тел.: (812) 322-68-55
тел.: (812) 329-88-39
Специализированный
сервис по ремонту АКПП
Санкт-Петербург
Московское шоссе, д. 13а
Устройство агрегатов

АКПП. Устройство и принцип действия.

Элемент, важный в современном автомобиле и улучшающий езду

Автоматическая коробка переключения передач внедрялась на рынок довольно долго. Пилотные модели часто давали сбои, но инженеры упорно над ними трудились, внедряя интересные технологические решения. И сегодня, наконец-то, коробка автомат полностью себя оправдывает. Оснащенная ею машина эксплуатируется по-новому. И каждый водитель, вне зависимости от пола и возраста, должен знать устройство АКПП. Это поможет правильно её эксплуатировать и избежать поломок. Ведь никому не хочется становиться постоянным клиентом автосервиса. Этого и не произойдёт, если будете осведомлены, как работает АКПП, избежите многих ошибок. Тем более в этом нет ничего сложного.

Современные АКПП подразделяются на типы:

  • гидромеханическая;
  • роботизированная;
  • бесступенчатая.

Перечисленные разновидности встречаются наиболее часто. К тому же постоянно ведутся новые разработки и появляются новые виды АКПП. Поэтому список можно считать неоконченным.

Экскурсия в строение автомобильной автоматики

Итак, наиболее часто встречающаяся конструкция АКПП следующая:

  1. Гидротрансформатор. Бывалые водители этот элемент коробки называют «бубликом», и он выполняет функции, тождественные механическому сцеплению.
  2. Планетарная передача. Название этого механизма хоть и навевает ассоциации о космосе, но функции выполняет вполне земные. Она меняет передаточное отношение, которое играет ключевую роль при смене скоростей.
  3. Система тормозной ленты и фрикционов. Эти элементы непосредственно участвуют в переключении передач.
  4. Клапаны. Они заключены в блок. С виду представляют пластину, состоящую из каналов. Их функция чрезвычайно важна для экономного расходования топлива и безопасности эксплуатации АКПП — регулировать давление и направлять масляные потоки.

Гидротрансформатор отвечает за передачу крутящего момента от двигателя к составным частям АКПП, каждая их которых ответственна за свои функции. Происходит это благодаря крыльчатке. Она связана с двигателем путём механических коммуникаторов. Во время вращения она создаёт масляный поток. Он, в свою очередь, оказывает воздействие на турбину. Сама по себе крыльчатка никак не регулирует поток масла. Для этой цели предусмотрена деталь — статор. Его задача — использование лишней энергии масляного потока путём его рационального перераспределения.

Действие планетарной передачи

Данная часть АКПП характеризуется малыми размерами. В планетарной передаче функционирует множество элементов. Одни блокируются, другие, наоборот — разблокируются. Таким образом и осуществляется переключение передач. В этом процессе одна из ведущих функций принадлежит планетарным рядам. Благодаря им крутящий момент увеличивается гораздо сильнее, чем при работе только лишь гидротрансформатора. Это особенно важно в период усложнённого движения — на подъёмах или во время разгона. Планетарные ряды имеют значение в работе задней передачи.

Планетарная передача

В традиционной механике для переключения скоростей использовались взаимодействующие системы параллельных валов и шестерён, прочно сцепленных между собой. В автоматике эта функция возложена на планетарные передачи. Их преимущество — компактность и относительно простое устройство. Для того чтобы осуществить переключение, достаточно одного вала. Это, собственно, и создаёт «блаженные ощущения», испытываемые владельцами коробки автомат: у них нет необходимости использовать сцепление, работать над движением джойстика, в страхе совершить неправильное переключение. И это хорошая возможность сосредоточиться на дороге и контролировать движение. А переключение скоростей осуществляется в зависимости от степени нажатия педали газа. И для водителя этот процесс протекает незаметно. При правильной работе планетарной передачи исключаются рывки, пробуксовки, потрескивания. Всё это периодически характерно для механики — такие проявления часто указывают на то, что машиной управляет малоопытный водитель.

В структуру планетарного ряда включены следующие элементы:

  1. Система шестерён, которые называют солнечными.
  2. Сателлиты.
  3. Эпицикл.
  4. Водило — это никоим образом не жаргонное прозвище водителя, а полноценный конструктивный элемент автоматической коробки передач.

