Mitsubishi Step II - автоматическая коробка переач

Автоматическая трансмиссия    Л
MITSUBISHI
STEP-II
1. ВСТУПЛЕНИЕ
Автоматические коробки передач (АКПП) активно вытесняют трансмиссии с механическими коробками передач. Это особенно заметно на примере таких стран как США, Канада и Япония, где более 90% легковых автомобилей оборудованы именно автоматическими коробками передач. Даже в нашей стране, отличающейся настороженным отношениям к АКПП, наметилась тенденция к увеличению объёма продаж автомобилей с трансмиссиями, в состав которых входит 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 конце 30-ых годов 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 году 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-го 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 с 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 и 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 году фирма Toyota. Затем в 1987 году Ford для управления повышающей передачей и блокировочной муфтой гидротрансформатора также стал использовать в трансмиссиях A4LD электронный блок. Фирма Chrysler в 1989 году представила трансмиссию A604 для переднеприводных автомобилей с полностью электронной и весьма прогрессивной системой управления. К 1991 году GMC разработала трансмиссии 4L60-E и 4T60-E также с полностью электронной системой управления.
На сегодняшний день можно выделить следующие тенденции развития трансмиссий с АКПП.
Одна из них характеризуется постоянным увеличением числа передач. В начале 80-х годов ХХ-го 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 отличие 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).
С другой стороны, 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, позволявшая водителю самостоятельно определять моменты переключения передач, как это происходит при наличии механической КПП. Кроме того, параллельно с расширением возможностей по управлению АКПП происходило и совершенствование программы самодиагностики.
Назначение трансмиссии - исправить те недостатки, которые присущи энергетическим установкам современных автомобилей.
Большое разнообразие внешних условий эксплуатации транспортных машин предъявляет к их двигателям особые требования. Так при движении в тяжелых условиях желательно, чтобы двигатель развивал большой по величине крутящий момент и имел бы низкую частоту вращения коленчатого вала. В случае же малого сопротивления движению транспортного средства от двигателя требуется высокая частота вращения коленчатого вала при небольшом значении крутящего момента. Эти требования выполняются тогда, когда двигатель развивает постоянную или незначительно изменяющуюся мощность при любой частоте вращения.
Под термином трансмиссия понимаются все механизмы, установленные между маховиком двигателя и ведущими колесами (рис. 1-1).
Рис.1-1
Ne = Men = const, где Ne и Ме - соответственно эффективная мощность и крутящий момент двигателя; n - частота вращения коленчатого вала двигателя. Скоростная характеристика двигателя постоянной мощности показана на рис.1-2. Качественно такой характеристике соответствует характеристика поршневой паровой машины, обладающей автоматическим изменением крутящего момента по оборотам при постоянной подаче пара. Однако такого рода двигатели обладают достаточно низким коэффициентом полезного действия (КПД). Рис.1-2 Наибольшее распространение в качестве энергетической установки в транспортных машинах получили хорошо отработанные практикой поршневые двигатели внутреннего сгорания - дизельные и бензиновые, скоростная характеристика которых имеет, к сожалению, определенный недостаток. На рисунке 1-3 представлена внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя, где использованы следующие обозначения: Nmax - максимальная мощность двигателя; Nn - номинальная мощность двигателя; MN - крутящий момент двигателя при номинальной мощности; Мтах - максимальный крутящий момент; nN и nM - частоты вращения вала двигателя, соответствующие NN и Мм. Принципиальное отличие внешних характеристик дизельного и бензинового двигателей заключается в том, что номинальная мощность NN, как правило, расположена левее максимальной (Nmax) или совпадает с ней. Недостатком внешней характеристики поршневого двигателя внутреннего сгорания является значительное изменение мощности с изменением частоты вращения коленчатого вала. Из-за этого крутящий момент двигателя изменяется в небольших пределах, что не соответствует широкому спектру изменения внешних условий движения. Поэтому механизмы трансмиссии призваны обеспечивать передачу мощности от двигателя к ведущим колесам, выполняя при этом следующие основные функции: •    изменение тягового усилия и скорости движения в зависимости от внешних условий движения; •    обеспечение движения задним ходом; •    торможение автомобиля и его удержание на подъеме или спуске; Рис.1-3 Обычно трансмиссия с автоматической коробкой передач включает в себя: гидротрансформатор, коробку передач, ШРУСы (шарниры равных угловых скоростей) или карданную передачу, главную передачу, дифференциал, полуоси. • обеспечение пуска двигателя и остановки автомобиля с работающим двигателем.
