Automatisk växellåda (automatisk växellåda, automatisk växellåda) i vid bemärkelse - en växellåda , vars anordning och mekanik gör det möjligt för den att självständigt bestämma det lämpligaste tillgängliga utväxlingsförhållandet i processen för fordonsrörelse , växla (växla) från ett utväxlingsförhållande till en annan, tillhandahålla en förenklad för föraren startproceduren automatiskt, mest optimalt anpassa den yttre hastighetskarakteristiken för motorn till den hastighet som ställts in av föraren i det aktuella väglaget. Det finns en av två automatiska växellådor (tillsammans med en manuell) utbredda typer av växellådor som används på olika hjul-, band- och rälsfordon.
Utformningen av moderna automatiska växellådor kan variera mycket, men på grund av det faktum att i historisk efterhand de allra flesta automatiska växellådor är gjorda på basis av planetväxellådor monterade med en momentomvandlare , förstås automatisk växellåda som standard (om inget annat anges) att vara just en sådan design. Den här artikeln ägnas i första hand åt just en sådan automatisk växellåda - för att särskilja den från robotar och CVT som spreds på 2000 - talet kallas den " hydromekanisk transmission ", "hydraulisk automatisk", "planetautomatik", "klassisk automatisk".
Tre initialt oberoende utvecklingslinjer ledde till uppkomsten av den klassiska hydromekaniska automatiska växellådan, som sedan kombinerades i dess design.
Den tidigaste av dem kan betraktas som de som användes på vissa bilkonstruktioner under det första kvartalet av 1900-talet, inklusive Ford T , planetariska mekaniska växellådor. Även om de fortfarande kräver en viss skicklighet av föraren för snabb och smidig inkoppling av motsvarande växel (till exempel på en tvåstegs planetväxellåda Ford T, gjordes detta med två fotpedaler, en växlade ned och upp, andra inkluderade backväxeln), är de redan gjort det möjligt att avsevärt förenkla hans arbete, särskilt i jämförelse med de traditionella växellådorna som användes under dessa år utan synkronisatorer .
Kronologiskt kan den andra utvecklingsriktningen, som senare ledde till uppkomsten av en automatisk växellåda, kallas arbete med att skapa halvautomatiska växellådor, där en del av växlingsåtgärderna var automatiserade eller en servo användes för att växla växlar .
I de flesta fall var kopplingsstyrningen automatiserad , vilket var det enklaste ur teknisk synvinkel, men som samtidigt hade en påtaglig effekt vad gäller körförenkling. Så på vissa förkrigsbilar ersattes eller kompletterades den mekaniska kopplingsdriften från pedalen med en automatisk från en centrifugalmaskin - ett exempel är den centrifugalautomatiska kopplingen Traffic Clutch av det brittiska företaget Talbot , eller Newton , som används av brittiska Riley. För närvarande används liknande design på skotrar . Mindre ofta användes en vakuumkopplingsdrift från ett vakuum i motorns insugningsrör - redan under efterkrigsåren förbättrades denna princip och låg till grund för driften av Saxomat automatiska koppling, populär i Västeuropa vid svängen av 1950- och 1960-talen .
I mitten av 1930- talet introducerade de amerikanska företagen Reo och General Motors nästan samtidigt halvautomatiska växellådor av egen design. Den mest intressanta av dessa var den GM-designade växellådan - liksom de automatiska växellådorna som dök upp senare, använde den en planetmekanism, vars funktion styrdes av hydraulik beroende på bilens hastighet. Det var den omedelbara föregångaren till företagets senare helautomatiska växellådor.
Planetmekanismen var mycket bekväm för designers av automatiska växellådor i den meningen att relativt små, och dessutom konstanta, ansträngningar kunde användas för att kontrollera dess utväxlingsförhållande och rotationsriktningen för den utgående axeln, utförd genom att bromsa enskilda delar av planetväxeln, med användning av friktionskopplingar och bandbromsar som manövreringsmekanismer, vars styrning med hjälp av servodrifter under dessa år inte orsakade några särskilda svårigheter, eftersom den redan var väl utvecklad, till exempel på tankar, där friktion kopplingar användes för att svänga. Dessutom fanns det inget behov av att utjämna hastigheterna för enskilda element, eftersom alla växlar på planetväxeln är i konstant ingrepp. Däremot stötte automatiseringen av den "klassiska" mekaniska växellådan, med all logik i ett sådant beslut, under dessa år på ett antal betydande svårigheter, främst relaterade till avsaknaden av servodrivningar som är lämpliga för växlingsprincipen som används i den: för att flytta växlar eller kopplingar och sätta dem i ingrepp med varandra krävdes pålitliga och snabbverkande ställdon, som gav tillräckligt stora krafter och arbetsslag - mycket större än de som krävs för att komprimera kopplingsblocket eller dra åt bandbromsen. En tillfredsställande lösning på problemet med deras skapelse var bara närmare mitten av 1950-talet och lämplig för massmodeller - bara under de senaste decennierna, i synnerhet efter uppkomsten av flerkonssynkronisatorer , som de som används i DSG-växellådor. Betydande problem fram till tillkomsten av modern styrelektronik baserad på mikrodatorer orsakades också av skapandet av en styrenhet som ger smidig automatisk växling av en manuell växellåda med separation av motor och växellåda, vilket krävde en mycket komplex algoritm för arbete med spårning många olika parametrar; Planetväxling möjliggör mycket enklare växlingslogik, tillfredsställande implementerad med analoga styrenheter som använder hydraulik för sin drift.
