Автоматическая коробка передач. История развития коробки передач Кто придумал автоматическая коробка для автомобиля

Коробка передач не всегда была такой, как сейчас. У ее развития тоже есть своя история. Ее необходимость остро встала, когда автомобилисты поняли, что необходим какой-то промежуточный механизм, способный менять крутящий момент помимо участия двигателя, так как его возможности ограничены всего лишь ограниченным диапазоном оборотов. Любой понимает, что сначала были созданы механические коробки, а потом автоматические. Но с чего все началось?

Изобретателем механической коробки переключения передач считается знаменитый немецкий инженер Карл Бенц. В 1887 году его супруга Берта тайно отправилась вместе с их сыновьями на первом автомобиле в мире навестить свою мать, на расстояние 80 километров. Путешествие оказалось очень сложным из-за несовершенства автомобильной конструкции. Трудность состояла не только в быстром износе тормозных механизмов, сделанных из кожаных ремней, и топлива, роль которого в те времена исполнял обычный пятновыводитель - средство под названием лигроин. Двигатель этого автомобиля был настолько слабым (его мощность равнялась всего лишь 0,8 лошадиным силам), что он не мог ехать под гору, и его приходилась заталкивать туда вручную. Именно после этого вояжа Бенц решил усовершенствовать автомобиль, установив на него вспомогательную передачу.

Первая МКПП была весьма примитивным устройством. Она представляла собой два шкива различного диаметра, установленные на ведущей оси. С валом мотора их соединял ремень. Рычаги помогали переставлять ремень. Со временем кожаные ремни по причине их низкой выносливости были заменены на цепь, а шкивы - на звездочки. Подобный механизм до сих пор успешно используется в велосипедах. Впоследствии появились синхронизаторы, позволившие частично автоматизировать процесс ручного переключения передач.

А вот автоматические коробки переключения передач впервые фигурировали в 1928 году, о чем мало кто знает. Автором этого детища автомеханики стал опять-таки немец - профессор Феттингер. В 1903 году он запатентовал самый первый гидротрансформатор, который впоследствии лег в основу разработки механизма первой в мире автоматической коробки передач, заменив роль сцепления в ее работе. Их начали использовать впервые на общественном транспорте - автобусах шведского производства. Первой же легковой моделью автомобиля с АКПП стал Бьюик в 1947 году.

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);
механическая ;

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 General Motors, 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 General Motors. 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.

Устройство автоматической трансмиссии

Схема АКПП

Устройство АКПП достаточно сложное и состоит из следующих основных элементов:

планетарный механизм;
блок управления АКПП (TCU);
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 .

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.

Принцип работы и срок службы АКПП

Время, необходимое на переключение скорости в АКПП, зависит от скорости автомобиля и нагрузки на двигатель. Система управления вычисляет нужные действия и передает их в виде гидравлических воздействий. Гидравлика перемещает муфты и тормоза планетарного механизма, тем самым происходит автоматическое изменение передаточного числа в соответствии с оптимальным режимом двигателя в данных условиях.

Одним из главных показателей, влияющих на эффективность работы автоматической трансмиссии, является уровень масла, который нужно регулярно проверять. Рабочая температура масла (ATF) составляет около 80 градусов. Поэтому для того, чтобы избежать повреждений пластиковых механизмов коробки в зимний период, перед движением машину необходимо прогревать. А в жаркое время года, наоборот, охлаждать.
Охлаждение АКПП может осуществляться охлаждающей жидкостью или воздухом (с помощью масляного радиатора).

Наибольшее распространение получил жидкостный радиатор. Температура atf, необходимая для нормальной работы двигателя, не должна превышать 20% от температуры в системе охлаждения. Температура охлаждающей жидкости не должна превышать 80 градусов, за счет этого и происходит охлаждение atf. Теплообменник соединен с внешней частью корпуса масляного насоса, к которой крепится и фильтр. При циркуляции масла в фильтре происходит его контакт с жидкостью охлаждения через тонкие стенки каналов.

