устройство акпп

Автоматическая коробка передач

Современная автоматическая коробка передач, безусловно, самый сложный компонент в автомобиле. Автоматические трансмиссии содержат механические, гидравлические и электронные системы, которые работают взаимосвязано между собой. Эта статья поможет Вам разобраться в устройстве коробки передач и процессе её обслуживания. Автоматическая коробка передач

Эта Статья содержит четыре раздела:

  1. Первый раздел даст Вам понять, что же такое АКПП;
  2. Второй раздел поможет разобраться, из чего состоит и как работает автоматическая коробка передач;
  3. Третий раздел посвящён определению проблем в коробке,  расскажет, что нужно делать, что бы незначительная проблема ни привела к серьёзной поломке;
  4. В четвертом говориться о профилактическом обслуживании, о котором все должны знать.

Что же такое автоматическая коробка передач?

Трансмиссия обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, а также его изменение по величине и по направлению. Происходит это за счет различных комбинаций и механизмов. Рассмотрим два основных типа коробок передач, основанных на том, имеет ли транспортное средство задний или передний привод.

На заднеприводном автомобиле трансмиссия крепится позади продольно расположенного двигателя. Карданный вал передаёт крутящий момент на  заднюю ось с ведущими колёсами. Передача крутящего момента в такой системе прямое движение от двигателя, через трансформатор к АКПП и на карданный вал, соединённый с дифференциалом и колёсами.
На заднеприводном автомобиле трансмиссия крепится позадиНа переднеприводных  автомобилях дифференциал объединён с трансмиссией в один узел. Двигатель располагается поперечно, а коробка, присоединённая сбоку  захватывает заднею часть двигателя и непосредственно передает нагрузку на передние колеса. Крутящий момент в такой схеме  передаётся от двигателя через трансформатор к АКПП, дифференциал которой передаёт нагрузку на ведущие колёса.
На переднеприводном автомобиле трансмиссия крепится позадиСуществует  множество других конфигураций включая переднеприводные транспортные средства, где двигатель установлен продольно вместо поперечного расположения, полно приводные системы, которые распределяют крутящий момента все четыре колеса, однако описанные выше разновидности, являются безусловно самыми популярными.

Менее популярной заднеприводной компоновкой, является расположение автоматической трансмиссии сзади. Используют такую компоновку,  чтобы сбалансировать вес равномерно между передними и задними колесами для улучшенной работы и управляемости. Однако реализовали данную схему редко и на старых автомобилях. Иная заднеприводная система использует расположение вех агрегатов сзади, а именно двигателя, АКПП и дифференциала. В основном реализуется на моделях фирмы “Porsche”.

Компоненты трансмиссии

Современная автоматическая коробка передач состоит из различных компонентов и систем, которые разработаны, чтобы гармонично работать в сложной системе механических, гидравлических и электронных элементов. Мы попытаемся как можно проще описать узлы автоматической трансмиссии, но, возможно, некоторые  моменты останутся вам непонятными в виду сложности их восприятия.
Главные компоненты, из которых состоит  автоматическая коробка передач, включают:

  • Планетарные ряды, предназначенные для получения большого диапазона передаточных чисел.
  • Гидравлическая система, основой которой является гидравлический блок АКПП, использующий нагнетённое  под давлением масло,
    для управления планетарными рядами через фрикционные тормозные элементы.
  • Фильтры и прокладки, использующиеся, для фильтрации гидравлической жидкости и воспрепятствованию её утечки.
  • Гидравлический трансформатор, передающий крутящий момент от вала двигателя на первичный вал АКПП. А при этом повышая крутящий момент для исключения потерь при проскальзывании в жидкости.
  • Электронный модуль управления и другие электрические компоненты предназначенные для управления трансмиссией.

Планетарный ряд

В автоматических трансмиссиях механическая часть работает в постоянной связке в отличие от механических коробок передач. Это условие возможно при использовании планетарных рядов, которые дают возможность получения различных передаточных чисел.

Простой планетарный ряд состоит из солнечной шестерни, орбитальной шестерни и двух или более сателлитов. Солнечная шестерня  находится в постоянном Планетарный ряд акппзацеплении с сателлитами. Сателлиты свободно вращаются на осях, которые закреплены в водиле. Зубчатое колесо внутреннего зацепления, называемое большим центральным колесом, эпициклом, короной или кольцом, находится в постоянном зацеплении с сателлитами и окружает всю конструкцию.

Следует отметить, что малое центральное колесо, водило и большое центральное колесо вращаются относительно одной общей оси, в то время как сателлиты   планетарной передачи вращаются относительно собственных независимых осей. Название планетарного механизма происходит от сателлитов.