Расположение агрегатов трансмиссии в автомобиле во многом определяется тем, к каким колесам осуществляется подвод мощности двигателя. В настоящее время используются три схемы подвода мощности к ведущим колесам автомобиля: •    подвод мощности к передним колесам (переднеприводные автомобили); в этом случае все агрегаты трансмиссии компонуются в едином картере, который жёстко крепится к двигателю (рис.1-4); в практике проектирования таких автомобилей встречаются два варианта расположения двигателя и трансмиссии (моторно-трансмиссионного блока) по отношению к продольной оси автомобиля: продольное и поперечное. •    подвод мощности к задним колесам (заднеприводные автомобили); в этом случае, как правило, гидротрансформатор и коробка передач расположены в передней части автомобиля и жёстко крепятся к картеру двигателя; с другими агрегатами трансмиссии, находящимися в заднем мосту, они соединяются с помощью карданного вала (рис.1-5); •    подвод мощности ко всем колесам (полноприводные автомобили); в этом случае в состав трансмиссии вводится дополнительный агрегат - раздаточная коробка (рис.1-6). Рис.1-4    Рис.1-5 1.2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА Гидродинамические передачи, используемые в транспортных машинах, разделяются на гидромуфты и гидротрансформаторы. Основное различие между гидромуфтой и гидротрансформатором состоит в том, что первая позволяет плавно изменять угловую скорость ведомого вала и передавать крутящий момент без его трансформации, а второй при изменении частоты вращения ведомого вала автоматически изменяет крутящий момент в зависимости от приложенного к ведомому валу сопротивления. Отсутствие жёсткой кинематической связи между валом двигателя и ведущими колесами машины допускает остановку машины без выключения передачи в коробке передач. Наличие такой связи устраняет вероятность того, что заглохнет двигатель, как по неопытности водителя, так и вследствие внезапного возрастания внешнего сопротивления, при котором может произойти полная остановка автомобиля. Плавность передачи тягового усилия в случае использования гидропередачи повышает проходимость автомобиля при движении по грунтам с плохими сцепными свойствами. Поскольку гидродинамические передачи не пропускают крутильные колебания от двигателя в трансмиссию и наоборот, то повышается надежность и долговечность агрегатов моторно-трансмиссионной установки автомобиля. Лопастные колеса гидропередачи (насосное, турбинное, реакторное) практически не изнашиваются. Гидромеханические трансмиссии по сравнению с обычной механической трансмиссией имеют несколько меньший КПД. Значительные внутренние потери энергии в гидродинамических передачах вызывают необходимость установки радиаторов для охлаждения ATF. Гидротрансформатор способен повышать передаваемый от двигателя крутящий момент в соответствии с изменением внешней нагрузки. Коэффициент трансформации может достигать 2-3 единиц только в момент начала движения, затем постепенно снижается, что недостаточно для движения автомобилей в различных дорожных условиях. Поэтому трансмиссия автомобиля должна включать в себя коробку передач. 1.3. АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ Коробкой передач называется управляемая часть трансмиссии, которая позволяет ступенчато изменять соотношение угловых скоростей и крутящего момента ведущего и ведомого валов, что необходимо для регулирования силы тяги на ведущих колесах и, соответственно, скорости движения автомобиля в более широких пределах, чем это позволяет гидротрансформатор. Кроме того, коробка передач должна обеспечивать движение машины задним ходом, пуск двигателя и его работу без нагрузки (холостой ход). Существующие автоматические коробки передач (как механические, так и автоматические) по конструктивным признакам принято подразделять на две группы: •    коробки передач с неподвижными осями (вальные) •    планетарные коробки передач. Вальные коробки передач используются, как правило, на автомобилях с механическим приводом управления. Автоматическая коробка передач представляет собой весьма сложный механизм, в котором можно выделить три основных элемента: механическую часть, систему управления и насос. Механическая часть Подавляющее большинство автоматических коробок передач автомобилей являются планетарными. Как правило, в состав планетарных коробок передач современных автомобилей входят два или три планетарных ряда. Планетарными называют передачи, в которых одно или несколько зубчатых колес кроме относительного вращения вокруг своих осей имеют еще и переносное вращение вместе с осями. По сравнению с непланетарными передачами, в которых оси всех зубчатых колес неподвижны, планетарные передачи благодаря применению нескольких промежуточных звеньев (сателлитов) обеспечивают: •    меньшую напряженность зубьев; •    разгруженность центральных валов и подшипниковых опор от радиальных усилий; •    при правильном выборе кинематической схемы высокий КПД; •    большее количество передач при меньших габаритах. Применение планетарных коробок передач на автомобилях позволяет сократить время, затрачиваемое на переключение передач и существенно упрощает задачу автоматизации процесса управления. Для управления переключениями в планетарной коробке передач используются фрикционные элементы управления (рис.1-7), действие которых основано на использовании сил трения, возникающих при взаимодействии трущихся поверхностей. В зависимости от назначения фрикционные элементы управления планетарных коробок передач можно разделить на два вида: блокировочные дисковые муфты (или просто муфты) и тормоза. Кроме того, фрикционные элементы управления можно разделить на неуправляемые (обгонные муфты) и управляемые (дисковые и ленточные тормоза и дисковые муфты). Система управления АКПП Управление фрикционными элементами АКПП осуществляется с помощью гидравлических сервоприводов, которые преобразовывают давление трансмиссионной жидкости в механическую силу, необходимую для включения блокировочных муфт и ленточных тормозов. Определение моментов переключения и формирование требуемых законов управления осуществляет система управления. До начала 80-х годов прошлого столетия эти системы были полностью гидравлическими, причем, все их элементы были расположены, как правило, в едином корпусе, который назывался клапанной коробкой либо гидравлическим блоком управления. Клапанная коробка располагается в картере самой коробки передач (рис.1-8). Начиная с 1983 года, в трансмиссиях с АКПП начали внедряться электрогидравлические системы управления, в состав которых входит электронный блок (специализированный компьютер). При этом часть функций, за которые раньше отвечала гидравлическая система управления, была передана этому блоку. Появление электронного блока управления значительно расширило возможности по разработке более рациональных алгоритмов управления коробкой передач. Рис.1-8 Вне зависимости от того, какая система используется для управления АКПП, полностью гидравлическая или электрогидравлическая, ее можно разделить на три функциональные части: •    измерительную; •    анализирующую; •    исполнительную. В полностью гидравлических системах управления к измерительной части можно отнести два клапана: •    скоростной регулятор, формирующий давление, пропорциональное скорости движения автомобиля; •    клапан-дроссель или модулятор, которые обеспечивают давление, пропорциональное степени открытия дроссельной заслонки (TV-давление). В электрогидравлических системах управления в измерительную часть входят всевозможные электрические датчики: оборотов, положения дроссельной заслонки, температуры ATF и т.