, ЭБУ, распределительного модуля и рычага селектора. Датчики считывают важную информацию:

• Частота вращения на входе и выходе АКПП.
• Температура ATF.
• Положение педали газа и рычага селектора.

Сигналы, передаваемые датчиками, обрабатываются электронной системой управления. Исходя из этих данных, она передает соответствующие команды распределяющему модулю – исполнительным устройствам.

В основе функционирования ЭБУ лежит программа под названием «нечетная логика», этот алгоритм определяет момент включения повышенной или пониженной передачи. Электронный блок и система управления мотором взаимосвязаны.

Современная автоматическая коробка передач нередко оснащается режимом kick-down (кик-даун). Он обеспечивает резкое ускорение, включая пониженную передачу. Момент подбирается в зависимости от положения педали акселератора.

Конструкция автоматической КПП

Стандартная коробка-автомат состоит из следующих основных элементов:

• гидротрансформатор;
• планетарный редуктор;
• муфты (фрикционные и обгонные);
• барабаны;
• валы.

Конструкция и принцип работы гидротрансформатора

Гидротрансформатор устанавливается между коробкой передач и двигателем. Назначение этого элемента следующее – передача крутящего момента при трогании авто. При осуществлении высоких оборотов это устройство обычно блокируется, расположенными внутри муфтами. Благодаря этому меньше расходуется топливо и исчезает проскальзывание.

Устройство гидротрансформатора следующее: три колеса: турбонасос, статор, турбина. Обычно статор неподвижен и соединен с корпусом автоматической коробки. В некоторых конструкциях статор может быть не прикрепленным, а его неподвижность будет обеспечиваться специальными муфтами. Благодаря такому торможению обеспечивается широкий диапазон скоростей.

Именно благодаря использованию гидротрансформатора отсутствует кинетическая энергия и соответственно автомобиль движется плавно, не происходит нагрузок на трансмиссию авто. Единственным минусом является проскальзывание, в результате чего выделяется дополнительное тепло, и расход топлива увеличивается.

Принцип работы гидротрансформатора отличается от гидромуфты. У него моменты на турбинном и насосном колесах разные. Чтобы сэкономить топлива, в устройство стали вводить жесткое крепление между собой турбины и насоса. Такое затормаживание осуществляется при достижении более высокой скорости. При управлении АКПП с помощью компьютера момент, когда необходима блокировка, выбирает программа управления.

Также эта блокировка позволяет иметь такой же расход топлива, как и у МКПП. С ее помощью можно реализовывать торможение двигателем и, а также экономный расход топлива. В таком режиме прекращается впрыск топлива, но только на момент блокировки элементов гидротрансформатора.

Планетарный редуктор и его работа

В составе АКПП имеется механическая передача. Она необходима для реализации движения автомобиля задним ходом, что осуществляется с помощью ступенчатого изменения крутящего момента. Планетарный редуктор, используемый в конструкции коробки-автомата, имеет компактные размеры и соосность работы. Обычно их несколько в АКПП. Они соединены последовательно между собой. Таким образом, реализуется их совместная работа.

Благодаря такой конструкции механической составляющей АКПП обеспечивается нужное количество ступеней. В современных моделях авто реализовано от 6 до 8 ступеней, бывают и 9-ступенчатые. Планетарный редуктор в коробке носит название планетарного ряда.

Преимущества автоматической коробки передач

При наличии работы «автомата» заметно возрастает легкость управления машиной;
Все рабочие узлы АКПП меньше подвержены излишним нагрузкам;
Возможность работать на «механике» остается.

Автоматическая коробка передач делится на два типа

1. Работа АКПП управляется специальным гидравлическим узлом;
2. Блоком переключения скоростей руководит электронное устройство.

В качестве иллюстрации можно упомянуть о таком факте. Авто двигается по ровному участку дороги, которая переходит в заметный подъем.

