Устройство и принцип работы АКПП: как работает коробка-автомат

Автоматические коробки передач (АКПП) – это особые механизмы, применяемые в автомобилях для переключения передач без вмешательства водителя. В отличие от механических коробок передач, где передачи переключаются вручную, АКПП автоматически выбирает передачу с учетом скорости и нагрузки на двигатель. Это делает вождение более комфортным и удобным, особенно в условиях городского движения.

Устройство АКПП состоит из нескольких главных элементов, таких как гидротрансформатор, планетарная передача и управляющая система. Основной элемент АКПП – гидротрансформатор – выполняет функцию преобразования крутящего момента от двигателя и передачи его на ведущие колеса. Гидротрансформатор состоит из двух частей: насосного колеса и турбины, которые соединены жидкостью, называемой трансмиссионной жидкостью. С помощью дифференциала и сателлитов, планетарная передача обеспечивает выбор оптимальной передачи в зависимости от текущих условий на дороге.

Принцип работы АКПП основан на использовании жидкости и гидравлических клапанов. Управляющая система определяет текущие параметры движения автомобиля и сигнализирует гидравлическим клапанам о необходимости переключения передачи. Жидкость, под давлением гидропотока, переключает передачи и управляет работой гидротрансформатора, что позволяет передавать крутящий момент на ведущие колеса. Благодаря этим механизмам, АКПП выбирает оптимальную передачу в соответствии с требованиями водителя и дорожными условиями, обеспечивая плавность и безопасность движения автомобиля.

Устройство АКПП

Основные компоненты АКПП включают в себя:

1. Гидротрансформатор — это гидравлическое устройство, которое преобразует крутящий момент от двигателя и передает его на вал коробки передач. Гидротрансформатор состоит из двух частей: насосной и рабочей. Насосная часть связана с двигателем и создает поток гидравлической жидкости, которая передается в рабочую часть, где происходит передача крутящего момента.

2. Планетарная передача — это механизм, который содержит несколько шестеренок, вращающихся вокруг общего центрального колеса. Они используются для изменения передачи и создания различных комбинаций скоростей. Планетарная передача активируется за счет управляющих клапанов, которые пропускают гидравлическую жидкость и перемещают шестеренки для выбора нужной передачи.

3. Гидравлическая система — это система, которая управляет передачей гидравлической жидкости в различные компоненты АКПП. Она включает в себя гидравлический насос, клапаны, аккумуляторы и фильтры.

4. Управляющий блок — это электронный блок, который контролирует работу АКПП. Он считывает информацию о скорости автомобиля, положении педалей газа и тормоза, и на основе этой информации принимает решение о смене передачи.

Все эти компоненты работают вместе, чтобы обеспечить плавное и эффективное переключение передач в АКПП. Благодаря автоматической системе управления, водитель не нуждается в ручном переключении передач, что облегчает вождение и позволяет сконцентрироваться на других аспектах управления автомобилем.

Главные компоненты

Автоматическая коробка передач состоит из нескольких главных компонентов:

• Гидравлическая система:

Гидравлическая система снабжена клапанами, насосом и аккумулятором. Она отвечает за передачу гидравлического давления в различные части коробки передач и управление клапанами.

• Гидротрансформатор:

Гидротрансформатор – это главный элемент автоматической коробки передач. Он преобразует механическую энергию двигателя в гидравлическую энергию и передает ее дальше по системе передач.

• Сателлиты и солнечные колеса:

Сонающие и сателлитные шестерни представляют собой различные зубчатые колеса, которые обеспечивают переключение передач и определенное отношение передачи.

• Муфты:

Муфты – основные узлы, отвечающие за соединение и разъединение передач и передачи энергии. Они синхронизируют работу всех компонентов для корректной передачи крутящего момента на колеса автомобиля.

• Электронный контроллер:

Электронный контроллер управляет работой всей коробки передач, определяя необходимую передачу в зависимости от оборотов двигателя, скорости движения и степени нагрузки.

Гидротрансформатор

Насос является первым компонентом гидротрансформатора, который приводится в действие валом двигателя. Он отвечает за создание высокого давления гидрожидкости внутри гидротрансформатора.

