Box устройство – автоматично: как работи автоматичната трансмисия

Като начало автомобилите, оборудвани с автоматични скоростни кутии, се появяват в САЩ през 40-те години. Както знаете, наличието на автоматична скоростна кутия значително улеснява работата на превозното средство, също така намалява натоварването на водача, повишава безопасността и т.н. 

Имайте предвид, че „класическа“ автоматична скоростна кутия трябва да се разбира като хидромеханична трансмисия (хидромеханична автоматична). След това ще разгледаме устройството на автоматичната скоростна кутия, конструктивните характеристики, както и предимствата и недостатъците на този тип скоростна кутия.

Съдържанието на статията

  • Автоматична кола: предимства и недостатъци
  • Автоматична кутия: устройство
  • Принципът на действие и дизайн на преобразувателя на въртящия момент
  • В какво се състои автоматичната трансмисия: как е подредена и работи механичната част на кутията
  • Управление на автоматичната скоростна кутия и принципът на действие на автоматичната скоростна кутия
  • Какъв е долният ред
  • Автоматична кола: предимства и недостатъци

    Box устройство - автоматично: как работи автоматичната трансмисия

    Нека започнем с плюсовете. Инсталирането на автоматична скоростна кутия позволява на водача да не използва скоростния лост по време на шофиране, а кракът също не се използва за постоянно изстискване на съединителя при качване нагоре или надолу.

    С други думи, промяната на скоростта се случва автоматично, тоест самата кутия отчита натоварването на двигателя с вътрешно горене, скоростта на превозното средство, положението на педала за газ, желанието на водача да ускори рязко или да се движи плавно и т.н.

    В резултат на това комфортът при управление на автомобил с автоматична скоростна кутия е значително увеличен, предавките се превключват автоматично, меко и плавно, двигателят, трансмисионните елементи и шасито са защитени от тежки товари. Освен това много автоматични скоростни кутии предоставят възможност не само за автоматично, но и за ръчно превключване на предавките.

    Що се отнася до минусите, те също са на разположение. На първо място, структурно, автоматичната трансмисия е сложен и скъп агрегат, характеризиращ се с намалена поддръжка и ресурс в сравнение с механичните (ръчни) скоростни кутии. Автомобил с този тип скоростна кутия консумира повече гориво, автоматичната скоростна кутия дава по-малък въртящ момент на колелата, тъй като ефективността на автоматичната скоростна кутия е малко намалена.   

    Също така, наличието на автоматична скоростна кутия в автомобила налага определени ограничения на водача. Например, автоматичната скоростна кутия трябва да се загрее преди шофиране, препоръчително е да се избягват постоянни резки стартове и прекомерно спиране.

    На автомобил с автоматична скоростна кутия не е позволено да се плъзга, тегленето на автомобил с автоматична скоростна кутия с висока скорост на дълги разстояния не е разрешено без окачване на задвижващите колела и т.н. Освен това добавяме, че подобна кутия е по-трудна и по-скъпа за поддръжка.   

    Автоматична кутия: устройство

    Box устройство - автоматично: как работи автоматичната трансмисия

    Така че, дори като се вземат предвид някои недостатъци, автоматичната хидромеханична трансмисия поради редица причини отдавна остава най-често срещаното решение за промяна на въртящия момент сред другите видове автоматични трансмисии.

    На първо място, дори като се вземе предвид факта, че ресурсът и производителността на такива скоростни кутии е по-ниска от тази на "механиката", хидромеханичната скоростна кутия е доста надеждна и издръжлива. Сега нека разгледаме устройството за автоматична трансмисия.