En speciell plats bland föregångarna till automatiska växellådor upptas av den elektromekaniska planetväxellådan Kotal, som installerades på några dyra europeiska bilar på 1930-talet - sådana märken som Delage eller Delahaye . Den hade tre planetväxlar - två för fyra växlar framåt och en tredje för rörelse bakåt (där fyra växlar också fanns tillgängliga) och neutral. Styrningen utfördes av en elektrisk drivning med elektromagnetiska skivor som ställdon; vid växling var motorn fortfarande frånkopplad från transmissionen. Växelvalet utfördes av föraren manuellt med hjälp av en liten spak monterad på rattstången eller rattnavet. Denna låda var dyr, inte tillförlitlig - dess livslängd före översyn, även med regelbundet underhåll, översteg inte flera år - och kunde till och med orsaka brand på grund av överhettning, dessutom - vid den tiden, före tillkomsten av mikrodatorer, automatisk växel växling med hydraulik skulle kunna genomföras mycket lättare än med en elektrisk drivning, så denna riktning har inte fått vidareutveckling.
Planetväxellådan av Wilson-typ, ursprungligen utvecklad av Walter G. Wilson för Mark V -tanken och senare installerad på brittiska fordon av märkena Daimler, Lanchester och BSA, bandbromsar användes för att bromsa element i planetmekanismen. Växelvalet gjordes med rattstångsspaken och växeln slogs direkt på genom att trycka på pedalen. Wilsons låda var förväljare, det vill säga föraren kunde välja önskad växel i förväg, som slogs på först efter att ha tryckt på växelpedalen, som vanligtvis var placerad på platsen för kopplingspedalen - utan att behöva koordinera åtgärderna exakt av spaken och pedalen, vilket förenklade körningen och accelererade växlingarna, särskilt jämfört med de då osynkroniserade manuella växellådan. Denna design användes också på brittiska och utländska pansarfordon - i synnerhet den planetariska förväljarlådan av Praga-Wilson-typ, tillverkad under licens, installerades på tjeckoslovakiska tankar.
Wilsons förvalsväxellåda är ett exempel på en programmerbar mekanisk anordning: genom spakens läge valde föraren en av de inbäddade algoritmerna , som utfördes när pedalen trycktes ned, inklusive lämplig växel.
Förväxellådan tillverkad av de Normanville (senare Laycock-de Normanville) fungerade på ett liknande sätt, vilket kännetecknades av användningen av en hydraulisk drivning för att styra bromsarna, vilket gjorde det möjligt att eliminera växlingspedalen - växeln byttes på automatiskt vid valet. Den installerades på vissa modeller av det brittiska märket Humber .
Maybach tog en annan väg: dess växellåda använde ett system av vakuumservodrifter med kolvar som kontrollerades av spolar som flyttade kamkopplingarna som var ansvariga för växling. I själva verket var det en servodriven mekanisk växellåda. Hudsons Bendix-växellåda fungerade på liknande sätt , men den använde en elektromekanisk drivning för att styra vakuumsystemet.
I allmänhet var alla första generationens delvis automatiserade växellådor mycket komplexa och dyra, och dessutom, som regel, låg tillförlitlighet och hållbarhet, vilket knappast betalade för en viss förbättring av körkomforten. Deras distribution föll huvudsakligen på eran av icke-synkroniserade manuella växellådor, att köra en bil som var ganska hårt arbete, vilket krävde betydande skicklighet från föraren. Rika köpare av dyra bilar med halvautomatiska växellådor uppskattade möjligheten att enkelt byta växlar och "känna sig som" växelhastigheter, som krävs med en konventionell osynkroniserad växellåda, samtidigt som de hade råd att inte uppmärksamma deras brister. Efter den utbredda användningen av synkronisatorer slutade de praktiskt taget att användas, eftersom en konventionell synkroniserad växellåda gjorde det möjligt att växla växlar med ganska jämförbar bekvämlighet till mycket lägre komplexitet och höga kostnader, och i fallet med att använda en automatisk kopplingsdrift, som Saxomat- systemet , det blev helt likt dem i detta avseende. . Ändå var många av designlösningarna som användes i dem mycket intressanta ur rent teknisk synvinkel och utvecklades därefter.
Den tredje utvecklingslinjen var införandet av ett hydrauliskt element i växellådan som dämpar stötar vid växling, vilket under dessa år, med en relativt primitiv styrautomatik som inte kunde flexibelt anpassa sig till olika körförhållanden, var en nödvändig förutsättning för att skapa en framgångsrik automatisk växellåda.
Chrysler Corporation växellådor är ett exempel här . Den första utvecklingen går tillbaka till 1930 -talet , men hydromekaniska transmissioner användes i stor utsträckning på bilar från detta företag endast under de senaste åren för och efter kriget (det vill säga efter uppkomsten av de allra första automatiska hydromekaniska transmissionerna). Förutom introduktionen av en hydraulisk koppling (senare ersatt av en vridmomentomvandlare ) skilde den sig genom att parallellt med en tvåstegs konventionell manuell växellåda en automatiskt inkopplad överväxel (överväxel med ett utväxlingsförhållande på mindre än ett) arbetade i det. Så medan det tekniskt sett var en manuell växellåda med ett hydrauliskt element och överväxel, annonserades den som halvautomatisk av tillverkaren.
