АКПП, что это такое
Гидромеханическая трансмиссия имеет массу достоинств, основное из них — комфорт при дозировании крутящего момента на ведущие колеса. Однако же, есть у нее и ряд недостатков: это сложность конструкции, низкий КПД и дороговизна. Также АКПП не может похвастаться большим ресурсом и надежностью. Но популярность автоматов растет и количество автомобилей уже даже в бюджетном сегменте, выглядит убедительно.
Автоматическая коробка передач принцип работы которой мы рассмотрим сегодня, появилась на серийных машинах в конце 50-х годов прошлого века. Первая автоматическая коробка передач имела всего три ступени, а ее устройство во многом сходно с современными гидромеханическими агрегатами. Сегодня производят АКПП и с 7-9 диапазонами переключения, однако многие до конца не понимают, что любой автомат состоит из трех основных устройств:
- Гидравлическая муфта или гидротрансформатор.
- Мехaническая коробка передач.
- Система упрaвления АКПП.
Все это хозяйство и принято называть гидромeханической АКП. Перед тем как пользоваться автоматической коробкой, было бы полезно хотя бы вкратце узнать принцип ее работы.
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.
Рекомендуемая статья: Роботизированная коробка передач (РКПП) и ее работа
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.
Рекомендуемая статья: Тормозная система в автомобиле просто необходима
Как работает гидротрансформатор
Гидротрансформатор по функциям близок к сцеплению в механических трансмиссиях. Его основная задача — передать и изменить крутящий момент от коленвала двигателя к первичному валу механической коробки. Также он служит для гашения крутильных колебаний. Гидротрансформатор — это полностью автономный узел. Он помещен в свой картер и состоит из насосного, турбинного и реакторного колес. Также для работы ему необходимы муфта блокировки и муфта свободного хода.
Фланец коленвала двигателя жестко соединен с насосной турбиной, а к первичному валу механической части жестко присоединено турбинное колесо. Между ними неподвижно расположено колесо реакторное. Каждое из колес имеет лопасти специальной формы для взаимодействия с рабочей жидкостью, трансмиссионным маслом. Муфта блокировки фиксирует колеса гидротрансформатора в оптимальных режимах работы, а муфта свободного хода заставляет двигаться реакторное колесо в обратную сторону при определенных условиях.
Схема работы гидромеханической трансмиссии
Для того чтобы гидротрансформатор отдавал чистый крутящий момент на механическую часть, то есть был заблокирован, необходимо чтобы угловые скорости первого и последнего колес выравнялись, тогда центральное, реакторное колесо начинает вращаться в прoтивоположную сторону. Блокировка гидротрансформатора происходит под воздействием кинетической энергии рабочей жидкости, которая воздействует на лопасти всех трех колес. Блoкировка гидротрансформатора происходит на каждой из передач.
Все современные АКПП имеют в составе прoскальзывающую муфту блокировки гидротрансформатора. Это делает переключения передач на ходу и трогание с места плавным и комфортным. Прoскальзывающая муфта блокировки срабатывает при определенной нагрузке или при определенной скорости движения, что способствует не только комфорту, но и экономии топлива.
Автомобиль с автоматической трансмиссией: преимущества и недостатки
Начнем с плюсов. Установка автоматической трансмиссии позволяет водителю во время езды не использовать рычаг переключения передач, также не задействована нога для постоянного выжима сцепления при переходе на повышенную или пониженную ступень.
Другими словами, изменение скорости происходит автоматически, то есть сама коробка учитывает нагрузку на ДВС, скорость движения ТС, положение педали газа, желание самого водителя резко ускориться или двигаться плавно и т.д.
В результате комфорт вождения автомобиля с АКПП значительно возрастает, передачи переключаются автоматически, мягко и плавно, двигатель, элементы трансмиссии и ходовой части защищены от сильных нагрузок. Более того, многие коробки автомат предусматривают возможность не только автоматического, но и ручного переключения передач.
Что касается минусов, они также имеются. Прежде всего, конструктивно АКПП является сложным и дорогостоящим агрегатом, отличается сниженной ремонтопригодностью и ресурсом по сравнению с механическими (ручными) КПП. Автомобиль с данным типом КПП расходует больше топлива, автоматическая коробка отдает меньше крутящего момента на колеса, так как КПД коробки автомат несколько снижен.
Также наличие в автомобиле автоматической трансмиссии накладывает на водителя определенные ограничения. Например, коробку автомат нужно прогревать перед поездкой, желательно избегать постоянных резких стартов и слишком интенсивного торможения.
На машине с автоматической коробкой нельзя буксовать, не допускается буксировка автомобиля с коробкой автомат на высокой скорости на большие расстояния без вывешивания ведущих колес и т.д. Еще добавим, что такую коробку сложнее и дороже обслуживать.
Планетарные редукторы
Механическая часть АКПП представляет собой два-три планетарных редуктора для жесткого изменения передаточного соотношения и инвертирования крутящего момента. Все редукторы, которые работают в коробке подключены друг к другу последовательно и чем их больше, тем больше ступеней может иметь коробка.
Принцип работы планетарного редуктора похож на работу обычной механической коробки передач, только изменение величин крутящего момента происходит не за счет введения в зацепление одной шестерни с другой, как это устроено в МКПП, а за счет блокировки одного из элементов планетарного редуктора, как показано на рисунке.
Блокируется либо кольцевая шестерня, тогда редуктор работает на повышение частоты оборотов, либо водило, тогда передача будет понижающей. Если же зафиксировать кольцевую шестерню по отношению к водилу, то передача станет прямой. Отвечают за блокировку элементов планетарки пакеты фрикционов, которые движутся под действием рабочей жидкости. Она же распределяется при помощи системы управления АКПП.
Это конструкция самой распространенной автоматической коробки передач. Однако к ним относят еще и роботизированные КПП с двумя сцеплениями. Роботы работают точно по такому принципу, как и механические КПП, только передачи переключаются при помощи актуаторов. К гидромеханическим АКПП такие агрегаты не имеют фактически никакого отношения.
Изучайте работу автомата, а он отплатит вам надежностью и комфортом в эксплуатации. Удачных всем дорог и комфортных переключений!
Вариаторная автоматическая коробка передач.
Основными элементами вариаторной коробки являются: • вариаторная передача; • механизм, обеспечивающий движение задним ходом; • механизм перевода в нейтральное положение; • система управления.
Вариаторная передача представляет собой 2 шкива, соединённых ремнём. Каждый из шкивов состоит из 2 конических дисков, которые по команде системы управления под воздействием специального привода могут сдвигаться или раздвигаться. При этом диаметр шкивов изменяется.
При низких значениях оборотов двигателя ведущий шкив имеет малый диаметр (конические диски разведены). У ведомого шкива в этот момент максимальный диаметр (диски сжаты). При увеличении скорости диаметр ведомого шкива уменьшается, а ведущего – увеличивается. При этом изменяется передаточное число.
При движении вариатор поддерживает обороты двигателя, на которых реализуется максимальная мощность. Увеличение или уменьшение скорости происходит путём плавного изменения диаметров шкивов и передаточных чисел.
Основное отличие коробки-автомат от вариатора заключается в методе передачи вращения. Гидромеханический и ременной способы имеют мало общего, но как в одном, так и в другом случае водитель работает только педалью газа.
Принцип работы вариаторной коробки передач
Кроме этого характерной чертой вариатора является плавное бесступенчатое переключение скоростей. Это дает наиболее полную реализацию возможностей двигателя и, как следствие, высокую экономичность.