планетарный ряд акпп

Они могут вращаться относительно своих осей и в то же самое время вместе с водилом вращаются относительно малого центрального колеса. Иллюстрация показывает, как устроен простой планетарный механизм, описанный выше. Входной вал связан с большим центральным колесом (Синий), выходной вал связан с водилом  (Зеленый), которое также связано с фрикционным пакетом сцепления.

Малое центральное колесо связано с барабаном (желтый), который также связан с другой половиной пакета сцепления. Тормозная лента обозначена полосой за пределами барабана (красный), которая может быть сжата, когда потребуется, предотвратить вращение барабана и малого центрального колеса вместе с ним. Пакет сцепления используется для зацепления водила с малым центральным колесом, что заставляет их вращаться с одинаковой скоростью.

Если пакет сцепления и тормозная лента активированы одновременно, то система находится в нейтральном положении. Вращение входного вала передается на сателлиты, связанные с  малым центральным колесом, но так как оно не зафиксировано, вращение на выходной вал не передаётся.  Для передачи крутящего момента, активируется тормозная лента, чтобы зафиксировать центральную малую шестерню от перемещения. Для перехода на более высшее передаточное отношение распускается тормозная лента и зажимается пакет сцепления, который заставляет вращаться выходной вал с такой же скоростью как и входной. Много других комбинаций возможно с использованием двух или более планетарных рядов соединённых в разные вариации для достижения различных передаточных отношений. 

Некоторые последовательности позволяют создавать четырех, пяти, шести, семи и даже восьми ступенчатые АКПП. На современных транспортных средствах, управлением последовательности передачи крутящего момента в коробке контролирует электронный блок управления.

Пакеты  фрикционных дисковПакеты  фрикционных дисков

Пакет сцепления состоит из дисков, которые установлены в барабане. Половина дисков – сталь и имеют выступы, которые входят в пазы на внутренней части барабана. Другая половина представляет собой диски с фрикционным материалом, которые имеют выступы на внутренней части, соответствующие пазам на наружной поверхности смежных втулок. Для сжатия пакета сцепления на дне барабана установлен поршень, который активируется давлением масла и заставляет металлические и фрикционные диски сжаться и передавать крутящий момент.

Обгонная муфтаОбгонная муфта

Используется для соединения звеньев планетарных механизмов с картером коробки передач используется обгонная муфта с роликами или специальными сухариками. Принцип работы построен на их заклинивании при вращении в определённом  направлении. Муфты свободного хода используются преимущественно для улучшения качества включения, поскольку время их срабатывания гораздо меньше времени срабатывания ленточного или дискового тормоза.

Помимо улучшения качества включения она позволяет двигаться транспортному средству накатом без использования режима торможения двигателем. Представляет собой стальной ремень с фрикционным материалом, расположенным на внутренней поверхности. Один конец ленты зафиксирован в картере трансмиссии, в то время как другой конец связан с сервоприводом. В определенное время масло поступает в серво-привод под давлением, который в свою очередь  сжимает ленту вокруг барабана, препятствуя его вращению.

Гидравлический трансформатор

propeler

На автоматических коробках передач роль механического сцепления выполняет гидротрансформатор. Трансформатор работает по принципу вентилятора, например если два вентилятора поставить друг напротив друга и один подключить к питанию, то поток воздуха направленный на второй вентилятор заставит его вращаться.

Отличие для трансформатора – то, что вместо того, чтобы использовать воздух, он использует гидравлическую жидкость, чтобы быть более эффективным.
Трансформатор – сформированное устройство, которое установлено между двигателем и трансмиссией.

Внутри трансформатор состоит из:

  1. насосного колеса;
  2. турбинного колеса;
  3. статор.

Насосное колесо установлено непосредственно к  картеру конвертора, который в свою очередь крепиться болтами  к коленчатому валу двигателя, и вращается с частотой вращения двигателя. Турбинное колесо связано с входным валом АКПП.  Статор установлен с обгонной муфтой так, чтобы он мог свободно вращаться только в одном из направлений. Выше перечисленные элементы оснащены лопастями, чтобы точно направлять поток гидравлической жидкости через конвертор и благодаря этому передавать крутящий момент от двигателя к трансмиссии.

С началом работы двигателя трансмиссионная жидкость поступает в насосную секцию, где под действием центробежной силы направляется на турбинное колесо которое придаёт дополнительное вращение потоку масла. Двигаясь по кругу гидравлическая жидкость возвращается к центру турбины, где она входит в статор. Если вращение турбинного колеса значительно медленнее насосного, то жидкость будет поступать на передние лопасти статора, которые активируют на статоре обгонную муфту  препятствующею его вращению. Проходя через неподвижный статор, масло направляется его лопастями в насосную зону, под углом обеспечивающим увеличение крутящего момента.