Hon bar beteckningarna M4 (på förkrigsmodeller, kommersiella beteckningar - Vacamatic eller Simplimatic ) och M6 (sedan 1946 , kommersiella beteckningar - Presto-Matic, Fluidmatic, Tip-Toee Shift, Gyro-Matic och Gyro-Torque ) och var ursprungligen en kombination av tre enheter - en hydraulisk koppling, en traditionell manuell växellåda med två växlar framåt, och automatiskt (på M4 med vakuum, på M6 med en elektrisk drivning) aktiveras en överväxel (överväxel).
Varje block i denna växellåda hade sitt eget syfte:
Växling av arbetsområdena utfördes med en konventionell spak placerad på rattstången. Senare versioner av växeln efterliknade räckviddsindikator-kvadranten ovanför spaken som är karakteristisk för riktiga automatiska växellådor - även om själva växelvalsprocessen inte har förändrats. En kopplingspedal fanns med men användes endast för val av intervall och målades röd.
Det rekommenderades att starta under normala vägförhållanden i det höga intervallet , det vill säga i den andra växeln i den tvåväxlade manuella växellådan och den tredje växeln i växellådan som helhet - vridmomentet för multiliters sex- och åtta -cylindriga Chrysler-motorer tillät detta. På uppgång och när man körde genom leran var det nödvändigt att börja röra sig från lågområdet , det vill säga från en lägre första växel. Efter att ha överskridit en viss hastighet (varierat beroende på den specifika modellen) och slutet av intensiv acceleration, som bestämdes genom att föraren släppte gaspedalen, skedde en automatisk övergång till andra växeln på grund av införandet av överväxel (den manuella växellådan) själv förblev i första växeln). Vid behov bytte föraren till det övre området, medan i de flesta fall den fjärde växeln slogs på omedelbart (eftersom överväxeln redan var påslagen för att ta emot den andra växeln). Det var nästan omöjligt att gå igenom alla tillgängliga fyra växlar i rad i praktisk körning, även om transmissionen formellt sett ansågs vara en fyrväxlad. För att göra detta var det nödvändigt att börja röra sig i lågt läge, sedan släppa gaspedalen för att växla till Low-Overdrive och sedan, när du växlade till det höga området, trampa ned gaspedalen för att misslyckas ("kickdown"), vilket vände av överväxeln, som ett resultat av vilket växellådan hamnade i tredje hastigheter - Hög, och inte direkt på High-Overdrive.
Utbudet av backväxlar omfattade också två växlar och lades som vanligt efter att bilen stannat helt med kopplingen nedtryckt.
Att köra en bil med en sådan växellåda var alltså från förarens synvinkel mycket lik att köra en bil med en tvåväxlad automatisk växellåda, med skillnaden att växling mellan L- och H-områdena skedde med kopplingen nedtryckt.
Denna typ av växellåda installerades från fabriken eller var tillgänglig som tillval på bilar från alla divisioner av Chrysler-koncernen på 1940-talet och början av 1950-talet. Efter introduktionen av den äkta tvåväxlade PowerFlite automatiska växellådan, och senare den treväxlade TorqueFlite, upphörde Fluid-Drive-familjen av halvautomatiska växellådor. Förra gången de installerades 1954 på företagets billigaste märke - Plymouth . Faktum är att de blev en övergångslänk från manuella växellådor till hydrodynamiska automatiska växellådor och tjänade till att "köra in" de tekniska lösningar som senare användes på dem.
Men världens första helautomatiska växellåda skapades av ett annat amerikanskt företag - General Motors . I 1940 års modell, blev detta tillgängligt som tillval på Oldsmobile-bilar , sedan Cadillac och senare Pontiac . Hon bar den kommersiella beteckningen Hydra-Matic och var en kombination av en vätskekoppling och en fyrväxlad planetväxellåda med automatisk hydraulisk styrning. Styrsystemet tog hänsyn till faktorer som fordonshastighet och gaspådrag. Hydra-Matic användes inte bara på bilar från alla divisioner av GM, utan också på bilar från märken som Bentley , Hudson , Kaiser , Nash och Rolls-Royce , såväl som vissa modeller av militär utrustning. Från 1950 till 1954 var Lincoln-bilar också utrustade med Hydra-Matic automatisk växellåda. Därefter utvecklade den tyska tillverkaren Mercedes-Benz på sin basis en fyrväxlad automatisk växellåda som är mycket lik i driftprincipen, även om den har betydande designskillnader.
1956 introducerade GM en förbättrad Jetaway-automatlåda som använde två vätskekopplingar istället för den på Hydra-Matic. Detta gjorde växlingarna mycket smidigare, men resulterade i en stor minskning av effektiviteten. Dessutom dök ett parkeringsläge upp på den (väljarläge "P"), där överföringen blockerades av en speciell stoppare. På Hydra-Matic inkluderade låsningen backläge "R".
Från modellåret 1948 på Buick -bilar (ett märke som ägs av GM) blev en tvåväxlad Dynaflow-automatlåda tillgänglig, kännetecknad av användningen av en vridmomentomvandlare istället för en vätskekoppling. Senare dök liknande växellådor upp på Packard ( 1949 ) och Chevrolet ( 1950 ) bilar. Som uttänkt av deras skapare kompenserade närvaron av en vridmomentomvandlare, som har förmågan att öka vridmomentet, för avsaknaden av en tredje växel.
