История АКПП: кто придумал коробку автомат

История

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

Части планетарной механической коробки передач, устанавливавшейся на Ford T.

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.

Центробежное сцепление Newton.

В большинстве случаев автоматизировалось управление сцеплением, что было наиболее просто с технической точки зрения, но при этом давало ощутимый эффект с точки зрения упрощения вождения. Так, на некоторых довоенных автомобилях механический привод сцепления от педали заменялся либо дополнялся автоматическим от центробежного автомата — в качестве примера можно назвать центробежное автоматическое сцепление Traffic Clutch британской фирмы Talbot, или Newton, использовавшееся фирмой British Riley. В настоящее время подобные конструкции используются на скутерах. Реже использовался вакуумный привод сцепления от разрежения во впускном коллекторе двигателя — уже в послевоенные годы этот принцип был усовершенствован и положен в основу работы популярного в странах Западной Европы на рубеже 50-х — 60-х годов автоматического сцепления Saxomat.

В середине 1930-х годов американские фирмы Reo и General Motors практически одновременно представили полуавтоматические КП собственной разработки. Наиболее интересна из них была КП разработки GM — как и появившиеся позднее автоматические коробки передач, она использовала планетарный механизм, работой которого управляла гидравлика в зависимости от скорости автомобиля. Это был непосредственный предшественник более поздних полностью автоматизированных КП этой фирмы.

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. 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 задача их создания 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 (см. ниже). Существенные проблемы вплоть до появления современной управляющей электроники на основе микрокомпьютеров вызывало и создание управляющего блока, обеспечивающего плавное автоматизированное переключение передач МКПП с разобщением двигателя и трансмиссии, что требовало весьма сложного алгоритма работы с отслеживанием множества различных параметров; планетарная передача позволяет обойтись значительно более простой логикой переключения передач, удовлетворительно реализуемой при помощи аналоговых управляющих устройств, использующих для своей работы гидравлику.

Электромеханическая коробка передач «Коталь».

Рычаг переключения коробки передач «Коталь», расположенный на рулевой колонке (на фото в центре).

Особое место среди предшественников автоматических коробок передач занимает электромеханическая планетарная коробка передач «Коталь», устанавливавшаяся на некоторых дорогих европейских автомобилях 1930-х годов — таких марок, как Delage или Delahaye. В ней имелось три планетарных механизма — два для четырёх передач переднего хода и третий для обеспечения движения назад (при котором также были доступны четыре 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 — срок её службы до переборки даже при регулярном обслуживании не превышал нескольких лет — 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.

В планетарной коробке передач типа «Уильсон», изначально разработанной Уолтером Г. Уильсоном для танка Mark V и впоследствии устанавливавшейся на британские автомобили марок Daimler, Lanchester и 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 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 не синхронизированными механическими коробками передач. Данная конструкция нашла применение также на английской и иностранной бронетехнике — в частности, выпускавшаяся по лицензии планетарная преселекторая КП типа Praga-Wilson устанавливалась на чехословацкие танки

Преселекторная коробка передач Уильсона является примером программируемого механического устройства: положением рычажка водитель выбирал один из заложенных в неё алгоритмов, который исполнялся при нажатии на педаль, включая соответствующую передачу.

Схожим образом действовала преселекторная коробка передач производства фирмы de Normanville (впоследствии — Laycock-de Normanville), отличавшаяся использованием гидропривода для управления тормозами, что позволило исключить педаль переключения передачи — передача включалась автоматически в момент её выбора. Она устанавливалась на некоторые модели британской марки Humber.

Фирма «Майбах» пошла по иному пути: в её коробке передач была применена система вакуумных сервоприводов с поршнями, управляемыми золотниками, которые перемещали отвечающие за переключение передач кулачковые муфты. По сути это была кулачковая механическая коробка передач с сервоприводом. Похожим образом работала и коробка передач фирмы Bendix, устанавливавшаяся на автомобилях Hudson, но в ней для управления вакуумной системой использовался электромеханический привод.

В целом, все частично автоматизированные коробки передач первого поколения отличались большой сложностью и дороговизной, а также — как правило низкими надёжностью и долговечностью, что едва ли окупало некоторое повышение комфорта вождения. Их распространение в основном пришлось на эпоху несинхронизированных механических коробок передач, управление автомобилем с которыми было достаточно тяжёлым трудом, требующим от водителя существенного навыка. Состоятельные покупатели дорогих автомобилей с частично автоматизированными коробками передач ценили возможность переключать передачи без излишних усилий и выравнивания скоростей шестерён «по ощущениям», как это требовалось с обычной несинхронизированной коробкой передач, при этом могли позволить себе не обращать внимания на их недостатки. После широкого распространения синхронизаторов они практически перестали применяться, так как обычная синхронизированная коробка передач позволяла переключать передачи со вполне сравнимым удобством при намного меньшей сложности и дороговизне, а в случае использования автоматического привода сцепления, вроде системы Saxomat, и вовсе становилась в этом отношении полностью им аналогична. Тем не менее, многие из применённых в них конструктивных решений были очень интересны с чисто-технической точки зрения и впоследствии получили развитие.

Гидромуфта (fluid flywheel) из трансмиссии автомобиля Daimler Conquest, оснащавшегося преселекторной механической КП. Великобритания, 1935 год.

Третьей линией разработок было внедрение в трансмиссию гидравлического элемента, смягчающего толчки при переключении передач, что в те годы, при сравнительно примитивной управляющей автоматике, не способной гибко приспосабливаться к различным условиям движения, было необходимым условием создания успешной автоматической передачи.