Солнечная шестерня, как и положено элементу, отождествляемому с нашим светилом, находится в центре своей системы. Вокруг неё, подобно планетам, находясь в эпицикле, вращаются сателлиты. Делают они это в одном направлении.

Некоторые подробности, описывающие процессы смены скоростей

Для того чтобы понять принцип действия АКПП, следует обратить внимание на три составляющие: солнечную шестерню, эпицикл и водило. Два из трёх перечисленных элементов должны находиться относительно друг друга в различных комбинациях. От этого зависит процесс переключения передач.

Водило движется эпициклом. При этом его скорость уменьшается в сравнении с солнечной шестернёй. Она двигается в обратном эпициклу (соответственно, водиле) направлении. Для водителя это пониженная передача. На английском обозначается Low Gear. Рассмотрим иную комбинацию. В ней эпицикл и солнечная шестерня вращаются в одном направлении, и скорость их равная. Это третья передача.

Бывает и так, кода водило остаётся без движения. Солнечная шестерня тем временем вращается по часовой стрелке. В противовес ей сателлиты и эпицикл осуществляют движение в противоположном направлении, тогда речь идёт о задней передаче. В зарубежных источниках — Reverse Gear. Специалисты из области автомеханики такое явление объясняют следующим образом: солнечная шестерня отвечает за передачу входного момента, а эпицикл — выходного. И все эти процессы происходят молниеносно.

Бывает и так — солнечная шестерня заблокирована. Находится в недвижимом состоянии. Вокруг неё водило и сателлиты осуществляют вращение по часовой стрелке. Эпицикл имеет темп, равный скорости сателлитов — их собственной и той, с которой они осуществляют движение, огибая неподвижную солнечную шестерню. И здесь он гораздо быстрее, чем водило. Данная комбинация обусловливает эффект Overdrive — четвёртую передачу.

В изготовлении автоматических коробок существует общее инженерное правило. Его суть в том, что на трёхскоростных АКПП включено два планетарных ряда, а на четырёхскоростной — три. Впрочем, иногда есть исключения. Например, оно касается автоматической трансмиссии AXO, предназначенной для «Фордов».

Фрикционы и тормозная лента — для чего они служат в АКПП

В работу планетарной передачи активно вмешиваются два элемента. Это фрикционы и тормозная лента. Первые блокируют взаимодействие элементов планетарной передачи между собой. Тормозная лента делает практическим то же самое. Только она блокирует планетарные элементы по отношению к корпусу. Тормозная лента имеет достаточно большую удерживающую силу при малых размерах. Она осуществляет временную блокировку планетарного ряда на корпус. Достигается это путём самозажатия. Во время её отпускания возникает эффект смягчения толчка при переключении передач. Это возникает потому, что элемент планетарного ряда, удерживаемый ранее лентой, начинает вращаться в направлении, противоположном тому, куда действует её сила.

Фрикционы

Тот факт, что водитель не испытывает толчков во время смены скоростей — это, несомненно, заслуга тормозной ленты. Но как же она действует? Это обусловлено конструкцией. Один её конец неподвижно закреплён на корпусе коробки, а другой подсоединён к поршню сервопривода. Источником энергии для данного процесса выступает масло. Оно потоком поступает в полость сервопривода, и давление заставляет двигаться его поршень, который, собственно, и осуществляет блокировку тормозной ленты.

Тормозная лента АКПП

Влияющая на планетарный ряд система фрикционов тоже наделена преимуществами:

  • устойчивость к нагрузкам;
  • возможность варьировать количеством дисков при их комплектации;
  • отсутствие необходимости в регулировке. Изношенные диски попросту меняются;
  • чёткое разделение функций. Ведущие и ведомые диски прочно соединены между собой и выдерживают даже высокие скорости вращения планетарного ряда;
  • лёгкое воздействие на корпус автоматической коробки, что отражается на его долговечности.