Кстати, автоматическая трансмиссия считается очень тяжелой. Вес АКПП составляет около 70 кг (если она сухая и без гидротрансформатора) и около 110 кг (если она заправленная).

Для нормального функционирования АКПП необходимо и правильное давление масла. От этого во многом зависит срок службы АКПП. Давление масла должно быть на уровне 2,5-4,5 бар.

Ресурс коробки-автомат может быть различен. Если в одном автомобиле трансмиссия может прослужить только 100 тысяч км., то в другом – порядка 500 тысяч. Это зависит от эксплуатации автомобиля, от регулярного контроля за уровнем масла и его замены вместе с фильтром. Продлить ресурс АКПП возможно также используя оригинальные расходные материалы и своевременно обслуживая КПП.

Управление АКПП

Управление автоматической трансмиссией осуществляет селектор АКПП. Режимы работы автоматической трансмиссии зависят от перемещения рычага в определенное положение. В автомате доступны следующие режимы:

Р — Parking. Используется при парковке. В данном режиме механически блокируется выходной вал трансмиссии.
R — Reverse. Используется для включения передачи заднего хода.
N — Neutral. Нейтральный режим.
D – Drive. Движение вперед в режиме автоматического переключения скоростей.
M — Manual. Режим ручного переключения скоростей.

В современных автоматических трансмиссиях с большим числом рабочих диапазонов могут использоваться дополнительные режимы работы:

(D), или O/D- овердрайв — «экономичный» режим движения, при котором возможно автоматическое переключение на повышающую передачу;
D3, или O/D OFF- расшифровывается как «отключение овердрайва», это активный режим движения;
S (либо цифра 2 ) - диапазон пониженных передач (первая и вторая, либо только вторая передача) , «зимний режим»;
L (либо цифра 1 ) - второй диапазон пониженных передач (только первая передача).

Схема режимов АКПП

Также имеются и дополнительные кнопки, характеризующие режимы работы АКП.

История создания АКПП

Идея создания трансмиссии с автоматической коробкой передач, возникла еще в начале прошлого столетия. Некоторые автомобили имели коробки передач, весьма похожие на те, которые используются на современных автомобилях.
В Европе фирма Mercedes выпустила в 1914 г. небольшую партию автомобилей с коробкой передач, которую можно условно назвать автоматической.

В конце 1930-х г. Двадцатого столетия такие фирмы, как Chrysler, Ford и GMC, вплотную подошли к освоению серийного производства автомобилей с автоматической трансмиссией, и первой из них была GMC, которая в 1940 г стала устанавливать трансмиссию с АКПП.
Hydramatic на автомобили Oldsmobile и Cadillac. Эта трансмиссия имела в своем составе трехскоростную коробку передач с гидравлической системой управления переключением передач.

Дальнейшее развитие автоматических коробок передач, вплоть до начала 80-х годов ХХ века, шло по пути совершенствования технологии производства и повышения качества и надежности механической части АКПП. Каких— либо принципиально новых решений здесь не использовалось.

В то же время гидравлическая система управления АКПП постоянно модернизировалась. Ее стремились довести до полного совершенства тем, чтобы обеспечить максимальную комфортность поездки на автомобиле. В качестве примера можно привести фирму Mercedes, которая для своих автоматических коробок передач 722.3, 722.4, 722.5 разработала оригинальную и уникальную по сложности гидравлическую схему блока управления.

Начиная с 80-х годов прошлого столетия производители автомобилей стали использовать электронную систему управления автоматической коробкой передач. Впервые это сделала в 1983 г фирма Toyota. Затем в 1987 г Ford для управления повышающей передачей и блокировочной муфтой гидротрансформатора также стал использовать в трансмиссиях A4LD электронный блок. Фирма Chrysler в 1984 г представила ультрасовременные трансмиссии А604 и А606 (41ТЕ и 42LE) для переднеприводных автомобилей с полностью электронной и весьма прогрессивной для того времени системой управления. К 1991 г GMC разработала трансмиссии 4L60-E и 4T60-E также с полностью электронной системой управления.

