11Июл

Строение акпп: Устройство автоматической коробки передач автомобиля

Содержание

Устройство автоматической коробки передач автомобиля

Расскажем простыми словами про устройство автоматической коробки передач (АКПП) для автомобиля. Как работает и из чего состоит коробка-автомат (детали трансмиссии).

Какие преимущества

Применение автоматической трансмиссии исключает необходимость постоянного пользования переключающим рычагом. Изменение скорости выполняется автоматически, в зависимости от нагрузки двигателя, скорости перемещения авто и желаний водителя. По сравнению с ручной коробкой передач, автоматическая трансмиссия имеет следующие преимущества:
  • увеличивает комфортность вождения автомобиля за счет освобождения водителя;
  • автоматически и плавно производит переключения, согласовывая нагрузку двигателя, скорость движения, степень нажатия на педаль газа;
  • предохраняет двигатель и ходовую часть автомобиля от перегрузок;
  • допускает ручное и автоматическое переключение скоростей.

Два типа коробки-автомат

Различие заключается в системах управления и контроля за использованием трансмиссии. Для первого типа характерно, что функции управления и контроля выполняются специальным гидравлическим устройством, а во втором типе - электронным устройством. Составные части автоматических трансмиссий обоих типов практически одинаковы.

автоматическая коробка передач

переднеприводного автомобиля

автоматическая коробка передач

заднеприводного автомобиля


Существуют некоторые различия в компоновке и устройстве автоматической трансмиссии переднеприводного и заднеприводного автомобиля. Автоматическая трансмиссия для переднеприводных автомобилей более компактна и имеет внутри своего корпуса отделение главной передачи - дифференциал.

Принцип действия всех автоматов одинаков. Чтобы обеспечить движение и выполнения своих функций, автоматическая трансмиссия должна оснащаться следующими узлами: механизмом выбора режима движения, гидротрансформатором, узлом управления и контроля.

Из чего состоит АКПП

  • Гидротрансформатор (1) – соответствует сцеплению в механической коробке, но не требует непосредственного управления со стороны водителя.
  • Планетарный ряд (2) - соответствует блоку шестерен в механической коробке передач и служит для изменения передаточного отношения в автоматической трансмиссии при переключении передач.
  • Тормозная лента, передний фрикцион, задний фрикцион (3) – компоненты, посредством которых осуществляется переключение передач.
  • Устройство управления (4). Этот узел состоит из маслосборника (поддон коробки передач), шестеренчатого насоса и клапанной коробки.

Гидротрансформатор

Служит для передачи крутящего момента от двигателя к элементам АКПП. Он установлен в промежуточном кожухе, между двигателем и коробкой передач и выполняет функции обычного сцепления. В процессе работы этот узел, наполненный трансмиссионной жидкостью, несет высокие нагрузки и вращается с большой скоростью. Он не только передает крутящий момент, поглощает и сглаживает вибрации двигателя, но и приводит в действие масляный насос, находящийся в корпусе коробки передач. Масляный насос наполняет трансмиссионной жидкостью гидротрансформатор и создает рабочее давление в системе управления и контроля.

Поэтому неверно мнение, что автомобиль с коробкой «автомат» можно завести принудительно, не используя стартер, а разогнав его. Насос АКПП получает энергию только от двигателя, и если он не работает, то давление в системе управления и контроля не создается, в каком бы положении не находился рычаг выбора режима движения. Следовательно, принудительное вращение карданного вала не обязывает коробку передач работать, а двигатель - вращаться.

Планетарный ряд

В отличие от механической трансмиссии, в которой используются параллельные валы и сцепляющиеся между собой шестерни, в автоматических трансмиссиях в подавляющем большинстве используются планетарные передачи. В корпусе коробки передач расположены несколько планетарных механизмов, они и обеспечивают необходимые передаточные отношения. А передача крутящего момента от двигателя через планетарные механизмы к колесам происходит с помощью фрикционных дисков, дифференциала и других устройств. Управление всеми этими устройствами осуществляется благодаря трансмиссионной жидкости через систему управления и контроля.

Тормозная лента

Устройство, используемое для блокировки элементов планетарного ряда.

Клапанная коробка представляет систему каналов с расположенными клапанами и плунжерами, которые выполняют функции контроля и управления. Это устройство преобразует скорость движения автомобиля, нагрузку двигателя и степень нажатия на педаль газа в гидравлические сигналы.

На основе этих сигналов, за счет последовательного включения и выхода из рабочего состояния фрикционных блоков, автоматически изменяются передаточные отношения в коробке передач.

Устройство автоматической коробки передач АКПП автомобиля

Изобретение автоматической коробки передач стало внушающим шагом к совершенствованию трансмиссии автомобиля. Применение АКПП на легковых автомобилях значительно облегчило управление транспортным средством, и водитель перестал уделять внимание переключению скоростей.

В этой статье мы с вами поговорим о преимуществах автоматической коробки передач АКПП и узнаем устройство автоматической коробки передач АКПП.

Какие преимущества использования АКПП

Преимущество АКПП в том, что водителю не требуется постоянно следить за переключением передач. Включение нужной скорости осуществляется автоматически в зависимости от нагрузки двигателя и скорости движения.

Преимущества автоматической коробки передач:
  • Повышенный комфорт управления автомобилем за счет освобождения водителя;
  • Автоматическое переключение передач в зависимости от нагрузки двигателя, скорости движения;
  • Предохранение от перегрузок двигателя и ходовой части автомобиля;
  • Возможность выбора между ручным, и автоматическим переключением передач.

Виды автоматических коробок передач АКПП

Автоматические коробки передач делятся на два вида в зависимости от системы управления и контроля трансмиссии.

  1. АКПП с гидравлическим устройством;
  2. АКПП с электронным устройством управления;

Еще АКПП могут отличаться по конструктивным особенностям в зависимости от привода автомобиля: передний или задний.

Автоматическая трансмиссия переднеприводных автомобилей оснащена отделением главной передачи - дифференциал

.


Принцип работы автоматических коробок передач практически одинаковый и для выполнения своих функций АКПП оснащается гидротрансформатором, механизмом выбора режима движения, узлом управления и контроля.

Схема устройство автоматической коробки передач АКПП

  1. Гидротрансформатор – представляет собой сцепление в механической коробке передач, но не требует непосредственного управления водителем, и осуществляет все операции автоматически.
  2. Планетарный ряд – блок шестерен, который служит для изменения передаточного отношения при переключении передач.
  3. Тормозная лента, передний и задний фрикционы – вспомогательные элементы, благодаря которым осуществляется переключение передач.
  4. Устройство управления АКПП – узел, отвечающий за управление, и состоит из поддона АКПП, шестеренчатого насоса и клапанной коробки.


Гидротрансформатор предназначен для передачи крутящего момента от двигателя к элементам автоматической коробки передач, сглаживания вибрации двигателя, привода масляного насоса. Масляный насос создает рабочее давление трансмиссионной жидкости в гидротрансформаторе и системе управления и контроля.

Устанавливается в кожухе между двигателем и коробкой передач и выполняет функции сцепления. Гидротрансформатор в процессе работы подвергается высоким нагрузкам, поэтому, чтобы его детали не изнашивались, его наполняют трансмиссионной жидкостью.


Планетарный ряд - в автоматических трансмиссиях используются планетарные передачи. В корпусе АКПП расположены несколько планетарных механизмов, которые обеспечивают требуемые передаточные отношения. Осуществление передачи крутящего момента от двигателя к колесам происходит с помощью фрикционных дисков через планетарные механизмы, дифференциал и другие устройства. Управление устройствами обеспечивается системой управления и контроля благодаря использованию трансмиссионной жидкости.

Тормозная лента – устройство, предназначенное для блокировки элементов планетарного ряда.

Клапанная коробка – система каналов с клапанами и плунжерами, функцией, которой является контроль и управление. Главная функция клапанной коробки состоит в восприятии и преобразовании скорости движения, нагрузки двигателя и степени нажатия педали газа в гидравлические сигналы. Благодаря этим сигналам в работу вступают фрикционные блоки последовательно включаясь и выходя из рабочего состояния, тем самым изменяя передаточное число в автоматической коробке передач АКПП.

1. Что надо знать об автоматической коробке передач

2. Ремонт коробки автомат без снятия

3. Возможные проблемы при установке коробки автомат

Устройство и принцип действия АКПП

Благодаря конструктивной особенности автоматическая коробка передач обеспечивает с помощью автоматики выбор необходимой для движения автомобиля передачи, без участия в этом процессе водителя. При этом, в отличие от механической коробки передач, правая рука водителя освобождается от движений по переключению передач и отпадает необходимость оборудовать автомобиль педалью сцепления, что также исключает из процесса управления транспортным средством движения ноги водителя по выжиманию сцепления.

Для начала движения автомобиля, оборудованного АКПП, водителю достаточно перевести рычаг коробки в нужное положение и далее остается только регулировать скорость педалями газа и тормоза. Управлять транспортным средством, оснащенным автоматической коробкой значительно проще, что дает большую возможность водителю сосредоточится на дорожной обстановке.

Подпишитесь на наш Telegram-канал

Независимо от вида, любая трансмиссия — будь то механическая либо автоматическая, выполняет одинаковые функции в автомобиле – эффективное использование крутящего момента двигателя, но различными способами исходя из своих особенностей конструкций.

Устройство АКПП

Функционирование автоматической коробки передач основывается на работе её планетарных механизмов и гидромеханического привода. В небольшом диапазоне оборотов двигателя коробка-автомат дает возможность автомобилю двигаться в большом диапазоне скоростей. К основным элементам устройства АКПП относят следующие механизмы:

  • гидротрансформатор;
  • планетарный редуктор;
  • пакеты фрикционов;
  • тормозная лента;
  • устройство управления.

Основные узлы и принцип действия АКПП

В основу принципа действия АКПП положено свойство жидкости при вращении передавать энергию. Это свойство позволило создать устройство (гидромуфта, гидротрансформатор), в котором отсутствует жесткая связь между входным и выходным валами, а механическая энергия между этими валами передается с помощью потока рабочей жидкости.

Гидротрансформатор в АКПП выполняет функцию автоматического переноса крутящего момента от силового агрегата на основные узлы коробки передач, что соответствует функции узла сцепления в механической коробке передач. После достижения определенных оборотов двигателем, используя давление рабочей жидкости на узлы гидротрансформатора — насосное колесо, которое жестко соединено с коленвалом силового агрегата и турбинное колесо, взаимосвязанное с основным валом коробки передач, происходит передача крутящего момента. Во время уменьшения оборотов силового агрегата падает давление жидкости на турбинное колесо, и оно останавливается. Соответственно сцепление двигателя с коробкой прерывается.

В связи с тем, что гидротрансформатор ограничен в возможности передачи механической энергии в широких диапазонах, он соединяется с планетарными многоступенчатыми передачами, обеспечивающими переключение скоростей и реверсивное вращение.

По своему устройству планетарный редуктор представляет собой шестерни, вращающиеся вокруг центральной – «солнечной» шестерни. Он функционирует посредством блокирования и разделения определенных элементов планетарного ряда. Для трехскоростной АКПП используется два планетарных механизма, а в четырехскоростной — три.

Пакеты фрикционов или система фрикционов представляют собой механизмы, которые блокируют подвижные элементы планетарного редуктора между собой. По своему устройству это набор из нескольких подвижных и неподвижных колец, которые под воздействием гидравлического толкателя застопориваются, что обеспечивает переключение соответствующей передачи.

В переключении передач принимает участие и тормозная лента, которая временно блокирует нужные элементы планетарного редуктора. Принципом ее работы является эффект самозажатия, используемый для блокирования этих элементов. Имея относительно небольшой размер, тормозная лента смягчает удары механизмов в момент их работы.

Устройство управления предназначено для регулирования функционирования тормозной ленты и работы фрикционов. Оно состоит из блока клапанов, имеющего золотники, пружины,  систему каналов и другие элементы. Устройство управления выполняет функцию переключения передач, основываясь на конкретных условиях движения транспортного средства — при его ускорении задействует повышенную передачу, а при торможении — пониженную.

Режимы работы АКПП

Автоматическая трансмиссия может работать в нескольких стандартных режимах. Все они обозначаются выработанными еще в прошлом столетии символами на латинском языке: P, D, N, R.