Фрикционы действуют следующим образом. На ведущие диски с барабана передаётся крутящий момент. Дальше он коммуницируется посредством втулки. Она, в свою очередь, удерживает ведомые диски. Как уже упоминалось, поршень под давлением масла двигается вправо и прижимает ведущие диски к ведомым. Делается это посредством отдельного конструктивного элемента. Называется он конический диск. Таким образом, система фрикционов начинает работать как единое целое. Ведущие и ведомые диски вращаются, в этот период крутящий момент постоянно передаётся от барабана к втулке. При падении давления масла поршень смещается влево. Этому способствует возвратная пружина. В итоге ведущие и ведомые диски разжимаются.

На что следует обратить внимание при работе фрикционов

В вышеописанном механизме существует такой эффект, как остаточное давление масла. Оно при выключенных фрикционах остаётся между барабаном и втулкой. На него воздействует центробежная сила. За счёт неё масло отбрасывается на внутреннюю сторону барабана. Его давление воздействует на поршень и снова подключает фрикционы, когда это не нужно. Подобное проявление неизбежно ведёт к преждевременному износу дисков и сбоям в работе самой АКПП.

Первый метод решения проблемы подразумевает использование контрольного шарика. Для него конструкцией предусмотрено специальное седло. Когда фрикцион находится в выключенном состоянии (соответственно, отсутствует давление), центробежная сила воздействует на шарик таким образом, что он покидает своё седло. Образуется отверстие, и через него масло, которое осталось в барабане, вытекает наружу. При включении фрикциона давление масла увеличивается и вскоре превышает центробежную силу. Шарик возвращается на место, перекрывая отверстие для утечки масла наружу. Фрикционы возобновляют работу в обычном режиме.

Другой способ решения проблемы — небольшая утечка. Звучит довольно странно, но эта методика действенна. Как уже описывалось выше, масло вытекает наружу из отверстия, образовавшееся на месте контрольного шарика — между поршнем и барабаном. В эту полость поступает воздух. Происходит это через секцию, находящуюся возле оси барабана. Суть в том, что при включённой системе фрикциона подобная утечка присутствует всегда, но при нормальном давлении масла она малозаметна.

Обгонная муфта и блок клапанов. Конструкция и принцип действия

Обгонная муфта состоит из колец — подвижного и зафиксированного — и кулачка. Она способна вращаться в одном направлении. Когда внутреннее кольцо оборачивается по часовой стрелке, в конечном итоге проскальзывает через кулачок. Если речь идёт о противоположном направлении, кулачок заклинивается. Этим действием он препятствует движению кольца.

Обгонная муфта

Блок клапанов оказывает влияние на работу лопастного насоса, отличие которого от шестерёнчатого заключается в том, что его производительность имеет пределы. Когда достигается определённое число оборотов, количество масла вместо того, чтобы расти, удерживается на неизменяемой величине. А это, в свою очередь, означает постоянство давления в гидравлической системе. Такой механизм имеет немалый энергоэффективный эффект: уменьшаются потери избыточной мощности, которая возникает при перекачке большого количества масла.

Лопастный насос переменной производительности имеет особенность работы. Количество перекачиваемого масла увеличивается пропорционально росту оборотов двигателя. После достижения определённой величины сжимается пружина, приводится в действие золотник. Масло тем временем следует по системе каналов, в итоге оказывается в камере контроля объёмов насоса. Здесь и определяется его возможный избыток. В это время под воздействием объёма поворачивается кулачок эксцентрика. Пружина сжимается, уменьшается эксцентриситет насоса. Его производительность снижается в соответствии с потребностями.

Масляный насос

 Свои особенности присущи и масляному насосу. Он также имеет большое значение в работе АКПП. Масло закачивается из специального поддона в предусмотренные конструкцией каналы. Они имеют название в полном соответствии с основной функцией. Их определение — каналы масляной магистрали. При небольшом количестве слив перекрывается специальным золотником, удерживаемым пружиной. Он открывается при увеличении давления. Избыточное масло сливается в поддон. Как результат — образуется постоянное или линейное давление. Именно по его принципу поступает масло и в гидротрансформатор.

Функция дроссельного клапана

Линейное масло и нагрузка двигателя должны пребывать в правильном соотношении. И для его регулирования предусмотрен дроссельный клапан. Он корректирует линейное давление. Поступает на клапаны переключения передач и там осуществляется его балансирование. Процесс этот происходит за счёт давления центробежного регулятора. Основная функция дроссельного клапана сводится к тому, чтобы не только создавать в гидравлической системе масла давление, соответствующее нагрузке двигателя. Его задача заключается ещё и в определении её уровня.

