Принцип работы автоматической коробки передач: устройство и принцип работы классического автомата

Содержание

Конструкция автоматической коробки передач

Всего конструкцию автоматической коробки передач можно разделить на два типа. Они могут различаться  по динамике управления автомобиля или прямой эффективности воздействия. Автоматические коробки передач обеспечивают такое переключение передач, которое не ведет к уменьшению мощности передаваемой к ведущим колесам автомобиля во время переключения.

Но у коробок передач с ручным управлением также имеются недостатки. Если взять грузовой автомобиль, то каждое переключение передачи ведет к потерям мощности. Правда эта конструкция обеспечит небольшими промежутками между передаточными числами, высокий КПД, повышается экономичность работы двигателя,

Принцип действия полуавтоматической коробки передач:

принцип действия основан на преобразование электрического сигнала в гидравлическое или пневматическое давление с помощью специального блока. Сигналы на него поступают от приводимого в действие водителем рычага. Преимущество таких коробок состоит в том, что уменьшается усилие необходимое для переключения передач и очень простая схема переключения.

В конструкции автоматических коробок передач автоматическими являются как коробка передач, так и механизм управления коробкой передач.

Механизм управления автоматической коробки передач состоит из специального встроенного переключателя или из кнопок +/- с возможностью перехода на ручной режим переключения передач. Это сделано для того, чтобы дать возможность водителю самому выбирать необходимые переключения для выбора оптимального решения в целях экономичности автомобиля и его управляемости.

Автоматические коробки выполняют переключение передач без участия водителя. Потери мощности в автоматической коробке больше, чем в механической. Правда автоматическая коробка позволяет поддерживать работу двигателя в максимально экономичном режиме.

Конструкция автоматической коробки передач

:

—         Гидротрансформатора – предназначен для троганья с места, поглащения колебаний и увеличения крутящего момента

—         Блокировочной муфты

—         Планетарных механизмов

—         Многодисковых фрикционов с гидравликой

—         Дисковые ленточные тормоза – служат для переключений без потери мощности

—         Механизм переключения

—         Механизм планетарной передачи

—         Системы управления

—         А также программа, которая регулирует переключение передач

— Гидронасос – служит для создания давления в целях работы элементов переключения, обеспечивая смазку и охлаждение автоматической  коробки передач, а также подает жидкость к гидротрансформатору.

Конструкция 5-ступенчатой автоматической коробки передач легкового автомобиля:

1 – ведущий вал

2 – блокировочная муфта гидротрансформатора

3 – гидротрансформатор

4 – ступенчатая планетарная передача

5 – электронно-гидравлическое управление

6 – ведомый вал

Устройство коробки передач, подробнее…

{jcomments on}

Как работает автоматическая коробка передач?

Если Вы когда-либо водили автомобиль с автоматической коробкой передач, то Вы знаете, что существуют два основных отличия между автоматической и механической трансмиссиями:
  • В автомобилях с автоматом нет педали сцепления.
  • В автомобилях с автоматом не нужно переключать передачи. Как только Вы поставите селектор в положение Drive, переключение происходит автоматически.
Как автоматическая коробка передач (с гидротрансформатором крутящего момента), так и механическая (со сцеплением) предназначены для выполнения одной функции, но работают они совершенно по-разному. Автоматическая коробка передач работает абсолютно удивительным образом!

В этой статье мы расскажем о том, как устроена коробка-автомат. Мы начнем с рассказа об основном компоненте такого типа коробки — планетарной передачи.

Назначение автоматической коробки передач

Расположение автоматической коробки передач. Также как и механическая коробка передач, коробка-автомат позволяет двигателю работать в ограниченном диапазоне оборотов, обеспечивая широкий диапазон скоростей.

Без трансмиссии было бы доступно только одно передаточное отношение, и это отношение выбиралось бы в зависимости от необходимой максимальной скорости. Если Вам нужна максимальная скорость 120 км/ч, то такое передаточное отношение соответствует третьей передаче в большинстве автомобилей с механической коробкой.

Но, скорее всего, вы никогда не пробовали водить только на третьей передаче. А если и пробовали, то, наверняка, замечали, что при трогании автомобиль не обеспечивает разгон, а на максимальной скорости тахометр уходит в красную зону. Такой автомобиль быстро выйдет из строя, и его будет практически невозможно водить.

По этой причине в трансмиссии присутствуют передачи для наиболее эффективного использования крутящего момента двигателя и обеспечения работы двигателя на соответствующих оборотах. При буксировке или перевозке тяжелых грузов, коробка передач нагревается настолько сильно, что трансмиссионная жидкость может загореться. Для защиты трансмиссии от серьезных повреждений, водителям, занимающимся буксировкой, рекомендуется покупать автомобили с охладителем масла коробки передач.

Основным различием между механической и автоматической коробками передач является то, что механическая коробка блокирует и разблокирует шестерни для обеспечения различных передаточных отношений, в то время как в автоматической коробке один и тот же набор шестерен обеспечивает различные передаточные отношения. Планетарная передача является механизмом, применяющимся в автоматической коробке передач.

Давайте рассмотрим, как работает планетарная передача.

Слева направо: кольцевая шестерня, водило, две солнечные шестерни Если Вы разберете автоматическую коробку передач, то увидите, что в достаточно небольшом пространстве расположено большое количество деталей. Среди всего прочего, Вы обнаружите:
  • Хитроумную планетарную передачу
  • Ленточные тормоза для блокировки элементов передачи
  • Муфты, работающие в масле, для блокировки других элементов передачи
  • Достаточно необычная гидравлическая система, которая управляет работой ленточных тормозов и муфт
  • Большой шестеренчатый насос для циркуляции трансмиссионной жидкости
Планетарная передача — самая важная часть коробки. Она обеспечивает весь диапазон передаточных отношений автоматической коробки передач. Все остальные устройства лишь помогают работе планетарной передачи. В настоящее время планетарные передачи используются довольно часто, например, в электрошуруповертах. В автоматической коробке расположено две планетарные передачи, объединенные в один компонент.

Любая планетарная передача состоит из трех основных компонентов:

  • Солнечная шестерня
  • Сателлиты и водило
  • Кольцевая шестерня
Каждый из этих трех компонентов может выступать в роли входной или выходной шестерни или блокироваться. Выбор функции каждого компонента определяет передаточное отношение.

Двухступенчатая планетарная передача

В трансмиссии такого типа используется набор шестерен, который называется двухступенчатая планетарная передача. Она выглядит, как обычная планетарная передача, но, на самом деле, это две объединенные планетарные передачи. В ней используется одна кольцевая шестерня, которая всегда является выходной, а также две солнечные шестерни и два набора сателлитов.

Давайте рассмотрим некоторые элементы:

Расположение шестерней в коробке. Слева направо: кольцевая шестерня, водило, две солнечные шестерни На фото ниже представлено расположение сателлитов в водиле. Обратите внимание, что сателлит справа расположен ниже, чем сателлит слева. Сателлит справа не сопряжен с кольцевой шестерней, он сопряжен с другим сателлитом. Только сателлит слева сопряжен с кольцевой шестерней.
Водило: Обратите внимание, что используется два набора сателлитов. На фото ниже Вы можете увидеть, что находится внутри водила. Меньшие шестерни сопряжены только с меньшей солнечной шестерней. Большие сателлиты сопряжены с большей солнечной шестерней и меньшими сателлитами.
Водило: Обратите внимание, что используется два набора сателлитов.

Муфты и ленточные тормоза в автоматической коробке передач

Каждое передаточное отношение коробки соответствует определенной передаче. Если говорить о повышающей передаче:

В коробке передач с повышающей высшей передачей, вал, соединенный с корпусом гидротрансформатора (который прикреплен к маховику двигателя), соединен с водилом при помощи муфты. Меньшая солнечная шестерня вращается свободно, в то время как большая солнечная шестерня блокируется ленточным тормозом повышающей передачи. В данном случае, отсутствуют элементы, соединенные с турбиной; входной крутящий момент идет от гидротрансформатора.

Для перехода в режим повышающей передачи требуется сопряжение и блокировка различных элементов при помощи муфт и ленточных тормозов. Водило соединяется с гидротрансформатором при помощи муфты. Меньшая солнечная шестерня отсоединяется от турбины при помощи муфты для обеспечения свободного вращения. Большая солнечная передача удерживается ленточным тормозом для предотвращения вращения. Каждое переключение передачи вызывает последовательность подобных событий, в которых задействованы различные муфты и ленточные тормоза. Давайте рассмотрим ленточные тормоза.

Ленточные тормоза

В автоматической коробке передач используются два ленточных тормоза. Буквально говоря, ленточные тормоза в коробке передач представляют собой стальные ленты, которые оборачиваются вокруг элементов блока шестерен и соединяются с корпусом. Они приводятся в действие гидравлическими цилиндрами в корпусе коробки передач.
Ленточный тормоз На фото выше представлен один из ленточных тормозов в корпусе коробки передач. Блок шестерен на фото не показан. Металлический трос соединен с поршнем, который приводит в действие ленточный тормоз.
Поршни, приводящие ленточные тормоза в действие, представлены на фото. На фото выше изображены два поршня, приводящие в действие ленточные тормоза. Гидравлическое давление нагнетается в цилиндр несколькими клапанами, в результате чего поршни давят на ленточный тормоз, и шестерня блокируется.

Работа муфт в коробке передач осуществляется немного сложнее. В автоматической коробке передач используются четыре муфты. Каждая муфта приводится в действие гидравлической жидкостью под давлением, которая поступает в поршень каждой муфты. Пружина обеспечивает возврат муфты в начальное положение при отсутствии давления. Ниже представлен поршень и барабан муфты. Обратите внимание на резиновую прокладку поршня — она меняется при капитальном ремонте коробки передач.

Одна из муфт коробки передач На следующем фото представлены сменные диски из фрикционного материала и стальные пластины. Фрикционный материал имеет пазы на внутренней стороне для зацепления с шестерней. Стальные пластины имеет пазы на внешней стороне для зацепления с корпусом муфты. Эти диски муфты также меняются при капитальном ремонте коробки передач.
Диски муфты Давление на муфты подается по каналам в валах. Гидравлическая система контролирует работу муфт и ленточных тормозов и включает необходимое устройство в нужный момент.

Автоматическая коробка передач: гидравлика, насосы и центробежный регулятор

Гидравлика
Автоматическая коробка передач выполняет несколько задач. Вы чаще всего даже не подозреваете, сколько обязанностей на нее возлагается. Ниже мы привели некоторые функции коробки-автомата:
  • При работе в режиме повышающей передачи (четырехступенчатая коробка), трансмиссия автоматически выбирает передачу, соответствующую скорости автомобиля и положению педали газа.
  • При медленном разгоне, переключение передач происходит на более низких оборотах, чем когда Вы до конца нажимаете на педаль газа.
  • При нажатии газа в пол, коробка переходит на более низкую передачу.
  • При переводе селектора на пониженную передачу, коробка переходит на более низкую передачу, независимо от скорости автомобиля. Если автомобиль едет слишком быстро, коробка ждет до замедления, после чего переходит на пониженную передачу.
  • При выборе второй передачи, коробка не переходит ни на повышенную, ни на пониженную передачу, даже при полной остановке автомобиля, если Вы не переведете селектор в другое положение.
Скорее всего, Вы видели, как это работает. «Мозги» коробки контролируют эти и многие другие функции. Каналы, представленные на фото, подводят жидкость к различным компонентам коробки. Каналы вырезаны в металлических деталях и являются эффективным механизмом подвода жидкости. Без них потребовалось бы использование многочисленных патрубков, соединяющих различные части трансмиссии. Далее мы рассмотрим основные компоненты гидравлической системы.

Насос
В автоматической коробке передач используется насос, который называется шестеренчатый насос. Данный насос обычно располагается на корпусе коробки передач. Насос подает жидкость из поддона коробки в гидравлическую систему. Насос также питает охладитель масла коробки передач и гидротрансформатор.

Шестеренчатый насос автоматической коробки передач Внутренняя шестерня насоса крепится к корпусу гидротрансформатора для обеспечения скорости вращения, одинаковой с двигателем. Внутренняя шестерня вращает коронную. При вращении шестерней, жидкость, с одной стороны, подается в серповидную полость, с другой — поступает в гидравлическую систему.

Центробежный регулятор
Центробежный регулятор представляет собой «умный» клапан, который «сообщает» коробке передач скорость движения автомобиля. Он подключается на выходе, поэтому, чем быстрее едет автомобиль, тем выше скорость вращения центробежного регулятора. В центробежном регуляторе установлен подпружиненный клапан, степень открытия которого зависит от скорости вращения регулятора — чем выше скорость вращения, тем больше открывается клапан. Жидкость от насоса подается на регулятор через ведомый вал.

Чем быстрее едет автомобиль, тем выше скорость вращения регулятора, тем больше открывается клапан, и тем выше давление подаваемой жидкости.

устройство и принцип работы для чайников

Автоматическая коробка передач — это часть трансмиссии, способная регулировать крутящий момент и скорость движения транспортного средства. Это значит, что больше не нужно рассчитывать момент, когда зажимать сцепление и отпускать его, а также переключать скорости вручную.

В данной статье рассмотрим принципы работы механизма.

История создания автоматической коробки передач

Автоматизация трансмиссии исторически происходила в три этапа. Первым попытку сделать авто более самостоятельным предпринял Генри Форд в начале ХХ века. Ford T имел планетарную КП, которая требовала меньше навыков от автолюбителей по переключению скорости, чем обыкновенная механическая.

На следующем этапе в производство поступили автомобили с полуавтоматической трансмиссией. В них автоматизация направлена либо на самостоятельное переключение передач, либо на отказ от использования сцепления, что существенно облегчало вождение транспортного средства.

Знаете ли вы? Такую полуавтоматическую трансмиссию используют до сих пор на скутерах.

Последним этапом к переходу на автоматическую трансмиссию была система, предложенная разработчиками американской компании General Motors. В её основе лежала планетарная модель, ранее использовавшаяся на заводе «Форд», а также гидравлика, которая сама включалась в момент, когда необходимо изменить передачу. Оба принципа лежат в основе современной АКПП.

Устройство узлов и механизмов

Автоматическая коробка передач условно состоит из трёх основных частей:

  1. Механической. В её обязанности входит изменение скорости транспортного средства, а также непосредственное переключение скоростей.
  2. Гидравлической. Данная часть АКПП передаёт крутящий момент между составными частями КП без каких-либо действий водителя.
  3. Электронной. Данная составляющая является мозгом коробки передач, который следит за работой механической и гидравлической систем, а также передаёт сигналы к другим узлам автомобиля.

Составные части автоматической КП:

  • гидротрансформатор. В основе работы транспортного средства лежит двигатель, без которого любые манипуляции невозможны. То же самое можно сказать и про трансмиссию, сердцем которой является гидротрансформатор. Именно он занимается преобразованием и передачей крутящего момента и мощности, необходимых для движения транспортного средства. Гидротрансформатор является полной заменой сцепления. Механизм состоит из турбины и насоса. Чтобы жидкость с наименьшими потерями объёма и энергии перетекала из турбины к насосу, эти два компонента максимально приближены друг к другу. Данная характеристика также объясняет небольшие размеры гидротрансформатора. Более того, существует режим блокировки, который полностью сцепляет турбину и насос, что значительно минимизирует потери;
  • планетарный ряд. Это часть трансмиссии, которая выполняет функции, аналогичные механической КП. Планетарный ряд позволяет передавать крутящий момент от гидротрансформатора к колёсам с помощью трансмиссионной жидкости;
  • тормозная лента, задний и передний фрикцион. Этот узел передаёт импульс двигателю, позволяя изменять передачи. Тормозная лента является элементом КП, позволяющим приостанавливать работу планетарного ряда, приводя ТС в неподвижное состояние.

Знаете ли вы? В СССР первые гидротрансформаторы начали использовать на таких автомобилях, как «Чайка», «Волга», ЗИЛ, а также некоторых других транспортных средствах.

Принцип работы

Любая автоматическая коробка передач работает на основе планетарного редуктора, который состоит из солнечной шестерни и сателлита, объединённых водилом и коронной шестернёй. Этих узлов столько, сколько скоростей имеет автомобиль.

Принцип работы:

  1. Все импульсы на редуктор поступают с помощью двух входов, соединённых с коронной и солнечной шестернями, а передаются через один выход, который обеспечивается вращением водила.
  2. При поступлении импульса на вход к солнечным шестерням они начинают вращаться, что приводит к вращению водила.
  3. Водило, в свою очередь, заставляет двигаться коронную шестерню, что влечёт за собой постоянное увеличение скорости вращения водила на выходе.
  4. Если водителю необходимо перейти к заднему ходу, то солнечные шестерни начнут двигаться в противоположную сторону.
Автоматическая коробка передач не имеет прямой связи между входным и выходным валом. Их объединяет промежуточный вал, на котором в рабочем состоянии замкнуты два пакета фрикционных дисков, соединяющихся с шестернёй.

Знаете ли вы? За последний год в Европе 80% всех купленных автомобилей работают на коробке автомат. На территории стран СНГ покупки автомобилей с автоматической трансмиссией составляют всего 10% от общего числа проданных транспортных средств.