Парковочный режим «P» или parking – обеспечивает выключение всех передач. При этом ведущие колеса заблокированы механизмами коробки передач, и она отключена от двигателя. В этом режиме осуществляют запуск двигателя.

Видео о прогреве коробки «автомат»:

Режим движения «D» или drive – обеспечивает автоматическое переключение передач при движении автомобиля вперед.

Режим «N» или нейтральная передача – обеспечивает расцепление ведущих колес автомобиля от коробки передач. Этот режим используют во время коротких остановок или при необходимости буксировки автомобиля.

Режим реверсного движения «R» — обеспечивает движение автомобиля задним ходом.

Управление водителем автоматической коробкой должно выполняться в установленной последовательности: 1. Паркинг; 2. Реверс; 3. Нейтраль; 4. Движение.

В современных АКПП для комфортной езды предусмотрены дополнительные режимы работы.

Режим пониженной передачи «L» — используется во время медленного движения в сложной дорожной обстановке. В этом режиме коробка передач работает только на выбранной передаче, независимо от изменения оборотов силового агрегата.

Режимы «2» и «3» — используются при буксировке груза транспортным средством или же в соответствующих условиях. Цифры обозначают число фиксированной передачи, на которой происходит движение автомобиля.

Режим овердрайв «O/D» или «Overdrive» — используется для частого автоматического задействования повышающей передачи. Такой режим обеспечивает более экономичное и равномерное движение автомобиля, в основном на шоссейных дорогах.

Режим городского движения «D3» — ограничивает автоматическое переключение коробки до третей передачи.

Режим уравновешенного движения «Norm» — позволяет коробке переходить на повышенные передачи при достижении средних значений вращения коленчатого вала двигателя.

Режим зимнего движения «S» или «Snow» (также может обозначаться символом «W» или «Winter») – позволяет автомобилю начинать движение со второй передачи, тем самым предотвращая пробуксовывание ведущих колес. Также во время движения работа АКПП выполняется более мягко с использованием низких оборотов двигателя.

Замена масла в АКПП своими руками на видео:

Устройство автомобиля: Автоматическая трансмиссия: История, устройство, применение

Пришедшая к нам из середины прошлого столетия автоматическая трансмиссия значительно потеснила на рынке  легковых автомобилей механическую коробку переключения передач и продолжает уверенно конкурировать с вариаторными и роботизированными трансмиссиями.

При этом высокую стоимость самого агрегата, сложность его обслуживания и повышенный расход топлива по сравнению с механическими КПП сбрасывать со счетов нельзя.  Действительно ли АКПП так хороши, или их успех – лишь следствие стремления водителей к комфорту и недоверия к собственной способности водить на «механике»?

Зачем нужна АКПП

Изначально простейшая АКПП была применена на автомобиле как устройство, освобождавшее автомобилиста от необходимости переключения передач вручную.  Механические коробки переключения передач в 50х годах зачастую не имели синхронизаторов, что требовало двойного выжима сцепления при переключении  -  на этом фоне даже первые двухступенчатые автоматы выглядели очень выгодно.

В данный момент трансмиссии с автоматическим переключением передач уже имеют более четко сформулированные преимущества:

  • Гидротрансформаторная АКПП может переключать передачи, не разрывая потока мощности, что важно, например, на бездорожье
  • Долговечность двигателя и агрегатов трансмиссии повышается за счет способности гидротрансформатора частично поглощать динамические нагрузки, а самой АКПП – снизить вероятность пользовательской ошибки.
  • АКПП легче в освоении начинающим водителем, трансмиссия такого типа позволяет новичку не отвлекаться на переключение передач и сфокусироваться на дорожной ситуации
  • АКПП облегчает трогание в сложных условиях – например, в горку


Но, возможно, главным преимуществом автоматической коробки передач перед механической как было, так и осталось отсутствие необходимости постоянно вмешиваться в работу трансмиссии.

История АКПП

Первым запатентовал прототип современной автоматической коробки передач канадский инженер Альфред  Мунро в 1921 году. Впрочем, так как работал Мунро с паровыми машинами, то и система его была использовала в качестве рабочего тела воздух и обладала крайне низким КПД.

Реально первыми разработчиками частично автоматизированной гидравлической КПП были бразильцы Хосе Арарипе и Фернандо Лемос.  Их патент, зарегистрированный в 1932 году, в скором времени был продан компании General Motors и в доработанном виде вышел на рынок как система Hydra-Matic, устанавливавшаяся в автомобили Oldsmobile с  1939 года. Именно в этой системе впервые были объединены все составляющие современной АКПП: гидротрансформатор, планетарный редуктор и гидравлический клапанный механизм управления.

Что примечательно, эта АКПП от General Motors ставилась на участвовавшие во второй мировой войне танки M24 Chaffee и  M5 Stuart, что позволило впоследствии не только доработать трансмиссии с учетом полученного опыта, но и рекламировать их как «проверенные в бою».

Принцип работы АКПП

Автоматическая трансмиссия по сути своей выстроена вокруг главного узла – планетарной передачи. Свойство планетарной передачи изменять передаточное число в зависимости от подтормаживания одного или нескольких её элементов позволяет, в отличие от традиционной МКПП, для всех ступеней «автомата» использовать один и тот же набор шестерней. Типичный планетарный редуктор состоит из следующих элементов:

  • Солнечная шестерня – шестерня, установленная ровно в центре редуктора
  • Эпицикл, или коронная шестерня – шестерня, зубцами направленная внутрь редуктора, располагается на периферии редуктора, часто с жестким закреплением на внутренней окружности корпуса редуктора.
  • Сателлиты – шестерни (как правило – три), расположенные между эпициклом и солнечной шестерней. Закреплены сателлиты на водиле, на осях которого свободно вращаются.

К одному из этих элементов редуктора подводится крутящий момент, а ещё один элемент – подтормаживается. В зависимости от выбранной комбинации меняется и передаточное число редуктора. Если затормозить любые два элемента редуктора, то передача станет прямой (то есть передаточное число станет равно единице).
За остановку вращения каждого из указанных элементов отвечает набор тормозных лент с гидроприводами. 

Устройство АКПП

Хотя основным элементом автоматической коробки передач является именно планетарный редуктор, для использования в качестве трансмиссии он требует большого количества дополнительных систем, одной из которых является гидротрансформатор.

Гидротрансформатор в АКПП используется для передачи крутящего момента с двигателя на приводные валы с обеспечением возможности плавной синхронизации вращения валов, например, при трогании автомобиля с места. 

Для минимизации потерь в гидротрансформаторе с  1980х годов применяется автоматическая его блокировка на высоких скоростях вращения валов – то есть фактически передача крутящего момента от двигателя к элементам АКПП идёт не с помощью гидравлики, а напрямую через жесткую механическую сцепку внутри гидротрансформатора.

Кроме того, гидротрансформатор зачастую используется как  замена  сцеплению и на МКПП – так, на автобусах семейства ЛИАЗ-677 с обычной механической коробкой передач был спарен именно гидротрансформатор, что облегчало работу водителя, но увеличивало расход топлива и снижало крутящий момент на колесах за счет потерь на гидросистеме.  Аналогичную схему применяли автобусах с 1930х годов британцы из компании Self-Changing Gears Уолтера Уилсона и Джона Сидделея.

В данный момент такую частичную автоматизацию работы водителя можно наблюдать на многих видах строительной техники.

В некоторых устройствах, не требующих изменения крутящего момента в широком диапазоне – например, на вилочных погрузчиках и самоходных газонокосилках – гидротрансформатор используется как самостоятельная трансмиссия.

Через гидротрансформатор крутящий момент попадает на валы планетарных редукторов, принцип действия которых мы описали ранее. Сменой используемых входных и выходных валов редукторов (выбором планетарного ряда), а также подтормаживанием отдельных элементов редукторов  занимается система фрикционных муфт и тормозных лент.

Приводит в действие эти механизмы гидравлическая система, управляемая либо электронным способом, либо механической системой, получающей данные из центробежного датчика скорости вращения выходного вала АКПП и датчика нажатия на педаль газа.

Клапанный блок содержит сеть каналов сложной формы для тока трансмиссионной жидкости к золотникам клапанов. Циркуляция жидкости в коробке с целью обеспечения работы поршней гидравлической системы, смазки и охлаждения всей трансмиссии обеспечивается гидравлическим насосом АКПП.

Собственно, сама трансмиссионная жидкость для автоматических коробок передач является единственным расходником, применяемым в системе АКПП. Требования к ней радикально отличаются от требований к смазочной жидкости для традиционных коробок. В разное время для обеспечения необходимых физических свойств приходилось использовать в её производстве даже такие экзотические компоненты, как китовый жир, сейчас же производители перешли на полностью синтетические составы для всех АКПП.

Как пользоваться АКПП

На каждом селекторе (рычаге выбора режима работы АКПП) есть определенный набор символов, обозначающих режимы работы АКПП. Причем порядок положений селектора коробки-автомата не случаен: он строго регламентирован американским законодательством - а именно американцы являются законодателями мод в сфере автоматических коробок.

Типичный порядок режимов работы АКПП таков:

  • Park («P») –режим «парковка». В этом положении выходной вал КПП блокируется специальной шпилькой для блокировки вращения ведущих колёс. Кстати, именно поэтому не рекомендуется оставлять автомобиль на стоянке, полагаясь только на эту блокировку и не задействовав ручной тормоз – повышенный износ шпильки и даже возможность её «закусывания» валом – вполне вероятна.
    Для задействования режима P автомобиль должен быть полностью остановлен.  Завести автомобиль (а часто и наоборот – извлечь ключ из замка зажигания), снабженный АКПП, можно только из этого или нейтрального положений АКПП.
    В ряде новых автомобилей вывести селектор из положения Р можно только нажав педаль ножного тормоза.
  • Reverse («R») – «Реверс», «Задний ход». Положение селектора обеспечивает возможность движения задним ходом, также автоматически включает сигнальные огни заднего хода. Ни в коем случае нельзя включать задний ход в АКПП до полной остановки автомобиля – повреждения АКПП могут быть катастрофическими. Для исключения возможности такого включения на многих современных коробках установлены механические блокировки, и даже на тех рычагах АКПП, где из положения R на N или D можно переключиться без отжатия стопора рычага,  обратное действие будет невозможно до полной остановки и нажатия стопорной кнопки.
  • Нейтраль («N») – нейтральная передача. Фактически, полностью разобщает коробку и двигатель, но буксировать автомобиль в этом положении или двигаться накатом всё же не рекомендуется – напомним, что гидравлический насос АКПП, осуществляющий функции циркуляции в том числе охлаждающей и смазочной жидкости внутри АКПП, работает от приводного вала от двигателя – а именно он и перестаёт вращаться в этом положении. При этом часть механизмов КПП вращается при буксировке, так как приводится в действие от колёс, что при отсутствии охлаждения с смазки приводит к перегреву и отказу.
  • Drive («D») – Основное положение селектора, предназначенное для движения вперед. 
  • Овердрайв («OD», или  «[D]» в квадратных скобках) -  положение, в котором обеспечивается автоматический переход на пониженную передачу при необходимости, например, ускорения при обгоне.
  • Третья («3», «D3») – режим, в котором коробка передач ограничивается первыми тремя передачами из всего ассортимента имеющихся в наличии. Используется, например, для динамичной езды в городе или для торможения двигателем при спуске с горы. Иногда имеется в виду жесткое использование исключительно третьей передачи, а не диапазона из первых трех передач – тут следует всё же уточнить это в руководстве по эксплуатации к автомобилю. В современных авто при достижении опасных для двигателя высоких оборотов переключение на старшие передачи всё же происходит во избежание повреждений.
  • Вторая передача («2», «D2» или «S») – то, же, что и прошлый режим, но для второй передачи. На некоторых моделях Форд, Киа и Хонда имеется в виду именно вторая передача. В таком случае данное положение селектора используется для трогания на льду и снегу.
  • Первая («1», «D1» , «L» или «[Low]») – используется как пониженная передача для перемещения по нетвердым грунтам, буксировки и торможения двигателем при спуске с горы.