На сегодняшний день можно выделить две тенденции развития трансмиссий с АКПП.
Одна из них характеризуется постоянным увеличением числа передач. В начале 80-х годов ХХ столетия в автоматических коробках передач появилась четвертая (повышающая) передача, что было вызвано потребностью значительно улучшить топливно-экономические показатели автомобилей. Одновременно для достижения той же цели стала использоваться блокировка гидротрансформатора. Затем в начале 90-х годов того же столетия с целью улучшения динамических характеристик автомобилей были разработаны пятискоростные АКПП (появилась еще одна понижающая передача). В начале 2001 года немецкая фирма BMW стала устанавливать на свои автомобили шестискоростную автоматическую коробку передач фирмы ZF-6HP26. Здесь, в отличии от пятискоростных АКПП, появилась вторая повышающая передача. И наконец, в последнее время такие фирмы, как Honda, Audi, Nissan и др., стали активно использовать трансмиссии с бесступенчатым изменением передаточного отношения (CVT).

В соответствии со второй тенденцией развития трансмиссий с АКПП происходит совершенствование электронного блока управления и его программного обеспечения. Поначалу это были простые системы, в задачу которых входило определение моментов переключения передач и обеспечение требуемого качества этих переключений. Затем появились программы, которые анализировали манеру управления водителя и самостоятельно принимали решение по выбору алгоритма переключения передач (спортивного или экономичного). В дальнейшем была добавлена функция ручного управления, позволившая водителю самостоятельно определять моменты переключения передач, как это происходит при наличии механической КПП. Кроме того параллельно с расширением возможностей по управлению АКПП происходило совершенствование программы самодиагностики.

Статья о том, как правильно пользоваться коробкой «автомат» - символы на панели АКПП, запуск мотора, движение и остановка, возможные ошибки. В конце статьи - видео об использовании автоматической коробки.

На данный момент различают три вида автоматических трансмиссий: «классическая», с «бесступенчатым вариатором», с «роботизированной механикой». В зависимости от модификации и производителя указанные виды трансмиссий могут незначительно отличаться (разное число передач, немного другой ход рычага – прямой или зигзагообразный, обозначения и др.), но основные функции будут одинаковы для всех.

Растущая популярность АКПП вполне объяснима – она более удобна в эксплуатации (чем «механика» - МКПП) особенно для новичков, надежна и предохраняет двигатель от перегрузок. Вроде бы все просто! Однако ошибки водители все же допускают, и даже самый надежный механизм может выйти из строя, если его неправильно эксплуатировать. Далее мы рассмотрим, как правильно пользоваться АКПП и как грамотно ее эксплуатировать.

Чтобы научиться правильно пользоваться «автоматом», сначала нужно разобраться, что же означают буквенные символы (английские буквы) и цифры на панели АКПП с рукояткой переключения передач. Сразу отметим, что в зависимости от марки машины цифры и буквы могут различаться.

«P» – «паркинг». Включается при парковке автомобиля на стоянке. Некий аналог стояночного тормоза, только с блокировкой вала, а не с прижатием тормозных колодок.
«R» – «реверс». Включается для движения назад. Обычно его называют – «задняя скорость».
«N» – «нейтральный». Нейтральная передача. Часто называют – «нейтралка». В отличие от режима паркинга «P», в нейтральном режиме «N» колеса разблокированы, поэтому машина может двигаться накатом. Соответственно, машина также может самопроизвольно покатиться под уклон на парковке, если колеса не зафиксированы ручным тормозом.
«D» – «драйв». Режим движения вперед.
«A» – «автомат». Автоматический режим (практически, то же самое, что и режим «D»).
«L» – «лоу» (низкий). Режим пониженной передачи.
«B» – Такой же режим, как и «L».
«2» – режим движения не выше второй передачи.
«3» – режим движения не выше третьей передачи.
«M» – «мануал». Режим ручного управления с повышением/понижением передачи через знаки «+» и «–». Данный режим имитирует механический режим переключения с МКПП, только в более простом варианте.
«S» – «спорт». Спортивный режим движения.
«OD» – «овердрайв». Повышение передачи (ускоренный режим).
«W» – «винтер». Режим движения для зимнего периода, при котором трогание с места начинается со второй передачи.
«E» – «экономик». Движение в экономичном режиме.
«HOLD» – «удержание». Используется совместно с «D», «L», «S», как правило, на машинах марки «Мазда». (Читать руководство).