п. В АКПП без электронного блока управления анализирующей частью можно считать клапаны переключения. К ним подводится давление скоростного регулятора и TV-давление. В зависимости от соотношения этих двух давлений на каждом из указанных клапанов, в коробке передач происходят соответствующие переключения. В электрогидравлических системах анализирующей частью является электронный блок управления, к которому поступают сигналы от различных датчиков. На основании анализа этих сигналов вырабатываются соответствующие команды для исполнительных устройств (соленоидов). При переходе от полностью гидравлической системы управления к электрогидравлической исполнительная часть претерпела наименьшие изменения. К исполнительной части системы управления относятся бустеры и сервоприводы, которые преобразовывают гидравлическое давление в усилие сжатия пакетов фрикционных дисков или натяжения тормозных лент. Отличительной особенностью электрогидравлических систем управления в этой части является наличие электромагнитных клапанов (соленоидов), преобразующих электрические сигналы в перемещение гидравлического клапана. Насос Сердцем всей системы управления, несомненно, является насос. Он обеспечивает давление в системе управления коробкой передач и в системах ее смазки и охлаждения. Насос располагается, как правило, между гидротрансформатором и коробкой передач (рис.1-8). Привод насоса осуществляется непосредственно от коленчатого вала двигателя. В существующих трансмиссиях используются два типа насосов: •    постоянной производительности; •    переменной производительности. 1.4. ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА И ДИФФЕРЕНЦИАЛ Главная передача и дифференциал обычно компонуются в едином картере, и хотя их функции различны, они работают вместе, как один механизм. Назначение главной передачи заключается в увеличении крутящего момента, подводимого к ведущим колесам. В отличие от коробки передач главная передача имеет только одно передаточное отношение. В заднеприводных легковых автомобилях с продольным расположением двигателя в главной передаче используется, как правило, гипоидная передача, которая позволяет повернуть силовой поток на 90 градусов, и привести в соответствие направление вращения коленчатого вала двигателя и ведущих колес. Особенностью гипоидных передач является то, что ось ведущей шестерни располагается ниже оси зубчатого колеса (рис.1-9). Это позволяет уменьшить глубину тоннеля для установки карданного вала, что весьма благоприятно для компоновки пассажирского салона. Зубчатое колесо Рис.1-9 В коробке передач автомобилей с поперечным расположением двигателя в качестве главной передачи используются либо косозубая цилиндрическая передача (рис.1-10), либо планетарный ряд (рис.1-11). В трансмиссиях переднеприводных автомобилей с продольным расположением двигателя в главной передаче используются конические шестерни со спиральными зубьями (рис.1-12). Дифференциал Главная передача Рис.1-10 Ленточный тормоз первой передачи и передачи заднего хода Главная передача Рис.1-11 Ведущая шестерня главной передачи Промежуточный вал Ведомая шестерня главной передачи Дифференциал Рис.1-12 2. РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ (ATF) Развитие технологий производства автоматических трансмиссий направлено на уменьшение их габаритов. Компании, производящие автомобили, стремятся создать автоматические трансмиссии, не требующие замены ATF (Automatic Transmission Fluid - жидкость для автоматических трансмиссий) в процессе эксплуатации. Поэтому условия функционирования рабочей жидкости и требования к ее качеству выходят на первый план. Основные функции рабочей жидкости следующие: •    обеспечение передачи крутящего момента от двигателя к трансимисии (в гидротрансформаторе); •    обеспечение работы гидравлической системы управления; •    обеспечение работы фрикционных муфт и тормозов •    смазка деталей АКПП, гидротрансформатора и в некоторых трансмиссиях, главной передачи и дифференциала; •    осуществление отвода тепла и продуктов износа из АКПП и гидротрансформатора Требования к рабочей жидкости Обеспечение необходимого коэффициента трения В автоматической трансмиссии применяются работающие в ATF многодисковые фрикционные муфты, включение и выключение которых обеспечивает рабочая жидкость. Отсутствие абразивных примесей в рабочей жидкости способствует увеличению срока межремонтной эксплуатации пластин и дисков фрикционов автоматической трансмиссии. Необходимо, чтобы рабочая жидкость обладала достаточными смазывающими свойствами. Также, необходимо сбалансированность статического и динамического коэффициента трения, обеспечиваемого рабочей жидкостью. Например, низкие значения динамического коэффициента трения приводят к дополнительной пробуксовке фрикционов, увеличивая время их включения. Большие значения статического коэффициента трения вызывают резкое увеличение передаваемого момента на заключительном этапе включения фрикциона, что приводит к появлениям рывков. Рывки при переключении вызывают негативные ощущения у водителя. Жидкость не должна быть склонна к образованию пузырьков Образование пузырьков в рабочей жидкости приводит к снижению давления, создаваемого циркуляционным насосом. При этом в целом ухудшается работа гидравлической системы автоматической трансмиссии. Рабочая жидкость, имеющая большую вязкость, в большей мере склонна к образованию пузырьков. Для снижения интенсивности образования пузырьков в автоматических трансмиссиях применяют жидкости с относительно небольшой вязкостью. Жидкость должна обладать хорошей текучестью при низких температурах Если вязкость рабочей жидкости при низких температурах велика, работа гидравлической системы автоматической трансмиссии ухудшается. Снижение производительности циркуляционного