Помимо указанных режимов работы коробки-автомат используются иногда и предлагаемые производителями дополнительные режимы работы, призванные повысить удобство эксплуатации автомобиля в различных условиях.

  • «D5» – используется в автомобилях Хонда и Акура для движения по автомагистралям с использованием первых пяти передач в шестиступенчатых коробках передач.
  • «D4» – на тех же Хондах и Акурах используется для городского трафика в режиме.
  • «S», «Sport» или «Power» - режим, в котором переключения на более высокие передачи происходит несколько позднее, чем в режиме «D», в результате чего машина приобретает более «спортивное» поведение при разгонах. Также этот режим эффективнее при торможении двигателем.
  • «+/ −» или «M» – аналогично подрулевым переключателям позволяет вручную выбирать передачу в секвентальном режиме.
  • Зима («W») или «Snow» – На ряде автомобилей Вольво, Мерседес-Бенц и Дженерал Моторз позволяет стартовать со второй передачи, снижая риск пробуксовки.
  • Торможение («B») – на автомобилях Тойота используется для торможения двигателем. В гибридных автомобилях того же производителя приводит к  переводу штатного электродвигателя автомобиля в режим генератора. На практике это приводит к тому же эффекту, что и торможение двигателем.

На многих автомобилях помимо положений селектора есть и дополнительные органы управления – чаще всего это кнопки включения экономичного режима работы системы управления коробкой и двигателем. Иногда сам рычаг селектора выполняют в виде джойстика или вовсе – набора кнопок.

Преимущества и недостатки АКПП

К недостаткам АКПП традиционно относят стоимость, повышенный расход топлива и низкую – по сравнению с традиционной «ручной» коробкой передач – скорость разгона автомобиля.

Также ремонт автоматический КПП – дело затратное и требующее привлечения специалистов.

При использовании АКПП водитель фактически лишается возможности использования ряда приёмов управления автомобилем – будь то «раскачка» при увязании авто или управляемые заносы.

Нельзя и завести автомобиль с АКПП «с толкача», да и вообще - буксировать его не рекомендуется.

С другой стороны – гидротрансформаторная коробка  позволяет с меньшими нагрузками на двигатель самому кого-то буксировать.  Увлекаться, правда, не стоит – перегрев системы всё же возможен.

Но главный довод в пользу АКПП – это всё же сложность работы с «механикой» в городских пробках. «Автоматы» в двухэтажных британских автобусах появились именно как ответ на необходимость ежеминутных остановок, что уж говорить о современной дорожной ситуации, где в пробках сцеплением приходится работать едва ли не каждый метр.

Повышение количества ступеней в АКПП, усложнение управляющих программ  всё больше и больше приближает «автоматы» к традиционным механическим коробкам в области динамики разгона и расхода топлива. 

Неисправности АКПП и их невысокая ремонтопригодность в условиях гаражей – не проблема на фоне роста количества сертифицированных точек обслуживания, расширенных гарантийных условий и всё повышающейся надёжности агрегатов.

Да и гидротрансформатор, берегущий двигатель от динамических нагрузок, только увеличивает ресурс автомобиля в целом.

Налицо – только плюсы коробки-автомат для обычного потребителя. Более того, с появления в 1939 году первых коммерчески успешных АКПП мы наблюдаем вытеснение механической КПП на легковых автомобилях в область нишевых продуктов, интересных ограниченному кругу лиц.

На данный момент сложно однозначно говорить о том, победила ли автоматическая коробка переключения передач традиционную «механику» или нет. В США есть однозначный ответ на этот вопрос – по разным исследованиям только 3,8%  проданных там в 2012 году новых автомобилей имели МКПП.

В Европе и России отношение автомобилистов к автоматической коробке передач также начало меняться: даже с учетом традиций автомобильной культуры и более высокой стоимости автоматических коробок передач, продажи «механики» уже в 2012 году упали ниже психологического рубежа в 50%, а многие производители и вовсе перестали предлагать свои автомобили в комплекте с механической коробкой передач.

Так что можно бесконечно рассуждать о плюсах или минусах трансмиссий автоматического типа, но факт есть факт: не за горами то время, когда и к нам придут американские реалии, где «ручка» по факту стала отличным противоугонным средством.

Автор
Дмитрий Лонь, корреспондент MotorPage.ru
Издание
MotorPage.Ru

устройство и принцип работы коробки-автомат

Как известно, трансмиссия бывает механической и автоматической, причем существуют различные виды и типы МКПП и АКПП. При этом важно понимать, что в зависимости от коробки и привода (монопривод или полный привод) напрямую будет  также зависеть экономичность, разгонная динамика, проходимость, управляемость, а также целый ряд других параметров, показателей и характеристик автомобиля.

Благодаря тому, что в современных авто используются передовые технологии, выбором многих водителей становится именно коробка автомат. При этом АКПП все равно не удается вытеснить традиционную механику, так как многие считают машины с механической коробкой не только более дешевыми, но и простыми, а также надежными.

Однако новичку без опыта бывает достаточно сложно сделать выбор, так как часто аргументы в пользу МКПП и отказ от автоматической коробки передач основываются не на личном опыте. Далее мы подробнее рассмотрим устройство АКПП,  а также как работает АКПП.

Содержание статьи

Как работает автоматическая коробка передач автомобиля

Итак, прежде чем говорить о том, что такое трансмиссия автомат, как работает данный тип коробок и какова их надежность и ресурс, сразу отметим, что данный тип КПП повсеместно встречается на тяжелых  внедорожниках и другой технике, рассчитанной на тяжелые условия эксплуатации. Другими словами, это уже можно считать весомым аргументом.

Идем далее. Конструктивные особенности АКПП и принцип ее работы в большей или меньшей степени отличаются от механических коробок передач. Коробка-автомат, как и другие типы трансмиссий, выполняет задачу изменения крутящего момента и, соответственно, скорости движения транспортного средства. При этом все происходит автоматически, то есть без участия водителя.

Также АКПП позволяет «отсоединить» двигатель от трансмиссии (нейтральная передача). При этом среди различных автоматов можно выделить гидроавтомат (гидромеханическую ступенчатую АКПП), бесступенчатые вариаторы и роботизированные коробки передач с одним (типа АМТ) и двумя сцеплениями (типа DSG).

Волне логично, что любая автомат коробка будет сложнее механики, однако это не означает, что такой тип КПП заметно проигрывает оппоненту. Более того, информация о низкой надежности автоматических коробок никак не распространяется на все автоматы. Также часто виной преждевременных поломок АКПП становится не сам агрегат, а  владелец, практикующий нарушение правил его эксплуатации и облуживания.

Для простоты понимания, то есть какой принцип работы автоматической коробки передач, следует рассмотреть гидромеханический ступенчатый автомат. Данную КПП можно разделить на три составляющих элемента:

  1. Гидравлика
  2. Механика
  3. Электронное управление

Механическая часть является планетарным рядом (планетарная передача), то есть физическими ступенями (скоростями). Гидравлика в АКПП осуществляет передачу крутящего момента, а также за счет жидкости ATF реализовано переключение передач путем ее воздействия на исполнительные механизмы.

Электроника тесно интегрирована в ЭСУД автомобиля, фактически управляет работой гидравлической системы, перераспределяет потоки  трансмиссионной жидкости, отвечает за выбор режимов АКПП и т.д.  

Преобразование крутящего момента ДВС и его передача на коробку  происходит за счет гидротрансформатора («бублик» АКПП).  Если просто, ГДТ является гидромуфтой и выполняет задачу сцепления по аналогии с МКПП. При этом жесткой связи между АКПП и ДВС нет, так как крутящий момент передается через жидкость, которая с лопаток насоса отбрасывается на лопасти турбины.

Планетарный ряд  похож на пакеты шестерен в МКПП, то есть ступенчато изменяет передаточное отношение в АКПП. Фрикционы АКПП являются механизмами, которые осуществляют переключение передач.

Управление коробкой автомат осуществляется в гидроблоке, который является клапанной плитой. Если просто, гидроблок представляет собой систему каналов с клапанами (соленоидами) и плунжерами, а также датчиками. 

ЭБУ АКПП получает сигналы от датчиков, учитывается скорость движения ТС, нагрузка на ДВС, степень открытия дроссельной заслонки и положение педали газа и т.д.  Затем формируются управляющие сигналы, которые посылаются на соленоиды.  Срабатывание клапанов по команде ЭБУ позволяет перераспределять жидкость в гидроблоке и тем самым воздействовать на фрикционы. Результат – автоматическое, быстрое, плавное и своевременное переключение передач.  

Что касается вариаторов CVT и роботов DSG, у вариатора основным отличием от «классической» АКПП, рассмотренной выше, является отсутствие физических ступеней (передач) в самой коробке, при этом также имеется гидротрансформатор и гидроблок.

На DSG и аналогах устройство самой коробки больше напоминает МКПП, нет гидротрансформатора, но также есть гидроблок (мехатроник). Другими словами, используются различные комбинации тех или иных решений.

Отметим, что наиболее приближенным к МКПП по конструкции и наименее комфортным при езде является только обычный робот АМТ, который фактически можно считать автоматизированной механикой (переключение передач и управление работой сцепления реализовано при помощи отдельных сервомеханизмов).    

Преимущества и недостатки АКПП

С учетом особенностей конструкции становится понятно, что автомат любого типа является более сложным, чем МКПП. Такую коробку дороже обслуживать и ремонтировать.

На водителя  в рамках эксплуатации  дополнительно накладываются определенные ограничения. Например, нужно придерживаться четко прописанных правил при необходимости отбуксировать авто с АКПП без вывешивания ведущих колес.  

Также в автоматах нужно чаще менять масло и масляный фильтр АКПП (кроме роботов АМТ), необходимо использовать дорогостоящие трансмиссионные жидкости, своевременно проводить адаптацию и регулярно делать компьютерную диагностику АКПП и т.д.

Еще автоматические коробки достаточно критичны к высоким нагрузкам, «боятся» резких стартов, пробуксовок, буксировки прицепов и тяжелых грузов, постоянной езды на высоких оборотах двигателя и т.д. Что касается ресурса, вполне возможны сбои в работе электроники, выходят из строя сервомеханизмы, однако сами коробки весьма надежны.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как правильно ездить на вариаторе. Из этой статьи вы узнаете о правилах и рекомендациях, которые нужно учитывать в рамках эксплуатации вариаторной коробки передач CVT.

На практике, при условии соблюдения всех правил и рекомендаций касательно обслуживания и эксплуатации, АКПП вполне может пройти без ремонта столько же, сколько и МКПП.

Добавим, что часто наличие автомата позволяет параллельно увеличить ресурс двигателя автомобиля, так как АКПП сводит к минимуму ударные нагрузки, исключает неправильно выбранную передачу, которая не соответствует тем или иным условиям (скорости, оборотам и т.д.).

Однако основным плюсом является повышенный комфорт и простота управления авто с автоматической коробкой, также машину с АКПП можно считать более безопасной (водитель не отвлекается на переключения передач).

Что в итоге

Как видно, АКПП различных видов активно используются на легковых авто, на грузовиках, полноприводных и моноприводных машинах, а также других типах колесной техники. Если сравнивать механику и автомат, с одной стороны, водитель на автомобиле с механической коробкой переключения передач может полностью контролировать автомобиль, самостоятельно подбирать передачи с учетом тех или иных условий, активно задействовать весь потенциал двигателя и т.д.

Также МКПП достаточно вынослива, то есть машину можно использовать в тяжелых условиях. Единственным минусом является потеря комфорта, так как кроме контроля за дорогой, водитель также должен постоянно выжимать сцепление, переключать передачи при езде и т.д.

В свою очередь, автомат дороже по всем пунктам, может оказаться менее надежным, не совсем подходит для постоянного агрессивного использования, однако такая АКПП обеспечивает максимальный комфорт и повышает безопасность, защищает двигатель от сильных нагрузок, исключает частые ошибки водителей-новичков.

Напоследок добавим, что современные АКПП обычно имеют режим ручного переключения передач (Типтроник) и большое количество дополнительных режимов (зимний, спортрежим «S» на АКПП, экономичный режим «эко» и т.д.).