Турбина является вторым компонентом и представляет собой вращающуюся часть гидротрансформатора. Она приводится в действие гидрожидкостью, которая поступает из насоса. Турбина вращается и передает крутящий момент на вал коробки передач.

Реактор является третьим компонентом и используется для контроля работы гидротрансформатора. Он режимно ограничивает частоту вращения турбины и позволяет эффективно использовать крутящий момент двигателя.

Работа гидротрансформатора основывается на принципе перекачки гидрожидкости между его компонентами. При включении двигателя, насос начинает создавать высокое давление гидрожидкости, которое поступает в турбину, вызывая ее вращение. Вращение турбины передает крутящий момент на вал коробки передач, который затем передает его на колеса автомобиля. Регуляция скоростей и переключение передач осуществляется с помощью управляющей системы АКПП.

Компонент	Функция
Насос	Создание высокого давления гидрожидкости
Турбина	Передача крутящего момента на вал коробки передач
Реактор	Контроль работы гидротрансформатора

Планетарная система

Планетарная система состоит из следующих элементов:

• Солнечные шестерни. Они представляют собой центральные шестерни, вокруг которых вращаются другие элементы системы.
• Сателлиты. Эти шестерни вращаются вокруг солнечных шестерней.
• Кольцевая шестерня. Она является внешней и фиксированной внутри корпуса коробки-автомата.

Переключение передач и регулирование скоростей происходит путем сочетания вращения этих элементов планетарной системы. В зависимости от положения и взаимодействия солнечных шестерней, сателлитов и кольцевой шестерни, достигается нужная передача.

Кроме того, в планетарной системе присутствуют блоки сцепления и тормоза, которые контролируют передачу и зафиксированность солнечных шестерней и сателлитов.

Планетарная система является основой работы АКПП и обеспечивает плавное переключение передач и регулирование скорости движения автомобиля. Она представляет собой сложную и уникальную конструкцию, обеспечивающую эффективность работы коробки-автомата.

Гидравлический управляющий механизм

ГУМ состоит из гидравлического управляющего клапана, гидравлических аккумуляторов, гидравлических цилиндров и других элементов. Каждый из них имеет свою функцию и выполняет определенную роль в работе АКПП.

Гидравлический управляющий клапан контролирует движение масла в гидросистеме АКПП. Он оперирует от давления, создаваемого гидронасосом, и определяет, какие передачи будут включены или выключены. Клапан открывает и закрывает соответствующие гидравлические каналы, чтобы переместить передачи в нужное положение.

Гидравлические аккумуляторы служат для накопления и хранения гидравлической энергии. Они обеспечивают стабильность давления в системе и позволяют быстро переключать передачи без задержек и рывков.

Гидравлические цилиндры, работая под воздействием давления масла, перемещают механизмы и включают нужную передачу. Они обеспечивают плавность и точность переключения, а также предотвращают возможные проскальзывания или поломки передач.

Все эти компоненты ГУМ взаимодействуют друг с другом и с другими узлами АКПП, чтобы обеспечить плавное и безопасное переключение передач. От правильной работы гидравлического управляющего механизма зависит производительность и долговечность АКПП в целом.

Работа гидротрансформатора

Главная функция гидротрансформатора заключается в преобразовании механической энергии двигателя в гидравлическую энергию. Когда автомобиль стоит на месте, двигатель работает на холостом ходу, и гидротрансформатор передает крутящий момент от двигателя к колесам через жидкость.

Двигатель приводит вращение насосного колеса гидротрансформатора, которое создает поток гидравлической жидкости. Этот поток передается турбине, которая начинает вращаться под действием гидродинамических сил. Статор служит для регулирования потока жидкости и обеспечения оптимального передачи крутящего момента.

Важной особенностью работы гидротрансформатора является наличие «затухания», которое позволяет плавно переключать передачи. Благодаря этому, автоматическая коробка передач обеспечивает комфортное и плавное переключение передач без рывков и скачков.

Гидротрансформаторы являются одной из основных составляющих автоматической коробки передач и обеспечивают плавную и эффективную передачу крутящего момента от двигателя к колесам автомобиля.

