Гидромеханическая коробка передач это автомат: Преимущества автомобилей с гидромеханическими коробками передачами

Содержание

Преимущества автомобилей с гидромеханическими коробками передачами


Условия работы водителя автомобиля все время усложняются из-за увеличения количества автомобилей и из-за роста грузовых и пассажирских потоков. Возникла необходимость облегчения работы водителя и повышения ее эффективности при одновременном повышении безопасности движения. Мощным средством решения этих сложных задач стала автоматизация управления автомобилем путем применения автоматических трансмиссий.


Самым распространенным видом автомобильной автоматической трансмиссии стала гидромеханическая передача. Из-за широкого распространения именно ее за рубежом называют «автоматическая трансмиссия».


Гидромеханическая передача содержит гидродинамический трансформатор, механические передачи и систему управления автоматическим переключением передач. При механической трансмиссии поток мощности от двигателя к колесам автомобиля идет через шестерни, т.е. через жесткую механическую связь. При гидромеханической же передаче этот поток мощности идет еще и через гидродинамический трансформатор, рабочие колеса которого связаны друг с другом через жидкость. Благодаря этому уменьшаются динамические нагрузки, вызываеые как крутильными колебаниями, идущими от двигателя, так и неравномерностью хода зубчатых передач. Смягчаются также динамические эффекты от неровностей дорожного покрытия.


Гидродинамический трансформатор благодаря особенностям своей характеристики изменяет (трансформирует) крутящий момент двигателя. Поэтому число передач в механической части гидромеханической передачи делается меньше числа передач в механических коробках передач — 5-6 передач вместо 13-16 в большегрузных автопоездах и на одну-две передачи меньше в легковых автомобилях.


Переключение передач в гидромеханических передачах осуществляется без разрыва потока мощности, обороты двигателя при этом изменяются плавно.


Перечисленные свойства гидромеханических передач придают автомобилям ряд ценных преимуществ.


Ниже кратко сообщается о 10 преимуществах автомобилей с гидромеханической передачей и обсуждаются 2 особенности: возможность увеличенных расходов топлива и большая стоимость гидромеханических передач по сравнению с механическими передачами. Эти особенности часто считаются недостатками гидромеханической передачи, но при внимательном рассмотрении таковыми не оказываются.


1. ЭКОЛОГИЯ


Когда автомобиль с механической передачей разгоняется для дальнейшего движения, то водитель последовательно использует все или почти все передачи коробки передач. Работа на каждой передаче сопровождается изменением частоты вращения вала двигателя от малой до максимальной при полной, как правило, подаче топлива. После достижения максимального значения частота вращения вала двигателя резко уменьшается для повторения такого же цикла на следующей передаче.


При таком режиме работы двигателя в атмосферу выбрасывается много токсичных веществ.


При использовании гидромеханической передачи экологические показатели улучшаются за счет сокращения числа переключений передач (меньшее количество передач) и за счет плавного изменения частоты вращения вала двигателя при этих переключениях. В литературе упоминались случаи, когда автомобили с механическими передачами не удавалось продать из-за несоответствия экологическим требованиям, и удавалось продать после достижения соответствия этим требованиям за счет установки на автомобили гидромеханических передач.


2. ОБЛЕГЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕМ


Для движения автомобиля с механической передачей постоянно используются 4 органа управления: педаль подачи топлива, педаль тормоза, педаль сцепления, рычаг переключения передач.


Для движения автомобиля с гидромеханической передачей постоянно используются 2 органа управления: педаль подачи топлива и педаль тормоза. Из-за автоматического переключения передач отпадает надобность в педали сцепления и в рычаге переключения передач. В гидромеханической передаче, правда, имеется еще один орган управления — механизм переключения передач, но, в отличие от механизма переключения механической коробки передач, он не используется при каждом переключении передач. Скорее его можно назвать избирателем режимов. В числе режимов: стоянка; нейтраль; задний ход; несколько режимов движения, в каждом из которых может использоваться определенная комбинация передач или быть постоянно включена одна передача. Режимы движения меняются редко.


3. БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ


Сокращение органов управления позволяет водителю при усложнении дорожной обстановки не отвлекаться на манипуляции органами управления, а уделить все внимание ситуации на дороге. Быстроте реакции водителя в сложной обстановке способствует и то, что при применении гидромеханической передачи органов оперативного управления всего два и для каждого можно использовать «свою ногу», которую не нужно куда-то переносить или на что-то переключать.


4. КОМФОРТАБЕЛЬНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ


Переключения передач в гидромеханической передаче происходят без разрыва потока мощности. Благодаря этому пассажиры и водитель не испытывают толчков и рывков, которыми неизбежно сопровождается переключение передач в механической коробке передач и которые зависят от квалификации водителя. При автоматическом переключении передач такой зависимости нет, движение происходит как бы при бесступенчатой трансмиссии и становится более комфортабельным.


5. ДВИЖЕНИЕ С МАЛЫМИ СКОРОСТЯМИ


В ряде случаев важна способность автомобиля двигаться с малыми скоростями — например, при «пробках» на дорогах. Благодаря гидродинамическому гидротрансформатору отсутствует жесткая связь двигателя с колесами автомобиля. Это позволяет давать любые обороты валу двигателя даже при стоящем на передаче неподвижном автомобиле. Давая двигателю малые обороты, можно обеспечить движение автомобиля со сколь угодно малой скоростью, не опасаясь заглохания двигателя.


6. ПРОХОДОМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ


Гидромеханическая передача позволяет гибко регулировать скорость автомобиля и величину подводимого к колесам автомобиля крутящего момента, работая только педалью подачи топлива.


Это существенно улучшает проходимость автомобиля. Значительно легче предотвращать проворот колес автомобиля на скользкой или обледенелой дороге, предотвращать срыв грунта при движении на сыпучих грунтах. Облегчается движение и в других тяжелых дорожных условиях.


