Ключ к знанию

Первая в мире автоматическая коробка передач


История АКПП: кто придумал коробку автомат

Идея создания автоматической коробки передач появилась практически одновременно с появлением автомобиля, оснащенного МКПП. При этом автопроизводители, изобретатели и энтузиасты из разных стран начали работать над агрегатом.

В результате уже в самом начале 20-го века стали появляться опытные образцы, которые имели трансмиссию, похожую на современный автомат. В этой статье мы поговорим о том, как создавалась и когда появилась первая АКПП, познакомимся с историей автоматической трансмиссии, а также ответим на вопрос, кто изобрел коробку автомат. 

Содержание статьи

Кто изобрел коробку автомат и когда появилась первая АКПП

Как известно, трансмиссия является вторым по важности агрегатом после ДВС. При этом появление АКПП стало настоящим прорывом, так как благодаря такой коробке передач значительно повышается не только комфорт, но и безопасность при управлении автомобилем. 

Такая КПП является системой, состоящей из гидротрансформатора (ГДТ) и планетарной коробки. Принципы и основы планетарной передачи  были известны еще в средние века, а гидротрансформатор создал немец Герман Феттингер в начале 20-го века.

Первым объединил коробку и ГДТ американский изобретатель Азатур Сарафян, более известный под именем Оскар Бэнкер. Именно он запатентовал автоматическую коробку передач в 1935г., хотя для получения патента больше 7 лет отстаивал свое право в борьбе с крупными автопроизводителями.

Родился Сарафян в 1895 году. Его семья оказалась в США в результате печально известного Геноцида армян, который имел место быть в Османской империи. Обосновавшись в Чикаго, Асатур Сарафян сменил свое имя, став Оскаром Бэнкером.

Талантливый изобретатель создал различные полезные устройства, среди которых можно выделить несколько незаменимых сегодня решений (например, шприц-пистолет для смазки), однако главным его достижением является изобретение первой автоматической гидромеханической коробки передач. В свою очередь, General Motors (GM), которая ранее устанавливала полуавтоматическую коробку передач на свои модели, первой перешла на АКПП.

История создания автоматической коробки передач

Итак, важнейшим элементом, благодаря которому стало возможным появление полноценной АКПП, является гидротрансформатор.

Изначально ГДТ появился в судостроении. Причина – вместо низкооборотистых паровых двигателей ближе к концу 19-го века появились более мощные паровые турбины. Такие турбины соединялись с винтом напрямую, что неизбежно привело к возникновению целого ряда технических проблем.

Решением оказалось изобретение Г. Феттингера, который предложил гидравлическую машину, где лопастные колеса гидродинамической передачи, насос, турбина и реактор были объединены в одном корпусе.

Такой гидротрансформатор был запатентован в 1902 году и имел большое количество преимуществ по сравнению с другими механизмами и устройствами, которые могли бы преобразовать крутящий момент от двигателя.

ГДТ Феттингера минимизировал потери полезной энергии, КПД устройства оказался высоким. На практике, указанный гидродинамический трансформатор, в среднем, обеспечивал на судах КПД около 90% и даже больше.

Вернемся к коробкам передач на автомобилях. В самом начале 20-го века (1904 год) изобретатели братья Стартевенты из города Бостон, США, представили раннюю версию автоматической коробки.

Данная КПП на две передачи фактически являлась усовершенствованной МКПП, где переключения могли быть автоматическими. Другими словами, это был прототип коробки- робот. Однако в те годы по ряду причин серийное производство оказалось невозможным, от проекта отказались.

Следующими автоматическую коробку начали ставить в компании Ford. Легендарная модель Model-T была оснащена планетарной коробкой передач, которая получила две скорости для движения вперед, а также заднюю передачу. Управление КПП было реализовано при помощи педалей.

Далее появилась коробка от компании Reo на моделях General Motors. Такая трансмиссия вполне может считаться первой РКПП, так как это была механическая коробка с автоматизированным сцеплением. Немного позже стала использоваться и планетарная система передач, еще больше приблизив момент появления полноценных гидромеханических автоматов.

Планетарный механизм (планетарная передача) наилучшим образом подходит для АКПП. Чтобы управлять передаточным числом, а также направлением вращения выходного вала, выполняется торможение отдельных частей планетарной передачи. При этом  для решения задачи можно использовать относительно небольшие и постоянные усилия.

Другими словами, речь идет об исполнительных механизмах АКПП (фрикционы, ленточный тормоз). Также в те годы реализовать эффективное управление данными механизмами не составляло труда. Еще необходимость выровнять скорости отдельных элементов АКПП отсутствовала, так как все шестерни планетарной передачи находятся в постоянном зацеплении.

Если сравнить такую схему с попытками автоматизировать работу механической коробки, в то время это было крайне сложной задачей. Основной проблемой являлось то, что в те годы не было эффективных, быстрых и надежных сервомеханизмов (сервоприводов).

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое гидротрансформатор АКПП. Из этой статьи вы узнаете об устройстве, принципах работы и особенностях гидротрансформатора автоматических коробок передач.

Указанные механизмы необходимы для  того, чтобы перемещать шестерни или муфты включения для введения в зацепление. Сервомеханизмы также должны обеспечить большое усилие и рабочий ход, особенно если сравнивать усилие для сжатия пакета фрикционов или затяжки ленточного тормоза АКПП.

Качественное решение было найдено только ближе к середине XX века, а массовой роботизированная механика стала только за последние 10-15 лет (например, АМТ или преселективная коробка DSG).

Дальнейшее развитие коробки автомат: эволюция гидромеханической АКПП

Перед тем, как переходить к АКПП, нужно упомянуть коробку передач Уильсона. Водитель выбирал передачу при помощи подрулевого переключателя, а включение производилось посредством нажатия на отдельную педаль.

Такая трансмиссия была прообразом преселективной коробки передач, так как водитель заранее выбирал передачу, при этом ее включение осуществлялось только после нажатия на педаль, которая стояла на месте педали сцепления МКПП.

Данное решение облегчало процесс управления ТС, переключения передач требовали минимум времени по сравнению с МКПП, которые в те годы не имели синхронизаторов. При этом значимая роль коробки Уильсона заключается в том, что это первая КПП с переключателем режимов, которая напоминает современные аналоги (режимы P-R-N-D).

Вернемся к АКПП. Итак, полностью автоматическую гидромеханическую коробку передач Hydra-Matic представила General Motors в 1940 году. Данную КПП ставили на модели Cadillac, Pontiac и т.д.

Такая трансмиссия представляла собой гидротрансформатор (гидромуфту) и планетарную коробку передач с автоматическим гидравлическим управлением. Управление было реализовано с учетом скорости движения автомобиля, а также положения дроссельной заслонки.

Коробка Hydra-Matic ставилась как на модели GM, так и на Bentley, Rolls-Royce, Lincoln и т.д. В начале 50-х специалисты Mercedes-Benz взяли данную коробку за основу и разработали собственный аналог, который работал по схожему принципу, однако имел целый ряд отличий в плане конструкции.

Ближе к середине 60-х автоматические гидромеханические коробки передач достигли пика своей популярности. Также появление синтетических смазок на рынке ГСМ позволило удешевить их производство и обслуживание, повысить надежность агрегата. Уже в те годы АКПП не сильно отличались от современных версий.

В 80-х стала прослеживаться тенденция к постоянному увеличению числа передач. В автоматических коробках сначала появилась четвертая передача, то есть повышенная. Одновременно стала использоваться и функция блокировки гидротрансформатора.

Также четырехступенчатые автоматы стали управляться при помощи ЭБУ, что дало возможность избавиться от многих механических элементов управления, заменив их соленоидами.

Например, первыми внедрение электронной системы управления автоматической коробкой передач реализовали специалисты Toyota в 1983 г. Далее Ford в 1987 году также перешел на использование электроники для управления повышающей передачей и блокировочной муфтой ГДТ.

Кстати, сегодня АКПП продолжает эволюционировать. С учетом жестких экологических стандартов и роста цен на топливо производители стремятся повысить КПД трансмиссии, добиться топливной экономичности.

Для этого увеличивается общее количество передач, скорость переключений стала очень высокой. Сегодня можно встретить АКПП, которые имеют 5, 6 и более «скоростей». Основная задача – успешно конкурировать с преселективными роботизированными коробками типа DSG.

Параллельно происходит и постоянное усовершенствование блоков управления АКПП, а также программного обеспечения. Изначально это были системы, которые только определяли момент переключения передачи и отвечали за качество включений.

В дальнейшем в блоки стали «зашивать» программы, которые способны подстраиваться под манеру езды, динамично меняя алгоритмы переключения передач (например, адаптивные АКПП с режимами эконом, спорт).

Позже появилась и возможность ручного управления АКПП (например, Tiptronic), когда водитель может самостоятельно определять моменты переключения передач подобно механической коробке. Дополнительно коробка автомат получила расширенные возможности в плане самодиагностики, контроля температуры трансмиссионной жидкости и т.д.

 

Читайте также

krutimotor.ru

Автоматическая коробка передач.Часть 1 История. — DRIVE2

В ЭТОЙ ЧАСТИ БУДЕТ РАССКАЗАНО О АКПП, ВВЕДЕНИЕ И ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ДАННОГО МЕХАНИЗМА В ЦЕЛОМ.

Автоматическая коробка перемены передач (АКПП, также автоматическая коробка передач — АКП) — разновидность коробки передач автомобилей, обеспечивающая автоматический (без прямого участия водителя) выбор соответствующего текущим условиям движения передаточного числа, в зависимости от множества факторов.

С чисто-технической точки зрения, «автоматической» является любая разновидность коробки передач, в которой переключение передач осуществляется автоматически, без участия водителя. Однако исторически название «автоматическая коробка передач» закрепилось лишь за одной разновидностью таких коробок передач — гидромеханической планетарной коробкой передач, которая и описывается по преимуществу в данной статье. В последние десятилетия наряду с классическими гидромеханическими АКП предлагаются и различные варианты механических коробок передач с автоматизированным переключением («роботы»), имеющих электронное управлением и электромеханические или электропневматические исполнительные устройства — по указанным выше причинам они выделяются в отдельный класс. Используемая на некоторых автомобилях вариаторная передача разновидностью автоматической коробки передач не является, как и коробкой передач вообще — вариатор осуществляет изменение передаточного числа трансмиссии плавно, без каких либо фиксированных ступеней (передач), и, таким образом, является подвидом бесступенчатой трансмиссии.

Согласно принятой инженерной терминологии, «автоматической коробкой передач» именуется только планетарная часть агрегата, непосредственно осуществляющая переключение передач, которая вместе с гидротрансформатором образует автоматическую передачу. При этом автоматическая коробка передач всегда действует в паре с гидротрансформатором, без которого её нормальная работа невозможна, поэтому в обиходе часто «автоматической коробкой передач» именуют весь трансмиссионный агрегат, включая и гидротрансформатор, что является не вполне точным — гидротрансформатор непосредственно в переключении передач не участвует, а лишь подаёт заданное значение крутящего момента на входной вал автоматической коробки и обеспечивает гашение толчков при переключении передач. Также в отечественной литературе для обозначения данного трансмиссионного агрегата используется термин гидромеханическая передача (ГМП) — например, применительно к автомобилям «Чайка» и автобусам ЛиАЗ; это название отражает не способность к автоматизированному переключение передач, а конструктивную особенность — сочетание гидравлических и механических элементов, и является равнозначным с приведённым выше.