Залповый режим

Залповый режим представляет собой один из режимов работы автоматической коробки передач, в котором происходит быстрая смена передач с минимальным временем задержки. В этом режиме коробка-автомат позволяет водителю почти мгновенно переключаться между передачами, обеспечивая максимальное ускорение и динамику автомобиля.

В залповом режиме АКПП использует специальные алгоритмы и электронику для максимального сокращения времени переключения передач. При включении этого режима коробка-автомат поддерживает оптимальные обороты двигателя для быстрого и плавного переключения передач без потери момента.

Благодаря залповому режиму можно достичь максимальной динамики и ускорения автомобиля. При активации залпового режима АКПП передает мощность двигателя на колеса прямо и пропускает все стандартные этапы переключений, что позволяет автомобилю разгоняться быстрее и более эффективно.

Однако следует помнить, что залповый режим потребляет больше топлива и может увеличивать износ деталей АКПП. Поэтому его использование рекомендуется только в случаях, когда требуется максимальное ускорение, например, при разгоне на трассе или при обгоне других автомобилей.

Режим движения

Автоматическая коробка передач распознает режим движения автомобиля и самостоятельно выбирает соответствующую передачу.

Режимы передвижения включают:

1. Режим парковки (P): в этом режиме коробка передач заблокирована и автомобиль не может двигаться. Этот режим используется при остановке автомобиля на парковке и его стоянке.

2. Режим нейтрали (N): в этом режиме коробка передач находится в свободном положении. Автомобиль может свободно двигаться без воздействия силы передачи. Нейтраль используется, например, при заглушении автомобиля или при остановке на красный свет.

3. Режим впереди (D): этот режим предназначен для движения вперед. Коробка передач автоматически выбирает наиболее подходящую передачу для обеспечения плавного и эффективного движения вперед.

4. Режим заднего хода (R): для движения назад автоматическая коробка передач автоматически переключается на заднюю передачу. Этот режим активизируется при переключении в положение «R» на селекторе передач.

5. Режим спортивного движения (S): в этом режиме коробка передач работает в более агрессивном режиме, удерживая высокие обороты двигателя и переключая передачи на более высокие обороты. Это позволяет автомобилю ускоряться быстрее, но может увеличить расход топлива и износ коробки передач.

Конвертерный режим

Основным элементом конвертерного режима является гидротрансформатор, который состоит из трех основных компонентов: насосного колеса, турбины и сопротивляющего колеса. Насосное колесо приводится в движение от вращения двигателя, а турбина соединена с валом коробки передач, который передает крутящий момент на колеса автомобиля. Сопротивляющее колесо служит для регулирования передаваемого момента и обеспечения плавности переключения.

Когда водитель нажимает на педаль газа, вращение двигателя передается на насосное колесо, которое начинает перекачивать масло в турбину. При этом, масло в турбине начинает вращаться и передает крутящий момент на вал коробки передач. Чем больше газ будет давить водитель, тем быстрее будет перекачка масла и выше будет передаваемый момент.

Конвертерный режим обеспечивает плавное и автоматическое переключение передач. При переключении, одна передача начинает действовать, а другая останавливается. Но благодаря гидротрансформатору, который не имеет прямой механической связи с двигателем, можно плавно переключать передачи без ощущения рывков и потери крутящего момента.

Принцип работы планетарной системы

Планетарная система представляет собой ключевую часть автоматической коробки передач (АКПП) и обеспечивает переключение передач. Она состоит из нескольких колес: входного колеса, выходного колеса и одного или нескольких планетарных колес.

В центре планетарной системы находится солнечное колесо, которое связано с входным валом АКПП. Вокруг солнечного колеса располагаются планетарные колеса, которые устанавливаются на вращающиеся штоки. Также есть носовое колесо, которое вращается вокруг солнечного колеса и соединено с выходным валом АКПП.

Принцип работы планетарной системы основан на совместном вращении колес. Входной вал передает вращение солнечному колесу, которое в свою очередь активирует планетарные колеса. Штоки планетарных колес крепятся к корпусу коробки передач и не вращаются вокруг своей оси.