насоса приводит к снижению рабочего давления. Это, в свою очередь, может привести к пробуксовке фрикционов, их перегреву, и выходу из строя. Жидкость должна обладать малым коэффициентом теплового изменения вязкости Изменение вязкости рабочей жидкости должно быть незначительным в широком диапазоне температур. С одной стороны, вязкость жидкости при низких температурах должна быть невелика, с другой стороны, при повышении температуры изменение вязкости должно быть незначительным. В противном случае снижение вязкости может привести к ухудшению смазки деталей трансмиссии. Жидкость не должна образовывать осадка Ввиду того, что рабочая жидкость сильно нагревается в процессе работы, она не должна образовывать осадка. Отложение осадка на трущихся поверхностях многодисковых фрикционов может привести к их пробуксовке. Отложение осадка в каналах гидросистемы приводит к её неправильной работе. Жидкость не должна быть агрессивна по отношению к материалам уплотнений В автоматической трансмиссии используется большое количество различных резиновых и пластиковых уплотнений. Отвердение или деформация уплотнений могут привести к возникновению неисправности в результате утечек ATF через повреждённые уплотнения. Первые стандарты на рабочую жидкость для автоматических трансмиссий были разработаны компаниями Ford и General Motors. (Табл. 2.1) Однако, в последние годы производители автомобилей стремятся использовать собственные уникальные рабочие жидкости взамен сертифицированным GM или Ford. ТипА, индексА Табл. 2.1 В настоящее время существует большое количество различных типов ATF, выпускаемых разными производителями. Основные технические характеристики некоторых ATF приведены в таблице 2.2. Плотность при 15°C, кг/м3 Кинематическа я вязкость при 40°C, сСт Кинематическа я вязкость при 100°C, сСт Индекс вязкости Температура застывания, °C Температура свпышки, °C Dexron IIE Dexron III Autran MM-SP II Autran MM-SP III Mobil ATF (Dexron III) Mobil ATF 200 Mobil ATF 210 Mobil ATF 220 ESSO ATF D (21065) *1) ESSO ATF D (21611) ESSO ATF F-30320 (Dexron III) ESSO ATF LDS ESSO ATF LT 71141 ESSO ATF Type Suffix A *2) Nippon Mitsubishi *3) Dexron 3 ATF SP-III ATF +3 (Type 7176) Таблица 2.2 *1) Соответствует спецификации GM до 92 г. *2) Соответствует спецификации GM Type A Suffix A *3) Жидкость, выпускаемая корейской компанией ENEOS Основные причины ухудшения свойств рабочей жидкост: •    увеличение температуры рабочей жидкости при перегреве двигателя или при эксплуатации в тяжелых условиях; •    пробуксовка многодисковых фрикционов автоматической трансмиссии; • ухудшение свойств рабочей жидкости в результате длительной эксплуатации. Зависимоть срока службы ATF от температуры Рисунок 2-1 иллюстрирует результаты проведенного в США исследования долговечности рабочей жидкости. На рисунке показано соотношение между рабочей температурой рабочей жидкости и сроком ее службы до замены, выраженном в километрах пробега. Например, при эксплуатационной температуре 80°C пробег до замены рабочей жидкости превышает 84000 км. При температуре 100°C жидкость необходимо заменять приблизительно каждые 80000 км. Дальнейшее увеличение эксплуатационных температур приблизительно на 15°C приводит к изменению цвета и значительному ухудшению свойств рабочей жидкости. Пробег между заменами рабочей жидкости в этом случае уменьшается до 40000 км. Увеличение эксплуатационной температуры до 150°C вызывает повышенное буксование фрикционов, что приводит к необходимости замены рабочей жидкости после 6400 км пробега. Увеличение эксплуатационных температур до 160°C вызывает температурные повреждения многодисковых фрикционов, рабочая жидкость карбонизируется, повреждая уплотнения трансмиссии. Такие результаты получили американские исследователи долговечности рабочей жидкости. Как следует из изложенного выше, увеличение эксплуатационной температуры жидкости ускоряет процесс ухудшения ее свойств. Ухудшение свойств рабочей жидкости приводит к изменению ее цвета. 100 I---
При высоких температурах рабочей жидкости пробег 157    ___значительно сокращается 150-----j-- 127----!--
90 ,    ■ .......... Обеспечивается высокий ресурс рабочей жидкости. _._1_I_J_L_J_[ 32 G4 240 400 800 1920 3840 Пробег до смены ATF (х 100 км) Рис. 2-1 Современные тенденции Автомобили с автоматической трансмиссией завоевывают все большую популярность на рынках. Последние достижения в области электронной техники позволили создать сложные системы управления автоматической трансмиссией. С уменьшением габаритов автоматической трансмиссии уменьшились объёмы, используемой в ней рабочей жидкости, и требования к стабильности свойств ATF значительно возросли. На современных автомобилях MMC в АКПП производства Mitsubishi должна использоваться рабочая жидкость DIA QUEEN ATF SP-III или аналогичная ей, а в АКПП производства AISIN WARNER - ATF DEXRON II. Примечание: Рабочие жидкости аналогичные по свойствам "Diaqueen ATF SP” выпускаются компаниями BP и Castrol в соответствии с сертификатами MMC. Эти ATF попадают на рынок по каналам распространения продукции BP и Castrol. Рекомендации MMC по периодичности проверки уровня и замены ATF для европейского рынка Серии: F4A4, W4A4, F4A5, F5A4, W5A5, R4A5, V4A5, V5A5 Проверка уровня Каждые 15 тыс. км или раз в год Замена ATF DIA QUEEN ATF SP-III или эквивалент Нормальные условия эксплуатации Каждые 90 тыс. км или раз в 6 лет Тяжелые условия эксплуатации Каждые 45 тыс. км или раз в 3 года Серия: V4AW (за исключением V4AW5) Проверка уровня Каждые 15 тыс. км или раз в год Замена ATF DEXRON II или эквивалент Каждые 45 тыс. км или раз в 3 года Серия: V4AW5 Проверка уровня Каждые 20 тыс. км или раз в год Замена ATF DIA QUEEN ATF AW или эквивалент Нормальные условия эксплуатации Каждые 80 тыс. км или раз в 4 лет Тяжелые условия эксплуатации Каждые 40 тыс. км или раз в 2 года Процедура проверки уровня рабочей жидкости 1)    Запаркуйте автомобиль на горизонтальной поверхности. 2)    Доведите температуру рабочей жидкости автоматической трансмиссии до нормальной (70 - 80°C). 3)    Переведите двигатель в режим холостых оборотов. 4)    Последовательно переместите рычаг селектора в каждое из положений на 30 секунд. Затем переместите рычаг в положение “N”. 5)    Вставьте щуп для измерения уровня рабочей жидкости в направляющую трубку и проверьте уровень жидкости (рис. 2-2). Уровень рабочей жидкости АКП на щупе, мм Уровень рабочей жидкости АКП
40    60    80 на щупе Температура рабочей жидкости АКП