Именно эти диски передают мощность. Фрикционные диски на входе меньшего диаметра, чем на выходе. Это объясняется увеличением мощности вращения во время передачи импульса от входа к выходу.

Плюсы и минусы

Давайте же рассмотрим, с какими плюсами и минусами можно столкнуться при использовании автомобиля с автоматической коробкой передач.

Плюсы:

  • удобство. Больше не нужно отвлекаться на переключение скоростей и использование сцепления. Водитель может быть полностью сконцентрирован на дороге;
  • легче тронуться с места. Ответственной за данный процесс в автоматической трансмиссии является электроника, а не правильное нажатие сцепления или педали газа;
  • узлы автомобиля имеют больший срок службы за счёт контроля электроникой. Очень часто водители, особенно новички, не вовремя переключают скорость, что приводит к нарушению работы двигателя, или задерживают сцепление, или работают и вовсе без него, что приводит к его перегоранию.
Минусы:
  • автомобили с автоматической коробкой передач имеют высокую стоимость. Более того, они также дороже в обслуживании, нежели транспортные средства на механической коробке передач;
  • имеются трудности в непогоду. Основным способом выехать из заноса или грязи является «раскачка», которая невозможна при использовании коробки автомат.

Важно! Во время переключения скоростей с помощью селектора нельзя давить на педаль газа.

Автомобиль с коробкой автомат предназначен для людей, которые ценят комфорт. Чтобы определиться, какой тип трансмиссии необходим именно вам, следует попрактиковаться в вождении и с механической, и с автоматической коробкой передач.

Принцип работы автоматической коробки передач: видео

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Автоматическая коробка передач (АКПП): Устройство и принцип работы…

В России по поводу АКПП сложился ряд мифов. На самом деле принцип нормальной работы Автоматической Коробки Передач не сложен, зная его, можно без труда отказаться от множества предубеждений. Механизм этот надежен и проверен временем.

История автоматической коробки передач

Первая автоматическая коробка передач спроектирована была в 1939 году. Изобретатели автоматической коробки передач были инженеры General Motors в США. Oldsmobile Custom Cruiser стал первой машиной, на которой стояло подобное новшество. В том же году авто этой марки стали колесить по дорогам Америки. В 60 году в Штатах был принят стандарт переключения АКПП, так называемый P-R-N-D-L, он до сих пор успешно работает.

Устройство автоматической коробки передач

Устройство автоматической коробки передач выполняет функцию изменения показателей крутящего момента, в границах превышающих возможности движка. Также благодаря этому блоку машина может двигаться задним ходом.

Если взглянуть на работу автомата, как устроена сама коробка, то станет понятна суть: В АКПП принципосновывается на применении планетарного механизма, который функционирует благодаря наличию гидравлического блока, его работа напрямую зависит от переключения скорости движения машины.

Перемещение рычага в автоматической коробке передач дает возможность управлять приводным валом и гидротрансформатором, что позволяет авто находится в статичном положении, ехать с ускорением, двигаться назад.

Принцип работы

Работает Автоматическая Коробка благодаря трем функциональным блокам:

  1. Гидравлический блок;
  2. Электронный блок;
  3. Механический блок.

Последний узел контролирует передачи. «Гидравлика» курирует крутящий момент на колесах, а также генерирует передачу энергии на механическую часть.

Электроника АКПП руководит переключением различных режимов функционирования (так называемыйселектора переключения), также он способствует взаимодействию с системами авто.Элементы автоматической коробки являются, по сути, сердцем двигателя, без этого блока функционирование автомобиля невозможно.

Механизмы трансмиссии трансформируют крутящий момент от двигателя, что позволяет машине нормально двигаться. Одним из основных блоков АКПП, принимающих на себя главные нагрузки – это гидротрансформатор.

Гидротрансформатор передает крутящий момент. «Бублик» (так водители между собой называют этот агрегат) смягчает механические воздействия и чрезмерную вибрацию, которая поступает от маховика во время работы движка, направляет импульс к различным узлам АКПП.

Гидротрансформатор состоит:

  1. Из лопастной машины;
  2. Колесо турбины;
  3. Реакторное колесо;
  4. Центробежного насоса;
  5. Блокировочные муфты;
  6. Муфта свободного движения.

Гидротрансформатор принимает на себя повышенные нагрузки, благодаря этому блоку, работает насос для масла в АКПП.

Турбина и насос АКПП вплотную прилегают друг к другу, что увеличивают ресурс работы автоматического агрегата.

Коленчатый вал движка взаимодействует с насосом, вал АКПП соединяется с турбиной. Все это является причиной того, что нет строгой привязки между главными и управляемыми компонентами, имеется свободное проскальзывание.

Рабочая жидкость (трансмиссионка) проводит импульс от движка к трансмиссии, затем передается на лопасти турбины. Вся деятельность происходит в замкнутом контуре.

Трансмиссионка начинает быстрее двигаться внутри «бублика», что повышает крутящий момент. Коленчатый вал гидротрансформатора начинает вращаться быстрее, тогда скорость турбины и насосного колеса становятся одинаковыми. После этого жидкость начинает течь в другом направлении. После того как машина набрала скорость, гидротрансформатор будет сообщать только крутящий импульс.

С ростом скорости, ГТФ подвергается блокировке, импульс непосредственно поступает от маховика на коробку, при этом константной остается частота. Когда меняется передача, происходит разъединение элемента, угловые скорости уменьшаются до пределов, пока скорость вращения турбины не станет константной.

Гидромуфта работает по такому же принципу, передавая крутящий момент.

По конструктивному устройству – это колесо, на котором закреплены лопасти,

до определенного момента оно не функционирует. Из турбины масло поступает в насос и проходит через реактор, корректирующий крутящий импульс.

Реактор присутствует в блоке гидротрансформатора с тем, дабы корректировать крутящий импульс. Лопатки реактора АКПП обладают специальной конфигурацией, что позволяет жидкости динамично проходить по специальным проводящим канальцам и, попадая на насосное колесо, приводить его в движение.

АКПП состоит:

  • Гидротрансформатор — находится в АКПП и работает автономно. Его конструктивные особенности напоминают сцепление КПП.
  • Планетарный ряд – конструктивно похож на блок шестерен, трансформирует придаточное отношение во время движения.
  • Тормозная лента, передние и задние фрикционы, реализуют переключение передач;
  • Блок управления состоит и насоса, клапанной коробки и сборника масла. Гидроблок – это устройство с клапанами (соленоидами) и плунжерами:
  • управляют двигателем;
  • трансформируют нагрузку движка;
  • уровень давления на акселератор;
  • динамику гидравлических сигналов

В АКПП Масляный насос отвечает за подачу жидкости в гидротрансформатор, отчего возникает необходимое давление в системе контроля. На насос поступает импульс только от функционирующего мотора, если машина не работает, то соответственно нет и рабочего давления.

Планетарный ряд это основной тип передачи в АКПП. Узлы фрикциона с помощью давления заставляют поршень двигаться, совершая движение с помощью конического диска, он вплотную прижимает ведомые, которые подходят к дискам пакета. Это дает возможность им вращаться и трансформировать крутящий импульс от барабана к втулке. Планетарные передачи в АКПП реализуют нужные передаточные отношения.

Фрикционные диски, дифференциал передают крутящий момент от движка к колесам

В АКПП тормозная лента осуществляет блокировку составных узлов планетарного ряда.

Гидроблок – основной и самый сложный блок в самой АКПП, его можно назвать «мозговым центром» трансмиссии. Этот блок труднее всего ремонтировать ввиду его сложности.

Коробку автомат правильно было бы назвать непростым устройством, но его существование заметно облегчает жизнь автомобилистам. В эксплуатации автоматическая коробка неприхотлива и успешно функционирует как на легковых, так и грузовых авто.

Преимущества автоматической коробки передач

При наличии работы «автомата» заметно возрастает легкость управления машиной;
Все рабочие узлы АКПП меньше подвержены излишним нагрузкам;
Возможность работать на «механике» остается.

Автоматическая коробка передач делится на два типа

  1. Работа АКПП управляется специальным гидравлическим узлом;
  2. Блоком переключения скоростей руководит электронное устройство.

В качестве иллюстрации можно упомянуть о таком факте. Авто двигается по ровному участку дороги, которая переходит в заметный подъем.

Нагрузка неизбежно увеличатся, колеса машины замедляют кругооборот, скорость падает. В АКПП турбина вращается медленнее, что оказывает воздействие на динамику жидкостей в самом «бублике». Это повышает циркуляцию, что повышает неизбежно вращательный импульс колеса турбины, продолжаться это будет, пока не возникнет равновесного состояния.

Подобный алгоритм работает в АКПП при старте машины с места.

Крутящий импульс перестает быть необходимым при достижении авто определенной скорости. Срабатывает автоматическая блокировка, гидротрансформатор становится звеном, которое крепко соединяет оба вала.

Преимущество работы подобного механизма в АКПП: не расходуется энергия на внутренние потери, что в свою очередь заметно повышает КПД. Это способствует заметной потери топлива, увеличению качества торможения.

Также меньшей нагрузке подвергается блок реактора, который совершает вращательные движения совместно с турбинными насосными колесами, что еще больше увеличивает КПД движка.

Гидротрансформатор преобразовывает крутящий импульс на 2 или 3 пункта, что, конечно же, мало для полноценного функционирования трансмиссии.

АКПП имеют преимущества в том, что при переключении поток мощности не прерывается, это происходит благодаря фрикционным муфтам, которые работают благодаря гидравлике.

Нажатие на акселератор и скорость движения авто позволяет в автоматическом режиме выбрать нужную передачу, которая диктует интенсивность разгона.

У водителя есть возможность выбрать различные варианты работы АКПП:

  • Спортивный;
  • Зимний;
  • Сложный участок дороги;

Еще один очень важный в АКПП блок – это насос, который обеспечивает поступление рабочей жидкости в гидроблок и гидротрансформатор, коробка охлаждается.

В качестве дополнения присутствует также в АКПП специальный радиатор, который охлаждает АКПП.

Если говорить про АКПП, то основное отличие в задне-приводных и передне-приводных авто заключаются втрансмиссиях, которые компонуются по-разному. Второй тип машин имеет более миниатюрную АКПП, в самом блоке присутствует дифференциал. Во всем остальном никаких принципиальных различий не наблюдается.

В Аварийный режим функционирования АКПП переходит из-за многих обстоятельств основные из них:

  1. Качество масла и его уровень в АКПП;
  2. Износ узлов АКПП;
  3. Нарушение работы фрикционов АКПП;
  4. Нарушение электрической проводки АКПП.

Причин может быть много, нередко лампочка переключается в арийный режим на приборной панели из-за поломки датчика.

устройство АКПП и принцип работы

Начнем с того, что в США автомобили, оснащенные автоматической трансмиссией, появились в 1940-х годах. Как известно, наличие автоматической коробки передач существенно облегчает процесс эксплуатации транспортного средства, также снижаются нагрузки на водителя, повышается безопасность и т.д. 

Отметим, что под «классической» автоматической коробкой следует понимать гидромеханическую коробку передач (гидромеханический автомат). Далее мы рассмотрим устройство коробки — автомат, конструктивные особенности, а также преимущества и недостатки КПП данного типа.

Содержание статьи

Автомобиль с автоматической трансмиссией: преимущества и недостатки

Начнем с плюсов. Установка автоматической трансмиссии  позволяет  водителю во время езды не использовать рычаг переключения передач, также не задействована нога для постоянного выжима сцепления при переходе на повышенную или пониженную ступень.

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

В результате комфорт вождения автомобиля с АКПП значительно возрастает, передачи переключаются автоматически, мягко и плавно, двигатель, элементы трансмиссии и ходовой части защищены от сильных нагрузок. Более того, многие коробки автомат предусматривают возможность не только автоматического, но и ручного переключения передач.

Что касается минусов, они также имеются. Прежде всего, конструктивно АКПП является сложным и дорогостоящим агрегатом, отличается сниженной ремонтопригодностью и ресурсом по сравнению с механическими (ручными) КПП. Автомобиль с  данным типом КПП  расходует больше топлива, автоматическая коробка отдает меньше крутящего момента на колеса, так как КПД коробки автомат несколько снижен.   

Также наличие в автомобиле автоматической трансмиссии накладывает на водителя определенные ограничения. Например, коробку автомат нужно прогревать перед поездкой, желательно избегать постоянных резких стартов и слишком интенсивного торможения.

На машине с автоматической коробкой нельзя буксовать, не допускается буксировка автомобиля с коробкой автомат на высокой скорости на большие расстояния без вывешивания ведущих колес и т.д. Еще добавим, что такую коробку сложнее и дороже обслуживать.   

Коробка автомат: устройство

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

Прежде всего, даже с учетом того, что ресурс и производительность таких коробок ниже, чем у «механики», гидромеханическая коробка передач достаточно надежна и долговечна. Теперь давайте рассмотрим устройство АКПП.

Автоматическая коробка передач состоит из следующих базовых элементов:

  • Гидротрансформатор. Устройство выполняет функцию сцепления по аналогии с МКПП, однако для перехода на ту или иную передачу не требуется участия водителя;
  • Планетарный ряд, который аналогичен блоку шестерен в ручной «механике» и позволяет изменять передаточное отношение при переключении передач;
    Тормозная лента и фрикционы (передний, задний фрикцион)  позволяют  плавно и своевременно переключать передачи;
  • Управление АКПП. Данный узел включает в себя маслосборник (поддон коробки), шестеренчатый насос, а также клапанную коробку;

Управление коробкой автомат производится при помощи селектора. Как правило, АКПП имеют следующие основные режимы:

  • Режим Р – парковка;
  • Режим R – движение задним ходом;
  • Режим N –нейтральная передача;
  • Режим D –езда вперед с автоматическим переключением передач;

Также могут иметься и другие режимы. Например, режим L2 означает, что включаться будет только первая и вторая передачи при движении вперед, режим L1 указывает на включение только первой передачи, режим S следует понимать как спортивный, могут иметься различные «зимние» режимы и т.д.

Дополнительно может быть реализована имитация ручного управления АКПП, то есть водитель может повышать или понижать передачи самостоятельно (вручную). Еще добавим, что коробка автомат также зачастую имеет режим kick-down (кик-даун), который позволяет автомобилю резко разгоняться при такой необходимости.

Срабатывает режим «кик-даун» в том случае, когда водитель резко нажимает на газ, после чего коробка быстро переходит на пониженные передачи, тем самым позволяя раскрутить двигатель до высоких оборотов.

Как видно, коробка — автомат фактически состоит из гидротрансформатора, механической коробки передач, а также системы управления, что в совокупности и образует гидромеханическую коробку. Давайте рассмотрим ее устройство.

Принцип работы и конструкция гидротрансформатора

Гидротрансформатор необходим для того, чтобы передавать и изменять крутящий момент от двигателя на коробку. Также гидротрансформатор уменьшает вибрации. Устройство гидротрансформатора предполагает наличие насосного, турбинного и реакторного колеса.

Также в гидротрансформаторе имеется блокировочная муфта и муфта свободного хода. Гидротрансформатор (ГДТ, часто в обиходе называется «бублик») является частью АКПП, однако имеет отдельный корпус из прочного материала, заполненный рабочей жидкостью.

Насосное колесо ГДТ присоединено к коленвалу двигателя. Турбинное колесо связано с самой коробкой передач. Между турбинным и насосным колесом также присутствует реакторное колесо, которое является неподвижным. Каждое из колес гидротрансформатора имеет лопасти, которые отличаются по своей форме. Между лопастями реализованы каналы, через которые проходит трансмиссионная жидкость (трансмиссионное масло, ATF, от  англ. Automatic Transmissions Fluid).

Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в некоторых режимах работы. Обгонная муфта или муфта свободного хода отвечает за то, чтобы жестко закрепленное реакторное колесо получило возможность вращаться в противоположную сторону.

Теперь давайте рассмотрим, как работает гидротрансформатор. Его работа основана на замкнутом цикле и заключается в том, что от насосного колеса трансмиссионная жидкость подается на турбинное колесо. Затем поток  жидкости поступает к реакторному колесу.

Лопасти реактора сконструированы так, чтобы усиливать скорость потока жидкости АТФ. Затем ускоренный поток перенаправляется на насосное колесо, заставляя его вращаться с большей скоростью Результат — увеличение величины крутящего момента. Стоит добавить, что максимальный момент достигается при вращении гидротрансформатора  на самой малой скорости.

Когда раскручивается коленвал двигателя, происходит выравнивание угловых скоростей  насосного и турбинного колеса, при этом поток трансмиссионной жидкости изменяет направление. Затем происходит срабатывание муфты свободного хода, после чего начинает вращаться реакторное колесо. В этом случае гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, то есть происходит передача только крутящего момента.

Дальнейший набор скорости приводит к блокировке гидротрансформатора (блокировочная  муфта замкнута), в результате чего происходит прямая передача крутящего момента от мотора к коробке. При этом блокировка ГДТ происходит на разных передачах.

Следует отметить, что  в современных автоматических коробках передач реализован режим работы с проскальзыванием муфты блокировки гидротрансформатора. Такой режим исключает полную блокировку гидротрансформатора.

Данный  режим работы возможно реализовать в том случае, если условия соответствующие, то есть когда нагрузка и скорость подходят для его активации. Главной же задачей проскальзывания муфты становится более интенсивный разгон автомобиля, снижение расхода горючего, более мягкое и плавное включение передач.