Термины автоматическая коробка перемены передач и автоматическая коробка передач равнозначны, первый в настоящее время является несколько архаичным и практически вытеснен вторым в официальной документации. Словосочетание автоматическая трансмиссия является получившим в последнее время некоторое распространение, главным образом в Интернете, безграмотным заимствованием из английского языка — вне зависимости от принципа работы, автоматическая коробка передач является лишь одним из многих агрегатов трансмиссии транспортного средства.

Разрез шестиступенчатой АКП ZF 6HP26.

Части типичной АКПП (на примере UVMV-ČZM-НАМИ): детали гидротрансформатора, валы, планетарные блоки шестерён, пакеты фрикционов, ленточный тормоз, плита клапанов гидравлического блока, парковочная блокировка. ЧССР — СССР, 1977 год.

ИСТОРИЯ

К появлению классической гидромеханической автоматической коробки передач привели три изначально независимые линии разработок, которые были впоследствии объединены в её конструкции.

Наиболее ранней из них можно считать применявшиеся на некоторых конструкциях автомобилей первой четверти XX века, в том числе — Ford T, планетарные механические коробки передач. Хотя и всё ещё требующие от водителя определённого навыка для своевременного и плавного включения в работу соответствующей передачи (например, на двухступенчатой планетарной КП Ford T это осуществлялось при помощи двух ножных педалей, одна переключала низшую и высшую передачу, вторая включала задний ход), они уже позволяли довольно значительно упростить его работу, особенно в сравнении с использовавшимися в те годы коробками передач традиционного типа без синхронизаторов.

Хронологически вторым направлением разработок, приведшим впоследствии к появлению автоматической коробки передач, можно назвать работы по созданию полуавтоматических коробок передач, в которых была автоматизирована часть действий по переключению передач или для переключения передач был применён сервопривод. Например, в середине 1930-х годов американские фирмы Reo и General Motors практически одновременно представили полуавтоматические КП собственной разработки. Наиболее интересна была КП разработки GM: как и появившиеся позднее автоматические коробки передач, она использовала планетарный механизм, работой которого управляла гидравлика в зависимости от скорости автомобиля.

Планетарный механизм был очень удобен для конструкторов автоматических передач в том отношении, что для управления его передаточным числом и направлением вращения выходного вала, осуществляемого за счёт торможения отдельных частей планетарной передачи, могли быть использованы сравнительно небольшие, и притом постоянные, усилия, с задействованием в качестве исполнительных механизмов фрикционов и ленточных тормозов, управление которыми при помощи сервоприводов в те годы не вызывало особых затруднений, так как уже было хорошо отработано, к примеру, на танках, где фрикционы использовались для разворота. В противоположность этому, автоматизация «классической» механической коробки передач, при всей логичности такого решения, в те годы встречала целый ряд существенных затруднений, в первую очередь связанных именно с отсутствием подходящих для используемого в ней принципа переключения передач сервоприводов: для перемещения шестерён или муфт включения и введения их в зацепление друг с другом требовались надёжные и быстродействующие исполнительные механизмы, обеспечивающие достаточно большие усилия и рабочие ходы — намного большие, чем требуемые для сжатия блока фрикционов или затягивания ленточного тормоза. Удовлетворительное решение эта задача получила лишь ближе к середине 50-х годов XX века, а пригодное для массовых моделей — только в последние десятилетия (см. ниже).

Между тем, эти ранние разработки были недостаточно надёжны, а главное — всё ещё использовали сцепление для временного разобщения двигателя и трансмиссии при переключении передач.

Электромеханическая коробка передач «Коталь».

Электромеханическая коробка передач «Коталь».

Особое место среди предшественников автоматических коробок передач занимает электромеханическая планетарная коробка передач «Коталь», устанавливавшаяся на некоторых дорогих европейских автомобилях 1930-х годов, например марки Delage. В ней имелось три планетарных механизма — два для четырёх передач переднего хода и третий для задней передачи и нейтрали. Управление осуществлялось электрическим приводом с электромагнитными дисками в качестве исполнительного механизма, при переключении передач по-прежнему происходило разобщение двигателя с трансмиссией. Выбор передач осуществлялся водителем вручную при помощи небольшого рычажка, установленного на рулевой колонке или ступице рулевого колеса. Эта коробка была дорога, не отличалась надёжностью и даже могла вызвать возгорание из-за перегрева, кроме того — в то время, до появления микрокомпьютеров, автоматизация переключения передач гидравликой могла быть реализована намного проще, чем электрическим приводом, поэтому дальнейшего развития это направление не получило.

Рычаг переключения передач преселекторной коробки системы Уильсона, один из прототипов классического селектора-квадранта будущих автоматических коробок передач.

Рычаг переключения передач преселекторной коробки системы Уильсона, один из прототипов классического селектора-квадранта будущих автоматических коробок передач.

В планетарной коробке передач типа «Уильсон», устанавливавшейся на малолитражки английской фирмы BSA, для торможения элементов планетарного механизма были применены ленточные тормоза. Переключение передач осуществлялось подрулевым рычажком. Коробка Уильсона была преселекторной, то есть, водитель мог заранее выбрать нужную передачу, которая включалась только после нажатия на педаль переключения передачи (располагавшуюся обычно на месте педали сцепления) — без необходимости точно координировать действия рычагом и педалью, что упрощало вождение и ускоряло переключения, особенно по сравнению с тогдашними несинхронизированными механическими коробками передач.

Схожим образом действовала преселекторная коробка передач системы Де Норманвилля, отличавшаяся использованием гидропривода для управления тормозами, что поз

www.drive2.ru

Автоматическая коробка передач — Энциклопедия журнала "За рулем"

Автоматическая коробка передач - АКП, механизм изменения передаточного отношения трансмиссии, работающий без непосредственного участия водителя. Автомобиль, оснащенный АКП, имеет сокращенное количество устройств управления, вместо трех педалей («газа», тормоза и сцепления) в нем установлено две педали («газа» и тормоза, педаль выключения сцепления отсутствует). При этом педаль «газа» служит не для увеличения-уменьшения оборотов двигателя, как в автомобиле с механической КП, а для изменения скорости движения автомобиля. В отличие от механической коробки передач АКП оснащается не рычагом переключения, а селектором выбора режима работы.
По устройству АКП разделяются на обычные двух и трехвальные МКП, дополненные гидротрансформатором (вместо сухого сцепления) и системой автоматического переключения (с электронным, электромеханическим или электропневматическим управлением), и на планетарные, в которых планетарный редуктор работает в паре с гидротрансформатором. Наиболее типичные - планетарные АКП с гидротрансформатором.

Устройство

Планетарная АКП состоит из гидротрансформатора, планетарной КП (планетарных редукторов), барабанов, фрикционных и обгонной муфт, соединительных валов. Барабаны АКП оснащаются ленточными тормозами для их остановки и включения нужной передачи планетарного редуктора.
Гидротрансформатор в автоматической трансмиссии выполняет функции сцепления и устанавливается между коленчатым валом двигателя и КП. Гидротрансформатор состоит из ведущей и ведомой турбин и неподвижно закрепленного относительно двигателя статора (иногда статор выполняется вращающимся, в этом случае он оснащается ленточным тормозом - применение подвижного статора добавляет гидротрансформатору гибкости на малых оборотах двигателя и улучшает его характеристики). Ведущая турбина вращается, как и ведущий диск сцепления, с той же частотой, что и коленчатый вал двигателя. Ведомая турбина вращается за счет гидродинамических сил, возникающих из-за вязкости заполняющей внутреннюю полость гидротрансформатора жидкости. Основное назначение гидротрансформатора - передача вращения коленчатого вала на шестерни планетарной КП с проскальзыванием, что обеспечивает плавное переключение передач и начало движения автомобиля. При больших оборотах двигателя ведомая турбина блокируется и гидротрансформатор выключается, передавая крутящий момент с коленчатого вала на шестерни АКП напрямую (соответственно, потерь).
Планетарная КП или планетарный редуктор - комплекс из большой коронной шестерни (эпицикла), малой солнечной шестерни и связывающих их шестерен-сателлитов, закрепленных на водиле. В разных режимах работы редуктора вращаются разные шестерни, а один из блоков (эпицикл, солнечная шестерня или водило с сателлитами) закреплен неподвижно.

Схема АКП: 1 - турбинное колесо;
2 - насосное колесо;
3 - колесо реактора;
4 - вал реактора;
5 - первичный вал планетарного редуктора;
6 - главный масляный насос;
7 - фрикцион II и III передач:
8 - тормоз I и II передач;
9 - фрикцион III передачи и передачи заднего хода;
10 - муфта свободного хода I передачи;
11 - тормоз заднего хода;
12 - первый промежуточный вал;
13 - второй промежуточный вал;
14 - барабан с зубчатым венцом;
15- центробежный регулятор;
16 - вторичный вал;
17 - механизм переключения передач;
18 - дроссельный клапан;
19 - кулачок

Фрикционные муфты предназначены для переключения передач введением в зацепление (или, наоборот, выведением из зацепления) шестерен планетарного редуктора АКП. Муфта состоит из ступицы (хаба) и барабана. На внешней поверхности ступицы и внутренней барабана расположены прямоугольные зубья (на ступице) и такие же шлицы (внутри барабана), которые по форме соответствуют друг другу, но не зацеплены. Между ступицей и барабаном располагается набор (пакет) кольцеобразных фрикционных дисков. Половина дисков выполнена из металла и оснащена выступами, входящими в шлицы внутренней поверхности барабана. Вторая половина дисков - из пластмассы и имеет вырезы, в которые входят зубья ступицы. Таким образом, механическое сцепление ступицы и барабана происходит через трение металлических и пластмассовых дисков пакета фрикционной муфты.
Сообщение и разобщение ступицы и барабана фрикционной муфты происходит после сжатия пакета дисков кольцеобразным поршнем, установленным внутри ступицы. Поршень имеет гидравлический привод. Жидкость в цилиндр привода подается под давлением через кольцевые канавки в барабане, валах и картере АКП.
Обгонная муфта используется для уменьшения ударных нагрузок на фрикционные муфты при переключении передач и для отключения двигателя при движении автомобиля накатом (при некоторых режимах работы АКП). Обгоная муфта устроена таким образом, что свободно проскальзывает при вращении в одном направлении и заклинивает при обратном (передавая деталям АКП вращающий момент). Она состоит из двух колец - внешнего и внутреннего - и расположенных между ними набора роликов, разделенных сепаратором. После увеличения оборотов двигателя и переключения передачи АКП один из блоков планетарного ряда стремится вращаться в обратную сторону - обгонная муфта заклинивает этот блок, предотвращая обратное вращение.