При эксплуатации АКПП особое внимание следует уделить изучению руководства по эксплуатации конкретного автомобиля, так как некоторые обозначения могут функционально отличаться.

Например, в руководстве некоторых автомобилей буква «B» означает «Block» (блокировка) – режим блокировки дифференциала, который нельзя включать во время движения.

А если в полноприводном автомобиле присутствуют обозначения «1» и «L», то буква «L» может означать не «Low» (понижение), а «Lock» (замок) – что также обозначает блокировку дифференциала.

Запуск двигателя с автоматической коробкой имеет следующие особенности:

В машине с АКПП всего две педали: «тормоз» и «газ» . Поэтому левая нога водителя практически не используется. При запуске двигателя педаль «газа» не нажимается, а вот педаль тормоза в некоторых марках автомобилей нажимать обязательно, иначе двигатель не заведется (читать руководство по эксплуатации).
Однако инструкторы по вождению советуют взять за правило – перед запуском двигателя с АКПП нажимать педаль тормоза всегда. Это предотвратит самопроизвольное движение машины при нейтральном режиме «N», а также позволит быстро перейти в режимы движения «D» или «R». (Без нажатия тормозной педали переключиться в указанные режимы и тронуться с места не получится).
В автомобилях с АКПП предусмотрена защита – автоматическая блокировка запуска двигателя при неправильном положении рычага переключения передач . Это значит, что двигатель с АКПП можно завести только при условии, что рычаг переключения передач находится в одном из двух положений: или «P» (паркинг), или «N» (нейтралка). Если рычаг ПП будет находиться в любом другом положении, предназначенном для движения, будет срабатывать блокировочная защита от неправильного запуска.
Данная защитная функция очень полезна, особенно для новичков, и особенно в городах с большой «автомобильной плотностью», где на парковках и в потоках автомобили стоят плотно друг к другу. Ведь даже опытные водители иногда забывают «снять автомобиль со скорости» перед запуском двигателя, в результате чего при запуске машина сразу начинает ехать и врезается в ближайшее авто или препятствие.
Запускать двигатель с АКПП можно как в режиме «P» (паркинг), так и в режиме «N» (нейтральный), однако производители рекомендуют использовать только режим «P». Поэтому лучше установить для себя еще одно правило – парковаться и запускать двигатель только в режиме «паркинг».
После поворота ключа в замке зажигания перед запуском стартера рекомендуется подождать несколько секунд , чтобы дать время включиться бензонасосу и подкачать компрессию.

Следует помнить, что на некоторых марках автомобилей с АКПП переключение передач невозможно без вставки и поворота ключа в замке зажигания (разблокировки коробки передач). Также, на некоторых марках невозможно вытащить ключ из замка зажигания, если рычаг ПП находится в положении «D». (Читайте руководство по эксплуатации).

Большинство водителей, которые пересаживаются с «механики» на «автомат», первое время машинально выполняют действия, которые они привыкли многократно выполнять при езде на автомобиле с механической коробкой передач. Поэтому таким водителям, прежде чем начинать ездить с АКПП по дороге в общем автомобильном потоке, рекомендуется предварительно потренироваться в одиночестве.