Рис. 2-2 3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРДАЧИ Любая гидродинамическая передача состоит из двух или более лопастных колес. Лопастное колесо, соединенное с источником энергии (двигателем), называют насосным, а колесо, соединенное с потребителем энергии (ведущими колесами), - турбинным. В гидродинамической передаче, в дальнейшем просто гидропередаче, бесступенчато и автоматически, в зависимости от изменения внешней нагрузки, изменяется её передаточное отношение i, т. е. отношение частоты вращения ведомого вала (вала турбинного колеса) nT к частоте вращения ведущего вала (вала насосного колеса) nH: Лопастные колеса гидропередачи образуют в плоскости оси вращения круг циркуляции жидкости (рабочую полость) (рис. 3-1). Каждое лопастное колесо гидропередачи состоит из закрепленных на общем основании лопастей, по межлопастным каналам которых движется трансмиссионная жидкость, переходящая под действием развивающихся при вращении колеса центробежных сил из одного лопастного колеса в другое. В большинстве конструкций для снижения потерь мощности выход одного колеса максимально сближают с входом в другое лопастное колесо. Гидропередачи в зависимости от того, как происходит передача момента от насосного колеса к турбинному, подразделяют на: •    гидродинамические муфты (гидравлические муфты или гидромуфты); •    гидродинамические трансформаторы (гидравлические трансформаторы или гидротрансформаторы). 3.1. ГИДРОМУФТА Гидромуфта - это наиболее простая по устройству гидропередача, состоящая только из насосного и турбинного колеса (рис.3-2). Насосное    Турбинное колесо    Лопатки    колесо Рис.3-2 Насосное колесо приводится во вращение двигателем, с которым оно соединяется через маховик или стальную пластину. Турбинное колесо соединяется с ведущим валом коробки передач. Гидромуфта постоянно заполнена трансмиссионной жидкостью. При вращении насосного колеса жидкость, находящееся между его лопатками, под действием центробежной силы устремляется к периферийной части, и, благодаря изогнутой форме поперечного сечения насосного колеса выходит из него и сразу же попадает в турбинное колесо (рис.3-3), где она, воздействуя на лопатки, отдает турбинному колесу часть своей энергии. В результате турбинное колесо начинает вращаться. Находясь в насосном колесе, трансмиссионная жидкость совершает сложное движение: переносное, вращаясь вместе с насосным колесом, и относительное, двигаясь между лопатками от его внутренней части к периферии (рис.3-3). Величина крутящего момента на турбинном колесе определяется кинетической энергией переносного движения жидкости, величина которой в свою очередь пропорциональна квадрату частоты вращения насосного колеса или двигателя. Следует отметить одно весьма важное обстоятельство. Если угловая скорость одного из колес гидромуфты намного больше угловой скорости другого колеса, то, как показывают исследования, поток жидкости в круге циркуляции становится турбулентным (рис.3-4), что приводит к значительному снижению КПД гидромуфты. Возникновение такого потока нежелательно, поэтому необходимо вносить в конструкцию муфты такие конструктивные элементы, которые предотвращали бы возникновение турбулентного потока. Переносное ^движение масла Рис.3-3 Турбинное колесо Гибкий диск Относительное движение масла Ведущий вал коробки передач Лопатки
Один из способов ограничить вероятность возникновения в гидромуфте турбулентного потока - установка направляющего кольца (рис.3-5). Использование такого кольца внутри гидромуфты способствует формированию сглаженного (близкого к ламинарному) потока жидкости и, соответственно, повышению КПД гидромуфты.

V; Рис.3-5
Рассмотрим работу гидромуфты в процессе разгона автомобиля. В начале движения насосное колесо, жёстко соединенное с коленчатым валом двигателя, вращается, а турбинное колесо остается неподвижным, это состояние соответствует, нулевому значению передаточного отношения гидромуфты (/=0). Такой режим работы любой гидропередачи принято называть «стоповым» режим работы. На «стоповом» режиме неподвижная турбина, практически, не создает 25
никакого сопротивления жидкости в его относительном движении, но препятствует её переносному движению, забирая при этом от жидкости часть энергии. (рис.3-6) Поскольку турбина начинает вращаться с постоянно увеличивающейся угловой скоростью, то скорость относительного потока постепенно уменьшается, что вызвано возникновением в турбинном колесе под действием все той же центробежной силы встречного потока ATF (рис.3-7). В итоге, при передаточном отношении близком к единице, в гидромуфте под воздействием двух стремящихся навстречу друг другу потоков жидкости, формируются гидравлический замок, и скорость относительного потока жидкости практически отсутствует (рис.3-8). При этом насосное и турбинное колесо вращаются почти синхронно, с некоторым только лишь проскальзыванием. Относительный лоток Рис.3-6    Рис.3-7 Переход гидромуфты из состояния скольжения в состояние передачи полного крутящего момента происходит весьма быстро и эффективно. При изменении передаточного отношения / коэффициент трансформации K гидромуфты на любых режимах ее работы не изменяется и остается постоянно равным единице (при этом механические потери в гидромуфте не учитываются), т.е. крутящий момент насосного колеса равен крутящему моменту турбинного колеса МН = МТ. Коэффициент полезного действия гидромуфты на всех режимах работы фактически равен передаточному отношению I, и изменяется от нуля при неподвижном турбинном колесе до, теоретически, единицы, когда насосное и турбинное колесо вращаются с одно и той же угловой скоростью. Следует отметить, что при приближении передаточного отношения к единице (/^1), моменты на ведущем и ведомом валах гидромуфты стремятся к нулю (МН^0; МТ^0), и кроме того, кривая КПД также стремится к нулю. Рис. 3-8 3.2. ГИДРОТРАНСФОРМАТОР Более сложной гидропередачей является гидротрансформатор (рис.3-9), который способен непрерывно и, самое главное, автоматически изменять коэффициент трансформации в зависимости от сопротивления на его ведомом валу (по-существу от сопротивления движению автомобиля). На автомобилях гидротрансформатор впервые появился в 1948 году. Фирма Buick использовала его при разработке трансмиссии с автоматической коробкой передач Dynaflow. Начиная с этого времени, гидротрансформатор стал неотъемлемой частью трансмиссий с АКПП. Кожух гидропередачи Коленвал Рис.3-9 Типовой гидротрансформатор состоит из трех основных элементов (рис.39): •    насосного колеса; •    турбинного колеса; •    реакторного колеса. Реакторное колесо соединено с картером не жёстко, а через обгонную муфту и служит для поворота вектора скорости выходящего из турбинного колеса потока жидкости, таким образом, чтобы он совпадал с направлением вектора скорости вращения насосного колеса. Наличие обгонной муфты позволяет автоматически отключать реактор от картера, что переводит гидротрансформатор