Redan i början av 1950-talet uppträdde treväxlade automatiska växellådor med en vridmomentomvandlare utvecklad av Borg-Warner (de använde den första växeln endast i lågläge, under normal körning ägde start i andra växeln). De och deras derivat har använts på fordon från American Motors , Ford , Studebaker och andra, både i USA och utomlands, som International Harvester , Volvo och Jaguar . Många av idéerna inbäddade i dess design användes också i Sovjetunionen när man designade automatiska hydromekaniska transmissioner från Gorky Automobile Plant, installerade på Volga och Chaika- bilar , och av det västtyska företaget ZF när man designade sin första automatiska växellåda 3HP-12.
1953 introducerade Chrysler också sin tvåväxlade automatlåda PowerFlite . Sedan 1956 blev en trestegs TorqueFlite tillgänglig utöver den. Av alla tidiga utvecklingar kallas Chrysler-modeller ofta de mest framgångsrika och perfekta.
Sedan 1953 har det västtyska företaget Borgward-Lloyd monterat automatiska växellådor på några av sina fordon, främst Hansa 1800- och 2400-modellerna, samt Pullman -limousinen . Tvåväxlade växellådor tillverkades av företaget självt, och senare levererades fyrväxlade Hansamatics av det brittiska företaget Hobbs. Dessa växellådor hade i allmänhet samma funktionsprincip som de amerikanska - de använde en planetmekanism, vars funktion styrdes av ett hydraulsystem bestående av en pump och ett ventilblock. En betydande skillnad var dock frånvaron av en hydraulisk transformator i deras design, istället för vilken två kopplingar (A och B) installerades på motorns svänghjul, som deltog i växling, tillsammans med tre bromsar associerade med element i planetmekanismen . Den fjärde växeln i denna låda var direkt, medan båda kopplingarna var inkopplade och alla bromsar släpptes, och vridmomentet överfördes direkt från primäraxeln till sekundäraxeln, utan förlust. Bilarna Hansa 1800, Hansa 2400 och Pullman hade relativt lågeffektsmotorer (60 och 82 hk), för vilka förluster i det hydrauliska transmissionselementet skulle vara mycket känsliga och leda till en kraftig försämring av dynamiska egenskaper, dessutom Hansamatic växellådan var mycket enklare i design än liknande amerikanska, den är enklare och mer tekniskt avancerad i produktionen. Denna design användes dock inte i stor utsträckning, eftersom den var betydligt sämre än den traditionella automatiska växellådan i många avseenden. [ett]
I mitten av 1960-talet godkändes det äntligen, och i USA fixades det lagligt, det moderna växlingssystemet för automatisk växellåda - PRNDL. Borta är strömbrytare med tryckknappar och äldre modeller utan parkeringslås.
I slutet av 1960-talet hade tidiga exempel på två- och fyrväxlade automatiska växellådor i USA nästan överallt försvunnit, vilket gav plats för treväxlade med en vridmomentomvandlare. Driftvätskorna som användes förbättrades också - till exempel från slutet av 1960-talet uteslöts knappt späck från sin sammansättning , ersatts av syntetiska material.
På 1980 -talet ledde ökande krav på bilarnas ekonomi till att fyrväxlade automatiska växellådor återvände, där den fjärde växeln hade en utväxling på mindre än ett ("överväxel"). Dessutom blir momentomvandlare som låser sig i hög hastighet i popularitet, vilket gör det möjligt att avsevärt öka effektiviteten hos transmissionen genom att minska förlusterna som uppstår i dess hydrauliska element.
I slutet av 1980- och 1990 -talen skedde datorisering av motorstyrsystem. Samma system, eller liknande, började användas för att styra växlingen. Medan tidigare styrsystem endast använde hydraulik och mekaniska ventiler, styr nu datorstyrda solenoider vätskeflöden. Detta gjorde det möjligt både att göra växlingar mjukare och bekvämare, och att förbättra effektiviteten genom att öka effektiviteten i transmissionen. Dessutom finns det på vissa bilar "sport" automatiska växellådor, eller möjligheten att manuellt styra växellådan (" Tiptronic " och liknande system). De första femväxlade automatiska växellådan dyker upp. Förbättringen av förbrukningsvaror gör det möjligt för många automatiska växellådor att eliminera proceduren för att byta olja under driften av bilen, eftersom resursen för oljan som hälls i dess vevhus på fabriken har blivit jämförbar med resursen för själva växellådan.
2002 dyker en sexväxlad automatisk växellåda utvecklad av ZF (ZF 6HP26) upp på BMW:s sjunde serie. 2003 skapade Mercedes-Benz den första sjuväxlade automatiska växellådan 7G-Tronic . 2007 introducerade Toyota Lexus LS460 med en åttaväxlad växellåda. 2013 introducerade Mercedes -Benz den första 9G-Tronic 9-växlade automatiska växellådan , monterad på E350 BlueTEC [2] [3] bilen . Samma år tillkännagav Land Rover den nära förestående introduktionen av en 9-växlad automatisk växellåda utvecklad av ZF till sina fordon , den första som fick den 2014 med den uppdaterade Evoque-modellen.