Другими словами, если сравнивать возможности МКПП и автоматических трансмиссий, коробку-автомат на многих машинах можно считать хорошо адаптированной к различным условиям, чего на практике вполне достаточно не только для повседневной эксплуатации, но и в случае возникновения внештатных ситуаций (бездорожье, гололед, сложные условия на дороге).

 

Читайте также

Автоматическая коробка передач - основные типы, устройство, принцип работы АКПП, особенности эксплуатации и главные неисправности коробки автомат — Словарь автомеханика

АКПП, также именуемая как автомат или тяпка, представляет разновидность трансмиссии авто, позволяющую уменьшить нагрузку на шофера при езде так как выбор передач происходит автоматически, без участия водителя. Данный факт оказывает влияние на все характеристики, которыми обладают автомобили с коробкой автомат.

Преимущества АКПП

  • увеличение комфорта при движении авто и освобождение шофера от контроля сторонних функций;
  • плавное переключение передач и согласование нагрузки на мотор со скоростью и силой нажатия педали;
  • предохранение мотора от любой перегрузки;
  • допуск к частичному или полному ручному управлению трансмиссией.

Типы АКПП

Автоматические коробки современных автомобилей можно поделить на несколько типов, различающихся по системе управления и контроля над эксплуатацией автоматической коробки переключения передач. Первый тип трансмиссии управляется с помощью гидравлического устройства, а второй – электронным распределителем.

Типы автоматической коробки передач

«Внутренности» у обеих трансмиссий идентичны, однако существует несколько различий компоновки, которыми обладает каждая автоматическая коробка.

Все 3 типа автоматических коробок кратко рассмотрим более подробно, чтобы понять их отличие между собой и принцип работы.

Виды АКПП - кратко о главном.

Гидроавтомат - классическая АКПП

Гидравлический тип автоматической коробки передач является самой простой АКПП. Такая коробка исключает прямую связь двигателем и колесами. Крутящий момент в ней передается двумя турбинами и рабочей жидкостью. Вследствие усовершенствования механизма в такой коробке появилось специализированные электронное устройство, которое также смогло добавить такие режимы работы как: «зима», «спорт», экономичная езда.

Одним из главных недостатков, в сравнении с МКПП – это немного больше расход топлива и время на разгон.

Роботизированная АКПП

МТА в народе звучит как робот DSG, конструктивно наиболее схож с механической КПП, но с точки зрения управления — типичная АКПП, которая в следствии эволюции не только снизить потребления топлива, но и ряд других преимуществ естественно со своими нюансами.

Вариаторная трансмиссия

Хотя и считается автоматической коробкой, вариатор и автомат принципиально разные и по устройству и по принципу работы. В такой коробке передач отсутствуют ступени так как нет фиксированного передаточного числа. Водители привыкшие слушать мотор своего автомобиля не могут отслеживать её работу, ведь крутящий момент в коробке вариатор изменяется плавно и тональность двигателя не меняется.


Компоненты АКПП

  • гидротрансформатор, который заменяет сцепление, и не потребует участия и управления со стороны шофера.
  • вместо блока шестерен в АКПП установлен планетарный ряд. Эта часть помогает изменить отношение в АКПП при переключении трансмиссии.
  • передний и задний фрикцион, а также тормозная лента, благодаря которым осуществляется непосредственно переключение передач.
  • последняя и самая важная деталь – устройство управления, которое представляет собой узел из поддона коробки передач, насоса и клапанной коробки, выполняющей функции контроля. Данный компонент передает данные о движении посредством знаков, которые передают сигнал к действию самой АКПП.

Устройство и работа автоматической коробки передач.

Из всех основных компонентов уделим наибольшие внимания гидротрансформатуру коробки.

В состав гидротрансформатора входят:
  1. центробежный насос;
  2. статор;
  3. центростремительная турбина;
  4. насосное колесо;
  5. турбинное колесо;

Статор является направляющим аппаратом, который расположен между данных деталей. С коленчатым валом двигателя связано насосное колесо, а с валом коробки передач - турбинное. У реактора 2 функции. Он может вращаться или блокироваться обгонной муфтой.

Основной задачей гидротрансформатора является гашение сильных толчков, которые передаются трансмиссией к двигателю и в обратном направлении. Данный аппарат увеличивает период эксплуатации данных деталей. При помощи жидкого масла осуществляется передача крутящего момента от двигателя к АКПП.

Для того, чтобы АКПП работала долго и исправно, необходимо регулярно проходить диагностику на станции техобслуживания.

Обращайте внимание на следующие детали:

  • передачи должны переключаться за 1 секунду, максимальное время - 1,5 секунды;
  • оповещение переключений осуществляется легкими толчками;
  • переключение передач должно быть бесшумным.

Как работает автоматическая коробка передач

В гидромеханической АКПП в классическом исполнении переключение передач, происходит за счет взаимодействия планетарных механизмов и гидромеханического привода при помощи электронных устройств.

Как правильно пользоваться классической АКПП?


Особенности эксплуатации АКПП

  • Автоматическую коробку передач нужно хорошо прогревать, прежде чем начать движение (зимой это особенно актуально).
  • При управлении АКПП переводить рычаг селектора переключения в положениях P и R во время движения, настоятельно не рекомендуется.
  • Ненужно включать нейтральную передачу вовремя спуска с горы, якобы экономии топлива, — его все равно не будет, а вот проблемы с торможением, могут возникнуть.
  • Тормозить двигателем можно не на всех режимах КПП. Этот пункт эксплуатации нужно изучить подробно в руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля, пренебрежение такой особенности может стоить дорогого ремонта.

Проблемы АКПП и способы устранения

Самыми распространенными проблемами АКПП принято считать:

  • явно выраженный рывок при переключении передачи, а также шум при переводе рычага селектора в другое положение;
  • довольно часто в коробках-автомат происходит разрыв тормозной ленты переднего и заднего фрикциона;
  • выход электро- или гидроблока из строя.

Рекомендуется менять масло в акпп через каждые 35-40 км, либо каждые 2 года, при тяжелых условиях эксплуатации каждые 25 тыс км. пробега.

Чтобы избежать подобных поломок, опытные работники автосервисов рекомендуют чаще прочищать масляный фильтр и рабочую жидкость, ведь большинство водителей не меняют её с момента приобретения авто. При возникновении проблем с автоматической трансмиссией, следует немедленно обратиться в сервисный центр производителя или на станцию технического обслуживания.

После процедуры замены масла необходимо проверить работу двигателя. Сделайте это в несколько этапов:
  1. нажмите на тормоз и переключите АКПП в первое положение, через нескольку секунд во второе и так до последнего;
  2. установите после это нейтральную позицию АКПП;
  3. если уровень масла изменился, необходимо его долить;
  4. протестируйте работу авто на 20-25 километрах по городу и совершите повторный замер уровня.

Уделяйте внимание внешнему виду фильтра и магнита поддона.

Данные детали должны быть чистыми от крупных загрязнений. Единственное что допускается - небольшой налет и пыль. Не припустим также посторонний запах для фильтра.

Связанные термины

Устройство и принцип действия АКПП

Устройство и принцип действия АКПП

• 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.

— Устройство и принцип работы:

• 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 Равинье иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равинье 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:

• 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.

 

Источник новости https://www.drive2.ru/b/1996595/

Применение систем трансмиссии для различных конфигураций трансмиссии в легковых автомобилях на JSTOR

Абстрактный

Наиболее распространенными конфигурациями трансмиссии в автомобилях являются стандартный привод с передним продольным двигателем и задним приводом и передне-поперечный привод с установленным приводом powert rain с востока на запад, а также их варианты с полным приводом. Эти конфигурации трансмиссии используются в различных сегментах транспортных средств. В настоящее время в основном используются автоматические трансмиссии с 4 или 5 скоростями и механические трансмиссии с 4, 5 или 6 скоростями.Небольшое количество автоматических механических коробок передач (AMT) и бесступенчатых трансмиссий (CVT) находится в производстве. В настоящее время разрабатываются различные системы автоматизированных механических коробок передач, трансмиссий с переключением под нагрузкой в ​​виде коробок передач с двойным сцеплением и тороидальных трансмиссий. Будет дано краткое объяснение конструкции всех различных конфигураций трансмиссии, а затем будут рассмотрены системы трансмиссии для конкретных применений в этих различных трансмиссиях. В качестве основных аспектов в этом документе рассматриваются условия установки с конструкцией трансмиссии и пространством, потенциал экономии топлива при общем соотношении и эффективности, снижение выбросов и уровней шума, производительность, комфорт вождения, вес трансмиссии и производственные затраты.Это приводит к оценке и рекомендациям по использованию определенных систем трансмиссии для различных конфигураций трансмиссии. В будущем как 6-ступенчатые автоматические трансмиссии, так и 6-ступенчатые механические трансмиссии будут широко использоваться со стандартными приводами. Увеличится использование бесступенчатых трансмиссий для переднего поперечного привода. В области механических коробок передач 5-ступенчатая коробка передач будет преобладать в переднем поперечном приводе. В этом сегменте повысится степень автоматизации.При уровнях крутящего момента примерно до 180 Нм предпочтение будет отдаваться использованию автоматизированных механических коробок передач. Диапазон до 350 Нм будет в основном охвачен вариаторами, пяти- и шестиступенчатые автоматические трансмиссии сохранятся в сегменте выше 350 Нм при поперечной установке.

Информация об издателе

SAE International - это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности.Основные направления деятельности SAE International - обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Патентный анализ и структурный синтез планетарных зубчатых передач, используемых в автоматических трансмиссиях

1. Введение

В автомобильной промышленности автоматические трансмиссии (АКПП) с высоким КПД и низким потреблением топлива необходимы для решения проблем, возникающих в результате энергетического кризиса и экологических проблем.Более того, исследования показывают, что автомобили, оснащенные AT, обладают замечательными преимуществами, в том числе простотой управления, плавным переключением передач и длительным сроком службы, что может обеспечить хорошее впечатление от вождения. С момента появления первых автомобилей, оснащенных AT, эти автомобили постоянно развивались, так что они привлекли огромное количество потребителей и быстро заняли доминирующее место в автомобильной сфере, особенно в США, Японии и странах Европы [1]. .

Механизм АКПП обычно состоит из двух частей: гидравлической трансмиссии и механической трансмиссии.Гидравлическая трансмиссия в основном включает преобразователь крутящего момента, а механическая трансмиссия в основном состоит из набора муфт и тормозов (далее называемых переключающими элементами) и зубчатой ​​передачи. Работа зубчатой ​​передачи, работающей вместе с несколькими переключающими элементами, обеспечивает различные передаточные числа, причем эти передаточные числа способствуют повышению производительности автомобиля и экономии топлива. Обзор литературы показывает, что зубчатые передачи в AT в основном делятся на два типа: обычная зубчатая передача (OGT) и планетарная зубчатая передача (EGT).Следует указать, что EGT более широко используются в индустрии AT, потому что они имеют замечательные преимущества, включая компактную структуру, большие передаточные числа, более высокую эффективность и более длительный срок службы, по сравнению с OGT. Поэтому изучение структурных характеристик EGT имеет большое значение для получения AT с лучшими характеристиками.