Из чего состоит АКПП: как устроена и работает механическая часть коробки

Сама автоматическая коробка передач (АКПП), как и механическая, ступенчато изменяет крутящий момент при движении машины вперед, а также позволяет двигаться назад при включении задней передачи.

При этом в автоматических коробках обычно используется планетарный редуктор. Данное решение компактное, позволяет реализовать эффективную работу. Например, МКПП зачастую имеет два планетарных редуктора, которые соединены последовательно и работают совместно.

Объединение редукторов делает возможным получить необходимое число ступеней (скоростей) в коробке. Простые АКПП имеют четыре ступени (четырехступенчатый автомат), тогда как современные решения могут иметь шесть, семь, восемь, или даже девять  ступеней.

Планетарный редуктор включает в себя несколько последовательных планетарных передач. Такие передачи образуют планетарный ряд. Каждая из планетарных передач включает:

  • солнечную шестерню;
  • сателлиты;
  • коронную шестерню;
  • водило;

Возможность изменить крутящий момент и передать вращение становится доступной в том случае, когда происходит блокировка элементов планетарного ряда. Заблокирован может быть один или два элемента (солнечная или коронная шестерня, водило).

Если заблокирована коронная шестерня, тогда происходит увеличение передаточного числа. Если же солнечная шестерня неподвижна, тогда передаточное отношение будет уменьшено. Заблокированное водило означает, что происходит смена направления вращения.

За саму блокировку отвечают фрикционные муфты (фрикционы), а также тормоз. Муфты блокирует детали планетарного ряда между собой, тогда как тормоз удерживает нужные элементы редуктора благодаря соединению с корпусом КПП. В зависимости от конструкции той или иной АКПП, могут быть использованы ленточный или многодисковый тормоз.

Замыкание муфт и тормозов происходит благодаря гидроцилиндрам. Управление такими гидроцилиндрами реализовано из специального модуля (распределительный модуль).

Еще в общей конструкции автоматической коробки может присутствовать обгонная муфта, задачей которой становится удерживание водило, что позволяет предотвратить его вращение в противоположную сторону. Получаются, передачи в АКПП переключаются благодаря фрикционам и тормозам.

Управление АКПП и принцип работы автоматической коробки

Что касается принципов работы АКПП, коробка работает по заданному алгоритму включения и выключения фрикционов и тормозов. Система управления такими включениями и выключениями на современных коробках электронная,  то есть имеет селектор (рычаг), датчики и ЭБУ коробкой передач.

Блок управления автоматической коробкой передач интегрирован в ЭСУД и тесно связан с блоком управления двигателем. По аналогии с ЭБУ двигателем, блок управления АКПП также взаимодействует с различными датчиками, которые передают на него сигналы о частоте вращения КПП, температуре трансмиссионной жидкости, положении педали газа, режимах установки селектора и т.д.

ЭБУ коробкой передач производит обработку полученных сигналов, затем отправляет команды на исполнительные устройства в распределительном модуле. В результате коробка определяет, какую передачу включить в тех или иных условиях (повышенную или пониженную).

При этом нет четкого заданного алгоритма, то есть точка перехода на разные передачи «плавающая» и определяется самим ЭБУ коробкой. Такая особенность позволяет системе работать более гибко.

Гидроблок (он же гидравлический блок, гидроплита, распределительный модуль) фактически осуществляет управление трансмиссионной жидкостью ATF, отвечая за срабатывание фрикционов и тормозов в АКПП. Данный модуль имеет электромагнитные клапаны (соленоиды) и специальные распределители, которые соединены между собой узкими каналами.

Соленоиды нужны для переключения передач, так как они регулируют давление рабочей жидкости в коробке. Работа данных клапанов контролируется и регулируется блоком управления АКПП. Распределители отвечают за выбор рабочих режимов и задействуются посредством рычага (селектора).

За циркуляцию гидравлической жидкости в автоматической коробке отвечает насос коробки. Насосы бывают шестеренчатыми и лопастными, их приводит в действие ступица гидротрансформатора. Важно понимать, что насос вместе с гидроплитой (гидроблоком) являются важнейшими деталями в конструкции гидравлической части коробки автомат.

С учетом того, что в процессе работы коробка имеет свойство нагреваться, АКПП зачастую имеет собственную систему охлаждения. При этом, в зависимости от конструкции, может присутствовать отдельный масляный радиатор коробки автомат, или же охладитель или теплообменник, который включается в общую систему охлаждения силового агрегата.

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что автоматическая коробка  является целым комплексом механических, гидравлических и электронных устройств. При этом управление осуществляется как гидравликой, так и электронным блоком.

Также следует отметить, что по компоновке автоматические трансмиссии могут отличаться для автомобилей с передним и задним приводом, хотя большинство составных элементов одинаковы.

Если говорить о механической части АКПП, в ее устройстве  использован планетарный ряд, что отличает данный тип коробок от  обычной «механики» (в механической коробке  передач ставят параллельные валы и закрепленные на них шестерни, которые находятся в зацеплении между собой).

Что касается гидротрансформатора,  данное устройство можно считать отдельным элементом АКПП, так как ГДТ ставится между мотором и коробкой, выполняя функции сцепления по аналогии с МКПП.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как тормозить двигателем. Из этой статьи вы узнаете о том, чем данный способ торможения и снижения скорости автомобиля может быть полезен в процессе эксплуатации ТС.

Также от гидротрансформатора приводится в действие масляный насос внутри коробки автомат. Указанный насос создает рабочее давление трансмиссионной жидкости, что, в свою очередь, позволяет реализовать управление коробкой. 

Напоследок отметим, что не следует  пытаться заводить машину с коробкой  «автомат» без стартера  (с разгона), как это часто практикуется на автомобилях с механической коробкой. Дело в том, что насос АКПП  приводится в действие от двигателя.

Получается, пока ДВС не работает, давления рабочей трансмиссионной жидкости в коробке  не будет.  Это значит, что без давления не удастся реализовать управление АКПП, причем независимо от того, в каком положении будет стоять селектор выбора режима работы. Более того, попытка заводить машину с автоматом «с толкача»  может привести к серьезным поломкам коробки передач.

Читайте также

Принцип работы автоматической коробки передач (АКПП)

04.09.2019 16:42

Подробности

Принцип работы автоматической коробки передач (АКПП)

Существует несколько типов автоматических коробок перемены передач, работа каждой из них имеет ряд особенностей. В общем виде принцип действия современной АКПП заключается в передаче крутящего момента от коленчатого вала двигателя на механизмы трансмиссии. При этом происходит изменение передаточного соотношения в зависимости от положения селектора и акселератора и условий движения автомобиля.

Рассмотрим принцип работы АКПП подробнее:

Двигатель раскручивает маховик, на котором жестко закреплена ведущая турбина. Она вызывает вихреобразное движение эксплуатационной жидкости в картере, что за счет вязкости и трения приводит в действие ведомую турбину. Отсутствие жесткой механической связи обеспечивает возможность вращения их с разной частотой. При больших оборотах гидротрансформатор блокируется для снижения потерь энергии. Усилие передается на первичный вал АКП, где через систему шестеренок происходит изменение передаточного числа. Фрикционные муфты позволяют задействовать нужные секции для обеспечения оптимального режима работы двигателя. Для снижения ударных нагрузок и рывков в машине применяются обгонные муфты, которые имеют свойство проскальзывать на обратном ходе. Управление работой фрикционов осуществляется при помощи гидравлической системы, состоящей из кольцевого исполнительного цилиндра. Гидропривод сжимает определенный пакет из фрикционов, которые приводят в действие соединенную с ними секцию из шестеренок. Давление масла в системе обеспечивает специальным гидронасосом. Управление гидроприводами осуществляется при помощи золотников, перемещение которых в современных коробках обеспечивается соленоидами. В классической АКП они имеют гидравлический привод. В таком варианте управлении осуществляется непосредственно акселератором и центробежным регулятором давления. Переключение передач в современных АКПП осуществляется при помощи селектора или кнопок, смонтированных на спице рулевого колеса. Водитель выбирает режим работы коробки, в электронном блоке управления активируется соответствующая программа. Соленоиды открывают нужные клапаны, и происходит передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии автомобиля. По мере необходимости подключаются ступени с оптимальным передаточным числом. Видео — устройство и работа автоматической коробки передач: Одной из важнейших технических характеристик АКПП является время переключения передачи. Для автомобилей разных классов этот параметр имеет свои значения, при этом разница между ними может быть значительной. Так для большинства массовых автомобилей время срабатывания находится в диапазоне от 130 до 150 мс. Суперкары могут похвастаться втрое меньшим показателем порядка 50 – 60 мс, у болидов он еще меньше – 25 мс. Режимы В настоящее время предусмотрен следующие стандартные режимы работы АКПП:

P (parking) — режим парковки, силовой агрегат и трансмиссия разобщены, селектор заблокирован. Стояночный тормоз используется также как и на машинах с механической коробкой.

R (reverse) — режим заднего хода, селектор невозможно перевести в данное положение при движении автомобиля вперед.

N (Neutral) — на советских автомобилях обозначалась русской буквой «Н», режим предназначен для остановок на срок не более пяти минут или для буксировки на сравнительно небольшие расстояния.

D (Drive) — на отечественных машинах «Д» движение вперед, при этом в действие поочередно приводятся все ступени, за исключением повышающей секции.

L (Low) – принудительная понижающая передача предназначена для обеспечения движения автомобиля в тяжелых дорожных условиях и в пробках малым ходом. Помимо вышеперечисленных существуют и дополнительные режимы АКПП: O/D (overdrive) режим, в котором возможно включение ступени с передаточным числом менее единицы, предназначен для движения по шоссе с постоянной скоростью.

D3 либо O/D OFF предполагает задействование только пониженных передач без овердрайва позволяет избегать частых блокировок гидротрансформатора АКПП. S (иная версия цифра 2) зимний режим для движения в тяжелых дорожных условиях на 1 и 2 передаче или на второй.

L (другой вариант цифра 1) другой диапазон, когда используется исключительно первая ступень для перемещения на стоянках, въезде в гараж и выезде из него. Автоматическая коробка не во всех режимах поддерживает торможение двигателем, что нужно учитывать при эксплуатации автомобиля. Использование обгонной муфты позволяет движение автомобиля накатом. В большинстве машин торможение двигателем возможно только при включении пониженного диапазона из положения P, переход во время движении невозможен. Кнопочные системы управления расположенные на спице руля обычно вводят еще ряд дополнительных режимов АКП: Power либо Sport обеспечивает лучшую динамику разгона автомобиля, с появление электронных контролеров может включаться резким нажатием на акселератор. Snow либо Winter для избегания проскальзывания колес начало движения осуществляется со второй или даже третьей передач.

Shift lock или Shift lock release позволяет разблокировать селектор при выключенном силовом агрегате.

Спортивный режим, включаемый автоматически, еще называют Kickdown, в большинстве моделей его использование возможно только на овердрайве. Для исключения ошибок водителя при переключениях селектора его рычаг блокируется разными способами. Это может быть и специальная кнопка на рычаге и необходимость его утопления вниз для перевода из одного положения в другое. В случае поломки механизмов трансмиссии или возникновения опасности для них АКПП переходит в аварийный режим, возникает вопрос — что это такое? На деле водитель при возникновении такой неисправности имеет возможность добраться до гаража или автосервиса своим ходом. Плюсы и минусы Как и всякое сложное устройство, АКП имеет ряд достоинств и недостатков. Каковы же плюсы и минусы у автоматической коробки передач? Начнем с преимуществ:

Водитель не отвлекается на манипуляции с механической коробкой передач, выбор режима может осуществляться в начале поездки. Это, безусловно, повышает безопасность движения.

Наличие гидротрансформатора обеспечивает более комфортные условия езды без рывков. Это положительно отражается на состоянии элементов трансмиссии и деталях двигателя.

Высокая надежность современных коробок и отсутствие необходимости в сервисном обслуживании весь период службы.

К числу недостатков таких коробок можно отнести более низкий КПД, что приводит к повышению расхода топлива.

Сложность конструкции определяет ее более высокую стоимость, что сказывается на цене транспортного средства.

В целом достоинства автоматической коробки очевидны и перевешивают ее отрицательные стороны. Автомобильная промышленность выпускает множество марок АКПП, каждая из которых имеет свои особенности. Наибольшее распространение такие устройства получили в США и Канаде, а в Европе, напротив, большинство водителей предпочитает механику. В нашей стране с появлением значительного импорта автомобилей из-за рубежа доля АКПП в общем парке постепенно увеличивается.

Информация с сайта www.voditeliauto.ru

Автоматическая коробка передач — принцип работы для чайников

Автоликбез23 октября 2016

Автоматическая коробка передач автомобиля предназначена для передачи мощности двигателя на колеса. Она устанавливает именно ту передачу, которая лучше всего подходит для текущей скорости движения. Автоматическая трансмиссия избавляет водителя от необходимости переключения скорости вручную. Компьютер автомобиля при помощи датчиков определяет, в какой момент необходимо переключить скорость и посылает сигнал в электронном виде на включение или выключение передачи.

Основные элементы автоматической трансмиссии

Механизм автоматической коробки передач автомобиля представляет собой систему рычагов и шестеренок, передающих мощность на ведущие колеса, позволяя двигателю работать наиболее эффективно.

Собирается коробка в алюминиевом кожухе, называемом картером. В нем располагаются главные компоненты автоматической трансмиссии:

  1. Гидротрансформатор, выполняющий роль сцепления, но не требующий со стороны водителя производить непосредственное им управление.
  2. Планетарный ряд, изменяющий передаточное отношение при переключении.
  3. Задний, передний фрикционы, тормозная лента, непосредственно осуществляющие переключение передач.
  4. Устройство управления.

Как работает гидротрансформатор?

Гидротрансформатор состоит из следующих основных элементов:

  • насоса или насосного колеса;
  • турбинного колеса;
  • плиты блокировки;
  • статора;
  • обгонной муфты.

Чтобы понять, как работает автоматическая коробка передач, нужно в целом представлять ее устройство. Так, насос механическим соединением связан с двигателем. Турбинное колесо соединяется с валом КПП при помощи шлицов. При вращении насосного колеса при работающем двигателе создается поток масла, который вращает турбинное колесо гидротрансформатора.

Не помешает знать когда менять масло в автоматической коробе передач.

В этом случае гидротрансформатор выполняет роль обычный гидромуфты, посредством жидкости лишь передавая от двигателя на вал автоматической коробки крутящий момент. При увеличении оборотов двигателя сколь-нибудь существенного увеличения крутящего момента не происходит.

Для преобразования крутящего момента схема автоматической коробки включает статор. Принцип работы заключается в том, что он перенаправляет поток масла обратно на крыльчатку насоса, заставляя ее быстрей вращаться, увеличивая крутящий момент. Чем скорость вращения турбинного колеса по отношению к насосу меньше, тем большая остаточная энергия передается статором посредством возвращаемого масла на насос. Соответственно крутящий момент увеличивается.

Основы работы турбины и насоса АКПП

Турбина всегда вращается медленнее, чем насос. Максимальное соотношение скоростей вращения насоса и турбины достигается при неподвижном автомобиле, уменьшаясь при увеличении скорости транспортного средства (ТС). Связь статора с гидротрансформатором осуществляется через обгонную муфту, способную вращаться лишь в одном направлении.

Лопатки турбины и статора имеют особую форму, за счет чего поток масла перенаправляется на обратную сторону лопаток статора. При этом статор заклинивает и, оставаясь неподвижным, он передает на вход насоса наибольшую энергию масла.

За счет такого режима работы гидротрансформатора обеспечивается максимальная передача крутящего момента. Он увеличивается почти в три раза при трогании автомобиля с места.

При разгоне ТС турбина относительно насоса проскальзывает все меньше до наступления момента, когда колесо статора подхватывается потоком масла, начиная вращаться в направлении свободного хода обгонной муфты. Устройство при этом начинает работать как обычная гидромуфта, не увеличивает крутящий момент. В этом режиме КПД гидротрансформатора не превышает 85%. Такой режим работы сопровождается выделением избытка тепла и повышением расхода топлива.

Назначение блокировочной плиты

Этот недостаток устраняется при помощи специального устройства — блокировочной плиты. Несмотря на механическую связь с турбиной, конструктивно она выполнена так, что может перемещаться вправо и влево. Это устройство включается в работу при достижении автомобилем высокой скорости. По команде устройство управления поток масла меняется таким образом, чтобы он прижимал блокировочного плиту к корпусу гидротрансформатора справа.

При этом турбина и насос связываются друг с другом механически. Для повышения сцепления на внутреннюю сторону корпуса гидротрансформатора наносится специальный фрикционный слой. Таким образом двигатель связывается с выходным валом автоматической коробки. Естественно такая блокировка сразу выключается даже при незначительном торможении автомобиля.

Выше был описан лишь один из способов блокировки гидротрансформатора. Однако любой другой способ преследует ту же самую цель — предотвратить проскальзывание турбины по отношению к колесу насоса. Обычно описанный режим действия в различных источниках называется Lock-Up.

Работу гидротрансформатора для чайников будет проще понять, если вместо турбины и насоса представить два простых вентилятора, один из которых работает от сети, а другой вращается за счет создаваемого первым вентилятором потока воздуха. Только вместо воздуха здесь выступает масло, а лопасти первого вентилятора (насоса в случае АКПП) приводятся в движение не за счет электричества, а за счет механического соединения с валом двигателя автомобиля.

Планетарные ряды

Гидротрансформатор может увеличивать крутящий момент, но лишь до определенного предела. Устройство автоматической коробки передач для более значимого увеличения момента, например, при преодолении подъемов, а также для движения задним ходом предусматривает планетарные ряды. Планетарная передача также обеспечивает ровное переключения скоростей при движении без потери мощности мотора. Благодаря ей переключение происходит без толчков, случающихся при работе обычной трансмиссии.

Планетарный ряд включает следующие элементы:

  • солнечную шестерню;
  • сателлиты;
  • эпицикл;
  • водило.

Планетарным ряд называются из-за того, что фрикционные колеса, вращающиеся одновременно вокруг своих осей и перемещающиеся вместе с этими осями, очень напоминают планеты солнечной системы. От их взаимного положения зависит, какая в данный момент включена передача.

Как переключаются передачи в АКПП?

Переключение передач или изменение в планетарном редукторе передаточного числа осуществляется блокировкой и разблокировкой элементов планетарного ряда посредством тормозных лент и фрикционов. В гидравлической системе автоматической коробки передач автомобиля непосредственно переключение передач осуществляется клапаном. Трехскоростная коробка имеет два таких клапана, один из которых осуществляет переключение с первой передачи на вторую, другой — со второй на третью. Четырехскоростная коробка имеет уже три клапана.

Другие виды АКПП

Помимо рассмотренной гидравлической трансмиссии сегодня широко распространены другие типы автоматических коробок:

  1. Вариаторная АКПП. В этом типе трансмиссии фиксированного передаточного числа для передач не существует. Поэтому такая АКПП называется бесступенчатой. Принцип работы в том, что в отличие от других «автоматов» она более эффективно использует мощность двигателя. Вследствие этого автомобили, оснащенные данным типом трансмиссии являются более экономичными и комфортными.
  2. Роботизированная КПП. Автоматической такую коробку можно назвать условно, так как по сути она является обычной «механикой», где функция педали сцепления возложена на электронный блок. Автомобили с какими коробками также являются довольно экономичными, но менее комфортными, так как зачастую переключение передач в автоматическом режиме сопровождается рывками.

Таким образом, помимо наиболее распространенной гидравлической АКПП существует еще несколько видов автоматических коробок, различающихся своей конструкцией. Отличаются они ценой, экономичностью, комфортом управления авто. Общее же то, что водитель избавлен от необходимости самостоятельного выбора и переключения передач.

Что такое автоматическая коробка передач: принцип и работа


Сегодня мы поговорим об автоматической коробке передач. Все мы пользуемся велосипедами и автомобилями. Все мы знаем, что нам нужна коробка передач или коробка передач, чтобы изменять крутящий момент в зависимости от условий движения. Раньше мы использовали ручную коробку передач, в которой есть рычаг с ручным или ножным управлением и сцепление, через которое мы переключаем передачу в соответствии с условиями движения. Но знайте, что торговля меняется, и автомобиль переходит на автоматическую коробку передач.В наши дни многие автомобили и скутеры используют автоматическую коробку передач, которая проста в обращении и удобна в использовании. Но возникает вопрос, как работает АКПП? Используем ли мы обычную коробку передач в автоматической коробке передач или есть другое устройство? Изменим ли мы наш автомобиль с механической коробкой передач на автоматическую коробку передач без замены коробки передач? Сегодня я буду обсуждать эту тему, и если у вас возникнут какие-либо вопросы, пожалуйста, оставьте их в поле для комментариев. Я скоро вернусь к вам.Перед тем, как начать этот пост, прочтите следующий пост.

Принцип автоматической трансмиссии:

В механической трансмиссии мы использовали скользящую сетчатую или синхронизирующую коробку передач, а в автоматической трансмиссии мы использовали эпициклическую коробку передач. В этом типе коробки передач не используются скользящие кулачки или шестерни для включения, но разные скорости передачи достигаются путем простого затягивания тормозных лент на зубчатом барабане. Он состоит из солнечной шестерни, шестерни или планетарной шестерни и зубчатого венца. Кольцевая шестерня содержит зубья на своей внутренней окружности и окружена тормозной лентой.Тормозная лента приводится в действие гидравлическим давлением гидравлического масла. Это контролируется электронным датчиком или движением к скорости автомобиля, нагрузкой и открытием клапана акселератора. Планетарные шестерни находятся в постоянном зацеплении как с солнечной шестерней, так и с коронной шестерней, и могут свободно вращаться на своих осях, поддерживаемых несущей рамой, которая, в свою очередь, соединена с приводным валом. Когда коронная шестерня блокируется тормозной лентой, вращающаяся солнечная шестерня заставляет вращаться планетарные шестерни. Поскольку коронная шестерня не может двигаться.Планетарные передачи вынуждены перебираться через нее. В этом положении коронная шестерня действует как направляющая для перемещения планетарных шестерен. Таким образом, ведомый вал, соединенный с водилом планетарной шестерни, вращается. Когда коронная шестерня отпущена, она может свободно перемещаться вследствие вращения планетарных шестерен, которые вращаются вокруг своей оси. В этом положении сателлиты не двигаются, и, следовательно, ведомый вал остается неподвижным. Планетарный редуктор содержит ряд таких узлов для получения различных понижений скорости.

Компонент автоматической трансмиссии:

Основным компонентом автоматической трансмиссии является корпус гидротрансформатора, масляный поддон и удлинительный корпус. В корпусе преобразователя находится преобразователь крутящего момента, в корпусе находится эпициклическая зубчатая передача, а в корпусе расширения находится выходной вал. Масляный поддон прикручен к корпусу болтами. Вся трансмиссия крепится к блоку двигателя с помощью болтов через отверстия во фланце корпуса гидротрансформатора.

Работа автоматической коробки передач:

Работа автоматической коробки передач такая же, как и у механической коробки передач, за исключением того, что она управляется гидравлически управляемой тормозной системой. В автоматической коробке передач вал двигателя соединен со сцеплением, а затем — с турбиной гидротрансформатора. Гидротрансформатор приводит в движение коронную шестерню первой зубчатой ​​передачи через свободное колесо. Привод коронной шестерни второй зубчатой ​​передачи затем берется из водила планетарной передачи первой зубчатой ​​передачи, так что они действуют последовательно.Это устройство обеспечивает три скорости движения вперед и одну скорость назад за счет последовательного применения тормоза.

Выбор конкретной передачи и включение соответствующего сцепления и тормоза осуществляется гидравлически. Гидравлическое давление I регулируется скоростью автомобиля, которая регулирует давление масла на одной стороне клапана переключения передач, и открытием дроссельной заслонки, управляемым водителем посредством педали акселератора, которая регулирует давление масла на другой стороне клапана переключения передач.

Сегодня мы обсудили автоматическую коробку передач: принцип и работу.Если у вас есть какие-либо вопросы, просьба комментировать. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой статье, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт для получения более информативных статей. Спасибо, что прочитали.


Конструкция автоматической трансмиссии | Строительство автомобилей

Изобретение автоматической трансмиссии — впечатляющий шаг к совершенствованию трансмиссии автомобиля. Использование автоматических трансмиссий в легковых автомобилях значительно облегчило управление автомобилем, и водитель перестал обращать внимание на переключение передач.

Полезную информацию о конструкции АКПП вы можете прочитать ниже. Кроме того, вы узнаете, как работает автоматическая коробка передач и основные различия между механической и автоматической коробками передач.

Преимущества АКПП

Преимущество автоматической коробки передач в том, что водителю не нужно постоянно следить за переключением передач. Необходимая скорость включается автоматически в зависимости от нагрузки двигателя и скорости движения.

Список преимуществ АКПП
  • Повышенный комфорт езды за счет освобождения водителя;
  • Автоматическое переключение передач в зависимости от нагрузки двигателя, скорости движения;
  • Защита двигателя и шасси автомобиля от перегрузки;
  • Выбор между ручным и автоматическим переключением передач.

Типы АКПП

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

  1. Коробка автоматическая с гидравлическим устройством;
  2. Коробка автоматическая с электронным устройством управления .

Автоматические трансмиссии могут отличаться конструктивными особенностями в зависимости от привода автомобиля: передний или задний.

Автоматическая коробка передач переднеприводных автомобилей оборудована главным редуктором — дифференциалом.

Принцип работы АКПП практически такой же, и для выполнения своих функций АКПП оснащена гидротрансформатором, механизмом выбора режима движения, блоком управления и контроля.

Схема автоматической коробки передач

Гидротрансформатор представляет собой муфту в механической коробке передач, но не требует прямого управления со стороны водителя и выполняет все операции автоматически.

Планетарная передача — блок шестерен, служащий для изменения передаточного числа при переключении передач.

Лента тормозная, передняя и задняя муфты являются вспомогательными элементами, благодаря которым осуществляется переключение передач.

Устройство управления автоматической коробкой передач — это узел, отвечающий за управление и состоящий из поддона автоматической коробки передач, шестеренчатого насоса и клапанной коробки.


Гидротрансформатор для передачи крутящего момента двигателя на элемент 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 корпусе между двигателем и коробкой передач и управляет функцией сцепления.Гидротрансформатор в процессе эксплуатации подвергается высоким нагрузкам, поэтому его детали не изнашивались, он заполнен трансмиссионной жидкостью.

Planetary Gear — В автоматических трансмиссиях используются планетарные передачи. В корпусе АКПП присутствует несколько планетарных механизмов, обеспечивающих необходимые передаточные числа. Передача крутящего момента от двигателя к колесам происходит с помощью фрикционных дисков через планетарные передачи, дифференциал и другие устройства. Управление устройствами осуществляется системой управления и контроля с помощью трансмиссионной жидкости.

Лента тормозная — устройство, предназначенное для блокировки элементов планетарной передачи.

Коробка клапанов — система каналов с клапанами и плунжерами, функция которых — контроль и управление. Основная функция корпуса клапана — определять и преобразовывать скорость движения, нагрузку двигателя и давление на педаль газа в гидравлические сигналы. Благодаря этим сигналам фрикционные блоки вступают в работу, последовательно включаясь и выходя из рабочего состояния, тем самым изменяя передаточное число в АКПП АКПП.

Основы истории передачи

| Mister Transmission

Больше никаких пропущенных ворот смены. Никаких гонок и гонок двигателя. Никаких рваных чулок, драматического педалирования сцепления на высоком каблуке. Ничего подобного. Просто нажмите на газ и вперед.

Появление автоматической коробки передач сделало это, предлагая переключение передач без шума и суеты. Первые автомобили предлагали только механическую трансмиссию, которая в принципе была похожа на современные автомобили с ручным переключением передач. Эти автомобили имели две передачи переднего хода и одну передачу заднего хода, соединенных с двигателем через ряд педалей.Но по мере того, как автомобили росли, а движение на дорогах ухудшалось, инженеры начали искать способ «автоматически» переключать передачи с одной передачи на другую. Дизайнеры потратили десятилетия на совершенствование современной автоматической коробки передач. Здесь мы предлагаем краткое введение и обзор истории автоматической коробки передач.

Первые автоматические трансмиссии

Первая автоматическая трансмиссия была изобретена в 1921 году канадским паровозом Альфредом Хорнером Манро. Манро сконструировал свое устройство для использования сжатого воздуха, а не гидравлической жидкости, поэтому в нем не хватало мощности, и он никогда не продавался в коммерческих целях.Затем в 1930-х годах компания General Motors разработала первую автоматическую трансмиссию с использованием гидравлической жидкости и представила трансмиссию Hydra-Matic в 1940 году.

Oldsmobile 1948 года был первой моделью, в которой использовалась настоящая автоматическая трансмиссия. Модель Hyrda-Matic, разработанная инженером GM Эрлом Томпсоном, рекламировалась как «величайшее достижение со времен самозапуска». В течение 1955 года Hydra-Matic подвергалась постоянным усовершенствованиям и усовершенствованиям, но базовая конструкция и использованная теория оставались неизменными на протяжении всего его удивительно длительного срока службы.General Motors заменила Hydra-Matic в 1956 году на Jetaway. «Jet» не имел большого успеха и в 1969 году быстро уступил место Turbo Hydra-Matic.

Трансмиссия Hydra-Matic

Оригинальная трансмиссия Hydra-Matic была одной из самых важных инноваций в истории автомобиль. Это была не первая автоматическая коробка передач, но она была первой, которая действительно работала, и ее оглушительный коммерческий успех проложил путь для каждой последующей автоматической коробки передач.

Технология появилась в удачный момент в истории, поскольку Северная Америка изобиловала победами во Второй мировой войне и создавала пар для послевоенного бума. Было произведено множество младенцев и машин (не обязательно в таком порядке). В эти машины бросили тысячи автоматических коробок передач. Благодаря своей простоте и удобству использования, автоматическая коробка передач предлагала автомобиль массам, выполняя обещание президента Гувера, которому поколение ранее обещало «машину в каждом гараже и цыпленка в каждом горшке».«По крайней мере, это расширило перспективу все более мобильной рабочей силы, способствовало потоку миграции в пригороды и приветствовало возвращение женщин в экономику после военных действий.

Наиболее значительными изменениями / улучшениями в конструкции автоматической трансмиссии на сегодняшний день являются количество передних передач, которые теперь имеют трансмиссии, и переход от механического управления к электронному управлению трансмиссией. Автоматические коробки передач с механическим управлением достигли своего предела с точки зрения будущих улучшений, в то время как автоматические коробки передач с электронным (или компьютерным) управлением только коснулись поверхности возможностей.

Стратегия адаптивного переключения передач на основе обобщенного распознавания нагрузки для автомобилей с автоматической трансмиссией

Распознавание различных условий движения в реальном времени и соответствующая корректировка стратегии управления в автомобилях с автоматической трансмиссией важны для улучшения их адаптируемости к внешней среде. В этом исследовании определяется обобщенная концепция нагрузки, которая может всесторонне отражать информацию о дорожных условиях. Принцип стратегии переключения передач, основанный на обобщенной нагрузке, выводится теоретически с применением линейной интерполяции между линиями переключения передач на ровной дороге и на дороге с наибольшим уклоном на основе результатов распознавания.Для удобства приложения обработка нормализации используется для преобразования обобщенных результатов нагрузки в нормализованную форму. По сравнению с динамическим трехпараметрическим графиком сдвига, сложная трехмерная криволинейная поверхность больше не нужна, поэтому это уменьшило бы требования к пространству памяти. И у него более лаконичное выражение и лучшая производительность в реальном времени. Для целевого транспортного средства при движении в гору с уклоном 11% нагрузка транспортного средства составляет около 280 ~ 320 Нм; при движении под уклон значение составляет около -340 ~ -320 Нм.Дорожные испытания показывают, что общая нагрузка транспортного средства остается около 0 в состоянии нулевой нагрузки после калибровки, а уклон 11% можно оценить с погрешностью менее 1,8%. Этот метод удобен и прост в реализации в управляющем программном обеспечении и позволяет эффективно определять информацию о состоянии движения.

1. Введение

Следует тщательно учитывать влияние различных условий движения, таких как уклон, загрузка транспортного средства и сопротивление дороги, на стратегию управления трансмиссией. Например, сопротивление уклону увеличивается при движении в гору, поэтому следует выбирать большое передаточное число, чтобы избежать частого переключения.Большое передаточное число также следует использовать при движении под уклон, чтобы в полной мере использовать эффект торможения двигателем и избежать переключения передач на более высокую передачу. Точно так же аэродинамическое сопротивление и сопротивление качению увеличиваются во время загрузки транспортного средства, поэтому для улучшения динамических характеристик транспортного средства все же следует использовать большое передаточное число. Следовательно, автомобили с автоматической коробкой передач должны распознавать вышеупомянутые условия движения в режиме реального времени и настраивать соответствующий алгоритм переключения для улучшения динамических характеристик автомобиля, его проходимости и комфорта.Распознавание условий вождения — необходимое условие интеллектуального управления.

Доступно множество алгоритмов распознавания условий вождения. Например, Yuhai et al. [1] и Jin et al. [2, 3] разработали определенные методы для расчета уклона с использованием уравнения, выведенного из принципа динамики системы транспортного средства. Ohnishi et al. [4] использовали дополнительный датчик, а Jo et al. [5] использовали GPS для определения пандуса и нагрузки, что увеличит затраты при практическом применении. Идентификация параметров широко используется для идентификации среды вождения [6–8], которая не только зависит от некоторых параметров транспортного средства, но также требует дополнительных датчиков транспортного средства.Кроме того, процесс оценки параметров в реальном времени требует, чтобы электронный блок управления (ЭБУ) имел более высокую скорость вычислений. Другой широко используемый метод основан на модели вывода нечеткой логики [9–13], где правило нечеткой логики можно гибко настраивать в соответствии с реальной ситуацией в приложении. Однако результаты распознавания обычно представляют собой оценку и классификацию текущего состояния транспортного средства, а не точный уклон или загрузку транспортного средства.