Vridmomentomvandlaren i en automatisk transmission är alltid en så kallad " komplex hydraulisk transmission " - det vill säga en hydraulisk transmission som kan fungera både som en vridmomentomvandlare och som en vätskekoppling. Namnet på en sådan hydraulisk växellåda som en momentomvandlare är inte helt korrekt, men i samband med en automatisk växellåda används det i allmänhet och är därför acceptabelt. Vridmomentomvandlaren gör att kraftflödet bryts inom sig själv och utför därmed kopplingens funktion . Det är på grund av momentomvandlaren som det är möjligt att kort stanna bilen utan att behöva överföra automatväxellådan till neutralläge. Vridmomentomvandlaren gör att du kan öka vridmomentet beroende på belastningen, vilket är en fördel med vilken hydromekanisk automatväxel som helst. Vridmomentomvandlaren dämpar torsionsvibrationerna från motorn. Det är också momentomvandlaren som ger möjligheten till det så kallade "krypläget", när bilen, på tomgång med motorn, kan röra sig med mycket låg hastighet. För bränsleekonomins skull är momentomvandlaren blockerad i de allra flesta körlägen, från 20 km eller från andrafart. På automatiska växellådor av bussar och bandvagnar är det möjligt att använda en momentomvandlare som hydrodynamisk broms. Momentomvandlaren är fylld med vätska från automatväxelns vanliga hydraulsystem. Som standard är momentomvandlaren placerad mellan motorn och själva växellådan, men i transmissioner av lastbilar, bussar och bandvagnar kan momentomvandlaren även placeras inuti själva växellådan mellan planetväxelsatserna.
Vridmomentomvandlarlåset är en friktionshydraulisk koppling som styvt förbinder pump- och turbinhjulen på momentomvandlaren och är inbyggd i det vanliga hydraulsystemet för den automatiska växellådan. Blockering är inte ett obligatoriskt inslag i automatväxellådan: det finns på alla moderna automatiska växellådor, men på äldre automatväxellådor (med fyra eller färre växlar) kanske det inte har varit det. På moderna automatväxellådor ingår blockeringen i arbetet i alla framåtväxlar, från och med den första. Porsche var pionjär med detta tillvägagångssätt 1990 med lanseringen av den fyrväxlade automatiska växellådan Tiptronic , som för första gången kunde låsa i alla växlar. Blockering, som det var, stänger av momentomvandlaren från arbete, sätter den i direktöverföringsläge och ökar effektiviteten i hela systemet. Dessutom låter låset dig effektivt bromsa motorn.
Automatväxellåda (planetarisk del av automatisk växellåda) består av planetväxellådor (de är också planetväxelsatser), friktions- och friktionskopplingar , anslutningsaxlar och trummor. Ibland används också ett bromsband, vilket saktar ner en av trummorna i förhållande till växellådans hölje när en viss växel är ilagd. Undantagen är sällsynta automatiska växellådor, där axlar med cylindriska växlar med konstant ingrepp och växelkoppling av individuella hydraulkopplingar används istället för en planetväxel.
Friktionskopplingar (kallas i vardagen ibland "friktionspaket") utför växling genom kommunikation eller separation av elementen i den automatiska växellådan - ingående och utgående axlar och element i planetväxellådor, såväl som deras bromsning på kroppens kropp. automatisk överföring. Kopplingen ser ut som en korsning mellan en koppling och en synkronisator i en manuell växellåda och består av en trumma och ett nav, trumman har stora rektangulära slitsar inuti, navet har stora rektangulära tänder på utsidan. Mellan trumman och navet finns ett paket med ringformade friktionsskivor, varav några är gjorda av metall och har utsprång på utsidan som passar in i trummans slitsar, och en del är gjorda av plast och har utskärningar inuti där tänderna av navet in. Friktionskopplingen kommuniceras genom att komprimera skivpaketet av en hydrauliskt ringformad kolv installerad i trumman. Olja tillförs cylindern genom speciella hål (oljekanaler) i trumman, axlarna och huset på automatväxellådan.
Frihjulet glider fritt i ena riktningen och greppar med vridmoment i den andra. Den består vanligtvis av yttre och inre ringar och en separator med rullar placerade mellan dem. Den används för att minska stötar i friktionskopplingar vid växling (vridmomentöverföringen börjar först när motorvarvtalet ökar efter växling, vilket leder till ett försök från en av planetväxelns delar att rotera i motsatt riktning och blockerar den i överkörningen koppling), samt att inaktivera motorbromsning i vissa transmissionslägen.
Ett exempel på kinematiken för växling i en av de automatiska växellådan (Nissan Almera):
Styranordningen för automatisk växellåda är en uppsättning spolar (reläventiler) som styr oljeflödet till kolvarna i bromsbanden och friktionskopplingarna. Spolarnas lägen ställs in både manuellt mekaniskt (ventilmanual) med väljarhandtaget och automatiskt. Automatisering kan vara hydraulisk eller elektronisk.
Hydraulisk automation använder oljetryck från en centrifugalregulator ansluten till den automatiska växellådans utgående axel, samt oljetryck från gaspedalen som trycks ned av föraren. Detta ger automatiseringsinformation om bilens hastighet och gaspedalens position, på basis av vilken spolarna växlas.
Elektronisk automation använder solenoider som flyttar spolar. Kablar från solenoiderna går ut utanför automatväxellådan och går till en styrenhet placerad någonstans utanför automatväxellådan, ibland i kombination med en bränsleinsprutnings- och tändningsstyrenhet. Beslutet att flytta solenoiderna görs elektroniskt baserat på information om gaspedalens läge och fordonshastighet, samt växelväljarens läge.