Johnson и Towfigh [2] предложили метод синтеза EGTs, основанный на подходе синтеза кинематических цепей типа связи. Кроме того, они синтезировали зубчатые передачи с одной степенью свободы (DOF) и до восьми звеньев.Леваи [3] детально классифицировал планетарные механизмы и определил простую планетарную зубчатую передачу (PGT), состоящую из двух центральных шестерен, одной или нескольких планетарных шестерен и одного плеча. Buchsbaum и Freudenstein [4], и Freudenstein [5] ввели теорию графов в процесс синтеза кинематических цепей с зубчатыми колесами (GKC) и получили планетарные зубчатые цепи, содержащие до пяти звеньев. Рависанкар и Мрутхюнджая [6] применили теории графов и матриц для синтеза GKC и получили все EGT с одной степенью свободы с четырьмя фундаментальными петлями.Кроме того, Цай [7] вычислил характеристический полином EGT для обнаружения изоморфизма и синтезировал неизоморфные EGT с шестью связями, используя подход генетического графа. Кроме того, Цай и Линь [8] синтезировали нефракционированные ЭГТ с двумя степенями свободы на основе предложенного метода. Затем Ким и Квак [9] синтезировали EGT с семью связями на основе рекурсивного метода, который доказал обоснованность достижений Цая. Hsu [10,11] представил новое графовое представление, а именно ациклическое графовое представление PGT с Lam.Затем он предложил метод синтеза ГКС на основе предложенного графового представления [12]. Чаттерджи и Цай [13,14] представили каноническое графовое представление GKC для решения псевдоизоморфной проблемы и синтезировали EGT с одной, двумя и тремя степенями свободы до восьми связей. Кастильо [15] представил метод синтеза относительно планет и носителей, и были синтезированы 1-DOF EGT до девяти звеньев. Ding et al. В [16,17,18] представлены унифицированные модели топологического представления плоских кинематических цепей и синтезированы EGT, содержащие до девяти звеньев.Более того, Раджасри [19] предложил подход в соответствии с числом Хэмминга и сгенерировал EGT с семью ссылками. Камеш [20] использовал полином инцидентности вершин, предложил метод синтеза и перечислил неизоморфные EGT с одной степенью свободы до 6 связей. Shanmukhasundaram et al. [21,22] синтезировали EGT с одной степенью свободы и до семи звеньев, используя концепцию построения кинематических единиц, и выполнили анализ симметрии EGT. К настоящему времени было предложено множество методов синтеза EGT, и впоследствии были получены различные конфигурации, которые полезны для инноваций AT.К настоящему времени было предложено, проанализировано и произведено большое количество AT. В 1939 году была изобретена Hydra-Matic посредством комбинации гидравлической муфты с трехрядным EGT, и она была установлена ​​на автомобили GM Oldsmobile [23]. Hydra-Matic мог иметь четыре передачи переднего хода и одну передачу заднего хода, так что в то время он считался символом AT. С тех пор АТ стремительно развивались. В 1950 году компания Ford разработала трехступенчатую АКПП, оснащенную гидротрансформатором, что означает, что технология АКПП вступает в стадию зрелости.В 1965 году компания AP выпустила первый AT, устанавливаемый на переднеприводные автомобили (FF), что способствовало миниатюризации AT [24]. Затем, в связи с топливным кризисом 1970-х годов, были спроектированы АКПП с большим количеством передач и меньшими объемами. В связи с этим в 1977 году были разработаны четырехступенчатые АТ с повышенной скоростью. В 1989 году были изобретены пятиступенчатые АТ, а в конце ХХ века появились 6-ступенчатые АТ [25]. В настоящее время AT с 6–8 передачами являются основной продукцией, в то время как AT с девятью передачами были разработаны и применяются в некоторых продуктах.Более того, все чаще изучаются гибридные системы трансмиссии, которые, как ожидается, решат проблему расхода топлива [26,27,28]. Обзор литературы показывает, что автоматические трансмиссии разработаны в сторону большего числа шестерен, облегченной конструкции, более высокой эффективности и механической электронизации. На рисунке 1 показаны некоторые типичные продукты AT, чтобы проиллюстрировать тенденцию. Наряду с растущими требованиями к характеристикам вождения желательны AT, оборудованные EGT, которые имеют улучшенную конфигурацию и больше каналов.Чтобы получить более точные и подходящие EGT, необходимо выяснить статус приложения EGT, используемых в AT. Поэтому для AT проводится патентный обзор, а также анализируются и обобщаются структурные характеристики обнаруживаемых EGT. Исследования показывают, что EGT, нарушающие структурные характеристики, должны быть исключены при синтезе новых EGT, а эффективность работы на этапе проектирования AT будет повышена. Принимая результаты опроса и резюме в качестве принципов отбора, предлагается новый метод исследования EGT с одним главным валом, используемым в AT, охватывающий существующие конструкции и новые конструкции.Модель представления EGT, предложенная Ding et al. [16] применяется в предложенном методе, который позволяет эффективно избежать проблемы псевдоизоморфизма. Общая структура настоящего исследования выглядит следующим образом. EGT, используемые в этой статье, представлены в Разделе 2. Затем обзор патентов AT и соответствующие результаты представлены в Разделе 3. Кроме того, обзор анализируется, а структурные характеристики EGT резюмируются в Разделе 4. Наконец, новый метод Предлагается в Разделе 5 для получения новых конфигураций EGT с одним главным валом, и несколько конфигураций представлены в качестве примеров.

3. Исследование патентов АТ

3.1. Стратегия поиска

Чтобы исследовать существующие конструкции EGT, используемые в технологии AT, проводится всесторонний патентный обзор AT с точки зрения теории графов. Целью этого раздела является исследование структурных характеристик EGT, которые могут использоваться в качестве принципов отбора на этапе проектирования AT.

Предварительный обзор патентов проводится на основе руководящих принципов PRISMA (предпочтительные элементы отчетности для систематических обзоров и метаанализов) [33].Учитывая удобство понимания и поиска, в качестве основного объекта поиска выбраны китайские патенты. Более того, все больше и больше иностранных компаний обращают внимание на китайский рынок и обращаются за патентной защитой в Китае, что обеспечивает полноту нашего исследования. Таким образом, патентный поиск проводится в основном в базе данных SooPAT и дополняется в базе данных Espacenet, потому что первый включает почти все патенты, поданные в Китае, а второй включает в себя многие патенты, примененные в других странах в английской версии, что может гарантировать действительность опроса.Ключевые слова для поиска: «автоматическая трансмиссия», «планетарная зубчатая передача» и «планетарная зубчатая передача». Диапазон лет для поиска в базе данных SooPAT - с 1992 по 2018 год, а в Espacenet - с 1940 по 2018 год. Следует указать, что поиск патентов, поданных в последние годы, проводится, хотя они еще не выданы.

Патенты со следующими условиями игнорируются.

(1) Содержание не касается конфигурации механизмов AT. Например, игнорируются те, которые касаются системы управления и внешнего вида.

(2) Механизмы АТ оснащены ОГТ.

(3) EGT, используемый в патенте, не является единой системой, а образован двумя или более EGT, соединенными друг с другом с помощью переключающих элементов.

3.2. Обработка патентов

В соответствии с графическим представлением все EGT в патентах преобразуются в соответствующие DBG. Следовательно, структурные характеристики EGT могут быть получены путем анализа соответствующих DBG.

Для EGT с двойной планетарной передачей он не изменяет подвижность, а именно степень свободы EGT, значение передаточных чисел и количество коаксиальных звеньев при удалении второй планетарной передачи.Следовательно, двухпланетные EGT упрощаются за счет снятия одной из планетарных шестерен. В связи с этим на рисунке 3 показан пример, показывающий вышеупомянутое упрощение.

Следует указать, что только конфигурации EGT, используемые в существующих проектах, считаются исследуемыми в настоящем исследовании. Расположение компонентов для входных, выходных и фиксированных элементов не рассматривается. Полученные патенты утилизируются следующим образом.

(1) Получите EGT, используемые в патентах, сняв корпуса, преобразователи крутящего момента и элементы переключения.

(2) Преобразуйте EGT в соответствующие DBG.

(3) Классифицируйте DBG на основе количества вершин, мобильности и ассортимента ссылок.

(4) Обнаруживает изоморфизм DBG в той же группе и сохраняет только одну из изоморфных DBG.

(5) Преобразуйте сохраненные DBG в базовые графики.

(6) Обнаруживает изоморфизм базовых графов и сохраняет только один из изоморфных базовых графов.

3.3. Результаты поиска
В результате поиска в базах данных SooPAT и Espacenet было обнаружено 673 патента AT, снабженных EGT.Эти результаты анализируются на основе стратегии поиска. Следует указать, что 549 патентов получены из базы данных SooPAT, а остальные 124 пациента - из базы данных Espacenet. На рисунках 4 и 5 показано годовое количество патентов на AT и доля распределения по каждой стране в правопреемниках, соответственно. На рисунке 4 показано, что количество патентов на AT каждые пять лет увеличивается с течением времени, а это означает, что все больше и больше внимания уделяется инновациям AT.На Рисунке 5 показано, что около 17,8% искомых патентов принадлежит Китаю, а большая часть остальных принадлежит развитым странам, таким как Германия, США, Япония и Корея. После обработки патентов было получено 274 DBG и 67 базовых графиков. Для удобной и интуитивно понятной классификации и сортировки DBG они разделены на 13 групп в соответствии с мобильностью соответствующих DBG и степенью полых вершин. Некоторые патенты с более чем одной конфигурацией EGT разделены на разные группы.В таблице 1 представлены результаты проведенного опроса, из-за нехватки места здесь представлена ​​только часть результатов поиска. Полные результаты, включая DBG и соответствующие базовые графики, представлены в дополнительных материалах.

Группа 1: DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени четыре

Для DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени четыре соответствующая EGT имеет одну степень свободы и четыре коаксиальных звена. В группе пять DBG, и они разделены на два набора ссылок.Результаты показаны в таблице 2. Первый и пятый EGT, показанные в таблице 2, известны как планетарный механизм Симпсона и планетарный механизм Равиньо, соответственно. Эти механизмы широко используются в индустрии AT.

Группа 2: DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени пять

Для DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени пять соответствующий EGT имеет одну степень свободы и пять коаксиальных звеньев. В группе 13 DBG, которые разделены на пять наборов ссылок. В таблице 3 показаны некоторые из этих результатов.

Группа 3: DBG с тремя степенями свободы и полой вершиной степени пять

Для DBG с тремя степенями свободы и полой вершиной степени пять соответствующий EGT имеет две степени свободы и пять коаксиальных звеньев. В группе три DBG, которые относятся к односвязному ассортименту. В таблице 4 показаны результаты для таких DBG.

Группа 4: DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени шесть

Для DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени шесть соответствующий EGT имеет одну степень свободы и шесть коаксиальных звеньев. В группе девять DBG, и они разделены на пять наборов ссылок.Таблица 5 иллюстрирует некоторые из этих результатов.

Группа 5: DBG с тремя степенями свободы и полой вершиной степени шесть

Для DBG с тремя степенями свободы и полой вершиной степени шесть соответствующая EGT имеет две степени свободы и шесть коаксиальных звеньев. В группе 31 DBG, которые разделены на четыре линейки. Некоторые из этих результатов показаны в таблице 6.

Группа 6: DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени седьмого

Для DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени седьмой соответствующий EGT имеет одну степень свободы и семь коаксиальных звеньев.В группе две DBG, и они подразделяются на два набора ссылок. Результаты представлены в таблице 7.

Группа 7: DBG с тремя степенями свободы и полой вершиной степени семь

Для DBG с тремя степенями свободы и полой вершиной степени семь соответствующий EGT имеет две степени свободы и семь коаксиальных звеньев. Всего в группе 62 DBG, и они разделены на шесть наборов ссылок. Некоторые из этих результатов проиллюстрированы в таблице 8.

Группа 8: DBG с четырьмя степенями свободы и полой вершиной степени семь

Для DBG с четырьмя степенями свободы и полой вершиной степени семь соответствующий EGT имеет три степени свободы и семь коаксиальных звеньев.В группе 10 DBG, которые разделены на два набора ссылок. Таблица 9 показывает часть результатов.

Группа 9: DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени восемь

Для DBG с двумя степенями свободы и полой вершиной степени восемь соответствующий EGT имеет одну степень свободы и восемь коаксиальных звеньев. Поскольку в группе только один DBG, он принадлежит к одному ассортименту ссылок. Ассортимент звеньев и DBG показаны в таблице 10.

Группа 10: DBG с тремя степенями свободы и полой вершиной степени восемь

Для DBG с тремя степенями свободы и полой вершиной степени восемь соответствующий EGT имеет две степени свободы и восемь коаксиальных. ссылки.Как и в предыдущей таблице, поскольку в группе только один DBG, он принадлежит к одному ассортименту ссылок. Ассортимент звеньев и DBG показаны в таблице 11.

Группа 11: DBG с четырьмя степенями свободы и полой вершиной степени восемь

Для DBG с четырьмя степенями свободы и полой вершиной степени восемь соответствующий EGT имеет три степени свободы и восемь коаксиальных. ссылки. В группе 105 DBG, так что они разделены на четыре набора ссылок. Таблица 12 иллюстрирует некоторые из этих результатов.

