Автоматическая коробка передач в разрезе. Управление автоматической коробкой передач (акпп)

Отчасти это так, но зная конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы, Вы изначально продливаете жизнь своей коробке передач. В этой статье мы хотели бы рассказать Вам об основных механизмах и принципах работы автоматической коробки передач .

Содержание:

Что такое АКПП?

Автоматическая коробка переключения передач — это важный конструктивный элемент трансмиссии транспортного средства, служащая для изменения крутящего момента, направления, а также скорости движения т.с. и для длительного разъединения двигателя от трансмиссии. Различают бесступенчатые (Вариатор), ступенчатые (Гидроавтомат) и комбинированные коробки передач (Роботизированные ) .

Не секрет, что трансмиссия оказывает основное влияние на динамику автомобиля. Производители постоянно испытывают и внедряют новейшие технологии в наши автомобили. Тем не менее большинство автомобилистов предпочитают эксплуатировать автомобили с механической коробкой передач, так как считают, что головной боли последняя приносит гораздо меньше. Отчасти это так, но зная конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы, Вы изначально продливаете жизнь своей коробке передач. В этой статье мы хотели бы рассказать Вам об основных механизмах и принципах работы автоматической коробки передач.

Что лучше МКПП или АКПП

Как правило, наш отечественный автолюбитель к автоматическим коробкам передач относится с определенными предубеждениями. Видимо причиной тому наше хроническое нежелание перекладывать на чужие плечи свою проблему и попытка самостоятельного ее устранения. К примеру, американцы, а ведь именно они придумали АКПП, этим не страдают. В Америке весьма не популярны механические коробки переключения передач и только 5% американских автолюбителей из ста пользуются механикой. Популярность АКПП и в Европе растет из года в год огромными темпами. Конечно же поклонники автомата есть и среди наших соотечественников, вот только правильно эксплуатировать их получается далеко не у всех. По утверждению автомехаников, именно несвоевременное тех. обслуживание и неправильная эксплуатация, зачастую служит первопричиной всех неисправностей автоматической коробки передач.

Как работает АКПП?

Для того, чтобы понять принцип работы автоматической коробки передач - мы условно распределим ее на три части: гидравлическая, электронная и механическая. Как можно догадаться, механическая часть отвечает непосредственно за переключение передач. Гидравлическая передает крутящий момент и создает воздействие на механическую. Электронная - это мозг, который отвечает за переключение режимов (селектор) и обратную связь с системами автомобиля.

Как известно сердцем машины является двигатель, в случае с коробкой передач это так же уместно. Трансмиссия должна преобразовывать мощность и крутящий момент двигателя таким образом, чтобы обеспечить для движения транспортного средства необходимые условия. Большую часть этой тяжелой работы выполняет гидротрансформатор (он же "бублик") и планетарные передачи.

Гидротрансформатор в зависимости от частоты вращения колес и нагрузки изменяет крутящий момент автоматически и выполняет функции сцепления (как в механической коробке). В свою очередь состоит из пары лопастных машин - центростремительной турбины и центробежного насоса, а также между ними расположен направляющий аппарат-реактор.

Турбина с насосом максимально сближены, а их колеса имеют форму, которая обеспечивает непрерывный круг циркуляции рабочих жидкостей. Именно благодаря этому у гидротрансформатора минимальны габаритные размеры и минимальны потери энергии при перетекании жидкостей от насоса к турбине. Коленвал двигателя связан с насосным колесом, а вал коробки передач с турбиной. В виду этого в гидротрансформаторе нет жесткой связи между ведомыми и ведущими элементами, потоки рабочих жидкостей осуществляют передачу энергии от двигателя к трансмиссии, которая с лопаток насоса отбрасывается на лопасти турбины.

Как работает АКПП видео:

Гидромуфта и гидротрансформатор

Собственно говоря, гидромуфта работает по такой же схеме, не трансформируя его величину она передает крутящий момент. Реактор введен в конструкцию гидротрансформатора для того чтобы изменять момент. В принципе это такое же колесо с лопатками только жестко посаженное на корпус и до определенного времени не вращающееся. На пути по которому возвращается масло из турбины в насос расположен реактор. Особый профиль имеют лопатки реактора, сужаются постепенно межлопаточные каналы. Благодаря этому скорость рабочих жидкостей текущих по каналам направляющего аппарата, понемногу увеличивается, а выбрасываемая в сторону вращения насосного колеса из реактора жидкость подгоняет и подталкивает его.

Из чего состоит АКПП?

1. Гидротрансформатор — сходен со сцеплением в мех.коробке, но управления непосредственно водителем не требует.
2. Планетарный ряд — сходен с блоком шестерен в мех.коробке и изменяет придаточное отношение в автомате при переключении передач.
3. Тормозная лента, задний фрикцион, передний фрикцион — они служат для непосредственного переключения передач.
4. Устройство управления — это целый узел состоящий из шестеренчатого насоса, клапанной коробки и маслосборника. Клапанная плита (гидроблок) — это система каналов с клапанами (соленоидами) и плунжерами, выполняющими функции контроля и управления, также преобразует нагрузку двигателя, степень нажатия на акселератор и скорость движения в гидравлические сигналы. На основании таких сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически меняются передаточные числа.