Схема дроссельных клапанов

Дроссельные клапаны подразделяются на два типа: вакуумный и соединённый с педалью газа. Каждый действует по-своему. Первый функционирует через вакуумную диафрагму и специальный шток. При работе двигателя во впускном коллекторе создаётся разрежение. Оно взаимодействует с диафрагмой дроссельного клапана. И здесь важен показатель — степень разрежения. Она обратно пропорциональна углу открытия заслонки.

Для вакуумного клапана характерен особенный принцип действия. Ключевой в нём является сила Fs. Посредством её шток вакуумного дроссельного клапана прижимается вниз. Fs образуется как разница сил пружины и разрежения, которое прилагается к диафрагме. Она уравновешивается силой масляного давления (обозначим её Ft), которая направляется вверх. Таким образом, канал, по которому поступает дополнительное количество масла от насоса, перекрывается. Как только выжимается педаль газа, открывается дроссельная заслонка. Это ведёт к уменьшению разрежения на впускном коллекторе. Увеличивается Fs, она становится больше, чем Ft. В результате открывается шток, и масло вновь начинает поступать. При этом отмечается увеличение давления масла на выходе клапана.

Механический дроссельный клапан. Конструкция и принципы работы

Механический дроссельный клапан тесно связан с педалью газа. Одним из главных его элементов является кулачок. Он вступает в действие после нажатия газа — смещает плунжер вправо, а тот, в свою очередь, сжимает пружину. Она воздействует на золотник, заставляя его передвигаться по направлению плунжера — вправо. Тот открывает доступ масла из магистрали по принципу линейного давления. Оно воздействует и на выход дросселя. Линейное давление заставляет перемещаться золотник влево. В результате пружина сжимается, но в этом случае канал поступления масла из магистрали перекрывается. Давление снижается, но как только оно упадет до определённого показателя, снова приводится в действие золотник и посредством пружины перемещается вправо. Канал поступления масла снова открывается.

Таким образом, мы видим, что дроссельный клапан регулирует давление. Под его воздействием золотник в процессе движения машины постоянно перемещается вправо или влево. На направление влияет поток давления и сила пружины. А это напрямую зависит от степени нажатия педали газа, поворота кулачка дроссельного клапана.

Центробежный регулятор — важный узел АКПП. Принцип его работы

Центробежный регулятор вырабатывает давление в зависимости от скорости автомобиля. Именно от его сигналов и зависит смена скоростей автомобиля. Он посылает соответствующие сигналы на клапаны переключения передач, а они связаны непосредственно с давлением масла. Центробежные регуляторы бывают двух типов. Условно их можно обозначить А и В. Первый пропускает масло через вал. В результате открывается канал слива. Первая функция золотника сводится к распределению масляных потоков. Вторая — он выступает в роли противовеса центробежной силе. Она возникает при увеличении скорости вращения регулятора. В результате золотник перемещается, удаляясь от вала, и перекрывает канал, служащий для слива масла. Как результат — возрастает давление.

Регулятор давления

Одной из особенностей центробежного регулятора является то, что он чувствителен в момент, когда автомобиль, оснащённый автоматикой, демонстрирует высокую скорость. При низкой он недостаточно функционален. Для решения данной проблемы в регуляторе устанавливаются два золотника, на которые возлагается роль груза. Один — первичный, другой, соответственно, вторичный. Первый имеет большую массу по сравнению со вторым. Но после того как машина достигает определённой скорости, он перестаёт действовать. И тогда вступает в работу вторичный золотник. Таким образом осуществляется корректное переключение скоростей вне зависимости от темпа машины.

Центробежный регулятор типа B отвечает за график работы клапана давления. Оно возникает от линейного. Для данного клапана характерны две ступени регулирования. Первая вступает в силу при небольшой скорости автомобиля. В это время первичный и вторичный грузы за счёт центробежной силы осуществляют давление на золотник. Он в итоге перемещается вниз. Слив масла перекрывается, одновременно с этим открывается канал, формирующий линейное давление. Оно продолжает увеличиваться до тех пор, пока в действие не вступает ограничитель. На втором этапе регулирования основную роль играет вспомогательный груз — золотник. Он перемещается с заметно меньшей скоростью, чем на предыдущей ступени, и в прямой зависимости от этого медленнее возрастает давление регулятора.