Группа 12: DBG с четырьмя степенями свободы и полой вершиной степени девять

Для DBG с четырьмя степенями свободы и полой вершиной степени девять соответствующий EGT имеет три степени свободы и девять коаксиальных звеньев.В группе девять DBG, которые разделены на три группы ссылок. Некоторые из результатов показаны в таблице 13.

Группа 13: DBG с пятью степенями свободы и полой вершиной степени девять

Для DBG с пятью степенями свободы и полой вершиной степени девять соответствующий EGT имеет четыре степени свободы и девять коаксиальных звеньев. В группе 23 DBG, которые разделены на два набора ссылок. Некоторые из результатов показаны в Таблице 14.

4. Структурные характеристики EGT

Существующие EGT, используемые в патентах AT, полученных в результате обзора, представлены в Разделе 3, а часть результатов представлена ​​в Таблице 2, Таблице 3, Таблице 4, Таблица 5, Таблица 6, Таблица 7, Таблица 8, Таблица 9, Таблица 10, Таблица 11, Таблица 12, Таблица 13 и Таблица 14.В настоящем исследовании количество каналов EGT, используемых для AT, составляет от шести до четырнадцати, а количество коаксиальных каналов - от четырех до девяти. Причем подвижность ЭГТ, используемых в АТ, составляет 1–4, а количество зубчатых рядов - 2–6. AT разрабатываются в сторону большего числа передач, что требует, чтобы количество звеньев EGT, особенно коаксиальных, становилось все больше и больше. В соответствии с подвижностью ДБГ и степенью пустоты вершин результаты разделены на 13 групп. Кроме того, группы DBG в одних и тех же группах делятся на несколько подгрупп в зависимости от ассортимента ссылок, к которому они принадлежат.Люди могут быстро определить, к какой группе принадлежит DBG, и определить, является ли DBG новой конфигурацией, на этапе концепции процесса проектирования AT. Путем анализа функциональных диаграмм EGT и соответствующих DBG, полученных из патентного обзора, структурные характеристики EGT суммируются следующим образом. (1) Таблица 1 показывает, что EGT с подвижностью два и три широко используются в AT. Чтобы получить определенное передаточное число, задействуются некоторые элементы переключения, чтобы сделать подвижность механизма АКПП равной количеству входных элементов.Если задействовано f переключающих элементов, EGT F-DOF будет преобразован в механизм AT (F-f + 1) -DOF. Например, структурная схема механизма AT [59] показана на рисунке 6a, который состоит из 6 переключающих элементов и 11-звенного EGT с двумя степенями свободы, как показано на рисунке 6b. В механизме AT имеется один входной элемент. Следовательно, количество переключающих элементов переключения должно быть (2 + 1 - 1), а именно два, под каждой передачей, что согласуется с расположением в патенте.

Обычно в каждом AT есть только один входной член.Кроме того, количество включаемых переключающих элементов влияет на сложность и сложность системы управления. Следовательно, количество включаемых переключающих элементов всегда меньше четырех, а это означает, что EGT с подвижностью два или три больше подходят для применения в AT. Кроме того, входные элементы всегда меняются для увеличения числа передаточных чисел, когда EGT с одной степенью свободы используются в AT.

(2) В EGT нет резервных ссылок. Резервное звено определяется Цаем [14] как звено, которое никогда не используется в качестве элемента ввода, вывода или реакции и не изменяет подвижность механизма при его удалении.Зубчатое зацепление происходит между планетарной шестерней и солнечной шестерней (или зубчатым венцом) или между планетарными шестернями. Все планетарные шестерни в EGT из патентного обзора находятся в зацеплении с двумя или более шестернями, что означает, что количество зубчатых шарниров для каждой планетарной шестерни равно или больше двух. (3) Нет никаких вырожденных структур в EGT. Если есть группа звеньев, вращающихся с одинаковой скоростью в EGT, между звеньями нет относительного движения, которое определяется как вырожденная структура [75,76].Степень свободы вырожденной структуры равна нулю, а именно жесткой цепи [77]. EGT будет преобразован в зубчатую передачу с меньшим количеством звеньев путем замены вырожденной структуры на одно звено. (4) Подграф DBG представляет собой дерево с удалением пунктирных линий. На рис. 7 показано, что штриховые линии ДБГ планетарного механизма Симпсона удалены. Кроме того, на рисунке 7b показан подграф, который представляет собой дерево, основанное на определении в теории графов.

В соответствии с концепцией дерева в теории графов можно получить структурные характеристики (5) и (6).

(5) Количество поворотных шарниров N r n-звена EGT равно n-1. Согласно графическому представлению в разделе 2.1, сплошные вершины, полые вершины и сплошные линии обозначают связи, множественные соединения и пары вращения, соответственно. Рисунок 7 показывает, что количество вершин равно семи, где одна из вершин является полой вершиной, что означает, что в EGT шесть звеньев и одно множественное соединение. Исходя из определения составного соединения, количество пар вращения должно быть на единицу меньше, чем количество сплошных линий.Другими словами, количество пар вращения равно пяти. (6) Количество основных петель равно количеству зубчатых соединений N g . Основные циклы определяются как набор циклов, в котором любой произвольный цикл графа может быть выражен как линейная комбинация циклов в наборе циклов. На рисунке 7 показано, что основная петля образуется штриховой линией. Следовательно, количество основных петель планетарного механизма Симпсона равно 4.

(7) Исходя из определения глубины резкости для планарного механизма и структурной характеристики (5), подвижность F E n-звенного EGT может можно получить через выражение F E = n - 1 - N g .

(8) Согласно структурной характеристике (2), вершины, представляющие планетарные шестерни, пересекаются сплошной линией и, по крайней мере, двумя пунктирными линиями, так что они не могут напрямую соединяться с полой вершиной.

(9) Вершины, представляющие планетарные шестерни, не должны примыкать друг к другу сплошными линиями. Вершины, представляющие коаксиальные связи, не должны быть смежными друг с другом.

(10) В некоторых ЭГТ, используемых в АТ, петли образуются только зубчатыми соединениями. Другими словами, в AT могут использоваться DBG, включающие петли, образованные только пунктирными линиями.Эти EGT включают четвертый EGT, показанный в Таблице 2, второй EGT, показанный в Таблице 5, и второй EGT, показанный в Таблице 7. При практическом проектировании требуются строгие требования к параметру размера шестерен, чтобы удовлетворить конструктивному назначению. Поэтому конструкцию обычно применяют в особых ситуациях.

(11) В каждом EGT есть один главный вал, что означает, что в DBG есть только одна полая вершина. Исходя из определения нескольких стыков, линии, соприкасающиеся с полой вершиной, не должны быть представлены пунктирными линиями.Полая вершина имеет максимальную степень.

(12) Непланарные DBG могут также использоваться для AT, такие как DBG в ассортименте каналов [2; 8; 1; 1; 0; 1], показанный в Таблице 7, и DBG в ассортименте ссылок [3; B; 0; 0; 0; 0; 0; 1], представленный в Таблице 13. Следует отметить, что некоторые структурные характеристики были предложены Цаем [14].

5. Метод получения новой конфигурации EGT

В результате проведенного патентного исследования было получено 274 различных DBG в соответствии с графическим представлением EGT.Затем 67 базовых графиков получаются путем преобразования штриховых линий DBG в сплошные. И наоборот, DBG, а именно EGT, могут быть получены из базовых графиков. Поэтому здесь предлагается метод, основанный на основных графах, для синтеза EGT. В процессе синтеза следует исключить EGT, нарушающие вышеуказанные структурные характеристики, а остальные можно выбрать для использования в AT в зависимости от требований. Согласно источнику основных графиков, новые конфигурации EGT могут быть получены двумя способами.

5.1. Базовые графики из существующих продуктов и патентов

Базовые графики могут быть получены из существующих продуктов и патентов с помощью метода преобразования. Таким образом, увеличивается вероятность получения новых конфигураций, аналогичных по структуре и характеристикам существующим. Необходима большая подготовительная работа. EGT, используемые в существующих продуктах AT и патентах AT, должны быть исследованы и сохранены в базе данных AT как можно более полно. Эти EGT не только применяются для получения базовых графиков для процесса синтеза, но и для определения того, использовались ли ранее EGT, полученные в процессе синтеза.После подготовительных работ можно приступить к процессу синтеза новых EGT.

(1) Определите объект задачи. Например, ожидается получение новых шестизвенных ЭГТ с одной степенью свободы и одним главным валом. В соответствии с конструктивными характеристиками (5) и (7) должно быть одно многослойное соединение, пять вращательных пар и четыре зубчатых пары.

(2) Выберите базовый график EGT, используемых в существующих продуктах AT или патентах, на основе объекта задачи. DBG для ожидаемых EGT должны содержать семь вершин, шесть сплошных линий и четыре пунктирные линии, из которых степень свободы равна двум согласно уравнению (5).DBG, показанные в таблице 2, соответствуют условиям. Возьмите EGT, используемый в планетарном механизме Равиньо, в качестве примера, и соответствующий базовый график будет получен, как показано на рисунке 8.

(3) Выберите сплошные линии, которые не пересекаются с полыми вершинами. Согласно структурной характеристике (11), с полой вершиной обращены 6 сплошных линий, что означает, что они могут быть преобразованы в штриховые линии.

(4) Получите DBG, преобразовав сплошные линии в пунктирные.Четыре из 6 сплошных линий нужно преобразовать в пунктирные. Затем должно быть 15 (т. Е. C64) DBG, как показано на рисунке 9.

(5) Устранить DBG, нарушающие структурные характеристики. DBG (1), (11), (13) и (15) нарушают конструктивную характеристику (8), поскольку вершины, представляющие планетарные шестерни, пересекаются только пунктирными линиями. С другой стороны, DBG (4), (5), (10), (12) и (14) нарушают конструктивную характеристику (9), поскольку вершины, представляющие планетарные шестерни, примыкают друг к другу сплошными линиями.Следовательно, их следует исключить.

(6) Обнаружение изоморфизма DBG. DBG (6) и (8) изоморфны друг другу, как и DBG (7) и (9). Таким образом, остаются только DBG (6) и (7). Сохраненные DBG показаны в таблице 15.

(7) Определите, использовались ли сохраненные DBG в существующих продуктах AT или патентах. В противном случае DBG являются новыми и могут быть использованы для инноваций AT.

Второй полученный DBG в Таблице 15 - это планетарный механизм Равиньо, он также встречается в патенте AT, зарегистрированном компаниями Aisin и Toyota [78].В этом патенте AT состоит из планетарного механизма Ravigneaux, планетарного ряда с двойными планетарными шестернями, 4 сцеплений, 2 тормозов и 1 односторонней муфты (OWC). Благодаря разделению и комбинации сцепления и тормозов он может достигать 8 передач переднего хода и 2 передач заднего хода. Следует отметить, что запатентованный AT был применен в автомобилях LS460, получивших название AA80E. Остальные три DBG не найдены в базе данных AT, созданной в патентном обзоре. Это новые конфигурации, и новые продукты AT могут быть получены путем добавления нескольких сцеплений и установки нескольких рядов шестерен.Оказалось, что третья полученная ДБГ содержит цикл, образованный только пунктирными линиями. Согласно конструктивной характеристике (10), он также может использоваться для AT в некоторых конкретных ситуациях.
5.2. Базовые графы из базы данных топологических графов с одним множественным соединением
Базовые графы могут быть получены из базы данных топологических графов с одним множественным соединением, созданной Ding et al. [32], где они синтезировали односвязные топологические графы до 16 связей. На рисунке 10 показаны некоторые из топологических графов с одним множественным стыком.Таким образом, процесс синтеза становится более целенаправленным и быстрым, и легко получаются совершенно новые конфигурации.

(1) Определите количество ссылок и мобильность ожидаемых EGT. Например, для внедрения AT требуются EGT с 8 звеньями и 1 степенью свободы.

(2) Получите количество линий и вершин ожидаемых базовых графов. Согласно методу преобразования соответствующая DBG имеет девять вершин и две степени свободы. С другой стороны, структурные характеристики (4) - (7) указывают на то, что должно быть 8 сплошных линий и шесть штриховых линий.Тогда применяемые для преобразования базовые графы должны иметь восемь сплошных вершин, одну полую вершину и 14 сплошных линий.