Примечательно, что Hebbale et al.[14] и Bai et al. [15] представили метод, использующий разницу между фактическим ускорением транспортного средства и номинальной моделью транспортного средства (т. Е. При движении по ровной и подходящей асфальтобетонной дороге без нагрузки) ускорением для отражения текущей нагрузки транспортного средства. Согласно классическому уравнению продольной динамики транспортного средства [16], это исследование определяет обобщенную концепцию нагрузки транспортного средства, основанную на разнице крутящего момента, которая может всесторонне отражать информацию о состоянии вождения, такую ​​как уклон, масса нагрузки, аэродинамическое сопротивление и сопротивление качению.Представлен соответствующий обобщенный метод распознавания нагрузки, описан и проанализирован его основной принцип и факторы, влияющие на результат распознавания в различных условиях движения. Теоретически выводится принцип стратегии переключения передач, основанной на обобщенной нагрузке. И линейная интерполяция применяется для получения соответствующих линий переключения при различных условиях вождения. Этот метод адаптируется к общей среде вождения. По сравнению с динамическим графиком трехпараметрического сдвига, сложная трехмерная поверхность больше не нужна, поэтому это уменьшило бы требования к пространству памяти.И у него более лаконичное выражение и лучшая производительность в реальном времени. Испытания на реальных транспортных средствах показали, что этот метод удобен и прост в применении в управляющем программном обеспечении, можно исключить явление загруженности на дороге с уклоном и удовлетворить потребности водителей в динамике.

2. Определение обобщенной нагрузки транспортного средства
2.1. Определение

Общая среда вождения — это комбинация различных факторов окружающей среды в уравнении баланса сопротивления движению транспортного средства [16], включая наклон, нагрузку, погоду и дорожные условия.Следовательно, суть общего распознавания условий вождения заключается в распознавании сопротивления движению автомобиля. Под нагрузкой транспортного средства обычно понимается масса груза или пассажиров, и данное исследование расширяет эту концепцию на основе уравнения динамики транспортного средства. Мы определяем особое состояние движения с нулевой нагрузкой и общую нагрузку транспортного средства.

Условия движения с нулевой нагрузкой относится к движению без нагрузки на ровной, прямой и подходящей асфальтобетонной дороге в нормальную погоду без торможения.

Обобщенная нагрузка на транспортное средство (или нагрузка на транспортное средство) определяется как разность сил между движущей силой транспортного средства в текущих условиях движения и сопротивлениями в состоянии нулевой нагрузки при движении с одинаковой скоростью и ускорением. Этот коэффициент может быть выражен в следующем уравнении на основе классического уравнения продольной динамики транспортного средства: где — нагрузка транспортного средства в единицах Нм, — это текущая движущая сила транспортного средства, — это сопротивление качению в условиях нулевой нагрузки, — это аэродинамическое сопротивление. в состоянии нулевой нагрузки, и — ускоряющее сопротивление в состоянии нулевой нагрузки.

Учитывая ровную дорогу, сопротивление уклону не фигурирует в (1). Обобщенная нагрузка транспортного средства отражает сумму внешнего сопротивления движению. Чем больше общая нагрузка транспортного средства, тем больше потребляемая мощность транспортного средства. Следовательно, обобщенная нагрузка транспортного средства также отражает потребность во внешней среде в мощности транспортного средства.

2.2. Преобразование формулы нагрузки транспортного средства

Уравнение (1) получается прямым транспонированием уравнения динамики транспортного средства, которое имеет легко понятную форму.Однако уравнение дополнительно преобразуется, чтобы облегчить следующую операцию распознавания условий движения.

Взяв в качестве примера автомобили с автоматической механической коробкой передач (AMT), мы можем выразить уравнение динамики транспортного средства в условиях нулевой нагрузки следующим образом:

Член слева — это текущая движущая сила транспортного средства, где — фактический двигатель. выходной крутящий момент — текущее передаточное число коробки передач, — передаточное число главной передачи, — механический КПД трансмиссии и — радиус качения колеса.

Первый термин справа относится к сопротивлению качению на ровной дороге, где — масса автомобиля без нагрузки, это ускорение свободного падения и коэффициент сопротивления качению на стандартной дороге.

Второй член — это аэродинамическое сопротивление, где — коэффициент аэродинамического сопротивления, — площадь лобовой поверхности и — скорость транспортного средства в единицах км / ч.

Третий элемент относится к сопротивлению ускорению, где — скорость транспортного средства в единицах м / с, а — поправочный коэффициент вращающейся массы без нагрузки, рассчитываемый по следующему уравнению: где — момент инерции колеса, а — маховик. момент инерции.

Затем члены перемещаются в правую часть (2). Член слева — это текущий выходной крутящий момент редуктора, а член справа — это сумма всех типов моментов сопротивления в условиях нулевой нагрузки. На основе (1) нагрузка транспортного средства может быть переопределена следующим образом:

Уравнение (4) показывает, что нагрузка транспортного средства является выражением на основе крутящего момента в Нм. Он представляет собой разницу крутящего момента между крутящим моментом на выходе коробки передач в текущих условиях движения и крутящими моментами сопротивления в условиях нулевой нагрузки при движении с одинаковой скоростью и ускорением транспортного средства.

Причина преобразования (1) заключается в том, что на параметры и могут влиять условия движения. Путем преобразования и включаются в крутящие моменты сопротивления, а крутящий момент рассчитывается непосредственно по крутящему моменту двигателя и передаточному отношению. Параметры других моментов сопротивления можно получить путем калибровки в условиях движения при нулевой нагрузке.

2.3. Принцип распознавания условий движения на основе нагрузки транспортного средства

Если мы предположим, что один или несколько параметров изменены в (4) (i.е., одно или несколько условий ограничения в состоянии нулевой нагрузки изменяются), затем изменяется соответствующим образом и отражает эти изменения. Если мы сможем получить точную загрузку транспортного средства в реальном времени, то можно будет распознать информацию о состоянии движения. Результат распознавания может быть использован в стратегии управления транспортным средством.

Принцип метода распознавания условий вождения на основе нагрузки транспортного средства — это просто процесс вычисления. Таким образом, часть можно рассматривать как эталонную модель транспортного средства, используемую для расчета крутящего момента при нулевой нагрузке.получается из реальной модели автомобиля, используемой для расчета текущего крутящего момента. Процесс вычисления обобщенной нагрузки требует текущего крутящего момента на выходе коробки передач и моментов сопротивления в условиях нулевой нагрузки с той же скоростью и ускорением транспортного средства. В следующей главе анализируется влияние различных условий вождения на результаты распознавания, а затем приводятся подробные этапы распознавания.

3. Анализ факторов влияния обобщенного распознавания нагрузки транспортного средства

Учитывая, что обобщенная концепция нагрузки транспортного средства определена в состоянии нулевой нагрузки, результат ее распознавания в состоянии нулевой нагрузки должен быть исследован в первую очередь, прежде чем каждый фактор влияния при различном вождении. условия можно проанализировать.

3.1. Распознавание нагрузки транспортного средства в состоянии нулевой нагрузки

Хотя состояние нулевой нагрузки определяет некоторые характеристики вождения и нагрузку, погодные и дорожные условия в динамике системы транспортного средства, каждый момент сопротивления в (4) остается под влиянием таких параметров, как скорость автомобиля и поправочный коэффициент вращающейся массы. В частности, поведение водителя, включающее переключение передач, ускорение и замедление, может соответственно вызывать изменения сопротивления. Однако движущая сила транспортного средства всегда должна быть равна сумме всех сопротивлений на основе уравнения баланса сопротивления движению транспортного средства [16].Следовательно, результат распознавания (4) в состоянии нулевой нагрузки теоретически должен всегда поддерживаться на уровне 0 независимо от того, как водитель нажимает на педаль газа (то есть при любой скорости и ускорении транспортного средства). Это условие также является источником термина «состояние нулевой нагрузки».

3.2. Фактор сорта
3.2.1. Подъем на гору

При переходе с ровной и прямой дороги в условиях нулевой нагрузки на подъем в гору уравнение динамики транспортного средства содержит сопротивление уклона.Также это влияет на сопротивление качению. На этом этапе используется следующее уравнение: где — угол наклона.

Устойчивость к уклону при движении в гору. Учитывая сбалансированное соотношение между движущей силой транспортного средства и внешними сопротивлениями, водитель должен полностью нажать на педаль газа, чтобы уравновесить сопротивление уклону и достичь той же скорости и ускорения транспортного средства в условиях нулевой нагрузки. Таким образом, выходной крутящий момент коробки передач больше, чем в состоянии нулевой нагрузки.Подставляя (5) в (4), получаем выражение нагрузки при движении в гору. Таким образом,

Уравнение (6) показывает, что результат распознавания нагрузки содержит две составляющие: крутящий момент сопротивления качению и крутящий момент сопротивления уклону. Однако сопротивление качению оказывает минимальное влияние на результат распознавания нагрузки, поскольку угол наклона, как правило, небольшой.

3.2.2. Состояние на спуске

Во время движения на спуске сопротивление уклону совпадает с направлением движущей силы и играет роль ускоряющего транспортного средства.В этот момент выходной крутящий момент коробки передач меньше, чем крутящий момент в условиях нулевой нагрузки с той же скоростью и ускорением автомобиля. Следовательно,

Водитель отпускает дроссельную заслонку или одновременно тормозит для замедления. Затем выходной крутящий момент редуктора уменьшается. Когда нет торможения, мы получаем выражение нагрузки транспортного средства на спуске, подставляя (7) в (4). Таким образом,

Учитывая, что нагрузка на автомобиль при движении под уклон отрицательна, когда нет торможения. Рассмотрим

. Учитывая, что тормозная сила исходит от тормозной системы, результат распознавания нагрузки транспортного средства при торможении больше, чем (8), и является неверным.В этом исследовании не рассматриваются условия торможения.

Таким образом, результат распознавания нагрузки положительный при движении в гору и отрицательный при движении под уклон, а его абсолютное значение увеличивается с увеличением угла уклона.

3.3. Массовый коэффициент нагрузки

В случае увеличения нагрузки в условиях нулевой нагрузки сопротивления качению и ускорению, на которые влияет масса нагрузки в (4), увеличиваются синхронно. С учетом правила баланса сил коробка передач должна выдавать более высокий крутящий момент, чтобы достичь той же скорости и ускорения автомобиля в условиях нулевой нагрузки.Таким образом, результат распознавания нагрузки, рассчитанный по (4), соответственно увеличивается. В качестве новой массы транспортного средства с загрузкой можно выразить следующее: где — поправочный коэффициент вращающейся массы после увеличения массы загрузки.

Уравнение (3) показывает, что поправочный коэффициент вращающейся массы также находится под влиянием массы нагрузки. Таким образом, (10) считает.

Уравнение (10) показывает, что результат распознавания нагрузки транспортного средства содержит две составляющие: крутящий момент сопротивления качению и крутящий момент сопротивления ускорению.Момент сопротивления качению практически постоянен, тогда как момент сопротивления ускорению зависит не только от текущей массы нагрузки, но и от продольного ускорения транспортного средства. На рис. 1 показан результат моделирования результата распознавания нагрузки транспортного средства AMT minitype, когда нагрузка увеличивается от холостого хода до полной нагрузки при различных значениях ускорения. Результаты показывают, что чем выше значение ускорения, тем больше результат распознавания нагрузки.


Ускорение автомобиля поддерживается в низком диапазоне, и составляющая момента сопротивления качению играет значительную роль в большинстве случаев, но эффект слабый.На рис. 1 видно, что кривые при 0 и 0,5 м / с 2 близки. Если грузоподъемность велика, например, при полной нагрузке, или если ускорение велико, то влияние нагрузки на распознавание нагрузки будет значительным.

3.4. Коэффициенты сопротивления качению и аэродинамического сопротивления

Если погодные и дорожные условия в условиях нулевой нагрузки изменяются одновременно или по отдельности, то соответственно изменяются коэффициент аэродинамического сопротивления и коэффициент сопротивления качению. Используя тот же процесс анализа, мы обнаруживаем, что нагрузка, вызванная дорожными условиями и вызванная погодными условиями, соответственно увеличивается или уменьшается.Таким образом, мы можем получить следующее уравнение: где — текущий (сейчас) коэффициент сопротивления качению, а — текущий (текущий) коэффициент аэродинамического сопротивления.

3.5. Фактор торможения

Поскольку тормозная сила представляет собой нестандартное внешнее сопротивление, режим торможения не допускается в условиях нулевой нагрузки. Однако при нормальном вождении часто происходит торможение. В этот момент вступает в силу тормозная сила типа «земля», что эквивалентно увеличению внешнего сопротивления.Таким образом, результат распознавания нагрузки также увеличивается следующим образом: где — тормозное усилие. Результат распознавания явно не отражает реальных ситуаций на данный момент. Поэтому следует серьезно учитывать эффект торможения. Следующая адаптивная стратегия может использоваться в процессе распознавания нагрузки для устранения эффекта торможения. Во-первых, сигнал торможения следует отслеживать в режиме реального времени. При обнаружении торможения значения нагрузки перед торможением сохраняются. После отпускания тормоза устанавливается счетчик, поскольку эффект торможения не исчезает сразу.Расчет распознавания нагрузки продолжается только тогда, когда он достигает определенного счетного числа.

3,6. Коэффициент кривой

Общие сопротивления при движении по кривой также включают сопротивление, вызванное поворотом. Таким образом, результат распознавания нагрузки на кривой больше, чем на прямой. Если состояние кривой может быть обнаружено с помощью других алгоритмов, распознавание нагрузки должно быть сохранено, а его старое значение должно сохраняться до тех пор, пока оно снова не станет прямой линией.В противном случае результаты распознавания будут неточными.

3,7. Коэффициент пробуксовки

Скорость автомобиля, рассчитанная по скорости вращения колеса или выходного вала, выше нормальной во время пробуксовки. Он не отражает реальную ситуацию и результат распознавания нагрузки из-за своей ошибки. Следовательно, это значение аналогично значению в предыдущей главе; то есть следует сохранить старое значение, если проскальзывание может быть обнаружено другими алгоритмами. В противном случае результат распознавания будет неточным.

3.8. Анализ всех факторов

Каждое сопротивление одновременно изменяется в реальных условиях движения, поэтому результат распознавания нагрузки представляет собой сумму эффектов всех сопротивлений. Это значение может быть выражено следующим образом:

Таблица 1 суммирует влияние различных факторов на результат распознавания. Сплав, как правило, имеет более сильное влияние, за которым следует погрузочная масса. Однако влияние сопротивления качению и аэродинамического сопротивления относительно невелико.

Нормальное 9027 он должен сохранить операцию распознавания

Факторы Влияние на результат распознавания

Степень Сильная нагрузка, особенно для большой массы Средний, особенно для полной нагрузки или состояния прицепа

Погода Слабый

Дорожное состояние Слабый
2902

Поворот Ненормальный, он должен сохранить операцию распознавания

4.Распознавание моментов сопротивления в условиях нулевой нагрузки

Ключом к распознаванию нагрузки является сохранение нулевого результата распознавания в состоянии нулевой нагрузки независимо от скорости и ускорения транспортного средства. Это значение можно изменить путем калибровки сопротивления качению, аэродинамического сопротивления и сопротивления ускорению, чтобы эффективно определять значение нагрузки при изменении уклона, нагрузки, аэродинамического сопротивления и факторов сопротивления качению в нормальных условиях движения. Сопротивления в (4) могут быть рассчитаны путем моделирования в соответствии с существующими параметрами транспортного средства, но эти значения неточны и не могут использоваться напрямую в реальных приложениях.Таким образом, дальнейшие калибровочные работы следует проводить по результатам моделирования. Обратите внимание, что значение нагрузки не всегда может быть нулевым из-за отклонений сигнала при фактической калибровке, но должно быть в некотором небольшом диапазоне. В следующих главах подробно описаны этапы калибровки.

4.1. Расчет выходного крутящего момента редуктора

Перед распознаванием нагрузки сначала необходимо определить выходной крутящий момент редуктора. Обычно его можно рассчитать как произведение выходного крутящего момента двигателя и коэффициента тока.Получить текущий выходной крутящий момент двигателя можно двумя способами. Первый подход заключается в получении рассчитанного электронным блоком управления крутящего момента двигателя через шину CAN. Второй подход заключается в запросе MAP характеристик двигателя на основе открытия дроссельной заслонки и частоты вращения двигателя. Целевое транспортное средство применяет стратегию управления двигателем на основе крутящего момента, которая может динамически вычислять указанный крутящий момент двигателя и потери двигателя в различных условиях. А математическая модель между параметрами управления двигателем и выходным крутящим моментом двигателя определяется многочисленными экспериментальными результатами и калибровкой.С развитием технологии электронного управления выходной крутящий момент двигателя в реальном времени, рассчитываемый ЭБУ, становится достаточно точным. Поэтому рекомендуется первый подход. Если используется второй подход, это может привести к ошибкам распознавания нагрузки, поскольку кривые рабочих характеристик двигателя получаются в устойчивом рабочем состоянии и отклоняются от таковых в реальных рабочих условиях.

