Устройство автоматической коробки передач

Большинство современных автомобилей оснащены автоматическими трансмиссиями (АКПП). Это обусловлено удобством эксплуатации автомобиля и в особенности упрощением процесса управления.

Планетарные передачи

Наибольшую эффективность гидротрансформаторы обеспечивают при высоких оборотах двигателя. Следовательно, для передачи момента от преобразователя вращения к приводным валам ведущих колес автомобиля в устройство автоматической коробки передач введен редуктор планетарного типа. В нем используется единственный вал, вокруг которого вращаются все, помещенные в одну плоскость, элементы сборки (за исключением оборудованных собственными осями сателлитов). Такая конструкция обеспечивает редуктору компактность.

Простейший планетарный ряд состоит из одной центральной (солнечной) шестерни, как минимум трех, равномерно распределенных по периметру водила, планетарных шестерен (сателлитов) и зубчатого колеса с зацеплением, внутрь которого помещается вся сборка. Сходство конструкции с устройством солнечной системы, где планеты (сателлиты) вращаются по постоянной орбите (наружная шестерня) вокруг солнца (центральная шестерня) легло в основу названия редуктора. Все шестерни сборки находятся в постоянном зацеплении друг с другом и не изменяют своего расположения при переключении передач. Изменяется лишь величина передаточного отношения.

Описанная конструкция позволяет реализовать трехступенчатый редуктор, обеспечивающий возможность организации нейтральной передачи и поступательного движения транспортного средства в двух направлениях.

Обратите внимание! Планетарные редукторы обладают рядом несомненных преимуществ перед прочими зубчатыми передачами, однако являются технологически более сложными и нуждаются в более тонком управлении при переключении передаточных отношений.
Трансформаторы
Схема трансформатораСхема трансформатора
Гидротрансформатор (преобразователь вращения) – служит для автоматического и плавного изменения крутящего момента от двигателя на трансмиссию автомобиля с помощью рабочей жидкости (масла).

Гидротрансформатор имеет сходство с турбиной и включает в себя такие элементы:

насос (ротор)

турбина

реактор.

При вращении насоса гидротрансформатора вся энергия затрачивается на раскручивание рабочей жидкости. Благодаря лопаткам специфической формы центр давления масла смещается к наружной стороне колеса турбины. Этот процесс происходит до определенного предела. То есть зависит от разницы скорости вращения насоса и турбины. Чем она больше, тем сильнее проявляется редукторный эффект, и, соответственно, передача управления дальше по трансмиссионной линии к ведущим колесам. При этом реактор, удерживаясь от вращения обгонной муфтой, обеспечивает возврат большей части неиспользуемого турбиной потока назад к насосу, дополнительно усиливая эффективность передачи крутящего момента. При полном нажатии на педаль газа и не раскрученной турбине насос обеспечивает максимальный подъем давления рабочей жидкости на наружных концах турбинных лопаток. Предельный, развиваемый преобразователем вращения крутящий момент иногда называют также моментом пробуксовки гидротрансформатора.

Когда турбинное колесо раскручивается, давление вращающейся жидкости на его лопатки, естественно, падает, что приводит к автоматическому снижению обеспечиваемого гидротрансформатором передаточного отношения. В момент, когда скорости вращения турбины и насоса максимально сближаются, гидротрансформатор превращается из подобия редуктора в обычную жидкостную муфту сцепления. На этом этапе необходимость в реакторе отпадает, и происходит его отпускание за счет переключения обгонной муфты.

В процессе движения транспортного средства, в зависимости от изменения нагрузки (степени выжимания педали газа), преобразователь вращения (гидротрансформатор) может непрерывно переходить из состояния редуктора в состояние сцепления и обратно.

Масляное давление АКПП
Устройство автоматической коробки передач невозможно рассмотреть в отрыве от устройства обеспечивающего рабочее давление масла.

Масляный насос АКПП бывает шестеренчатого либо роторного типа. Как правило, он установлен в корпусе позади гидротрансформатора и приводится во вращение непосредственно от его ступицы.Схема подачи гидравлической жидкости к исполнительным различным устройствам автоматической трансмиссии организована в корпусе клапанной сборки. В ней же собраны все управляющие клапаны.

Корпус клапанной сборки представляет собой сложное металлическое литье. Укомплектованная клапанная сборка с установленными в нее управляющими клапанами, контрольными шариками и жиклерами способна выполнять сложнейшие логические переключения и вполне может рассматриваться как своего рода гидромеханический компьютер.

В клапанной сборке имеется три входных порта, через которые на нее подаются управляющие давления от центробежного регулятора, дроссельной заслонки (текущая нагрузка на двигатель) и рычага селектора (выбранное положение AКПП). Количество выходных портов определяется сложностью конструкции AT и количеством обеспечиваемых ею переключений. Обычно предусматривается по одному выходу к каждому исполнительному устройству, а при соответствующей комплектации, — еще один, обеспечивающий блокировку гидротрансформатора. Так как клапанная сборка является механическим устройством, логика ее функционирования определяется главным образом особенностями конструктивного исполнения, обладая, тем не менее, интерактивностью, обеспечивающей способность адекватного реагирования на изменение параметров, поступающих на три входных порта.

В современных AКПП с электронным управлением количество входных параметров расширяется за счет применения множества информационных датчиков. Сигналы от таких датчиков как:

Датчики педали газа и положения рычага переключения АКПП.

Датчики частот вращения на входе и выходе коробки.

И прочих, обрабатываются электронным блоком управления АКПП и преобразовываются им в управляющие команды исполнительным механизмам.

При эксплуатации автоматических трансмиссий крайне важно соблюдать температурный режим. Для охлаждения рабочей жидкости в трансмиссионной линии предусмотрен охладитель, который, как правило, объединен с радиатором системы охлаждения двигателя.

Управление автоматической коробкой передач осуществляется специальным селектором либо подрулевыми переключателями.

Основные обозначения при переводе селектора в режимы:

Стоянки «Р»

Заднего хода «R»

Нейтраль «N»

Движения вперед «D»