Устройство и принцип работы классической АКПП

С развитием автомобилестроения и выпуском новых видов трансмиссий вопрос, какая коробка передач лучше, становится все более актуальным. АКПП – что это такое? В этой статье разберемся с устройством и принципом работы автоматической коробки передач, узнаем, какие виды АКПП существуют и кто придумал АКПП. Проанализируем достоинства и недостатки разных видов автоматических трансмиссий. Познакомимся с режимами работы и управления АКПП.

1. Что такое АКПП и история ее создания
2. История изобретения
3. Плюсы и минусы АКПП
4. Устройство автоматической трансмиссии
5. Принцип работы и срок службы АКПП
6. Управление АКПП
7. Заключение

Что такое АКПП и история ее создания

Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.

В настоящее время существует несколько видов автоматической КПП:

В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату.

История изобретения

Основу автоматической трансмиссии составляет планетарная коробка передач и гидротрансформатор, впервые изобретенный исключительно для нужд судостроения в 1902 году немецким инженером Германом Фиттенгером. Далее в 1904 году братья Стартевенты из Бостона представили свой вариант автоматической КПП, имеющий две коробки передач и напоминающий чуть доработанную механику.

Автомобиль, оснащенный планетарной коробкой передач, впервые увидел свет под маркой Ford Т. Суть коробки заключалась в плавном переключении скоростей за счет двух педалей. Первая включала повышающую и понижающую передачи, а вторая – заднюю.

Эстафету приняла компания General Motors, которая в середине 1930-х годов выпустила полуавтоматическую трансмиссию. Сцепление в автомобиле еще продолжало присутствовать, а планетарным механизмом управляла гидравлика.

Приблизительно в это же время компания Крайслер доработала конструкцию коробки гидромуфтой, а вместо двухступенчатой коробки стал использоваться овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы.

Первую в мире полностью автоматическую КПП в 1940 году создала все та же компания General Motors. АКПП представляла собой сочетание гидромуфты с четырехступенчатой планетарной коробкой с автоматическим управлением посредством гидравлики.

Сегодня известны уже шести-, семи-, восьми- и девятиступенчатые АКПП, производителями которых являются как автоконцерны (KIA, Hyundai, BMW, VAG), так и специализированные компании (ZF, Aisin, Jatco).

Плюсы и минусы АКПП

Как и любая коробка передач, автоматическая трансмиссия имеет как плюсы, так и минусы. Представим их в виде таблицы.

Устройство автоматической трансмиссии

Устройство АКПП достаточно сложное и состоит из следующих основных элементов:

• гидротрансформатор;
• планетарный механизм;
• блок управления АКПП (TCU);
• фрикционные муфты;
• обгонная муфта;
• гидроблок;
• ленточный тормоз;
• масляный насос;
• корпус.

Гидротрансформатор представляет собой корпус, заполненный специальной рабочей жидкостью ATF, и предназначен для передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач. Фактически он заменяет сцепление. В его состав входят насосное, турбинное и реакторное колеса, блокировочная муфта и муфта свободного хода.

Колеса оснащены лопастями с каналами для прохода рабочей жидкости. Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в конкретных режимах работы автомобиля. Муфта свободного хода (обгонная муфта) необходима для вращения реакторного колеса в противоположную сторону. Более подробно про гидротрансформатор можно почитать здесь.

Планетарный механизм АКП включает в себя планетарные ряды, валы, барабаны с фрикционными муфтами, а также обгонную муфту и ленточный тормоз.

Механизм переключения скоростей в АКПП достаточно сложен, и, по сути дела, работа трансмиссии состоит в выполнении некоторого алгоритма включения и выключения муфт и тормозов посредством давления жидкости.

Планетарный ряд, точнее блокировка одного из его элементов (солнечная шестерня, саттелиты, коронная шестерня, водило), обеспечивает передачу вращения и изменение крутящего момента. Элементы, входящие в планетарный ряд, блокируются при помощи обгонной муфты, ленточного тормоза и фрикционных муфт.

Блок управления АКПП может быть гидравлическим (уже не применяется) и электронным (ЭБУ АКПП). Современная гидромеханическая трансмиссия оснащается только электронным блоком управления. Он обрабатывает сигналы датчиков и формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства (клапаны) гидроблока, обеспечивающие работу фрикционных муфт, а также управляющие потоками рабочей жидкости. В зависимости от этого жидкость под давлением направляется в ту или иную муфту, включая определенную передачу. TCU также управляет блокировкой гидротрансформатора. При неисправности блок TCU обеспечивает функционирование КПП в “аварийном режиме”. Селектор АКПП отвечает за переключение режимов работы КПП.