Перед расчетом выходного крутящего момента коробки передач необходимо использовать операцию фильтрации исходного выходного крутящего момента двигателя, чтобы отфильтровать компоненты дизеринга.В противном случае это легко приведет к колебаниям результата распознавания нагрузки. В этом исследовании используется цифровой фильтр нижних частот первого порядка, который можно выразить следующим образом: где — новое значение выборки, — это последнее значение выборки, — коэффициент фильтра и — результат фильтрации. На рис. 2 показаны кривые до и после фильтрации.


4.2. Калибровка аэродинамических моментов и моментов сопротивления качению

Затем следует откалибровать аэродинамические моменты и моменты сопротивления качению, то есть момент сопротивления дороге в условиях нулевой нагрузки.

Все сопротивления действуют на выходной вал коробки передач одновременно во время движения автомобиля. Поэтому мы должны попросить водителей вести автомобиль с постоянной скоростью, чтобы успешно откалибровать крутящий момент сопротивления дороги. Это условие означает, что ускорение транспортного средства равно нулю, и момент сопротивления ускорению устранен. Таким образом, мы можем сосредоточиться только на калибровке момента сопротивления дороги. На этом этапе нагрузка транспортного средства рассчитывается на основе (4) следующим образом:

Целью калибровки на этом этапе является поддержание значения нагрузки транспортного средства в приемлемом небольшом диапазоне.На коэффициент сопротивления качению в основном влияют состояние дороги, скорость автомобиля и параметры шин [16]. Однако состояние дороги и параметры шин оцениваются в условиях нулевой нагрузки, поэтому коэффициент можно использовать в качестве функции скорости транспортного средства. Момент аэродинамического сопротивления в (15) также является функцией скорости транспортного средства. Следовательно, крутящий момент сопротивления дороге также является функцией скорости транспортного средства в предыдущем анализе. Таким образом, основная задача этого шага — откалибровать крутящий момент сопротивления дороге при различных скоростях транспортного средства, чтобы установить значение нагрузки транспортного средства равным нулю в состоянии нулевой нагрузки.

Учитывая различные неизбежные ошибки, значение нагрузки транспортного средства не всегда может быть нулевым в фактическом процессе калибровки, но должно находиться в приемлемом небольшом диапазоне. В таблице 2 показаны результаты калибровки момента сопротивления дороге для автомобиля AMT.

9027 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 9027 902 902 902 902 902 902 902

Скорость автомобиля км / ч 20 40 60 80 100 120
50 67 95 150 170

4.3. Калибровка момента сопротивления ускорению

После получения сопротивления качению и аэродинамического сопротивления в (4) остается только момент сопротивления ускорению. Таким образом, на этом этапе калибруется ускоряющий момент сопротивления при различных ускорениях в условиях нулевой нагрузки. Также ставится цель установить нагрузку в приемлемом небольшом диапазоне.

Во-первых, перед калибровкой требуется ускорение автомобиля. Учитывая, что датчик скорости транспортного средства является обычным устройством в современных автомобилях, ускорение можно получить напрямую от него, но его точность иногда недостаточно высока.Если установлен датчик частоты вращения выходного вала коробки передач, можно рассчитать ускорение, поскольку его сигнал более точен, чем используется в этом исследовании. Кроме того, необходимо фильтровать сигналы ускорения; в противном случае он становится нестабильным и влияет на результат распознавания. В данном исследовании используется цифровой фильтр нижних частот первого порядка.

Уравнение (3) показывает, что поправочный коэффициент вращающейся массы зависит от передаточного числа коробки передач в условиях нулевой нагрузки. Следовательно, основная задача этого шага — откалибровать член при различных передаточных числах или передачах.В таблице 3 приведены результаты калибровки ускорения момента сопротивления автомобиля AMT.

Таким образом, значение нагрузки в нормальном состоянии может быть распознано и может отражать фактическое состояние движения после определения каждого момента сопротивления в состоянии нулевой нагрузки.

5. Стратегия адаптивного переключения передач на основе обобщенной идентификации нагрузки транспортного средства

Обобщенная нагрузка транспортного средства синтетически отражает сумму всего сопротивления движению в общей среде вождения.Основная идея стратегии переключения передач, основанной на обобщенном распознавании нагрузки, заключается в выборе в соответствии с результатами распознавания передачи, подходящей для текущей общей среды вождения, что равносильно выбору из набора оптимальных двухпараметрических графиков переключения передач при разном сопротивлении движению.

5.1. Теоретический вывод

Стратегия адаптивного переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, тесно связана с динамическими трехпараметрическими графиками переключения передач, которые могут решить проблему сложности приложения.Этот метод может быть удобен и прост в реализации для реального управления транспортным средством. В этой статье принцип этой стратегии адаптивного переключения передач выводится на основе трехпараметрического расписания переключения передач.

Согласно определению обобщенной нагрузки,

Таким образом, доступна формула ускорения для общей среды вождения; а именно,

Параметры в формуле [17] могут быть получены путем распознавания момента сопротивления в условиях нулевой нагрузки. Ускорение в обычных условиях движения можно рассчитать, используя текущий крутящий момент двигателя, сопротивление качению и воздуху в условиях нулевой нагрузки, а также общую нагрузку транспортного средства.

Крутящий момент двигателя является функцией скорости автомобиля и открытия дроссельной заслонки [17]; а именно:

. А сопротивление качению и сопротивление воздуха в условиях нулевой нагрузки являются функцией скорости транспортного средства. Один имеет

Следовательно, ускорение можно выразить с помощью открытия дроссельной заслонки, скорости автомобиля и обобщенной нагрузки. Рассмотрим

Трехпараметрический график переключения передач представлен ускорением, дроссельной заслонкой и скоростью транспортного средства, [17] а именно,. Уравнение (20) показывает, что ускорение определяется дроссельной заслонкой, скоростью транспортного средства и общей нагрузкой транспортного средства.Следовательно, трехпараметрический график переключения передач может быть преобразован в новую форму, основанную на обобщенной нагрузке, скорости автомобиля и дроссельной заслонке. В настоящее время график переключения передач основан на обобщенной нагрузке, называемой адаптивной стратегией переключения передач, которую можно выразить следующим образом:.

Благодаря приведенному выше анализу, стратегия адаптивного переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, по существу согласующаяся с трехпараметрическим графиком переключения передач, может быть адаптирована к общей среде вождения.

5.2. Стратегия переключения передач на основе обобщенной нагрузки транспортного средства

Согласно определению, обобщенная нагрузка может распознавать общую среду вождения.Различная обобщенная нагрузка соответствует различным условиям работы в общей среде вождения; Следовательно, стратегия переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, не требует индивидуальной разработки соответствующих стратегий для рабочих условий, таких как загрузка и подъем. Соответствующие линии сдвига могут быть получены с помощью метода интерполяции в соответствии с результатом распознавания обобщенной нагрузки для удовлетворения динамических потребностей.

Интерполяция между кривой графика переключения передач на плоском и наибольшем уклоне на основе результатов распознавания позволяет реализовать адаптивное решение о переключении передач в общих условиях вождения.Для удобства применения обработка нормализации используется для преобразования результатов обобщенной нагрузки в нормализованное значение, где -100 обозначает нормализованную обобщенную нагрузку в условиях максимального спуска, а 100 обозначает нормализованную обобщенную нагрузку в условиях максимального подъема. Уравнение интерполяции показано следующим образом:

В уравнении обозначает линию смещения, основанную на обобщенной нагрузке транспортного средства, обозначает линии смещения на ровной дороге и обозначает линии смещения на дороге с максимальным уклоном.

Линия переключения на максимальном спуске, разработанная для тестируемого автомобиля AMT, показана на рисунке 3. Линии переключения на ровной дороге и на дороге с максимальным подъемом также показаны на рисунке 3. Результаты интерполяции на основе обобщенной нагрузки более близки. к линии переключения на ровной дороге, когда уклон меньше, а когда уклон больше, результаты ближе к линии переключения на спуске, что лучше влияет на вспомогательное торможение двигателем.


5.3. Анализ характеристик линий переключения передач на основе обобщенной нагрузки

Стратегия адаптивного переключения передач на основе обобщенной нагрузки и динамического трехпараметрического графика переключения передач, разработанного для тестируемого автомобиля AMT, показаны в таблице 4.Для наглядности установлены следующие рабочие условия: ровная дорога (обобщенная нагрузка равна 0), общий уклон (при уклоне 5,2% и обобщенная нагрузка 147 Н) и максимальный уклон при 2-ступенчатой ​​передаче (при уклоне 14%). и обобщенная нагрузка 389 Н).

3 902 902 902 902 52 1475 147 9028 902 9

Рабочее состояние Стратегия адаптивного переключения передач на основе обобщенной нагрузки Динамический трехпараметрический график сдвига Принцип составления

Плоская дорога 10 0,616 10 20,3 Граничная точка, сохранить исходную шестерню
0 20 20,3 0,616 20 20,3 Ускорение равно 0 30 21,6 0,815 30 21,6 Ускорение равно
0 40 25,6 1,188 40 6 Ускорение равно
0 60 32,1 2,202 60 32,1 Граничная точка, переключение на предельную скорость

Подъездная дорога (5,2%) 147 23.6 Граничная точка, сохранить исходную шестерню
147 20 23,6 0,122 20 23,6 Ускорение равно
147 302 30 24,2 Ускорение равно
147 40 28 0,723 40 28 Ускорение равно
1.804 60 35,8 Граница, переключение на повышенную до предельной скорости
⋮3 Дорога с уклоном (14%) 389 10 27,9 0,064 10 27,9 Граничная точка, сохранить исходную шестерню
389 20 20 0,064 20 27,9 Граничная точка, сохранить исходную шестерню
389 30 28,5 0,064 30 28,5
389 40 33,1 0,064 40 33,1 Граничная точка, переключение на предельную скорость
389 60 42.1 1,146 60 42,1 Граничная точка, переключение на повышенную до предельной скорости
902 902 902 902 902 902 902

Части таблицы, выделенные курсивом, показывают, что углы открытия дроссельной заслонки и скорости автомобиля одинаковы в обеих строках переключения передач. Анализируя данные в таблице, мы можем получить следующее: (1) Ускорение при переключении передач на наклонной дороге явно ниже, чем на ровной дороге с тем же углом поворота дроссельной заслонки, что доказывает, что обобщенная нагрузка отражает внешние сопротивления.Таким образом, стратегия переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, может быть адаптирована к общей среде вождения. (2) Общая нагрузка остается неизменной при одинаковых рабочих условиях и может быть выражена группой линий переключения при различной обобщенной нагрузке. Поэтому стратегия переключения передач, основанная на обобщенной нагрузке, имеет более краткое выражение. И он должен учитывать различные ускорения для динамического трехпараметрического графика сдвига, что означает, что он должен быть представлен трехмерной криволинейной поверхностью.(3) Судя по данным в таблице 4, скорость переключения передач на дороге с уклоном 5,2% находится между скоростями на ровной дороге и дорогой с уклоном 14% с тем же углом дроссельной заслонки. В качестве примера можно привести скорости переключения: 21,6 км / ч, 24,2 км / ч и 28,5 км / ч на ровной дороге, дороге с обычным уклоном и дороге с максимальным уклоном с открытием дроссельной заслонки на 30%. Это означает, что текущую точку переключения можно получить, используя интерполяцию между точкой переключения на ровной дороге и дорогой с максимальным уклоном в соответствии с распознанным уклоном. Это доказывает рациональность метода интерполяции.

Приведенный выше анализ показывает взаимосвязь между стратегией переключения передач на основе обобщенной нагрузки и динамическим трехпараметрическим графиком переключения передач. Все они обладают способностью адаптироваться к общей среде вождения. Кроме того, у него более лаконичное выражение, и его легко использовать в реальном управлении транспортным средством.

6. Тестирование и анализ

Алгоритм распознавания нагрузки транспортного средства был проверен на автомобиле AMT. Для экспериментов потребовались сигналы, такие как крутящий момент двигателя, скорость автомобиля и текущая передача, полученные от шины CAN.Учитывая тот факт, что сигнал ускорения получить непросто, его заменяют скоростью выходного вала, рассчитанной по скорости выходного вала за 300 мс. TCU саморазвития, интегрированный с 16-битным микроконтроллером ST10F276Z5, принимается. Он имеет достаточную арифметическую скорость, чтобы удовлетворить потребности вычислений в реальном времени для предлагаемого метода. Хотя фильтрация крутящего момента двигателя была проведена перед обобщенной идентификацией нагрузки транспортного средства, результаты идентификации все равно будут иметь определенные колебания.Чтобы получить стабильные и плавные данные о нагрузке транспортного средства, которые удобны для принятия решения об адаптивном переключении передач, для обработки результатов применяется алгоритм фильтрации нижних частот первого порядка.

6.1. Проверка распознавания крутящего момента сопротивления в условиях нулевой нагрузки

На рисунке 4 показаны результаты расчета обобщенной нагрузки транспортного средства в условиях нулевой нагрузки после распознавания крутящего момента сопротивления и соответствующих параметров. На педаль акселератора резко нажимают, а затем быстро отпускают. Замечено, что крутящий момент сопротивления воздуха, качения и ускорения изменяется вместе с изменением скорости и ускорения.А общая нагрузка на автомобиль всегда близка к нулю. Таким образом, нагрузка на автомобиль в реальных рабочих условиях может быть получена после распознавания момента сопротивления в условиях нулевой нагрузки.


6.2. Проверка идентификации нагрузки транспортного средства

На рисунке 5 показаны результаты распознавания нагрузки транспортного средства при движении в гору с уклоном 11% в начале, затем 14-метровой ровной дороге и под гору с уклоном 11% в конце. В начале подъема кузов автомобиля постепенно наклонялся вверх, и результат распознавания нагрузки автомобиля увеличивался с увеличением выходного крутящего момента коробки передач; затем, когда все колеса были полностью на уклоне, величина нагрузки стабилизировалась на уровне около 280 ~ 320 Нм; при движении по ровной дороге кузов автомобиля постепенно ложился ровно, и величина нагрузки уменьшалась примерно до Н · м, что хорошо согласуется с нормальной ровной дорогой.Но так как эта дорога была короткой, машина вскоре пошла под гору; в начале спуска кузов автомобиля постепенно спускался вниз. В этот момент водитель отпустил педаль газа без торможения, и эффект торможения двигателем сильно сработал. Таким образом, величина нагрузки уменьшалась с уменьшением выходного крутящего момента коробки передач; наконец, когда все колеса были полностью на уклоне, значение нагрузки стабилизировалось на отметке -340 ~ -320 Нм. Видно нарушение величины нагрузки при спуске, вызванное неровным дорожным покрытием.Это доказало, что оценка была признана эффективно.


6.3. Проверка реконструкции градиента дороги

Вышеуказанное испытание проводится специально для дороги с уклоном. В процессе тестирования игнорируются другие факторы, в том числе нагрузка и скорость ветра. Следовательно, уклон дороги может быть рассчитан на основе обобщенных результатов идентификации нагрузки. Сравнивая с фактическим градиентом, можно проверить обобщенные алгоритмы идентификации нагрузки.

Согласно (6),

По уравнению вспомогательного угла тригонометрической функции,

Следовательно, уклон дороги можно рассчитать следующим образом:

На рисунке 6 показан рассчитанный уклон дороги с использованием исходной и отфильтрованной обобщенной нагрузки транспортного средства.Фактический уклон составляет 11%. Как видно из рисунка, при полном движении четырех колес в гору расчетный уклон дороги находится в диапазоне от 10,3% до 12,4%, а на спуске — в диапазоне от 11% до 12,77%.


Крутящий момент двигателя и данные калибровки имеют большое влияние на общий результат идентификации нагрузки. С инженерной точки зрения, чем точнее данные о крутящем моменте двигателя и более точный процесс калибровки, тем точнее обобщенные результаты идентификации нагрузки транспортного средства.

6.4. Комплексное дорожное испытание

Комплексные дорожные испытания в основном включают ровную и наклонную дорогу, которые являются обычными условиями эксплуатации в реальной дорожной ситуации. По результатам проверена адаптивность предложенного метода выбора передачи к общей дорожной ситуации.

6.4.1. Комплексное испытание на ровной дороге

На рис. 7 показаны результаты испытания на ровной дороге в условиях городского движения, во время которого происходило быстрое и медленное отпускание, а также глубокое и легкое нажатие на педаль ускорения.Обобщенная нагрузка транспортного средства, педаль акселератора, экономичная и спортивная линия переключения передач, линия адаптивного переключения передач и целевая передача показаны на рисунке 7. Эти линии переключения передач представляют собой кривые скорости автомобиля для стратегии переключения передач. На подзаголовке 3 линия экономичного переключения передач представляет собой оптимальную экономичную стратегию переключения передач, а линия спортивного переключения передач — это стратегия переключения передач с оптимальными характеристиками. Они получены теоретическим расчетом на базе целевой машины и используются для сравнения с предлагаемым методом. На подзаголовке 4 основная линия переключения передач — это текущая производственная стратегия переключения передач, используемая для целевого транспортного средства, которая была оптимизирована в течение многих лет на основе опыта использования целевого транспортного средства.На рисунке показано следующее: (1) Обобщенные результаты идентификации нагрузки транспортного средства изменяются около 0 при движении по ровной дороге. А адаптивная линия переключения передач в основном идентична оригинальной линии переключения передач, откалиброванной на ровной дороге. Между линией экономичного переключения передач и линией скорости есть несколько точек пересечения. Если решение о переключении передач принимается только на основе экономичной линии переключения, возникнет проблема переключения передач. (2) Когда педаль акселератора или скорость ее переключения велики, линия адаптивного переключения будет ближе к линии спортивного переключения.В настоящее время адаптивная стратегия выбора передачи в основном имеет тенденцию оказывать влияние на динамические характеристики транспортного средства. Когда он небольшой, линия адаптивного переключения передач будет ближе к линии экономичного переключения. В настоящее время стратегия выбора передач стремится удовлетворить динамические и экономические потребности водителей.


Таким образом, предлагаемый метод, как и стратегия производственной смены, может обеспечить оптимальную работу транспортного средства на ровной дороге.

6.4.2. Комплексное испытание на откосе

Перед комплексным испытанием на откосе проводится испытание на откосе на основе обычного двухпараметрического графика смены.Если используется график смен, откалиброванный для ровной дороги, проблема с загруженной сменой появится на уклонной дороге во время процесса проверки. Эта проблема особенно остро стоит на дороге с длинным уклоном. Если точка переключения задерживается искусственно, явление циклического сдвига на наклонной дороге будет устранено. Однако это приведет к ухудшению экономичности, комфорта и шума при переключении передач.

На рис. 8 показаны кривые данных испытаний на наклонной дороге недалеко от пригорода, где на испытуемом автомобиле принят метод адаптивного выбора передачи.Линия переключения передач в гору — это стратегия переключения передач с максимальным уклоном, которая получается теоретическим расчетом на основе целевого транспортного средства. Когда тест проводится, водитель переключает дроссельную заслонку, чтобы проверить, не возникает ли проблема с переключением передач, и изучить процесс выбора передачи. На рисунке показано следующее: (1) Когда общая нагрузка увеличивается на наклонной дороге, разница между линией переключения на ровной дороге и линией переключения на основе обобщенной нагрузки велика. Это свидетельствует о том, что процесс выбора передачи может адаптироваться к дорожной ситуации на наклонной дороге.(2) Продолжительность дорожных испытаний на спуске составляет 0–40 с. Между линией переключения передач на ровной дороге и линией скорости есть несколько точек пересечения. Если для выбора передачи используется линия переключения передач на ровной дороге, это приведет к переключению в режиме занятости. После корректировки линии смены на основе обобщенной нагрузки автомобиля проблема занятости смены не возникает. Между линией финального переключения передач и линией скорости есть точка пересечения, которая является результатом стратегии адаптивного переключения передач. (3) Если общая нагрузка велика, график переключения будет ближе к расписанию спортивного переключения.В настоящее время стратегия выбора передачи имеет тенденцию влиять на динамику автомобиля. Хотя общая нагрузка невелика, график смен будет ближе к экономичному графику смен. В настоящее время стратегия выбора передач стремится удовлетворить динамические и экономические потребности водителей.


Согласно результатам испытаний, стратегия коррекции передачи, основанная на обобщенной идентификации нагрузки, позволяет избежать проблем с переключением передач на уклонной дороге, удовлетворить динамические требования в различных дорожных ситуациях и быть адаптированной к общей дорожной ситуации.Результаты испытаний на уклонной дороге также могут подтвердить способность адаптироваться к тяжелым условиям эксплуатации, сильному ветровому сопротивлению и сопротивлению качению, поскольку обобщенная нагрузка отражает сопротивление транспортного средства в общей дорожной ситуации.

7. Выводы

В этой статье традиционная концепция нагрузки была расширена до обобщенной нагрузки транспортного средства, которая отражает потребность внешней среды в мощности транспортного средства. Метод линейной интерполяции между кривыми графика переключения передач на ровной поверхности и на максимальном уклоне, основанный на результатах распознавания, используется для выработки адаптивного решения о переключении передач в общих условиях вождения.По сравнению с динамическим графиком сдвига с тремя параметрами, он имеет краткое выражение вместо трехмерной изогнутой поверхности и лучшую производительность в реальном времени. И это снижает требования к памяти. Для этого метода требуются только обычные автомобильные датчики и не требуется никакого другого оборудования. Результаты испытаний транспортного средства подтверждают осуществимость и применимость этого метода для улучшения адаптивной способности транспортных средств с автоматической трансмиссией, движущихся в общей среде. В то же время он может удовлетворить потребности в мощности, предъявляемые к условиям вождения автомобиля, и решить проблему загруженности смены на наклонной дороге.

Условия вождения автомобиля сильно различаются; Сложен не только тип покрытия, но и условия транспортного потока при одном и том же типе покрытия всегда разные. Разные условия вождения предъявляют разные требования к автомобилю. В этой статье в основном исследуется единый метод определения сопротивления в общей среде вождения. Но на самом деле автомобиль столкнется с более сложной окружающей средой. Изучение особых условий вождения, включая повороты, дорогу с низким сцеплением (снег, грязь и скользкая дорога) и ухабистая дорога, будет следующим шагом на пути к постоянному улучшению приспособляемости автомобиля с автоматической коробкой передач к сложной дорожной обстановке.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта работа была поддержана Программой международного научно-технического сотрудничества Китая (№ 2014DFA71790), Ключевым научно-технологическим проектом провинции Цзилинь (№ 20130204023GX), Докторским фондом Министерства образования Китая (№ 20120061110027) ), «985 Project Automotive Engineering» Университета Цзилинь, Программа для ученых Чан Цзян и инновационной исследовательской группы в университете (№IRT1017) и Китайской программой развития исследований в области высоких технологий (№ 2012AA111712).

Планетарные передачи

: принципы работы

Планетарные передачи лежат в основе современной инженерии и используются в коробках передач, которые приводят в действие все, от базового оборудования завода до новейших электромобилей. Простая конфигурация центрального привода и вращающихся шестерен была разработана тысячи лет назад для моделирования движения планет. Сегодня инженеры используют планетарные передачи в приложениях, требующих высокой плотности крутящего момента, эффективности работы и долговечности.В этой статье мы исследуем принципы работы, как работают планетарные передачи и где их можно найти.

Что такое планетарный редуктор?

Простой планетарный ряд состоит из трех основных компонентов:

1. Солнечная шестерня, которая находится в центре (центральная шестерня).
2. Несколько планетарных шестерен.
3. Зубчатый венец (внешняя шестерня).

Три компонента составляют ступень планетарного редуктора.Для более высоких передаточных чисел мы можем предложить двойные или тройные ступени.

Планетарные редукторы

могут приводиться в действие электродвигателями, гидравлическими двигателями, бензиновыми или дизельными двигателями внутреннего сгорания.

Нагрузка от солнечной шестерни распределяется на несколько планетарных шестерен, которые могут использоваться для привода наружного кольца, вала или шпинделя. Центральная солнечная шестерня принимает на себя высокоскоростной вход с низким крутящим моментом. Он приводит в движение несколько вращающихся внешних шестерен, что увеличивает крутящий момент.

Простая конструкция — это высокоэффективный и действенный способ передачи мощности от двигателя к выходу.Приблизительно 97% потребляемой энергии выдается на выходе.

Принципы работы

Компания Lancereal предлагает три различных типа планетарных редукторов: привод колес, выход вала и выход шпинделя. Вот что они собой представляют и как работают.

Колесный привод

В планетарной коробке передач с приводом на колеса солнечная шестерня приводит в движение окружающие планетарные шестерни, которые прикреплены к водилу.Когда солнечная шестерня приводится в движение, планетарные шестерни вращают внешнюю кольцевую шестерню. Колеса могут быть установлены над корпусом коробки передач. Установив колесо непосредственно на коробку передач, можно минимизировать размер сборки. Планетарные передачи полного привода могут обеспечивать крутящий момент до 332 000 Нм.

Выход вала

В редукторах с приводом от вала солнечная шестерня приводит в движение окружающие планетарные шестерни, которые размещены во вращающемся водиле. Зубчатый венец удерживается неподвижно, а вращающееся водило передает привод на вал.

Корпус редуктора прикреплен непосредственно к машине, выходом является вращающийся вал. Наш ассортимент выходных шестерен на валу может обеспечивать крутящий момент до 113 000 Нм.

Выход шпинделя

Выходные планетарные редукторы шпинделя работают аналогично выходным валам; однако выход поставляется в виде фланца. Наши планетарные шестерни привода шпинделя могут обеспечивать крутящий момент до 113000 Нм.

Для чего используются планетарные передачи?

Планетарные передачи могут использоваться для различных целей.Компания Lancereal предлагает планетарные редукторы для использования в промышленных и мобильных приложениях.

Наши планетарные редукторы используются в:

  • Колесные приводы
  • Гусеницы
  • Конвейеры
  • Поворотные приводы
  • Приводы подъемные
  • Смешивание
  • Приводы лебедки
  • Насосы
  • Форсунки для гибких труб
  • Приводы шнека и сверла
  • Приводы фрезерной головки

Планетарные зубчатые передачи могут использоваться поэтапно, предлагая различные варианты передаточного числа, которые могут быть адаптированы к вашим требованиям.

Какие у меня есть варианты?

Наши планетарные редукторы доступны в вариантах с 1 и 2 скоростями. Мы можем предоставить одно-, двух- или трехступенчатые агрегаты для любого применения. Мы также можем включить гидравлическое, динамическое и электромагнитное торможение в наш ассортимент планетарных коробок передач.

Как узнать, какая планетарная коробка передач мне нужна?

Выбор планетарного редуктора, его размера и передаточного числа должен определяться результатом.Это тщательный баланс между размером, эффективностью, производительностью и стоимостью. В Lancereal у нас консультативный подход к дизайну. Каждый проект мы начинаем с глубокого понимания области применения, скоростей, крутящего момента и функций машины.

Мы используем наш опыт и знания для определения и поставки подходящего решения с планетарной передачей, которое является рентабельным и надежным. Каждый редуктор, который мы поставляем, будет безотказно работать в течение многих лет. Именно это сочетание инженерного мастерства и постоянных инноваций позволяет компании Lancereal оставаться в авангарде технологий редукторов.


Связаться

Мы являемся ведущим специалистом в области передачи энергии, пожалуйста, обращайтесь к нам по любым вопросам, связанным с планетарными редукторами. У нас есть внутренние возможности для адаптации к любым вашим требованиям.

T: +44 (0) 1484 606040

E: [email protected]

Ограничения CDL / CLP | ADOT

К водительским удостоверениям / разрешениям для коммерческих водителей могут быть добавлены ограничения в зависимости от типа транспортного средства и оборудования, которые водитель использует для проверки навыков.ПРИМЕЧАНИЕ. В дополнение к ограничениям, указанным ниже, в разрешениях для учащихся-коммерческих специалистов разрешается отображать только одобрение пассажира, школьного автобуса и автоцистерны.

  • (E) — Без МКПП. Если кандидат выполняет проверку навыков на транспортном средстве, оборудованном автоматической коробкой передач, государство должно указать в CDL, если он выдан, что этому лицу запрещено управлять CMV с механической коробкой передач. Для целей проверки навыков и ограничения автоматическая трансмиссия включает любую трансмиссию, не полностью работающую по принципу переключения передач и сцепления.
  • (K) — Только внутри штата: если кандидат удостоверяет свой статус как без исключения внутри штата или как с исключенным внутри штата, штат должен указать в CDL, если он выдан, что этому лицу запрещено использовать CMV в межгосударственной торговле. Государства могут наложить это ограничение по причинам, отличным от указанных выше.
  • (L) — CMV без пневматического тормоза: если кандидат не сдает или не проходит компонент проверки знаний с пневматическим тормозом или выполняет проверку навыков на транспортном средстве, не оборудованном пневматическими тормозами, государство должно указать в CLP или CDL, если он выдан, о том, что человеку запрещено управлять CMV, оснащенным воздушными тормозами любого типа.В целях проверки навыков и ограничения к пневматическим тормозам относится любая тормозная система, полностью или частично работающая по принципу пневматического тормоза.
  • (M) — Нет пассажирского транспортного средства класса A: если заявитель, подающий заявку на одобрение пассажира, выполняет проверку навыков в легковом транспортном средстве, требующем CDL класса «B», государство должно указать в CDL, если оно выдано, что это лицо запрещено управлять пассажирским транспортным средством, требующим CDL класса «А».
  • (N) — Нет пассажирских транспортных средств классов A и B: Если заявитель, подающий заявку на одобрение пассажира, выполняет проверку навыков в легковом транспортном средстве, требующем CDL класса «C», государство должно указать в CDL, если он выдан, что человеку запрещено управлять пассажирским транспортным средством, требующим CDL класса A или B.
  • (O) — Без тракторного прицепа CMV: Если кандидат выполняет проверку навыков на комбинированном транспортном средстве для CDL группы A с силовой установкой и буксируемой единицей, соединенными с помощью крюка для иглы или другого соединения, не связанного с пятым колесом, государство должно указать в CDL, если таковой выдан, что человеку запрещено управлять автопоездом с тягачом, соединенным седельно-сцепным устройством, для которого требуется CDL класса А.

Кандидат, который сдает тест навыков , используя комбинированный автомобиль, который НЕ является автопоездом с тягачом, но — это , в противном случае оснащенный пятым колесом, будет выдан CDL с «0» ограничение.

  • (P) — В автобусе CMV нет пассажиров: владельцу CLP с одобрением P запрещено управлять CMV с пассажирами, кроме федеральных / государственных аудиторов и инспекторов, экзаменаторов, других стажеров и держателя CDL, сопровождающего CLP держателя в соответствии с § CFR 383.25 (a) (1) этой части.

Владельцу CLP с одобрением S запрещено управлять школьным автобусом с пассажирами, кроме федеральных / государственных аудиторов и инспекторов, экзаменаторов, других стажеров и держателя CDL, сопровождающего держателя CLP, как предписано § CFR 383.25 (а) (1) этой части.

  • (V) — Медицинское отклонение: если штат уведомлен в соответствии с § 383.73 (o) (3), что водителю было выдано медицинское отклонение, штат должен указать наличие такого медицинского отклонения в записи водителя CDLIS. и документ CDL, если он выпущен, с использованием кода ограничения «V», чтобы указать, что есть информация о медицинском отклонении в записи драйвера CDLIS.
  • (X) — В автоцистерне CMV груз отсутствует: владелец CLP с подтверждением N может управлять только пустой автоцистерной, и ему запрещается эксплуатировать любую автоцистерну, которая ранее содержала опасные материалы, которые не были очищены от остатков.
  • (Z) — CMV не оборудована полностью пневматическим тормозом: Если кандидат выполняет проверку навыков в транспортном средстве, оборудованном пневматическими тормозами вместо гидравлических, государство должно указать в CDL, если он выдан, что этому лицу запрещено управлять CMV, оборудованным. с любой тормозной системой, полностью работающей на принципе пневматического тормоза. Для целей проверки навыков и ограничения, пневматические тормоза над гидравлическими включают любую тормозную систему, работающую частично на пневматическом тормозе и частично на принципе гидравлического тормоза.
  • Любые дополнительные юрисдикционные ограничения, применимые к любым водительским правам.

Автоматическая механическая трансмиссия (AMT) — x-engineer.org

В легковом автомобиле роль трансмиссии заключается в адаптации характеристики крутящего момента первичного двигателя (двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя) к дорожной нагрузке. Чтобы лучше понять, как работает трансмиссия и почему мы должны устанавливать их в транспортном средстве, прочтите следующие статьи:

Трансмиссия транспортного средства обычно содержит соединительное устройство (сцепление или гидротрансформатор), многоскоростную коробку передач, карданный вал (для заднего привода), дифференциал и карданные валы.Иногда в технической литературе для описания коробки передач используется слово «трансмиссия».

В зависимости от того, кто принимает решение о переключении передач, а также от типа срабатывания сцепления и передач, существует несколько типов трансмиссий:

В автомобиле с механической коробкой передач (МТ) решение о том, когда следует переключать, принимает водитель. shift, а также включает сцепление и передачи.

В коробке передач с электронным сцеплением (без педали сцепления) решение о переключении также принимает водитель.Разница в том, что включение сцепления также может выполняться автоматически (с помощью электрогидравлического или электрического привода), а переключение передач по-прежнему осуществляется водителем.

В автоматической механической коробке передач (AMT) или (AT) как решение о переключении передач, так и приведение в действие сцепления / передач принимаются автоматически без вмешательства водителя. Узлы сцепления и шестерни имеют электрогидравлические или электрические приводы, управляемые электронными модулями управления (ЕСМ).

Разница между AMT и AT заключается в аппаратном уровне. У AMT есть шестерни постоянного зацепления, как у MT, в то время как у AT есть планетарные (планетарные) шестерни в сборе. С программной (функциональной) точки зрения как AMT, так и AT могут выполнять автоматическое или ручное (решение водителя) переключение передач.

В этой статье мы остановимся на автоматизированных механических коробках передач (АМТ) .

В глобальном масштабе доля рынка автоматизированных механических коробок передач довольно мала, только 1% от общего числа проданных автомобилей оснащены AMT.