7. КВАЛИФИКАЦИЯ ВОДИТЕЛЯ


Существенное упрощение управления автомобилем позволяет снизить требования к квалификации водителя. При освоении управления автомобилем с механической трансмиссией наибольшие трудности вызывает приобретение навыка в переключении передач, когда требуется сочетание выжима сцепления с переводом рукоятки переключения передач и последующее отпускание педали сцепления в сочетании с перемещением педали подачи топлива.


При гидромеханической передаче нужды в таком навыке нет, переключения передач происходят автоматически. Это существенно облегчает обучение управлению автомобилем и его эксплуатацию, снижает требования к квалификации водителя.


8. УТОМЛЯЕМОСТЬ ВОДИТЕЛЯ


Оценивать количественно такой сложный физиологический фактор, как утомляемость, чрезвычайно трудно, тем более, что одни и те же внешние воздействия на разных людей действуют по-разному. На физиологические оценки могут влиять и особенности конструкции автомобилей, не относящиеся к исследуемому фактору. Поэтому наиболее достоверными нам представляются оценки, которые делают водители по своим ощущениям и впечатлениям от работы на автомобилях с подлежащими оценке агрегатами.


Для примера можно взять автобус — условия работы водителя на нем наиболее тяжелые. Автобус останавливается на многочисленных остановках и перед светофорами, а затем снова разгоняется после каждой остановки. Для обеспечения такого режима движения водитель автобуса с механической трансмиссией в смену делает несколько тысяч переключений передач, выжимая сцепление при каждом переключении.


ЗИЛ незадолго до прекращения на нем производства автобусов построил небольшую партию автобусов с гидромеханическими передачами своей конструкции. Эти автобусы проходили эксплуатационные испытания в автобусных парках разных городов, перевозя пассажиров по рейсовым маршрутам. Пробеги этих автобусов исчислялись десятками тысяч километров.


Были случаи, когда в силу каких-то обстоятельств водителям приходилось работать две смены подряд. Водители отмечали, что за две смены работы подряд на автобусе с гидромеханической передачей они уставали так же, как за одну смену работы на автобусе с механической трансмиссией. Таков эффект влияния гидромеханической передачи на утомляемость водителей.


9. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ АГРЕГАТОВ АВТОМОБИЛЯ


Гидромеханическая передача благотворно влияет на долговечность двигателя и других агрегатов автомобиля. Ремонт АКПП требуется гораздо реже, чем механики. На эту тему имеется много публикаций, но лучше всего опираться на собственные данные, полученные в нашей стране на наших дорогах.


Лаборатории гидропередач ЗИЛ удалось получить количественные оценки применительно к грузовым автомобилям ЗИЛ, проведя длительные испытания гидромеханических передач фирмы Аллисон (США) на седельных тягачах ЗИЛ-130 В1 и на ряде других грузовых автомобилях ЗИЛ.


Испытания были сравнительными. Они длились около 12 лет. Одновременно испытывались 2 тягача ЗИЛ-130 В1 — один с гидромеханической передачей, другой со стандартной механической трансмиссией. На автомобиле с гидромеханической передачей первый отказ по гидромеханической передаче наступил через 800 тыс. км, второй — через 870 тыс. км. Предельного состояния у гидромеханической передачи достичь не удалось. После небольшого ремонта она была пригодна для дальнейшей эксплуатации.


За время сравнительных испытаний с пробегом 870 тыс. км на автомобиле с гидромеханической передачей были проведены следующиие ремонтные работы:


·        заменены 2 шасси;


·        заменены 4 двигателя;


·        проведено 8 текущих ремонтов двигателя.


На автомобиле с механической трансмиссией за это же время:


·        заменены 2 шасси;


·        заменены 4 двигателя;


·        проведено 9 текущих ремонтов двигателя;


·        заменены 13 ведомых дисков сцепления;


·        заменены 4 коробки передач;


·        проведено 4 текущих ремонтов коробок передач.


Видно, что применение гидромеханической передачи на одном конкретном автомобиле позволило сэкономить 4 коробки передач, 13 дисков сцепления и стоимость 4-х ремонтов коробки передач и одного ремонта двигателя.


Надо добавить, что испытания велись не поблизости от завода, что позволило бы опекать их и что-то подсказывать, а в Ульяновске, куда после первых месяцев наблюдения работники завода не показывались годами, и эксплуатация была самой рядовой (включая командировки на целину и т. д.).


Применение гидромеханической передачи увеличивает долговечность и других, кроме трансмиссии и двигателя, узлов автомобиля. Исследованиями ВКЭИавтобуспрома установлено, что применение гидромеханической передачи уменьшает уровень вибраций кузова автобуса, из-за чего увеличивается его долговечность.


10. СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ


При переключении передач в механической трансмиссии на время переключения неизбежно прерывается поток мощности, подводимой к ведущим колесам автомобиля. Происходит некоторое снижение скорости автомобиля. Это снижение скорости тем больше, чем в более трудных дорожных условиях происходит переключение передач — когда ухудшается «накат» автомобиля. За счет потери скорости при переключениях передач уменьшается и средняя скорость движения автомобиля, во многом определяющая его производительность.


На автомобиле с гидромеханической передачей поток мощности за время автоматического переключения передач не прерывается. Потери скорости и, следовательно, средней скорости движения, при этом не происходит.


При проведении на ЗИЛе сравнительных испытаний автопоездов ЗИЛ-130 В было установлено, что при движении по равнинному свободному шоссе средние скорости обоих поездов были практически одинаковыми. При движении же в городе, на холмистом шоссе и на горных дорогах средние скорости движения автомобиля с гидромеханической передачей были на 3,5…11% выше (тем выше, чем сложнее дорожные условия).


11. ТОПЛИВНАЯ ЭКОНОМИЧНОСТЬ (первая особенность)


Существует мнение, что автомобили с гидромеханической передачей расходуют больше топлива, чем автомобили с механическими коробками передач. Иногда это так, а иногда и не так — в каждом случае надо разбираться конкретно, опираясь на имеющий опыт.