в режим работы гидромуфты. Так же как и в гидромуфте, в гидротрансформаторе для увеличения эффективности встроено направляющее кольцо. Оно предназначено для сглаживания вихревых потоков, возникающих в относительном потоке жидкости, что способствует увеличению КПД гидропередачи. Устройство и принцип работы гидротрансформатора подобны принципу работы и устройству гидравлической муфты. Насосное колесо также является ведущим и приводится во вращение двигателем. Трансмиссионная жидкость, находящаяся между лопатками насосного колеса под действием центробежной силы устремляется к его периферийной части и за счет специального профиля поперечного сечения насосного колеса попадает в турбинное колесо. В турбинном колесе жидкость отдает часть своей энергии, способствуя тем самым его вращению. На выходе из турбинного колеса трансмиссионная жидкость сразу же попадает в реакторное колесо, где с помощью лопаток имеющих специальный профиль изменяет направление движения. Затем жидкость вновь попадает в насосное колесо, но при этом, в результате работы реакторного колеса вектор его скорости совпадает с направлением вращения насоса. В этом случае остаточная энергия, которой обладает поток жидкости после выхода из турбинного колеса, увеличивает энергию насосного колеса и, следовательно, увеличивается энергия потока жидкости направленного от насоса к турбине. Таким образом, возникает эффект увеличения момента на турбинном колесе, по сравнению с тем моментом, который подводится к насосному колесу от двигателя в гидромуфте. Работу гидротрансформатора иллюстрирует его характеристика, представленная на рисунке 3-10 в виде диаграммы. По оси ординат на диаграмме отложено отношение моментов на турбинном и насосном колесах (коэффициент трансформации момента), а по оси абсцисс -отношение частот (относительная частота) вращения насосного и турбинного колес. К примеру, если скорость вращения насосного колеса (ведущее звено) увеличивается, а скорость вращения турбинного колеса (ведомое звено) уменьшается (уменьшается отношение частот вращения колес гидротрансформатора), коэффициент трансформации момента увеличивается. При уравнивании частот вращения насосного и турбинного колеса коэффициент трансформации момента стремится к единице. При максимальном коэффициенте трансформации отношение частот вращения колес равно нулю. В этой ситуации вращается только насосное колесо, а турбинное колесо остается неподвижным (условие начала движения автомобиля). Данная точка называется точкой начала движения (турбинное колесо еще не вращается). В точке начала движения коэффициент трансформации момента максимальный. Для большинства автоматических трансмиссий максимальный коэффициент трансформации момента лежит в интервале от 2,0 до 3,0. Передача мощности плавно возрастает, начиная от точки начала движения. Турбинное колесо начинает вращаться, передавая мощность к механизму трансмиссии. С увеличением отношения частот вращения колес трансформатора, коэффициент полезного действия при передаче мощности возрастает. При приближении значения коэффициента трансформации к единице коэффициент полезного действия начинает уменьшаться. (Реактор (Реактор остановлен)    вращается) Режим    Режим неподвижно (Максимальное отношение моментов) Рис. 3-10 В процессе увеличения передаточного отношения е, при увеличении частоты вращения турбинного колеса, происходит изменение направления вектора скорости потока жидкости, выходящего из турбинного колеса, при этом уменьшается скорость относительного потока жидкости. Наступает момент, когда вектор абсолютной скорости потока жидкости перейдет через условную горизонтальную линию и произойдет автоматическое отключение реактора от картера, поскольку при таком направлении действия потока жидкости обгонная муфта больше не сможет удерживать реактор неподвижным. Пока реактор остается неподвижным, эффективность передачи мощности продолжает падать. Однако в определенный момент муфта свободного хода позволяет реактору начать вращение. В результате реактор начинает свободно вращается вместе с потоком жидкости, никоим образом не воздействуя на него. Этот момент называется моментом срабатывания муфты свободного хода. Для разных гидродинамических передач, этот момент происходит приблизительно, при одном и том же значении передаточного отношения е=0,85, коэффициент полезного действия при этом, приблизительно равен 80%. Такое изменение режима работы реактора приводит к тому, что гидротрансформатор начинает работать в режиме гидромуфты, коэффициент трансформации момента которой равен единице (рис.3-10). Трансформация момента происходит при всех передаточных отношениях е от 0 до 0.85, вплоть до момента срабатывания муфты свободного хода. Этот режим работы называется режимом гидротрансформатора. В режиме гидротрансформатора реактор неподвижен. После прохождения точки срабатывания муфты свободного хода коэффициент трансформации момента становится равным единице. При всех относительных частотах вращения, расположенных на диаграмме правее точки срабатывания муфты свободного хода, коэффициент трансформации момента равен единице, а коэффициент полезного действия (эффективность передачи мощности ) возрастает. Этот режим работы называется режимом гидромуфты. Ввиду наличия некоторой пробуксовки колес у традиционных гидротрансформаторов максимальный коэффициент полезного действия лежит в пределах 95-98%. Блокировка гидротрансформатора Одним из недостатков любой гидропередачи является то, что на любом режиме движения автомобиля существует рассогласование частот вращения насосного и турбинного колес, так называемое скольжение гидропередачи. В лучшем случае, минимальная величина скольжения может составлять 3-6%. Наличие скольжения приводит к снижению КПД гидропередачи, что сказывается в потере некоторой части мощности двигателя и ухудшении топливной экономичности автомобиля. При движении автомобиля с постоянной скоростью наличие гидротрансформатора в трансмиссии не является необходимым, как это требуется на режимах разгона и торможения. Поэтому в 1978 году фирма Chrysler на режимах движения автомобиля с постоянной скоростью движения впервые стала использовать блокировку гидротрансформатора. В дальнейшем практически все автопроизводители перешли на использование блокируемых гидротрансформаторов. Блокировка гидротрансформатора улучшает топливную экономичность автомобиля, приблизительно, на 4-5%. Кроме того, использование режимов блокировки гидротрансформатора позволяет несколько снизить температуру ATF, что благоприятно сказывается на её свойствах и сроке службы. Фрикционная блокировочная муфта с пружинным демпфером Для блокировки гидротрансформатора чаще всего используется блокировочная