Тайны АКПП: "гидро-автомат" и с чем его едят?

  • 17.03.2015
  • Просмотров 18809

В первой, вводной части, цикла статей посвященных устройству и нюансам эксплуатации автоматических трансмиссий, мы рассмотрели каждый тип коробки передач лишь поверхностно, заострив внимание на общих принципах работы. Теперь же пришло время в деталях поговорить о каждой "коробке". И начнем, пожалуй, с самой распространенной коробки-автомат с гидротрансформатором. 


Автоматическая коробка передач по сей день продолжает вызывать опасения у покупателей подержанных автомобилей. Но среди всех коробок – автоматов гидромеханическая трансмиссия лучше всего изучена сервисменами и уже стала вполне привычным устройством в руках белорусских автолюбителей. И в этом нет ничего странного. Ведь на изучение гидроавтомата ушло более 70 лет с момента его изобретения. Это первый тип “умной” трансмиссии, которая появилась на белорусском рынке "бэушек" и единственная, которая безоговорочно у нас прижилась.

Эта разновидность "автоматов", пожалуй, ещё и самая удобная. Жаль, что за удовольствие от вождения приходится платить. Но ценой чего? Давайте остановимся на принципе работы сего устройства подробнее.

Итак, традиционные "автоматы" схематически можно представить следующим образом: а) гидротрансформатор, который расположен между двигателем и коробкой; б) сама коробка с группой планетарных передач. Для того, чтобы понять принцип работы такой АКПП, нужно остановиться на её компонентах в отдельности.

Коротко о гидротрансформаторе

Гидротрансформатор состоит из: а) насосного колеса б) турбинного колеса в) реактора.

Гидротрансформатор заполнен жидкостью для автоматических трансмиссий. Представьте себе два вентилятора, которые стоят напротив друга и вращаются. В нашем случае это крыльчатки, а между ними не воздух, а рабочая жидкость – масло. Одна крыльчатка называется насосное колесо, которое жёстко соединено с маховиком мотора. Другая - турбинное колесо, соединённое с ведущим валом коробки передач. Во время работы двигателя, при вращении маховика, вращается и насосное колесо, его лопасти направляют рабочую жидкость на лопасти турбинного колеса под действием центробежной силы. Соответственно лопасти турбинного колеса приходят в движение, но масло отлетает от поверхности лопастей и направляется обратно на насосное колесо. Чтобы масло не возвращалось обратно хаотично и не тормозило насосное колесо, между колёсами расположен реактор, у которого так же имеются направляющие лопасти, расположенные под определённым, правильным, углом.

Получается следующее:  жидкость от турбинного колеса, возвращаясь через лопасти реактора, ударяет насосное колесо, помогая раскручивать его, тем самым увеличивая крутящий момент ДВС. Начинают действовать две силы – двигателя и жидкости. Реактор остаётся неподвижным до тех пор, пока скорость вращения обоих колёс не сравняется. Этот момент называется точкой сцепления: реактор начинает вращаться вместе с крыльчатками с одинаковой скоростью. Другими словами - гидротрансформатор АКПП выполняет роль не только сцепления, но и гидромуфты.  

В итоге получается, что жёсткая связь между двигателем и трансмиссией отсутствует! Механическая энергия мотора передаётся на планетарный механизм коробки через масло со всеми вытекающими последствиями... Именно поэтому у некоторых водителей возникают “ватные” ощущения от педали газа в автомобилях с традиционным автоматом. Полезная энергия в гидротрансформаторном механизме тратится на раскрутку (перелопачивание) масла и его нагрев, снижая общий КПД. С этой точки зрения предпочтительнее роботизированные трансмиссии или вариаторы. Особенно это актуально для небольших и семейных автомобилей.

Первые гидротрансформаторы были сделаны в Германии в начале ХХ века и предназначались для военного судостроения. В 20-е годы аналогичные гидравлические муфты начали использоваться в железнодорожной области. Сами же автоматические коробки передач родились в США, где автомобилистам пришлась по вкусу идея обойтись без педали сцепления и не дёргать рычаг переключения передач во время движения. Попытку реализовать эту идею впервые предприняла компания CHRYSLER, но её наработки оказались нежизнеспособными. Первая настоящая автоматическая трансмиссия Hydra-Matic принадлежит компании General Motors, установленная на OLDSMOBILE в 1940 году.