I vissa fall tillhandahålls den automatiska växellådans funktion även med ett fullständigt fel i den elektroniska automatiseringen, men endast med den tredje framåtväxeln, eller med alla framåtväxlar, men med behovet av att manuellt växla dem med väljarhandtaget
Den genomsnittliga kopplingstiden för de flesta produktionsbilar är cirka 130-150 ms , för superbilar - 50-60 ms, för Formel 1 -bilar - 25 ms.
Vissa automatiska växellådor hade ett manuellt kontrollläge där föraren kan växla efter eget gottfinnande, som i en manuell växellåda - med antingen en standardväljare placerad i en speciell position eller en separat reglage (nycklar, paddelväxlare, etc.) . Liknande funktionalitet implementerades på de tidigaste automatiska växellådan - till exempel 1966 erbjöd Ford på Fairlane GT / A -modellen Sport Shift, en variant av Cruise-O-Matic automatisk växellåda, där det var möjligt att gå igenom alla tre tillgängliga växlar genom att starta från platser i läge "1" (endast första växeln), och sedan sekventiellt växla till lägena "2" (endast andra växeln) och D (i det här fallet bytte lådan omedelbart till tredje växeln). Men på grund av den låga användarvänligheten har sådana mönster inte fått stor spridning.
TipTronic visade sig vara mer framgångsrik - ett automatiskt växelläge med manuell växling, implementerat av Porsche . I vissa OSS- länder används ordet "tiptronic" ofta som en allmän term för alla liknande mönster från andra tillverkare, även om det är ett varumärke för Porsche (andra tillverkare kallar liknande konstruktioner annorlunda).
I detta läge väljer föraren växel manuellt genom att trycka växelväljaren i "+" och "-" riktningarna - övergången till nästa växling upp och ner. I den kanoniska designen utförs endast nedväxling automatiskt när motorvarvtalet sjunker till tomgång. Transmissioner från ett antal tillverkare växlar dessutom automatiskt upp när det maximala motorvarvtalet uppnås. Mekaniskt är växellådan densamma som en vanlig automatlåda, endast växelspaken och styrautomatiken har ändrats. Ett tecken på TipTronic-liknande automatiska växellådor är en H-formad utskärning för att flytta växelväljaren, samt symbolerna + och -.
Väljaren låter föraren välja det aktuella automatväxelläget. Växelväljarens placering kan variera.
På amerikansktillverkade bilar fram till 1990-talet var väljaren för det mesta placerad på rattstången, vilket gjorde det möjligt att sitta tre personer i en solid framsoffa. För att byta driftsätt för växellådan var det nödvändigt att dra den mot dig och flytta den till önskad position, vilket indikerades av en pil på en speciell indikator - en kvadrant. Inledningsvis placerades kvadranten på rattstångens hölje, senare överfördes den till instrumentpanelen på de flesta modeller, den var vanligtvis placerad under hastighetsmätaren.
Väljare placerade på instrumentpanelen bredvid rattstången och instrumentpanelen kan också hänföras till en nära typ, till exempel vissa Chrysler -modeller från 1950-talet eller tredje generationens Honda CR-V .
Golvväljararrangemanget dök upp första gången på sport Chevrolet Corvette 1953, och blev sedan utbrett på europeiska bilar.
På japanska bilar uppfylldes båda alternativen, beroende på målmarknaden - på bilar för den inhemska japanska och amerikanska marknaden, och i vår tid finns transmissionsväljare på ratten, medan för andra marknader är golvmonterade väljare nästan uteslutande använd.
För närvarande används vanligtvis en golvväljare.
På minivans och nyttofordon med vagn- och halvhuvslayout, samt vissa stadsjeepar och crossovers med hög körställning, är väljaren på instrumentpanelen i mitten (eller högt uppe på konsolen) ganska vanlig.
Det finns system för att välja transmissionsdriftlägen utan spak, där knappar används för att växla - till exempel på Chrysler -bilar från slutet av 1950-talet - början av 1960-talet, Edsel , den sovjetiska "Seagull" GAZ-13 , många moderna bussar (från de som är kända i Ryssland kan kallas stadsmodeller LiAZ , MAZ med Allison automatisk växellåda, som har en tryckknappsväljare). Under de senaste åren har de blivit populära igen (till exempel i Lincoln MKC utförs valet av överföringsläge med knappar som finns på instrumentpanelen till vänster om multimediaenheten).
Om systemet har en väljarspak, väljs önskat läge genom att flytta det till ett av de möjliga lägena.
För att förhindra oavsiktlig lägesväxling används speciella skyddsmekanismer. Så, på bilar med en rattstångsväljare, för att byta växelvidd, måste du dra spaken mot dig, först efter det kan den flyttas till önskat läge. När det gäller en golvspak används som regel en låsknapp, placerad på sidan under förarens tumme (de flesta modeller), ovanpå (till exempel på Hyundai Sonata V) eller framför (exempel - Mitsubishi Lancer X, Chrysler Sebring , Volga Siber , Ford Focus II ) på spaken, eller så måste spaken sänkas ner lite. I andra fall är spåret för spaken stegvis (många Mercedes-Benz- modeller , Hyundai Elantra i30-plattformen eller Chevrolet Lacetti , på den senare är spåret stegrat, och spaken måste dränkas för att flytta från R-serien till N räckvidd och bortom.