Здесь примером могут служить коробки передач корпорации Chrysler. Первые разработки относились к 1930-м годам, но массовое распространение гидромеханические передачи получили на автомобилях этой фирмы лишь в последние предвоенные и послевоенные годы (то есть, уже после появления самых первых автоматических гидромеханических передач). Помимо введения в конструкцию гидромуфты (позднее заменённой гидротрансформатором), она отличалась тем, что параллельно с двухступенчатой обычной механической коробкой передач в ней работал автоматически включающийся овердрайв (повышающая передача с передаточным числом меньше единицы). Таким образом, хотя с технической точки зрения это была механическая коробка передач с гидравлическим элементом и овердрайвом, производителем она заявлялась как полуавтоматическая.

Она несла обозначение М4 (на довоенных моделях, коммерческие обозначения — Vacamatic или Simplimatic) и M6 (с 1946 года, коммерческие обозначения — Presto-Matic, Fluidmatic, Tip-Toee Shift, Gyro-Matic и Gyro-Torque) и изначально представляла собой комбинацию трёх агрегатов — гидромуфты, традиционной механической коробки передач с двумя ступенями переднего хода, и автоматически (на М4 вакуумным, на М6 электрическим приводом) включающегося овердрайва (повышающей передачи).

Каждый блок этой коробки передач имел своё назначение:

  • Гидромуфта делала трогание автомобиля с места плавнее, позволяла «бросать сцепление» и останавливаться, не выключая передачи или сцепления. Позднее она была заменена гидротрансформатором, который увеличивал крутящий момент и значительно улучшал динамику автомобиля по сравнению с гидромуфтой, с характерными для неё большими потерями энергии из-за пробуксовки насосного и турбинного колёс.
  • Механическая коробка передач служила для выбора рабочего диапазона КП в целом. Существовало три рабочих диапазона — нижний (англ. Low), верхний (англ. High) и заднего хода (англ. Reverse).
  • Овердрайв автоматически включался в работу при превышении автомобилем определённой скорости, таким образом, переключая передачи внутри текущего диапазона; в каждом диапазоне было две передачи, итого давая 4 передачи переднего хода: I — Low, II — Low-Overdrive, III — High, IV — High-Overdrive.

Переключение диапазонов работы производилось обычным рычагом, расположенным на рулевой колонке. Поздние варианты переключателя имитировали характерный для настоящих АКП указатель-квадрант диапазона над рычагом — хотя сам процесс выбора передач не претерпел изменений. Педаль сцепления имелась, но использовалась только для выбора диапазона и была окрашена в красный цвет.

Трогаться в обычных дорожных условиях рекомендовалось в диапазоне High, то есть, на второй передаче двухступенчатой МКП и третьей передаче трансмиссии в целом — крутящий момент многолитровых шести- и восьмицилиндровых двигателей Chrysler это вполне позволял. На подъёме и при движении по грязи необходимо было начинать движение с диапазона Low, то есть, с первой передачи. После превышения определённой скорости (варьировалась в зависимости от конкретной модели) и окончания интенсивного разгона, что определялось по отпусканию водителем педали акселератора, происходило автоматическое переключение на вторую передачу за счёт включения овердрайва (сама МКП оставалась при этом на первой передаче). При необходимости водитель переключался на верхний диапазон, при этом включалась в большинстве случаев сразу четвёртая передача (так как овердрайв уже был включён для получения второй передачи). Перебрать все имеющиеся четыре передачи подряд при практическом вождении было почти невозможно, хотя трансмиссия формально считалась четырёхступенчатой. Для этого было нужно начать движение в режиме Low, затем отпустить педаль акселератора для переключения на Low-Overdrive, после чего при переключении в диапазон High выжать педаль акселератора до отказа («кикдаун»), что отключало овердрайв, в результате чего трансмиссия оказывалась на третьей скорости — High, а не сразу на High-Overdrive.

Диапазон задних передач также включал две передачи и включался, как обычно, после полной остановки автомобиля с выжатым сцеплением.

Таким образом, с точки зрения водителя езда на автомобиле с такой коробкой передач очень напоминала езду на машине с двухступенчатой АКП, с той разницей, что переключение между диапазонами L и H происходило с нажатием сцепления.

Коробка передач данного типа ставились с завода или были доступна как опция на автомобилях всех подразделений корпорации Chrysler 1940-х — начала 1950-х годов. После появления настоящей автоматической двухступенчатой коробки передач PowerFlite, а позднее — и трёхступенчатой TorqueFlite, полуавтоматические КП семейства Fluid-Drive были сняты с производства. Последним годом их установки стал 1954, в этом году они были доступны на самой дешёвой марке корпорации — Plymouth. Фактически они стали переходным звеном от МКП к гидродинамическим автоматическим передачам и служили для «обкатки» технических решений, позднее использовавшихся на них.

GM Hydra-Matic — первая в мире массовая автоматическая коробка передач.

Однако первую в мире полностью автоматическую коробку передач создала другая американская фирма — General Motors. В 1940 модельном году таковая стала доступна в виде опции на автомобилях марки Oldsmobile, затем Cadillac, впоследствии — Pontiac. Она несла коммерческое обозначение Hydra-Matic и представляла собой комбинацию гидромуфты и четырёхступенчатой планетарной коробки передач с автоматическим гидравлическим управлением. Система управления учитывала такие факторы, как скорость автомобиля и положение дроссельной заслонки. Hydra-Matic использовалась не только на автомобилях всех подразделений GM, но и на автомобилях таких марок, как Bentley, Hudson, Kaiser, Nash и Rolls-Royce, а также некоторых моделях военной техники. С 1950 по 1954 год автомобили Lincoln также снабжались АКП Hydra-Matic. Впоследствии немецкий производитель Mercedes-Benz разработал на её основе весьма похожую по принципу работы четырёхступенчатую АКП, хотя и имеющую значительные конструктивные отличия.

В 1956 году GM представила усовершенствованную АКП Jetaway, которая отличалась использованием двух гидромуфт вместо одной у Hydra-Matic. Это позволило сделать переключения передач значительно более плавными, но привело к большому снижению КПД. Кроме того, на ней появился режим парковки (положение селектора «P»), в котором трансмиссия блокировалась специальным стопором. На Hydra-Matic блокировку включал режим заднего хода «R».