При многолетних испытаниях гидромеханических передач фирмы Аллисон, о которых сказано выше, расход топлива на автомобиле с гидромеханической передачей был таким же, как на автомобиле с механической коробкой передач.


При сравнительных испытаниях грузовых автомобилей ЗИЛ на Симферопольском шоссе автомобили с гидромеханическими передачами по отношению к автомобилям с механическими коробками передач имели экономию топлива около 3%, а при испытаниях этих же автомобилей на менее загруженном Каширском шоссе автомобили с гидромеханической передачей расходовали топлива на 2% больше. Это еще раз говорит о том, что по расходу топлива гидромеханические передачи более эффективны в трудных условиях движения.


Говоря о расходах топлива, надо иметь в виду, что стоимость топлива при эксплуатации автомобилей составляет 14-18% общих эксплуатационных расходов. Если допустить перерасход топлива на 3%, то при прочих равных условиях это увеличило бы общие эксплуатационные расходы на 0,42-0,54%. Такое увеличение многократно перекроется снижением расходов на ремонты и замены агрегатов трансмиссии и других агрегатов, не говоря уже о трудно учитываемом, но несомненно ощутимом эффекте от улучшения экологических показателей и от повышения безопасности движения.


Расход топлива на любом автомобиле зависит от квалификации водителя. Американские исследователи по заказу армии США провели специальные испытания по оценке влияния квалификации водителя на расход топлива при различных видах автомобильной трансмиссии. Заказчик хотел узнать, как скажется на расходах топлива то, что в армейских условиях за руль садятся солдаты с различной водительской квалификацией. За эталон брался расход топлива, получавшийся у водителя высокой квалификации. Оказалось, что на автомобиле с гидромеханической передачей расход топлива у водителя невысокой квалификации был почти таким же, как у водителя высокой квалификации, а при механической трансмиссии водитель невысокой квалификации расходовал топлива значительно больше. Это позволяет считать, что во многих случаях использования гидромеханической передачи скорее можно говорить о равенстве расходов топлива или даже о его экономии, а не о его перерасходе.


12. СТОИМОСТЬ (вторая особенность)


Стоимость гидромеханической передачи надо сравнивать со стоимостью комплекта, который она заменяет — коробки передач, сцепления, усилителя сцепления и системы управления переключением передач. И в этом случае, однако, гидромеханическая передача дороже механической. Само по себе это ни о чем не говорит. Лучшее качество стоит денег. Сравнивать надо конечные результаты.


В приведенном выше конкретном примере с автопоездом ЗИЛ-130 В1 превышение стоимости гидромеханической передачи над стоимостью механической трансмиссии надо сравнивать с суммарной стоимостью 4-х коробок передач, 13-ти дисков сцепления, 4-х ремонтов коробок передач и 1-го ремонта двигателя. Сюда надо добавить стоимость простоев, вызванных этими заменами и ремонтами. Очевидно, что все эти затраты и неудобства значительно превышают разницу в стоимости сравниваемых агрегатов.


Учитывая все вышеизложенное, можно утверждать, что применение гидромеханических передач обеспечивает целый ряд преимуществ автомобилям всех классов.


Наиболее разительно эти преимущества проявляются в легковых автомобилях, на которых гидромеханические передачи получили наибольшее распространение. Применительно к легковым автомобилям из перечисленных выше преимуществ стоит выделить легкость управления, благодаря чему:


·        облегчилось и ускорилось обучение управлению автомобилем;


·        управление автомобилем стало доступно людям, для которых оно раньше было затруднено, в том числе женщинам всех возрастов и людям с физическими недостатками;


·        увеличилась комфортабельность езды:


·        уменьшилась утомляемость от управления автомобилем и от поездок в нем.


Существенным преимуществом является также повышение надежности и долговечности агрегатов автомобиля.

Гидромеханическая коробкая передач: устройство и прицип работы

Гидромеханическая коробка передач (ГМП) — это трансмиссия высокой проходимости с автоматическим управлением. ГМП поддерживает необходимую скорость автомобиля в разных режимах движения, упрощая процесс вождения. Подобные коробки используют в легковых автомобилях, грузовиках, автобусах, в тяжёлой технике мощностью до 1000 л. с. Гидромеханические коробки передач производят компании ZF, Borg Warner, Aisin, Mercedes-Benz, Voith, Honda, Allison, Caterpillar, Komatsu, БелАЗ и др.

Содержание

  1. Роль АКПП с гидромеханическим управлением
  2. Функции гидротрансформатора
  3. Конструкция гидромеханики
  4. Как работает вальная кпп
  5. Как работает планетарная кпп
  6. Электронная часть гидромеханической акпп
  7. Сильные и слабые стороны гидромеханики
  8. Перспективы использования гидромеханической коробки передач
  9. Заключение

Роль АКПП с гидромеханическим управлением

Что будет, если двигатель соединить напрямую с колёсами: машина лениво начнёт движение и поедет с максимальной скоростью 20 км/ч. По законам физики сила, которую должны преодолеть колёса равна F=ma+Fтр , где m — масса автомобиля, Fтр — сила трения с поверхностью земли. Двигатель достигнет максимальной мощности при оборотах 5000 — 6000 об/мин, но в таком режиме работы ресурс агрегата быстро иссякнет.

Чтобы мгновенно стартовать после нажатия педали газа, и защитить двигатель от перегрузки, в машине установлена трансмиссия. Она также способна изменять крутящий момент, ускоряя или замедляя автомобиль. Этот узел трансмиссии называется коробка переключения передач — КПП.

По типу переключения скоростей различают механические и автоматические КПП:

  • механикой полностью управляет водитель, выжимая педаль сцепления и переводя рычаг для изменения скорости;
  • в автоматах работает гидромеханическая передача с минимальным участием водителя.

Гидромеханическое управление облегчает и упрощает работу водителя, снимая часть «обязанностей». Плавность и бесшумность АКПП повышает комфорт вождения при трогании и разгоне. Также ГМП защищает двигатель и коробку от динамических нагрузок, которые может создать водитель, постоянно «выжимая» газ.