Som regel är det möjligt att växla mellan lägen, vars inkludering är tillåten i rörelse, utan att trycka på knappen - till exempel på Volkswagen-transmissioner från 1980-talet måste knappen endast tryckas in för att gå från P till R, från R till N och från "2" till "1" (och vice versa). Mellan områdena N, D och 2 kan växlas utan att trycka på knappen. Många moderna modeller har också en anordning som förhindrar att den automatiska växelväljarspaken flyttas till körpositionen om bromspedalen inte är nedtryckt, vilket också ökar säkerheten vid hantering av växellådan.
Jaguar använde vid ett tillfälle ett U-format spår för växelväljaren, med divisionerna P, R, N och D på höger sida och D, 3, 2 till vänster.
Om väljardriftsalgoritmen tidigare var stelt inställd av den mekaniska drivanordningen till den automatiska växellådan, tillåter idag den elektroniska styrningen av växellådan i princip att använda alla inmatningsenheter med en godtycklig operationsalgoritm för att växla mellan dess driftlägen - den enda begränsningen faktorn är de nuvarande standarderna som tillhandahåller standardiseringslägen (PRNDL och så vidare), men deras tillverkare har lärt sig att kringgå. Så på vissa moderna bilar ersätts den automatiska växelväljarspaken av en joystick , som istället för de individuella fasta lägena som motsvarar transmissionsområdena för sekventiell växling mellan dem, har två icke-fasta lägen som gör att du kan "bläddra igenom ” driftlägena ett efter ett. Till exempel, på BMW-bilar, för att starta med bromspedalen nedtryckt, tryck på knappen på toppen av joysticken som avaktiverar parkeringsspärren - medan den automatiska växellådan växlar från P-läge till N-läge (vilket signaleras av en lysande indikator), tryck sedan joysticken bakåt och släpp , genom att slå på D-läget, och börja röra sig genom att sänka bromspedalen - eller redan i D-läget, tryck joysticken åt vänster och släpp den, inklusive den manuella växellådans kontroll läge, där föraren kan växla mellan högre och lägre växlar genom att trycka joysticken fram och tillbaka. Ibland ersätts själva spaken med nycklar, en roterande "bricka" och liknande enheter med en operationsalgoritm som liknar den som beskrivs ovan. Överensstämmelse med driftsstandarder förlänger växellådans livslängd avsevärt.
När det gäller driftlägen har nästan alla automatiska växellådor följande lägen, som har blivit standard sedan slutet av 1950-talet:
Sedan slutet av 1950-talet har dessa lägen arrangerats i denna ordning, och 1964 i USA fastställdes det som obligatoriskt för användning av American Society of Automotive Engineers (SAE) , vilket resulterade i att det i huvudsak blev en världsomspännande industristandard . Denna standard accepterades av de allra flesta bilföretag även utanför USA, eftersom den amerikanska bilmarknaden för det första var den mest voluminösa och lönsamma under dessa år (och fortfarande är det), och för det andra stod amerikanska bilar för den stora majoriteten av bilar med automatisk växellåda, vilket gjorde det till ett logiskt steg att förena styralgoritmen för automatisk växellåda som antagits på dem på global skala.
Dessutom var denna sekvens ergonomiskt motiverad, eftersom dess utveckling i USA föregicks av en ganska lång period av drift av bilar med styralgoritmer för automatisk växellåda som inte var förenade sinsemellan, av vilka många visade sig vara obekväma eller till och med osäkra i praktiken. Till exempel, förare som var vana vid manuella växellådor från dessa år med en paddelväxel, för vilka det var nödvändigt att dra spaken mot dig och sänka den hela vägen ner för att lägga i första växeln, kunde av misstag lägga på backväxeln med en vanlig rörelse och råka ut för en olycka på en parkeringsplats eller slå ner en fotgängare när layouten för PNDLR (Buick DynaFlow automatisk växellåda) eller PNDSLR ( GM Hydramatic) lägen - vilket ledde till ett antal anspråk mot tillverkare från offren. På äldre slitna bilar med PNDLR-layout observerades dessutom fall av spontant byte från L till R på språng vid användning av motorbromsning eller från skakningar på ojämna vägar, vilket ledde till haverier i växellådan och olyckor.
Det var i enlighet med de erfarenheter som vunnits under denna period som positionen som motsvarar backläget R började placeras framför väljaren Ns neutralläge. För första gången användes PRNDL-layouten på Ford-bilar .
Senare började en mekanisk förregling användas, som inte gjorde det möjligt att byta till P- och R-lägen utan att trycka på en speciell knapp, vilket ytterligare ökade säkerheten vid hantering av bilen. Eftersom införandet av R- och P-lägen på språng kan orsaka skador på växellådan, i moderna elektroniskt styrda modeller, även om låset förbigås av föraren, kommer växellådan inte att utföra felaktiga kommandon, utan bara förbli i det aktuella området.
I moderna automatiska växellådor med ett stort antal driftsområden kan ytterligare driftlägen finnas, och väljarlägena kan indikeras annorlunda:
På traktorer utrustade med automatisk växellåda, med hjälp av väljaren, väljs arbetshastighetsområdet: långsam, kraft, transport samt rörelseriktning. Traktorns automatiska växellådor tillåter tvångsinkoppling av önskad växel av traktorföraren.
En automatisk växellåda, till skillnad från en manuell växellåda, stöder inte motorbromsning i alla lägen. I lägen där motorbromsning är förbjuden slirar transmissionen fritt i påkörningskopplingarna (som på en cykel) och bilen rör sig "frihjul". Till exempel, i vissa fall, är första växeln med motorbroms endast ilagd när föraren väljer läge "1". När första växeln väljs automatiskt från läge "D" är motorbromsning inte möjlig.