C 1948 модельного года на автомобилях Buick (марка, принадлежащая GM) стала доступна двухступенчатая АКП Dynaflow, отличавшаяся использованием гидротрансформатора вместо гидромуфты. Впоследствии появились подобные КП на автомобилях марок Packard (1949) и Chevrolet (1950). По замыслу их создателей, наличие гидротрансформатора, имеющего свойство повышать крутящий момент, компенсировало недостаток третьей передачи.

Уже в начале 1950-х годов появляются трёхступенчатые АКП с гидротрансформатором разработки фирмы Borg-Warner (правда, первая передача у них использовалась только в режиме Low, при обычном вождении трогание происходило на второй передаче). Они и их производные использовались на автомобилях фирм American Motors, Ford, Studebaker и других, как в США, так и за их пределами, например International Harvester, Volvo и Jaguar. Многие из заложенных в её конструкцию идей были также использованы в СССР при проектировании автоматических гидромеханических передач Горьковского автозавода, устанавливавшихся на автомобилях «Волга» и «Чайка», и западногерманской фирмой ZF при проектировании её первой АКП 3HP-12.

В 1953 году свою двухступенчатую АКП PowerFlite представил и Chrysler. С 1956 года в дополнение к ней стала доступна трёхступенчатая TorqueFlite. Из всех ранних разработок, модели фирмы Chrysler нередко называют наиболее удачными и совершенными.

С 1953 года западногерманская фирма Borgward-Lloyd ставила автоматические коробки передач на часть своих автомобилей, в основном моделей Hansa 1800 и 2400, а также лимузин Pullman. Двухступенчатые коробки передач выпускались самой компанией, а более поздние четырёхступенчатые Hansamatic — поставлялись британской фирмой Hobbs. Эти коробки передач имели в целом тот же принцип действия, что и американские — в них использовался планетарный механизм, работой которого управляла гидравлическая система, состоящая из насоса и блока клапанов. Однако существенное отличие составляло отсутствие в их конструкции гидротансформатора, вместо которого на маховик двигателя устанавливались два сцепления (A и B), участвовавших в переключении передач, наряду с тремя связанными с элементами планетарного механизма тормозами. Четвёртая передача в этой коробке была прямой, при этом включались оба сцепления, а все тормоза отпускались, и крутящий момент передавался с первичного на вторичный вал напрямую, без потерь. Автомобили Hansa 1800, Hansa 2400 и Pullman имели сравнительно маломощные двигатели (60 и 82 л. с.), для которых потери в гидравлическом элементе трансмиссии были бы весьма чувствительны и привели бы к резкому ухудшению динамических качеств, кроме того, коробка Hansamatic была значительно проще по конструкции, чем аналогичные американские, более проста и технологична в производстве. Однако эта конструкция не получила широкого распространения, поскольку существенно уступала традиционной АКПП по многим параметрам.

В середине 1960-х годов окончательно утвердилась и (в США) была законодательно зафиксирована современная схема переключения диапазонов АКП — P-R-N-D-L. В прошлое ушли кнопочные переключатели диапазонов и старые модели без парковочной блокировки.

К концу 1960-х годов ранние образцы двух- и четырёхступенчатых АКП в США уже практически повсеместно вышли из употребления, уступая место трёхступенчатым с гидротрансформатором. Совершенствовались и используемые эксплуатационные жидкости — например, с конца 1960-х годов из её состава была исключена дефицитная китовая ворвань, заменённая синтетическими материалами.

В 1980-е годы повышение требований к экономичности автомобилей привело к возвращению четырёхступенчатых АКП, четвёртая передача в которых имела передаточное число меньше единицы («овердрайв»). Кроме того, получают распространение блокирующиеся на большой скорости гидротрансформаторы, позволяющие ощутимо повысить КПД трансмиссии за счёт снижения потерь, возникающих в её гидравлическом элементе.

В конце 1980—1990-е годы происходит компьютеризация систем управления двигателем. Эти же системы, либо аналогичные им, стали применяться и для управления переключением передач. Если прежние системы управления использовали лишь гидравлику и механические клапаны, то теперь потоками жидкости управляют соленоиды, контролируемые компьютером. Это позволило как сделать переключения более плавными и комфортными, так и улучшить экономичность за счёт повышения эффективности работы трансмиссии. Кроме того, на некоторых автомобилях появляются «спортивные» режимы работы АКП, или возможность вручную управлять коробкой передач («Типтроник» и аналогичные системы). Появляются первые пятиступенчатые АКП. Совершенствование расходных материалов позволяет на многих АКП устранить процедуру замены масла в процессе эксплуатации автомобиля, так как ресурс залитого в её картер на заводе масла стал сравним с ресурсом самой коробки передач.

В 2002 году на BMW седьмой серии появляется шестиступенчатая АКП разработки ZF (ZF 6HP26). В 2003 году Mercedes-Benz создаёт первую семиступенчатую АКП 7G-Tronic. В 2007 году Toyota представила Lexus LS460 с восьмиступенчатой трансмиссией. В 2013 году компания Mercedes-Benz представила первую 9-ступенчатую автоматическую коробку передач 9G-Tronic, установленную на автомобиль E350 BlueTEC. В том же году Land Rover объявил о скором появлении на своих автомобилях 9-ступенчатой автоматической коробки передач, разработанной компанией ZF, первой её получит в 2014 году обновленная модель Evoque.