Итак, стандартный порядок действий для трогания с места на автомобиле с АКПП выглядит следующим образом:

Вставить ключ в замок зажигания.
Выжать педаль тормоза правой ногой (левая нога при езде с АКПП не задействуется).
Проверить положение рычага переключения передач - он должен находиться в положении «P» – «паркинг».
Запустить двигатель (при нажатой педали тормоза).
Также при нажатой педали тормоза переключить рычаг ПП в положение «D» – «драйв» (движение вперед).
Полностью отпустить педаль тормоза, после чего автомобиль тронется с места и начнет движение вперед с небольшой скоростью - около 5 км/час.
Для увеличения скорости движения нужно нажать на педаль «газа». Чем сильнее вы будете нажимать на педаль «газа», тем выше будут передачи и скорость.
Для остановки автомобиля нужно убрать правую ногу с педали «газа» и выжать (ей же) педаль тормоза. Автомобиль остановится.
Если вы планируете покинуть автомобиль после остановки, то при нажатой педали тормоза переместите рычаг переключения передач в режим «P» – «паркинг». Если же остановка потребовалась в пробке, у светофора или пешеходного перехода, то, естественно, рычаг ПП переключать в «паркинг» не нужно. После того, как вы решите опять продолжить движение, отпустите педаль тормоза и нажмите на педаль «газа» для увеличения скорости.

Многие современные АКПП имеют имитацию механического режима переключения передач «M» (как на МКПП) для повышения/понижения передач с помощью кнопок «+» и «–» на рычаге ПП. То есть, водителю предоставляется возможность самому вручную повышать или понижать передачи, забирая эту функцию у «автомата». При этом переход на механический режим переключения передач может производиться в движении, когда машина уже едет в режиме «D».

Для предотвращения повреждения двигателя при переходе в ручной режим «M» на ходу у всех АКПП предусмотрена специальная защита. Переход на ручное управление «M» актуален в следующих ситуациях:

При движении по бездорожью на пониженной передаче, чтобы избежать пробуксовки.
При движении накатом с горки, с торможением двигателем. Использовать для движения накатом нейтральный режим «N» не рекомендуется, так как он вреден для АКПП. А накат в режиме «D» не совсем удобен, так как происходит постепенное снижение скорости.
Для удобного прохождения поворотов и других маневров, в том числе и для резкого ускорения при обгоне.

Самой распространенной ошибкой, приводящей к поломке АКПП, является включение режима «D» - «драйв» (движение вперед) без полной остановки при движении задним ходом . И, то же самое, только наоборот – включение режима «R» (задний ход) без полной остановки при движении вперед.
Вторая распространенная ошибка (скорее, заблуждение) связана с режимом «N» (нейтралка). Дело в том, что данный режим является экстренным, чтобы разблокировать колеса для кратковременной буксировки или перестановки машины в случае какой-либо неисправности. И только для этого!
Но многие неопытные водители используют нейтральный режим «N» в пробках при кратковременных остановках , что приводит к гидравлическому удару и преждевременному износу АКПП. В пробках при частых остановках нужно использовать режим «D» вместе с педалью тормоза. Если нужно остановиться – нажимается педаль тормоза, если нужно медленно продвинуться вперед – педаль тормоза просто отпускается, и машина медленно катится вперед. И так можно ездить целый день.
Третья ошибка – переход в нейтральный режим «N» из режима «D» на ходу, в движении по трассе . Это опасно (особенно на большой скорости), так как может заглохнуть двигатель, в результате чего отключится гидроусиление руля и усиление тормозов, и автомобиль станет почти неуправляемым.
Еще одна ошибка – буксировка машины с АКПП на расстояние больше 40 км и на скорости более 50 км/час . В коробке «автомат», в отличие от МКПП, система подачи масла работает под давлением, но при буксировке она не работает. Соответственно, детали «автомата» вращаются «на сухую», без смазки, в результате чего происходит их очень быстрый износ.
Нередкой ошибкой является попытка завести машину с АКПП «с толкача» . И хотя такие попытки часто приводят к желаемому результату (двигатель запускается), все равно на механизм АКПП это действует разрушающе, и при такой частой эксплуатации «автомат» может не выработать и половины заложенного ресурса.