Нагрузка неизбежно увеличатся, колеса машины замедляют кругооборот, скорость падает. В АКПП турбина вращается медленнее, что оказывает воздействие на динамику жидкостей в самом «бублике». Это повышает циркуляцию, что повышает неизбежно вращательный импульс колеса турбины, продолжаться это будет, пока не возникнет равновесного состояния.

Подобный алгоритм работает в АКПП при старте машины с места.

Крутящий импульс перестает быть необходимым при достижении авто определенной скорости. Срабатывает автоматическая блокировка, гидротрансформатор становится звеном, которое крепко соединяет оба вала.

Преимущество работы подобного механизма в АКПП: не расходуется энергия на внутренние потери, что в свою очередь заметно повышает КПД. Это способствует заметной потери топлива, увеличению качества торможения.

Также меньшей нагрузке подвергается блок реактора, который совершает вращательные движения совместно с турбинными насосными колесами, что еще больше увеличивает КПД движка.

Гидротрансформатор преобразовывает крутящий импульс на 2 или 3 пункта, что, конечно же, мало для полноценного функционирования трансмиссии.

АКПП имеют преимущества в том, что при переключении поток мощности не прерывается, это происходит благодаря фрикционным муфтам, которые работают благодаря гидравлике.

Нажатие на акселератор и скорость движения авто позволяет в автоматическом режиме выбрать нужную передачу, которая диктует интенсивность разгона.

У водителя есть возможность выбрать различные варианты работы АКПП:

• Спортивный;
• Зимний;
• Сложный участок дороги;

Еще один очень важный в АКПП блок – это насос, который обеспечивает поступление рабочей жидкости в гидроблок и гидротрансформатор, коробка охлаждается.

В качестве дополнения присутствует также в АКПП специальный радиатор, который охлаждает АКПП.

Если говорить про АКПП, то основное отличие в задне-приводных и передне-приводных авто заключаются втрансмиссиях, которые компонуются по-разному. Второй тип машин имеет более миниатюрную АКПП, в самом блоке присутствует дифференциал. Во всем остальном никаких принципиальных различий не наблюдается.

В Аварийный режим функционирования АКПП переходит из-за многих обстоятельств основные из них:

1. Качество масла и его уровень в АКПП;
2. Износ узлов АКПП;
3. Нарушение работы фрикционов АКПП;
4. Нарушение электрической проводки АКПП.

Причин может быть много, нередко лампочка переключается в арийный режим на приборной панели из-за поломки датчика.

АКПП состоит:

• Гидротрансформатор — находится в АКПП и работает автономно. Его конструктивные особенности напоминают сцепление КПП.
• Планетарный ряд – конструктивно похож на блок шестерен, трансформирует придаточное отношение во время движения.
• Тормозная лента, передние и задние фрикционы, реализуют переключение передач;
• Блок управления состоит и насоса, клапанной коробки и сборника масла. Гидроблок – это устройство с клапанами (соленоидами) и плунжерами:
• управляют двигателем;
• трансформируют нагрузку движка;
• уровень давления на акселератор;
• динамику гидравлических сигналов

В АКПП Масляный насос отвечает за подачу жидкости в гидротрансформатор, отчего возникает необходимое давление в системе контроля. На насос поступает импульс только от функционирующего мотора, если машина не работает, то соответственно нет и рабочего давления.

Планетарный ряд это основной тип передачи в АКПП. Узлы фрикциона с помощью давления заставляют поршень двигаться, совершая движение с помощью конического диска, он вплотную прижимает ведомые, которые подходят к дискам пакета. Это дает возможность им вращаться и трансформировать крутящий импульс от барабана к втулке. Планетарные передачи в АКПП реализуют нужные передаточные отношения.

Фрикционные диски, дифференциал передают крутящий момент от движка к колесам

В АКПП тормозная лента осуществляет блокировку составных узлов планетарного ряда.

Гидроблок – основной и самый сложный блок в самой АКПП, его можно назвать «мозговым центром» трансмиссии. Этот блок труднее всего ремонтировать ввиду его сложности.

Коробку автомат правильно было бы назвать непростым устройством, но его существование заметно облегчает жизнь автомобилистам. В эксплуатации автоматическая коробка неприхотлива и успешно функционирует как на легковых, так и грузовых авто.