Гидротрансформатор Планетарный ряд

Отличия в устройстве АКПП заднеприводных и переднеприводных автомобилей

Есть также несколько различий в устройстве и компоновке автоматических трансмиссий заднеприводных и переднеприводных автомобилей. У переднеприводных автомобилей АКПП более компактна и внутри корпуса имеет отделение главной передачи т. е. дифференциал. В остальном функции и принципы действия всех АКПП одинаковы. Для обеспечения движения и выполнения всех функций АКПП оснащена такими узлами, как: гидротрансформатор, узел управления и контроля, коробка передач и механизм выбора режима движения.

Заднеприводный автомобиль Переднеприводный автомобиль

Первый гидротрансформатор появился большее ста лет назад. Претерпев множество модификаций и доработок, этот эффективный способ плавной передачи крутящего момента сегодня применяется во многих сферах машиностроения, и автомобильная промышленность не стала исключением. Управлять автомобилем стало намного легче и комфортнее, так как теперь нет необходимости пользоваться педалью сцепления. Устройство и принцип работы гидротрансформатора, как и все гениальное, очень просты.

История появления

Первый в мире серийный легковой автомобиль без педали сцепления

Впервые принцип передачи крутящего момента посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи был запатентован немецким инженером Германом Феттингером в 1905 году. Устройства, работающие на основе данного принципа, получили название гидромуфта. В то время развитие судостроения требовало от конструкторов найти способ постепенной передачи крутящего момента от парового двигателя к огромным судовым винтам, находящимся в воде. При жесткой связи вода тормозила резкий ход лопастей при запуске, создавая чрезмерную обратную нагрузку на двигатель, валы и их соединения.

Впоследствии модернизированные гидромуфты стали использоваться на лондонских автобусах и первых дизельных локомотивах в целях обеспечить их плавное трогание с места. А еще позже гидромуфты облегчили жизнь и водителям автомобилей. Первый серийный автомобиль с гидротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера завода General Motors в 1939 году.

Устройство и принцип работы

Устройство гидротрансформатора

Гидротрансформатор представляет собой закрытую камеру тороидальной формы, внутри которой вплотную друг к другу соосно размещены насосное, реакторное и турбинное лопастные колеса. Внутренний объем гидротрансформатора заполнен циркулирующей по кругу, от одного колеса к другому, жидкостью для автоматических трансмиссий. Насосное колесо выполнено в корпусе гидротрансформатора и жестко соединено с коленчатым валом, т.е. вращается с оборотами двигателя. Турбинное колесо жестко связано с первичным валом автоматической коробки передач.

Между ними находится реакторное колесо, или статор. Реактор установлен на муфте свободного хода, которая позволяет ему вращаться только в одном направлении. Лопасти реактора имеют особую геометрию, благодаря которой поток жидкости, возвращаемый с турбинного колеса на насосное, изменяет свое направление, тем самым увеличивая крутящий момент на насосном колесе. Этим различаются гидротрансформатор и гидромуфта. В последней реактор отсутствует, и соответственно крутящий момент не увеличивается.

Гидротрансформатор — принцип работы

Принцип работы гидротрансформатора основан на передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством рециркулирующего потока жидкости, без жесткой связи.

Ведущее насосное колесо, соединенное с вращающимся коленчатым валом двигателя, создает поток жидкости, который попадает на лопасти расположенного напротив турбинного колеса. Под воздействием жидкости оно приходит в движение и передает крутящий момент на первичный вал трансмиссии.

С повышением оборотов двигателя увеличивается скорость вращения насосного колеса, что приводит к нарастанию силы потока жидкости, увлекающей за собой турбинное колесо. Кроме того, жидкость, возвращаясь через лопасти реактора, получает дополнительное ускорение.

Поток жидкости трансформируется в зависимости от скорости вращения насосного колеса. В момент выравнивания скоростей турбинного и насосного колес реактор препятствует свободной циркуляции жидкости и начинает вращаться благодаря установленной муфте свободного хода. Все три колеса вращаются вместе, и система начинает работать в режиме гидромуфты, не увеличивая крутящий момент. При увеличении нагрузки на выходном валу скорость турбинного колеса замедляется относительно насосного, реактор блокируется и снова начинает трансформировать поток жидкости.

Преимущества

1. Плавность движения и троганья с места.
2. Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссию от неравномерности работы двигателя.
3. Возможность увеличения крутящего момента двигателя.
4. Отсутствие необходимости обслуживания (замены элементов и т.д.).

Недостатки

1. Низкий КПД (по причине отсутствия гидравлических потерь и жесткой связи с двигателем).
2. Плохая динамика автомобиля, связанная с затратами мощности и времени на раскручивание потока жидкости.
3. Высокая стоимость.

Режим блокировки

Устройство гидротрансформатора с блокировкой

Для того, чтобы справиться с основными недостатками гидротраснформатора (низкий КПД и плохая динамика автомобиля), был разработан механизм блокировки. Принцип его работы схож с классическим сцеплением. Механизм состоит из блокировочной плиты, которая связана с турбинным колесом (а следовательно, с первичным валом КПП) через пружины демпфера крутильных колебаний. Плита на своей поверхности имеет фрикционную накладку. По команде блока управления трансмиссией, плита прижимается накладкой к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора при помощи давления жидкости. Крутящий момент начинает передаваться напрямую от двигателя к коробке передач без участия жидкости. Таким образом достигается снижение потерь и более высокий КПД. Блокировка может быть включена на любой передаче.

Режим проскальзывания

Блокировка гидротрансформатора может также быть неполной и работать в так называемом «режиме проскальзывания». Блокировочная плита не полностью прижимается к рабочей поверхности, тем самым обеспечивается частичное проскальзывание фрикционной накладки. Крутящий момент предается одновременно через блокировочную плиту и циркулирующую жидкость. Благодаря применению данного режима у автомобиля значительно повышаются динамические качества, но при этом сохраняется плавность движения. Электроника обеспечивает включение муфты блокировки как можно раньше при разгоне, а выключение – максимально позже при понижении скорости.

Однако режим регулируемого проскальзывания имеет существенный недостаток, связанный с истиранием поверхностей фрикционов, которые к тому же подвергаются сильнейшим температурным воздействиям. Продукты износа попадают в масло, ухудшая его рабочие свойства. Режим проскальзывания позволяет сделать гидротрансформатор максимально эффективным, но при этом существенно сокращает срок его службы.

Конструкцией любой гидромеханической автоматической коробкой передач предусмотрено наличие гидротрансформатора. Без него сама по себе АКПП теряет всякий смысл и недооценивать роль этого устройства в современных трансмиссионных система совершенно недопустимо. Сегодня мы ближе познакомимся с конструкцией и принципом его работы, а также разберёмся в некоторых неполадках.

При чем тут гидромуфта

Есть такое нехитрое устройство, которое называется гидромеханическая муфта. Если разобраться в её конструкции и понять как она работает, с любым гидротрансформатором проблем не возникнет. Так вот, гидравлическая муфта служит для передачи вращения от одного агрегата на другой. В принципе, для этого же можно использовать и обычный жёсткий вал, но когда стоит задача передать крутящий момент плавно и без жёсткой связи, без гидромуфты не обойтись.

Устроена она довольно просто: есть ведущий и ведомый вал, на которых установлены крыльчатки, не связанные между собой и способные вращаться независимо друг от друга. Обе крыльчатки помещены в единый корпус, который заполнен трансмиссионной жидкостью. Лопасти обеих крыльчаток расположены на небольшом расстоянии друг от друга, поэтому при вращении ведущего вала энергия вращения неминуемо передаётся на ведомую, жёстко связанную с ведомым валом. За счёт того, что трансмиссионная жидкость имеет определённую вязкость, крутящий момент передаётся плавно, без рывков и без особых потерь. Собственно, гидротрансформатор это и есть гидромуфта, только с более сложной конструкцией и более широкими возможностями.

Как устроен гидротрансформатор

Мы выяснили, что гидромуфта состоит из трёх основных элементов:

1. Ведущая турбина.
2. Ведомая турбина.
3. Корпус с трансмиссионной жидкостью.

Конструкция гидротрансформатора отличается в общих чертах только наличием ещё одного элемента - реактора. Он представляет собой ещё одно колесо с лопастями, которое в принципе управляет работой гидротрансформатора.

Принцип работы гидротрансформатора тоже прост. Реактор свободно вращается на ведущем валу и до поры до времени образует одно целое с ведущей турбиной. Но только до тех пор, пока ведущее и ведомое лопастные колеса вращаются с разновеликими скоростями. Применительно к двигателю и к АКПП, гидротрансформатор выполняет роль сцепления в этом случае. Как только угловые скорости ведущего и ведомого колес выравниваются, реактор растормаживается и весь гидротрансформатор работает точно так же, как и гидромуфта.

Роль реактора в гидротрансформаторе

Конструктивно реактор устроен так, что его лопасти имеют точно заданный профиль и угол наклона. Благодаря этому и центробежной силе, скорость выбрасываемой трансмиссионной жидкости из лопастей реактора постоянно возрастает с увеличением скорости вращения коленчатого вала. Поэтому жидкость постоянно воздействует на лопасти ведущего колеса, стараясь его подтолкнуть. Это сделано вот для чего:

1. При увеличении скорости циркуляции трансмиссионной жидкости при стабильном режиме работы трансформатора, а точнее, стабильных оборотах коленвала, энергия внутри устройства накапливается, крутящий момент, естественно, увеличивается и передаётся на ведомый вал, на коробку передач.
2. Независимо от того, какое усилие прикладывают ведущие колеса для движения и преодоления препятствий, крутящий момент в гидротрансформаторе (режим его работы) изменяется бесступенчато и плавно.

Практически это выглядит так - автомобиль движется по ровной дороге, не меняя оборотов двигателя, но стоит ему начать преодолевать подъём, как усилие на ведущих колёсах изменится, автомобиль теряет скорость, следовательно, скорость вращения жидкости внутри трансформатора возрастает, автоматически и бесступенчато увеличивая усилие на ведущих колёсах. Примерно так вела бы себя обычная механическая коробка передач, но меняя передаточные отношения шестерён.

Признаки неисправности гидротрансформатора

Современные автоматические коробки с ног до головы окружены управляющей электроникой, а тот трансформатор, который мы только что рассмотрели, применялся ещё в 50-х годах прошлого века. Тем не менее общие проблемы старых и новых АКПП остаются:

1. Механический шум во время переключения передач говорит об износе опорных подшипников.
2. Вибрация на скоростях около 80 км/ч говорят о засорённой рабочей жидкости, которая срывает блокировку гидротрансформатора.
3. Срыв шлица на турбинном колесе.
4. Появившийся внезапно специфический запах говорит о перегреве АКПП и о возможном плавлении полимерных элементов.
5. Течи сальника гидротрансформатора.
6. При контроле уровня трансмиссионной жидкости иногда можно обнаружить на щупе металлическую пудру. Это говорит об износе торцевой шайбы, который стал следствием некорректной работы гидротрансформатора.

Ремонт гидротрансформатора проводится только а условиях специальной мастерской и квалифицированными специалистами, поскольку при восстановлении или замене деталей устройства могут возникнуть непредвиденные сложности. Берегите свои автоматы, удачных и увлекательных всем путешествий!

Сейчас большая часть автомобилей выпускается с автоматическими коробками передач или же вариаторами, поскольку эти типы трансмиссии отличаются удобством пользования по сравнению с механической коробкой.

Какую роль играет гидротрансформатор

Чтобы обеспечить плавность переключения передач и обеспечения беспрерывной передачи крутящего момента (для вариатора) используется совсем иной вид сцепления.

В автомобилях с вариатором и АКПП в качестве сцепления – элемента, передающего крутящий момент от силовой установки на коробку передач, выступает гидротрансформатор.

Особенность этого элемента, входящего в конструкцию трансмиссии, заключается в том, что передача усилия происходит посредством жидкости, то есть, жесткой связи между мотором и КПП нет (хотя это не совсем так).

Гидротрансформатор позволяет осуществить бесступенчатую передачу усилия, причем с возможностью изменения крутящего момента и скорости вращения.

Также в момент изменения ступени (в АКПП) гидротрансформатор позволяет разъединить между собой мотор и трансмиссию, а после плавно возобновить передачу усилия.

По сути устройство выполняет роль сцепления, но с некоторыми дополнительными функциями.

Устройство, принцип работы, режимы

Конструкция гидротрансформатора включает в себя всего несколько элементов:

• Насосное колесо;
• Турбинное колесо;
• Статор, он же – реактор;
• Корпус;
• Механизм блокировки;

Монтируется гидротрансформатор на маховике двигателя, но одна из составляющих его имеет жесткую связь с валом коробки передач.

Если провести аналогию этого типа передачи с обычным сцеплением фрикционного типа, то насосное колесо выполняет роль ведущего диска (жестко соединено с коленчатым валом мотора), а турбинное – ведомого (прикрепленного к валу КПП). Вот только физического контакта между этими колесами нет.

Примечательно, что даже расположение этих колес идентично фрикционному сцеплению – турбинное колесо располагается между маховиком и насосным колесом.

Все составные части гидротрансформатора заключены в герметичный корпус, заполненный специальной рабочей жидкостью — маслом ATF. За счет своей формы этот элемент трансмиссии получил народное название «бублик».

Суть работы гидротрансформатора очень проста. На колесах устройства имеются лопасти, которые перенаправляют жидкость в определенном направлении.

Вращаясь вместе с маховиком, насосное колесо создает поток жидкости и направляет его на лопасти турбины, тем самым и обеспечивается передача усилия.

Если бы конструкция включала только эти два колеса, то гидротрансформатор не отличался бы от гидромуфты, у которой вращающий момент на обеих составляющих практически одинаков.

Но в задачу гидротрансформатора входит не только передача усилия, а и его изменение.

Так, при старте необходимо обеспечить увеличение крутящего момента на ведомом колесе (при начале движения), а во время равномерного движения – исключить так называемое «проскальзывание».

Для выполнения этих функций в конструкции предусмотрены реактор и механизм блокировки.

Реактор представляет собой еще одно лопастное колесо, но значительно меньшего диаметра и располагается оно между турбиной и насосом, с последним реактор связан посредством обгонной муфты.

В задачу этого элемента входит увеличение скорости потока жидкости, что и приводит к повышению крутящего момента.

Работает реактор так: при возникновении большой разницы между основными колесами гидротрансформатора, обгонная муфта блокирует реактор, не давая ему вращаться (из-за этого еще одно название составляющей – статор).

При этом его лопасти, имеющие специальную форму, увеличивают скорость движения потока жидкости, попадающего на него после прохождения турбинного колеса, и направляют его снова на насос.

Таким образом реактор значительно повышает крутящий момент, необходимый для создания достаточного усилия при начале движения.

При равномерном движении гидротрансформатор блокируются, то есть в нем появляется жесткая связь, и делает это используемый в конструкции механизм блокировки.

Ранее в АКПП эта составляющая срабатывала только на повышенных скоростях движения. Сейчас же, используемые электронные системы управления коробкой блокируют гидротрансформатор практически на всех ступенях.

То есть, как только крутящий момент для определенной передачи подходит к требуемым параметрам, механизм срабатывает.

При смене ступени он отключается, чтобы обеспечить плавность переключения и снова включается. Тем самым исключается вероятность «проскальзывания» гидротрансформатора, что повышает его ресурс, снижает потери усилия и уменьшает потребление топлива.

Примечательно, что механизм блокировки, по сути, представляет собой фрикционное сцепление, и работает он по тому же принципу. То есть в конструкции имеется фрикционный диск, который закреплен на турбине.

В отключенном состоянии блокировочного механизма этот диск находится в отжатом состоянии. При включении же блокировки, фрикционы прижимаются к корпусу гидротрансформатора, тем самым и достигается жесткая передача крутящего момента от мотора на КПП.