Заключение

Вполне возможно, что для кого-то АКПП покажется сложным и привередливым механизмом, несмотря на простоту и удобство его использования. Но это только на первый взгляд. На самом деле «автоматы» зарекомендовали себя как вполне надежные агрегаты, но, конечно же, при условии их правильной и грамотной эксплуатации. Особенно удобно пользоваться АКПП в больших городах, где часто приходится стоять в пробках.

Видео о том, как пользоваться «автоматом»:

Идея создания автоматической коробки передач появилась практически одновременно с появлением автомобиля, оснащенного . При этом автопроизводители, изобретатели и энтузиасты из разных стран начали работать над агрегатом.

В результате уже в самом начале 20-го века стали появляться опытные образцы, которые имели трансмиссию, похожую на современный автомат. В этой статье мы поговорим о том, как создавалась и когда появилась первая АКПП, познакомимся с историей автоматической трансмиссии, а также ответим на вопрос, кто изобрел коробку автомат.

Читайте в этой статье

Кто изобрел коробку автомат и когда появилась первая АКПП

Как известно, трансмиссия является вторым по важности агрегатом после . При этом появление АКПП стало настоящим прорывом, так как благодаря такой коробке передач значительно повышается не только комфорт, но и безопасность при управлении автомобилем.

Такая КПП является системой, состоящей из гидротрансформатора () 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.

История создания автоматической коробки передач

Итак, важнейшим элементом, благодаря которому стало возможным появление полноценной АКПП, является гидротрансформатор.

Изначально ГДТ появился в судостроении. Причина – вместо низкооборотистых паровых двигателей ближе к концу 19-го века появились более мощные паровые турбины. Такие турбины соединялись с винтом напрямую, что неизбежно привело к возникновению целого ряда технических проблем.

Решением оказалось изобретение Г. Феттингера, который предложил гидравлическую машину, где лопастные колеса гидродинамической передачи, насос, турбина и реактор были объединены в одном корпусе.

Такой гидротрансформатор был запатентован в 1902 году и имел большое количество преимуществ по сравнению с другими механизмами и устройствами, которые могли бы преобразовать крутящий момент от двигателя.

ГДТ Феттингера минимизировал потери полезной энергии, КПД устройства оказался высоким. На практике, указанный гидродинамический трансформатор, в среднем, обеспечивал на судах КПД около 90% и даже больше.

Вернемся к коробкам передач на автомобилях. В самом начале 20-го века (1904 год) изобретатели братья Стартевенты из города Бостон, США, представили раннюю версию автоматической коробки.

Данная КПП на две передачи фактически являлась усовершенствованной МКПП, где переключения могли быть автоматическими. Другими словами, это был прототип коробки- робот. Однако в те годы по ряду причин серийное производство оказалось невозможным, от проекта отказались.

Следующими автоматическую коробку начали ставить в компании Ford. Легендарная модель Model-T была оснащена планетарной коробкой передач, которая получила две скорости для движения вперед, а также заднюю передачу. Управление КПП было реализовано при помощи педалей.

Далее появилась коробка от компании Reo на моделях General Motors. Такая трансмиссия вполне может считаться первой РКПП, так как это была механическая коробка с автоматизированным сцеплением. Немного позже стала использоваться и планетарная система передач, еще больше приблизив момент появления полноценных гидромеханических автоматов.

Планетарный механизм (планетарная передача) наилучшим образом подходит для АКПП. Чтобы управлять передаточным числом, а также направлением вращения выходного вала, выполняется торможение отдельных частей планетарной передачи. При этом для решения задачи можно использовать относительно небольшие и постоянные усилия.

Другими словами, речь идет об исполнительных механизмах АКПП ( , ленточный тормоз). Также в те годы реализовать эффективное управление данными механизмами не составляло труда. Еще необходимость выровнять скорости отдельных элементов АКПП отсутствовала, так как все шестерни планетарной передачи находятся в постоянном зацеплении.

Если сравнить такую схему с попытками автоматизировать работу механической коробки, в то время это было крайне сложной задачей. Основной проблемой являлось то, что в те годы не было эффективных, быстрых и надежных сервомеханизмов (сервоприводов).

