Автоматическая коробка передач

Акции Новости Статьи Корпоративным клиентам Частые вопросы Энциклопедия современного автомобиля Статус ремонта автомобиля

Автоматическая коробка передач считается одним из самых распространенных устройств, предназначенных для изменения крутящего момента. Используется в автоматической трансмиссии транспортного средства. Под автоматической подразумевают гидромеханическую коробку передач.

Составными элементами конструкции АКПП являются: гидротрансформатор, механической КПП и системы управления. На «автоматах», которыми комплектуется легковой автотранспорт с передним приводом, в конструкцию также включены дифференциал и главная передача.

Гидротрансформатор выполняет функции по передаче и изменению крутящего момента от мотора к МКПП, способствует снижению вибраций. Гидротрансформатор имеет собственный корпус. Конструкция устройства включает насосное колесо, турбинное колесо, реакторное колесо, муфту свободного хода, блокировочную муфту.

Турбинное колесо связано с механической КПП. Насосное колесо соединено с коленвалом силового агрегата. Неподвижное реакторное колесо находится между турбинным и насосным колесами. Стоит отметить, что колеса гидротрансформатора оснащены лопастями определенной формы, причем между ними выполнены каналы для доступа рабочей жидкости.

На определенных режимах работы транспортного средства требуется блокировка гидротрансформатора. Данную задачу выполняет блокировочная муфта. Обгонная муфта (муфта свободного хода) отвечает за вращение жестко зафиксированного реакторного колеса в противоположную сторону.

Элементы гидротрансформатора заключены в корпус, заполненном трансмиссионной жидкостью – Automatic Transmission Fluid (ATF).

Работа гидротрансформатора представляет собой замкнутый цикл. Жидкость переходит от насосного колеса к турбинному и далее к реакторному колесу. Благодаря лопастям реактора скорость потока жидкости увеличивается. Когда поток снова поступает к насосному колесу, его скорость вращения возрастает, при этом увеличивается величина крутящего момента. Гидротрансформатор развивает максимальную величину крутящего момента на минимальной скорости.

При увеличении частоты вращения коленвала выравниваются угловые скорости насосного и турбинного колес, причем поток жидкости изменяет свое направление. В этот момент срабатывает обгонная муфта и начинает вращаться реакторное колесо. Гидротрансформатор передает лишь крутящий момент, то есть работает в режиме гидромуфты.

При последующем росте скорости осуществляется блокировка гидротрансформатора, в процессе которой замыкается блокирующая муфта. Передача крутящего момента от мотора к МКПП происходит напрямую. Блокировка гидротрансформатора осуществляется практически на всех передачах.

В АКПП нового поколения предусмотрен режим с проскальзывающей муфтой блокировки гидротрансформатора, который способствует полной блокировке. Реализуется данный режим при конкретных условиях (нагрузка, скорость) в процессе разгона транспортного средства. Он позволяет не только обеспечить комфортное переключение передач, но и повысить топливную экономичность.

МКПП в составе автоматической коробки необходима для ступенчатого изменения крутящего момента и обеспечения движения машины задним ходом. На «автоматы» обычно устанавливаются планетарные редукторы, имеющие компактные размеры и способные работать соосно. В конструкцию механической коробки входит несколько (как правило, два) планетарных редуктора с последовательным соединением. Благодаря объединению редукторов становится возможным обеспечить необходимое число ступеней работы. Традиционно автоматические коробки имеют 6, 7 или 8 ступеней (Lexus, Audi, BMW, Bentley, Jaguar, Chrysler), а на некоторых автомобилях даже 9 ступеней (Land Rover, Mercedes).

Планетарный редуктор составляют несколько последовательных планетарных передач, образующие планетарный ряд. Конструкция каждой планетарной передачи вмещает коронную шестерню, солнечную шестерню, сателлиты и водило.

Изменение крутящего момента и передача вращения осуществляется в случае, если происходит блокировка одного либо двух элементов планетарного ряда. В процессе блокировки коронной шестерни происходит увеличение передаточного отношения. Блокировка солнечной шестерни уменьшает передаточное число. Блокировка водило влечет за собой смену направления вращения.

Осуществляется блокировка за счет соответствующих фрикционных муфт и тормозов (фрикционов). С помощью муфты элементы планетарного ряда блокируются между собой. Благодаря соединению тормоза с корпусом коробки можно удерживать необходимые элементы редуктора. От конструкции АКПП зависит, какие будут использоваться тормоза: ленточные либо многодисковые.

Замыкание муфты и тормоза производится с помощью гидроцилиндров, управление которыми осуществляется из распределительного модуля. В коробке передач может применяться обгонная муфта, с помощью которой удерживается водило от вращения в противоположном направлении.

Из этого следует, что механизмами переключения передач в АКПП являются фрикционные муфты и тормоза. А работа автоматической коробки передач заключается в исполнении определенного алгоритма включения/выключения муфт и тормозов.

Современные модели АКПП используют электронную систему управления. Данную систему составляют входные датчики, распределительный модуль, электронный блок управления, рычаг селектора.

Системой используются следующие входные датчики: температуры рабочей жидкости, частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, положения педали акселератора, положения рычага селектора.

Сигналы датчиков обрабатываются электронным блоком управления, после чего он формирует управляющие сигналы и отправляет их исполнительным устройствам распределительного модуля. Электронный блок в процессе работы выполняет т.н. программу «fuzzy logic» (нечеткая логика), которая способна предусмотреть гибкий алгоритм определения точек переключения на низшую либо высшую передачу. Данный блок взаимодействует с системой управления двигателем.

Модуль распределительный (гидравлический блок) управляет потоками рабочей жидкости и отвечает за функционирование фрикционных муфт и тормозов. Конструкция модуля включает алюминиевый корпус и помещенные в него электромагнитные клапана и золотники-распределители с механическим приводом, соединенные каналами.

Электромагнитные клапаны необходимы для регулирования давления жидкости (клапаны с широтно-импульсной модуляцией) и управления переключением передач (клапаны двухпозиционные). Руководит работой клапанов электронный блок управления коробкой передач. Выбор режимов работы осуществляют золотники-распределители, которые приводятся в действие от рычага селектора.

Функции по циркуляции рабочей жидкости в коробке-автомат выполняет лопастной насос либо насос с внутренним зацеплением шестерен. Основу гидравлической системы составляет именно насос. В гидравлическую систему также входит гидроблок, гидроцилиндры привода муфт и тормозов, трубопроводы. В действие насос приводится от ступицы гидротрансформатора.

За охлаждение трансмиссионной жидкости в АКПП отвечает соответствующая система. Жидкость может охлаждаться в теплообменнике (охладителе), входящего в систему охлаждения силового агрегата. Некоторые коробки передач комплектуются отдельным радиатором рабочей жидкости.

Управление автоматической коробкой передач осуществляется посредством рычага селектора. Нужный режим выбирается путем перемещения рычага в необходимое положение:

Р – режим парковки;
D – автоматическое переключение передач, движение автомобиля вперед;
N – нейтральный режим;
S – спорт-режим;
R – режим заднего хода.

Некоторые коробки передач предусматривают режим «kick-down» (кик-даун), который предполагает резкое ускорение машины за счет включения пониженной передачи. Датчик положения педали газа определяет необходимость в ускорении.

Кроме того, отдельные АКПП оборудуются функцией Типтроник (Tiptronic) – функция, имитирующая ручное переключение передач.