(3) Получите мобильность основных графов. Согласно критерию Чебычева – Грюблера – Кутцбаха для плоских механизмов [31], подвижность базовых графов равна –5. (4) Получить базовые графы из базы данных. На основе базы данных одно-кратных топологических графов могут быть получены базовые графы с восемью связями (–5) -DOF. За исключением графов, нарушающих структурную характеристику (11), остальные базовые графы могут быть использованы для получения ДБГ.Базовый граф в ассортименте ссылок [1; 7; 0; 1] выбран в качестве примера, который представлен на рисунке 11. Несмотря на то, что он непланарный, полученные из него DBG могут быть применены в AT в соответствии со структурной характеристикой (12). (5) Получить DBG из базовых графов. На основном графике 14 линий, 9 из которых можно преобразовать в пунктирные линии. Следовательно, будет 84 (то есть C96) DBG. Без учета ДБГ, несовместимых со структурными характеристиками (2) - (9), и с учетом проблемы изоморфизма остается девять ДБГ.В таблице 16 показаны оставшиеся DBG. При необходимости добавляя несколько муфт, можно получить новые конфигурации для использования в AT.

6. Выводы

Чтобы понять статус применения EGT, используемых в AT, проводится патентный обзор, и в этом отношении анализируются 673 патента AT. На основе графического представления получается 274 DBG, которые сортируются в 13 групп в соответствии с мобильностью DBG и степенью полых вершин. Результаты опроса показывают статус приложений EGT, используемых в AT, и дают различие для инноваций в AT.Кроме того, анализируются и обобщаются структурные характеристики EGT. Структурные характеристики применяются для определения возможности использования полученных EGT в AT и исключения конфигураций, нарушающих требования AT.

На основе результатов опроса и базы данных односвязных топологических графов путем преобразования между DBG и базовыми графами предлагается метод синтеза EGT с одним главным валом. В предложенном методе применяется модель представления, а именно DBG, что позволяет эффективно избежать проблемы псевдоизоморфизма.Более того, предлагаемый способ позволяет получить конфигурации, аналогичные существующим, а также совершенно новые конфигурации, которые могут в определенной степени обойти патентную защиту существующей конструкции трансмиссии. Кроме того, метод может быть реализован с помощью программного кода и установлен на компьютерах для поддержки автоматических операций. Установлено, что предложенная схема облегчает и ускоряет концептуальную стадию процесса проектирования.

В настоящем исследовании получено значительное количество новых конфигураций EGT, чтобы обеспечить конфигурационную основу для новых AT с лучшей производительностью.Полученные новые конфигурации могут предоставить возможность для развития индустрии AT. Дальнейшая работа будет рассмотрена для выбранных входных, выходных и фиксированных элементов, а также для расположения смещающих элементов.

Трансмиссия

CVT и стандартная автоматическая коробка передач: в чем разница

Плюсы и минусы вариаторной трансмиссии

Существует множество факторов, которые полезны при покупке автомобиля с вариатором, но наиболее распространенным является то, что это, безусловно, сэкономит вам деньги.

Бесступенчатая трансмиссия (CVT): преимущества
  1. Топливные характеристики:
  2. В отличие от обычной автоматики, вариатор может изменять передаточное число бесконечно, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью.В целом, чем больше передач предлагается в типичной автоматической коробке передач, тем выше мощность двигателя. Даже одна из самых передовых традиционных трансмиссий достигает максимума на 10 передачах, в то время как вариатор имеет неограниченное количество комбинаций, что приводит к гораздо большей экономии газа.

  3. Намного меньше Вес:
  4. Хотя это не аксиома, обычно трансмиссии CVT обычно легче и меньше по размеру, чем стандартные трансмиссии. Бесступенчатые трансмиссии занимают гораздо меньше площади и при этом весят меньше, чем их типичные аналоги.

  5. Установка проще и не так дорого:
  6. Обычная автоматика действительно сложна и может иметь сотни движущихся частей. Вариаторы - это гораздо более простой стиль, что означает, что их намного проще, быстрее собирать и стоит гораздо меньше денег на производство.

  7. Равномерная производительность:
  8. Учитывая, что они не связаны стационарной установкой, вариатор может адаптироваться к вашим потребностям вождения, а также к дорожным условиям. В вариаторе нет «поиска передач», бортовая компьютерная система остается в идеальном / точном месте по мощности и эффективности.Несмотря на ситуацию, стабильно и плавно, потому что нет никаких «сдвигов».

Недостатки трансмиссии CVT
  1. Не для скорости:
  2. CVT в настоящее время разрабатываются для максимальной эффективности использования газа, поэтому они популярны на гибридных автомобилях.

  3. Он действительно кажется другим:
  4. Если вы старый водитель с несколькими годами водительского стажа, вариатор определенно будет казаться другим. Отклик дроссельной заслонки будет немного запаздывать по сравнению с другими передачами.В зависимости от области применения (например, при подъеме в гору) автомобиль с вариатором может оставаться на высоких оборотах без чрезмерной нагрузки на двигатель. Для любого, кто ездил с трансмиссиями без вариатора, оставаться на более высоких оборотах всегда было запрещено, и предпочтение было отдано возвращению к пониженным оборотам.

  5. Более высокие потребности в содержании:
  6. При быстром взгляде на рекомендуемые периоды технического обслуживания, период замены трансмиссионной жидкости на вариаторах составлял каждые 60 000 миль, в отличие от каждых 72 000 миль на «типичной» автоматической коробке передач.CVT также относительно новы в автомобильном мире, так как количество аккредитованных технических специалистов по обслуживанию CVT меньше, чем профессионалов в области трансмиссии. Отсутствие лицензированных технических специалистов по вариаторам может привести к тому, что независимые магазины будут выставлять счета по более высокой ставке. Обязательно свяжитесь со своим консультантом по обслуживанию, чтобы получить индивидуальную оценку для вашей трансмиссии.

Требуется ли работа трансмиссии для моего автомобиля с вариатором?

Итак, ваш автомобиль ускоряется не так, как должен, и вы начинаете верить: «О нет.Мое будущее - ремонт трансмиссии ». Хотя необходимость замены трансмиссии никогда не доставляет удовольствия, хорошая новость заключается в том, что сервисное подразделение вашего автосалона явно квалифицировано, чтобы выполнять работу наилучшим образом по конкурентоспособной цене). Как мы уже отмечали ранее, вариаторы довольно новые, и не так много сертифицированных специалистов для их обслуживания. Вы знаете, кто аккредитовал механиков вариаторов? Автосалон. Кто будет знать о трансмиссии лучше, чем компания, которая ее изготовила?

Стоит ли искать рядом со мной сервисный центр по ремонту трансмиссии?

Несмотря на то, что каждый сценарий индивидуален, лучший выбор для ремонта трансмиссии - это сервисный отдел регионального представительства.У них есть инструменты, аккредитованные профессионалы CVT и опыт, необходимые для того, чтобы вернуть ваш автомобиль в путь без промедления и по разумной цене.

Твитнуть

Новая шестиступенчатая автоматическая трансмиссия Toyota A761E для автомобилей с задним приводом

Образец цитирования: Нодзаки, Ю., Танака, Ю., Томомацу, Х., Цукамото, Х. и др., «Новая шестиступенчатая автоматическая трансмиссия Toyota A761E для автомобилей с задним приводом», Технический документ SAE 2004-01-0650, 2004 г., https: // doi.org / 10.4271 / 2004-01-0650.
Загрузить Citation

Автор (ы): Ёсинобу Нодзаки, Ёсиказу Танака, Хидео Томомацу, Хироюки Цукамото, Футоми Хандзи

Филиал: Toyota Motor Corp., Aisin AW Co., Ltd.

Страницы: 9

Событие: Всемирный конгресс и выставка SAE 2004

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Также в: Симпозиум по трансмиссии и трансмиссии 2004-SP-1817, журнал SAE 2004 по легковым автомобилям: Механические системы-V113-6

Детали трансмиссии - Mister Transmission

Знания о деталях трансмиссии для людей, исследующих, как работают трансмиссии.

Коробка передач - впечатляющая загадка для большинства водителей, состоящая из множества сложных соединений между множеством деталей трансмиссии. Сложность этих частей и то, как они сочетаются друг с другом, пугает, особенно если вам предстоит ремонт трансмиссии и вы не понимаете, что происходит и почему.

Хотя нам нужно доверять нашим механикам трансмиссии, чтобы они позаботились о деталях, небольшое знание деталей трансмиссии, которые могут работать со сбоями, может помочь вам расслабиться во время процесса ремонта трансмиссии.

Первым шагом к базовому пониманию частей трансмиссии является понимание цели трансмиссии в целом. Ваша автоматическая трансмиссия отвечает за передачу мощности вашего двигателя на приводной вал и колеса, чтобы ваш автомобиль мог двигаться в оптимальном диапазоне оборотов в минуту (RPM). Трансмиссия поддерживает этот оптимальный диапазон, переключая передачи по мере того, как вы едете быстрее или медленнее.

Основные детали трансмиссии, которые должны работать вместе:
  • Планетарные редукторы
  • Гидравлическая система
  • Гидравлический преобразователь
  • Компьютер
Планетарные редукторы

Механические трансмиссии используют муфту для подключения двигателя и трансмиссия.Они требуют, чтобы водитель переключал шестерни трансмиссии, что означает фактическое перемещение шестерен в некоторой линейной скользящей передаче для зацепления с координирующими шестернями, необходимыми для поддержания надлежащего передаточного числа. В автоматических трансмиссиях шестерни трансмиссии удерживаются на одном месте в более круглой конструкции. Это мало чем отличается от небольшой солнечной системы, отсюда и название «Наборы планетарных передач».

Используя комбинацию наружной коронной шестерни, центральной «солнечной» шестерни и двух или более меньших «планетарных» шестерен, которые все постоянно находятся в зацеплении, трансмиссия берет на себя переключение передач от водителя.Как и в солнечной системе, солнечная шестерня находится в центре и остается неподвижной, а меньшие планетарные шестерни входят в зацепление с ней и коронной шестерней, чтобы автомобиль двигался плавно.

Зубчатый венец соединен с входным валом, который передает мощность от двигателя. Планетарные шестерни находятся внутри корпуса или водила, которые соединены с выходным валом, который передает мощность на привод и колеса. Планетарные передачи также соединены с блоком сцепления. Солнечная шестерня соединена с барабаном, который соединен с другой половиной пакета сцепления.

Пакеты муфт трансмиссии представляют собой серию дисков, половина из которых имеет шлицы на внешней стороне, а другая половина - со шлицами на внутренней стороне. Эти чередующиеся диски сделаны так, чтобы соединяться друг с другом, чтобы они блокировались и вращались вместе. Они делают это с помощью гидравлических функций.

Гидравлическая система

Все детали трансмиссии постоянно погружены в трансмиссионную жидкость. Этой жидкостью манипулируют для создания давления, которое в нужный момент сдвигает муфту трансмиссии вместе.Сложная система трубок перемещает жидкость вокруг трансмиссии и гидротрансформатора, создавая это давление. Гидравлическая система трансмиссии имеет три основные цели: помогать управлять переключением передач трансмиссии, смазывать детали трансмиссии, чтобы предотвратить повреждение из-за трения, и поддерживать трансмиссию в холодном состоянии. Давление жидкости внутри трансмиссии должно постоянно поддерживаться, чтобы предотвратить повреждение.

Трубки, по которым передается трансмиссионная жидкость, имеют два основных внешних уплотнения спереди и сзади.Переднее уплотнение защищает соединение с гидротрансформатором, а заднее уплотнение содержит жидкость там, где трансмиссия встречается с выходным валом. Уплотнения изготовлены из неопрена. Внутри трансмиссии существует другой тип уплотнения, называемый прокладкой, который соединяет и защищает две неподвижные части трансмиссии. Прокладки могут быть изготовлены из любого из множества материалов, таких как резина или силикон. Уплотнения и прокладки со временем могут затвердеть, что может вызвать утечки и падение давления трансмиссионной жидкости, что может привести к повреждению трансмиссии.