Указанные механизмы необходимы для того, чтобы перемещать шестерни или муфты включения для введения в зацепление. Сервомеханизмы также должны обеспечить большое усилие и рабочий ход, особенно если сравнивать усилие для сжатия пакета фрикционов или затяжки ленточного тормоза АКПП.

Качественное решение было найдено только ближе к середине XX века, а массовой роботизированная механика стала только за последние 10-15 лет (например, или ).

Дальнейшее развитие коробки автомат: эволюция гидромеханической АКПП

Перед тем, как переходить к АКПП, нужно упомянуть коробку передач Уильсона. Водитель выбирал передачу при помощи подрулевого переключателя, а включение производилось посредством нажатия на отдельную педаль.

Такая трансмиссия была прообразом преселективной коробки передач, так как водитель заранее выбирал передачу, при этом ее включение осуществлялось только после нажатия на педаль, которая стояла на месте педали сцепления МКПП.

Данное решение облегчало процесс управления ТС, переключения передач требовали минимум времени по сравнению с МКПП, которые в те годы не имели . При этом значимая роль коробки Уильсона заключается в том, что это первая КПП с переключателем режимов, которая напоминает современные аналоги ().

Вернемся к АКПП. Итак, полностью автоматическую гидромеханическую коробку передач Hydra-Matic представила General Motors в 1940 году. Данную КПП ставили на модели Cadillac, Pontiac и т.д.

Такая трансмиссия представляла собой гидротрансформатор (гидромуфту) и планетарную коробку передач с автоматическим гидравлическим управлением. Управление было реализовано с учетом скорости движения автомобиля, а также положения дроссельной заслонки.

Коробка Hydra-Matic ставилась как на модели GM, так и на Bentley, Rolls-Royce, Lincoln и т.д. В начале 50-х специалисты Mercedes-Benz взяли данную коробку за основу и разработали собственный аналог, который работал по схожему принципу, однако имел целый ряд отличий в плане конструкции.

Ближе к середине 60-х автоматические гидромеханические коробки передач достигли пика своей популярности. Также появление синтетических смазок на рынке ГСМ позволило удешевить их производство и обслуживание, повысить надежность агрегата. Уже в те годы АКПП не сильно отличались от современных версий.

В 80-х стала прослеживаться тенденция к постоянному увеличению числа передач. В автоматических коробках сначала появилась четвертая передача, то есть повышенная. Одновременно стала использоваться и функция блокировки гидротрансформатора.

Также четырехступенчатые автоматы стали управляться при помощи , что дало возможность избавиться от многих механических элементов управления, заменив их .

Например, первыми внедрение электронной системы управления автоматической коробкой передач реализовали специалисты Toyota в 1983 г. Далее Ford в 1987 году также перешел на использование электроники для управления повышающей передачей и блокировочной муфтой ГДТ.

Кстати, сегодня АКПП продолжает эволюционировать. С учетом жестких экологических стандартов и роста цен на топливо производители стремятся повысить КПД трансмиссии, добиться топливной экономичности.

Для этого увеличивается общее количество передач, скорость переключений стала очень высокой. Сегодня можно встретить АКПП, которые имеют 5, 6 и более «скоростей». Основная задача – успешно конкурировать с преселективными роботизированными коробками типа DSG.

Параллельно происходит и постоянное усовершенствование блоков управления АКПП, а также программного обеспечения. Изначально это были системы, которые только определяли момент переключения передачи и отвечали за качество включений.

В дальнейшем в блоки стали «зашивать» программы, которые способны подстраиваться под манеру езды, динамично меняя алгоритмы переключения передач (например, адаптивные АКПП с режимами эконом, спорт).

Позже появилась и возможность ручного управления АКПП (например, Tiptronic), когда водитель может самостоятельно определять моменты переключения передач подобно механической коробке. Дополнительно коробка автомат получила расширенные возможности в плане , контроля температуры трансмиссионной жидкости и т.д.