Конструкция гидромеханической АКП

Гидротрансформатор: принципиальная схема…

Гидротрансформатор АКП всегда представляет собой так называемую «комплексную гидропередачу» — то есть гидропередачу, способную работать и как гидротрансформатор и как гидромуфта. Название такой гидропередачи гидротрансформатором не совсем корректно, но в контексте АКП оно общеупотребимо и поэтому допустимо. Гидротрансформатор позволяет разорвать поток мощности внутри себя и тем самым выполняет функцию сцепления. Именно за счёт гидротрансформатора обеспечивается возможность кратковременной остановки автомобиля без необходимости перевода АКП в режим нейтрали. Гидротрансформатор позволяет увеличивать крутящий момент в зависимости от нагрузки, что является преимуществом любой гидромеханической АКП. Гидротрансформатор сглаживает крутильные колебания. Также именно гидротрансформатор обеспечивает возможность так называемого «ползущего режима», когда расторможенная машина на холостом ходу мотора может двигаться с очень низкой скоростью. Ради экономии топлива гидротрансформатор блокируется на подавляющем большинстве режимов движения. На АКП автобусов и гусеничных машин возможно использование гидротрансформатора в качестве гидродинамического тормоза. Заполнение жидкостью гидротраснформатора происходит из общей гидросистемы АКП. По умолчанию гидротрансформатор располагается между двигателем и самой КП, но в трансмиссиях грузовых автомобилей, автобусов и гусеничных машин гидротрансформатор также может располагаться внутри самой АКП между планетарными рядами.

Блокировка гидротрансформатора представляет собой фрикционную гидроподжимную муфту, жёстко соединяющую насосное и турбинное колёса гидротрансформатора и встроенную в общую гидросистему АКП. Блокировка не является обязательным элементом АКП: она присутствует на всех современных АКП, но на АКП старых разработок (с четырьмя и менее передачами) её могло не быть. На современных АКП блокировка включается в работы на всех передачах переднего хода, начиная с первой. Мировым пионером подобного подхода стала компания Porsche, выпустив в 1990 году четырёхступенчтаую АКП Типтроник, на которой впервые блокировка могла работать на всех передачах. Блокировка как бы выключает гидротраснформатор из работы, переводит его в режим прямой передачи и повышает КПД всей системы. Также блокировка позволяет эффективно тормозить двигателем.

Компактная двухрядная планетарная передача тип Ровиньо (Ravigneaux), применявшаяся на подавляющем большинстве четырёхскоростных АКП последних моделей. Нижняя часть передачи на фото является её тормозным барабаном. Обеденная вилка приложена для сравнения размеров.

АКП (планетарная часть автоматической передачи) состоят из планетарных редукторов (они же планетарные ряды), фрикционных и обгонных муфт, соединительных валов и барабанов. Также иногда применяется тормозная лента, затормаживающая один из барабанов относительно корпуса коробки передач при включении той или иной передачи. Исключением являются редкие АКП, в которых вместо планетарной передачи использованы валы с цилиндрическими шестернями постоянного зацепления и включением передач индивидуальными гидроподжимными муфтами.

Фрикционные муфты (в обиходе иногда называются «пакетами фрикционов») осуществляют переключение передач сообщением или разобщением элементов АКП — входного и выходного валов и элементов планетарных редукторов, а также их затормаживанием на корпус АКП. Муфта выглядит как нечто среднее между сцеплением и синхронизатором в МКП и состоит из барабана и хаба, барабан имеет крупные прямоугольные шлицы внутри, хаб — крупные прямоугольные зубья снаружи. Между барабаном и хабом расположен пакет кольцеобразных фрикционных дисков, часть из которых выполнена из металла и имеет выступы снаружи, входящие в шлицы барабана, а часть — из пластмассы и имеет вырезы внутри, куда входят зубья хаба. Сообщение фрикционной муфты производится сжатием пакета дисков гидравлически кольцеобразным поршнем, установленным в барабане. Масло к цилиндру подводится через канавки в барабане, валах и корпусе АКП.

Обгонная муфта свободно проскальзывает в одном направлении и заклинивает с передачей момента в другом. Обычно состоит из внешнего и внутреннего колец и расположенного между ними сепаратора с роликами. Используется для снижения ударов во фрикционных муфтах при переключении передач (передача момента начинается только при повышении оборотов двигателя после переключения, приводящего к попытке одной из деталей планетарного редуктора вращаться в обратную сторону и заклиниванию её в обгонной муфте), а также для отключения торможения двигателем в некоторых режимах работы трансмиссии.

Пример кинематики включения передач в одной из АКП (Nissan Almera):

  • задний ход: центр планетарного ряда 1 сообщен со входным валом, водило заторможено в корпусе пакетом, внешнее колесо исполнено в одной детали с водилом ряда 2 и глухо сообщено с выходным валом. Внешнее колесо ряда 2 не сообщено ни с чем, ряд 2 не передает момента;
  • первая передача: центр планетарного ряда 1 не сообщен ни с чем, ряд 1 не передает момента. Центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом, водило — с выходным, внешнее колесо сообщено пакетом с обгонной муфтой. При низких оборотах двигателя трансмиссия прокручивается в обгонной муфте, не передавая моментов, при высоких — внешнее колесо 2 затормаживается и ряд 2 передает момент. Первая передача с возможностью торможения двигателем включается так же, но с блокировкой обгонных муфт пакетами;
  • вторая передача: центра ряда 1 заторможен в корпусе тормозной лентой, водило сообщено пакетом через обгонную муфту с внешним колесом ряда 2, внешнее колесо ряда 1 глухо сообщено с водилом ряда 2 и с выходным валом, центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом. В этом режиме, в отличие от первой передачи, работают оба планетарных ряда, и внешнее колесо ряда 2 не заторможено в корпусе, а медленно вращается в прямом направлении, что дает более высокое по сравнению с первой передачей передаточное число;
  • третья передача: центр планетарного ряда 1 не сообщен ни с чем, ряд 1 не передает момента. Центр ряда 2 глухо сообщен со входным валом, водило — с выходным, внешнее колесо сообщено двумя пакетами и обгонной муфтой со входным валом. Весь ряд 2 крутится как единое целое (прямая передача). На второй и третьей передаче возможно включение блокировки обгонной муфты специально предусмотренным фрикционным пакетом, то есть включение торможения двигателем;
  • четвёртая передача (ускоряющая): центр ряда 1 заторможен в корпусе тормозной лентой, водило сообщено пакетом со входным валом, внешнее колесо исполнено в одной детали с водилом ряда 2 и глухо сообщено с выходным валом. Внешнее колесо ряда 2 не сообщено ни с чем, ряд 2 не передает момента.