Принцип работы АКП

Рассмотрим работу четырехступенчатой АКП, оснащенной двумя планетарными редукторами.
Первая передача. Солнечная шестерня первого планетарного ряда не подключена к двигателю, первый ряд не участвует в передаче крутящего момента. Солнечная шестерня второго ряда соединена с коленчатым валом двигателя (добавим - через гидротрансформатор). Водило с сателлитами второго планетарного ряда соединено с выходным валом КП. Эпицикл (самая большая коронная шестерня) второго ряда при низких оборотах двигателя прокручивается через обгонную муфту, крутящий момент на механизмы трансмиссии не передается. Как только обороты двигателя повышаются, обгонная муфта блокирует коронную шестерню - начинается передача крутящего момента через сателлиты и водило. Автомобиль трогается с места и начинает движение.
Вторая передача. Солнечная шестерня первого ряда заблокирована и неподвижна. Водило с сателлитами первого ряда входит в зацепление с эпициклом второго ряда через обгонную муфту. Эпицикл первого ряда входит в зацепление с водилом второго ряда, которое соединено с выходным валом КП. Крутящий момент от двигателя передается через солнечную шестерню второго ряда. В этом режиме работают оба планетарных ряда КП.
Третья передача. Шестерни первого ряда не принимают участия в передаче крутящего момента. Солнечная шестерня второго ряда и эпицикл второго ряда соединены со входным валом, крутящий момент передается водилом на выходной вал. Преобразования крутящего момента не происходит - АКП работает в режиме прямой передачи.
В режимах первой, второй и третьей передач водитель не может тормозить двигателем. Для обеспечения возможности торможения двигателем предусмотрена блокировка обгонной муфты фрикционной муфтой. Тогда при отпускании педали «газа» шестерни коробки не будут разобщать механизмы трансмиссии с двигателем.
Четвертая передача. Это режим ускоряющей передачи, когда передаточное число трансмиссии больше единицы. Солнечная шестерня первого ряда остановлена. Крутящий момент передается на водило с сателлитами первого планетарного ряда. Эпицикл первого ряда входит в зацепление с водилом второго ряда, которое, в свою очередь, передает крутящий момент на механизмы трансмиссии. Солнечная шестерня и эпицикл второго ряда в передаче крутящего момента не участвуют.
Задний ход. Солнечная шестерня первого ряда соединена с коленчатым валом двигателя. Водило второго ряда заблокировано фрикционной муфтой. Эпицикл первого ряда входит в зацеплении с водилом второго ряда, которое, в свою очередь, соединено с выходным валом. Выходной вал вращается в обратную сторону.

Системы управления АКП

Система управления режимами работы АКП выполнена в виде гидравлических приводов, передающих давление масла от гидронасоса к поршням исполнительных механизмов фрикционных муфт и тормозных лент барабанов. Поток масла в маслопроводах перераспределяют золотники, которые управляются либо вручную положением селектора АКП, либо автоматически. Блок автоматического управления АКП может быть гидравлическим или электронным.
«Классическая» АКП управляется гидравлическим механизмом, который состоит из центробежного регулятора давления жидкости, установленного на выходном валу двигателя и датчика давления гидравлического привода педали «газа». Золотники перемещаются под давлением обеих гидроцепей, что позволяет АКП переключать передачи в соответствии с частотой вращения коленчатого вала двигателя и положения педали «газа».
В электронной системе автоматического управления вместо гидравлического привода золотников используется электромеханический - золотники перемещаются соленоидами. Команды на перемещения золотников дает блок электронного управления, в современных автомобилях - центральный бортовой компьютер автомобиля. Этот же компьютер обычно управляет и системой зажигания, и впрыском топлива. Команды на перемещение золотников блок электронного управления получает от датчика частоты вращения выходного вала двигателя и положения педали «газа». Переключать передачи можно и в ручном режиме, перемещая селектор в нужное положение.
В большинстве современных АКП предусмотрено ручное управление коробкой даже после полного выхода из строя электронной системы управления. При этом в любом случае вручную можно включить прямую (третью по описанной выше четырехступенчатой схеме) передачу, а если не повреждена электромеханическая часть системы управления - все передачи ручным переводом селектора.

Селектор АКП

В 50-е годы прошлого века общепринятым стандартом системы управления АКП стал селектор «PRNDL» - по перечислению очередности включения режимов автоматической КП. Именно эта последовательность была признана наиболее безопасной и рациональной с точки зрения конструкции АКП.
Режимы работы АКП - положения селектора переключения.

P - парковочный режим. Двигатель отсоединен от трансмиссии. АКП блокирована внутренним механизмом и соединена с трансмиссией, что обеспечивает блокировку всех механизмов трансмиссии. При этом АКП никак не связана со стояночным тормозом и не отменяет необходимость его использования на стоянках.
R - режим заднего хода. Во всех современных АКП селектор в этом положении дополнен блокировочным механизмом, предотвращающим случайное включение заднего хода при движении автомобиля вперед.
N - нейтральный режим АКП. Задействуется при остановках, движении накатом, буксировке.
D - основной режим работы АКП («Драйв»). Задействованы все ступени АКП (обычно и повышающая передача, которая в противном случае может включаться дополнительным положением рукоятки селектора с обозначением «2» или «D2»).
L - режим пониженной передачи, который используется для движения по бездорожью и на крутых подъемах.
Этот порядок переключения селектора АКП был закреплен в США законодательно в 1964 году. Отступление от этого стандарта считается недопустимым с точки зрения безопасности автомобиля.

wiki.zr.ru

Первые: автоматические коробки передач | Veddro.com

Опция, за которую многие готовы брать дополнительный кредит и вещь, которая интересует нас сразу после двигателя – «автомат».

Сегодня речь пойдет о вещb, которая, как и двигатель, являет собой небольшой мир внутри автомира. Как она появилась? Кто её изобрел? Давайте разбираться.

Сегодня под «автоматом» понимают гидромеханическую планетарную коробку передач. К автоматической коробке можно отнести еще и коробки с автоматизированным переключением – «роботы», совсем нельзя относить вариаторы (последние вообще не коробки передач). На сегодняшний день коробка являет собой систему из гидротрансформатора и планетарной системы передач. И это накладывает небольшие трудности на правильность определении первенства, так как гидротрансформатор изобрел немецкий инженер Герман Феттингер в начале ХХ столетия, а планетарная система передач была известна со времен Птолемея. Но воедино все собрал и заставил работать изобретатель Оскар Бэнкер (при рождении его звали Азатуром Сарафяном).

«Так просто?» — спросите вы. — Вот так сразу взять и выложить все факты? А как же предыстория?». Сейчас все будет!

Начнем с главного устройства, которое сделало возможным появление автоматической трансмиссии. Это – гидротрансформатор. Изобрели его исключительно для нужд судостроения. В конце ХIX века в морском флоте в качестве корабельного двигателя все чаще стали применять быстроходные паровые турбины вместо прежних тихоходных паровых машин. Эти машины поначалу соединялись с гребными винтами судов напрямую, и немного позже такая конструкция начала вызывать ожидаемые проблемы. Оборотность гребных винтов увеличить не удавалось, и для соединения их с более высокооборотными паровыми турбинами требовался дополнительный механизм.

Высокооборотные шестеренные передачи большой мощности тогда делать не умели. Высказывалось предложение использовать гидравлические лопастные машины, чтобы двигатель вращал колесо лопастного насоса и работа двигателя переходила в энергию жидкости, прокачиваемой насосом. Далее эта жидкость направляется в лопастную турбину, в которой энергия жидкости преобразуется в механическую энергию, используемую для вращения гребного винта.

Выходом явилось изобретение Г. Феттингером новой гидравлической машины, объединяющей в одном корпусе все лопастные колеса гидродинамической передачи — насос, турбину, направляющий аппарат (реактор). В такой машине (патент 1902 г.) исключены потери энергии в трубопроводах, спиральных камерах, подводах и отводах, что почти вдвое увеличило КПД.  Уже в 1912 г. на пассажирском пароходе «Тирпиц» КПД составил 88,5%. Позже на пароходе «Висбаден» при мощности 15 000 — 20 000 л. с. гидродинамический трансформатор имел КПД 91,3%.

В 1904 году братья Стартевенты из Бостона показали свой прототип автоматической трансмиссии. Коробка  имела две передачи, и суть механизма была очень похожа на немного доработанную механическую коробку передач. Проблема была в том, что промышленность на тот момент не готова была делать такие коробки серийно, поэтому дальше концепта дело не зашло.

Следующий шаг сделал Ford со своим Model T. Машина оснащалась планетарной коробкой передач и имела две передачи вперед и одну — назад. Преимуществом такой коробки было значительной упрощение управления, а мы ведь помним, что машина создавалась не для инженеров Фридрихов, а для простых Билли, которым инструкции были невдомек. Тогда еще не было синхронизаторов в коробках, и передачи переключались не так просто, как сейчас. На модели Т коробка управлялась педалями, и все что требовалось – вовремя переключиться.

Дальше была коробка передач от General Motors и фирмы Reo в середине 1930-х. В некоторой мере ту коробку можно считать первым «роботом», так как она являла собой механическую коробку, в которой было автоматизирована работа сцепления. А немного позже добавилась планетарная система передач, что во всю приблизило конструкцию к современным коробкам-автоматам.

Планетарный механизм был очень удобен для конструкторов автоматических передач. Для управления его передаточным числом и направлением вращения выходного вала, осуществляемого за счёт торможения отдельных частей планетарной передачи, могли быть использованы сравнительно небольшие и притом постоянные усилия с задействованием в качестве исполнительных механизмов фрикционов и ленточных тормозов. Управление последними при помощи сервоприводов в те годы не вызывало особых затруднений, так как уже было хорошо отработано, к примеру, на танках, где фрикционы использовались для разворота. Кроме того, отсутствовала необходимость выравнивать скорости отдельных элементов, так как все шестерни планетарной передачи находятся в постоянном зацеплении. В противоположность этому автоматизация «классической» механической коробки передач при всей логичности такого решения в те годы встречала целый ряд существенных затруднений, в первую очередь связанных именно с отсутствием подходящих для используемого в ней принципа переключения передач сервоприводов: для перемещения шестерён или муфт включения и введения их в зацепление друг с другом требовались надёжные и быстродействующие исполнительные механизмы, обеспечивающие достаточно большие усилия и рабочие ходы — намного большие, чем требуемые для сжатия блока фрикционов или затягивания ленточного тормоза. Удовлетворительное решение эта задача получила лишь ближе к середине 50-х годов XX века, а пригодное для массовых моделей — только в последние десятилетия, в частности, после появления многоконусных синхронизаторов вроде используемых в коробках передач типа DSG.

Интересной коробкой была «Уильсон», устанавливаемая на малолитражки английской фирмы BSA. Для торможения элементов планетарного механизма были применены ленточные тормоза. Выбор передачи осуществлялся подрулевым рычажком, а непосредственно включение передачи — нажатием на педаль. Коробка Уильсона была преселе

veddro.com

История АКПП ч.1-я

Вскоре после создания первых автомобилей возникло желание автоматизировать управление ими путем создания автоматических коробок передач.


Эта сложная техническая проблема решалась самыми различными способами. Существует множество конструкций полностью автоматических или частично автоматизированных коробок передач. В этих конструкциях используются различные принципы преобразования работы автомобильного двигателя в тяговое усилие на колесах автомобиля. В качестве механизмов реализации такого преобразования используются фрикционные вариаторы, муфты свободного хода, цепные устройства и т.д. Особо отметим, что более 100 лет назад делались первые опыты по применению на автомобилях гидравлических передач объемного типа (имеются немецкие патенты 1897 г.). В конце 19-го века на первой автомобильной выставке в Берлине демонстрировался автомобиль с объемной гидравлической передачей системы Питлер. В 1919 г. был построен и испытан автомобиль с объемной гидропередачей системы Ленца. Примером объемной гидропередачи может служить система, использующая поршеньковые насос и мотор (рис.1).