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 ремонт АКПП 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.

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

Удачи вам, любители своего автомобиля.

Гидротрансформатор Планетарный ряд

Тормозная лента Пакеты фрикционов

Гидротрансформатор (torque converter ) — предназначен для того чтобы передавать крутящий момент от двигателя к компонентам АКПП. Установлен он в кожухе расположенном между коробкой и двигателем выполняя функции сцепления. Наполненный рабочей жидкостью в процессе работы он несет высокие нагрузки вращаясь с довольно большой скоростью. Он, поглощая и сглаживая вибрации двигателя и передавая крутящий момент, приводит в действие насос для масла, который находится в коробке передач.

Планетарный ряд — в отличие от «механики», где сцепляющиеся между собой шестеренки и параллельные валы, в «автоматах» в основном используются передачи планетарные.

Составные части фрикциона — давлением масла в движение приводится поршень (piston). Поршень двигаясь под давлением масла, посредством конического диска ( dished plate) прижимает очень плотно ведомые к ведущим дискам пакета, от чего они вращаются единым целым и осуществляют передачу крутящего момента от барабана к втулке. Несколько планетарных механизмов, обеспечивающие необходимые передаточные отношения, расположены в корпусе коробки передач.

Передачу же крутящего момента от двигателя через механизмы планетарные непосредственно к колесам осуществляется при помощи фрикционных дисков, дифференциала и прочих сервисных устройств. Посредством трансмиссионной жидкости через систему контроля и управления происходит управление всеми перечисленными устройствами.

Тормозная лента — устройство посредством которого осуществляется блокировка элементов планетарного ряда.

Гидроблок — сложнейший механизм в автоматической коробке. Как мы уже писали выше, это мозги трансмиссии. Наиболее дорогстоящая по ремонту деталь.

Устройство АКПП Видео

Насос, охлаждение

Чтобы рабочая жидкость циркулировала в системе под давлением, в устройстве АКПП есть насос шестеренного типа с внутренним зацеплением. На некоторых коробках используется лопастной элемент. Но вне зависимости от типа, насос приводится в действие от ступицы ГТФ.

Во время работы АКПП жидкость существенно нагревается. Ввиду этого в конструкции коробки предусмотрена охлаждающая система. Она предполагает наличие специального теплообменника, который включен в систему охлаждения ДВС. В некоторых случаях используется отдельный радиатор для АТФ-жидкости, вынесенный в переднюю часть автомобиля.

Неисправности коробки-автомата

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

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

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

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

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

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

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

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.

В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.

Неподвижный	Ведущий	Ведомый	Передача
Корона	Солнце	Водило	Понижающая
Водило	Солнце	Повышающая
Солнце	Корона	Водило	Понижающая
Водило	Корона	Повышающая
Водило	Солнце	Корона	Реверс, понижающая
Корона	Солнце	Реверс, повышающая

Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.

Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.

Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.

Механизм Симпсона

Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции – вот ее неоспоримые достоинства.

Механизм Равинье

Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора

Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона

Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток – низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.

Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.

Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.

Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Виды

АКПП выполняется в 3 видах. Они имеют особенности:

1. Классическая. Еще называется гидротрансформатором. Наиболее востребованная. В состав входят узлы: гидротрансформатор, редуктор и система управления. После длительной эксплуатации МКПП переходить на такое устройство тяжело.
2. Роботизированная. Переключение осуществляется командами, поступающими из блока управления. Отличительной особенностью коробки является работа одновременно двух сцеплений. За счет этого переключение ведется плавно без понижения мощности двигателя.
3. Вариатор. Конструкция предполагает отсутствие ступеней. Это позволяет изменять скорость без рывков и с максимальной плавностью. Двигаясь, автомобиль выполняет небольшой расход горючего с хорошей динамикой. В зависимости от конструкции работа вариаторов ведется на ремне, тороиде или цепи.

Последний вариант АКПП наиболее сложная, но постепенно завоевывает позиции.