Автоматическая коробка переключения передач (акпп) – тип трансмиссии, при котором изменение передаточных чисел происходит без участия водителя и основывается на скорости движения, режима движения и т.д. Автоматической коробкой передач принято называть определенный вид кпп, а именно гидромеханическую планетарную коробку передач.
Планетарная система появилась в коробках передач еще в начале XX века. Впервые такой механизм был установлен на Ford T. Правда тогда это была механическая планетарная коробка передач, но даже при этом она значительно упрощала управление автомобилем. В двухступенчатой планетарной кпп на Ford T устанавливались две педали для ее управления. Одна отвечала за переключение между низшей и высшей передачами, а вторая включала заднюю.
Следующим шагом на пути создания автоматической коробки передач, стало появление полуавтоматической коробки, разработанной в середине 30-х годов. В тех вариантах переключение передач осуществлялось серво-приводами, а в некоторых случаях и гидравликой. В основе так же лежала планетарная сиситема.
Полуавтоматическая коробка передач Hydra-Matic на пикапе GMC
В 1930-е годы стали появляться коробки другого типа. Они имели две механические передачи, которые включались водителем вручную, а также две повышающие передачи (overdrive), которые включались автоматически. Механические передачи назывались не «первая» и «вторая», а Low-диапазон и High-диапазон. Для движения по обычным дорогам использовался высший диапазон. Водитель включал передачи и начинал движение. Далее, при достижении определенной скорости нужно было отпустить педаль газа и включался овердрайв. Таким образом, в данном режиме движения коробку можно считать двухступечатым автоматом. Низший диапазон использовался для преодоления крутых подъемов, либо для езды по плохим дорогам. Интересным моментом в этой трансмиссии было то, что практически нельзя было подряд отщелкать все четыре передачи, потому при включении овердрайва в диапазоне Low, он сохранялся при включении диапазона High. Включить высший диапазон без овердрайва можно было лишь нажатием педали в пол (до кик-дауна).
Но самая первая полноценная автоматическая коробка появилась в 1940 году, которую поставила на свои модели General Motors. Она получила название Hydra-Matic, ее конструкция состояла из гидромуфты и планетарной коробки передач с гидроприводом. Эти коробки использовались также на многих европейских престижных марках, таких, как Rolls-Royce, Bently и др.
Итак, современная акпп состоит из гидротрансформатора, планетарного ряда и системы управления.
Внешний вид гидротрансформатора
Гидротрансформатор находится между двигателем и коробкой передач и осуществляет передачу крутящего момента между ними.
В его конструкцию входят:
-центробежный насос
-центростремительная турбина
-обгонная муфта
-реакторное колесо
-блокировочная муфта
Разрез гидротрансформатора
Турбинное колесо связанно с механической частью коробки и принимает крутящий момент от турбинного колеса. Между ними находится статичное реакторное колесо. На всех колесах имеются специальные каналы для прохода по ним специальной трансмиссионной жидкости (ATF).
При вращении маховика насосное колесо подхватывает рабочую жидкость и под действием центробежной силы направляет на лопасти турбинного колеса. Жидкость от турбинного колеса попадает на лопасти реакторного колеса и по его лопастям возвращается на лопасти насосного колеса, увеличивая при этом его вращение. Однако при достижения равной скорости между насосным и турбинным колесом, реакторное оказывает тормозящие воздействие, поэтому в конструкции предусмотрена муфта свободного хода (обгонная муфта), которая позволяет реактору вращаться с одной скоростью с остальными элементами. Момент, когда в действие вступает муфта свободного хода, называется точкой сцепления. С этого момента коленчатый вал и вал акпп вращаются с одной скоростью.
Детальный вид планетарного ряда
Планетарный ряд состоит из:
-солнечной шестерни
-водила
-коронной шестерни
-сателлита
Схема планетарного редуктора
Все шестерни планетарного ряда расположены на одной оси, что делает саму систему компактной, а переключения плавными и без рывков.
Механизм состоит из нескольких планетарных редукторов. Различные комбинации их соединения позволяют получить большое количество передач. В современных коробках их количество доходит до девяти.
Стателлиты, связанные водилом, вращаются вокруг солнечной шестерни, которая в свою очередь вращается вокруг собственной оси, и взаимодействуют с коронной шестерней. В зависимости от передач, блокируются различные элементы, меняя тем самым передаточные числа. Если блокируется коронная шестерня, то передаточное число увеличивается. Длч его уменьшения необходимо заблокировать солнечную шестерню. При вращении обоих шестерен с одинаковой скоростью, получается прямая передача. Блокировка осуществляется за счет фрикционных муфт и тормозов. Блокировка происходит за счет гидроцилиндров, которые управляются из гидроблока.
Внешний вид гидравлического блока
Гидравлический блок отвечает за работу фрикционов и тормозов.
Он состоит из:
-электромагнитных клапанов
-золотников-распределителей
-каналов
Электромагнитные клапана регулируют давление жидкости в системе и обеспечивают переключение передач. Сигнал на клапана поступает с электронного блоку управления коробкой. Золотники-распределители соединены непосредственно с селектором кпп и отвечают за выбранный режим движения.
Также в системе присутствует лопастной насос, который осуществляет циркуляцию жидкости в коробке. Он приводится в действие посредством вращения гидротрансформатора.
Поскольку температуры в акпп достаточно высоки, рабочая жидкость должна охлаждаться. Для этого есть специальные теплообменник, который соединен с системой охлаждения двигателя, позволяя коробке работать в нужном температурном режиме и не перегреваться.
Почти все автоматические коробки передач имеют одинаковую схему включения режима движения. На классическом селекторе кпп расположены следующие обозначения:
P R N D
В некоторых автомобилях добавляется спортивный режим S (например, на автомобилях марки BMW режим «спорт» активируется переводом селектора из положения D влево), либо пониженная передача L.
Tiptronic – система для ручного переключения передач
Также на многих коробках применяется система Tiptronic, благодаря которой можно переключать передачи в ручном режиме.