Объемная гидравлическая передача Дженни применялась на танках времен первой мировой войны.


Объемные гидропередачи не получили распространения на автомобилях из-за дороговизны, сложности изготовления, жесткости характеристик, большого нагрева систем. Не получили сколько-нибудь заметного распространения и другие упомянутые выше конструкции, основанные на других принципах.


Широкое распространение получили лишь гидромеханические передачи, состоящие из гидродинамического трансформатора, механических передач и системы управления. На долю таких передач приходится более 95% (по некоторым оценкам 99%) всех выпускаемых в мире автомобильных трансмиссий. Именно такие трансмиссии за рубежом называются автоматическими трансмиссиями, автоматическими передачами или, чаще всего, автоматическими коробками передач.

Рис.1 Схема объемной гидравлической передачи

Идея и конструкция гидродинамического трансформатора (ГДТ) - принципиально нового механизма, сделавшего возможным создание гидромеханических передач (ГМП) ныне применяемых типов пришла в автомобилестроение их другой области техники - из судостроения.


В конце 19 века в морском флоте в качестве корабельного двигателя все чаще стали применять быстроходные паровые турбины вместо прежних тихоходных паровых машин. Паровые машины соединялись с гребными винтами судов напрямую. Оборотность гребных винтов увеличить не удавалось и для соединения их с более высокооборотными паровыми турбинами требовался дополнительный механизм.


Высокооборотные шестеренные передачи большой мощности тогда делать не умели. Высказывалось предложение использовать гидравлические лопастные машины, чтобы двигатель вращал колесо лопастного насоса и работа двигателя переходила в энергию жидкости, прокачиваемой насосом. Далее эта жидкость направляется в лопастную турбину, в которой энергия жидкости преобразуется в механическую энергию, используемую для вращения гребного винта.


В лопастном насосе (рис.2) основными деталями являются подвод 1, лопастное колесо 2 и отвод 3. По подводу жидкость подается от всасывающего трубопровода к лопастному колесу. Из отвода жидкость через диффузор 4 поступает в напорный трубопровод. В лопастном колесе жидкость движется от центра к периферии, поэтому колесо (и весь насос) называют центробежным. Уплотнение 5 предотвращает наружные утечки.

Рис.2 Схема центробежного насоса консольного типа


Рис.3 Схема радиально-осевой гидравлической турбины

В гидравлической турбине (рис.3) жидкость поступает в спиральную камеру 1 и лопастное колесо 3 с верхнего бьефа ВБ. Отдавая энергию, жидкость приводит во вращение вал 4. Перед колесом установлен направляющий аппарат 2. Жидкость в колесе движется от периферии к центру (центростремительное колесо). Пройдя колесо, жидкость через отсасывающую трубу 5 сливается в нижний бьеф НБ.


Рис.4. Принципиальная схема гидродинамической передачи


Соединение насоса и турбины трубопроводами дает гидродинамическую передачу (рис.4). Такая передача теоретически возможна, но она не имеет практического смысла из-за чрезвычайно низкого коэффициента полезного действия (КПД). В начале 20-го века, когда обсуждалась такая возможность, лучшие насосы на лучших режимах работы имели КПД около 65%, а лучшие турбины около 80%. Поэтому общий КПД гидродинамической передачи такого вида даже на наилучших режимах работы не превысил бы 50%, что совершенно неприемлемо.


Рис.5. Схема гидродинамического трансформатора (гидротрансформатора)

Выходом явилось изобретение проф. Г.Фетингером (Германия) новой гидравлической машины, объединяющей в одном корпусе все лопастные колеса гидродинамической передачи - насос, турбину, направляющий аппарат (реактор) - рис.5. В такой машине (патент 1902 г.) исключены потери энергии в трубопроводах, спиральных камерах, подводах и отводах, что почти вдвое увеличило КПД конструкции по схеме рис.5 по сравнению с КПД конструкции

www.at-g.ru

В коммунизм на автомате: как разрабатывали АКП в СССР

Начало

Еще в тридцатые годы в СССР начали серьезно заниматься гидромуфтами и гидротрансформаторами, для чего в Ленинграде было создано Бюро Гидравлических Редукторов.

В дальнейшем работы по гидропередачам велись на заводе ЗИС, где в 1949-м сформировали бюро гидравлических агрегатов. Здесь работали над ГМП для всех типов автомобилей, которые выпускал завод — легковушек, автобусов и даже грузовиков. Кроме того, разработкой гидромеханических трансмиссий в конце сороковых годов активно занимались и специалисты Научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института (НАМИ). Однако на тот момент в СССР еще не было готового варианта полностью автоматической коробки передач, которую можно было бы выпускать серийно и оснащать ею легковые автомобили.

Made in USA, адаптировано в СССР

В начале пятидесятых годов автоматическая трансмиссия получила распространение на многих американских моделях: покупатели в США с энтузиазмом восприняли возможность упростить управление машиной и повысить уровень комфорта, избавившись от необходимости самостоятельно переключать передачи.

Поскольку горьковские инженеры изначально ориентировались на конструкцию автомобилей из США, а первые модели ГАЗ являлись лицензионными копиями легковушки и грузовика Ford, было принято решение внедрить АКП на новых моделях Горьковского автозавода — в частности, будущей Волге.

Ведь преимущество подобных трансмиссий на ГАЗе поняли задолго до внедрения автомата: еще на автомобиле ЗИМ механическую коробку передач оснастили гидромуфтой, которая находилась между маховиком и обычным сцеплением. Гидромуфта позволяла водителю представительского седана затормозить и впоследствии тронуться без выключения сцепления и передачи, что заметно облегчало управление автомобилем и повышло плавность хода. Однако такая «полуавтоматическая» коробка не могла сравниться с настоящей АКП, конструкцию которых горьковчанам нужно было разработать достаточно быстро. Для этого решили использовать чужие наработки – выбор был сделан в пользу американских.

Еще не автомат, уже не просто механика: в трансмисии ЗИМ появилось интересное новшество – гидромуфта. Она позволяла реже пользоваться сцеплением.

С этой целью были закуплены несколько сделанных в США автомобилей разных марок, оснащенных автоматом — в частности, Ford Customline, Dodge Coronet и Plymouth Savoy.

Но еще до этого в СССР занимались гидромеханическими коробками передач (ГМП) для легковых автомобилей – к примеру, в НАМИ для установки на Победу разработали трансмиссию Д2, а на экспериментальном минивэне НАМИ-013 стояла коробка передач НАМИ-ДК. Однако агрегаты эти были слишком "сырыми" и на момент работ по будущей Волге ГАЗ М-21 находились в стадии доводки.

Именно поэтому в Горьком разобрали и тщательно изучили трёхступенчатую трансмиссию Ford-O-Matic, которую для Ford в 1950 году разработала специализированная американская компания BorgWarner. Правда, скопировать "один в один" фордовскую коробку не получилось хотя бы по той причине, что она была рассчитана на шести- и восьмицилиндровые двигатели, в то время как будущая "двадцать первая" должна была оснащаться 2,5-литровым четырехцилиндровым мотором мощностью всего 70 л.с. Именно поэтому новая коробка получила другие передаточные числа. Интересно, что ГМП ГАЗ-21 в обычном режиме Д (движение) использовала лишь вторую и третью передачи, а первая включалась принудительно в режиме П (пониженный), который нужно было использовать для преодоления крутых подъемов и спусков.

Америка говорит «да» или ваша лучшая покупка: компания Ford не стеснялась, рекламируя свою новинку – автоматическую трансмиссию

Необычной трансмиссией оснастили небольшое количество Волг первых выпусков — в двух партиях было собрано около 1 500 экземпляров ГАЗ М-21 с ГМП. Вскоре от этой затеи отказались в пользу обычной трехступенчатой механики – эту историю «автоматического провала мы рассказывали в отдельном материале. Главным образом, дело было в том, что из-за дефицита специального масла типа ATF и довольно низкого уровня технической культуры коробки довольно быстро выходили из строя, хотя конструктивно они были достаточно надежными, что подтвердили как испытательные пробеги прототипов Волги, так и эксплуатация серийных автомобилей при соблюдении технического регламента.

Издание второе и третье: трансмиссии ГАЗ-13/ГАЗ-14

В дальнейшем данную конструкцию с некоторыми доработками использовали на «номенклатурной» Чайке ГАЗ-13 и двух поколениях Волг-"догонялок" с "чайковским" силовым агрегатом.

ГАЗ-13 была интересна как двигателем V8, так и трехступенчатым «автоматом» с гидротрансформатором

Американские мотивы заметны не только во внешности, но и в конструкции ГАЗ-13

Поскольку V-образная «восьмерка» Чайки была почти втрое мощнее двигателя Волги, автомат потребовал изменения передаточных чисел планетарной части и коэффициента трансформации у гидротрансформатора. Кроме того, ГДТ Чайки уже охлаждался жидкостью, в то время как на ГАЗ-21 из-за небольшого объема системы охлаждения пришлось остановиться на «воздушном» варианте. Передачи переключались с помощью двух многодисковых сцеплений и двух ленточных тормозов – переднего (второй передачи) и заднего (первой передачи и заднего хода).

ГМП ГАЗ-13 была разработана советскими конструкторами с «оглядкой» на американские «автоматы»

Отличительной технической особенностью ГМП ГАЗ-13 было наличие муфты свободного хода, которая позволяла мягкое переключение с первой на вторую передачу без рывков. Однако из-за наличия такого дополнительного элемента на включенной первой передаче Чайка не тормозила двигателем, что вынудило конструкторов предусмотреть на кнопочном селекторе отдельный режим Т (торможение двигателем), который нужно было включать при езде по неровной дороге или спуске с горы. На практике же данный режим несколько настораживал водителей, поскольку коробка на подъемах и спусках могла постоянно переключаться «вверх-вниз» в диапазоне скоростей 36-40 км/ч, что было чревато потерей сцепления колёс с дорогой.

Также в коробке ГАЗ-13 существовал и режим "кикдаун" (или "полный дроссель" в советской версии) — принудительное переключение на низшую передачу при резком нажатии педали в пол для более эффективного набора скорости при обгоне.

На стоянке Чайка фиксировалась не с помощью режима P, как на более современных автоматах, а центральным стояночным гаком на фланце КПП, конструкция которого была идентична таковому на коробке Chrysler Torqueflite.

Переключение режимов трансмиссии на ГАЗ-13 осуществлялось не рычагом, а кнопочным селектором (опять же, идентичным крайслеровской Powerflite), для чего были предусмотрены режимы Н (нейтраль), Д(движение), ЗХ (задний ход) и Т (торможение двигателем).

Кнопочный селектор трансмиссии Powerflite очень напоминает «Чайковский». Точнее, ровно наоборот

Селектор первой Чайки не имел режима P (паркинг), а вместо пониженных передач был предусмотрен режим Т (торможение)

На следующей модели Чайки (ГАЗ-14) конструкторы решили вернуться к "волговской" схеме, несколько усовершенствовав её. Для движения вперёд были предусмотрены режимы D, 2 и 1. Все три передачи включались только в положении селектора D, который являлся основным для езды. Режим 2 использовался для езды в сложных дорожных условиях (снег, гололёд), а при включении режима 1 и снижении скорости до 40 км/ч происходила принудительная фиксация коробки на первой передаче. При этом переключение с низших передач на высшие происходило на разной скорости в зависимости от положения педали газа – чем меньше был открыт дроссель, тем раньше включались высшие ступени. Такое особенность работы ГМП обеспечивала одновременно и плавность хода, и достаточную динамику разгона.