Основные элементы гидромеханической коробки передач:

  • гидротрансформатор;
  • масляный насос;
  • коробка передач;
  • система управления.

Функции гидротрансформатора

Гидромеханическая коробка передач работает за счёт движения жидкости, которую качает масляный насос. Главный «потребитель» масла — гидротрансформатор (ГДТ). ГДТ преобразует и передаёт крутящий момент от коленчатого вала в трансмиссию через работу жидкости.

Конструктивно ГДТ представляет собой набор лопастных колёс, «запертых» в герметичной камере в форме бублика:

  • насосное колесо приварено к чаше корпуса и соединено с коленвалом;
  • турбина через ступицу насажена на вал трансмиссии, и механически не связана с насосным колесом;
  • реакторное колесо установлено между турбиной и насосом. Предназначено для усиления крутящего момента.

Гидромеханическая коробка передач начинает работать с запуском двигателя: включается масляный насос и насосное колесо. На лопасти колеса попадает жидкость и раскручивается вокруг оси ГДТ. Под действием центробежной силы масло отбрасывается на лопасти турбины, проходит через реактор и возвращается к насосному колесу. Под давлением потока лопатки турбины начинают вращаться, передавая крутящий момент по валу в коробку передач.

Чем выше обороты двигателя, тем быстрее вращаются колёса ГДТ, а крутящий момент снижается. Без реактора «бублик» работал бы только в режиме гидромуфты, передавая вращение без трансформирования. В момент, когда скорости насоса и турбины выравниваются, реактор начинает свободно вращаться, усиливая давление жидкости, попадающей на лопасти насоса.

Большая часть энергии двигателя уходит на перемещение и нагрев масла в ГДТ. В результате снижается общий КПД, и растёт расход топлива. Для устранения этого недостатка в «бублик» устанавливают муфту блокировки с фрикционной накладкой. При включении муфты двигатель и трансмиссия жёстко сцепляются, и передача момента происходит без потерь.

Передаточное число гидротрансформатора достигает максимально 2,5 — 3, что не достаточно для устойчивой работы двигателя в разных режимах движения машины. Нет возможности включить задний ход, поскольку колёса ГДТ вращаются только в одном направлении. Для компенсации этих недостатков гидромеханическая коробка передач оснащена дополнительным узлом.

Конструкция гидромеханики

В ГМП применяют простые ступенчатые или планетарные механизмы с электронным управлением. Принцип работы гидромеханической коробки передач в обоих вариантах заключается в изменении скорости вращения выходного вала за счёт различных передаточных чисел зубчатых передач.

Как работает вальная кпп

Устройство гидромеханической коробки передач вального типа похоже на механическую КПП. Преобразование крутящего момента происходит ступенчато через включение и отключение зубчатых передач, расположенных на параллельных валах. Количество и размер шестерённых пар соответствует определённому передаточному числу.

Первичный, входной вал, получает крутящий момент от гидротрансформатора. Через пару постоянно сцепленных шестерней мощность передаётся на вторичный вал, а затем на колёса. Для получения прямой передачи, в конструкцию добавляют промежуточный вал, а первичный и вторичный валы располагают на одной оси.

Для расширения диапазона скоростей применяются многовальные конструкции с 4 и более валами. Работа коробки при этом усложняется, увеличиваются габариты и масса. Подобные ГМП встречаются на грузовиках-тягачах.

Зубчатыми передачами управляют фрикционные многодисковые муфты. Муфта становится тормозом, когда соединяется с корпусом ГМП. Для включения блокировки масляный насос подает гидравлическое давление на фрикционы. Благодаря фрикционам скорость переключается плавно, а использование гидропривода ускоряет торможение.

Гидромеханические коробки передач вального типа плохо справляются с растущей тягой от повышения грузоподъёмности транспорта, с ужесточением требований по топливной экономичности. Рост параметров значительно увеличивает массу и габариты конструкции. По этим причинам вальные КПП заменяют на планетарные передачи.

Как работает планетарная кпп

Инженеры предпочитают устанавливать в гидромеханическую КПП планетарный механизм вместо ступенчатой конструкции по следующим причинам:

  • компактные размеры;
  • плавная и быстра работа;
  • нет разрыва в передаче мощности при переключении передач;
  • большое количество передаточных чисел за счёт использования многорядных конструкций.

Простая планетарная передача состоит из центральных шестерней: с внутренними зубьями — короны, с внешними зубьями — солнца. Между ними обкатываются зубчатые колёса сателлиты, оси которых закреплены на раме-водиле. В зависимости от конструкции водило соединено с выходным валом или коронной шестерней.

Устройство планетарной коробки определяет её принцип действия. Чтобы изменить крутящий момент гидротрансформатора, один из элементов планетарной передачи вращают, а другой элемент затормаживают. Третий элемент становится ведомым, а его скорость определяется числом зубьев всех шестерней.

 

Для получения прямой передачи водило и солнечную шестерню жёстко соединяют. Корона не может проворачиваться относительно закреплённой системы, поэтому механизм вращается как единый узел. Передаточное число в этом случае равно 1.

Чтобы получить задний ход, центральные шестерни вращают в одну сторону. Для этого останавливают сателлиты, блокируя водило.

В качестве тормозов планетарной коробки передач используют тормозные ленты или фрикционные диски. Блокировочные элементы работают в автоматическом режиме по сигналу электроники.

Электронная часть гидромеханической акпп

В гидромеханическом автомате отсутствует сцепление, поэтому каждая ступень коробки снабжена элементом переключения. Работу элементов контролирует электронный блок ЭБУ, связанный с блоком управления двигателем. Во время переключения передач автоматически регулируется частота вращения мотора, что помогает достичь оптимальных рабочих характеристик агрегата.

Система электронного управления гидромеханической коробки передач разбита на подсистемы:

  • измерительную — для сбора параметров с датчиков давления, температуры и т.д.;
  • функциональную — для управления маслонасосом, регуляторами давления и т. д.;
  • управляющую — для выдачи сигнальных импульсов.