В автоматической коробке применяются следующие датчики:

• датчик частоты вращения на входе;
• датчик частоты вращения на выходе;
• датчик температуры масла АКПП;
• датчик положения рычага селектора;
• датчик давления масла.

Подробнее про датчики АКПП можно почитать тут.

Принцип работы и срок службы АКПП

Время, необходимое на переключение скорости в АКПП, зависит от скорости автомобиля и нагрузки на двигатель. Система управления вычисляет нужные действия и передает их в виде гидравлических воздействий. Гидравлика перемещает муфты и тормоза планетарного механизма, тем самым происходит автоматическое изменение передаточного числа в соответствии с оптимальным режимом двигателя в данных условиях.

Одним из главных показателей, влияющих на эффективность работы автоматической трансмиссии, является уровень масла, который нужно регулярно проверять. Рабочая температура масла (ATF) составляет около 80 градусов. Поэтому для того, чтобы избежать повреждений пластиковых механизмов коробки в зимний период, перед движением машину необходимо прогревать. А в жаркое время года, наоборот, охлаждать.
Охлаждение АКПП может осуществляться охлаждающей жидкостью или воздухом (с помощью масляного радиатора).

Наибольшее распространение получил жидкостный радиатор. Температура atf, необходимая для нормальной работы двигателя, не должна превышать 20% от температуры в системе охлаждения. Температура охлаждающей жидкости не должна превышать 80 градусов, за счет этого и происходит охлаждение atf. Теплообменник соединен с внешней частью корпуса масляного насоса, к которой крепится и фильтр. При циркуляции масла в фильтре происходит его контакт с жидкостью охлаждения через тонкие стенки каналов.

Кстати, автоматическая трансмиссия считается очень тяжелой. Вес АКПП составляет около 70 кг (если она сухая и без гидротрансформатора) и около 110 кг (если она заправленная).

Для нормального функционирования АКПП необходимо и правильное давление масла. От этого во многом зависит срок службы АКПП. Давление масла должно быть на уровне 2,5-4,5 бар.

Ресурс коробки-автомат может быть различен. Если в одном автомобиле трансмиссия может прослужить только 100 тысяч км., то в другом – порядка 500 тысяч. Это зависит от эксплуатации автомобиля, от регулярного контроля за уровнем масла и его замены вместе с фильтром. Продлить ресурс АКПП возможно также используя оригинальные расходные материалы и своевременно обслуживая КПП.

Управление АКПП

Управление автоматической трансмиссией осуществляет селектор АКПП. Режимы работы автоматической трансмиссии зависят от перемещения рычага в определенное положение. В автомате доступны следующие режимы:

1. Р – Parking. Используется при парковке. В данном режиме механически блокируется выходной вал трансмиссии.
2. R – Reverse. Используется для включения передачи заднего хода.
3. N – Neutral. Нейтральный режим.
4. D – Drive. Движение вперед в режиме автоматического переключения скоростей.
5. M – Manual. Режим ручного переключения скоростей.

В современных автоматических трансмиссиях с большим числом рабочих диапазонов могут использоваться дополнительные режимы работы:

• (D), или O/D— овердрайв – «экономичный» режим движения, при котором возможно автоматическое переключение на повышающую передачу;
• D3, или O/D OFF— расшифровывается как “отключение овердрайва”, это активный режим движения;
• S (либо цифра 2) — диапазон пониженных передач (первая и вторая, либо только вторая передача) , «зимний режим»;
• L (либо цифра 1) — второй диапазон пониженных передач (только первая передача).

Также имеются и дополнительные кнопки, характеризующие режимы работы АКП:

• кнопка Sport, или Power — переключение передач происходит на более высоких оборотах двигателя;
• кнопка Winter, или Snow — движение с места происходит со второй или третьей передачи;
• кнопка Shift lock (шифт лок) — возможность разблокирования селектора при остановленном двигателе.

В некоторых коробках есть режим “кик даун” (kick-down). Режим “кик даун” предполагает резкое ускорение транспортного средства путем переключения на пониженную передачу. В некоторых случаях режим “кик даун” запрещен при отключении режима овердрайв.

Заключение

Автоматическая КПП занимает достойное место среди известных коробок передач и составляет конкуренцию привычной механике. Разнообразие режимов движения, а также плавное переключение передач позволяют водителю наслаждаться комфортным вождением.

Автоматическая коробка передач

В современном мире роль автомобиля занимает преимущественную позицию. Люди привыкли к комфорту, поэтому сложно представить, что в скором времени население откажется от автотранспорта. С каждым годом цифры продаж машин только растут. Поэтому в нашей статье мы затронем волнительную и щепетильную тему для автолюбителей. Ведь каждый при покупке озадачивается вопросом: «автомат» или «механика»?