Переключение передач происходит путем управления тормозными механизмами в планетарной системе. При включении определенных тормозов в системе создается сопротивление вращению определенных колес, что приводит к изменению передаточного отношения и, соответственно, к переключению передач.

Комбинация различных тормозов и клиньев в планетарной системе позволяет создавать несколько передаточных отношений и вариантов передач для работы АКПП. Это позволяет автоматической коробке передач эффективно регулировать скорости вращения и мощность, передаваемую на колеса автомобиля, обеспечивая оптимальное ускорение и экономию топлива.

Наименование колеса	Роль в планетарной системе
Входное колесо	Получает вращение от двигателя и передает его солнечному колесу
Солнечное колесо	Активирует планетарные колеса и определяет передаточное отношение
Планетарные колеса	Получают вращение от солнечного колеса и передают его носовому колесу
Носовое колесо	Передает вращение на выходной вал АКПП и на колеса автомобиля

Переключение передач

Коробка передач автоматической трансмиссии работает по принципу гидротрансформатора и сочетает в себе различные механические и гидравлические узлы. Для обеспечения переключения передач используются специальные муфты и фрикционные элементы.

Внутри коробки передач расположены различные звездочки, которые представляют собой передаточные отношения для каждой передачи. Переключение передач осуществляется при помощи гидравлического управления, которое активирует нужные муфты и фрикционные элементы.

Переключение передач происходит автоматически в зависимости от режима движения автомобиля и нажатия педали газа. Когда автомобиль движется с небольшой скоростью, коробка передач переводит его на первую передачу. При увеличении скорости коробка передач автоматически переключается на более высокие передачи.

В некоторых случаях, например при требовании быстрого разгона, водитель может использовать режим ручного управления коробкой передач (Sport mode). В этом режиме водитель самостоятельно выбирает нужную передачу при помощи селектора или рулевых лепестков.

В итоге, переключение передач в АКПП позволяет обеспечить оптимальное соотношение между мощностью двигателя и передвижением автомобиля, обеспечивая комфортное и эффективное движение.

Блокировка конвертера

Блокировка конвертера работает путем установки блокировочного элемента между вращающимися частями механизма. Когда блокировка активируется, конвертер момента перестает скользить и начинает работать как обычная механическая связь, передавая движение от двигателя к трансмиссии без потерь энергии.

Автоматические коробки передач с блокировкой конвертера имеют электронную систему управления, которая может определить, когда активировать блокировку. Обычно она включается при нажатии на педаль газа или при определенных скоростях движения. Некоторые современные модели автомобилей также могут автоматически активировать блокировку, чтобы снизить расход топлива или повысить эффективность работы коробки передач.

Блокировка конвертера является одной из основных характеристик АКПП и играет важную роль в обеспечении плавности и эффективности переключения передач. Эта функция позволяет автоматической коробке передач работать более эффективно и экономно, обеспечивая плавное и быстрое переключение передач без потери энергии.

Реверс

Функция реверса позволяет автоматической коробке передач переключиться на заднюю передачу. В этом режиме АКПП обеспечивает движение автомобиля назад. Реверс выполняется путем переключения внутренних механизмов АКПП.

Когда водитель переводит рычаг переключения передач в положение «R» или «Р» (в зависимости от производителя), контроллер АКПП отправляет сигнал гидромуфте для активации реверса. Гидромуфта передает давление гидравлической жидкости в нужные порты и изменяет положение внутренних механизмов АКПП.

Для обеспечения безопасности, перед активацией реверса АКПП проверяет скорость автомобиля, сцепление и другие параметры. Если условия недостаточные или неправильные, АКПП может отклонить запрос на переключение в реверс.

Во время работы в реверсе АКПП контролирует скорость автомобиля и регулирует давление в системе гидрокомпенсации для обеспечения плавного движения назад. При переключении на переднюю передачу, АКПП снова активирует соответствующую гидромуфту и переводит внутренние механизмы в нужное положение.

Видео:

Как работает МКПП. Вся суть за 6 минут

Вариатор — устройство и принцип работы бесступенчатой коробки передач (ОСНОВЫ)

Принцип работы автоматической коробки передач (3D-анимация)