Позже её стали устанавливать на CADILLAC, затем PONTIAC. Но чтобы увидеть первый "автомат" с гидротрансформатором, нужно подождать 1948 года. С этого момента компания BUICK стала предлагать 2-ступенчатые АКПП. Кстати, именно на основе этой коробки Mercedes-Benz разработал весьма похожую по принципу работы 4 - ступенчатую АКПП. В середине 1960-х годов окончательно утвердилась и была законодательно зафиксирована современная схема переключения диапазонов АКПП: P-R-N-D.

Внутри автоматической коробки передач, которая получает движение от привода гидротрансформатора, существуют группы планетарных шестерен в масляной ванне. Количество планетарных рядов зависит от количества передач в АКПП. Например, для трехступенчатой коробки используют два ряда: первая-вторая и вторая третья передачи. Конструкторы постоянно увеличивают количество передач в АКПП, тем самым улучшая плавность переключений и усложняя конструкцию. Для понятия работы всей коробки разберем работу одного простейшего планетарного ряда.

Представим себе, что солнечная шестерня (в центре) остановилась, значит, сателлиты будут обегать солнце, вращая короную шестерню. Если позволить солнцу вращаться с сателлитами, то коронная шестерня будет вращаться в противоположную сторону (задний ход). Если скорости вращения коронной шестерни и солнечной будут одинаковыми ( в одну и  ту же сторону), то планетарный ряд будет вращаться как единое целое, т. е не преобразовывая крутящий момент (прямая передача). Блокируя те или иные элементы в планетарном ряду, можно получить прямую, повышающую, заднюю или понижающую передачу. Этими процессами заведует комплекс механизмов, так называемый гидравлический блок управления. Сложность проходов для трансмиссионного масла внутри блока впечатляющая.

Как всё это работает? Здесь стоит упомянуть пакеты фрикционов, которые состоят из нескольких колец - неподвижных и подвижных. Они свободно вращаются друг относительно друга до тех пор, пока не поступит команда от гидравлического блока управления. Создаётся давление и гидравлический толкатель зажимает фрикцион. Подвижные кольца, жёстко связанные с той или иной шестернёй планетарного ряда, застопорятся. Кстати, многие упрекают “автомат”, мол, недостаточно быстро включает передачи. Между тем, конструкторы автоматических коробок с самого начала были озабочены как раз обратным - борьбой с излишне быстрым срабатыванием гидроприводов включения фрикционов! Ничего удивительного: представьте, что произойдет, если после открытия клапана масло хлынет в гидроцилиндр под давлением в десяток атмосфер, не встречая никакого сопротивления. Передача “защелкнется” мгновенно! Поэтому значительную часть гидроблока системы управления коробкой занимает так называемая система плавности включения: дроссели и гидроаккумуляторы, препятствующие слишком резкому нарастанию давления в силовых гидроцилиндрах. Кроме того, чтобы обеспечить плавное переключение передач, нельзя допускать даже кратковременного рассоединения трансмиссии, иначе последующее включение произойдет с ударом. Поэтому включение следующей передачи в “автоматах” обычно происходит до того как выключается предыдущая.

Наиболее популярными среди рассматриваемого вида автоматических коробок является Tiptronic, устанавливаемый на автомобили концерна Volkswagen (VW, Audi, Skoda, Seat, Porsche). Благодаря широкому распространению “Типтроники” заслуженно стали именем нарицательным.  Например, на автомобилях марки BMW аналогичные устройства называются Steptronic.

Автоматические трансмиссии этого типа, т.е. с гидротрансформатором и коробкой, оснащённой зубчатыми планетарными передачами, имеют безупречные с точки зрения комфорта настройки. Они также сильно продвинулись в плане технологий. Электроника из года в год становится умнее. Компьютеры научили анализировать степень износа фрикционов и коробки в целом. Блок управления постоянно контролирует исправность системы, записывая в свою память ошибки тех элементов, в которых происходили сбои в процессе работы.

Всё бы хорошо... Но механическая сложность, дороговизна в производстве и относительно низкий КПД делает гидротрансформаторные автоматы рациональным выбором в основном для дорогих и мощных автомобилей. 

Вадим Усович специально для AV.by 

Фото:  из открытых источников

Нравится!
Класс!
comments powered by HyperComments