    Автоматичната скоростна кутия се състои от следните основни елементи:

    • Конвертор на въртящ момент. Устройството изпълнява функцията на съединител по аналогия с ръчната скоростна кутия, но водачът не трябва да участва в смяната на определена предавка;
    • Планетна предавка, която е подобна на блок от зъбни колела в ръчна „механика“ и ви позволява да променяте предавателното число при смяна на предавките;
      Спирачната лента и съединителите (преден, заден съединител) позволяват плавно и навременно превключване на предавките;
    • Управление на автоматичната скоростна кутия. Това устройство включва маслена шахта (кутия), зъбна помпа и клапанна кутия;

    Автоматичната скоростна кутия се управлява с помощта на селектор. Като правило автоматичните трансмисии имат следните основни режими:

    • Режим P – паркиране;
    • Режим R – движение назад;
    • Режим N – неутрално предаване;
    • Режим D – шофиране напред с автоматично превключване на скоростите;

    Може да има и други режими. Например, режимът L2 означава, че само първата и втората предавки ще бъдат включени при движение напред, режимът L1 показва, че е включена само първата предавка, режимът S трябва да се разбира като спорт, може да има различни "зимни" режими и т.н.

    Освен това може да се приложи имитация на ръчно управление на автоматичната скоростна кутия, тоест водачът може сам да увеличава или намалява предавките (ръчно). Освен това добавяме, че автоматичната скоростна кутия също често има режим на отскачане (kick-down), което позволява на автомобила да ускорява рязко, когато е необходимо.

    Режимът „kick-down“ се задейства, когато водачът силно натиска газта, след което кутията бързо превключва на по-ниски предавки, като по този начин позволява на двигателя да се върти до високи обороти.

    Както можете да видите, автоматичната трансмисия всъщност се състои от преобразувател на въртящия момент, ръчна скоростна кутия и система за управление, които заедно образуват хидромеханична трансмисия. Нека да разгледаме устройството му.

    Принципът на действие и дизайн на преобразувателя на въртящия момент

    Box устройство - автоматично: как работи автоматичната трансмисия

    Необходим е преобразувател на въртящия момент, за да се предава и променя въртящият момент от двигателя към скоростната кутия. Преобразувателят на въртящия момент също намалява вибрациите. Устройството на преобразувателя на въртящия момент предполага наличието на помпа, турбина и реакторно колело.

    Преобразувателят на въртящия момент също има заключващ съединител и съединител с свободен ход. Преобразувателят на въртящия момент (газотурбинен двигател, често наричан "поничка" в ежедневието) е част от автоматичната трансмисия, но има отделен корпус, изработен от траен материал, изпълнен с работна течност.

    Работното колело на газотурбинния двигател е свързано с коляновия вал на двигателя. Турбинното колело е свързано със самата скоростна кутия. Между турбината и работното колело има и реакторно колело, което е неподвижно. Всяко от колелата на преобразувателя на въртящия момент има лопатки, които се различават по форма. Между лопатките са реализирани канали, през които преминава трансмисионната течност (трансмисионно масло, ATF, от английската автоматична трансмисионна течност).

    Заключване на преобразувателя на въртящия момент в някои режими на работа е необходим заключващ съединител. Превключващият съединител или свободният ход е отговорен за осигуряването на това, че твърдо закрепеното колело на реактора може да се върти в обратна посока.

    Сега нека да разгледаме как работи преобразувателят на въртящия момент. Неговата работа се основава на затворен цикъл и се състои в това, че трансмисионната течност се подава от работното колело към турбинното колело. След това течният поток навлиза в колелото на реактора.

    Лопатките на реактора са проектирани да увеличат дебита на ATP течността. След това ускореният поток се пренасочва към работното колело, което го кара да се върти с по-висока скорост.Резултатът е увеличаване на въртящия момент. Трябва да се добави, че максималният въртящ момент се постига, когато преобразувателят на въртящия момент се върти с най-ниската скорост.

    Когато коляновият вал на двигателя се завърти, ъгловите скорости на колелата на помпата и турбината се изравняват, докато потокът на трансмисионната течност променя посоката. След това се задейства съединителят на свободния ход, след което колелото на реактора започва да се върти. В този случай преобразувателят на въртящия момент преминава в режим на течно свързване, т.е.предава се само въртящ момент.

    По-нататъшното увеличаване на скоростта води до блокиране на преобразувателя на въртящия момент (заключващият съединител е затворен), в резултат на което има директен трансфер на въртящ момент от двигателя към кутията. В този случай блокирането на газотурбинния двигател се случва при различни предавки.