Изображение: доля Globat на рынке типов трансмиссий
Кредит: Statista

Electric — трансмиссии для электромобилей (обычно односкоростные трансмиссии)
AMT — Автоматизированные механические трансмиссии
DCT — Трансмиссия с двойным сцеплением
CVT — Бесступенчатая трансмиссия
AT — Автоматическая трансмиссия
MT — Механическая трансмиссия

Даже если доля мирового рынка в период с 2012 по 2015 год была постоянной, количество произведенных автоматических механических трансмиссий росло с каждым годом.Это в основном связано с увеличением количества произведенных автомобилей и увеличением доли рынка AMT в Индии.

Изображение: Прогноз AMT для производства автомобилей во всем мире с 2010 по 2015 (в миллионах)
Кредит: Statista

На автомобиле с механической коробкой передач включение / выключение сцепления и передач контролируется непосредственно водителем через сцепление. педаль и рычаг переключения передач. На AMT больше нет педали сцепления, а рычаг переключения передач заменен рычагом выбора программы.Приведение в действие сцепления и передач осуществляется электрогидравлическим приводом электрических приводов, управляемым электронными сигналами, поступающими от электронного модуля управления.

Изображение: Основные компоненты механической трансмиссии (MT)
Кредит: LuK (Schaeffler)

  1. педаль сцепления
  2. Бачок для жидкости срабатывания сцепления
  3. Главный цилиндр
  4. Трубка высокого давления
  5. Рабочий цилиндр (концентрический рабочий цилиндр, CSC )
  6. (сцепление) нажимной диск
  7. двухмассовый маховик
  8. фрикционный диск (сцепление)
  9. синхронизатор
  10. механизм переключения передач
  11. рычаг переключения передач
  12. выходной вал
  13. входной вал

автоматизированная механическая коробка передач ( AMT) в основном представляет собой механическую коробку передач (МТ) с электронным управлением сцеплением и приводами передач.Чтобы преобразовать механическую коробку передач в автоматизированную ручную коробку передач, педаль сцепления (1) и рычаг переключения передач (11) заменяются электрогидравлическими или электрическими приводами.

Первые поколения AMT были основаны на концепции « add-on », что означает, что существующий, уже спроектированный MT был преобразован в AMT путем добавления внешних исполнительных механизмов с электронным управлением. В более поздних поколениях AMT приводы были встроены в них на ранних этапах проектирования.

Изображение: преобразование MT в AMT
Кредит: LuK (Schaeffler)

Для преобразования MT в AMT требуется:

  • замена исполнительного механизма сцепления на электрогидравлический / электрический привод
  • замена механизма переключения передач с электрогидравлическим / электрическим приводом
  • интеграция электронного модуля управления
  • интеграция: датчика скорости входного вала, датчика положения муфты, выбора передачи и датчиков положения включения, датчика положения рычага переключения передач, датчика давления и температуры жидкости (в случае электрогидравлическая система управления)
  • программное обеспечение для управления двигателем, которое позволяет управлять крутящим моментом во время переключения передач

В зависимости от производителя автомобиля автоматические механические трансмиссии имеют разные коммерческие названия, но в конечном итоге они одинаковы с точки зрения функциональности:

  • Easytronic (Opel)
  • Quickshift, Easy-R (Renault)
  • Sensodrive (Citroen)
  • Selespeed (Alfa Romeo)

Процесс переключения передач

На механической коробке передач, начиная с нейтральной точки (N) рычага переключения передач, процесс переключения передач можно разделить на две фазы:

  • выбор передачи (также называемый выбором ворот): при выборе соответствующей плоскости / линии передачи
  • включение передачи : при фактическом включении предстоящей передачи

Например, для включения передачи 1 st , рычаг переключения передач сначала перемещается влево в плоскости 1-2, а затем толкается вперед.

Изображение: Фазы переключения передач

Поскольку включение передачи представляет собой комбинацию двух движений по разным осям, AMT требует:

  • 2 привода для процесса переключения передач
  • 1 привод для включения / выключения сцепления

Привод можно определить как устройство, которое преобразует электрический сигнал (посылаемый электронным модулем управления) в физическое действие (поступательное движение или вращение). Приводы могут быть электромагнитным клапаном, который регулирует давление жидкости, или электродвигателем, который вращает зубчатое колесо.

Easytronic AMT (Opel)

Автоматическая механическая коробка передач Easytronic имеет гибридный электрогидравлический привод для включения / выключения сцепления и два электрических привода для переключения передач (выбор и включение).

Изображение: Easytronic (AMT) — компоненты
Кредит: Opel

  1. сцепление (саморегулирующееся сцепление, SAC ® )
  2. Рабочий цилиндр сцепления (CSC)
  3. Электродвигатель
  4. (постоянный ток) — активация сцепления
  5. поршень (внутри цилиндра)
  6. механизм переключения передач
  7. электродвигатель (постоянный ток) — выбор передачи
  8. электродвигатель (постоянный ток) — включение передачи

Когда положение сцепления контролируется электронным модулем управления, это важно либо для поддержания постоянных механических параметров сцепления, либо для адаптации алгоритмов управления к износу сцепления.

Фрикционный диск изнашивается в течение срока службы, из-за чего ход сцепления (расстояние открытия / закрытия) может изменяться (меньше для нового сцепления). Для электронного модуля управления это рассматривается как нарушение процесса включения / выключения сцепления и может привести к неправильному срабатыванию сцепления. Есть два способа преодолеть это:

  • механическая саморегуляция муфты
  • изучение хода муфты и адаптация алгоритмов управления

Муфта (1) автоматически регулирует свой ход (расстояние открытия / закрытия) износ фрикционного диска.Саморегулирующееся сцепление (SAC) производится компанией LuK (Schaeffler).

Изображение: Easytronic — привод сцепления
Кредит: Opel

  1. Корпус привода со встроенным блоком управления трансмиссией (TCU)
  2. червяк (шестерня)
  3. червячное колесо
  4. электродвигатель постоянного тока (со щетками)
  5. поршень
  6. выход труба (в направлении CSC)
  7. впускная труба (от резервуара)
  8. шатун

Привод сцепления представляет собой смесь гидравлического и электрического срабатывания.Когда необходимо выключить сцепление, электродвигатель (4) получает питание от TCU. Ротор электродвигателя напрямую связан с червяком (2), который находится в постоянном зацеплении с червячным колесом (3). Вращательное движение червячного колеса преобразуется в поступательное движение шатуном (8), который толкает поршень (5) и создает давление. Через выпускное отверстие (6) жидкость под давлением достигает рабочего цилиндра сцепления (CSC) и приводит в действие сцепление.

Гидравлический контур состоит из цилиндра и поршня со стороны привода и рабочего цилиндра сцепления с другой стороны.Сила срабатывания муфты прямо пропорциональна давлению жидкости в контуре.

Таким образом, положение муфты регулируется давлением жидкости в гидравлической системе, которое зависит от положения электродвигателя постоянного тока (DC).

Изображение: Easytronic — привод
Кредит: Opel

  1. электрический разъем для электродвигателя переключения передач
  2. электрический разъем для электродвигателя переключения передач
  3. электродвигателя переключения передач
  4. рейка
  5. палец переключения передач (для переключения передач)
  6. шестерня

Из нейтрального положения, если необходимо включить передачу, электродвигатель выбора передачи (3) перемещает рейку (4) вверх и вниз.Когда выбрана соответствующая плоскость шестерни (шибер), электродвигатель включения шестерни (1) будет вращать шестерню (6), которая будет вращать палец включения шестерни (5). Скользящие втулки синхронизаторов шестерен через вилку и вал соединены с пальцем включения шестерни (5). Когда палец включения шестерни (5) перемещается в одно из своих конечных положений, шестерня включается.

В электродвигатели встроены датчики положения. На основе информации о положении модуль управления трансмиссией регулирует электрическую мощность двигателей, чтобы привести их в ожидаемое положение.

Easytronic 3.0 (Opel)

В новой 5-ступенчатой ​​автоматической механической коробке передач Easytronic 3.0 от Opel / Vauxhall используются электрогидравлические приводы для переключения сцепления и переключения передач. Новый AMT также может поддерживать функции остановки и запуска двигателя.

Максимальный входной крутящий момент трансмиссии составляет 190 Нм, и она может быть установлена ​​на бензиновых двигателях 1,4 л или дизельных двигателях 1,3. Вилки переключения передач и синхронизаторы являются общими для варианта с механической коробкой передач.

Изображение: Easytronic 3.0 AMT
Кредит: Opel

Электрогидравлический модуль, отвечающий за включение сцепления и передачи, состоит в основном из: насоса (с электродвигателем), гидроаккумулятора, резервуара для жидкости и блока электромагнитных клапанов. Кроме того, датчики выбора передачи и положения включения и датчик давления жидкости интегрированы в один модуль без проводки. Это дает преимущества с точки зрения стоимости, массы, упаковки и надежности системы.

Для измерения частоты вращения входного вала новая автоматизированная механическая коробка передач оснащена датчиком скорости, работающим по принципу эффекта Холла.Шестерня 4 -го служит мишенью для датчика скорости, поэтому отдельное целевое колесо не требуется, и все валы могут использоваться без изменений в приложениях AMT или MT.

Параметры передачи приведены в таблице ниже.

727 2 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 ]
Параметр Значение
Максимальный крутящий момент [Нм] 190
Передаточное число [-] 1 st 5 Шестерня
2 nd шестерня 2.136
3 ряд шестерня 1.323
4 th 5 шестерня 0,674
Шестерня заднего хода 3,308
Шестерня главной передачи 4,188 (4,625), в зависимости от применения
Межосевое расстояние [мм] 180 365
Масса (сухая) [кг] 39
Объем трансмиссионной жидкости [л] 1.6

Положение сцепления регулируется пропорциональным электрогидравлическим клапаном, который регулирует давление (масла) в концентрическом рабочем цилиндре (CSC). CSC также оснащен бесконтактным датчиком положения, в котором используется чувствительный элемент на эффекте Холла.

Преимущество измерения положения непосредственно на CSC заключается в том, что динамические и температурные эффекты в гидравлической линии включаются в контур управления, в отличие от измерения положения на главном цилиндре.Недостатком является то, что осевые пульсации CSC во время работы двигателя также обнаруживаются датчиком положения и накладываются на сигнал перемещения. Подходящая фильтрация компенсирует этот эффект во время обработки необработанного сигнала в контроллере передачи.

Quickshift AMT (Renault)

Первое поколение автоматизированных механических коробок передач (AMT) Quickshift было интегрировано с электрогидравлическим приводным модулем поверх механической коробки передач (MT). Положения сцепления и передачи полностью регулировались модулем управления трансмиссией (TCM) посредством давления жидкости.В системе отсутствуют электродвигатели для включения сцепления и передачи, а только электромагнитные клапаны с электронным управлением.

Изображение: Quickshift (AMT) — компоненты
Кредит: Renault

  1. гидроаккумулятор
  2. цилиндр с поршнем для включения сцепления
  3. гидравлический насос в сборе (приводится в действие электродвигателем)
  4. датчик положения сцепления
  5. выбор и включение передачи шток
  6. датчик положения включения передачи
  7. цилиндр с поршнем для включения передачи
  8. цилиндр с поршнем для выбора передачи
  9. датчик положения выбора передачи

Приведение в действие сцепления и передач осуществляется с помощью жидкости под давлением.Узел гидравлического насоса (3) создает давление в гидравлической системе до 30-40 бар. Гидравлический аккумулятор (1) предназначен для хранения жидкости под высоким давлением. После нескольких переключений передач или срабатывания сцепления давление в системе (считываемое датчиком давления) снизится. Давление восстанавливается до номинального с помощью электронасоса.

При переключении передач блок управления трансмиссией выполняет следующие операции:

  • регулирует давление в CSC через привод (2) для размыкания сцепления
  • увеличивает давление в цилиндре с поршнем для выбора передачи (8)
  • увеличивает давление в цилиндре с поршнем для включения передачи (7)
  • регулирует давление в CSC через привод (2), чтобы закрыть сцепление

Все регулирование давления осуществляется через электрогидравлические клапаны и управляется TCU.

Изображение: Автоматическая ручная трансмиссия — гидравлические приводы (надстройка)
Кредит: Magneti Marelli

  1. гидроаккумулятор
  2. электронный модуль управления (установлен на блоке электрогидравлических клапанов)
  3. резервуар для жидкости
  4. электродвигатель (для приведения в действие насоса) )

В первом поколении Quickshift AMT используется электрогидравлический дополнительный модуль , поставляемый Magneti Marelli. Этот модуль устанавливается поверх существующей механической трансмиссии и заменяет внешнее сцепление и механизмы переключения передач.

Easy-R AMT (Renault)

В новом поколении автоматизированной механической коробки передач от Renault, Easy-R, используется электромеханический привод вместо гидравлической технологии для «повышения гибкости и более быстрой реакции», при этом количество компонентов было сокращено примерно на 25% для обеспечения «большей надежности и упрощения обслуживания».

Изображение: Автоматическая механическая коробка передач Easy-R
Кредит: Renault

Приведение в действие сцепления осуществляется одним электродвигателем.Выбор передачи и включение передачи приводятся в действие электродвигателями. Что касается упаковки, то модуль включения сцепления интегрирован с блоком управления трансмиссией, а приводы зубчатых передач объединены в отдельный модуль.

Sensodrive AMT (Citroen)

Автоматическая механическая коробка передач от Citroen, Sensodrive, схожа с Easytronic (Opel) по компонентам и принципам работы. Приведение в действие сцепления осуществляется одним электродвигателем, выбор передачи и включение — двумя электродвигателями.

Изображение: Sensodrive (автоматическая механическая коробка передач)
Кредит: Citroen

При переключении передач в AMT электронные блоки управления двигателем и трансмиссией работают вместе и обмениваются информацией. Переключение передач должно выполняться, даже если водитель нажал педаль акселератора и двигатель выдает крутящий момент.

Чтобы синхронизировать выходной крутящий момент двигателя с положениями сцепления и передачи, система управления двигателем (EMS) должна обмениваться информацией о крутящем моменте и скорости с модулем управления коробкой передач (TCM).Вся информация передается по коммуникационной шине, называемой сетью контроллеров (CAN).

TCM также обменивается информацией с блоком управления кузовным оборудованием (BCU), чтобы показать водителю режим движения и включенную передачу.

Изображение: Sensodrive (AMT) — системная архитектура
Кредит: Citroen

    Модуль управления трансмиссией
  1. (TCM)
  2. Модуль включения сцепления
  3. Модуль включения передачи
  4. Датчик скорости вала

Текущая тенденция в автомобильной промышленности для сцепления и передач использовать только системы срабатывания электродвигателей.Основная причина заключается в том, что по мере развития электроники и электрических технологий стало возможным проектировать и производить недорогие, надежные, высокоэффективные электрические приводы с требуемым уровнем производительности (например, временем отклика). Эти приводы также могут обеспечивать необходимое усилие срабатывания с минимальным количеством электроэнергии.

Модули переключения передач также имеют уровень встроенных диагностических функций . Если возникает проблема с электродвигателями или датчиками положения, модуль управления трансмиссией информируется и принимает соответствующие меры, чтобы гарантировать безопасность автомобиля и целостность компонентов.

Режимы движения

В настоящее время водителю довольно сложно различить AMT, AT или DCT. Если на аппаратном уровне они различаются по компоновке и компонентам, то на функциональном (программном) уровне все они ведут себя одинаково.

В автомобиле AMT у водителя есть педаль акселератора, педаль тормоза, рычаг переключения программ / передач и (опционально) подрулевые переключатели на рулевом колесе. С помощью рычага водитель может выбрать как минимум четыре режима:

  • Автоматический (также называемый Drive) (A, D)
  • Ручной (M или +/-)
  • Нейтраль (N)
  • Задний ход (R)

Изображение: Рычаг переключения передач Opel Zafira (AMT)
Кредит: Opel

В автоматическом режиме (также называемом режимом движения) как решение о переключении передач, так и фактическое переключение передач выполняется модулем управления коробкой передач, без какого-либо вмешательства или участия водителя.Основным критерием переключения передач является вычисленная функция скорости автомобиля и нагрузки двигателя (положения педали акселератора).

В ручном режиме водитель может решить, когда переключать передачи. Если нажать «+» для переключения на более высокую передачу, если требуется, и «-» для переключения на более низкую передачу. В этом режиме активны некоторые функции защиты, которые переключают передачи, даже если водитель этого не запрашивал. Например, если частота вращения двигателя слишком высока, будет выполнено переключение на повышенную передачу, а если частота вращения двигателя слишком низкая (недостаточный крутящий момент двигателя), будет выполнено переключение на пониженную передачу.

Большинство автомобилей с AMT имеют режим Snow . Этот режим полезен в условиях движения с низким трением дороги. В этом режиме для трогания с места выбирается передача 2 ой вместо передачи 1 ой . Таким образом ограничивается сила тяги на колесе и предотвращается проскальзывание колеса.

Основные преимущества автоматической механической коробки передач (AMT) по сравнению с механической коробкой передач (MT):

  • более комфортное вождение (переключение передач происходит автоматически)
  • лучшая экономия топлива (двигатель поддерживается в наиболее экономичной рабочей зоне за счет передаточного числа)
  • Диагностика износа (исполнительные механизмы с электронным управлением могут измерять износ сцепления и информировать водителя)

Недостатком является более высокая цена трансмиссии, что приводит к немного более высокой цене автомобиля.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *