В нашем мире все большую популярность среди автолюбителей набирают автоматические коробки передач (АКПП), соответственно, их на рынке появляется все больше. Преимуществом АКПП является не только снижение нагрузки при управлении транспортным средством в сравнении с механической трансмиссией, но и снижение расхода топлива, благодаря переключению скоростей на оптимальных оборотах. АКПП отличается от механики тем, что имеет гидротрансформатор вместо сцепления, которое является обязательной необходимостью для оптимальной работы механической КПП.

Такой вид трансмиссии был изобретен в Америке, именно оттуда и началось ее широкое распространение. По данным статистики, сейчас популярность механических трансмиссий в Европе и Америке небольшая, ведь ее использование составляет 5% среди всех водителей. А вот спрос на автоматические трансмиссии в России и других странах постоянно возрастает, доказательством этому является факт того, что половина иномарок, которая продается сейчас в России имеет АКПП. Автоматические трансмиссии разделяют на такие основные типы:

• гидравлические АКПП;
• вариаторы;
• роботизированная механика.
• Конструкция АКПП

Принцип работы

Все традиционные АКПП сделанные из планетарных редукторов, гидротрансформатора, обгонных муфт, соединительных валов, барабанов, фрикционных муфт. Может также применяться тормозная лента, при помощи которой, относительно корпуса КП затормаживается 1 из барабанов, при включении любой передачи. Но есть и исключения, к примеру, компания Honda вместо планетарного редуктора использует валы с шестернями.

По конструкции, гидротрансформатор устанавливается таким же способом, как и сцепление в МКПП, а именно между автоматической КПП и двигателем. При этом корпус гидротрансформатора, имеющий ведущую турбину, устанавливается на маховике двигателя, аналогично как и корзина сцепления. Главной ролью гидротрансформатора является передача момента вместе с проскальзыванием, при рывке машины с места. В случае больших оборотов, в районе 3-ей или 4-ой передачи, гидротрансформатор блокируется фрикционной муфтой. Благодаря этому нету проскальзывания, а также ликвидируются затраты энергии, вместе с расходом топлива.

В свою очередь, конструкция гидротрансформатора включает в себя 3 рабочих колеса: статор, турбина и турбонасос. В основном, статор является глухо заторможенным на корпусе автоматической трансмиссии, но иногда для эффективного использования, затормаживание статора активируется фрикционной муфтой. Муфта В АКПП является чем то средним между синхронизатором и сцеплением в МКПП и состоит при этом из хаба и барабана. К цилиндру масло попадает благодаря канавкам в барабане, корпусе АКПП и валах.

Преимущества и недостатки АКПП

К бесспорному преимуществу АКПП можно смело отнести комфорт при вождении. При помощи гидротрансформатора, автоматическая трансмиссия обеспечивает отличные условия для эксплуатации двигателя и ходовой части транспортного средства. К небольшому минусу АКПП можно отнести то, что КПД автоматической трансмиссии на 2-5% ниже в сравнении с МКПП. Потеря небольшого количества мощности происходит в гидротрансформаторе, так как часть энергии, выработанная двигателем, используется для переработки трансмиссионной жидкости. Считается, что при одинаковой массе автомобиля и мощности двигателя, машина, имеющая АКПП уступает по приемистости аналогичному авто с МКПП. Но это не всегда так, ведь современные автоматические КПП позволяют в некоторых режимах работы достигать большей экономичности, при помощи поддерживания оптимальных оборотов, а также благодаря интеллектуальному управлению режимами. Не стоит также забывать о том, что автомобиль с АКПП не можно завести с буксира.

Гидравлическая автоматическая трансмиссия

Благодаря требованиям европейцев, автоматическая трансмиссия, работа которой основана на гидротрансформаторе, очень серьезно дорабатывалась и имеют такие режимы:

• экономичный режим;
• спортивный режим;
• зимний режим.

В список элементов гидравлической коробки-автомата входят:

• механическая КП;
• гидротрансформатор;
• насос рабочей жидкости;
• планетарный редуктор;
• тормозная лента;
• система охлаждения и управления.

Гидротрансформатор способствует передаче крутящего момента двигателя к механической КП. Гидротрансформатор имеет 2 лопастные машины, а именно центробежный насос с центростремительной турбиной. В нем также присутствует обгонная муфта, реакторное колесо и блокировочная муфта.

Благодаря насосному колесу обеспечивается соединение с коленвалом двигателя. А турбинное колесо способствует соединению механической КПП. Между ними закрепляется реакторное колесо, которое остается неподвижным. Все колеса в гидротрансформаторе имеют лопасти с каналами, благодаря которым обеспечивается проход рабочей жидкости, так как работа гидротрансформатора заключается в ее постоянной циркуляции, что способствует переходу энергии от двигателя к КП.

Вариатором является бесступенчатая АКПП, в передачах которой нету передаточного фиксированного числа. Часто автолюбители встают перед выбором и задаются вопросом, что лучше ? При сравнении вариатора с любыми другими видами трансмиссий, его огромным плюсом является эффективное использование всей мощности двигателя. Что можно объяснить тем, что обороты коленвала оптимально сопоставляются с нагрузкой на транспортное средство, что способствует высокой экономии топлива.

Передвижение на машине с вариаторной трансмиссией является довольно комфортным, благодаря отсутствию рывков и постоянному изменению крутящего момента. В вариаторную АКПП входят такие элементы:

• дифференциал;
• раздвижные шкивы;
• гидротрансформатор;
• клиновидный ремень;
• планетарный механизм (для задней передачи);
• блок управления (электрический);
• гидравлический насос.

Раздвижные шкивы имеют вид двух клиновидных щек, которые расположенные на одном валу, а в действие их приводит гидроцилиндр, который сжимает диски, исходя от оборотов. В таком виде трансмиссии гидротрансформатор имеет такой же набор функций. Но, в свою очередь, вариатор не считают конкурентом для автомата классического, из-за невозможности совмещения его с мощными двигателями.

Роботизированная коробка передач

Роботизированной механикой считают механическую КП, где фунуция педали сцепления заменяется электронным блоком. Такой вид современной трансмиссии сочетает в себе топливную экономичность и надежность МКПП с комфортом АКПП.

В основном машины с такими трансмиссиями стоят дешевле за своих аналогов с АКПП. И, наверное, из-за этого главные автопроизводители пытаются оснащать свои автомобили такими трансмиссиями. Но важным является и тот факт, что роботизированные КП чаще выходят из строя по сравнению с другими АКПП. Роботизированная АКПП имеет такое устройство:

• МКПП;
• сцепление;
• система управления;
• привод передач и сцепления.

Такая трансмиссия имеет сцепление фрикционного типа и пакет фрикционных дисков. Двойное сцепление обеспечивает передачу крутящего момента, при этом не разрывая поток мощности. Данный вид трансмиссии может иметь гидравлический или же электрический привод сцепления. Нужно также учитывать факт, что в роботизированной трансмиссии существует полуавтоматический и автоматический режим работы.

На легковых автомобилях наибольшее распространение получили гидромеханические коробки с планетарными механическими коробками. Их преимущества:

• компактность конструкции;
• меньшая металлоемкость и шумность;
• больший срок службы.

К недостаткам относятся:

• сложность;
• высокая стоимость;
• пониженный КПД.

Переключение передач в этих коробках производится при помощи фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов. При этом при включении одной передачи часть фрикционных муфт и ленточных тормозных механизмов пробуксовывает, что также снижает их КПД.

Представляет собой гидравли­ческий механизм, который размещен между двигателем и механической коробкой передач. Он состоит из трех колес с лопатками:

• насосного (ведущего);
• турбинного (ведомого);
• реактора.

Насосное колесо 3 закреплено на маховике 1 двигателя и образует корпус гидротрансформатора, внутри которого размещены тур­бинное колесо 2, соединенное с первичным валом 5 коробки передач и реактор 4, установленный на роликовой муфте 6 свободного хода. Внутренняя полость гидротрансформатора на 3/4 своего объема заполнена специальным маслом малой вязкости.

Рис. Гидротрансформатор:
а – общий вид; б – схема; 1 – маховик; 2 – турбинное колесо; 3 – насосное колесо; 4 – реактор; 5 – вал; 6 – муфта

Каждое колесо имеет наружный и внутренний торцы, между которыми располагаются профилированные лопасти, образующие каналы для протока жидкости. Все колеса гидротрансформатора максимально приближены друг к другу, а вытеснению жидкости препятствуют специальные уплотнения.

При работающем двигателе насосное, колесо вращается вместе с маховиком двигателя. Масло под действием центробежной силы поступает к наружной части насосного колеса, воздействует на лопатки турбинного колеса и приводит его во вращение. Из турбинного колеса масло поступает в реактор, который обеспечивает плавный и безударный вход жидкости в насосное колесо и существенное увеличение крутящего момента. Таким образом, масло циркулирует по замкнутому кругу и обеспечивается передача крутящего момента в гидротрансформаторе.

Характерной особенностью гидротрансформатора является увеличение крутящего момента при его передаче от двигателя к первичному валу коробки передач. Наибольшее увеличение крутящего момента на турбинном колесе гидротрансформатора получается при трогании автомобиля с места, при этом коэффициент трансформации может составлять до 2,4. В этом случае реактор неподвижен так как заторможен муфтой свободного хода. По мере разгона автомобиля увеличивается скорость вращения насосного и турбинного колес. При этом муфта свободного хода расклинивается и реактор начинает вращаться с увеличивающейся скоростью, оказывая все меньшее влияние на передаваемый крутящий момент. После достижения реактором максимальной скорости вращения гидротрансформатор перестает изменять крутящий момент и переходит на режим работы гидромуфты. Таким образом, происходит плавный разгон автомобиля и бесступенчатое изменение крутящего момента.

Гидротрансформатор автоматически устанавливает необходимое передаточное число между коленчатым валом двигателя и к ведущими колесами автомобиля, Это обеспечивается следующим образом: с уменьшением скорости вращения ведущих колес автомобиля при возрастании сопротивления движению возрастает динамический напор жидкости от насоса на турбину, что приводит к росту крутящего момента на турбине, следовательно, на ведущих колесах автомобиля.

КПД гидротрансформатора определяет экономичность его работы. Максимальное значе­ние КПД гидротрансформатора может быть от 0,85 до 0,97, но обычно находится в диапазоне от 0,7 до 0,8. В комплексном гидротрансформаторе на режиме гидромуфты можно получить максимальное значение КПД до 0,97.

Изменение режимов работы гидротрансформатора происходит автоматически. Если увеличивать нагрузку на выходе из гидротрансформатора, то происходит уменьшение угловой скорости турбины, что приводит к увеличению коэффициента трансформации.

К сожалению, гидротрансформатор имеет малый диапазон передаточных чисел, не обеспечивает движения задним ходом, не разобщает двигатель от трансмиссии (необходима сложная система опорожнения проточных частей от рабочей жидкости). Поэтому за гидро­трансформатором устанавливают специальную планетарную коробку передач, которая компенсирует указанные недостатки.

Планетарная коробка передач

Планетарная коробка передач включает в себя планетарные механизмы . В простейшем планетарном механизме солнечная шестерня 6, закрепленная на ведущем валу 1, находится в зацеплении с шестернями-сателлитами 3, свободно установленными на своих осях. Оси сателлитов закреплены на водиле 4, жестко соединенном с ведомым валом 5, а сами сателлиты находятся и зацеплении с коронной шестерней 2, имеющей внутренние зубья.

Рис. Планетарный механизм:
1 – ведущий вал; 2 – коронная шестерня; 3 – сателлиты; 4 – водило; 5 – ведомый вал; 6 – солнечная шестерня; 7 – тормоз

Передача крутящего момента с ведущего вала 1 на ведомый вал 5 возможна только при заторможенной коронной шестерне 2 при помощи ленточного тормоза 7 или многодискового «мокрого» сцепления. В этом случае при вращении шестерни 6 сателлиты 3, перекатываясь по зубьям неподвижной шестерни 2, начнут вращаться вокруг своих осей и одновременно через водило 4 будут вращать ведомый вал 5. При растормаживании шестерни 2 сателлиты 3, свободно перекатываясь по шестерне 6, будут вращать шестерню 2, а вал 5 будет оставаться неподвижным.

В автоматических коробках передач применяются фрикционные муфты сцепления. Фрикционная муфта сцепления со­стоит комплекта покрытых слоем фрикционного материала дисков, прижатых друг к другу через прокладки в виде тонких пластин из гладкого металла.

Рис. Фрикционная муфта сцепления автоматической коробки передач:
1 – канал подачи рабочей жидкости; 2 – поршень; 3 – кожух муфты; а – выключенное состояние; б – включенное состояние

При этом часть фрикционных дисков оснащены внутренними шлицами, часть – наружными. Прижимание дисков друг к другу обеспечивается гидравлическим поршнем 2, для выключения сцепления применяется возвратная пружина. При подаче к поршню давления рабочей жидкости диски плотно прижимаются друг к другу, образуя одно целое. Как только давление снимается, возвратная пружина отводит поршень назад и диски выводятся из зацепления. В качестве возвратных пружин могут использоваться винтовые, диафрагменные и гофрированные дисковые пружины.

Двухступенчатая гидромеханическая коробка передач

В качестве примера гидромеханических передач рассмотрим двухступенчатую гидромеханическую коробку передач . Она состоит из гидротрансформатора 1, механической планетарной коробки передач с многодисковым фрикционом 3 и двумя ленточными тормозными механизмами 2 и 4 и гидравлической системы управлениях кнопочным переключением передач. Кнопки соответственно означают нейтральное положение, задний ход, первую передачу и движение с автоматическим переключением передач. В двухступенчатой механической коробке передач имеются два одинаковых планетарных механизма 5 и 6.

Рис. Гидромеханическая коробка передач:
1 – гидротрансформатор; 2,4 – тормозные механизмы; 3 – фрикцион; 5,6 – планетарные механизмы

В нейтральном положении фрикцион 3, а также тормозные механизмы 2 и 4 выключены. Трогание автомобиля с места происходит при включенной первой передаче. В этом случае масло под давлением поступает в цилиндр тормозного механизма 2, лента которого затягивается, и солнечная шестерня планетарного механизма 6 останавливается.

Если включена кнопка «Движение», то при разгоне автомобиля происходит автоматическое переключение на вторую передачу, что обеспечивается одновременным выключением тормозного механизма 2 и включением фрикциона 3. В этом случае планетарные механизмы 5 и 6 блокируются и вращаются как одно целое.

Для движения автомобиля задним ходом включается только тормозной механизм 4.

В настоящее время автоматические коробки передач имеют электронное управление, что позво­ляет гораздо точнее выдерживать заданные моменты переключения (с точностью до 1 % вместо прежних 6…8 %). Появились дополнительные возможности: по характеру изменения скорости при данной нагрузке на дви­гатель компьютер может вычислить массу автомобиля и ввести соответствующие поправки в алгоритм переключения. Электронное управление предоставило неограниченные возможности для само­диагностики, что позволило корректиро­вать процессы управления в зависимости от многих параметров (от температуры и вязкости жидкости до степени износа фрикционных элементов).

Система автоматического управления обычно состоит из следующих подсистем:

• функционирования (гидравлические насосы, регуляторы давления)
• измерительная, собирающая информацию о параметрах управления
• управляющая, вырабатывающая управляющие сигналы
• исполнительная, осуществляющая управление переключением передач, работой двигателя
• подсистема ручного управления
• подсистема автоматических защит, предотвращающая возникновение опасных ситуаций

Основными элементами электронной системы управления являются электронный блок и рычаг управления.

АКП с электронным управлением

В качестве примера современной АКП с электронным управлением рассмотрим шестиступенчатую коробку передач 09G японского концерна AISIN.

АКП состоит из гидротрансформатора, механической планетарной коробки передач с многодисковыми фрикционами и многодисковыми тормозными механизмами, гидравлической системы, систем охлаждения и смазки, электрической системы.

Рис. Разрез автоматической шестиступенчатой коробки передач 09G:
К– многодисковые муфты; В – многодисковые тормоза; S – солнечные шестерни; Р – сателлиты; РТ – водило; F – обгонная муфта; 1 – вал турбинного колеса; 2 – ведомая шестерня промежуточной передачи; 3 – жидкостный насос

Планетарные ряды объединены по схеме, разработанной Лепеллетье (Lepelletier). Крутящий момент двигателя подводится к одинарному планетарному ряду. Далее он направляется на сдвоенный планетарный ряд Равиньо (Ravigneaux).

Рис. Двухредукторная планетарная система Лепеллетье:
а – обычный планетарный редуктор; б – планетарный редуктор Равиньо; 1 – вал турбинного колеса; Р1 – сателлит коронной шестерни Н1; Р2 – сателлит солнечной шестерни 2; Р3 – сателлит коронной шестерни 1; S1 ­­– солнечная шестерня 1; S2 — солнечная шестерня 2; S3 — солнечная шестерня 3; Н1 – коронная шестерня 1; Н2 – коронная шестерня 2

Управление одинарным планетарным рядом производится посредством многодисковых муфт K1 и K3 и многодискового тормоза B1. Число сателлитов в планетарных рядах выбирается в зависимости от передаваемого крутящего момента.

Сдвоенный планетарный ряд управляется посредством многодисковой муфты K2, многодискового тормоза B2 и обгонной муфты F. В системе управления муфтами предусмотрены устройства динамической компенсации рабочего давления, которые делают работу муфт независящей от частоты вращения. Муфты K1, K2 и K3 служат для подвода крутящего момента к планетарным рядам, а с помощью тормозов B1 и B2, а также обгонной муфты обеспечивается передача реактивных моментов на картер коробки передач.

Давление в рабочих цилиндрах муфт и тормозов изменяется посредством регулирующих клапанов.

Обгонная муфта F представляет собою механизм, который работает параллельно с тормозом.

1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ГИДРАВЛИКИ

Гидравлическая система управления играет очень важную роль в обеспечении нормальной работы автоматической трансмиссии. Без гидравлической системы невозможна ни передача мощности, ни автоматическое управление трансмиссией. Рабочая жидкость обеспечивает смазку, переключение передач, охлаждение и соединение трансмиссии с двигателем. При отсутствии рабочей жидкости ни одна из этих функций не будет выполняться. Поэтому перед детальным изучением работы фрикционов и тормозов автоматической трансмиссии необходимо изложить основные положения гидравлики.

Гидравлический «рычаг» (Закон Паскаля)

В начале 17-го века французский ученый Паскаль открыл закон гидравлического рычага. Проведя лабораторные исследования, он выяснил, что сила и движение могут передаваться посредством сжатой жидкости. Дальнейшие исследования Паскаля с использованием грузов и поршней различной площади показали, что гидравлические системы можно использовать в качестве усилителей, а соотношения между силами и перемещениями в гидравлической системе подобны соотношениям сил и перемещений в рычажной механической системе.

Закон Паскаля гласит:

"Давление на поверхности жидкости, вызванное внешними силами, передается жидкостью одинаково во всех направлениях". В правом цилиндре (рис. 6-1) создается давление пропорциональное площади поршня и приложенному усилию. Если к поршню приложено усилие 100 кг, а его площадь -10 см 2 , то созданное давление будет равно 100 кг/10 см 2 =10 кг/см 2 . Вне зависимости от формы и размеров системы давление жидкости распределяется равномерно. Другими словами, давление жидкости одинаково во всех точках.

Естественно, если жидкость не сжимать, то давление создаваться не будет. К этому могут привести, например, утечки через уплотнения поршня. Поэтому уплотнение поршня играет важную роль в обеспечении нормальной работы гидравлической системы.

Необходимо отметить, что, создав давление 10 кг/см 2 , можно перемещать груз массой 100 кг, прикладывая к другому поршню (меньшего диаметра) усилие всего 10 кг. Приведенный закон очень важен, так как он используется при управлении фрикционными муфтами и тормозами.

1.2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ АКПП

Рассмотрим теперь, принципы работы элементов, входящих в состав гидравлической части системы управления АКПП.

Рассмотрим, каким образом происходит формирование, регулирование и изменение различных давлений, используемых в системе управления автоматических коробок передач, назначение и принципы работы других клапанов, их взаимодействие при переключении передач. Кроме того, будет показано, каким образом осуществляется управление качеством переключения. В заключении рассмотрим принципы работы системы смазки, охлаждения ATF и управления блокировочной муфтой гидротрансформатора.

Поток жидкости в АКПП создается насосом, расположенным в передней части картера трансмиссии между гидротрансформатором и коробкой передач. Обычно, насос приводится непосредственно от двигателя через корпус гидротрансформатора и приводную втулку (рис.6-3). Основная задача насоса -обеспечение независимо от режима работы двигателя непрерывным потоком ATFвсех обслуживаемых систем.

Для управления коробкой передач ATF от насоса через систему клапанов подводится к исполнительным элементам управления тормозами и блокировочными муфтами. Все это, вместе, называется гидросистемой управления АКПП. К элементам гидросистемы относятся насосы, гидроцилиндры, бустеры, поршни, жиклёры, гидроаккумуляторы и клапаны.

В процессе развития гидросистема претерпела значительные изменения, в основном с точки зрения выполняемых функций. Первоначально, она отвечала за все процессы, происходящие в АКПП во время движения автомобиля. Она формировала все необходимые давления, определяла моменты переключения передач, отвечала за качество переключения и т.п. Однако, с момента появления на автомобилях электронных блоков управления, гидросистема утратила часть своих функций в управлении АКПП. В настоящее время большая часть управляющих функции АКПП переданы электронному блоку управления, а гидросистема используется только лишь в качестве исполнительного элемента.

Перед тем, как приступить к изучению принципов работы гидравлической части системы управления, познакомимся с основами работы наиболее часто используемых в ней гидравлических элементов.

Гидросистемы автоматических коробок передач схожи, поскольку все они состоят из одних и тех же элементов. Даже в самой современной АКПП с электронным блоком управления используется гидросистема, мало, чем отличающаяся по составу элементов от АКПП с чисто гидравлической системой управления.

Любую гидравлическую систему управления АКПП упрощенно можно представить в виде системы, состоящей из резервуара (поддона), насоса, клапанов, соединительных каналов (магистралей) и устройств, преобразующих гидравлическую энергию в механическую (гидропривод) (рис.6-2).

1.2.1. РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ATF

Для нормальной работы гидросистемы необходимо, чтобы в резервуаре постоянно находился определенный уровень ATF. Функцию резервуара в АКПП легковых автомобилей, как правило, выполняет поддон или картер трансмиссии.

Поддон через трубку щупа для измерения уровня ATF или сапун соединяется с атмосферой. Соединение с атмосферой необходимо для нормальной работы насоса и манжетных уплотнений. Во время работы насос создает во всасывающей магистрали разряжение, в результате чего ATF из поддона под действием атмосферного давления поступает через фильтр во всасывающую магистраль насоса.

Если роль резервуара ATF выполняет поддон, то внутри него располагается постоянный магнит (иногда он находится внутри сливной пробки) для улавливания железных продуктов износа.

1.2.2. НАСОС

Создание непрерывного потока жидкости, а также давления, в гидросистеме АКПП осуществляется с помощью насоса. Однако следует отметить, что насос непосредственно не формирует давление. Давление возникает только в том случае, если в гидросистеме имеется сопротивление потоку жидкости. Первоначально ATF свободно заполняет систему управления АКПП. Только после полного заполнения в гидросистеме из-за наличия тупиковых каналов начинает формироваться давление.

Обычно, насосы располагают между гидротрансформатором и коробкой передач и приводят через корпус гидротрансформатора и приводную втулку (рис.6-3) непосредственно от коленчатого вала двигателя. Таким образом, если двигатель не работает, то насос не может создавать давление в гидросистеме управления АКПП.

В настоящее время в трансмиссиях с автоматическими коробками передач используются насосы, следующих типов:

Шестерёнчатого;

Трохоидного;

Лопастного.

Принцип работы насосов шестерёнчатого и трохоидного типов весьма схож. Эти насосы относятся к насосам постоянной производительности. За один оборот коленчатого вала двигателя они поставляют в гидросистему постоянный объём жидкости, независимо от режима работы двигателя и потребностей гидросистемы. Поэтому, чем выше частота вращения двигателя, тем большее количество ATF за единицу времени поступает в гидросистему управления АКПП, и наоборот, чем ниже частота вращения двигателя, тем меньший объём ATF за единицу времени попадает в гидросистему. Таким образом, режим работы таких насосов никак не учитывает потребностей самой системы управления в количестве ATF, необходимой для управления переключениями, подпитки гидротрансформатора и т.п. В результате в случае малой потребности ATF, большая часть подаваемого насосом в гидросистему жидкости, будет сливаться через регулятор давления обратно в поддон, что приводит к лишним потерям мощности двигателя и снижению топливно-экономических показателей автомобиля. Но при этом насосы шестерёнчатого и трохоидного типа имеют достаточно простую конструкцию и надежны в эксплуатации.

Лопастные насосы позволяют регулировать объём ATF, подаваемой насосом в гидросистему за один оборот двигателя, в зависимости от режима работы системы управления АКПП. Так при запуске двигателя, когда необходимо заполнить трансмиссионной жидкостью все каналы и элементы гидросистемы, или во время переключения передачи, когда происходит заполнение жидкостью гидроцилиндра или бустера, система управления насосом обеспечивает его максимальную производительность. При равномерном же движении без переключения передач, когда ATF расходуется только лишь на подпитку гидротрансформатора, смазку и компенсацию утечек, производительность насоса имеет минимальную величину.

Насос шестерёнчатого типа

Шестерёнчатый насос состоит из двух зубчатых колес, установленных в корпусе (рис.6-4). Существует две разновидности шестерёнчатых насосов: с внешним и внутренним зацеплением зубчатых колес. В автоматических коробках передач используется, как правило, шестерёнчатые насосы с внутренним зацеплением. Ведущей шестерней является внутреннее зубчатое колесо, которое, как уже отмечалось, приводится непосредственно от коленчатого вала двигателя. Работа насоса похожа на работу зубчатой передачи с внутренним зацеплением. Но только в отличие от простой зубчатой передачи в насосе устанавливается делитель (рис.6-4), который по своей форме очень похож на полумесяц. Назначение делителя - предотвратить утечку жидкости из зоны нагнетания.

При выходе зубьев из зацепления объём между зубьями колес увеличивается, что приводит к появлению в этом месте зоны разряжения, поэтому к этому месту подводится всасывающая магистраль насоса. Поскольку давление в зоне разряжения меньше атмосферного, то ATF выталкивается из поддона во всасывающую магистраль насоса.

Пережила уже больше века эволюционного развития. В последние десятилетия гидромеханическая коробка передач, не требующая от шофера ручного переключения ступеней трансмиссии, стала весьма популярным вариантом компоновки автомобиля и все чаще устанавливается на транспортные средства различных ценовых сегментов.

Гидромеханическая коробка передач: принцип работы и устройство

Классическая конструкция автомобиля подразумевает наличие в нем двух обязательных блоков:

• коробка переключения передач;
• сцепление.

Такое описание подходит для знакомой автомобилистам уже много десятилетий механической коробки . Но со временем, по мере развития технологий, стали появляться другие вариации узла КПП, обеспечивающие человеку за рулем больший комфорт передвижения.

Трансмиссия – один из базовых узлов автомобиля. Благодаря ей обеспечивается передача с двигателя машины на колеса. В автомобильном деле много лет безраздельно господствовала механическая КПП, предусматривающая в своем конструктиве описанные выше блоки. Водитель должен был выполнить три последовательных операции:

• отключить мотор авто от трансмиссии на момент переключения (выжать сцепление);
• дать команду на смену крутящего момента путем перемещения рычага КПП в нужное
• положение;
• отжать сцепление, вернув двигателю связь с колесами.

Но ситуация изменилась, инженеры создали КПП, где педали сцепления нет. Процесс управления автомобилем для человека в таком случае значительно упрощается: ЭБУ осуществляет переход на нужную передачу сам. Управление производится , педалями тормоза и газа.

Трогаясь с места, водитель выжимает тормоз, перемещает селектор в положение D (Drive), отпускает тормоз, и начинает движение. На 1 передачу, 2 и далее АКПП переходит сама, в зависимости от скорости авто, положения педали газа, оборотов двигателя и других факторов, контроль которых осуществляется множеством датчиков.

Этот процесс обеспечивается применением нескольких технологий, гидромеханическая КПП среди которых – самая известная, «обкатанная» в производстве и надежная. В ней смена передач на фрикционах производится посредством циркуляции под давлением трансмиссионного масла по коробке.

Современная гидромеханическая трансмиссия – это сложное устройство, состоящее из следующих основных компонентов:

• ЭБУ – электронный «мозг» коробки, и управляющие механизмы;
• создающий давление масла насос;
• пружины и каналы гидромеханической системы;
• механическая коробка.

Последнее – не опечатка, в основе АКПП действительно лежит «механика», конструктивно дополненная блоками автоматического переключения с гидротрансформатором – отсюда и название узла. Типичная гидромеханическая КПП в разрезе:

История коробки-автомата началась в первой четверти 20 века: тогда концерн Ford начал внедрять первые образцы «гидромеханики» в свою продукцию. В СССР АКПП массового распространения среди конечного потребителя не получила, хотя, например, в конце 50-х годов завод ЛАЗ в сотрудничестве с НАМИ разработал и внедрил гидромеханическую трансмиссию в автобусы серии ЛАЗ-695Ж. Позднее ее использовали и в модели ЛиАЗ-677, было выпущено около 200 тыс. автобусов на АКПП.

Гидромеханика ЛАЗ в разрезе:

В современном же автомобилестроении «автомат» встречается очень часто, даже в бюджетных моделях машин.

Про гидротрансформатор

Сердце рассматриваемого типа коробки – узел, называемый гидротрансформатором. Его устройство можно увидеть на схеме:

В общем случае устройство и принцип работы гидромеханической коробки передач, созданной на базе планетарной системы можно описать так:

• усилие передается на главную, или солнечную, шестерню (центральную, под номером 6);
• вспомогательные сателлиты (обозначены цифрой 3) беспрепятственно вращаются по оси и
• постоянно сцеплены зубчиками с центральной;
• на этих сателлитах смонтировано водило (номер 4), сообщающееся с валом (номер 5);
• вспомогательные элементы также сцеплены с коронной шестерней, обозначенной на рисунке цифрой 2.

Водило, когда коронная шестеренка неподвижна, передает усилие на вал ведомый, когда она расторможена, то через сателлиты усилие идет на шестеренку номер 2. Сам вал остается недвижим. Непосредственно переключение происходит посредством ленточных механизмов и пакетов фрикционных муфт.

Плюсы и минусы гидромеханики

Резюмируя сказанное, можно сделать вывод: гидромеханическая АКПП – это узел, состоящий из гидротрансформатора, модуля механической коробки передач (в большинстве случаев планетарной), оснащенной пакетом фрикционов, системы гидравлического управления и контролирующего электронного блока.

Из плюсов такой связки:

• удобство водителя: не нужно менять скорости вручную;
• передача мощности от двигателя идет без «просадок» и рывков, что особенно важно при трогании.

Но есть и очевидные недостатки. Один из них – относительно малый, по сравнению с механикой, КПД, что обусловлено наличием гидротрансформатора.

Важно: в процессе циркуляции рабочего тела часть эффективности теряется: по данным исследований, КПД механической коробки около 98%, аналогичный показатель у «автомата» находится в пределах 86-90%.

Кроме того, есть и другие минусы:

• высокая сложность узла, обилие компонентов, как следствие – относительно меньшая надежность (хотя гидромеханические КПП могут при должном уходе «ходить» десятилетиями, что успешно показывают японские, корейские и немецкие авто);
• более высокая стоимость коробки, удорожающая и оснащенный ею автомобиль;
• расход топлива в автомобиле с такой коробкой несколько выше;
• малая ремонтопригодность, в сравнении с «механикой»; для успешного ремонта необходимо иметь сложное оборудование и обладать специальными знаниями.

Но плюсы гидромеханического переключения передачи все же перевешивают его недостатки, особенно для начинающих водителей, не обладающих достаточным опытом. Кроме того, в городском ритме движения, с постоянными пробками, гидромеханическая АКПП экономит и силы, и нервы водителя, которому не приходится производить бесконечные манипуляции «сцепление-передача» и двигаться на 1 скорости с полувыжатым сцеплением.

С момента изобретения автоматической коробки передач, гидравлический блок стал неотъемлемой её частью, занимая важное место в рейтинге. Чёткость и правильность выполнения функций устройством, влияют на целостность и работоспособность автоматической коробки. Недаром, механики, считают этот узел основополагающим в агрегате.

Гидроблок входит в состав узла управления, который отвечает за действия коробки. Учитывая количество задач, возложенных на него, механизм сложно устроен и, если произойдет поломка, устранение неисправностей узла обойдётся дороже остальных составляющих АКПП. Гидроблок АКПП что это, какова роль и принцип работы устройства попробуем разобраться.

Гидравлический блок АКПП, принцип работы

Как уже говорилось, гидравлический блок, это звено в управлении движением трансмиссионной жидкости, давлением и доступом к необходимым точкам механической части коробки. Узел состоит из корпуса, клапанов и пружин. Корпус блока представляет собой алюминиевые части, соединенные между собой. Клапана, расположенные в корпусе, либо механические, либо соленоиды.

Причины выхода гидравлического блока из строя:

• Несвоевременная замена масла, эксплуатация механизма на старом масле, содержащем продукты износа;
• Загрязнение клапанов гидравлического блока;
• Частый перегрев АКПП;
• Задиры и царапины на поверхностях каналов, золотников, муфт блока;
• Потеря упругости пружинами блока;
• Окисление контактов соленоидов блока;
• Агрессивное вождение, как следствие, износ фрикционов .

Важно! Для достижения бесперебойной работы узла, 20 тысяч километров пробега. При смене масла проводить промывку гидроблока. Замена соленоидов проводится каждые 80 тысяч километров пробега.

Признаки неисправности гидравлического блока, симптомы

Первый признак, который свидетельствует о неисправности гидравлического блока, появляется в процессе эксплуатации автоматической коробки. Симптомы неисправности, это сильная и треск при переключении передач. В тяжелых случаях, прекращение работы силового агрегата при переходе коробки с режима на режим. Как правило, это происходит при переходе с режима Parking в режим Drive. Частое подтверждение неисправности: и .

Современные транспортные средства укомплектованы датчиками, выводящими информацию о поломке в виде кода на экран бортового компьютера. Для постановки точного диагноза и выявления поломки, бортовой компьютер автомобиля подключается к диагностическому стенду, предназначенному для проверки работоспособности гидроблоков. Проведение тестов автоматической коробки позволят выявить неисправный элемент. Детальная информация о поломке получается после снятия и полной разборки клапанной плиты.

Самостоятельный ремонт – возможен ли?

Некоторые владельцы, желая сэкономить, пытаются отремонтировать гидравлический блок самостоятельно. Помните, что АКПП серьёзное и сложное устройство, ремонт которого требует практики и умения. Для надлежащего выполнения работ необходимо иметь хотя бы представление о том, как ремонтируют гидроблоки АКПП. Допущенные ошибки при самостоятельном ремонте приведут к непоправимым последствиям, как результат, теряется больше.

Ремонт гидравлического блока АКПП включает следующие действия:

• Снятие клапанной плиты с посадочного места коробки;
• Промывка гидроблока АКПП;
• Осмотр и определение работоспособности электромагнитных клапанов;
• Определение деталей, подлежащих замене;
• Восстановление блока управляющих клапанов;
• Сборка и калибровка клапанной плиты;
• Монтаж плиты на рабочее место.

Правильное решение о замене электромагнитных клапанов принимается специалистом. Соленоиды с небольшим загрязнением восстанавливаются, после чего они способны проработать довольно долго. Сильно поврежденные соленоиды лучше заменить, так как их восстановление обойдется дороже покупки новых.

Ремонт гидравлического блока для неопытного пользователя дело сложное, однако, сделать самостоятельный демонтаж с целью замены, или чистки, возможно. Тем более, операция не требует сложных манипуляций и экономит средства.