    Трябва да се отбележи, че в съвременните автоматични трансмисии е реализиран режим на работа с приплъзване на съединителя за заключване на преобразувателя на въртящия момент. Този режим изключва пълното блокиране на преобразувателя на въртящия момент.

    Този режим на работа може да бъде реализиран, ако условията са подходящи, т.е. когато товарът и скоростта са подходящи за неговото активиране. Основната задача на плъзгането на съединителя е по-интензивно ускорение на автомобила, намален разход на гориво, по-плавно и плавно превключване на предавките.

    В какво се състои автоматичната трансмисия: как е подредена и работи механичната част на кутията

    Box устройство - автоматично: как работи автоматичната трансмисия

    Самата автоматична скоростна кутия (автоматична скоростна кутия), подобно на механичната, променя въртящия момент на стъпки, когато автомобилът се движи напред, а също така ви позволява да се движите назад, когато е включена задната предавка.

    В същото време в автоматичните трансмисии обикновено се използва планетарна скоростна кутия. Това решение е компактно и дава възможност за ефективна работа. Например ръчните трансмисии често имат две планетарни предавки, които са свързани последователно и работят заедно.

    Комбинирането на редуктори дава възможност за получаване на необходимия брой степени (скорости) в кутията. Простите автоматични трансмисии имат четири стъпки (четиристепенна автоматична), докато съвременните решения могат да имат шест, седем, осем или дори девет стъпки.

    Планетарната скоростна кутия включва няколко планетни зъбни колела последователно. Такива зъбни колела образуват планетарен комплект зъбни колела. Всяка от планетарните предавки включва:

    • слънчева екипировка;
    • сателити;
    • пръстеновидна предавка;
    • карал;

    Възможността за промяна на въртящия момент и предаване на въртене става достъпна, когато елементите на планетарната предавка са блокирани. Един или два елемента могат да бъдат блокирани (слънчева или пръстенна предавка, носач).

    Ако пръстеновидната предавка е заключена, тогава се получава увеличение на предавателното отношение. Ако слънчевата предавка е неподвижна, предавателното отношение ще бъде намалено. Блокираният носител означава, че има промяна в посоката на въртене.

    Фрикционните съединители (съединители), както и спирачката, са отговорни за самото блокиране. Съединителите блокират помежду си частите на планетарната предавка, докато спирачката задържа необходимите елементи на скоростната кутия поради връзката с корпуса на скоростната кутия. В зависимост от дизайна на конкретна автоматична скоростна кутия може да се използва лентова или многодискова спирачка.

    Затварянето на съединителите и спирачките се дължи на хидравлични цилиндри. Управлението на такива хидравлични цилиндри се осъществява от специален модул (разпределителен модул).

    Дори в общия дизайн на автоматична скоростна кутия може да присъства превключващ съединител, чиято задача е да задържи носача, което му пречи да се върти в обратна посока. Оказва се, че предавките в автоматичната скоростна кутия се превключват благодарение на съединителите и спирачките.

    Управление на автоматичната скоростна кутия и принципът на действие на автоматичната скоростна кутия

    Box устройство - автоматично: как работи автоматичната трансмисия

    Що се отнася до принципите на работа на автоматичната скоростна кутия, кутията работи според даден алгоритъм за включване и изключване на съединителите и спирачките. Системата за управление за такова включване и изключване на съвременните скоростни кутии е електронна, тоест има селектор (лост), сензори и ECU за скоростната кутия.

    Блокът за управление на автоматичната скоростна кутия е интегриран в ECM и е тясно свързан с блока за управление на двигателя. По аналогия с ECU на двигателя, блокът за управление на автоматичната скоростна кутия също взаимодейства с различни сензори, които му предават сигнали за скоростта на скоростната кутия, температурата на течността на трансмисията, положението на педала на газа, режимите на настройка на селектора и т.н.

    Предавателният ECU обработва получените сигнали, след което изпраща команди към изпълнителните механизми в разпределителния модул. В резултат на това кутията определя коя предавка да включи при определени условия (висока или ниска).