ГМП ГАЗ-14 получила Т-образный селектор с новыми режимами работы трансмисии Гидротрансформатор ГАЗ-14

Новшество Чайки ГАЗ-14 – Т-образный рычаг селектора ГМП, расположенный на центральном тоннеле пола. Он имел общепринятое в мире на тот момент последовательное переключение режимов P-R-N-D-2-1.

Селектор переключения режимов ГМП ГАЗ-14

На стоянке ГАЗ-14 удерживался как центральным трансмиссионным тормозом на карданном валу, так и полноценным "ручником" с ножной педалью, воздействующим на задние колёса.

Когда в конце восьмидесятых годов Чайку должны были осовременить, специально для ГАЗ-14-07 в МАДИ разработали новую автоматическую трансмиссию с принудительным переключением передач вручную — то есть, аналогом "типтроника"! Однако по личному распоряжению М.С. Горбачёва Чайку просто «пустили под пресс», заодно уничтожив всю техническую документацию на модель.

По сути, именно Чайка была первым советским легковым автомобилем, где в качестве коробки передач использовался исключительно автомат.

Параллельный мир советских автоматов: трансмиссии автомобилей ЗИЛ

Вскоре после начала работ по гидромеханическим передачам для легковых автомобилей ЗИЛ в Москве спроектировали экспериментальную ГМП Э111 для автомобиля ЗИС-110, но она не была полностью автоматической, поскольку основной передачей в двухступенчатой планетарной коробке была прямая, а понижающая включалась вручную. Прототипом "зиловской" коробки была трансмиссия Buick Roadmaster 1947 года, причем реального образца на заводе не было, и американскую конструкцию воссоздавали по сведениям, полученным из технической литературы.

Buick Roadmaster

Однако в дальнейшем на заводе пошли тем же путём, что и коллеги в Горьком: во время работ над будущим флагманом советского легкового автомобилестроения — лимузином высшего класса ЗИЛ-111 — за прототип ГМП взяли трансмиссию Powerflite автомобиля Chrysler Crown Imperial C-59 1953 года, конструкцию которой советские специалисты достаточно точно воспроизвели. Её отличительные особенности — двухступенчатая планетарная коробка передач с их гидравлическим переключением. Размер гидротрансформатора при этом увеличили с учетом того, что двигатель советской машины развивал более высокий крутящий момент.

Коробку Powerflite немного доработали под могучий «зиловский» двигатель

Кнопочный селектор Powerflite имел всего четыре режима работы трансмиссии

Не считая алфавита, американский (слева) и советский селекторы практически ничем не отличались

В дальнейшем конструкцию ГДТ упростили, одновременно улучшив плавность переключения передач.

ГМП ЗИЛ-111

Легковые автомобили ЗИЛ оснащались двухступенчатой ГМП с 1957 до 1975 года – аналогичной трансмиссией комплектовался и ЗИЛ-118 «Юность», о котором мы рассказывали.

Но при эксплуатации были выявлены недостатки двухступенчатой коробки, которые были особенно очевидны на фоне трехступенчатой трансмиссии Чайки — в первую очередь, всего две ступени не могли обеспечить эффективную работу коробки в требуемом диапазоне скоростей. В частности, передаточное число первой передачи (1,72) оказывалось слишком высоким, но при этом она не позволяла развивать скорость свыше 105 км/ч, из-за чего выполняемые на второй (прямой) передаче обгоны были несколько затруднены даже с учетом немалой мощности двигателя. Именно поэтому уже в 1966 году на ЗИЛе начали разработку трехступенчатой ГМП (передаточные числа: I-2,02; II-1,42; III-1,00; З.Х.-1,42), однако для её запуска в серийное производство потребовалось почти десятилетие. Зато планетарный механизм новой зиловской коробки получился настолько оригинальным, что на него даже выдали авторское свидетельство! Таким образом, спустя двадцать лет советским конструкторам удалось прийти к собственной конструкции автомата. Такой коробкой с 1975 года оснащались ЗИЛ-114/117.

Новые легковушки ЗИЛ в советский период получали и более современные коробки передач. Так, в 1978 году была запущена в серию ГМП 4104 для соответствующей модели ЗИЛ-4104 (115), развитием которой в 1982-м стала ГМП 4105. Её отличительной особенностью стал новый диапазон 1, на котором принудительно фиксировалась первая передача для движения в особых условиях (горная местность, малая скорость). В остальных режимах предполагалось для движения вперёд использовали режимы 2 (включаются только первые две передачи) и основной режим Д с использованием всего передаточного диапазона трансмиссии.

Не только дизайн: каждая новая модель ЗИЛ получала и модернизированный «автомат»

Увы, экспериментальный ЗИЛ-4112Р, который должен был стать представителем нового поколения правительственных лимузинов РФ, оснащался не отечественной ГМП, а пятиступенчатым автоматом Allison 1100, который производит подразделение Rolls-Royce.

Представительские лимузины ГАЗ и ЗИЛ всегда оснащались гидромеханической трансмиссией

С чужого плеча: Москвич 3-5-6 и ВАЗ-2103

Как можно заметить, автоматические трансмиссии, не считая нескольких сотен ранних Волг, в советское время оставались «уделом избранных» — прерогативой представительских лимузинов ГАЗ и ЗИЛ, в то время как обычные автомобили довольствовались классической механикой – не в последнюю очередь из-за того, что сложная трансмиссия не лучшим образом сочеталась с малолитражным двигателем относительно небольшой мощности. Но были и исключения из правил! Прототип новой модели Москвича 3-5-6, который должен был сменить классическое семейство 412, не только выкрасили эффектным «металликом», но и оснастили трехступенчатым автоматом компании BorgWarner. Увы, как и все остальные экспериментальные Москвичи С-серии, проект получился мертворождённым, причем отнюдь из-за технических недостатков.

Еще удивительнее, что советские Жигули тоже оснащались автоматической коробкой передач! Правда, Lada 1500S Automatic был не продуктом АвтоВАЗа, а результатом "тюнинга", проведённого голландским импортёром Lada. На "трёшку", а впоследствии и другие модели классического семейства, установили произведенный во Франции трёхступенчатый автомат General Motors 3L30 (Th280).

Обычные Жигули можно было купить даже с «автоматом»! Правда, совсем не в СССР

Однако простые советские граждане, если и ездили на «машине с автоматом», то обычно делали это за 5 копеек – например, купив билет для проезда на культовом уже ЛиАЗ-677 с двухступенчатой ГМП разработки ЛАЗ-НАМИ. Но это уже совершенно другая история.

Опрос

Какой советский автомат вам кажется наиболее совершенным?

Всего голосов:

www.kolesa.ru

история создания и развитие коробки передач

 

Коробка передач не всегда была такой, как сейчас. У ее развития тоже есть своя история. Ее необходимость остро встала, когда автомобилисты поняли, что необходим какой-то промежуточный механизм, способный менять крутящий момент помимо участия двигателя, так как его возможности ограничены всего лишь ограниченным диапазоном оборотов. Любой автоинструктор по вождению понимает, что сначала были созданы механические коробки, а потом автоматические. Но с чего все началось?

 

Изобретателем механической коробки переключения передач считается знаменитый немецкий инженер Карл Бенц. В 1887 году его супруга Берта тайно отправилась вместе с их сыновьями на первом автомобиле в мире навестить свою мать, на расстояние 80 километров. Путешествие оказалось очень сложным из-за несовершенства автомобильной конструкции. Трудность состояла не только в быстром износе тормозных механизмов, сделанных из кожаных ремней, и топлива, роль которого в те времена исполнял обычный пятновыводитель – средство под названием лигроин. Двигатель этого автомобиля был настолько слабым (его мощность равнялась всего лишь 0,8 лошадиным силам), что он не мог ехать под гору, и его приходилась заталкивать туда вручную. Именно после этого вояжа Бенц решил усовершенствовать автомобиль, установив на него вспомогательную передачу.

 

Первая МКПП была весьма примитивным устройством. Она представляла собой два шкива различного диаметра, установленные на ведущей оси. С валом мотора их соединял ремень. Рычаги помогали переставлять ремень. Со временем кожаные ремни по причине их низкой выносливости были заменены на цепь, а шкивы – на звездочки. Подобный механизм до сих пор успешно используется в велосипедах. Впоследствии появились синхронизаторы, позволившие частично автоматизировать процесс ручного переключения передач.

 

А вот автоматические коробки переключения передач впервые фигурировали в 1928 году, о чем мало кто знает. Автором этого детища автомеханики стал опять-таки немец – профессор Феттингер. В 1903 году он запатентовал самый первый гидротрансформатор, который впоследствии лег в основу разработки механизма первой в мире автоматической коробки передач, заменив роль сцепления в ее работе. Их начали использовать впервые на общественном транспорте – автобусах шведского производства. Первой же легковой моделью автомобиля с АКПП стал Бьюик в 1947 году.


Лучшие инструкторы по вождению:

    Автоинструктор Ольга АКПП: Kia Spectra МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в ЮАО, ЮЗАО, ЮВАО, Видном

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Яна АКПП: Kia Spectra Обучает в САО, Долгопрудном

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Наталья АКПП: Kia Spectra МКПП: Chevrolet LanosОбучает в ВАО, Балашихе, Железнодорожном, Реутове

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Юлия АКПП: Chevrolet Lacetti МКПП: Chevrolet LanosОбучает в ВАО, ЮВАО, Люберцах, Реутове, Железнодорожном

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Алина МКПП: Chevrolet Lanos АКПП: Kia Spectra Обучает в САО, Долгопрудном

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Светлана АКПП: Chevrolet Lacetti Обучает в СЗАО

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Наталья АКПП: Chevrolet AveoОбучает в СЗАО, Красногорске, Нахабино

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Анатолий МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в СЗАО

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Оксана АКПП: Hyundai Accent МКПП: Chevrolet LanosОбучает в СВАО, Мытищах, Королёве, Пушкине

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Юлия АКПП: Kia Spectra МКПП: Daewoo NexiaОбучает в Химках, САО, СЗАО

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Евгений АКПП: Hyundai Accent МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в СВАО, САО, Химках, Долгопрудном

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Оксана АКПП: Kia Spectra МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в ЮАО, ЮЗАО, Видном, Подольске

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Екатерина АКПП: Hyundai Accent МКПП: Daewoo Nexia Обучает в СЗАО, САО, Химках, Долгопрудном

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Дмитрий АКПП: Volkswagen Golf МКПП: Chevrolet Lanos Обучает в СВАО, САО, СЗАО, Долгопрудном

    ОТЗЫВЫ

    Автоинструктор Дмитрий МКПП:Lada Granta Обучает в ЮВАО, Люберцах

    ОТЗЫВЫ

avtoinstruktor199.ru

история создания и развитие коробки передач

Ещё с начала двадцатого века уже были совершены попытки создания коробки с автоматическим переключением передач. Но только лишь у единиц имелся механизм, отдалённо напоминающий современное устройство АКПП на автомобиле. Первопроходцем в этом деле стала тогда ещё не особо популярная, немецкая компания «Мерседес», выпустив в 1914 году несколько машин с трансмиссионной коробкой, которую с натяжкой можно было бы называть автоматической.

