Планетарные коробки передач впервые появились на автомобилях в начале XX столетия. И первым серийно выпускаемым автомобилем с планетарной, но не автоматической, коробкой передач был знаменитый Ford-T. Это была коробка, в которой реализовывались две передачи переднего хода, одна из которых прямая, и одна передача заднего хода. Коробка передач автомобиля Ford-T состояла из двух планетарных рядов, двух ленточных тормозов и одной блокировочной муфты. Причем оба планетарных ряда имеют одно общее водило, которое одновременно является и ведущим звеном 0.

0 - ведущее звено (маховик двигателя);

1- тормоз передачи заднего хода;

2 - тормоз первой передачи;

3 - муфта второй (прямой) передачи;

4 - трехвенцовый сателлит;

X - ведомый вал

При затягивании ленточного тормоза 2 коробка работает в редукторном режиме, а при включении ленточного тормоза 1 реализуется передача заднего хода. Включение блокировочной муфты приводит к полной блокировке планетарного механизма, что соответствует прямой передаче. Конструкция этой коробки была далеко не совершенной, и, кроме того, наличие двух передач было явно недостаточно, но несмотря на это она долгое время использовалась на автомобилях Ford-T.

Прежде чем рассматривать кинематические схемы построения планетарных механизмов современных АКПП, познакомимся сначала с основными элементами планетарных механизмов и их свойствами.

Любой планетарный механизм состоит из ведущего (0) и ведомого (X) звена, управляемых звеньев (1, 2, 3,...), планетарных рядов (ПР1, ПР2, ...) и трех типов фрикционных элементов управления: тормозов (Т1, Т2, ...), блокировочных муфт (М1, М2, ...) и обгонных муфт (А1, А2, ...).

Тормоз предназначен для остановки (блокировки с картером) звеньев планетарного механизма. При включении тормоза какого-либо звена его угловая скорость становится равной нулю; так, например, при включении тормоза Т1 угловая скорость первого звена. Тормоз может быть ленточным (Т1), дисковым (Т2), или в качестве тормоза может быть использована обгонная муфта (А1).

Блокировочная муфта служит для жесткого соединения (блокировки) любых двух звеньев планетарного механизма. При ее включении угловые скорости звеньев, которые она соединяет, становятся равными. Например, включение муфты М1 приведет к тому, что угловая скорость звена 2 станет равной угловой скорости ведущего звена 0. В качестве блокировочных муфт в АКПП используются дисковые муфты (М1) или обгонные муфты (А2).

Обгонная муфта - это механизм, способный передавать момент только в одном направлении. Так, если обгонная муфта может передавать момент, направленный по часовой стрелке, то в случае действия момента против часовой стрелки обгонная муфта будет свободно вращаться, не передавая при этом никакого момента.

В теории планетарных механизмов планетарные коробки передач принято классифицировать по числу степеней свободы, которыми они обладают в случае полного выключения всех элементов управления. Планетарные коробки передач бывают:

• двухстепенными;

• трехстепенными;

• четырехстепенными и т.д.

Для включения передачи в случае двухстепенной коробки передач необходимо воздействовать на один элемент управления. Причем если это будет блокировочная муфта, то планетарный механизм полностью блокируется, что соответствует прямой передаче. Если коробка передач обладает тремя степенями свободы, то для включения передачи необходимо воздействовать на два элемента управления. При этом одновременное включение двух блокировочных муфт приведет к блокировке коробки передач. В случае четырехстепенной коробки передач для включения передачи необходимо воздействие на три элемента управления и т.д.

В настоящее время в АКПП используются планетарные механизмы с двумя, тремя и четырьмя степенями свободы. С точки зрения управления наиболее предпочтительными являются планетарные коробки передач с двумя степенями свободы, поскольку в этом случае при переключении передачи нужно выключить один элемент управления и включить один элемент управления. Но в этом случае каждый элемент управления можно использовать только на одной передаче, и следовательно, число передач должно быть равно числу элементов управления. Кроме того, в теории планетарных передач показано, что в коробке передач с двумя степенями свободы количество планетарных рядов должно быть равно количеству передач, реализуемых этой коробкой, без учета прямой передачи.