Устройство управления АКП представляет собой набор золотников, управляющих потоками масла к поршням тормозных лент и фрикционных муфт. Положения золотников задаются как вручную механически рукояткой селектора, так и автоматически. Автоматика бывает гидравлической или же электронной.

Гидравлическая автоматика использует давление масла от центробежного регулятора, соединенного с выходным валом АКП, а также давление масла от нажатой водителем педали газа. Это дает автоматике информацию о скорости автомобиля и положении педали газа, на основании которой переключаются золотники.

Электронная автоматика использует соленоиды, перемещающие золотники. Кабели от соленоидов выходят вне пределов АКП и идут к расположенному где-то вне АКП блоку управления, иногда объединённому с блоком управления впрыском топлива и зажиганием. Решение о перемещении соленоидов принимается электроникой на основе информации о положении педали газа и скорости автомобиля, а также положении рукоятки селектора.

В некоторых случаях предусмотрена работоспособность АКП даже при полном выходе из строя электронной автоматики, но только с третьей передачей переднего хода, или же со всеми передачами переднего хода, но с необходимостью их ручного переключения рукояткой селектора

Режим ручного управления

Некоторые автоматические коробки передач имели режим ручного управления, в котором водитель может переключать передачи по собственному усмотрению, как в механической коробке передач — при помощи либо переведённого в особое положение штатного селектора, либо отдельного органа управления (клавиши, подрулевые «лепестки» и тому подобное). Подобный функционал был реализован ещё на самых ранних автоматических коробках передач — например, в 1966 году Ford на модели Fairlane GT/A предлагал Sport Shift, вариант автоматической коробки передач Cruise-O-Matic, в котором имелась возможность перебрать все три имеющиеся передачи, тронувшись с места в режиме «1» (только первая передача), а затем — последовательно переключаясь в режимы «2» (только вторая передача) и D (при этом коробка сразу переключалась на третью передачу). Однако из-за низкого удобства в использовании широкого распространения такие конструкции не получили.

Основные статьи: Типтроник и Стептроник

Более удачным оказался TipTronic — режим работы АКП с ручным переключением передач, реализованный компанией Porsche. В некоторых странах СНГ слово «типтроник» часто используется в качестве общего для всех аналогичных конструкций других производителей, хотя оно и является торговой маркой Porsche (другие производители называют аналогичные конструкции иначе).

В этом режиме выбор передачи осуществляется водителем вручную подталкиванием рычага селектора в направлениях «+» и «-» — переход на следующие передачи вверх и вниз. В канонической конструкции автоматически осуществляется только понижение передачи при падении оборотов двигателя до холостых. Трансмиссии ряда производителей, кроме того, автоматически повышают передачу при достижении предельных оборотов двигателя. Механически коробка передач при этом такая же, как и обычная АКП, изменён только рычаг селектора и автоматика управления. Признак TipTronic-подобных АКП — Н-образный вырез для перемещения рычага селектора а также символы + и -.

Основные режимы работы

Что касается режимов работы, то практически любая автоматическая трансмиссия имеет следующие режимы, ставшие стандартными с конца 1950-х годов:

  • Р (англ. Park) — парковочная блокировка (включается во время парковки авто. Ведущие колеса заблокированы, блокировка находится внутри самой АКП и не связана с обычным стояночным тормозом);
  • R (англ. Reverse) — задний ход (включается во время движения задним ходом. Недопустимо включать до полной остановки автомобиля, на современных трансмиссиях зачастую существует блокировка);
  • N (англ. Neutral) — нейтральный режим (включается при кратковременной стоянке и при буксировке на небольшое расстояние);
  • D (англ. Drive) — движение вперёд (включается при обычной езде вперед в гражданских условиях);
    • M (англ. Manual), ± — движение вперёд с ручным переключением передач (включается на бездорожье, для торможения двигателем, в других сложных условиях вождения) — из положения D рычаг переводится в бухту, расположенную слева или справа, затем по желанию можно переключаться с текущей передачи на пониженную (обычно обозначена «−») или повышенную («+»).
  • S (англ. Sport) — движение вперёд с улучшенной динамикой (включается при езде в «спортивном» стиле, в сложном потоке с обгонами).

Начиная с конца 1950-х годов эти режимы располагают именно в такой последовательности, а в 1964 году в США она была закреплена в качестве обязательной для использования американским Сообществом автомобильных инженеров (SAE), в результате чего стала по сути всемирным отраслевым стандартом. Этот стандарт приняло абсолютное большинство автомобилестроительных фирм даже за пределами США, поскольку, во-первых, американский рынок автомобилей был в те годы наиболее объёмным и прибыльным (и остаётся до сих пор), а во-вторых — американские автомобили составляли абсолютное большинство среди автомобилей с автоматическими коробками передач, что делало логичным шагом унификацию принятого на них алгоритма управления АКП в мировом масштабе.

Кроме того — данная последовательность была эргономически обоснована, поскольку её выработке в США предшествовал достаточно длительный период эксплуатации автомобилей с не унифицированными между собой алгоритмами управления АКП, многие из которых на практике оказывалось неудобным или даже небезопасным. Например, водители, привыкшие к механическим коробкам передач тех лет с подрулевым рычагом, у которых для включения первой передачи необходимо было потянуть рычаг на себя и опустить до упора вниз, могли привычным движением случайно включить задний ход и попасть в ДТП на парковке или сбить пешехода при раскладке режимов P-N-D-L-R (АКПП Buick DynaFlow) или P-N-D-S-L-R (GM Hydramatic) — что привело к целому ряду исков к производителям от пострадавших. Кроме того, на старых изношенных автомобилях с раскладкой P-N-D-L-R наблюдались случаи самопроизвольного переключения из L в R на ходу при использовании приёма торможения двигателем или от тряски на неровной дороге, что приводило к поломкам коробки и авариям.