В целом, если рассмотреть функционирование гидротрансформатора, то существует три режима его работы:

• Трансформация (включается, когда требуется повышение крутящего момента для создания большего усилия. В этом режиме работает реактор, обеспечивая повышение скорости движения потока);
• Гидромуфта (в этом режиме реактор не задействован и вращающий момент на ведущем и ведомом колесе практически одинаков);
• Блокировка (турбина жестко связана с корпусом для уменьшения потерь на «проскальзывание»).

Используемая для управления работой гидротрансформатора электронная система обеспечивает очень быструю смену режима его работы, подстраивая функционирование этого элемента под возникающие условия.

Особенности гидротрансформаторов разных авто

Несмотря на то, что многие автопроизводители стараются внести свои какие-то конструктивные особенности в устройство элементов трансмиссии, гидротрансформатор у всех практически идентичен.

Разница если и есть, то она обычно сводится к каким-то мелким деталям, а также материалам изготовления составляющих частей.

К примеру, в автомобилях Субару, «слабым местом» гидротрансформатора является фрикционная накладка механизма блокировки. Особенно такая неисправность проявляется на авто, оснащенных АКПП последнего поколения.

На BMW, оснащавшихся коробками ZF, у многих автовладельцев отмечались проблемы с электронной системой управления, что приводило к появлению вибраций на определенных скоростях, ударов при переключении и т. д.

То есть, все проблемы с гидротрансформатором возникали из-за неправильного его управления.

Стоит отметить, что из-за этого и сама КПП работала проблемно, поэтому выявить причину очень сложно.

На автомобилях Мазда с автоматическими коробками самой частой проблемой гидротрансформатора является быстрый износ обгонной муфты реактора.

И так практически с каждой маркой авто – обязательно найдется какой-то конкретный составной элемент устройства, который выходит из строя чаще всего.

Неисправности узла

Хоть сам гидротрансформатор обладает не особо сложной конструкцией, с не таким уж и большим количеством составных частей, неисправностей, который могут возникнуть с ним – немало. Частично про них уже упоминалось выше.

Поскольку этот элемент является связующим звеном между силовым агрегатом и КПП, то в проблемы в его работе сразу же сказываются на функционировании трансмиссии.

Основными поломками гидротрансформатора являются:

• Износ подшипников — опорных или промежуточного (между турбиной и насосом). Проявляется эта неисправность в виде появления негромкого шуршащего звука при работе трансмиссии без нагрузки. По мере увеличения скорости этот звук пропадает, но постепенно диапазон режимов работы АКПП, при которых звук присутствует, будет расширятся. Устраняется эта проблема разборкой, дефектовкой и заменой изношенных элементов;
• Сильная засоренность масляного фильтра. Сопровождается эта проблема появлением вибрации – сначала на высоких скоростях, затем практически на всех режимах, причем сама вибрация будет увеличиваться. Устраняется неисправность заменой фильтрующего элемента и рабочей жидкости;
  
• Износ или повреждение обгонной муфты. Из-за этого не работает реактор, поэтому увеличение крутящего момента не происходит. В результате у автомобиля падает динамика набора скорости. «Лечится» проблема заменой муфты;
• Обрыв шлицевого соединения турбинного колеса с валом КПП. Итогом такой поломки является прекращение движения, поскольку на коробку вращение просто не передается. Устраняется неисправность восстановлением шлицевого соединения (в некоторых случаях – заменой гидротрансформатора);
• Разрушение лопастей колес или реактора. Сопровождается неисправность появление громкого металлического скрежета и стука. Ремонт в этом случае состоит из замены поврежденных составляющих или всего узла в сборе;
  
• «Масляное голодание». Недостаток масла приводит к перегреву, оплавлению пластиковых элементов. Последствия недостатка смазочного материала могут быть самыми серьезными, поэтому восстановить работоспособность трансмиссии вместе с гидротрансформатором восстановлением уровня АТФ не получится, обязательно нужна будет разборка узлов, оценка состояния элемента и замена поврежденных составляющих;
• Перегрев. Происходит либо из-за «масляного голодания», либо по причине засоренности системы охлаждения КПП. Во втором случае требуется очистка радиатора, фильтров, замена рабочей жидкости;
• Неисправность системы управления. Проявляется проблема путем самовольной остановки силовой установки при переключении ступеней АКПП. Устраняется неисправность диагностикой и заменой элементов электронной составляющей трансмиссии.

Стоит заметить, что указанный признаки тех или иных неисправностей можно считать косвенными, и по ним точно определить проблему с составляющими гидротрансформатора невозможно, тем более, что многие признаки присущи и поломкам автоматических коробок передач.

Автоматическая коробка передач имеет ряд неоспоримых достоинств. Она существенно упрощает управление автомобилем. Переключения производятся плавно, без рывков, что улучшает ездовой комфорт и увеличивает срок службы трансмиссии. Современные АКПП имеют возможность ручного переключения передач и режимов работы, могут подстраиваться под стиль вождения конкретного водителя.

Но даже самые совершенные гидромеханические коробки не лишены недостатков. К ним относятся: сложность конструкции, высокая цена и стоимость обслуживания, более низкий КПД, худшая динамика и повышенный расход топлива по сравнению с механической КПП, медлительность переключений.

Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных узлов: гидротрансформатора, планетарного ряда, системы управления и контроля. Коробка переднеприводных автомобилей дополнительно содержит внутри корпуса главную передачу и дифференциал.

Чтобы понять, как работает АКПП, необходимо представлять себе, что такое гидромуфта и планетарная передача. Гидромуфта – устройство, состоящее из двух лопастных колес, установленных в одном корпусе, который заполнен специальным маслом. Одно из колес, называемое насосным, соединяется с коленвалом двигателя, а второе, турбинное, – с трансмиссией. При вращении насосного колеса отбрасываемые им потоки масла раскручивают турбинное колесо. Такая конструкция позволяет передавать крутящий момент примерно в соотношении 1:1. Для автомобиля такой вариант не подходит, так как нам нужно, чтобы крутящий момент изменялся в широких пределах. Поэтому между насосным и турбинным колесами стали устанавливать еще одно колесо - реакторное, которое в зависимости от режима движения автомобиля может быть либо неподвижно, либо вращаться. Когда реактор неподвижен, он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем большее воздействие оно оказывает на турбинное колесо. Таким образом момент на турбинном колесе увеличивается, т.е. мы его трансформируем. Поэтому устройство с тремя колесами это уже не гидромуфта, а гидротрансформатор.

Но и гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в нужных нам пределах. Да и обеспечить движение задним ходом ему не под силу. Поэтому к нему присоединяют набор из отдельных планетарных передач с разным передаточным коэффициентом - как бы несколько одноступенчатых КПП в одном корпусе. Планетарная передача представляет собой механическую систему, состоящую из нескольких шестерён – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни. Сателлиты фиксируются вместе с помощью водила. Внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, как планеты вокруг Солнца (отсюда и название- планетарная передача), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга.

Переключение передач осуществляется системой управления, которая на ранних моделях была полностью гидравлической, а на современных на помощь гидравлике пришла электроника.

Режимы работы гидротрансформатора

Перед началом движения насосное колесо вращается, реакторное и турбинное - неподвижны. Реакторное колесо закреплено на валу при помощи обгонной муфты, и поэтому может вращаться только в одну сторону. Включаем передачу, нажимаем педаль газа - обороты двигателя растут, насосное колесо набирает обороты и потоками масла раскручивает турбинное. Масло, отбрасываемое обратно турбинным колесом, попадает на неподвижные лопатки реактора, которые дополнительно «подкручивают» поток масла, увеличивая его кинетическую энергию, и направляют на лопасти насосного колеса. Таким образом с помощью реактора увеличивается крутящий момент, что и требуется при разгоне автомобиля. Когда автомобиль разогнался, и движется с постоянной скоростью, насосное и турбинное колеса вращаются примерно с одинаковыми оборотами. При этом поток масла от турбинного колеса попадает на лопасти реактора уже с другой стороны, благодаря чему реактор начинает вращаться. Увеличения крутящего момента не происходит, гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Если же сопротивление движению автомобиля возросло (например, автомобиль едет в гору), скорость вращения ведущих колес, а, соответственно, и турбинного колеса падает. В этом случае потоки масла опять останавливают реактор - крутящий момент возрастает. Таким образом осуществляется автоматическое регулирование крутящего момента в зависимости от режима движения.

Отсутствие жесткой связи в гидротрансформаторе имеет свои достоинства и недостатки. Плюсы: крутящий момент изменяется плавно и бесступенчато, демпфируются крутильные колебания и рывки, передаваемые от двигателя к трансмиссии. Минусы - низкий КПД, так как часть энергии теряется при «перелопачивании масла» и расходуется на привод насоса АКПП, что, в конечном итоге, приводит к увеличению расхода топлива.

Для устранения этого недостатка в гидротрансформаторе применяется режим блокировки. При установившемся режиме движения на высших передачах автоматически включается механическая блокировка колес гидротрансформатора, то есть он начинает выполнять функцию обычного «сухого» сцепления. При этом обеспечивается жесткая непосредственная связь двигателя с ведущими колесами, как в механической трансмиссии. На некоторых АКПП включение режима блокировки предусмотрено и на низших передачах. Движение с блокировкой является наиболее экономичным режимом работы АКПП. При повышении нагрузки на ведущих колесах блокировка автоматически выключается.

При работе гидротрансформатора происходит значительный нагрев рабочей жидкости, поэтому в конструкции АКПП предусматривается система охлаждения с радиатором, который или встраивается в радиатор двигателя, или устанавливается отдельно.

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.

В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй - ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.

Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.

Таким образом, один планетарный механизм может обеспечить три передачи для движения вперед (понижающую, прямую и повышающую) и передачу заднего хода.

Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.

Планетарный механизм Симпсона , состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции – вот ее неоспоримые достоинства.

Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток – низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.

Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.

Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.

Конструкторы постоянно совершенствуют АКПП, увеличивая количество передач, что улучшает плавность работы и экономичность автомобиля. Современные «автоматы» могут иметь до восьми передач.

Как работает система управления АКПП

Системы управления АКПП бывают двух типов: гидравлические и электронные. Гидравлические системы используются на устаревших или бюджетных моделях, современные АКПП управляются электроникой.