муфта, которая позволяет при ее включении жёстко соединить между собой насосное и турбинное колесо. Это приводит к тому, что двигатель напрямую соединяется с ведущим валом коробки передач, и таким образом гидротрансформатор выключается из силового протока. В результате устраняется скольжение между насосным и турбинным колесами, что повышает топливную экономичность автомобиля. Типичные конструкции гидротрансформаторов с блокировочной муфтой показана на рисунках 3-12а) и 3-126). Рис.3-11 Ступица поршня блокировочной муфты шлицами соединяется со ступицей турбинного колеса. Между поршнем муфты и ступицей расположены пружины, играющие роль демпфера крутильных колебаний (рис.3-11). В процессе блокировки гидротрансформатора поршень совершает колебания относительно ступицы, деформируя пружины, которые поглощают энергию возбуждаемых двигателем крутильных колебаний. Крутящий момент двигателя при этом проходит через пружинный демпфер и попадает на ведущий вал АКПП. гидротрансформатора Рис.3-12 б) Для улучшения характеристик блокировочной муфты к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора или поршня диска приклеивается фрикционная накладка (рис.3-11 и 3-13). Рис.3-13
Блокировочные муфты всех гидротрансформаторов, используемых в трансмиссиях с АКПП, имеют, примерно, однотипные конструкции и схемы управления. На рисунке 3-14 упрощенно показан один из наиболее распространенных вариантов системы управления блокировочной муфтой гидротрансформатора. Для обеспечения выключенного состояния блокировочной муфты трансмиссионная жидкость из системы подпитки гидротрансформатора подается сначала в пространство между поршнем муфты и корпусом (рис.3-14а). Далее жидкость поступает в рабочую полость и затем уже попадает в систему охлаждения. Блокировочная муфта гидротрансформатора выключена Рис.3-14 а) Блокировочная муфта гидротрансформатора включена Рис.3-14 б)
Для блокировки гидротрансформатора клапан управления переключает контур, и трансмиссионная жидкость подается к поршню муфты с противоположной стороны (рис.3-14б). Под действием давления поршень перемещается и прижимается к корпусу гидротрансформатора. Жидкость, находящаяся в пространстве между поршнем и корпусом гидротрансформатора сливается при этом через вал турбины, что обеспечивает плавность включения муфты. Таким образом, турбинное колесо жёстко соединяется с валом двигателя, и гидротрансформатор становится заблокированным. Корпус гидротрансформатора Первоначально две половины корпуса гидротрансформатора стягивались болтами, что позволяло в случае необходимости производить разборку гидротрансформатора. Корпус современных гидротрансформаторов представляет собой сварную конструкцию, которая неразборна. Однако, при наличии специализированного оборудования, эти агрегаты можно разобрать и отремонтировать. Встречаются гидротрансформаторы, оборудованные сливными пробками (некоторые автомобили марок Lincoln и Mercedes), которые предназначаются для слива из них ATF. На большинстве автомобилей от сливных пробок в гидротрансформаторах отказались, поэтому осуществить полную замену ATF при техническом обслуживании проблематично. Г идротрансформатор Гидротрансформатор соединяется с двигателем с помощью диска, который в свою очередь крепится к фланцу коленчатого вала двигателя (рис.3-15). Для трансмиссии с АКПП не требуется обычного маховика, поскольку сам трансформатор, заполненный ATF, обладает достаточно большой массой. Использование гибкого диска позволяет компенсировать любой осевой люфт, вызванный износом или тепловым расширением металлических деталей. Обычно, к внешнему диаметру гибкого диска крепится ведомая шестерня стартера. На некоторых моделях автомобилей эта шестерня приваривается непосредственно к корпусу гидротрансформатора. Согласование характеристик двигателя и гидропередачи Для более рационального использования мощности двигателя необходимо согласование характеристик двигателя и гидропередачи. Как показывает анализ, это можно осуществить только двумя способами: изменения активного диаметра рабочего колеса D и подбором угла выхода лопаток насосного колеса вн1. При согласовании характеристик двигателя и гидропередачи следует обеспечить: 1)    использование номинальной мощности выбранного двигателя; 2)    расширение скоростного рабочего диапазона на выходе из гидропередачи и, как следствие этого, уменьшение числа передач коробки; 3)    высокие средние скорости движения автомобиля и движение на максимальной скорости по хорошей дороге (шоссе) с преодолением подъемов 24% без снижения скорости; 4)    возможность длительного движения в тяжелых условиях без перегрева ATF; 5)    работа двигателя (по возможности) на экономичных режимах расхода топлива; 6)    устойчивую работу двигателя при «стоповом» режиме (stall-тест при полностью остановленном вале турбинного колеса /=0). 4. ПЛАНЕТАРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ Планетарные коробки передач впервые появились на автомобилях в начале ХХ-го столетия. И первым серийно выпускаемым автомобилем с планетарной, но не автоматической, коробкой передач был знаменитый Ford-Т. Это была коробка, в которой реализовывались две передачи переднего хода, одна из которых прямая, и одна передача заднего хода. Коробка передач автомобиля Ford-Т состояла из двух планетарных рядов, двух ленточных тормозов и одной блокировочной муфты (рис.4-1). Причем оба планетарных ряда имеют одно общее водило, которое одновременно является и ведущим звеном 0. 4 __    12    3 Рис.4-1 а)    Рис.4-1 б) 0 - ведущее звено (маховик двигателя), 1 - тормоз передачи заднего хода; 2 - тормоз первой передачи; 3 - муфта второй (прямой) передачи, 4 - трехвенцовый сателлит; Х - 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 несовершенной, и, кроме того, наличие двух передач было явно недостаточно, но, несмотря на это, она долгое время использовалась на автомобилях Ford-Т. 4.1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАНЕРАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ И ИХ СВОЙСТВА Любой планетарный механизм (рис.4-2) состоит из ведущего (0) и ведомого (Х) 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 (рис.4-2) угловая скорость первого звена ш1=0. Тормоз может быть ленточным (Т1), дисковым (Т2) или в качестве тормоза может быть использована обгонная муфта (А1). ПР1 ПР2 Рис.4-2 Блокировочная муфта служит для жёсткого соединения (блокировки) любых двух звеньев планетарного механизма. При ее включении угловые скорости звеньев, которые она соединяет, становятся равными. Например, включение муфты М1 (рис.4-2) 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. 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 четырёхстепенной коробки передач для включения передачи необходимо воздействие на три элемента управления и т.