Именно в соответствии с полученным в этот период опытом положение, соответствующее режиму заднего хода R, стали располагать перед нейтральным положением селектора N. Впервые раскладка P-R-N-D-L была использована на автомобилях фирмы Ford.

Позднее стала использоваться механическая блокировка, не дающая переключиться в режимы P и R без выжима специальной кнопки, что ещё больше повышало безопасность обращения с автомобилем. Так как включение режимов R и P на ходу может вызвать поломку коробки передач, в современных моделях с электронным управлением даже в случае обхода водителем блокировки коробка передач не исполнит ошибочные команды, а просто останется в текущем диапазоне.

Дополнительные режимы работы

В современных автоматических трансмиссиях с большим числом рабочих диапазонов могут присутствовать дополнительные режимы работы, а положения селектора могут обозначаться иначе:

  • (D), или O/D, — овердрайв (ступень с передаточным отношением менее единицы), «экономичный» режим движения с возможностью автоматического переключения на повышающую передачу. Наиболее подходит для равномерного движения по трассе. Ряд четырёхступенчатых АКП (например, Aisin 241E) имеют отключение IV передачи, имеющей передаточное число 1, то есть фактически не являющейся овердрайвом;
  • D3, или O/D OFF — отключение повышающей передачи (овердрайва), то есть, для четырёхступенчатой АКП — только I, II и III передачи. Активный режим, наиболее подходящий для движения по городу; Данный режим отключается при выключении зажигания. Не обеспечивая топливной экономичности (при более высокой скорости работы автомата) данный режим рекомендуется производителями, чтобы при рваной городской езде (не выше 70—80 км/ч) не допускать многократной блокировки/разблокировки муфты гидротрансформатора, которая частично блокируется при переключении на IV (или V передаче). Также в этом режиме (как и в 2 и L) происходит торможение двигателем;
  • S (либо цифра 2) — диапазон пониженных передач (I и II либо только II передача), «зимний режим»;
  • L (либо цифра 1) — второй диапазон пониженных передач (только I передача).

На тракторах, оснащенных автоматическими трансмиссиями, с помощью селектора выбирается рабочий диапазон скоростей: замедленные, силовые, транспортные, а также направление движения. Тракторные АКП допускают принудительное включение нужной передачи трактористом.

АКП, в отличие от механической КП, поддерживает торможение двигателем далеко не во всех режимах. В режимах, где торможение двигателем запрещено, трансмиссия свободно проскальзывает в обгонных муфтах (как в велосипеде) и автомобиль движется «накатом». Например, в некоторых случаях первая передача с торможением двигателем задействуется только при выборе водителем положения «1». При выборе первой передачи автоматикой из положения «D» торможение двигателем невозможно.

Кнопки управления

Также, встречаются дополнительные переключатели (реализованные, например, в виде кнопок) режимов работы АКП:

  • Sport, или Power, — переключение передач происходит на более высоких оборотах двигателя. Более динамичный разгон в ущерб экономии топлива;
  • Winter, или Snow, — трогание происходит с II или III-й передачи (для предотвращения пробуксовки колес), из-за возможного перегрева коробки не рекомендуется постоянно ездить на этом режиме. На некоторых автомобилях с электронным приводом дросселя (например Nissan Teana), режим «Snow» корректирует линейность работы педали газа и увеличение оборотов двигателя начинается при более сильном нажатии, нежели в обычном режиме. Автомобиль при этом трогается с первой передачи.
  • Shift lock release или Shift lock — разблокирование селектора при выключенном двигателе.

В некоторых случаях режим Sport задействуется автоматически при нажатии на педаль газа до упора (а с современными электронными системами управления — нередко просто от сильного или резкого прибавления газа), в режиме «кикдауна» (англ. Kickdown). В некоторых случаях режим кикдауна запрещен при отключении режима Overdrive.

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.

Сегодня существует несколько типов «автоматов»: гидромеханическая коробка, вариатор, робот с одним или двумя сцеплениями. Сразу отметим, что касается первых АКПП, в этом случае речь идет о гидромеханической планетарной коробке передач.

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.

Устройство автоматической трансмиссии

Мысль придумать автоматическую коробку приходила многим. Первые образцы механической трансмиссии переключения передач были очень сложны в управлении. Водителю приходилось самостоятельно отслеживать обороты двигателя и на определенной скорости переключать ступени. МКПП тех времен не имела синхронизаторов, что делало управление автомобилем достаточно сложным.

Первая в мире автоматическая коробка передач, запущенная в серию, устанавливалась на автомобиль концерна GM Buick Roadmaster. Это был легковой автомобиль класса люкс, который оснащался АКПП за дополнительную плату и был доступен представителям высшего общества.

На то, чтобы создать современный «автомат» ушло несколько десятилетий. Первые образцы АКПП имели ряд недостатков:

  • короткий срок эксплуатации (3-4 года);
  • неремонтопригодность;
  • повышенный расход топлива;
  • потеря мощности и разгона;
  • высокая стоимость;
  • дорогое обслуживание.

За комфорт приходилось платить, и многие люди не хотели мириться с этим. Придумать и усовершенствовать автоматическую коробку передач, адаптированную для установки на несколько марок автомобилей удалось все тем же инженерам компании GM. Она получила название Hydra-Matic. Название акцентировало наличие в данном агрегате гидромуфты. Планетарная коробка работала в паре с гидротрансформатором. Тормозные механизмы плавно затормаживали пониженную ступень, а повышение давления рабочей жидкости обеспечивало одновременное включение следующей скорости. Ступеней стало четыре, и для них были придуманы соответствующие обозначения: Low, Low-Overdrive, High, High-Overdrive. Передача «Reverse» отвечала за задний ход.