Предлагаем уделить внимание автоматической коробке передач, т.к. есть на эту тему большое количество спорных вопросов. Мы разберем, что такое АКПП, ее устройство, преимущества и недостатки, особенности эксплуатации.

Определение АКПП

Наверняка не многие знают, что же представляет собой АКПП. Поэтому для начала разберем, что это за агрегат, автоматическая коробка передач. Если говорить простым языком, то это разновидность трансмиссии автомобилей, которая подразумевает автоматическое переключение скорости в машине.

Чтобы дать определению полную ясность, подчеркнем, что автоматическая трансмиссия, это тоже самое, что автоматический тип коробки, часто можно встретить аббревиатуру АКП.

Типы АКП, преимущества и недостатки

Современный рынок предоставляет широкий выбор машин с АКП. Автоматические коробки передач бывают разные. У кого-то это может вызвать удивление, особенно у представительниц прекрасного пола, но есть вопросы и у мужчин. Поэтому, чтобы не было непредвиденных ситуаций, поговорим о том, какие есть разновидности, преимущества и недостатки, а также о том, как устроена коробка автомат.

• Гидроавтомат (классическая АКПП) – это самый простой тип коробки автомат, которая состоит из множества деталей и подвижных частей гидроблока. Она исключает прямую связность двигателя и колес. Главным минусом можно считать большой расход горючего. Но есть плюсы: устойчива на любой скорости, можно устанавливать на машины, которые работают на разном топливе.
• Роботизированная АКПП (в просторечии ее называют робот). В процессе революции наверняка снизит потребление топлива. Но нужно учесть, что такой вид прихотлив в ремонте, это связано со сложной конструкцией. При вариаторной трансмиссии скорость набирается и сбрасывается достаточно мягко, также этот вид коробки экономичнее. Но при выборе этой коробки нужно быть готовым к тому, что трансмиссионная жидкость дороже, да и электронная схема настройки системы вариатора может явиться для кого-то огромной проблемой.

Поэтому к вопросу о выборе автомобиля с коробкой автомат стоит подойти очень серьезно.

Как устроен механизм

Заметим, что коробки автомат имеют различия по типу сцепления, типу применяемых актуаторов (это устройство, которое передаёт воздействие с управляющего устройства на объект управления) и по числу передач. Сцепление выполняет функцию контакта двигателя с трансмиссией. А что касается типов сцепления, то его можно разделить на однодисковые и многодисковые. В зависимости от сферы, в которой “трудится” сцепление, оно делится на сухое и влажное. Большей популярностью у производителей пользуется сухое сцепление. Для машины есть такие виды привода сцепления, как:

• механические,
• гидравлические,
• электрические
• и комбинированные варианты.

Если говорить конкретно про легковое авто, то большей популярностью пользуются механическое и гидравлическое. Механический привод отличается простым устройством и дешевизной при производстве.

Благодаря минимальному содержанию конструктивных элементов, он прост в ремонте, что является большим плюсом.

А вот уже более сложное устройство у гидравлического привода, но он в большей степени совершенен, чем механический. Важно отметить, что его характерной чертой является отсутствие троса, который подвергается износу и повреждениям. В машинах с АКПП педаль сцепления отсутствует, но сам механизм конечно есть. Гидротрансформатор в АКПП играет роль сцепления, благодаря чему, трогание с места проходит очень плавно.

Устройство агрегата

Пожалуй, пора перейти к одному из основных моментов – устройство автоматической коробки передач. Предлагаем изучить устройство АКПП на примере классической коробки:

• гидротрансформатор (является улучшенной гидромуфтой, выполняет демпфирующие функции при передаче крутящего момента),
• планетарные редукторы (передают и трансформируют крутящий момент, с механическими передачами),
• соединительные валы (необходимы для перемещения вращающего момента и восприятия действующих сил со стороны находящихся на нём деталей),
• обгонные и фрикционные муфты (предохраняют передачу крутящего момента от ведомого вала к ведущему).

Вес автоматической КПП значительно превышает вес механической трансмиссии. Из-за увеличенного веса АКПП автомобиль может расходовать больше топлива. Часто задают вопрос, какой же вес имеет автоматическая коробка, невозможно назвать точный вес, т.к. он абсолютно разный.

Достоинства и недостатки агрегатов

Автоматический тип коробки передач, конечно же, имеет свои «плюсы» и «минусы». В отличие от механики отличается сложной конструкцией, но лидирует в удобстве и комфортабельности, чего не скажешь о МКП.

Плюсы АКПП:

• Удобство в управлении (полное сосредоточение на управлении автомобилем).
• Повышает безопасность движения.
• Прост в эксплуатации (нет нужды постоянно включать сцепление).
• Плавность передвижения (плавное передвижение автомобиля на протяжении всей поездки, включая остановку).
• Короткий промежуток времени между переходами ступеней.
• Лучшая проходимость по непрочным поверхностям.

Минусы АКПП:

• Дорогостоящее обслуживание и ремонт.
• КПД автоматической коробки ниже, чем у механической КПП.
• Высокий расход топлива (в сравнении с «механикой»).
• Эвакуация автомобиля только при помощи эвакуатора.
• Нельзя завести с толкача.

Особенности эксплуатации

Эксплуатация АКПП требует внимательного изучения, ведь от нее зависит, как долго прослужит ваше любимое авто. Поэтому не жалейте времени и серьезно изучите этот момент.

Автоматическая коробка передач удобна для неопытных водителей, ведь не нужно уделять время переключению передач. Всё внимание будет сосредоточено на проезжую часть, а это уменьшит риск аварийной ситуации. Если вы совершаете дальние поездки, от которых наступает утомлённость, то хорошим помощником станет коробка автоматического типа.

Схема использования АКП достаточно легка. После запуска движка нужно нажать на педаль тормоза и передвинуть рычаг в необходимый для вас режим. Затем отпустить тормоз и медленно нажать на педаль газа. Для простого торможения в достаточной степени будет просто отпустить акселератор, а для значительной остановки – нажать на тормоз.

Режимы АКПП

Теперь подробно разберем режимы, их расшифровку, которые предлагает коробка автоматического типа, а также из чего она состоит.

• Режим «Р» – Паркинг, отвечает за блокировку ведущего колеса, этот режим используют при парковке. Очень важно учесть тот факт, что нельзя передвигать рычаг в положение «паркинг» в момент движения автомобиля. Последствиями может стать серьезная поломка. Поэтому будьте внимательны!
• Режим «R» – Реверс, передача заднего хода. Опять же нужно учитывать, что при переключении данного режима автомобиль должен находиться в неподвижном состоянии.
• Режим «N» – Нейтраль, данный режим равнозначен нейтральной передаче. Существует интересный факт, что владельцы автомобилей с коробкой автомат разделяются на две группы. Первые настаивают на частое переключение в положение «нейтраль», аргументируя это заботой о механизме и экономией топлива. Вторые предпочитают редко обращаться к данному режиму, ссылаясь на бережное отношение к селектору, дабы избежать дорогостоящей поломки.
• Режим «D» – Драйв, позволяет двигаться вперед, также в этом режиме происходит автоматическое переключение скорости.
• Режимы «4-3-2-L», предназначены для разных дорожных условий

Мы рассмотрели основные режимы, конечно чаще всего в автоматической коробке существуют дополнительные положения селектора.

Внимание!

• Трогаться и останавливаться необходимо плавно! Иначе велик шанс, что АКПП сломается и переключение скоростей станет жестким. Ваши резковатые действия приведут к неприятным броскам при переключении передач.
• Очень важно своевременное обслуживание автомобиля. Халатность в данном вопросе может в дальнейшем сыграть не в вашу пользу.
• При покупке масла будьте внимательны, бывает, что консультант может предложить вам масло для механики.
• При конфузной ситуации, предположим машина вязнет в грязи, все ваши «спасательные» действия, такие как буксировка и т.д, будут бесполезны и приведут к перегреву коробки. Лучше дождитесь качественной помощи.
• Если случилось, что ваш транспорт стал неисправным, буксировать в таком случае его необходимо со скоростью не более чем 40 км/ч.

Соблюдая все необходимые правила, вы избавите себя от лишних финансовых трат и обезопасите своё здоровье.

Пора подвести итог

Безусловно, автоматическая трансмиссия комфортабельна, особенно если вы являетесь городским жителем, неопытным водителем или просто не любите заниматься переключением передач. Но стоить помнить, что присутствует яркий минус – высокий расход топлива и практически неремонтопригодность. Но благодаря ежегодному усовершенствованию этот факт не является большой проблемой.

Мы постарались подобрать для вас все основные параметры, преимущества и недостатки АКПП, взвесили все «ЗА» и «ПРОТИВ». За вами лишь обдуманное решение и правильный выбор.

Источник http://techautoport.ru/transmissiya/korobka-peredach/akpp.html
Источник http://portal-mashin.ru/service/transmission/avtomaticheskaya-korobka-peredach.html