Поскольку скорость турбинного колеса превосходит обороты насосного, жидкость, проходя через лопасти статора заставляет его вращаться в том же направлении, в котором работают насос и турбина. С возрастанием количества оборотов все три элемента начинают работать  приблизительно с одной частотой.

Начиная с 80-х годов, для достижения большей экономии топлива, гидротрансформаторы начали оборудовать системой блокировки (механический режим), суть которой заключается в жесткой связи турбинного и насосного колёс вместе. Активация происходит приблизительно на скорости 70 км/ч и более. Процессом блокировки гидравлического трансформатора управляет ЭБУ трансмиссии, который подключает ее, в основном, начиная с третьей передачи используя электро-магнитный клапан как управляющий элемент.

Гидравлическая системаГидравлическая система

Гидросистема – сложный лабиринт каналов и труб, которые подводят трансмиссионную жидкость под давлением к элементам внутри АКПП, а так же к гидротрансформатору. Фактически, большинство компонентов АКПП постоянно находятся в трансмиссионной жидкости, включая пакеты сцепления и тормозные ленты, т.к. фрикционные поверхности работоспособны только находясь в масле.  Рисунок показывает систему от простой трехступенчатой автоматической трансмиссии 60-х годов. Более новые системы намного сложнее и объединены с компьютеризованными электронными деталями.

Гидравлическая жидкость в автоматической трансмиссии предназначена для различных функций, включая активацию элементов,  смазку и охлаждение. В отличие от двигателя который использует масло прежде всего для смазки, в трансмиссии большинство элементов функционируют благодаря подаче на них жидкости под давлением.

Устройство гидравлической системы АКПП очень похоже на сердечнососудистую систему человека (даже масло красного цвета), где даже несколько минут нехватки давления может быть вредным или даже фатальным для жизнедеятельности. Чтобы держать трансмиссионную жидкость в пределах нормальной рабочей температуры, часть её проходит через кулер или сектор в основном радиаторе охлаждения. Пройдя через эту систему, масло охлаждается и затем возвращается в трансмиссию.

Масляный насосmasl-nas

Насос трансмиссионного масла (не путаем с насосным колесом в трансформаторе) ответственный за подачу масла под давлением, которое требуется для работы АКПП.

Он установлен в передней части картера трансмиссии и непосредственно связан с гидротрансформатором и входным валом трансмиссии. Насос производит давление всякий раз, когда двигатель работает и пока есть достаточный уровень трансмиссионной жидкости. Масло поступает в насос через фильтр, который расположен в поддоне. Затем трансмиссионная жидкость подводится к гидравлическому блоку и другим компонентам АКПП.

Гидравлический блок

гидроблок

Гидравлический блок – второй центр контроля автоматической трансмиссии после электронного блока. Он состоит из лабиринтов каналов  и отверстий, которые подводят масло к многочисленным клапанам управляющим пакетами сцеплений и тормозными лентами. Каждый из клапанов в гидравлическом блоке имеет определенное предназначение и соответствующие название. Например, клапан 2-3 активирует повышение со второй передачи на третью, а клапан 3-2 задействуется, когда потребуется понизить передачу соответственно.

Еще один немало важный элемент гидравлического блока – мануальный клапан. Он связан с рукояткой переключения передач  и открывает, и перекрывает  различные каналы в зависимости от того, в каком положении находится рычаг. Когда Вы помещаете рукоятку в режим D (drive), мануальный клапан направляет масло к фрикционным пактам, которые активируют первую передачу.

На трансмиссиях оборудованных ЭБУ, в устройство гидравлического блока так же будут входить электронные регуляторы давления (соленоиды), которые установлены в корпусе гидроблока, чтобы управлять подводом масла к соответствующим пакетам сцепления и фрикционным лентам под управлением компьютера, который более точно оптимизирует точки переключения.

Электронный блок управления

соленоид акпп

ЭБУ трансмиссии используют датчики на двигателе и автоматической коробке, чтобы контролировать информацию о положении дросселя, скорости автомобиля, частоте вращения двигателя, нагрузке, положении педали тормоза и т.д., для просчета  точек переключения передач.

Как только компьютер обработает эту информацию, он посылает управляющие сигналы на  электронные регуляторы давления (соленоиды). Они распределяют масляный поток к соответствующему фрикционному пакету или сервоприводу, чтобы осуществлять переключение. Компьютеризированные автоматические трансмиссии могут адаптироваться под Ваш стиль вождения и постоянно приспосабливаться к нему так, чтобы каждое переключение происходило максимально близко к желанию водителя.