Уже в 60-х годах придумали и стали применять коробки переключения с синтетической смазкой, что сделало их более надежными и увеличило их ресурс.

В середине шестого десятилетия была изобретена трансмиссия с привычным обозначением передач на панели коробки:

Буквенное обозначение на корпусе АКПП Расшифровка
P Parking – режим парковки
R Reverse – задний ход
N Neutral – нейтральный режим
D Drive – движение вперед
L Low – пониженная передача
Читать
12 недорогих машин с автоматической коробкой передач

Принцип работы АКПП

Появившиеся автомобили с более современной автоматической коробкой передач произвели настоящую революцию среди автолюбителей. Теперь управлять транспортным средством было под силу даже женщинам, которые и облюбовали этот тип КПП. Переключения коробки были плавными и почти незаметными, а набор скорости стал более динамичным.

За момент переключения передачи отвечали фрикционы и реечные механизмы, которые работали одновременно в составе гидротрансформатора и обеспечивали комфорт во время управления авто.

Даже спортивный режим вождения не мешал водителю наслаждаться скоростью, если не брать во внимание значительный расход топлива.

Виды АКПП и их отличие друг от друга

Принцип работы всех видов АКПП сводится к перемене передаточного числа, которая обеспечивает преобразование мощности двигателя. Производители современных машин устанавливают трансмиссию таким образом, чтобы потенциал можно было использовать полностью. За счёт работы коробки передач, усилие передаётся от мотора к колёсам автомобиля с самыми маленькими потерями. Достигается это за счёт отсутствия разрыва сцепления.

Работа коробки запускается сразу после пуска мотора. В движение приходит маслонасос, нагнетающий давление жидкости. Колесо гидротрансформатора раскручивается в соответствии со скоростью вращения коленвала. Реакторные и турбинные остаются неподвижными.

Водитель за счёт нажима на педаль газа переключает передачи. Двигатель при этом раскручивается, провоцируя на движение насосное колесо. От лопастей под влиянием центробежной силы моторное масло переходит к турбине, обеспечивается вращение. Жидкость в результате переходит обратно к насосному колесу.

В отдельных коробках передач, при скорости 20-60 км/ч происходит автоматическая блокировка гидротрансформатора муфтой. Автомат при этом жёстко сцепляется с мотором, потому потеря мощности не прослеживается. Интересно, что при эксплуатации в таких условиях, масло быстрее приходит в негодность из-за перегрева и износа фрикционной накладки. Крутящий момент от двигателя переходит по выходному валу в АКПП.

Автоматическая система занимает передовое место среди числа всех известных вариантов. Новые системы постоянно разрабатываются и совершенствуются. Из общих списков можно выделить вариаторные, роботизированные и классические типы.

Классическая автоматическая коробка передач

Гидротрансформаторный модуль популярен до сих пор, несмотря на наличие других, более совершенных вариантов. Такая трансмиссия используется и сейчас. Её устанавливают на авто, сходящие с конвейера.

Стандартная АКПП

Коробка автомат включает планетарный редуктор, управляющую систему и гидравлический трансформатор. Последний элемент механизма является самым значимым, отсюда и название конструкции. Модуль активно используют на легковых и грузовых транспортных средствах.

Кому подойдёт автомобиль с АКПП сказать довольно трудно. Управлять автоматом после механики бывает достаточно сложно. Многим владельцам, несмотря на видимое упрощение режима эксплуатации, бывает тяжело перестроиться.

Роботизированная

Роботизированная коробка является достойной и более современной альтернативой для классического варианта АКПП. Переключение скоростей в ней обеспечивается за счёт взаимосвязи электрических механизмов, проявляющих активность за счёт электронного блока. Главное сходство этой системы с классической – наличие сцепления в корпусе КПП.

Роботизированная АКПП

Вариатор

Это устройство плановой бесступенчатой передачи, обеспечивающее передачу крутящего момента на колёса. Такая конструкция производит уменьшенный расход топлива при условии сохранения или приумножения динамических показателей.

Вариатор

При правильном использовании, вариатор помогает бережно эксплуатировать мотор транспортного средства. Модуль бывает цепным, ремённым, тороидальным.

DSG

DSG это тоже роботизированная система, обеспечивающая автоматическое включение первой и второй скорости, при разомкнутости сцепления. Так модуль начинает подготовку ко включению повышенной передачи. При переключении сцепление первой ступени размыкается, а второй смыкается, действие происходит и в обратном порядке.

DSG-7

Сходство с механикой в том, что синхронизаторы способны переключать скорость при блокировки шестерни. Работа муфт обеспечивается с помощью движения цилиндров. Сцепление работает за счёт гидропривода.

Внимание! Роботизированная АКПП выглядит как две коробки с чётными и нечётными передачами, работающими под контролем мехатроника.

Многовальные коробки прямого переключения

Такие коробки передач используют в спорткарах. Например, в Koenigsegg Jesko применяют КПП с 3-мя валами, 9 передачами и 7-ю фрикционами. Автомобиль моментально может переходить в спортивный режим, так и в экономичный городской. Регулируется это при помощи кнопки: полунажатие левой кнопки снижает передачу, полное нажатие – включает спортивный режим. Если полунажать на правую – передача повысится, если нажать до конца – включится экономичный режим.

А в некоторых спортивных Mercedes есть АКПП со сцеплением, который по стиля езды похож на вышеуказанный, но имеющий совсем другие внутренние составляющие.

Трехвальная 6-ступенчатая коробка передач Mercedes-Benz C-class sport coupe

Сравнение с механикой

По мере прогресса механическая коробка передач была заменена автоматической. Конструкция усложнилась, но перемены положительным образом сказались на поведении мотора, скоростных качествах транспортного средства, его ходовой части. Водитель получил возможность расслабиться, потому что устранилась необходимость прилагать усилия и проявлять повышенную бдительность при езде по городу. Первая автоматическая коробка передач в мире произвела фурор, потому что повысила надёжность и удобство применения, в результате изобретение стало популярным.

