Устройство и принцип работы классического автомата
С развитием автомобилестроения и выпуском новых видов трансмиссий вопрос, какая коробка передач лучше, становится все более актуальным. АКПП – что это такое? В этой статье разберемся с устройством и принципом работы автоматической коробки передач, узнаем, какие виды АКПП существуют и кто придумал АКПП. Проанализируем достоинства и недостатки разных видов автоматических трансмиссий. Познакомимся с режимами работы и управления АКПП.
Что такое АКПП и история ее создания
Селектор автоматической коробки передач
Автоматическая коробка передач, или АКПП, представляет собой трансмиссию, обеспечивающую выбор оптимального передаточного числа в соответствии с условиями движения без участия водителя. Это обеспечивает хорошую плавность хода автомобиля, а также комфорт при движении для водителя.
В настоящее время существует несколько видов автоматической КПП:
- гидромеханическая (классическая);
- механическаяс двумя сцеплениями (например, DSG);
- роботизированная;
- бесступенчатый вариатор (CVT).
В данной статье все внимание будет уделено классическому автомату.
История изобретения
Основу автоматической трансмиссии составляет планетарная коробка передач и гидротрансформатор, впервые изобретенный исключительно для нужд судостроения в 1902 году немецким инженером Германом Фиттенгером. Далее в 1904 году братья Стартевенты из Бостона представили свой вариант автоматической КПП, имеющий две коробки передач и напоминающий чуть доработанную механику.
Первая серийная автоматическая коробка передач GM Hydramatic
Автомобиль, оснащенный планетарной коробкой передач, впервые увидел свет под маркой Ford Т. Суть коробки заключалась в плавном переключении скоростей за счет двух педалей. Первая включала повышающую и понижающую передачи, а вторая – заднюю.
Эстафету приняла компания GeneralMotors, которая в середине 1930-х годов выпустила полуавтоматическую трансмиссию. Сцепление в автомобиле еще продолжало присутствовать, а планетарным механизмом управляла гидравлика.
Приблизительно в это же время компания Крайслер доработала конструкцию коробки гидромуфтой, а вместо двухступенчатой коробки стал использоваться овердрайв – повышающая передача с передаточным числом менее единицы.
Первую в мире полностью автоматическую КПП в 1940 году создала все та же компания GeneralMotors. АКПП представляла собой сочетание гидромуфты с четырехступенчатой планетарной коробкой с автоматическим управлением посредством гидравлики.
Сегодня известны уже шести-, семи-, восьми- и девятиступенчатые АКПП, производителями которых являются как автоконцерны (KIA, Hyundai, BMW, VAG), так и специализированные компании (ZF, Aisin, Jatco).
Плюсы и минусы АКПП
Как и любая коробка передач, автоматическая трансмиссия имеет как плюсы, так и минусы. Представим их в виде таблицы.
| Плюсы АКПП | Минусы АКПП |
| 1. Плавное и автоматическое переключение скоростей, создающее комфорт для водителя. | 1. Сложность конструкции. |
| 2. Отсутствие необходимости в периодической замене сцепления. | 2. Высокая стоимость самой коробки. |
| 3. Хорошая динамика за счет возможности ручного переключения скоростей. | 3. Высокая стоимость ее обслуживания. |
| 4. Автомат может подстраиваться под стиль вождения водителя (адаптироваться). | 4. Более низкий КПД и повышенный расход топлива в сравнении с механикой. |
Устройство автоматической трансмиссии
Схема АКПП
Устройство АКПП достаточно сложное и состоит из следующих основных элементов:
- гидротрансформатор;
- планетарный механизм;
- блок управления АКПП (TCU);
- фрикционные муфты;
- обгонная муфта;
- гидроблок;
- ленточный тормоз;
- масляный насос;
- корпус.
Гидротрансформатор представляет собой корпус, заполненный специальной рабочей жидкостью ATF, и предназначен для передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач. Фактически он заменяет сцепление. В его состав входят насосное, турбинное и реакторное колеса, блокировочная муфта и муфта свободного хода.
Колеса оснащены лопастями с каналами для прохода рабочей жидкости. Блокировочная муфта необходима для блокировки гидротрансформатора в конкретных режимах работы автомобиля. Муфта свободного хода (обгонная муфта) необходима для вращения реакторного колеса в противоположную сторону. Более подробно про гидротрансформатор можно почитать здесь.
Планетарный механизм АКП включает в себя планетарные ряды, валы, барабаны с фрикционными муфтами, а также обгонную муфту и ленточный тормоз.
Механизм переключения скоростей в АКПП достаточно сложен, и, по сути дела, работа трансмиссии состоит в выполнении некоторого алгоритма включения и выключения муфт и тормозов посредством давления жидкости.
Планетарный ряд, точнее блокировка одного из его элементов (солнечная шестерня, саттелиты, коронная шестерня, водило), обеспечивает передачу вращения и изменение крутящего момента. Элементы, входящие в планетарный ряд, блокируются при помощи обгонной муфты, ленточного тормоза и фрикционных муфт.
Пример гидравлической схемы АКПП
Блок управления АКПП может быть гидравлическим (уже не применяется) и электронным (ЭБУ АКПП). Современная гидромеханическая трансмиссия оснащается только электронным блоком управления. Он обрабатывает сигналы датчиков и формирует управляющие сигналы на исполнительные устройства (клапаны) гидроблока, обеспечивающие работу фрикционных муфт, а также управляющие потоками рабочей жидкости. В зависимости от этого жидкость под давлением направляется в ту или иную муфту, включая определенную передачу. TCU также управляет блокировкой гидротрансформатора. При неисправности блок TCU обеспечивает функционирование КПП в “аварийном режиме”. Селектор АКПП отвечает за переключение режимов работы КПП.
В автоматической коробке применяются следующие датчики:
- датчик частоты вращения на входе;
- датчик частоты вращения на выходе;
- датчик температуры масла АКПП;
- датчик положения рычага селектора;
- датчик давления масла.
Подробнее про датчики АКПП можно почитать тут.