Для автоматизации управления помимо ЭБУ в систему входят электроклапаны, датчики, усилители, регуляторы, корректирующие элементы и т.д. Электроклапаны — соленоиды, расположены в гидроблоке, и по сигналу ЭБУ открывают канал гидроплиты для прохода жидкости к фрикционам, гидротрансформатору и другим узлам.

В зависимости от положения селектора ЭБУ действует по программному алгоритму, заложенному в память:

  • при плавном разгоне дроссельная заслонка двигателя открывается медленно. Компьютер отслеживает степень открытия заслонки и посылает импульсы узлам гидромеханической коробки передач для увеличения скорости. При достижении первой передачи (20 км/ч), коробка переходит на вторую скорость. Такой режим движения называется «экономичным»;
  • при агрессивном разгоне ЭБУ работает в «спортивном» режиме. Каждая последующая передача включаются после того, как двигатель максимально раскрутится. Если водитель отпустит педаль газа, обороты упадут не сразу. В этом режиме мотор развивает максимальную мощность, увеличивается расход топлива и снижается ресурс АКПП.

«Умное» управление проводит самодиагностику для корректирования работы ГМП. Например, если масло в коробке грязное, то в системе падает давление. Для защиты узлов ЭБУ может блокировать переключение передач, перераспределять нагрузку между электроклапанами, запретить включение гидротрансформатора. Неисправности и сбои в коробке компьютер записывает в виде кодов.

Компьютер умеет адаптироваться, выбирая подходящий режим под стиль вождения, динамику разгона и манеру торможения. Адаптация снижает износ коробки за счёт снижения числа переключений. При этом повышается комфорт водителя и безопасность движения.

Сильные и слабые стороны гидромеханики

Гидромеханическая коробка передач привлекает водителей простым управлением, плавностью переключения, низкой ценой по сравнению с вариаторами или DSG. И это ещё не все достоинства.

Сильные стороныСлабые стороны
 Высокая безопасность движения, поскольку водитель больше концентрируется на дороге.

 

Дорогой ремонт из-за сложной конструкции и количества электроники.
Лёгкая и быстрая обучаемость вождения для новичков.Высокий расход и стоимость оригинального масла .
Защита двигателя от перегрузок, за счёт автоматического переключения скоростей и адаптации к стилю вождения.При долгих и частых пробуксовках масло в коробке перегревается, поэтому нужно избегать движения по грязи.
КПД гидротрансформатора достигает 97% при включении муфты блокировки.Фрикционы истираются, загрязняя и перегревая трансмиссионную жидкость.
За счёт использования реактора момент на турбинном колесе ГДТ приумножает крутящий момент двигателя. Это повышает ресурс и проходимость автомобиля.В мороз гидромеханику нужно долго прогревать, чтобы масло пришло в рабочее состояние.
Гидромеханическая коробка передач

имеет возможность автоматизации каждого узла, что делает трансмиссию перспективной.

Автоматизация ГМП не позволяет водителю полностью «прочувствовать» управление автомобилем.

Гидромеханическая коробка передач будет работать безотказно долгие годы при регулярном техобслуживании и соблюдении условий эксплуатации.

Перспективы использования гидромеханической коробки передач

Гидромеханическая коробка  передач постоянно совершенствуется:

  • растёт число ступеней: ZF поставляет 9-ступенчатую ZF9НР для легковых автомобилей, Caterpillar устанавливает в спецтехнику 7-ступенчатые ГМП;
  • меняются кинематические схемы;
  • отрабатываются новые алгоритмы электронного управления;
  • снижается расход топлива и выбросов;
  • повышается скорость и плавность работы.

Большую перспективу имеет гидромеханическая коробка передач с планетарным механизмом. Трансмиссия подходит для маломощных и сверхмощных двигателей за счёт добавления новых планетарных рядов и варьирования передаточными числами. Новые технические решения повышают экономичность автомобиля. Добавление ступеней устраняет «провалы» в переключении скоростей, достигая максимальной плавности.

Производители выпускают ГМП разных типоразмеров для мощности двигателя от 50 до 1500 кВт. С ростом грузоподъёмности спецтехники увеличивается КПД и тяговые характеристики трансмиссии.

Развитие интеллектуальных автоматизированных систем управления и диагностики направлено на повышение эффективности автомобиля и обеспечения безопасности водителя. Гидромеханическая коробка передач приспособлена к автоматизации, что открывает большие возможности для расширения функциональности механизмов и систем.

Заключение

Гидромеханическая трансмиссия в автомобилях используется с 1940-х годов, а переход на электронное управление начался в 1980-х. С тех пор АКПП стала более функциональной, плавной, надёжной. Удачная конструкция позволяет совершенствовать систему управления и повышать технические характеристики, а значит расширять сферу применения гидромеханических коробок передач.

Трансмиссия

CVT в сравнении с автоматической коробкой передач: краткое руководство

В целом существует три различных типа трансмиссии. Даже если вы мало знаете о том, как работает коробка передач, вы, вероятно, слышали о механической и автоматической коробках передач. Вариатор — новейший тип трансмиссии. Ее иногда называют бесступенчатой ​​трансмиссией, и она представляет собой тип автоматической коробки передач.

Что означает CVT?

Autotrader объясняет, что термин CVT означает бесступенчатую трансмиссию.

Преимущества вариатора

В зависимости от автомобиля и водителя вариатор может обеспечить более плавное вождение по сравнению с традиционной автоматической коробкой передач.

По данным Carfax, одним из наиболее значительных преимуществ вариатора является то, что он часто более экономичен по топливу, чем обычный автомат. Это одна из причин того, что они становятся все более популярным выбором для автопроизводителей во многих транспортных средствах.

Как работает вариатор?