Сейчас АКПП часто используются в полноприводных джипах, легковых авто и даже на грузовиках, потому что это удобно. При езде на механике, водителю приходится часто дёргать рычаг, следить за скоростным режимом и определять интенсивность работы двигателя. При установке автоматической коробки переключения, такая потребность отпадает.

МКПП или АКПП

Чем отличаются автоматические коробки передач от проверенной механики? Рядом преимуществ:

  • легко трогаться с места;
  • значительно возрастает комфорт управления транспортным средством;
  • подстройка скорости происходит в автоматическом режиме, обеспечивается плавно и незаметно для самого водителя;
  • ходовая используется в умеренном темпе, также двигатель работает в щадящем режиме;
  • неплохая проходимость во многих условиях;
  • сохраняется возможность контролировать режим вождения.

Минусы:

  • медленно разгоняется;
  • неверная эксплуатация может привести к серьёзным поломкам;
  • низкая приёмистость по сравнению с таким же авто с МКПП;
  • буксировать можно только при соблюдении некоторых правил;
  • высокая цена ремонта и эксплуатации автомобиля.

Как пользоваться?

Работники СТО утверждают, что большинство поломок можно избежать за счёт бережного отношения к устройству. Часто неисправности возникают по вине самого владельца, эксплуатирующего АКПП неправильно. Знание всех тонкостей и нюансов поможет избежать неприятных значительных затрат.

Внимание! Пользоваться коробкой нужно бережно. Не стоит пренебрегать потребностью регулярной замены масла

В большинстве случаев обслуживание АКПП сводится к проверке уровня масла, а при превышении пробега в 50 тыс. км – замена масляного фильтра и масла. Если автомобиль эксплуатируется в тяжёлых условиях, то менять масло надо уже после 30 тыс. км пробега, а фильтр – через 50-60 тыс. км.

Если уровень рабочей жидкости снизился, то можно хорошо услышать гудение гидротрансформатора, который к тому же работает с пробуксовкой. Дополнительно мотор постоянно перегревается. А если масла больше чем положено, то из-за расширения рабочей жидкости оно теряет свои свойства, что может вывести деталь из строя. Мой совет: наливайте масло медленно, дожидаясь, когда оно заполнит все полости. После езды на 5 км ещё раз проверьте уровень масла.

Вообще масло должно быть прозрачным со своим специфическим запахом. Если же оно потемнело и пахнет горелым, то следует сразу же заменить его вместе с фильтром.

Как правильно проверить уровень масла? Необходимо выполнить поездку в 10 км, затем установить машину на ровную поверхность, включить режим «Parking» и проверить уровень рабочей жидкости при помощи щупа на холостых оборотах.

При необходимости можно запустить мотор с «толкача», хотя везде утверждается, что такое невозможно. Необходимо разогнать автомобиль до 50 км/час на нейтральной передаче, а затем включить «Drive». Очень не рекомендую вам этого делать.

Отмечу, что в АКПП разрешается торможение двигателем только в некоторых режимах.

Гидравлическая АТ.

Изобретателями первой гидравлической трансмиссии были два бразильских инженера: Хосе Браз Арарипе и Фернандо Лели Лемос.

В 1940 году General Motors выкупила патент и представила первую гидравлическую трансмиссию под названием Hydra-Matic. Они начали производство Hydra-Matic в 1940 году для продажи в качестве опции в линейке Oldsmobile. Это был первая AT, выпущенный в серийное производство. Это навсегда изменило автомобильную промышленность.

Вторая мировая война.

К февралю 1942 года, когда производство гражданских автомобилей прекратилось из-за войны, компанией GM было продано 200 000 автомобилей с АТ.

В 1942 году автомобильные заводы прекратили производство автомобилей, чтобы они могли сосредоточиться на создании танков и военной техники для войны. Эти танки были оснащены трансмиссией Hydra-Matic. В послевоенное время спрос на автомобили с Hydra-Matic был высоким. К этому моменту 3/4 проданных автомобилей General Motors были оснащены этой опцией.

Преобразователь крутящего момента – гидротрансформатор.

Первой гидравлической трансмиссией с гидротрансформатором был Dynaflow, представленный Buick в 1948 году. У Dynaflow было только две передние передачи и задняя. Благодаря тому, что гидротрансформатор умножает крутящий момент и мощность, он делает 2-скоростную очень мощную и эффективную для своего времени. Packard разработал двухскоростную полностью автоматическую коробку передач Ultramatic в 1949 году.

Борг Уорнер (Ford) представил первую автоматическую коробку передач с 3 скоростями и использование блокирующего гидротрансформатора. К середине 1950-х годов почти все крупные автомобильные компании, включая Bentley, Lincoln, Ford и Studebaker, приобрели трехступенчатые автоматические гидравлические трансмиссии.

Трансмиссия от FORD

В 1969 году немецкая компания ZF начала создавать свою собственную AT и со временем стала доминировать в этой области. Трансмиссия Overdrive была представлена в конце 1970-х годов (4-скоростной AT с блокировочным преобразователем). Он был более экономичным по сравнению с предыдущими моделями из-за более высоких передаточных чисел на скоростной дороге.

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.

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.

Источники


  • https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BA%D0%B0_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87
  • http://KrutiMotor.ru/istoriya-akpp-kto-pridumal-korobku-avtomat/
  • https://akppoff.ru/korobka-avtomat/kto-pridumal
  • https://motorist.guru/ustrojstvo/akpp-avtomaticheskaya-korobka-peredach.html
  • https://zen.yandex.ru/media/id/5d68edd0ba281e00ae4cf596/avtomaticheskie-transmissii-istoriia-sozdaniia-i-razvitiia-5e69dcc2abab67370e4300f2
  • https://www.kolesa.ru/article/v-kommunizm-na-avtomate-kak-razrabatyvali-akp-v-sssr

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт автомобиля, решение проблем с авто