ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

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. 

Читайте в этой статье

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

АКПП Википедия

Разрез восьмиступенчатой АКП ZF 8HP70.
Части типичной АКП (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.

Автоматическая коробка передач (АКП, встречается АКПП, «Автоматическая коробка перемены (переключения) передач») в широком смысле — разновидность трансмиссии автомобилей, обеспечивающая автоматический (без прямого участия водителя) выбор соответствующего текущим условиям движения передаточного числа, в зависимости от множества факторов.

Однако исторически название «автоматическая коробка передач» закрепилось лишь за одной разновидностью таких коробок передач — гидромеханической планетарной коробкой передач. Помимо гидромеханической, существуют и другие автоматические трансмиссии, задетые в этой статье лишь вскользь — механические трансмиссии с автоматизированным переключением («роботы»), бесступенчатые трансмиссии (вариаторы, которые, строго говоря, не являются коробками передач), и электромеханические трансмиссии гибридных автомобилей.

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-677; это название отражает не способность к автоматизированному переключение передач, а конструктивную особенность — сочетание гидравлических и механических элементов, и является равнозначным с приведённым выше.

ru-wiki.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

Автоматическая коробка передач Википедия

Разрез восьмиступенчатой АКП ZF 8HP70. Части типичной АКП (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.

Автоматическая коробка передач (АКП, встречается АКПП, «Автоматическая коробка перемены (переключения) передач») в широком смысле — разновидность трансмиссии автомобилей, обеспечивающая автоматический (без прямого участия водителя) выбор соответствующего текущим условиям движения передаточного числа, в зависимости от множества факторов.

Однако исторически название «автоматическая коробка передач» закрепилось лишь за одной разновидностью таких коробок передач — гидромеханической планетарной коробкой передач. Помимо гидромеханической, существуют и другие автоматические трансмиссии, задетые в этой статье лишь вскользь — механические трансмиссии с автоматизированным переключением («роботы»), бесступенчатые трансмиссии (вариаторы, которые, строго говоря, не являются коробками передач), и электромеханические трансмиссии гибридных автомобилей.

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-677; это название отражает не способность к автоматизированному переключение передач, а конструктивную особенность — сочетание гидравлических и механических элементов, и является равнозначным с приведённым выше.

К появлению классической гидромеханической автоматической коробки передач привели три изначально независимые линии разработок, которые были впоследствии объе

ruwikiorg.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 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

www.at-g.ru

Автоматическая коробка передач Википедия

Разрез восьмиступенчатой АКП ZF 8HP70. Части типичной АКП (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.

Автоматическая коробка передач (АКП, встречается АКПП, «Автоматическая коробка перемены (переключения) передач») в широком смысле — разновидность трансмиссии автомобилей, обеспечивающая автоматический (без прямого участия водителя) выбор соответствующего текущим условиям движения передаточного числа, в зависимости от множества факторов.

Однако исторически название «автоматическая коробка передач» закрепилось лишь за одной разновидностью таких коробок передач — гидромеханической планетарной коробкой передач. Помимо гидромеханической, существуют и другие автоматические трансмиссии, задетые в этой статье лишь вскользь — механические трансмиссии с автоматизированным переключением («роботы»), бесступенчатые трансмиссии (вариаторы, которые, строго говоря, не являются коробками передач), и электромеханические трансмиссии гибридных автомобилей.

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-677; это название отражает не способность к автоматизированному переключение передач, а конструктивную особенность — сочетание гидравлических и механических элементов, и является равнозначным с приведённым выше.

ru-wiki.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о