Первопроходцем в выпуске машин с АКПП является немецкая компания «Мерседес»

Спустя два десятка лет фирмы «Крайслер», «Форд» и «ДжМС» полностью пустили на поток серийное производство машин с трансмиссией автоматического типа. Первой из этих трёх стала «ДжМС», которая в начале сороковых годов двадцатого века начала устанавливать трансмиссионные коробки автомат.

Система получила название «Гидраматик» и впервые была установлена на автомобили марки «Кадиллак» и «Олдсмобайл». Такой тип трансмиссионной коробки состоял из трёх скоростей, а управлялось всё это при помощи гидравлической системы управления передач.

Совершенствование гидравлики и электроники

Никаких принципиально революционных прорывов в этой сфере не происходило вплоть до начала восьмидесятых годов двадцатого века. Все новые технологические решения были направлены исключительно на усиление прочностных и износостойких характеристик механической составляющей автоматической коробки передач.

Гидравлическую составляющую тоже постоянно преследовали модернизации и изменения. Все попытки компаний-производителей были направлены на то, чтобы сделать поездку на машине с АКПП максимально долгой, комфортабельной и быстрой.

Совершенствование гидравлики и электроники АКПП принадлежит компании Мерседес

В качестве инноватора в этой сфере выступала всё та же «Мерседес», применив одной из первых для своих выпускаемых автомобилей, новейшую систему, которой ещё не было аналогов в то время, обеспечивающую качественную работу управляющего блока всей гидравлической системы.

После восьмидесятых годов двадцатого века в применение вошли системы управления, полностью работающие на электронике. Преимущественно такими разработками занимались японские автомобильные компании. Первой среди них это сделала компания «Тойота» в 1983 году. Спустя четыре года компания «Форд» повторила успех своего конкурента, внедрив в гидротрансформаторную муфту блокировки и повышающую передачу блок на основе электронных схем управления.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Читать далее >>

Незадолго до этого в 1984 году компания «Крайслер» представила всему миру новейшую технологию эксклюзивно для автомобилей с передним приводом, где все переключения в трансмиссионной коробке осуществлялись исключительно при помощи электроники. Для всего мира тогда данное техническое решение стало настоящим сенсационным «бумом» в мире автомобильных электронных систем управления.

В 1984 году компания «Крайслер» выпустила автомобили с передним приводом, где все переключения в коробке осуществлялись при помощи электроники

Немного запоздав, в начале девяностых годов уже «ДжМС» создала полностью управляемые электроникой схемы автомобильного управления.

Развитие современных технологий АКПП

Если рассматривать, как движутся современные технологии, связанные с автоматической коробкой передач, то одним из направлений являются постоянные попытки максимально увеличить количество переключаемых передач в трансмиссии. Не многие знают, но четвёртая повышающая «скорость», которая сейчас воспринимается как должное, появилась только в начале восьмидесятых годов двадцатого столетия. В первую очередь это было сделано для того, чтобы в разы сократить потребление топлива автомобилем при езде на высокооборотных повышенных передачах и добиться более высоких скоростных характеристик. Для этого же было создано устройство, отвечающее за гидротрансформаторную блокировку. А уже в начале девяностых в состав трансмиссии автомобиля была добавлена уже пятая повышающая скорость и одна дополнительная понижающая.

Шестискоростная коробка автомат была впервые установлена на автомобиль в 2001 году немецкой компанией «БМВ». В отличие от всех существующих на тот момент автоматических коробок передач, в трансмиссию добавилась вторая передача на повышение.

Бесступенчатые трансмиссионные коробки все больше внедряют компании Хонда и Ниссан

В современных автомобильных технологиях новаторами выступают японские компании «Хонда» и «Нисан», всё больше внедряющие бесступенчатые трансмиссионные коробки.

Вторым направлением можно выделить развитие электронной составляющей и разработкой более качественного ПО. Вначале схема была элементарной, чей смысл заключался только в отслеживании точных моментов переключения. После этого появилось ПО, которое само принимало необходимое решение за водителя, основываясь на его предыдущих решениях. Следом разработали систему ручного управления трансмиссией, где водитель уже сам выбирал необходимый момент переключения. Одновременно с этим происходила модернизация самодиагностирующих программ, используемых в АКПП.

Автор: Д. Спирин

akppgid.ru

устройство и принцип работы, виды и правила пользования

Динамика автомобиля зависит от вида используемой трансмиссии. Производители машин постоянно испытывают и внедряют новые технологии. Однако многие автолюбители эксплуатируют транспортные средства на механике, считая, что так они смогут избежать больших финансовых затрат на ремонт АКПП. Тем не менее коробка-автомат легче и удобнее в использовании, она незаменима в густонаселенном городе. Наличие всего 2-х педалей у автомобиля с автоматической коробкой передач делает его лучшим видом транспорта для неопытных водителей.

Что такое АКПП и история ее создания

Под АКПП понимается трансмиссия, которая без участия автомобилиста выбирает оптимальный показатель передаточного числа согласно условиям передвижения. В результате обеспечивается плавность хода ТС и комфорт для самого водителя.

Управление коробкой передач.

История изобретения

Основой автомата считают планетарную коробку передач и гидротрансформатор, который создал немец Герман Фиттенгер в 1902 году. Изобретение изначально предполагалось использовать в области судостроения. В 1904 г. братьями Стартевентами из Бостона был представлен другой вариант АКПП, состоящей из 2-х коробок передач.

Первые автомобили, на которых были установлены планетарные коробки, выпускались под названием Ford T. Принцип их работы заключался в следующем: водитель переключал режим езды с помощью 2-х педалей. Одна отвечала за повышение и понижение передачи, другая обеспечивала движение назад.

В 1930-е годы конструкторы General Motors выпустили полуавтоматическую трансмиссию. В машинах еще предусматривалось сцепление, зато гидравлика управляла планетарным механизмом. Примерно в эти же годы инженеры Крайслера добавили в коробку гидромуфту. Двухступенчатая коробка заменилась овердрайвом — повышающей передачей, где передаточное число меньше 1.

Первая АКПП появилась в 1940 г. в General Motors. В ней сочетались гидромуфта и четырехступенчатая планетарная коробка, а автоматическое управление достигалось за счет гидравлики.

Плюсы и минусы АКПП

У каждого типа трансмиссии имеются поклонники. Но гидроавтомат не теряет своей популярности, поскольку обладает несомненными преимуществами:

  • передачи активируются автоматически, что способствует полному сосредоточению на дороге;
  • процесс начала движения максимально облегчен;
  • ходовая часть с двигателем эксплуатируются в более щадящем режиме;
  • проходимость машин с АКПП постоянно улучшается.

Несмотря на наличие плюсов, автолюбители выявляют в работе автомата следующие недостатки:

  • отсутствует возможность быстро разогнать машину;
  • приемистость двигателя имеет более низкие показатели, чем у МКПП;
  • транспорт нельзя завести с толкача;
  • автомобиль сложно буксировать;
  • неправильное использование коробки ведет к появлению поломок;
  • АКПП недешево обслуживать и ремонтировать.

Устройство автоматической трансмиссии

В классическом автомате имеется 4 основных компонента:

  1. Гидравлический трансформатор. В разрезе выглядит как бублик, за что и получил соответствующее название. Гидротрансформатор защищает коробку в случае быстрого набора скорости и торможения двигателем. Внутри находится трансмиссионное масло, потоки которого обеспечивают системе смазку и создают давление. За счет него между мотором и трансмиссией образуется сцепление, вращательный момент передается на ходовую часть.
  2. Планетарный редуктор. Содержит шестеренки и другие рабочие элементы, приводящиеся в движение вокруг одного центра (планетарное вращение) с помощью зубчатой передачи. Шестерням даны следующие названия: центральная — солнечная, промежуточные — сателлиты, внешняя — коронная. В редукторе имеется планетарное водило, которое предназначено для фиксирования сателлитов. Чтобы передачи переключались, одни шестерни блокируются, а другие приводятся в движение.
  3. Тормозная лента с набором фрикционов. Эти механизмы отвечают за включение передач, в нужный момент блокируют и останавливают элементы планетарной передачи. Многие не понимают, для чего нужна тормозная лента в АКПП. Она и сцепление последовательно включаются и выключаются, что приводит к перераспределению крутящего момента от двигателя и обеспечению плавного переключения передач. Если ленту неправильно отрегулировать, то при движении будут ощущаться рывки.
  4. Система управления. Состоит из шестереночного насоса, маслосборника, гидравлического блока и ЭБУ (электронного блока управления). Гидроблок обладает контролирующими и управленческими функциями. В ЭБУ поступают данные от различных датчиков о скорости движения, выборе оптимального режима и т.д., благодаря этому АКПП управляется без участия водителя.
Конструкция коробки передач.

Принцип работы и срок службы АКПП

При запуске мотора в гидротрансформатор попадает трансмиссионное масло, давление внутри увеличивается, начинают вращаться лопасти центробежного насоса.

Этот режим предусматривает полную неподвижность реакторного колеса вместе с главной турбиной.

Когда водитель переключает рычаг и нажимает педаль, повышается число оборотов лопастей насоса. Скорость вихревых масляных потоков увеличивается, и запускаются лопасти турбины. Жидкость попеременно перекидывается на реактор и возвращается обратно к турбине, обеспечивая увеличение ее эффективности. Крутящий момент передается на колеса, автотранспорт начинает двигаться.

Как только требуемая скорость будет набрана, то лопастная центральная турбина и насосное колесо начнут двигаться одинаково. Вихри масла попадают на реакторное колесо с другой стороны, поскольку движение может быть лишь в одну сторону. Оно начинает крутиться. Если машина идет на подъем, то колесо останавливается и передает центробежному насосу больше крутящего момента. Достижение нужной скорости ведет к смене передачи в планетарном ряду.

По команде электронного блока управления тормозящая лента с фрикционами осуществляют замедление пониженной передачи, что приводит к увеличению движения потоков масла через клапан. Затем разгоняется повышенная передача, ее смена производится без потери мощности.

Если машина останавливается или ее скорость снижается, то давление рабочей жидкости также уменьшается, и передача переключается вниз. После выключения мотора в гидротрансформаторе исчезает давление, из-за чего невозможно завести автомобиль с толкача.

Вес АКПП достигает 70 кг в сухом состоянии (гидравлический трансформатор отсутствует) и 110 кг — в заправленном. Чтобы автомат нормально функционировал, надо контролировать уровень рабочей жидкости и правильное давление — от 2,5 до 4,5 бар.

Ресурс коробки может различаться. В одних автомобилях она служит около 100 000 км, в других — больше 500 000 км. Период службы зависит от того, как водитель следит за состоянием агрегата, вовремя ли заменяет расходные материалы.

Разновидности АКПП

По мнению техников, гидромеханическая автоматическая коробка представлена лишь планетарной частью узла. Ведь она отвечает за переключение передач и вместе с гидротрансформатором является единым автоматическим устройством. К АКПП относится классический гидравлический трансформатор, робот и вариатор.

Классическая автоматическая коробка передач

Преимущество классического автомата заключается в том, что передачу вращательного момента на ходовую часть обеспечивает масляная жидкость в гидротрансформаторе.

Это позволяет избежать проблемы со сцеплением, часто выявляемые при эксплуатации машин, на которых установлены другие типы КПП. Если своевременно обслуживать коробку, то пользоваться им можно практически вечно.

Роботизированная КПП

Вид роботизированной коробки передач.

Является своеобразной альтернативой механики, только в конструкции имеется двойное сцепление, управляемое электроникой. Главным преимуществом робота считается экономичность расхода топлива. В конструкции установлено программное обеспечение, работа которого состоит в рациональном определении крутящего момента.

Коробку называют адаптивной, т.к. она способна подстраиваться под манеру вождения. Чаще всего в роботе ломается сцепление, т.к. оно не может переносить тяжелые нагрузки, например, во время езды в труднопроходимых местах.

Вариатор

Устройство обеспечивает плавную бесступенчатую передачу вращательного момента ходовой части автомобиля. Вариатор снижает расход бензина и повышает показатели динамики, обеспечивает мотору щадящий режим работы. Такая автоматизированная коробка не относится к долговечным и не терпит большой нагрузки. Внутри агрегата детали постоянно трутся между собой, что ограничивает срок эксплуатации вариатора.

Как пользоваться автоматической коробкой передач

Слесари СТО утверждают, что чаще всего поломки АКПП появляются после небрежного использования и несвоевременной замены масла.

Режимы работы

На рычаге расположена кнопка, которую водитель должен нажать, чтобы выбрать нужный режим. На селекторе предусмотрено несколько возможных положений:

  • паркинг (P) — ведущая ось блокируется вместе с валом коробки, режим принято использовать в условиях продолжительной стоянки либо прогрева;
  • нейтраль (N) — вал не фиксируется, машину можно аккуратно буксировать;
  • драйв (D) — движение автотранспорта, передачи подбираются автоматически;
  • L (D2) — машина передвигается в сложных условиях (бездорожье, крутые спуски, подъемы), максимальная скорость 40 км/ч;
  • D3 — снижение передачи при небольшом спуске или подъеме;
  • реверс (R) — задний ход;
  • овердрайв (O/D) — если кнопка активна, то при наборе большой скорости включается четвертая передача;
  • PWR — режим «спорт», обеспечивает улучшение динамических показателей за счет повышения передач на высоких оборотах;
  • normal — плавная и экономичная езда;
  • manu — передачи включаются непосредственно водителем.
Переключение режимов работы АКПП.

Как заводить машину на автомате

Стабильная работа АКПП зависит от правильного запуска. Чтобы оградить коробку от неграмотного воздействия и последующего ремонта, разработано несколько степеней защиты.

При запуске двигателя рычаг селектора должен располагаться на значении «P» либо «N». Эти положения позволяют защитной системе пропустить сигнал о старте двигателя. Если рычаг будет находиться в другом положении, то водитель не сможет включить зажигание либо же после оборота ключа ничего не произойдет.

Чтобы правильно начать движение, лучше использовать парковочный режим, поскольку при значении «P» у машины блокируются ведущие колеса, что не позволяет ей скатиться. Применение нейтрального режима позволяет осуществить экстренную буксировку транспорта.

Большинство автомобилей с АКПП запускаются не только при правильном положении рычага, но и после выжимания тормозной педали. Эти действия препятствуют случайному откату автомобиля, если рычаг установлен на значении «N».

Современные модели оборудуются функцией блокировки руля и замком от угона. Если водитель выполнил все действия правильно, а рулевое колесо не двигается и невозможно провернуть ключ, то это означает включение автоматической защиты. Чтобы разблокировать ее, необходимо еще раз вставить и повернуть ключ, а также вращать руль в обе стороны. Если эти действия выполняются синхронно, то защита снимается.

Как ездить на автоматической КПП и чего нельзя делать

Чтобы добиться длительной службы КПП, надо верно ставить режим в зависимости от текущих условий перемещения. Чтобы правильно эксплуатировать автомат, необходимо соблюдать следующие правила:

  • дождаться толчка, который оповещает о полном включении передачи, только потом надо начать движение;
  • при буксовании необходимо переходить на пониженную передачу, а при работе тормозной педалью — следить за тем, чтобы колеса вращались медленно;
  • использование разных режимов позволяет осуществлять торможение двигателем и ограничивать разгон;
  • во время буксирования автотранспорта с включенным мотором должен соблюдаться скоростной режим до 50 км/ч, причем максимальное расстояние должно быть менее 50 км;
  • нельзя буксировать другой автомобиль, если он тяжелее машины с АКПП, при буксировке надо ставить рычаг на «D2» или «L» и ехать не более 40 км/ч.

Чтобы не попасть на дорогостоящий ремонт, водители не должны:

  • передвигаться в парковочном режиме;
  • спускаться на нейтральной передаче;
  • пытаться завести мотор с толчка;
  • ставить рычаг на «P» или «N», если нужно ненадолго остановиться;
  • включать задний ход с положения «D» и до полного прекращения движения;
  • на склоне переключаться в режим парковки до постановки автомашины на ручник.

Чтобы начать двигаться с уклона, надо сначала выжать педаль тормоза, затем снять машину с ручного тормоза. Лишь после этого выбирается режим движения.

Как эксплуатировать АКПП зимой

В холодных погодных условиях часто возникают проблемы с машинами. Для сохранения ресурса агрегата в зимние месяцы водителям следует придерживаться таких рекомендаций:

  1. После включения двигателя в течение нескольких минут прогревать коробку, а перед движением — нажать и держать педаль тормоза и попереключать все режимы. Эти действия позволяют трансмиссионному маслу быстрее прогреться.
  2. На протяжении первых 5-10 км не нужно резко разгоняться и буксовать.
  3. Если надо выехать со снежной или ледяной поверхности, то следует включать пониженную передачу. Поочередно надо работать обеими педалями и аккуратно выезжать.
  4. Раскачку делать нельзя, поскольку она пагубно сказывается на гидравлическом трансформаторе.
  5. Сухое дорожное покрытие позволяет переходить на пониженные передачи и включать полуавтоматический режим, чтобы прекращать движение торможением двигателя. Если спуск скользкий, то надо пользоваться педалью тормоза.
  6. На ледяном подъеме запрещается резко нажимать педаль и допускать пробуксовку колес.
  7. Чтобы аккуратно выйти из заноса и стабилизировать машину, рекомендуется кратковременно включать нейтральный режим.

Разница между коробкой автомат у заднеприводных и переднеприводных автомобилей

В автомашине с передним приводом АКПП обладает более компактными размерами и дифференциалом, который представляет собой отделение главной передачи. По другим аспектам схема и функционал коробок отличий не имеет.

 

topvariator.ru

что это такое, устройство и принцип работы АКПП

Коробка автомат ассоциируется с картиной лёгкого и приятного вождения. Новички быстро обучаются управлению автомобилем. Водитель в пробке меньше устаёт без постоянных дёрганий за рычаг коробки. Снижается вероятность возникновения аварий. Кроме того, автоматическая трансмиссия защищает двигатель от перегрузки. Злоупотребление возможностями АКПП приводит к появлению рывков и заеданию передач. Чтобы коробка работала исправно, нужно знать её сильные и слабые стороны.

Что такое АКПП

Чтобы мощность двигателя переходила к колёсам при минимальном участии водителя, с середины ХХ века автомобили стали оснащаться автоматическими трансмиссиями. С каждым годом автоматы становятся компактнее, экологичнее и комфортнее в управлении. Электроника «подгоняет»  работу коробки под режим движения, снижая нагрузку на двигатель машины и АКПП.

Коробка автомат — прочный и надёжный агрегат, но совершая одни и те же ошибки при эксплуатации, можно сломать трансмиссию. Кроме того, усовершенствованные конструкции капризны и требуют регулярного техобслуживания. Чтобы не загубить автомат, нужно знать что такое АКПП: из чего состоит и как работает. Знания помогут предотвратить преждевременный износ и дорогостоящий ремонт коробки.

Устройство коробки автомат

Существуют разные конструкции АКПП:

Устройство автоматической «классической» коробки передач  можно разбить на функциональные части:

  1. Гидротрансформатор — он же сцепление, состоит из лопастных колёс. Насосное соединено с маховиком двигателя, а турбинное — с валом коробки. Между колёсами установлен реактор, который превращает режим гидромуфты в трансформатор. Колёса между собой не соединены, крутящий момент передаётся через давление масла. Жидкость поглощает вибрации и рывки от работы двигателя и автомата. Преобразование момента в гидротрансформаторе имеет ограниченный интервал, поэтому в коробке установлен редуктор.
  2. Планетарный редуктор переключает скорости в автомате за счёт изменения передаточных чисел на шестернях. Планетарный механизм АКПП состоит из центральных зубчатых колёс разного диаметра – солнечного и коронного. Между ними обкатываются сателлиты, оси которых соединены на водиле. Вращая одни элементы и тормозя другие, получают разные скорости на выходе. Для блокировки шестерней установлены муфты, тормозные ленты и фрикционные диски.                         
  3. Гидравлическая система. Сюда входит масляный насос, фильтр, толкатели, гидрораспредительная плита — гидроблок с электроклапанами. ATF в автомате служит рабочим телом для передачи момента двигателя, создаёт давление на фрикционы, защищает детали коробки от перегрева, истирания, коррозии. Масляный насос подаёт жидкость в коробку и поддерживает постоянное давление. Фильтр задерживает продукты износа автомата, которые приходят с маслом. По каналам гидроблока жидкость поступает к планетарным звеньям.
  4. Электронный блок содержит схему управления АКПП: отслеживает показания датчиков коробки, положение селектора, педалей, систем ABS, ESP и т.д., затем выдает управляющие сигналы к исполнительным механизмам, в соответствии с программным алгоритмом.

Устройство вариаторной коробки отличается от АКПП тем, что она работает без фиксированных скоростных ступеней. В качестве механизма для изменения передаточного числа используются шкивы с конусами на входном и выходном валах, между которых натянут ремень. Для включения задней скорости в автомате установлена планетарная передача.

Устройство и принцип работы роботизированной коробки больше схож с МКПП, чем с АКПП. DSG имеет два сцепления и соединена с двигателем через первичный вал, которых у робота тоже два. Входные валы соединяются с выходными через систему зубчатых колёс. Для переключения скорости между шестернями вторичных валов установлены синхронизаторы. Управляет работой коробки электронный блок Мехатроник.

Принцип работы автоматических коробок

Принцип работы всех видов АКПП сводится к изменению передаточного числа для преобразования мощности двигателя. Производители автомобилей подбирают автоматические трансмиссии так, чтобы потенциал силового агрегата  был полностью использован. Работа коробки автомат передаёт усилие от мотора к колёсам с минимальными потерями, за счёт отсутствия разрыва сцепления.

Классическая автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка  включается с запуском двигателя. Приводится в действие маслонасос для создания жидкостного давления в автомате. Насосное колесо гидротрансформатора раскручивается со скоростью коленвала. Турбинное и реакторное колёс в это время неподвижны.

Водитель нажимает педаль газа и переключает селектор автомата. Двигатель раскручивается, а вместе с ним насосное колесо. От лопастей под действием центробежных сил масло отбрасывается к турбине, заставляя ее вращаться. Жидкость отталкивается обратно к насосному колесу, усиливая его вращение.

