Автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач (сокращенное название АКПП, обиходное название - коробка-автомат) является самым распространенным устройством изменения крутящего момента, применяемым в автоматической трансмиссии автомобиля. Традиционно автоматической называют гидромеханическую коробку передач.

Автоматическая коробка передач состоит из гидротрансформатора, механической коробки передач и системы управления. На коробках-автоматах, устанавливаемых на переднеприводные легковые автомобили, в конструкцию включены главная передача и дифференциал.

Гидротрансформатор предназначен для передачи и изменения крутящего момента от двигателя к механической коробке передач, а также уменьшения вибраций. Конструкция гидротрансформатора включает насосное, турбинное и реакторное колеса, блокировочную муфту, муфту свободного хода. Гидротрансформатор помещен в собственный корпус.

Насосное колесо соединено с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо связано с механической коробкой передач. Между насосным и турбинным колесами располагается неподвижное реакторное колесо. Все колеса гидротрансформатора оснащены лопастями определенной формы, между которыми предусмотрены каналы для прохода рабочей жидкости.

Автоматическая коробка передач

Рис. 29 Автоматическая коробка передач

Блокировочная муфта служит для блокировки гидротрансформатора в определенных режимах работы автомобиля. Муфта свободного хода (другое название - обгонная муфта) обеспечивает вращение жестко закрепленного реакторного колеса в противоположную сторону.

Все конструктивные элементы гидротрансформатора расположены в корпусе, который заполнен специальной рабочей жидкостью ATF (Auto- maticTransmissionsRuid).

Работа гидротрансформатора осуществляется по замкнутому циклу. От насосного колеса поток жидкости передается на турбинное колесо, далее на реакторное колесо. За счет конструкции лопастей реактора скорость потока усиливается. Поток направляется на насосное колесо и заставляет его вращаться быстрее, тем самым увеличивается величина крутящего момента. Максимальную величину крутящего момента гидротрансформатор развивает на минимальной скорости.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя, угловые скорости насосного и турбинного колес выравниваются, а поток жидкости меняет свое направление. При этом срабатывает муфта свободного хода и реакторное колесо начинает вращаться. Гидротрансформатор работает в режиме гидромуфты (передает только крутящий момент).

С дальнейшим ростом скорости происходит блокировка гидротрансформатора, при которой замыкается блокирующая муфта, и передача крутящего момента от двигателя к механической коробке передач происходит напрямую. Гидротрансформатор блокируется практически на всех передачах.

В современных автоматических коробках режим с проскальзывающей муфтой блокировки гидротрансформатора, который предшествует полной блокировке. Режим реализуется при определенных условиях (скорость, нагрузка) во время разгона автомобиля и позволяет снизить расход топлива, обеспечить комфорт при переключении передач.

Механическая коробка передач в составе АКПП служит для ступенчатого изменения крутящего момента, а также обеспечивает движение автомобиля задним ходом. На автоматических коробках, как правило, применяются планетарные редукторы, отличающиеся компактностью и возможностью соосной работы. Механическая коробка передач состоит из нескольких (обычно двух) планетарных редукторов, соединенных последовательно для совместной работы. Объединение планетарных редукторов позволяет обеспечить необходимое число ступеней работы. Современные автоматические коробки выполняются шестиступенчатыми, семиступенчатыми, восьмиступенчатыми (Audi, Bentley, BMW, Chrysler, Jaguar, Lexus) и даже девятиступенчатыми (Mercedes, LandRover).

Планетарный редуктор в коробке передач состоит из нескольких последовательных планетарных передач, образующих планетарный ряд. Каждая планетарная передача включает солнечную шестерню, сателлиты, коронную шестерню и водило.

Изменение крутящего момента и передача вращения производится при условии блокировки одного или двух элементов планетарного ряда (солнечной шестерни, коронной шестерни, водила). Блокировка коронной шестерни планетарного ряда приводит к увеличению передаточного отношения. Неподвижная солнечная шестерня, наоборот, уменьшает передаточное отношение. Блокировка водило приводит к смене направления вращения.

Блокировку осуществляют соответствующие фрикционные муфты и тормоза (обходное название - фрикционы). Муфта блокирует элементы планетарного ряда между собой. Тормоз удерживает конкретные элементы редуктора за счет соединения с корпусом коробки. В различных конструкциях АКПП используются многодисковые или ленточные тормоза.

ЗОУстройство автоматической коробки передач

Рис. ЗОУстройство автоматической коробки передач:

  • 1. вал турбинного колеса 8. коронная шестерня одинарного
  • 2. солнечная шестерня одинарного планетарного ряда

планетарного ряда 9. обгонная муфта

3. сателлиты одинарного планетарно- 10. коронная шестерня сдвоенного

го ряда планетарного ряда

4. водило одинарного планетарного 11. водило сдвоенного планетарного

ряда ряда

  • 5. шестеренный насос 12. длинные сателлиты сдвоенного
  • 6. фрикционная муфта планетарного ряда
  • 7. фрикционный тормоз 13. короткие сателлиты сдвоенного

планетарного ряда

А - подводимый крутящий момент 14. большая солнечная шестерня сдво-

Б - отбор мощности енного планетарного ряда

15. малая солнечная шестерня сдвоенного планетарного ряда

Муфты и тормоза замыкаются с помощью гидроцилиндров, которые управляются из распределительного модуля. В конструкции коробки может применяться обгонная муфта, которая удерживает водило от вращения в противоположную сторону.

Таким образом, механизмами переключения передач в автоматической коробке являются фрикционные муфты и тормоза. Работа АКПП заключается в выполнении определенного алгоритма включения и выключения муфт и тормозов.

На современных автоматических коробках передач применяется электронная система управления, которая включает входные датчики, электронный блок управления, распределительный модуль и рычаг селектора.

В системе используются следующие датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора.

Электронный блок управления коробкой передач обрабатывает сигналы датчиков и формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства распределительного модуля. В своей работе электронный блок реализует т.н. программу «нечеткой логики» (fuzzylogic), предусматривающую гибкий алгоритм определения точек перехода на высшую или низшую передачу. Блок управления коробкой передач взаимодействуют с системой управления двигателем.

Распределительный модуль (другое наименование - гидравлический блок) управляет потоками рабочей жидкости и обеспечивает срабатывание фрикционных муфт и тормозов. Он состоит из электромагнитных клапанов и золотников-распределителей с механическим приводом, соединенных каналами и помещенных в алюминиевый корпус.

Электромагнитные клапаны (не очень корректное обиходное название - соленоиды) используются для управления переключением передач (двухпозиционные клапаны) и регулирования давления жидкости (клапаны с широтно-импульсной модуляцией). Работой электромагнитных клапанов руководит электронный блок управления коробкой передач. Золотники- распределители обеспечивают выбор режимов работы и приводятся в действие от рычага селектора.

Циркуляцию рабочей жидкости в автоматической коробке передач осуществляет шестеренный насос с внутренним зацеплением шестерен или лопастной насос. Насос приводится в действие от ступицы гидротрансформатора. Насос составляет основу гидравлической системы коробки передач, в которую кроме него входит гидравлический блок, гидроцилиндры привода муфт и тормозов, трубопроводы.

Охлаждение рабочей жидкости в АКПП производит соответствующая система. Рабочая жидкость может охлаждаться в охладителе (теплообменнике), включенном в систему охлаждения двигателя. Ряд конструкций коробок имеет отдельный радиатор рабочей жидкости.

Непосредственное управление АКПП осуществляется рычагом селектора. Выбор нужного режима работы коробки производится перемещением рычага в определенное положение:

  • • Р - режим парковки;
  • • R - режим заднего хода;
  • • N - нейтральный режим;
  • • D - движение вперед в режиме автоматического переключения передач;
  • • S - спортивный режим.

На отдельных коробках реализуется т.н. режим «кик-даун» (kick-down), предполагающий резкое ускорение автомобиля путем переключения на пониженную передачу. Необходимость ускорения определяется с помощью датчика положения педали газа.

Некоторые модели автоматических коробок оборудуются функцией ручного переключения передач, т.н. функция Типтроник (Tiptronic). Управление автоматической коробкой передач Управление автоматической коробкой передач осуществляет элек- трогидравлическая система. Под термином «электрогидравлическая» следует понимать, что непосредственное управление процессом переключения передач и блокировки гидротрансформатора осуществляет гидравлическая система, а регулирование потоков рабочей жидкости - электронная система.

Электроника в управлении АКПП позволяет добиться высокой скорости переключения передач, плавности работы, экономии топлива. Помимо этого электронная система управления предоставляет возможность использовать одну коробку передач с разными двигателями и на разных автомобилях только за счет перепрограммирования блока управления.

Электронная система управления автоматической коробкой передач включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства. К входным датчикам относятся: датчик положения рычага селектора, датчик частоты вращения на входе коробки передач, датчик частоты вращения на выходе коробки передач, датчик температуры рабочей жидкости, датчик режима Tiptronic, датчик режима «кик-даун».

Датчик положения рычага селектора (другое название - многофункциональный датчик) учитывает положение рычага селектора коробки передач, в соответствии с которым блок управления активизирует соответствующие программы.

Информация от датчика частоты вращения на входе коробки передач используется при переключении передач и блокировке гидротрансформатора. Датчик частоты вращения на выходе коробки передач выдает параметр, по которому производится переключение передач.

Датчик температуры рабочей жидкости используется для регулирования давления рабочей жидкости, а также защиты системы от перегрева. Датчик режима Tiptronic представляет собой микропереключатель, по сигналам которого происходит переключение передачи на высшую или низшую ступень. Датчик режима «кик-дайн» устанавливается на педали газа и запускает программу резкого ускорения автомобиля.

На основе поступающих сигналов от датчиков электронный блок управления определяет логику переключения передач в соответствии с заложенной программой. Блок управления взаимодействует с другими электронными системами автомобиля: управления двигателем, антиблокировочной системой тормозов ( курсовой устойчивости), рулевым управлением, климат-контролем.

Блок управления АКПП в работе использует сигналы ряда датчиков системы управления двигателем: частоты вращения коленчатого вала, положения дроссельной заслонки, положения педали акселератора. Кроме этого, блок управления двигателем при необходимости уменьшает крутящий момент при переключении передач.

На основании сигналов датчиков частоты вращения колес, входящих в состав системы ABS (ESP), распознаются различные условия движения (поворот, спуск, пробуксовка). В управлении автоматической коробкой передач могут использоваться показания датчика угла поворота рулевого колеса.

Блок управления реализует управленческие функции с помощью исполнительных устройств - электромагнитных клапанов в гидравлическом блоке, а также электромагнита блокировки рычага селектора.

Для управления потоками рабочей жидкости используются двухпозиционные клапаны (открыто/закрыто) и клапаны с широтно-импульсной модуляцией (имеют переменное проходное отверстие). С помощью регулируемых потоков жидкости производится блокировка муфт, тормозов и включение конкретной передачи, а также блокировка муфты гидротрансформатора.

Рычаг селектора от несанкционированного включения блокируется электромагнитом. Снятие с блокировки возможно только при нажатой педали тормоза.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >