0

Автоматическая коробка передач.Часть 2 Конструкция и характеристики.

И ТАК КТО ОСИЛИЛ ЧАСТЬ №1 , ПРЕДСТАВЛЯЮ НЕ МЕНЕЕ ИНТЕРЕСНОЕ И ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ ПРОДОЛЖЕНИЕ))))В ДАННОЙ ЧАСТИ МЫ УЗНАЕМ ЧТО ЖЕ, КАК ЖЕ, И ПОЧЕМУ ЖЕ ВСЁ ЭТО РАБОТАЕТ!
ОЧЕНЬ ОЧЕНЬ МНОГО БУКВ)))НО В СВОЮ ОЧЕРЕДЬ ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО!
Конструкция

Автоматическая гидромеханическая передача включает в себя гидротрансформатор крутящего момента и автоматическую планетарную коробку передач.

Гидротрансформатор конструктивно располагается так же, как сцепление относительно МКПП — между двигателем и собственно АКПП. Корпус гидротрансформатора с ведущей турбиной закрепляется на маховике двигателя, как и корзина сцепления. Основная роль гидротрансформатора — передача момента с проскальзыванием при трогании с места. На высоких оборотах двигателя (и обычно на 3-4 передаче) гидротрансформатор обычно блокируется находящейся внутри него фрикционной муфтой, делающей проскальзывание невозможным и ликвидирующей затраты энергии (и расход топлива) на вязкое трение масла в турбинах. Гидротрансформатор состоит из трех рабочих колёс — турбонасоса (жёстко связанного с корпусом), турбины и статора. Статор обычно глухо заторможен на корпус АКПП, но в некоторых исполнениях затормаживание статора включается фрикционной муфтой с целью максимально эффективного использования гидротрансформатора во всем диапазоне оборотов.

АКП (планетарная часть автоматической передачи) состоят из планетарных редукторов, фрикционных и обгонных муфт, соединительных валов и барабанов. Также иногда применяется тормозная лента, затормаживающая один из барабанов относительно корпуса коробки передач при включении той или иной передачи. Исключение — АКПП фирмы Honda, где планетарный редуктор заменён на валы с шестернями (как на МКПП).

Планетарный редуктор передает крутящий момент опосредованно[неизвестный термин].

Фрикционные муфты (иногда называются «пакет») осуществляют переключение передач сообщением или разобщением элементов АКПП — входного и выходного валов и элементов планетарных редукторов, а также их затормаживанием на корпус АКПП. Муфта выглядит как нечто среднее между сцеплением и синхронизатором в МКПП и состоит из барабана и хаба, барабан имеет крупные прямоугольные шлицы внутри, хаб — крупные прямоугольные зубья снаружи. Между барабаном и хабом расположен пакет кольцеобразных фрикционных дисков, часть из которых выполнена из металла и имеет выступы снаружи, входящие в шлицы барабана, а часть — из пластмассы и имеет вырезы внутри, куда входят зубья хаба. Сообщение фрикционной муфты производится сжатием пакета дисков гидравлически кольцеобразным поршнем, установленном в барабане. Масло к цилиндру подводится через канавки в барабане, валах и корпусе АКПП.

Обгонная муфта свободно проскальзывает в одном направлении и заклинивает с передачей момента в другом. Обычно состоит из внешнего и внутреннего колец и расположенного между ними сепаратора с роликами. Используется для снижения ударов во фрикционных муфтах при переключении передач (передача момента начинается только при повышении оборотов двигателя после переключения, приводящего к попытке одной из деталей планетарного редуктора вращаться в обратную сторону и заклиниванию её в обгонной муфте), а также для отключения торможения двигателем в некоторых режимах работы трансмиссии.