    В същото време няма ясен алгоритъм, т.е. точката на преход към различни предавки е "плаваща" и се определя от самата ECU кутия. Тази функция позволява на системата да работи по-гъвкаво.

    Корпусът на клапана (известен още като хидравличен агрегат, хидравлична плоча, разпределителен модул) всъщност контролира трансмисионната течност ATF, като е отговорен за задействането на съединителите и спирачките в автоматичната трансмисия. Този модул има електромагнитни клапани (соленоиди) и специални клапани, които са свързани помежду си с тесни канали.

    Box устройство - автоматично: как работи автоматичната трансмисия

    Препоръчваме ви също да прочетете статията за това какво да правите, ако има теч между двигателя и скоростната кутия. В тази статия ще научите за причините, поради които двигателното масло от двигателя с вътрешно горене изтича в кръстовището на двигателя и скоростната кутия, и какво да правите в този случай.

    За смяна на предавките са необходими соленоиди, тъй като те регулират налягането на работната течност в кутията. Работата на тези клапани се контролира и регулира от блока за управление на автоматичната трансмисия. Клапаните отговарят за избора на режими на работа и се активират с помощта на лост (селектор).

    Помпата на скоростната кутия е отговорна за циркулацията на хидравличната течност в автоматичната трансмисия. Помпите са зъбни и лопатести, те се задвижват от главината на преобразувателя на въртящия момент. Важно е да се разбере, че помпата заедно с хидравличната плоча (корпус на клапана) са най-важните части при проектирането на хидравличната част на автоматичната скоростна кутия.

    Като се има предвид, че кутията има тенденция да се загрява по време на работа, автоматичната трансмисия често има собствена охладителна система. В същото време, в зависимост от дизайна, може да има отделен охладител за маслото за автоматичната трансмисия или охладител или топлообменник, който е включен в общата охладителна система на силовия агрегат.

    Какъв е долният ред

    Предвид горната информация става ясно, че автоматичната трансмисия е цял комплекс от механични, хидравлични и електронни устройства. В този случай управлението се извършва както от хидравлика, така и от електронен блок.

    Трябва също така да се отбележи, че разположението на автоматичните скоростни кутии може да се различава между автомобилите с предно и задно предаване, въпреки че повечето компоненти са еднакви.

    Ако говорим за механичната част на автоматичната скоростна кутия, в нейното устройство се използва планетарна предавка, която отличава този тип скоростна кутия от конвенционалната „механика“ (в механична скоростна кутия се поставят паралелни валове и фиксирани към тях зъбни колела, които сплетени помежду си).

    Що се отнася до преобразувателя на въртящия момент, това устройство може да се счита за отделен елемент на автоматичната трансмисия, тъй като двигателят с газова турбина е разположен между двигателя и скоростната кутия, изпълнявайки функциите на съединителя по аналогия с ръчната трансмисия.

    Box устройство - автоматично: как работи автоматичната трансмисия

    Препоръчваме също да прочетете статията за това как да спирате с двигателя. От тази статия ще научите как този метод на спиране и намаляване на скоростта на автомобила може да бъде полезен по време на експлоатацията на автомобила.

    Също така, маслената помпа в автоматичната скоростна кутия се задвижва от преобразувателя на въртящия момент. Посочената помпа създава работното налягане на трансмисионната течност, което от своя страна позволява управлението на трансмисията. 

    Накрая отбелязваме, че не трябва да се опитвате да стартирате автомобил с автоматична скоростна кутия без стартер (с ускорение), както често се практикува при автомобили с ръчна скоростна кутия. Факт е, че помпата за автоматична скоростна кутия се задвижва от двигателя.

    Оказва се, че докато двигателят с вътрешно горене не работи, няма да има налягане на работната трансмисионна течност в кутията. Това означава, че без налягане няма да е възможно да се управлява автоматичната скоростна кутия и независимо в коя позиция ще бъде селекторът за избор на режим на работа. Освен това опитът за стартиране на автомобил с автоматична машина „от тласкача“ може да доведе до сериозни повреди на трансмисията.

    Подобен...