Гидротрансформатор

При управлении механической коробкой передач водитель должен включить сцепление или переключиться в нейтральное положение, когда автомобиль останавливается, например на красный свет, иначе двигатель заглохнет. Гидротрансформатор в автоматической коробке передач позволяет двигателю продолжать работать, когда автомобиль остановлен, но все еще находится на передаче. Крутящий момент определяется как сила, вызывающая вращение. Гидротрансформатор использует давление трансмиссионной жидкости для управления вращением своих частей.Когда вы останавливаетесь на этом красном индикаторе, одна половина гидротрансформатора вращается, а другая неподвижна. Когда вы ускоряетесь, давление жидкости заставляет другую половину вращаться вместе с первой половиной, так что автомобиль движется вперед.

Компьютер

Сегодня в большинстве автомобилей компьютер управляет работой трансмиссии, позволяя всем системам автомобиля работать вместе для оптимальной экономии топлива и мощности. Целых 30 датчиков считывают все различные факторы, такие как скорость автомобиля, температура двигателя, частота вращения двигателя и т. Д., Которые управляют переключением передач трансмиссии, чтобы гарантировать использование оптимальных точек переключения.

Многие детали трансмиссии в вашем автомобиле могут оставаться загадкой, но понимание некоторых основ может помочь вам провести более информированный разговор с механиками трансмиссии, прежде чем отдать их в их умелые руки.

Как говорит Джин Льюис из Moncton Mister Transmission:

«Мы специалисты, трансмиссии - это все, что мы делаем».

Если у вас возникли проблемы с трансмиссией вашего автомобиля, пожалуйста, свяжитесь с вашим местным Mister Transmission и запишитесь на прием для нашей БЕСПЛАТНОЙ 21-точечной многократной проверки.

Чтобы получить более подробное объяснение, посетите нашу школу трансмиссий

NSK разрабатывает первый в мире блок датчика крутящего момента для автоматических трансмиссий | Новости | Компания

Токио, Япония, 19 ноября 2013 г. - Компания NSK Ltd. (NSK; штаб-квартира: Токио, Япония; президент и главный исполнительный директор: Норио Оцука) объявила о разработке блока датчика крутящего момента, который помогает добиться меньших, более легких и эффективных трансмиссий, таких как как АКПП (автоматическая трансмиссия) и ременной вариатор (бесступенчатая трансмиссия), при этом также уменьшая удар при переключении.
NSK начнет продавать устройство производителям автомобилей и трансмиссий, чтобы коммерциализировать этот недавно разработанный модуль датчика крутящего момента.

Один из способов помочь улучшить экономию топлива и комфорт автомобилей - повысить эффективность и уменьшить толчки при переключении автоматических трансмиссий. КПП и ременной вариатор передают мощность, толкая сцепление или шкив под давлением масла (OP). Оптимальное давление масла зависит от момента нагрузки трансмиссии.Если давление масла слишком низкое, мощность не будет передаваться. Однако, если давление масла будет слишком высоким, эффективность передачи энергии снизится. Чтобы решить эту проблему, уровень крутящего момента определяется по величине скручивания вала, а затем обеспечивается обратная связь для органов управления гидравликой для достижения оптимального давления масла и, таким образом, повышения эффективности передачи мощности. Кроме того, скорость включения муфты трансмиссии также оптимизируется на основе обнаруженного уровня крутящего момента.Это способствует более плавной передаче мощности и снижению толчков при переключении передач от АКПП. Однако из-за уровня влияния деформации в картере трансмиссии и более низкого уровня кручения до сих пор было невозможно реализовать разрешение измерения, необходимое для управления переключением передач.

Компания NSK разработала первый в мире датчик крутящего момента, который помогает уменьшить толчки при переключении и повысить эффективность автоматических трансмиссий.

(1) Высокое разрешение (высокая точность)
  • NSK улучшило разрешение, соединив вал первичной шестерни и вал вторичной шестерни с помощью компонента, который легко скручивается (торсион), и удлинил торсион в осевом направлении, что позволило увеличить угол скручивания вала.
  • Компания NSK дополнительно улучшила разрешение за счет использования конструкции с двумя кодировщиками, расположенными рядом друг с другом, чтобы предотвратить разницу зазоров между датчиком и кодировщиками из-за влияния деформации в коробке передач.
(2) Повышенная прочность
Компания NSK повысила долговечность этого устройства за счет использования конструкции, в которой на торсион действует только скручивающая нагрузка, благодаря чему валы шестерен воспринимают изгибающую нагрузку.

Секретная интерпретация гидравлической автоматической трансмиссии AT (конструкция)

[Техническая лекция YesAuto] В настоящее время доля моделей , оснащенных гидравлической автоматической трансмиссией (далее AT) , увеличивается. По сравнению с МКПП (далее МТ) модели ее удобство очень заметно. В этой и последующих статьях редактор поможет вам подробно интерпретировать все виды знаний о AT.В качестве основной статьи в начале давайте поговорим об основной структуре AT и принципе его работы.

Обычно мы называем АКПП АТ. Его основными компонентами являются: гидротрансформатор, планетарный редуктор, сцепление / тормоз и его механизм управления (электромагнитный клапан, масляный контур), а периферийное оборудование - корпус трансмиссии и приводной вал. Подождите. Начнем с последовательности потока мощности, начиная с гидротрансформатора.

● Гидравлический преобразователь крутящего момента

Была поговорка, что гидротрансформатор на АКПП эквивалентен муфте на МКП, которая играет роль подключения питания и прерывания.На самом деле это утверждение неверно. AT напрямую соединен с коленчатым валом двигателя, в отличие от MT, у которого есть выключатель питания: сцепление. Следовательно, с момента зажигания гидротрансформатор начинает вращаться. Подключение и прерывание питания по-прежнему завершается муфтой внутри коробки передач. Единственное, что похоже на муфту МТ, так это то, что гидротрансформатор аналогичен муфте МП. Характеристики «мягкого соединения» гидротрансформатора аналогичны «полусвязанным» условиям работы муфты MT.

Принцип работы гидротрансформатора такой: два вентилятора обращены друг к другу, один вентилятор работает, а затем другой вентилятор, который не работает, продувается. Эта аналогия может наглядно объяснить рабочие отношения между крыльчаткой насоса и турбиной в гидротрансформаторе. Однако подробное объяснение принципа его работы несколько затруднительно.

После вывода мощности он приводит в движение насосное колесо, соединенное с корпусом гидротрансформатора. Колесо насоса перемешивает масло автоматической трансмиссии в преобразователе крутящего момента (в дальнейшем именуемом ATF) для приведения турбины во вращение.ATF имеет циклическое действие в корпусе. Центробежная сила при вращении крыльчатки насоса, ATF будет выброшена наружу под действием крыльчатки насоса, устремится к передней турбине, а затем потечет в положение оси, обратно в сторону колеса насоса, например Повторяющийся цикл, передайте мощность на коробку передач, соединенную с турбиной.

Однако только эту деталь и способ трансмиссии можно назвать только гидравлической муфтой. Если вы хотите стать гидротрансформатором, вы должны изменить форму лопаток турбины.Таким образом, когда ATF рециркулирует через турбину обратно к насосному колесу, он будет противоположным направлению вращения насосного колеса, что приведет к удару, поэтому, чтобы стать преобразователем крутящего момента, необходим другой компонент. : направляющее колесо. Направляющее колесо представляет собой компонент между насосным колесом и турбиной, используется для регулировки направления потока ATF в картере и крепится к коробке с помощью односторонней муфты.

В направляющем колесе есть душа «преобразования крутящего момента».Когда разница в скорости между насосным колесом и турбиной велика, крутящий момент выходной мощности также увеличивается. В настоящее время гидротрансформатор хочет быть бесступенчатой ​​трансмиссией. Разница скоростей используется для увеличения крутящего момента . В это время направляющее колесо находится в фиксированном состоянии для регулировки возврата ATF; когда разница скоростей уменьшается и колесо турбонасоса соединено или заблокировано, крутящий момент близок к тому же, и нет необходимости увеличивать крутящий момент .Направляющее колесо следует за крыльчаткой насоса, и турбина вращается в том же направлении на , чтобы избежать перемешивания самой ATF и потери мощности.

До сих пор мы изучили важнейшую особенность мягкого соединения гидротрансформатора с гидротрансформатором, и этот метод передачи мощности выполняет две основные функции: 1. От состояния покоя до плавного пуска на низкой скорости; 2. Во время ускорения, большое Когда мощность выводится, она играет роль в увеличении крутящего момента. Если сравнивать со сцеплением на МКПП, следует отметить, что первое отработало и оптимизировало функцию сцепления на МКП, но второе не может быть достигнуто сцеплением.

Но присущая гидротрансформатору «мягкое соединение» есть недостаток. Мощность не выводится напрямую. Когда выходной крутящий момент эквивалентен, частота вращения крыльчатки насоса больше, чем скорость турбины. При передаче мощности ATF все еще находится в корпусе. Циркуляция расходует энергию, поэтому почти все преобразователи крутящего момента в настоящее время имеют энергоэффективный компонент: блокировку гидротрансформатора. Блокировка представляет собой многодисковую муфту, функция которой заключается в блокировке крыльчатки насоса и турбины, когда преобразователь крутящего момента находится в соединенном состоянии и не требуется увеличения крутящего момента.В этом случае передача мощности представляет собой «жесткое соединение», и не все повреждено (другими словами, имеется небольшая потеря мощности) от коленчатого вала до следующей остановки: коробки передач.

Кратко поясните приведенный выше рисунок: ось i - это передаточное число, которое представляет отношение скорости турбины к скорости вращения крыльчатки насоса. Скорость вращения крыльчатки слева намного больше, чем у турбины, а справа равна. При трогании с места или на педали акселератора скорость относительно невысока, а насосное колесо намного быстрее турбины.В это время выходной крутящий момент крыльчатки насоса намного больше входного крутящего момента турбины, которая более мощная, но КПД передачи ниже; когда вы слегка нажимаете на педаль газа, передаточное число увеличивается. Когда передаточное число уменьшается, соответственно повышается эффективность трансмиссии. Когда передаточное число составляет 60%, КПД самый высокий; когда дроссельная заслонка стабилизируется и скорость становится более стабильной, передаточное число увеличивается еще больше и передаточное число приближается к 1, но эффективность трансмиссии в это время снижается; во избежание потери мощности, гидротрансформатор блокируется сцеплением, передаточное число внезапно увеличивается до 1, а КПД также достигает наивысшего уровня.

Гидравлический преобразователь крутящего момента не является характеристикой AT

Гидротрансформатор не является уникальным для AT. Некоторые трансмиссии CVT также используют преобразователь крутящего момента в качестве механизма для оптимизации мощности; AT абсолютно не использует гидротрансформатор для обеспечения плавного соединения, например, он используется на некоторых моделях Mercedes-Benz AMG. В автоматической коробке передач Speedshift MCT вместо гидротрансформатора используется многодисковая муфта. Поэтому гидротрансформатор - не самая большая особенность AT.Планетарный редуктор, который работает в сочетании с несколькими наборами сцеплений / тормозов, является самой большой особенностью автоматических трансмиссий.

Планетарные передачи и планетарные передачи в коробках передач АКПП

На MT каждая шестерня имеет набор из двух зубчатых пар постоянного зацепления. Для переключения передачи нужно только соединить выходной вал со шлицом выходной шестерни шестерни. В AT работает не так много шестерен, но есть очень уникальный способ завершить трансформацию: планетарный ряд.Давайте сначала посмотрим на характеристики самой простой трехэлементной планетарной передачи:

Самая большая характеристика планетарных шестерен заключается в том, что после объединения различных входных и выходных колес передаточное число и относительное направление входного и выходного колес изменятся. Эта характеристика идеально подходит для автомобильных трансмиссий. Чтобы увеличить количество передач, планетарные передачи на автомобиле модернизируются до наборов шестерен и рядов шестерен, а затем серия приводов может завершить переключение передач.

Привод АКПП: сцепление, односторонняя муфта, тормоз

Как мы узнали выше, какой вид трансформации имеет набор планетарных шестерен, а компоненты, отвечающие за трансформацию, ввод и вывод, представляют собой ряд исполнительных механизмов: муфты, односторонние муфты и тормоза.