Пример кинематики включения передач в одной из АКПП (Nissan Almera):

задний ход: центр планетарного ряда 1 сообщен со входным валом, водило заторможено в корпусе пакетом, внешнее колесо исполнено в одной детали с водилом ряда 2 и глухо сообщено с выходным валом. Внешнее колесо ряда 2 не сообщено ни с чем, ряд 2 не передает момента;
первая передача: центр планетарного ряда 1 не сообщен ни с чем, ряд 1 не передает момента. Центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом, водило — с выходным, внешнее колесо сообщено пакетом с обгонной муфтой. При низких оборотах двигателя трансмиссия прокручивается в обгонной муфте, не передавая моментов, при высоких — внешнее колесо 2 затормаживается и ряд 2 передает момент. Первая передача с возможностью торможения двигателем включается так же, но с блокировкой обгонных муфт пакетами;
вторая передача: центра ряда 1 заторможен в корпусе тормозной лентой, водило сообщено пакетом через обгонную муфту с внешним колесом ряда 2, внешнее колесо ряда 1 глухо сообщено с водилом ряда 2 и с выходным валом, центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом. В этом режиме, в отличие от первой передачи, работают оба планетарных ряда, и внешнее колесо ряда 2 не заторможено в корпусе, а медленно вращается в прямом направлении, что дает более высокое по сравнению с первой передачей передаточное число;
третья передача: центр планетарного ряда 1 не сообщен ни с чем, ряд 1 не передает момента. Центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом, водило — с выходным, внешнее колесо сообщено двумя пакетами и обгонной муфтой со входным валом. Весь ряд 2 крутится как единое целое (прямая передача). На второй и третьей передаче возможно включение блокировки обгонной муфты специально предусмотренным фрикционным пакетом, то есть включение торможения двигателем;
четвёртая передача (ускоряющая): центр ряда 1 заторможен в корпусе тормозной лентой, водило сообщено пакетом со входным валом, внешнее колесо исполнено в одной детали с водилом ряда 2 и глухо сообщено с выходным валом. Внешнее колесо ряда 2 не сообщено ни с чем, ряд 2 не передает момента.
Устройство управления АКПП представляет собой набор золотников, управляющих потоками масла к поршням тормозных лент и фрикционных муфт. Положения золотников задаются как вручную механически рукояткой селектора, так и автоматически. Автоматика бывает гидравлической или же электронной.

Гидравлическая автоматика использует давление масла от центробежного регулятора, соединенного с выходным валом АКПП, а также давление масла от нажатой водителем педали газа. Это дает автоматике информацию о скорости автомобиля и положении педали газа, на основании которой переключаются золотники.

Электронная автоматика использует соленоиды, перемещающие золотники. Кабели от соленоидов выходят вне пределов АКПП и идут к расположенному где-то вне АКПП блоку управления, иногда объединённому с блоком управления впрыском топлива и зажиганием. Решение о перемещении соленоидов принимается электроникой на основе информации от положении педали газа и скорости автомобиля, а также положении рукоятки селектора.

В некоторых случаях предусмотрена работоспособность АКПП даже при полном выходе из строя электронной автоматики, но только с третьей передачей переднего хода, или же со всеми передачами переднего хода, но с необходимостью их ручного переключения рукояткой селектора

Характеристики

Средним временем переключения для большинства серийных автомобилей является время порядка 130—150 мс, для суперкаров — 50-60 мс, у болидов Формула-1 — 25 мс.

Типтроник

Основные статьи: Типтроник, Стептроник
TipTronic — полуавтоматический режим работы АКП, впервые реализованный компанией Porsche. В России слово «типтроник» часто применяется для названия всех аналогичных конструкций других производителей, хотя оно и является торговой маркой Porsche (другие производители называют аналогичные конструкции иначе).

В этом режиме выбор передачи осуществляется водителем вручную подталкиванием рычага селектора в направлениях «+» и «-» — переход на следующие передачи вверх и вниз. В канонической конструкции автоматически осуществляется только понижение передачи при падении оборотов двигателя до холостых. Трансмиссии ряда производителей, кроме того, автоматически повышают передачу при достижении предельных оборотов двигателя. Механически коробка передач при этом такая же, как и обычная АКПП, изменен только рычаг селектора и автоматика управления. Признак TipTronic-подобных АКПП — Н-образный вырез для перемещения рычага селектора а также символы + и -.

Управление работой АКПП

Виды селекторов

Селектор определяет режим работы АКП. Расположение рычага селектора может быть различным.