Det finns också ytterligare omkopplare (implementerade, till exempel i form av knappar) för de automatiska växellådslägena:
I vissa fall aktiveras sportläget automatiskt när du trycker ner gaspedalen hela vägen (och med moderna elektroniska styrsystem - ofta bara från en kraftig eller plötslig gaspåfyllning), i "kickdown"-läget ( eng. Kickdown ) . I vissa fall är kickdown-läget inaktiverat när Overdrive -läget är inaktiverat .
De flesta bilar i Nordamerika säljs med en automatisk växellåda, i Europa är situationen omvänd - cirka 80% av bilisterna väljer en manuell växellåda. På den ryska marknaden var andelen nya bilar med automatisk växellåda 31,2 % 2009, 33,8 % 2010, 37,5 % 2011, 41,5 % 2012 och 59 % 2018 [4] .
Många klasser av bilar är försedda med hydraulisk automatik, och det är lättare att lista två kategorier av bilar: där automaten är huvudväxellådan och där automaten praktiskt taget är obefintlig.
Momentomvandlare automatisk - huvudvalet:
Maskinen uppfyller inte:
Tillsammans med de klassiska hydromekaniska automatiska växellådorna, som arbetar tillsammans med en vridmomentomvandlare , finns det också "robotiserade" växellådor - nära i design till mekaniska, men kopplingsmanövreringen och växlingen styrs av automatisering utrustad med servomekanismer.
I de flesta fall användes växellådor av denna typ på små bilar, vars användning av hydromekanisk transmission var oacceptabel på grund av för stora effektförluster. Huvudfunktionen hos manuella växellådor med automatisk växling är frånvaron av en vridmomentomvandlare, vilket avsevärt kan minska växellådsförlusterna. Detta orsakade dock också en karakteristisk nackdel med den första generationens mekaniska växellådor med automatisk växling: otillräckligt mjuk växling mellan växlarna på grund av ett skarpt avbrott i överföringen av vridmoment, vilket förvärrades avsevärt av den jämförande ofullkomligheten hos de använda styrenheterna och ställdonen , vilket inte gjorde det möjligt att jämföra dessa kvaliteter med någon mekanisk eller hydromekanisk automatisk växellåda. I den senare är det vridmomentomvandlaren som tjänar till att säkerställa smidig omkoppling, och i den förra tillhandahålls den av förarens skicklighet som uppnås genom lång träning. Dessutom kännetecknades de "robotiska" transmissionerna av den första generationen av relativt låg tillförlitlighet - både i jämförelse med mekaniska och i jämförelse med hydromekaniska automatiska transmissioner välutvecklade i produktionen. Sådana växellådor erbjöds särskilt av Aisin Seiki (Toyota Multimode) och Magneti Marelli (Opel Easytronic, Fiat Dualogic, Citroën Sensodrive), såväl som Ricardo, vars växellådor installerades på sportbilar - Lamborghini , Ferrari , Maserati , etc.
För tillfället är enkopplingsrobotlådor nästan universellt upphörda. De är fortfarande installerade på vissa Opel- och Fiat-modeller, men troligen, eftersom den nuvarande moderniseringen kommer att ersättas av höghastighets 6-växlad planetväxellåda, som Aisin Seiki AWTF-80SC . Denna låda används redan på Alfa Romeo, Citroën, Fiat, Ford, Lancia, Land Rover/Range Rover, Lincoln, Mazda, Opel/Vauxhall, Peugeot, Renault, Saab och Volvo. Denna transmission är designad för framhjulsdrivna fordon med vridmoment upp till 400 Nm (6500 rpm), vilket gör den lämplig för turboladdade och dieselmotorer.
Den andra generationen av robotväxellådor är den så kallade förselektiva växellådan . Den mest kända representanten för denna typ är Volkswagen DSG (utvecklad av Borg-Warner), det är också Audi S-tronic, liksom Getrag Powershift, Porsche PDK, Mitsubishi SST, DCG, PSG, Ford Durashift. En egenskap hos denna typ av växellåda är att de har två separata axlar för jämna och udda växlar, som var och en styrs av sin egen koppling. Detta gör att du kan förväxla växlarna på nästa växel, varefter du nästan omedelbart växlar kopplingarna, samtidigt som det inte finns något avbrott i vridmomentet. Denna typ av automatisk växellåda är för närvarande den mest avancerade när det gäller ekonomi och växlingshastighet.
Den variabla växellådan som används på vissa bilar, som också ger automatisk växling av växellådan, är strängt taget inte en växellåda - variatorn utför en mjuk växling i växellådan utan några fasta växlar och är därför en underart av kontinuerligt variabel överföring .
De används på vissa sportbilar: Koenigsegg Jesko har till exempel tre axlar, sju kopplingar och nio växlar. De har en "sportig karaktär", som robotar, och en snabb övergång från civil körning till sportläge, som automatiska maskiner.
Hos Jesko fungerar växelspaddlarna som kameraknappar med tre lägen: ett halvt tryck på den vänstra sänker växeln, genom att trycka helt på den blir den mest "sportiga". På samma sätt höjer ett halvt tryck på höger, en hel press ger det mest ekonomiska.
Det är nära i naturen av åkturen, men har en helt annan "automatisk koppling" enhet, som används till exempel på vissa sport " Mercedes ".
Personbil GAZ-23: Skötselråd . - Gorkij, 1965. - 115 sid.