Чтобы понять, как работает бесступенчатая трансмиссия, в книге How Stuff Works вам нужно разобраться с механической и традиционной автоматической коробкой передач. В механике есть заданное количество передач, а водитель сам определяет, какое передаточное число ему нужно. Автомат также имеет заданное количество передач, но использует гидравлическую систему, которая реагирует на давление, создаваемое условиями, чтобы определить необходимую передачу без участия водителя.

Бесступенчатая трансмиссия похожа на автомат тем, что не использует никаких данных от водителя, но на этом сходство заканчивается. CVT не имеет передач. Вместо этого у него два шкива. Один шкив соединяется с двигателем, а другой соединяется с колесами. Гибкий ремень соединяет два шкива

Ширина шкивов меняется в зависимости от того, какая мощность нужна автомобилю. Когда один шкив становится больше, другой становится меньше. Поскольку ни шкивы, ни ремень не закреплены, они могут обеспечивать бесконечное количество передаточных чисел, в отличие от автомата, который имеет заданное количество передач.

Не все вариаторы одинаковы. Наиболее распространенным типом является шкив, но некоторые другие типы включают тороидальный вариатор, в котором используются вращающиеся диски вместе с силовыми роликами для получения того же результата, что и шкивы. Гидростатический вариатор использует насосы для управления потоком жидкости, которая затем создает вращательное движение.

Что такое пусковое устройство?

Toyota недавно внесла некоторые изменения в свой вариатор. CNET говорит, что теперь использует то, что они называют Launch gear, чтобы дать водителям ощущение обычной трансмиссии. Стартовая передача почти как первая передача в обычной автоматической коробке передач. По мере того, как автомобиль ускоряется, трансмиссия отключает его, поэтому он начинает работать как вариатор. Toyota говорит, что использование этих новых фиксированных передаточных чисел не только будет больше похоже на обычную коробку передач; это также повысит эффективность ремня и улучшит производительность.

Что лучше между вариатором и автоматической коробкой передач?

Одним из преимуществ вариатора является возможность непрерывного изменения передаточного числа. Это означает, что независимо от частоты вращения двигателя он всегда работает с максимальной эффективностью. В результате вариаторы часто обеспечивают лучшую экономию топлива, особенно при движении по городу.

Digital Trends сообщает, что большинство автомобилей, оснащенных вариаторами, обеспечивают более плавную езду, чем аналогичный автомобиль с обычным автоматом. Это потому, что передача никогда не переключается. Нет резкого переключения на пониженную передачу, когда автомобилю требуется дополнительная мощность, и нет ощущения рыскания передач, которое иногда ощущается с традиционной автоматической коробкой передач.

Бесступенчатая трансмиссия легче, чем традиционная автоматическая коробка передач, и это, в сочетании с более плавной работой, помогает улучшить топливную экономичность автомобилей, оснащенных вариаторной коробкой передач.

Из-за отсутствия зубчатой ​​передачи автомобилям с вариатором легче найти и поддерживать идеальное соотношение крутящего момента. Ему легче стартовать со светофора и легче подниматься по труднопроходимой местности, потому что переменная трансмиссия позволяет ему работать на правильной «передаче» и оставаться на ней.

Недостатки бесступенчатой ​​трансмиссии

Хотя отсутствие переключения на более высокую и более низкую передачи считается преимуществом бесступенчатой ​​трансмиссии, некоторые водители упускают ощущение движения автомобиля через точки переключения передач. Если вы предпочитаете более спортивное вождение, то отсутствие фиксированных передач делает езду менее увлекательной.

Еще одна жалоба водителей на бесступенчатую трансмиссию — это громкий гудящий звук, возникающий при ускорении. Это происходит потому, что вариатор заставляет двигатель постоянно работать на постоянно высоких оборотах, когда он набирает скорость. Как объясняет Car Engineer, широкая публика меньше принимает вариатор из-за разницы в восприятии шума механической или ступенчатой ​​автоматической трансмиссии.

Ремонт или замена вариаторов могут быть дорогими по сравнению с обычной автоматической коробкой передач.

Некоторые из распространенных проблем, с которыми сталкиваются владельцы, включают перегрев, проскальзывание и внезапную потерю ускорения. Дрожание также является распространенной проблемой.

Поскольку работа вариаторов зависит от ремней, если они чрезмерно растягиваются или изнашиваются, трансмиссия может полностью выйти из строя.

AutoDNA объясняет распространенные недостатки CVT:

  • У них нет ощущения связи между акселератором и двигателем во время ускорения.
  • Существуют ограничения на двигатели, которые могут работать с вариатором, с точки зрения мощности и размера.
  • Они не служат так долго, как обычная трансмиссия.
  • С вариаторами труднее работать. Даже базовое техническое обслуживание часто должен выполнять обученный механик.

Преимущества автоматической трансмиссии

По словам Mister Transmission, несмотря на то, что у вариатора есть некоторые преимущества, традиционные автоматические трансмиссии также имеют некоторые преимущества.

  • У них есть более связанное чувство между двигателем и скоростью транспортного средства.
  • Водитель лучше чувствует контроль при фактическом переключении на повышенную и пониженную передачу.
  • Автоматические коробки передач дешевле в обслуживании.
  • Они делают вождение более увлекательным.

Недостатки автоматической трансмиссии

Как и вариатор, автоматическая трансмиссия также имеет некоторые недостатки. Вот некоторые из них:

  • Они менее экономичны, чем вариаторы.
  • Автоматика производит больше выбросов.
  • Водителям приходится охотиться за передачами при подъеме на холмы.

Как работают автоматические коробки передач?

How Stuff Works объясняет, что в автоматической коробке передач используются наборы шестерен, гидравлическая система и преобразователь крутящего момента. Гидравлическая система регулирует ремни и муфты, управляющие наборами передач, а насос прокачивает трансмиссионную жидкость. Давление жидкости заставляет клапаны переключения открываться и закрываться, что приводит к размыканию различных контуров шестерен.

Теперь вы знаете разницу между коробкой передач CVT и автоматической коробкой передач. Какой из них работает для вас?

Источники:

https://www.digitaltrends.com/cars/manual-vs-automatic-transmission/

https://www.aamcoleessummit.com/Blog/Article/The-CVT-Transmission-Pros- and-Cons-You-Should-Know

https://www.sunautoservice.com/how-does-an-automatic-transmission-work/

http://www.car-engineer.com/the-continuously -переменная-трансмиссия-вариатор/

https://www.classictoyotatyler.com/blogs/2332/toyota-direct-shift-cvt-tyler/

Как работает автоматическая коробка передач

Начнем с того, что автомобили, оснащенные автоматическими коробками передач, появились в США в 1940-е годы. Как известно, наличие автоматической коробки передач значительно облегчает эксплуатацию автомобиля, снижает нагрузку на водителя, повышает безопасность и т. д.

Отметим, что под «классической» коробкой-автоматом следует понимать гидромеханическую трансмиссию (гидромеханический автомат). Далее рассмотрим устройство коробки – автомат, конструктивные особенности, а также преимущества и недостатки данного типа коробки передач.

Автоматическая коробка передач: преимущества и недостатки

Мужчина за рулем автомобиля увеличивает передачу. Подробности.

Начнем с плюсов. Установка автоматической коробки передач позволяет водителю не пользоваться рычагом переключения передач во время движения, а также ногой не приходится постоянно выжимать сцепление при движении вверх или вниз.

Другими словами, изменение скорости происходит автоматически. То есть коробка сама учитывает нагрузку на ДВС, скорость автомобиля, положение педали газа, желание водителя резко ускориться или двигаться плавно и т. д.

Что касается минусов, то они тоже имеются. Во-первых, конструктивно АКПП представляет собой сложный и дорогой агрегат, характеризующийся пониженной ремонтопригодностью и ресурсом по сравнению с механическими (ручными) коробками передач. Автомобиль с коробкой передач такого типа потребляет больше топлива; автоматическая коробка передач дает меньший крутящий момент на колеса, так как КПД автоматической коробки передач несколько снижается.

Также наличие в автомобиле автоматической коробки передач накладывает определенные ограничения на водителя. Например, автоматическую коробку передач нужно прогревать перед поездкой; желательно избегать постоянных резких стартов и чрезмерного торможения.

Автомобиль с автоматической коробкой передач не допускается буксовать, не допускается буксировка автомобиля с автоматической коробкой передач на большой скорости на большие расстояния без вывешивания ведущих колес и т. д. Добавим также, что такая коробка сложнее и дороже дорогой в обслуживании.

Коробка автомат: устройство

Итак, даже с учетом некоторых недостатков, автоматическая гидромеханическая коробка передач по ряду причин долгое время оставалась наиболее распространенным решением для изменения крутящего момента среди других типов автоматических коробок передач.

Прежде всего, даже учитывая, что ресурс и производительность таких коробок передач ниже, чем у «механики», гидромеханическая коробка передач достаточно надежна и долговечна. Теперь рассмотрим устройство автоматической коробки передач.

Автоматическая коробка передач состоит из следующих основных элементов:

  • Гидротрансформатор. Устройство выполняет функцию сцепления по аналогии с механической коробкой передач. При этом водителю не обязательно участвовать в переключении на ту или иную передачу;
  • Планетарная передача, аналогичная блоку шестерен в ручной «механике» и позволяющая изменять передаточное число при переключении передач;
  • Тормозная лента и фрикционы (передний, задний фрикцион) обеспечивают плавное и своевременное переключение передач;
  • Управление автоматической коробкой передач. В состав этого узла входят масляный картер (поддон коробки), шестеренчатый насос и клапанная коробка;

Автоматическая коробка передач управляется с помощью селектора. Как правило, АКПП имеют следующие основные режимы:

  • Режим P – парковка;
  • Режим Р – движение назад;
  • Режим N — нейтральная передача;
  • Режим D – движение вперед с автоматическим переключением передач;

Могут быть и другие режимы. Например, режим L2 означает, что при движении вперед будут включены только первая и вторая передачи, режим L1 означает, что будет включена только первая передача, модель S следует понимать как спортивную, могут быть различные «зимние» режимы. и др.

Дополнительно может быть реализована имитация ручного управления АКПП. То есть водитель может самостоятельно (вручную) повышать или понижать передачи. Также добавим, что коробка-автомат часто имеет режим кик-дауна (кик-даун), позволяющий машине резко разгоняться при необходимости.
Режим «кик-даун» срабатывает при резком нажатии водителем на газ, после чего коробка быстро переключается на пониженные передачи, тем самым позволяя двигателю раскрутиться до высоких оборотов.

Как видите, коробка автомат фактически состоит из гидротрансформатора, механической коробки передач и системы управления, которые вместе образуют гидромеханическую коробку передач. Давайте посмотрим на его структуру.

Принцип работы и устройство гидротрансформатора

Гидротрансформатор необходим для передачи и изменения крутящего момента от двигателя к коробке передач. Преобразователь крутящего момента также снижает вибрацию. Устройство гидротрансформатора предполагает наличие насоса, турбины и реакторного колеса.

Гидротрансформатор также имеет муфту блокировки и муфту свободного хода. Преобразователь крутящего момента (газотурбинный двигатель, часто называемый в быту «бубликом») входит в состав автоматической коробки передач. Однако он имеет отдельный корпус из прочного материала, заполненный рабочей жидкостью.

Рабочее колесо газотурбинного двигателя соединено с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо соединено с самой коробкой передач. Также между турбиной и рабочим колесом находится реакторное колесо, которое является неподвижным. Каждое из колес гидротрансформатора имеет лопасти различной формы. Между лопатками реализованы каналы, по которым проходит трансмиссионная жидкость (трансмиссионное масло, ATF, от англ. Automatic Transmissions Fluid).

Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в некоторых режимах работы. Обгонная муфта или обгонная муфта обеспечивает возможность вращения жестко закрепленного реакторного колеса в противоположном направлении.