Альтернатива в пути

Изучая, как устроена автоматическая коробка передач, необходимо уделить внимание и строению ручного клапана. Он реализует команды, которые поступают непосредственно от водителя. Для этого в его распоряжении рычаг переключения передач. Его конструкция и принцип действия несколько отличаются от джойстика механики, его проще использовать. Имеет следующие позиции:

  1. P — «Парковка». Выходной вал находится в неподвижном состоянии. В положении P совершается запуск двигателя.
  2. R — Reverse n — задний ход.
  3. N — нейтральная передача. Как и парковка, благоприятна для запуска двигателя.
  4. D — «Драйв» — подразумевает движение вперёд, с использованием 1, 2, 3 передач. Характерно для трёхскоростных АКПП.
  5. O — «Овердрайв» — положение, характеризующее движение автомобиля вперёд на 1, 2, 3, 4 передачах. Характерно для четырёхскоростной трансмиссии.
  6. 2 — «Секонд» — автомобиль совершает движение вперёд на второй передаче.
  7. 1 — Low — езда на пониженной зафиксированной первой скорости.

Клапан, регулирующий линейное давление масла, тесно связан с ручным. Их узел даже получил обозначение. Называется клапанным устройством.

Ещё несколько слов о линейном давлении масла

Работа автоматической коробки переключения передач в момент разгона автомобиля и его движения на постоянной скорости отличается. Имеет место разный крутящий момент, формируемый фрикционами. Для их включения на постоянной скорости требуется меньшее давление масла, чем при разгоне. Тем не менее именно оно является движущей силой.

Необходимое для гидравлической системы линейное давление создаётся при участии специального клапана подстройки. Его задача — доводить показатель до требуемой величины. Давление, образуемое центробежным регулятором, воздействует на правую сторону золотника клапана подстройки. Если оно невелико, в силу автоматически вступают следующие процессы. Давление дроссельного клапана и сила пружины смещают золотник подстроечного клапана вправо. В результате перекрывается проход масла между магистралями.

Клапан подстройки линейного давления масла

Пропорционально повышению скорости автомобиля увеличивается давление центробежного регулятора. Поток должен дойти до определённого показателя. Наступает момент, когда он превышает совокупность давления дроссельного клапана и силы пружины. Золотник клапана подстройки смещается влево. Давление начинает воздействовать на масляную магистраль.

Скорость автомобиля снижается. Соответственно, уменьшается и давление центробежного регулятора. В результате происходят процессы, обратные вышеописанным. Сила пружины и совокупность давления дроссельного клапана снова увеличиваются, и золотник смещается вправо. Тем временем в секции пружины открывается слив. Туда уходит масло, обусловливающее давление дроссельного клапана.

Необходимый конструктивный элемент

Аккумулятор занимает важное место в конструкции АКПП. Его поршень смягчает удары, возникающие при переключении скоростей. Процесс связан с работой фрикционов и тормозной ленты. В таких ситуациях линейное давление прижимает аккумуляторный поршень вниз. Но при воздействии на фрикционы и тормозную ленту оно одновременно поднимает поршень вверх. 

Соленоиды

РЕМОНТ АВТОМОБИЛЕЙ,
У КОТОРЫХ ЗАКОНЧИЛАСЬ ДИЛЕРСКАЯ ГАРАНТИЯ

NISSAN X-Trail (CVT JF011E)

FORD Focus, MAZDA 6 (4FT27E)

BMW (E65\66, 6HP-26)

CADILLAC Escalade (6L80E)

CHEVROLET Cruze (6T40E)

DODGE Journey (62TE)

GMC Acadia (6T70E)

HUYNDAI Santa Fe (A5HF1)

Infiniti FX 35 (RE7R01A)

LEXUS LS430 (A760E)

OPEL Astra J (6T40E)

OPEL Insignia (TF80SC)

VOLVO XC90 (TF80SN)

Рейтинг@Mail.ru
Copyright © 2007-2017 ООО «Транском-АТ»
Яндекс цитирования