Электронный блок управленияСпортивные модели авто с АКПП выпускают с опцией “типтроник”, с помощью которой водитель может сам контролировать момент переключения передач подобно механической трансмиссии. Для реализации данного режима на кулисах появилось дополнительное положение, в котором можно переведя рычаг в одном или другом направлении, повысить или понизить передачу по желанию.

Компьютер контролирует этот процесс, чтобы удостовериться, что водитель не включит передачу, которая может перегрузить двигатель и повредить его. Другое преимущество «умных» трансмиссий состоит в том, что они имеют само диагностический режим, который может обнаружить неисправность на начальной стадии и предупредить Вас с помощью индикаторной лампочки на приборной панели. Мастер всегда может, подключив соответствующие диагностическое оборудование, считать коды неисправностей, которые помогут точно определить проблему.

Сальники и прокладки

Автоматическая коробка передач содержит комплект сальников и прокладок, для предотвращения вытекания масла из картера коробки. Сальники обычноСальники и прокладкипроизводятся из резины и используются, чтобы воспрепятствовать вытеканию масла около движущихся  элементов, таких как вращающийся вал. В некоторых случаях резине помогает пружина, которая держит сальник плотно с поверхностью вала.   Передний сальник уплотняет отверстие где гидротрансформатор входит а автоматическую трансмиссию. Он позволяет трансмиссионной жидкости свободно перемещаться от трансформатора к трансмиссии, но не вытекать. 

Прокладка – тип уплотнения, используемый для неподвижных деталей, которые закреплены  вместе.  Для изготовления прокладок используются такие материалы как бумага, пробка, резина, силикон и мягкий металл. Общий пример – резиновый кольцевой уплотнитель, который  изолирует ось позиционера. Её Вы перемещаете, когда выбираете режим АКПП (P, R, N, D). Другим примером, который характерен для большинства трансмиссий, является прокладка масляного поддона. Фактически, уплотнение требуются везде, где возможны утечки гидравлической жидкости из трансмиссии.

Выявление неисправностей до поломки коробки

В  процессе эксплуатации автоматической коробки передач следует наблюдать за уровнем масла и за отсутствием его утечки. При появлении подтеков или луж масла под вашим авто следует обратиться в автосервис для локализации утечки,  если уровень трансмиссионной жидкости падает ниже отметки минимума, возможно Ваша АКПП серьезно повреждена. 

Проверяйте цвет и запах  масла. Трансмиссионная жидкость – прозрачная и красная, если она мутная или грязная, или у нее горелый запах, Вам следует обратиться в соответствующую ремонтную мастерскую, где, скорей всего, специалист посоветует Вам заменить масло, либо ремонтировать Вашу АКПП.  Следите за появлением новых шумов, вибрации или нестандартного поведения трансмиссии. Современные АКПП должны осуществлять переключение гладко без толчков. Если переключения не устойчивые или Вы слышите шумы при работе трансмиссии, то ее следует незамедлительно проверить выполнив  квалифицированною диагностику. 

Если устранять неисправность на начальном уровне, то ремонт может обойтись менее дорогостояще, чем капитальный  ремонт коробки. Даже если вы не готовы к ремонту в данный момент, Вы как минимум, должны ее продиагностировать. Специалист даст Вам рекомендации по эксплуатации Вашей поврежденной АКПП до ее ремонта.

Обслуживание

Трансмиссионное масло в Вашей АКПП требует периодической замены. Интервал, которой находится в пределах от 25000 до 150000 км. Большинство экспертов по автоматическим трансмиссиям рекомендуют производить обслуживание трансмиссии каждые 40000 км. Эта работа требует определённых знаний устройства и обслуживания коробок передач, поэтому не рекомендуется производить её самому.

После снятия поддона специалист может сделать вывод о внутреннем состоянии агрегата по наличию металлического налёта и другой грязи на магнитах и внутренней части поддона. В большинстве случаев, во время выполнения процедуры замены масла, приблизительно только половина жидкости может быть слита из трансмиссии. Это обусловлено конструктивными особенностями автоматической коробки передач и гидротрансформатора. Полная замена возможна только при полной разборки трансмиссии.

Необходимость периодичной замены трансмиссионной жидкости обусловлена частичностью ее замены. Будучи на дилерских станциях или читая дилерские мануалы по эксплуатации авто, некоторые клиенты задают вопрос, о тои что многие современные АКПП являются не обслуживаемыми во время всего периода эксплуатации.

Следует четко понимать, что для автомобилей бывших в употреблении, которыми в основном заполнен наш рынок, период эксплуатации, на который рассчитан автомобиль, давно закончен в первичных странах. Масло в таких АКПП имеет грязный оттенок и неприятный запах, хотя коробка еще работает, поэтому при больших пробегах в таких авто, период замены масла определен через каждых 60000 км.

Администратор