Теперь давайте посмотрим, как работает гидротрансформатор. Его работа основана на замкнутом цикле и состоит из трансмиссионной жидкости, подаваемой от рабочего колеса к турбинному колесу. Затем поток жидкости поступает в колесо реактора.

Лопасти реактора предназначены для увеличения расхода жидкости АТФ. Затем ускоренный поток перенаправляется на рабочее колесо, заставляя его вращаться с более высокой скоростью. В результате увеличивается крутящий момент. Следует добавить, что максимальный крутящий момент достигается, когда гидротрансформатор вращается с наименьшей скоростью.

При вращении коленчатого вала двигателя угловые скорости насосного и турбинного колес уравниваются, а поток жидкости коробки передач меняет направление. Затем срабатывает муфта свободного хода, после чего начинает вращаться реакторное колесо. В этом случае гидротрансформатор переходит в модель гидромуфты; передается только крутящий момент.

В современных АКПП следует учесть, что реализован режим работы с пробуксовкой муфты блокировки гидротрансформатора. Этот режим исключает полную блокировку гидротрансформатора.

Вы можете реализовать этот режим работы, если условия подходят, когда нагрузка и скорость подходят для его активации. Основная задача пробуксовки сцепления – более интенсивный разгон автомобиля, снижение расхода топлива, более мягкое и плавное переключение передач.

Из чего состоит коробка автомат как устроена и работает механическая часть коробки

Сама коробка автомат (АКПП), как и механическая, ступенчато изменяет крутящий момент при движении автомобиля вперед и также позволяет ему двигаться назад при включении задней передачи.

При этом в АКПП обычно используется планетарный редуктор. Это решение компактно и позволяет эффективно работать. Например, механические коробки передач часто имеют две планетарные передачи, которые соединены последовательно и работают вместе.

Комбинирование редукторов позволяет получить необходимое количество ступеней (скоростей) в коробке. Простые АКПП имеют четыре ступени (четырехступенчатый автомат), а современные решения могут иметь шесть, семь, восемь и даже девять ступеней.

Планетарный редуктор включает в себя несколько последовательных планетарных передач. Такие редукторы образуют планетарную передачу. Каждая планетарная передача включает:

  1. солнечную шестерню;
  2. спутника;
  3. зубчатый венец;
  4. проехал;

Возможность изменения крутящего момента и передачи вращения становится доступной при блокировке элементов планетарной передачи. Вы можете заблокировать один или два элемента (солнечное или зубчатое колесо, водило).

Если зубчатый венец заблокирован, то происходит увеличение передаточного числа. Если солнечная шестерня неподвижна, то она уменьшит передаточное число. Заблокированное водило означает изменение направления вращения.

Замыкание фрикционов и тормозов происходит за счет гидроцилиндров. Управление такими гидроцилиндрами осуществляется из специального модуля (распределительного модуля).

Даже в общей конструкции автоматической коробки передач может присутствовать обгонная муфта; задача состоит в том, чтобы удерживать носитель, что не дает ему вращаться в обратную сторону. Получается, что передачи в АКПП переключаются благодаря сцеплениям и тормозам.

Управление автоматической коробкой передач и принцип работы автоматической коробки передач

Что касается принципов работы АКПП, то коробка работает по заданному алгоритму включения и выключения сцепления и тормозов. Система управления включением и выключением современных коробок передач электронная; у него есть селектор (рычаг), датчики и ЭБУ.

Блок управления автоматической коробкой передач интегрирован в ECM и тесно связан с блоком управления двигателем. По аналогии с ЭБУ двигателя блок управления АКПП взаимодействует с различными датчиками, передающими сигналы о частоте вращения коробки передач, температуре трансмиссионной жидкости, положении педали газа, режимах установки селектора и т. д.

ЭБУ коробки передач обрабатывает полученные сигналы, а затем отправляет команды исполнительным механизмам в распределительном модуле. В результате коробка сама определяет, какую передачу включать в тех или иных условиях (высокую или пониженную).

При этом нет четкого заданного алгоритма; то есть точка перехода на разные передачи «плавающая» и определяется самой коробкой ЭБУ. Эта функция позволяет системе работать более гибко.

Гидроблок (он же гидроблок, гидроплита, распределительный модуль) собственно и управляет трансмиссионной жидкостью ATF, отвечающей за срабатывание фрикционов и тормозов в АКПП. Этот модуль имеет электромагнитные клапаны (соленоиды) и специальные клапаны, которые соединены между собой узкими каналами.

Соленоиды нужны для переключения передач, так как они регулируют давление рабочей жидкости в коробке. Работа этих клапанов контролируется и регулируется блоком управления АКПП. Клапаны отвечают за выбор режимов работы и активируются с помощью рычага (селектора).

Насос коробки передач отвечает за циркуляцию гидравлической жидкости в АКПП. Насосы шестеренчатые и крыльчатые; ступица гидротрансформатора приводит их в движение. Важно понимать, что насос вместе с гидроплитой (гидроблоком) являются важнейшими деталями в гидравлической части автоматической коробки передач.

Коробка имеет свойство нагреваться в процессе работы, поэтому коробка автомат часто имеет собственную систему охлаждения. При этом в зависимости от конструкции может быть отдельный масляный радиатор АКПП или радиатор или теплообменник, входящий в общую систему охлаждения силового агрегата.

Каков итог?

Учитывая приведенную выше информацию, становится понятно, что автоматическая коробка передач представляет собой комплекс механических, гидравлических и электронных устройств. При этом управление осуществляется как гидравликой, так и электронным блоком.

Следует также учитывать, что компоновка автоматических коробок передач может различаться между переднеприводными и заднеприводными автомобилями, хотя большинство компонентов одинаковы.

Что касается гидротрансформатора, то данное устройство можно считать отдельным элементом АКПП, так как ГТД размещен между двигателем и коробкой передач, выполняя функции сцепления по аналогии с МКПП.

Также масляный насос внутри АКПП приводится от гидротрансформатора. Указанный насос создает рабочее давление трансмиссионной жидкости, что, в свою очередь, позволяет управлять коробкой передач.

Back to top