Устройством «жизнеобеспечения» для любой системы управления является масляный насос. Его привод осуществляется непосредственно от коленвала двигателя. Масляный насос создает и поддерживает в гидравлической системе постоянное давление, независимо от частоты вращения коленвала и нагрузки на двигатель. В случае отклонения давления от номинального функционирование АКПП нарушается ввиду того, что исполнительные механизмы включения передач управляются давлением.

Момент переключения передач определяется по скорости автомобиля и нагрузке на двигатель. Для этого в гидравлической системе управления существуют два датчика: скоростной регулятор и клапан – дроссель или модулятор. Скоростной регулятор давления или гидравлический датчик скорости устанавливается на выходном валу АКПП. Чем быстрее едет машина, тем больше открывается клапан, тем больше давление проходящей через этот клапан трансмиссионной жидкости. Предназначенный для определения нагрузки на двигатель клапан - дроссель соединяется тросом либо с дроссельной заслонкой (в бензиновых двигателях), либо с рычагом ТНВД (в дизелях).

В некоторых автомобилях для подачи давления на клапан – дроссель используется не трос, а вакуумный модулятор, который приводится в действие разряжением во впускном коллекторе (при увеличении нагрузки на двигатель разряжение падает). Таким образом, эти клапаны формируют давления, пропорциональные скорости движения автомобиля и загруженности двигателя. Соотношение этих давлений и позволяет определять моменты переключения передач и блокировки гидротрансформатора. В «принятии решения» о переключении передачи участвует и клапан выбора диапазона, который соединен с рычагом селектора АКПП и, в зависимости от его положения, запрещает включение определенных передач. Результирующее давление, создаваемое клапаном - дросселем и скоростным регулятором, вызывает срабатывание соответствующего клапана переключения. Причем, если машина ускоряется быстро, то система управления включит повышенную передачу позже, чем при спокойном разгоне.

Как это происходит? Клапан переключения находится под давлением масла от скоростного регулятора давления с одной стороны и от клапана – дросселя с другой. Если машина ускоряется медленно, давление от гидравлического клапана скорости нарастает, что приводит к открытию клапана переключения. Поскольку педаль акселератора нажата не полностью, клапан – дроссель не создает большое давление на клапан переключения. Если же машина ускоряется быстро, клапан – дроссель создает большее давление на клапан переключения, препятствуя его открытию. Чтобы преодолеть это противодействие, давление от скоростного регулятора давления должно превысить давление от клапана - дросселя, но это произойдет при достижении автомобилем более высокой скорости, чем при медленном разгоне.

Каждый клапан переключения соответствует определенному уровню давления: чем быстрее движется автомобиль, тем более высшая передача включится. Блок клапанов представляет собой систему каналов с расположенными в них клапанами и плунжерами. Клапаны переключения подают гидравлическое давление на исполнительные механизмы: муфты фрикционов и тормозные ленты, посредством которых осуществляется блокировка различных элементов планетарного ряда и, следовательно, включение (выключение) различных передач. Тормоз – это механизм, который осуществляет блокировку элементов планетарного ряда на неподвижный корпус АКПП. Фрикцион же блокирует подвижные элементы планетарного ряда между собой.

Электронная система управления так же, как и гидравлическая, использует для работы два основных параметра: скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель. Но для определения этих параметров используются не механические, а электронные датчики. Основными из них являются датчики: частоты вращения на входе коробки передач, частоты вращения на выходе коробки передач, температуры рабочей жидкости, положения рычага селектора, положения педали акселератора. Кроме того, блок управления АКПП получает дополнительную информацию от блока управления двигателем и других электронных систем автомобиля (например, от АБС). Это позволяет более точно, чем в обычной АКПП, определять моменты переключений и блокировки гидротрансформатора. Программа переключения передач по характеру изменения скорости при данной нагрузке на двигатель может легко вычислить силу сопротивления движению автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения, например, попозже включать повышенные передачи на полностью загруженном автомобиле.

АКПП с электронным управлением так же, как и простые гидромеханические коробки, используют гидравлику для включения муфт и тормозных лент, но каждый гидравлический контур управляется электромагнитным, а не гидравлическим клапаном.

Применение электроники существенно расширило возможности АКПП. Они получили различные режимы работы: экономичный, спортивный, зимний. Резкий рост популярности «автоматов» был вызван появлением режима Autostick, который позволяет водителю самостоятельно выбирать нужную передачу. Каждый производитель дал такому типу коробки передач свое название: Audi – Tiptronic, BMW – Steptronic. Благодаря электронике в современных АКПП стала доступна и возможность их «самообучения», т.е. изменение алгоритма переключений в зависимости от стиля вождения. Электроника предоставила широкие возможности для самодиагностики АКПП. И речь идет не только о запоминании кодов неисправностей. Программа управления, контролируя износ фрикционных дисков, температуру масла, вносит необходимые коррективы в работу АКПП.

Неисправности АКПП

Неисправности в работе АКП чаще всего проявляются в вялом разгоне, толчках при переключениях, невключении одной или нескольких передач, беспорядочном их переключении, посторонних шумах при работе. Причиной многих неполадок в работе является недостаточный уровень масла в коробке. На большинстве автомобилей порядок его проверки одинаков. Установив машину на ровную площадку, при заведенном двигателе и нажатой педали тормоза поочередно, на несколько секунд, включаем все режимы. Это позволяет маслу растечься по всем каналам. После этого селектор АКП устанавливаем, в зависимости от конкретной марки, либо в нейтральное положение, либо в положение парковки. Вынимаем щуп и проверяем уровень. На щупе может быть или две метки – минимального и максимального уровня, или четыре – две для холодного масла, две для прогретого.

