Планетарная передача: разбираюсь, как работает сердце любой АКПП

Я всегда восхищался работой классической автоматической коробки передач. Вы просто двигаете рычаг в «D», и машина сама плавно и незаметно переключает скорости. Но как ей это удается?

Внутри нет никаких шестеренок, которые бы двигались по валам, как в «механике». Весь секрет кроется в гениальном по своей простоте и эффективности механизме — планетарной передаче.

Что такое планетарная передача и из чего она состоит?

Если взглянуть на планетарную передачу, то становится понятно, почему она так называется. Ее устройство — это солнечная система в миниатюре.

У нее есть три основных компонента:

• солнечная шестерня (Sun Gear): расположена в самом центре, как наше Солнце;
• коронная шестерня (Ring Gear): большое зубчатое кольцо, которое охватывает весь механизм снаружи. У нее зубья нарезаны с внутренней стороны;
• сателлиты и водило (Planet Gears & Carrier): несколько маленьких шестеренок-сателлитов, которые вращаются одновременно и вокруг своей оси, и вокруг «солнца», находясь в постоянном зацеплении с солнечной и коронной шестернями. Все сателлиты закреплены на общей раме — водиле.

Принцип работы: магия блокировок

Самое гениальное в этой конструкции то, что один такой компактный узел может давать совершенно разные передаточные числа и даже менять направление вращения. Вся магия заключается в том, какой из трех элементов мы будем тормозить, какой вращать, а с какого — снимать итоговое вращение.

Вот несколько простых примеров:

1. Понижающая передача (1-я скорость). Мы подаем вращение на солнечную шестерню, а коронную — тормозим. Сателлиты начинают «обкатываться» по неподвижной коронной шестерне, вращая за собой водило.

В итоге водило вращается медленнее, чем солнечная шестерня, но с большим крутящим моментом.
2. Прямая передача (Direct Drive, 1:1). Если мы скрепим вместе два любых элемента (например, солнечную шестерню и водило) и подадим на них вращение, то весь механизм заблокируется и будет вращаться как единое целое, передавая момент без изменений.
3. Задний ход (Reverse). Мы подаем вращение на солнечную шестерню, но на этот раз тормозим водило, не давая сателлитам вращаться вокруг центра. Тогда сателлиты начинают работать как простые передаточные шестерни и вращают коронную шестерню в обратную сторону.

Применение в АКПП Toyota и других

Именно на этом принципе и построены все классические гидромеханические «автоматы». Внутри коробки передач, например, на большинстве автомобилей Toyota, установлен не один, а два или три планетарных ряда подряд.

Переключение скоростей — это работа фрикционных пакетов и тормозных лент, которые по команде электроники и гидравлики просто зажимают или отпускают нужные элементы («солнца», короны, водила) в разных комбинациях, получая весь набор передач: от первой до шестой и задний ход.

Компактность, надежность и способность выдавать множество передаточных чисел в одном узле и сделали планетарную передачу настоящей королевой автоматических трансмиссий на десятилетия вперед.