АКПП

Разрез современной восьмиступенчатой АКПП фирмы (также автоматическая трансмиссия, АКПП) — разновидность коробки передач автомобилей.

От механической (МКПП) отличается автоматизированным переключением передач, а также, в большинстве случаев, иной конструкцией механической части.

Конструкция

Большинство АКПП состоят из гидротрансформатора, планетарных редукторов, фрикционных и обгонных муфт и соединительных валов и барабанов. Также иногда применяется тормозная лента, затормаживающая один из барабанов относительно корпуса АКПП при включении той или иной передачи.

Исключение — АКПП фирмы МКПП).

Гидротрансформатор конструктивно устанавливается так же, как сцепление на транмиссии с МКПП — между двигателем и собственно АКПП. Корпус гидротрансформатора с ведущей турбиной закрепляется на маховике двигателя, как и корзина сцепления. Основная роль гидротрансформатора — передача момента с проскальзыванием при трогании с места. На высоких оборотах двигателя (и обычно на 3-4 передаче) гидротрансформатор обычно блокируется находящейся внутри него фрикционной муфтой, делающей проскальзывание невозможным и ликвидирующей затраты энергии (и расход топлива) на вязкое трение масла в турбинах.

Гидротрансформатор состоит из трех турбин — входной (выполнена заодно с корпусом), выходной и статора. Статор обычно глухо заторможен на корпус АКПП, но в некоторых исполнениях затормаживание статора включается фрикционной муфтой с целью максимально эффективного использования гидротрансформатора во всем диапазоне оборотов.

Планетарный редуктор, непосредственно передает крутящий момент.

Фрикционные муфты (иногда называется «пакет») осуществляют переключение передач сообщением или разобщением элементов АКПП — входного и выходного валов и элементов планетарных редукторов, а также их затормаживанием на корпус АКПП. Муфта выглядит как нечто среднее между сцеплением и синхронизатором в МКПП 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, установленном в барабане. Масло к цилиндру подводится через канавки в барабане, валах и корпусе АКПП.

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 ее в обгонной муфте), а также для отключения торможения двигателем в некоторых режимах работы АКПП.

Пример кинематики включения передач в одной из АКПП (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.

• четвертая 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 АКПП 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 АКПП, 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 вовне АКПП и идут к расположенному где-то вне АКПП блоку управления, иногда объединенному с блоком управления впрыском топлива и зажиганием. Решение о перемещении соленоидов принимается электроникой на основе информации от положении педали газа и скорости автомобиля, а также положении рукоятки селектора.

В некоторых случаях предусмотрена работоспособность АКПП 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

Разновидностью АКПП является автоматизированная бесступенчатая трансмиссия (вариатор). Также существуют различные автоматизированные («роботизированные») МКПП.

Положения селектора АКПП

Виды селекторов

Типичный селектор АКПП

Селектор определяет режим работы АКПП. Расположение рычага селектора может быть различным. На автомобилях американского производства вплоть до 1990-х годов в основной массе селектор был расположен на рулевой колонке. На европейских машинах традиционно было более распространено напольное расположение. На японских автомобилях встречались оба варианта, в зависимости от целевого рынка. На коммерческих автомобилях вагонной и полукапотной комопоновки, довольно большое распространение имеет расположение селектора на панели приборов (точнее, на консоли). Существуют системы выбора режимов работы АКПП без рычага, в которых для переключения используются кнопки — например, на автомобилях Chrysler конца 1950-х — начала 1960-х годов, «Чайке» ГАЗ-13, многих современных автобусах.

Если система имеет рычаг-селектор, выбор нужного режима осуществляется его перемещением в одно из возможных положений. Чтобы предотвратить случайное переключение режимов, либо используется кнопка-фиксатор, которую необходимо нажать для перемещения рычага, либо надо отжать вниз сам рычаг (как на Audi 100), либо (в случае с подрулевым селектором) надо потянуть рычаг на себя, либо прорезь для перемещения рычага-селектора выполняется ступенчатой (например, на автомобилях

Основные режимы работы

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

• «Р» — парковочная блокировка (ведущие колеса заблокированы, блокировка находится внутри самой АКПП и не связана с обычным стояночным тормозом);
• «R» (на отечественных моделях — «Зх») — задний ход (недопустимо включать до полной остановки автомобиля, на современных трансмиссиях зачастую существует блокировка);
• «N» (на отечественных — «Н») — нейтральный режим (включается при кратковременной стоянке и при буксировке на небольшое расстояние);
• «D» (на отечественных — «Д») — движение вперёд (как правило, задействуются все ступени, либо все, кроме повышающих передач);
• «L» (на отечественных — «П») — пониженная передача (для движения в сложных дорожных условиях).

Начиная с конца 1950-х годов, эти режимы располагают именно в такой последовательности. В 1964 году в США она была закреплена в качестве обязательной для использования американским Сообществом Автомобильных Инженеров (SAE).

Ранее пытались использовать иные варианты, но это оказывалось неудобным, даже небезопасным. Например, потребители, привыкшие к механическим трансмиссиям тех лет с подрулевым рычагом, у которых для включения первой передачи необходимо было потянуть рычаг на себя и опустить вниз, случайно включали задний ход и попадали в ДТП при раскладке режимов P-N-D-L-R (трансмиссия Buick DynaFlow) или P-N-D-S-L-R (

Поэтому положение, соответствующее режиму R, стали располагать над нейтральным положением селектора. Впервые такая раскладка (P-R-N-D-L) была использована на автомобилях фирмы Ford.

Дополнительные режимы работы

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

• «[D]» или «OD» — овердрайв (ступень с передаточным отношением менее единицы), режим движения с возможностью автоматического переключения на повышающую передачу. Наиболее подходит для равномерного движения по трассе;
• «D3» или «O/D OFF» — только I, II и III передачи, либо отключение повышающей передачи (овердрайва). Активный режим наиболее подходящий для движения по городу;
• «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).

Также, втречаются дополнительные переключатели (реализованные, например, в виде кнопок) режимов работы АКПП:

• «Sport» или «Power» — переключение передач происходит на более высоких оборотах двигателя. Более динамичный разгон в ущерб расходу топлива;
• «Winter» или «Snow» — трогание происходит со II-й передачи (для предотвращения пробуксовки колес).

В некоторых случаях режим Sport задействуется автоматически при глубоком нажатии на педаль газа — т. н. «кикдаун». В некоторых случаях режим кикдауна запрещен при отключении режима Overdrive.

В отличие от МКПП, АКПП 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.

Tiptronic

Полуавтоматический режим работы АКПП, впервые реализованный компанией Porsche. В России слово «типтроник» часто применяется для названия 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. Автоматически осуществляется только переход с первой передачи на вторую при недопустимо высоких оборотах двигателя.

Механически коробка передач при этом такая же, как и обычная АКПП, изменен только рычаг селектора и автоматика управления.

Признак TipTronic-подобных АКПП — вырез для перемещения рычага селектора в виде лесенки.

Ссылки

• (рус.) Как пользоваться АКПП
• (рус.) Преимущества автомобилей с АКПП
• (рус.) Что приводит к преждевременным поломкам АКПП

Литература

Коллектив авторов завода ГАЗ Легковой автомобиль ГАЗ-23: Инструкция по уходу. — Горький: 1965. — 115 с.

См. также

• МКПП
• Бесступенчатая трансмиссия
• Вариатор