В некоторых моделях коробки автомат на скорости 20 — 60 км/ч гидротрансформатор блокируется муфтой. Автомат и мотор жёстко сцепляются, и потерь мощности не происходит, но масло быстрее загрязняется от перегрева и износа фрикционной накладки. Крутящий момент от двигателя переходит по выходному валу в планетарную коробку.

Как работает АКПП далее:

  1. В планетарном механизме вращаются шестерни и свободные фрикционные диски. Неподвижные диски сцеплены с корпусом автомата.
  2. Электронный блок определяет скорость автомобиля и нагрузку двигателя по показаниям датчиков. Затем передаёт сигнал в гидроблок, что пора переключать передачу. Масляный насос подаёт рабочее давление в каналы гидроплиты.
  3. Движение масла в АКПП происходит по следующей схеме. От маслонасоса жидкость проходит через фильтр к гидроблоку. Открывается соответствующий соленоид, пропуская масло к планетарному звену. Жидкость давит на поршни, которые сжимают фрикционные диски.
  4. Блокируется элемент планетарного ряда, жёстко связанный с фрикционом, например корона. Теперь крутящий момент передаётся через солнце и водило, при этом меняется передаточное отношение, т.е. скорость вращения и передаваемое усилие выходного вала автомата.
  5. Одновременно разблокируется элемент предыдущей передачи.

Автоматическая коробка с ручным режимом управления (Tiptronic, Autostick) даёт возможность водителю задавать команды на переключение передач, но сами переключения проходят также под управлением электронного блока.

Роботизированная КПП

Принцип работы автоматической роботизированной коробки передач (DSG) схож с работой МКПП под управлением электроники. От других трансмиссий робот отличается одновременной работой двумя сцеплениями. Это позволяет переключать скорости быстро, плавно без потери мощности двигателя.

В начале движения в автомате DSG одновременно включаются первая и вторая скорости, но у второй сцепление разомкнуто. Таким образом коробка «готовится» ко включению повышенной передачи. В момент переключения сцепление первой ступени размыкается, а второй смыкается. Для понижения передачи переключения проходят в обратном порядке.

Как и в механической коробке, синхронизаторы переключают скорости, блокируя шестерни, но в автомате муфты действуют под управлением гидравлических цилиндров. Сцепления также работают от гидравлических приводов.

Роботизированную коробку можно представить как две коробки чётных и нечётных передач, которые работают одновременно под управлением Мехатроника.

Вариатор

Принцип действия вариаторной АКПП сводится к изменению диаметров ведущего и ведомого валов и ременной передачи между ними. Конические формы на валу синхронно сходятся и расходятся, увеличивая или уменьшая площадь соприкосновения ремня.

Как работает автомат, когда нужно передать максимальное усилие:

  1. По сигналу электронного блока гидравлический или сервопривод раздвигает конусы ведущего вала. Ремень «проваливается» в центр шкива и проходит по малому радиусу.
  2. Конусы ведомого вала в этом случае сдвинуты. Ремень проходит по большему радиусу.
  3. Ведущий вал делает несколько оборотов, чтобы ведомый прошёл 1 круг.

Чтобы создать наименьшее передаточное отношение коробки, нужно изменить радиусы огибания ремнём на противоположные.

Сцеплением вариатора CVT служит гидротрансформатор, что и в «классике».

Механизмы коробки работают в масляной среде, но состав ATF для CVT отличается свойствами от обычной ATF.

Режимы работы

Управление АКПП водителем происходит через селектор. Каждое положение рычага рассчитано под определённые условия движения. Количество и виды режимов зависят от модели автоматической коробки передач. Расшифровка обозначений указана в инструкции по эксплуатации к автомобилю. Основные режимы работы  автомата приведены в таблице.

Обозначение Описание режимов коробки автомат
P Паркинг. Аналог  стояночного тормоза с блокировкой вала. Ведущие колёса блокируются.
R Реверс или задняя скорость. Используется при остановке с нажатой педалью тормоза.
N Нейтраль используется для  сервисной транспортировки. Вал и колёса не блокируются, но связь двигателя и колёс отсутствует.
D Движение вперёд.
L Может обозначать:

·     пониженную передачу;

·     блокировку дифференциала (включать в движении нельзя).

B
2 Скорость не выше 2 передачи.
3 Скорость не выше 3 передачи.
M Ручное управление. Передачи включаются через знаки «+»/ «-».
S или PWR Спортивный режим для динамичной езды при  максимальных частотах вращения двигателя.
W Винтер предназначен для зимнего вождения. Стартование начинается со 2 передачи.
OD Овердрайв применяется для ускорения.

Переключать коробку автомат в ручной режим необходимо:

  • при подъёме или спуске с горки;
  • по бездорожью, чтобы не перегреть автомат пробуксовкой;
  • для длительного обгона, прохождения крутых поворотов и других манёвров.

Как пользоваться автоматической коробкой передач

Правильная эксплуатация АКПП начинается с момента запуска мотора:

  • селектор выставить в режиме «Р». Двигатель не включится, если сработает блокировка запуска из-за неправильного положения рычага автомата. Кроме того, машина не откатится;
  • перед включением мотора нажать педаль тормоза;
  • для разблокировки некоторых моделей автоматов нужно вставить и повернуть ключ зажигания (см. мануал к автомобилю).

Как пользоваться коробкой автомат в начале движения:

  1. Вставить ключ в замок зажигания.
  2. Проверить положение селектора.
  3. Нажать педаль тормоза.
  4. Запустить двигатель.
  5. В зимнее время прогреть АКПП, переводя рычаг во все положения и обратно.
  6. Переключить коробку автомат в режим «D».
  7. Плавно отпустить тормоз.
  8. Нажать педаль газа. От силы нажима зависит скорость разгона. В зимнее время первые 10 км нужно ехать со скоростью 20 км/ч.
  9. Для остановки отжать педаль газа и нажать тормоз.
  10. Чтобы выйти из машины, нужно поставить переключатель АКПП в режим «P».

Использование нейтрали на светофоре приводит к гидроударам и износу автомата. В пробках используют режим «D». Если нужно остановится, нажимают педаль тормоза.

Плюсы и минусы автоматической КПП

Плюсы и минусы разновидностей АКПП представлены таблицей. Главное достоинство всех конструкций, что передачи в автомате переключаются с помощью электроники, не требуя внимания водителя. Отсюда же следует недостаток: наличие электронных компонентов усложняет конструкцию коробки, удорожает ремонт и появляется вероятность программных ошибок.

Коробка автомат Плюсы Минусы
Классическая Доступные запчасти и ремонт, ресурс свыше 200 000 км. Коробка склонна к перегреву, поэтому нельзя долго буксовать, ездить по бездорожью, буксировать тяжёлую массу, «гонять» и дрифтовать.
Вариаторная Высокий КПД, низкий расход топлива, плавный и динамичный разгон. Те же, что у «классической». Сложный ремонт, высокая стоимость коробки, не устанавливается на мощные автомобили, высокие требования к маслу
Роботизированная Нет потери мощности двигателя, быстрые переключения, экономия топлива, наличие ручного режима управления. Те же, что у «классической». Сложный ремонт, высокая стоимость коробки, ресурс до 150 000 км, движение в пробках изнашивает диски.

Заключение

Автоматическая коробка может быть ступенчатой, бесступенчатой, роботизированной. Любая из конструкций автомата управляется компьютером и нуждается в чистой трансмиссионной жидкости. Чтобы автоматическая коробка работала без проблем и лишних расходов, нужно соблюдать правила использования агрегата и заботиться о его состоянии.

akppoff.ru

История АКПП

История создания АКПП

Идея создания трансмиссии с автоматической коробкой передач, возникла еще в начале прошлого столетия. Некоторые автомобили имели коробки передач, весьма похожие на те, которые используются на современных автомобилях.
В Европе фирма Mercedes выпустила в 1914 г. небольшую партию автомобилей с коробкой передач, которую можно условно назвать автоматической.


В конце 1930-х г. Двадцатого столетия такие фирмы, как Chrysler, Ford и GMC, вплотную подошли к освоению серийного производства автомобилей с автоматической трансмиссией, и первой из них была GMC, которая в 1940 г стала устанавливать трансмиссию с АКПП.
Hydramatic на автомобили Oldsmobile и Cadillac. Эта трансмиссия имела в своем составе трехскоростную коробку передач с гидравлической системой управления переключением передач.


Дальнейшее развитие автоматических коробок передач, вплоть до начала 80-х годов ХХ века, шло по пути совершенствования технологии производства и повышения качества и надежности механической части АКПП. Каких— либо принципиально новых решений здесь не использовалось.


В то же время гидравлическая система управления АКПП постоянно модернизировалась. Ее стремились довести до полного совершенства тем, чтобы обеспечить максимальную комфортность поездки на автомобиле. В качестве примера можно привести фирму Mercedes, которая для своих автоматических коробок передач 722.3, 722.4, 722.5 разработала оригинальную и уникальную по сложности гидравлическую схему блока управления.


Начиная с 80-х годов прошлого столетия производители автомобилей стали использовать электронную систему управления автоматической коробкой передач. Впервые это сделала в 1983 г фирма Toyota. Затем в 1987 г Ford для управления повышающей передачей и блокировочной муфтой гидротрансформатора также стал использовать в трансмиссиях A4LD электронный блок. Фирма Chrysler в 1984 г представила ультрасовременные трансмиссии А604 и А606 (41ТЕ и 42LE) для переднеприводных автомобилей с полностью электронной и весьма прогрессивной для того времени системой управления. К 1991 г GMC разработала трансмиссии 4L60-E и 4T60-E также с полностью электронной системой управления.


На сегодняшний день можно выделить две тенденции развития трансмиссий с АКПП.
Одна из них характеризуется постоянным увеличением числа передач. В начале 80-х годов ХХ столетия в автоматических коробках передач появилась четвертая (повышающая) передача, что было вызвано потребностью значительно улучшить топливно-экономические показатели автомобилей. Одновременно для достижения той же цели стала использоваться блокировка гидротрансформатора. Затем в начале 90-х годов того же столетия с целью улучшения динамических характеристик автомобилей были разработаны пятискоростные АКПП (появилась еще одна понижающая передача). В начале 2001 года немецкая фирма BMW стала устанавливать на свои автомобили шестискоростную автоматическую коробку передач фирмы ZF-6HP26. Здесь, в отличии от пятискоростных АКПП, появилась вторая повышающая передача. И наконец, в последнее время такие фирмы, как Honda, Audi, Nissan и др., стали активно использовать трансмиссии с бесступенчатым изменением передаточного отношения (CVT).


В соответствии со второй тенденцией развития трансмиссий с АКПП происходит совершенствование электронного блока управления и его программного обеспечения. Поначалу это были простые системы, в задачу которых входило определение моментов переключения передач и обеспечение требуемого качества этих переключений. Затем появились программы, которые анализировали манеру управления водителя и самостоятельно принимали решение по выбору алгоритма переключения передач (спортивного или экономичного). В дальнейшем была добавлена функция ручного управления, позволившая водителю самостоятельно определять моменты переключения передач, как это происходит при наличии механической КПП. Кроме того параллельно с расширением возможностей по управлению АКПП происходило совершенствование программы самодиагностики.

 

www.raap.lv


Смотрите также



© 2009-: Каталог автоинструкторов России.
Карта сайта, XML.