На автомобилях американского производства выпуска до 1990-х годов в основной массе селектор был расположен на рулевой колонке, что позволяло посадить на цельном переднем диване трёх человек. Для переключения режимов работы трансмиссии его надо было потянуть на себя и перевести в нужное положение, которое показывала стрелка на специальном указателе — квадранте. Изначально квадрант размещали на кожухе рулевой колонки, позднее его перенесли на большинстве моделей в щиток приборов, обычно он располагался под спидометром.

К близкому типу можно отнести и селекторы, расположенные на панели приборов рядом с рулевой колонкой и щитком приборов, как например у некоторых моделей фирмы Chrysler 1950-х годов или Honda CR-V предыдущего поколения.

Напольное расположение селектора впервые появилось на спортивном Chevrolet Corvette в 1953 году, а впоследствии получило широкое распространение на европейских машинах.

На японских автомобилях встречались оба варианта, в зависимости от целевого рынка — на автомобилях для внутреннего японского и американского рынков и в наше время встречаются подрулевые селекторы трансмиссии, в то время как для иных рынков практически исключительно используются напольные.

В настоящее время обычно используется напольный селектор.

На минивэнах и коммерческих автомобилях вагонной и полукапотной компоновки, а также некоторых внедорожниках и кроссоверах с высокой посадкой водителя, довольно большое распространение имеет расположение селектора на панели приборов по центру (или высоко на консоли).

Существуют системы выбора режимов работы трансмиссии без рычага, в которых для переключения используются кнопки — например, на автомобилях Chrysler конца 1950-х — начала 1960-х годов, Edsel, советской «Чайке» ГАЗ-13, многих современных автобусах (из известных в России можно назвать городские модели ЛиАЗ, МАЗ с АКПП фирмы Allison, имеющей кнопочный селектор). В последние годы они снова набирают популярность (например, у Lincoln MKC выбор режима работы трансмиссии осуществляется кнопками, расположенным на панели приборов слева от мультимедийного блока).

Если система имеет рычаг-селектор, выбор нужного режима осуществляется его перемещением в одно из возможных положений.

Для предотвращения случайных переключений режимов используют специальные механизмы защиты. Так, на автомобилях с подрулевым селектором для переключения диапазона трансмиссии надо потянуть рычаг на себя, только после этого его можно перевести в нужное положение. В случае напольного рычага используется как правило блокирующая кнопка, расположенная сбоку под большим пальцем водителя (большинство моделей), сверху (например на Hyundai Sonata V) или впереди (примеры — Mitsubishi Lancer X, Chrysler Sebring, Volga Siber, Ford Focus II) на рычаге, или для рычаг необходимо немного утопить. В других случаях, прорезь для рычага выполняется ступенчатой (многие модели Mercedes-Benz, Hyundai Elantra платформы i30 или Chevrolet Lacetti, на последнем прорезь выполнена ступенчатой, а рычаг надо утопить для перехода из диапазона R в диапазон N и далее.

Как правило, между режимами, включение которых допустимо в движении, можно переключиться и без выжима кнопки — например, на трансмиссиях Volkswagen 1980-х годов кнопку необходимо нажимать только для перехода из P в R, из R в N и из «2» в «1» (и обратно). Между диапазонами N, D и 2 можно переключаться без выжима кнопки. Также многие современные модели имеют устройство, не дающее переместить рычаг селектора АКПП в положение движения, если не выжата педаль тормоза, что также повышает безопасность обращения с трансмиссией.

На некоторых современных автомобилях селектор АКПП заменяется на джойстик, у которого вместо соответствующих диапазонам трансмиссии фиксированных положений для переключениям между ними используются два нефиксированных положения.

Основные режимы работы

Что касается режимов работы, то практически любая автоматическая трансмиссия имеет следующие режимы, ставшие стандартными с конца 1950-х годов:

Р (англ. Park) — парковочная блокировка (ведущие колеса заблокированы, блокировка находится внутри самой АКПП и не связана с обычным стояночным тормозом);
R (англ. Reverse), «Зх» на советских моделях — задний ход (недопустимо включать до полной остановки автомобиля, на современных трансмиссиях зачастую существует блокировка);
N (англ. Neutral), «Н» — нейтральный режим (включается при кратковременной стоянке и при буксировке на небольшое расстояние);
D (англ. Drive), «Д» — движение вперёд (как правило, задействуются все ступени, либо все, кроме повышающих передач);
L (англ. Low), «ПП» (принудительно понижающая) или «Тх» (тихий ход) — пониженная передача для движения в сложных дорожных условиях или в парадной колонне техники.
Начиная с конца 1950-х годов, эти режимы располагают именно в такой последовательности. В 1964 году в США она была закреплена в качестве обязательной для использования американским Сообществом автомобильных инженеров (SAE).

Ранее пытались использовать иные варианты, но это оказывалось неудобным, даже небезопасным. Например, потребители, привыкшие к механическим трансмиссиям тех лет с подрулевым рычагом, у которых для включения первой передачи необходимо было потянуть рычаг на себя и опустить вниз, могли привычным движением случайно включить задний ход и попадать в ДТП на парковке при раскладке режимов P-N-D-L-R (трансмиссия Buick DynaFlow) или P-N-D-S-L-R (GM Hydramatic).

Поэтому положение, соответствующее режиму R, стали располагать над нейтральным положением селектора. Впервые такая раскладка (P-R-N-D-L) была использована на автомобилях фирмы Ford. Позднее стала использоваться механическая блокировка, не дающая переключиться в режимы P и R без выжима специальной кнопки.

Так как включение режимов R и P на ходу может вызвать поломку коробки передач, в современных моделях с электронным управлением даже в случае обхода водителем блокировки коробка передач не исполнит ошибочные команды, а просто останется в текущем диапазоне.

Дополнительные режимы работы

В современных автоматических трансмиссиях с большим числом рабочих диапазонов могут присутствовать дополнительные режимы работы, а положения селектора могут обозначаться иначе:

(D), или O/D — овердрайв (ступень с передаточным отношением менее единицы), режим движения с возможностью автоматического переключения на повышающую передачу. Наиболее подходит для равномерного движения по трассе. Ряд четырёхступенчатых АКП (например, Aisin 241E) имеют отключение IV передачи, имеющей передаточное число 1, то есть фактически не являющейся овердрайвом;
D3, или O/D OFF — только I, II и III передачи, либо отключение повышающей передачи (овердрайва). Активный режим, наиболее подходящий для движения по городу; Данный режим отключается при выключении зажигания. Не обеспечивая топливной экономичности (при более быстрой скорости работы автомата), данный режим рекомендуется производителями, чтобы при рваной городской езде (не выше 70—80 км/ч) не допускать многократной блокировки/разблокировки муфты гидротрансформатора, которая частично блокируется при переключении на IV (или V передаче). Также в этом режиме (как и в 2 и L) происходит торможение двигателем;
S (либо цифра 2) — диапазон пониженных передач (I и II либо только II передача), «Зимний режим»;
L (либо цифра 1) — второй диапазон пониженных передач (только I передача).
На тракторах, оснащенных автоматическими трансмиссиями, с помощью селектора выбирается рабочий диапазон скоростей: замедленные, силовые, транспортные, а также направление движения. Тракторные АКПП допускают принудительное включение нужной передачи трактористом.

Автоматическая трансмиссия в отличие от механической КПП поддерживает торможение двигателем далеко не во всех режимах. В режимах, где торможение двигателем запрещено, трансмиссия свободно проскальзывает в обгонных муфтах (как в велосипеде) и автомобиль движется «накатом». Например, в некоторых случаях первая передача с торможением двигателем задействуется только при выборе водителем положения «1». При выборе первой передачи автоматикой из положения «D» торможение двигателем невозможно.

Кнопки управления

Также, встречаются дополнительные переключатели (реализованные, например, в виде кнопок) режимов работы АКПП:

Sport, или Power — переключение передач происходит на более высоких оборотах двигателя. Более динамичный разгон в ущерб экономии топлива;
Winter, или Snow — трогание происходит с II или III-й передачи (для предотвращения пробуксовки колес), из-за возможного перегрева коробки не рекомендуется постоянно ездить на этом режиме.
Shift lock release или Shift lock — разблокирование селектора при выключенном двигателе.
В некоторых случаях режим Sport задействуется автоматически при нажатии на педаль газа до упора (а с современными электронными системами управления — нередко просто от сильного или резкого прибавления газа), в режиме «кикдауна» (англ. Kickdown). В некоторых случаях режим кикдауна запрещен при отключении режима Overdrive.

Распространение

Большинство автомобилей в Северной Америке продается с автоматической трансмиссией, в Европе ситуация обратная — около 80 % автомобилистов выбирают механическую коробку передач. На российском рынке доля новых автомобилей с АКПП составила в 2009 году — 31,2 %, в 2010 — 33,8 %, в 2011 — 37,5 %, в 2012 — 41,5 %

Другие виды коробок передач с автоматизированным переключением

Наряду с классическими гидромеханическими АКП, работающими в паре с гидротрансформатором, существуют также «роботизированные» механические коробки передач с автоматизированным переключением, в которых работой сцепления и переключением передач управляла снабжённая сервомеханизмами автоматика.

В большинстве случаев КП такого типа применялись на малолитражных автомобилях, применение на которых гидромеханической передачи было неприемлемо из-за слишком больших потерь мощности. Главная черта механических коробок передач с автоматизированным переключением — отсутствие гидротрансформатора, что позволяет ощутимо снизить потери в трансмиссии. Однако это же обуславливало характерный недостаток первого поколения механических коробок передач с автоматизированным переключением: недостаточно плавные переключения между передачами из-за резкого прерывания передачи крутящего момента, что существенно усугублялось сравнительным несовершенством использовавшихся управляющих устройств и исполнительных механизмов, которые не позволяли сравниться в указанных качествах ни с механической, ни с гидромеханической автоматической коробкой передач. В последней для обеспечения плавности переключений служит как раз гидротрансформатор, а в первых она обеспечивается достигнутым длительной практикой навыком водителя. Кроме того, для «роботизированных» коробок передач первого поколения была характерна сравнительно низкая надёжность — как в сравнении с механическими, так и по сравнению с хорошо отработанными в производстве гидромеханическими автоматическими коробками передач. Такие коробки передач предлагались, в частности, фирмами Aisin Seiki (Toyota Multimode) и Magneti Marelli (Opel Easytronic, Fiat Dualogic, Citroën Sensodrive), а также Ricardo, коробки передач которой устанавливались на спортивные машины — Lamborghini, Ferrari, Maserati и др.

На данный момент роботизированные коробки с одним сцеплением практически повсеместно сняты с производства. Они ещё устанавливаются на некоторые модели Opel и Fiat, но, вероятно, по мере текущей модернизации будут заменены на быстродействующие 6-ступенчатые планетарные, типа Aisin Seiki AWTF-80SC. Данную коробку уже используют на автомобилях Alfa Romeo, Citroën, Fiat, Ford, Lancia, Land Rover/Range Rover, Lincoln, Mazda, Opel/Vauxhall, Peugeot, Renault, Saab и Volvo. Данная коробка предназначена для переднеприводных автомобилей с крутящим моментом до 400 Н/м (6500 об./мин.), что делает её удобной для турбированных и дизельных двигателей.

Второе поколение роботизированных коробок передач — так называемая преселективная коробка перемены передач. Наиболее известный представитель этого вида — Volkswagen DSG (разработчик Borg-Warner), она же — Audi S-tronic, а также Getrag Porsche PDK, Mitsubishi SST, DCG, PSG, Ford Dualshift. Особенностью данного типа коробок передач является то, что в них имеются два отдельных вала для четных и нечетных передач, каждый из которых управляется своим сцеплением. Это позволяет предварительно переключить зубчатые колеса очередной передачи, после чего почти мгновенно переключить сцепления, при этом разрыва крутящего момента не происходит. Данный вид автоматических коробок передач в настоящее время является наиболее совершенным с точки зрения экономичности и скорости переключения.

Применяемая на некоторых автомобилях вариаторная передача, которая также обеспечивает автоматическое изменение передаточного числа трансмиссии, разновидностью автоматической коробки передач не является, как и коробкой передач вообще — вариатор осуществляет плавное изменение передаточного числа трансмиссии без каких либо фиксированных передач и, таким образом, является подвидом бесступенчатой трансмиссии.

пожаловаться
Другие статьи автора
Комментарии
Самые активные
наверх