На некоторых марках процедура проверки отличается от вышеописанной. Например, на «автоматах» Хонды уровень масла проверяют при неработающем двигателе. Не на всех коробках имеются щупы, а может быть только контрольное отверстие, закрытое пробкой. В этом случае уровень проверяется «сервисным» щупом, который есть только в мастерской. Для проверки уровня может использоваться и контрольная пробка в поддоне.

В некоторых автомобилях в главной передаче применяются не цилиндрические, а конические гипоидные шестерни, которые смазываются трансмиссионным маслом. Поэтому если шестерни располагаются в одном корпусе с фрикционами АКП, для масла используется отдельный картер. При доливке важно не перепутать пробки, так как масла для коробки и главной передачи, естественно, несовместимы.

При недостаточном уровне масла из коробки слышны посторонние звуки, начинает шуметь масляный насос. Перелив тоже вреден – лишнее масло вспенивается, подвергается перегреву и окислению. Излишки легко откачать с помощью шприца с надетой на него гибкой трубкой.

После проверки уровня в обязательном порядке следует оценить состояние масла – его цвет и запах. Нормальное, рабочее масло должно быть темно-коричневого или темно-красного цвета и не иметь запаха гари. Оно должно быть текучим и не липким. О наличии неисправностей свидетельствуют механические примеси и помутнение. Примеси попадают в масло в результате износа деталей коробки. Помутнение вызывается попаданием антифриза, если масляный радиатор АКП встроен в радиатор охлаждения двигателя. Кроме того, фрикционы, впитывая антифриз, разбухают, теряя при этом свои свойства. Если масло имеет запах гари, это верный признак подгорания фрикционов. Тяжелые условия эксплуатации приводят к перегреву масла, при этом оно обесцвечивается. Если цвет и запах масла в норме, то его уровень восстанавливают доливкой, если же масло непригодно, его заменяют с обязательной заменой и масляного фильтра. Масло также рекомендуется заменить после 120-150 тысяч километров пробега, даже если производитель обещает его использование на протяжении всего срока службы коробки.

Одна из важнейших деталей АКПП – насос. Они бывают шестеренчатого или лопастного типа. Насос создает давление, необходимое для работы коробки. Если уровень масла недостаточен, в систему попадает воздух. Так как воздух сжимается, давление в гидросистеме падает. В результате передачи переключаются с запозданием, фрикционы пробуксовывают и быстрее изнашиваются. К нарушениям в работе насоса могут привести и повреждения поддона. Если автомобиль ударился днищем, после чего появился громкий шум – в первую очередь проверьте поддон. Деформированная деталь мешает нормальной закачке масла.

В случае, если наблюдаются нарушения в работе коробки, а уровень масла и его качество в норме, необходима более серьезная диагностика. Электроника – самая капризная и непредсказуемая часть АКПП. Все современные коробки имеют собственный блок управления, в котором фиксируются ошибки в ее работе. Но сканеры, способные считывать полную информацию, имеются только у официальных дилеров. Однако некоторые ЭБУ имеют «продвинутую» систему самодиагностики, что упрощает работу диагноста специализированного сервиса. Но вот найти хорошего диагноста непросто. Ведь он должен не только знать, как работает АКПП, но и как она взаимодействует с системой управления двигателем. Например, из-за неисправности датчика массового расхода воздуха на некоторых автомобилях может снижаться давление масла в АКПП. В результате фрикционы «буксуют», а малоопытный специалист будет искать неисправность в самой коробке очень долго. Хороший диагност должен обладать аналитическими способностями, ведь инженеры постоянно совершенствуют конструкции АКП, вводя новые датчики и исполнительные механизмы. Документация по ремонту далеко не всегда отражает эти изменения, специалисту сервиса приходится разбираться в них самостоятельно.

Кроме того, в работе вполне исправной коробки могут возникать временные сбои. Например, при плотном городском движении электроника, перегреваясь, начинает хаотично переключаться с первой на вторую передачу и наоборот. Как только условия движения становятся более равномерными, работа АКП нормализуется. Такую же нелогичную работу может спровоцировать и «спортивный» стиль езды. Владелец обращается в сервис с жалобой, а диагност не находит в памяти ЭБУ никаких ошибок!

Еще один важный узел любой АКПП – гидротрансформатор. Он играет роль сцепления, передавая крутящий момент от двигателя. Наиболее часто встречающиеся его неисправности – поломка муфты свободного хода реактора и износ упорных подшипников. При выходе из строя муфты падает передаваемый гидротрансформатором крутящий момент, разгон автомобиля становится медленным. Износ упорного подшипника проявляется повышенным шумом при положении селектора во всех «ездовых» режимах и его пропадании в положениях «нейтрали» и «парковки». Сильный износ может привести к тому, что турбинное и насосное колесо цепляются друг за друга, и загиб их лопаток неизбежен.

Вообще, при любом ремонте АКПП гидротрансформатор в обязательном порядке вскрывают для проведения профилактики. Такую работу производят высококвалифицированные специалисты. Гидротрансформатор закрепляют и вскрывают по сварочному шву. Особого мастерства требует регулировка зазоров подшипников и окончательная сварка при сборке.