д. Определить количество степеней свободы любой планетарной коробки передач достаточно просто. Для этого можно воспользоваться формулой Чебышева: W = П - кМех где W - число степеней свободы; п - число звеньев, включая ведущее и ведомое; кмех - число планетарных рядов, составляющих планетарный механизм. Так, например, коробка передач автомобиля Ford-T (рис.4-1) обладает двумя степенями свободы: а коробка передач, кинематическая схема которой представлена на рисунке 4-2, относится к трехстепеннным коробкам: 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, из теории планетарных передач, известно, что в коробке передач с двумя степенями свободы количество планетарных рядов должно быть равно количеству передач, реализуемых этой коробкой, без учета прямой передачи. В планетарной коробке передач с тремя степенями свободы один и тот же элемент управления используют на нескольких передачах, и число передач n определяется как сочетание из m элементов управления по 2. n < cm = Планетарные механизмы (ряды) Планетарные механизмы появились на американских автомобилях в начале прошлого столетия. Их использование на легковых автомобилях и грузовиках малой грузоподъемности было обусловлено неоспоримым преимуществом: минимальные габариты по сравнению с обычными зубчатыми передачами. Кроме того, вальные коробки передач со скользящими зубчатыми колесами на ранних этапах развития не имели синхронизаторов, и это требовало особой квалификации при переключении передач. Первые планетарные коробки передач имели только две передачи, хотя имеется информация о том, что в 1906 году Cadillak использовал планетарный механизм, реализующий три передачи. Ранние конструкции планетарных коробок передач имели ряд существенных недостатков. Они были шумные, имели малую долговечность подшипников (в то время для установки шестерён на валы использовались подшипники скольжения) и из-за перекосов вызванных их неравномерным износом при включении ленточных тормозов начинали вибрировать. Появление вальных коробок передач с передвижными каретками приводит, в конечном счете, к их большей популярности по сравнению с планетарным коробками, и, практически, к повсеместному их использованию на легковых и грузовых автомобилях. Однако, на автомобиле Ford-T, планетарная коробка использовалась вплоть до 1928 года. Планетарные механизмы были вновь использованы в 1930 году американской фирмой Bоrg-Wamer в автоматической коробке передач Hydra-Matic. Проведенный большой объём исследований, а также использование косозубых зацеплений, легированных сталей, термообработки металла и игольчатых подшипников устранили многие недостатки ранних конструкций планетарных механизмов. В настоящее время планетарные механизмы имеют широчайший диапазон использования, как в колесной, так и гусеничной технике. Общие понятия зубчатых передач Определим общие понятия, используемых в теории зубчатых передач. ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ МЕХАНИЗМА «/». Это отношение частоты вращения ведущего вала п0 к частоте вращения ведомого вала nx. ПОНИЖАЮЩАЯ ПЕРЕДАЧА. Передача, передаточное отношение которой по абсолютной величине больше 1. В этом случае крутящий момент на ведомом валу Mx механизма больше момента на ведущем валу М0 на величину передаточного отношения, а частота вращения ведомого вала на эту же величину меньше частоты вращения ведущего вала т.е. M0<Mx и n0>nx ПОВЫШАЮЩАЯ ПЕРЕДАЧА. Передача, передаточное отношение которой по абсолютной величине меньше 1. В этом случае крутящий момент на ведомом валу механизма меньше момента на ведущем валу на величину передаточного отношения, а частота вращения ведомого вала на эту же величину больше частоты вращения ведущего вала, т.е. M0>Mx и n0<nx. ПРЯМАЯ ПЕРЕДАЧА. Передача, передаточное отношение которой равно 1, т.е. крутящий момент и частота вращения ведомого вала равны моменту и частоте вращения ведущего вала M0=Mx и n0=nx. 4.2. УСТРОЙСТВО ПЛАНЕТАРНОГО РЯДА Конструкции планетарных рядов достаточно разнообразны. Рассмотрим наиболее простой и распространённый тип планетарного ряда (рис.4-3). Он состоит из трех основных звеньев: •    малого центрального колеса (МЦК) или солнца, которое находится в постоянном зацеплении с шестернями, называемыми сателлитами. •    водила, с установленными в нем сателлитами, которые могут вращаться относительно своих осей; •    большого центрального колеса (БЦК) или короны, которое находится в постоянном зацеплении с сателлитами и окружает всю конструкцию. Солнце, водило и корона вращаются относительно одной общей оси, в то время, как сателлиты планетарной передачи вращаются относительно собственных осей и вместе с водилом относительно общей оси. При этом следует отметить, что сателлиты планетарной передачи являются составной частью водила и не относятся к основным звеньям планетарного ряда.
1- малое центральное колесо (солнце); 2 - большое центральное колесо (корона); 3 - водило; 4 - сателлиты. Рис. 4-3 Название этого механизма происходит от сателлитов, которые подобно планетам, вращаются относительно своих осей и в то же время вокруг малого центрального колеса, которое далее мы будем называть солнечной шестернёй или просто солнцем. Что же так привлекает конструкторов к планетарным механизмам? Здесь можно перечислить несколько пунктов: 1.    Все элементы планетарной передачи вращаются относительно общей оси, что делает ее компактной. 2.    Планетарные передачи, несмотря на их компактные размеры, могут передавать большие крутящие моменты по сравнению к другим типами передач. Это объясняется тем, что крутящий момент передается несколькими сателлитами планетарной передачи, что позволяет значительно снизить контактные напряжения на поверхностях зубьев. 3.    Расположение элементов планетарного ряда позволяет относительно просто организовывать их систему управления (имеется в виду оборудование тормозами и блокировочными муфтами). 4.    При удачном выборе кинематической схемы коэффициент полезного действия (КПД) таких передач имеет высокое значение. 4.3. УРАВНЕНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ЗВЕНЬЕВ ПЛАНЕТАРНОГО Следующее уравнение описывает связь между угловыми скоростями звеньев планетарного ряда: (1- I12) ®3 = ®1- il2 ®2    (41) где 1 - индекс солнечной шестерни; 2    - индекс короны; 3    - индекс водила; внутреннее передаточное отношения планетарного 12
механизма. Модуль внутреннего передаточного отношения определяется, достаточно просто, отношением числа зубьев шестерён, входящих в состав планетарного ряда. Так для планетарного ряда, изображенного на рисунке 4-3, 12
z
где z1 - число зубьев солнца; z2 - число зубьев короны. Таким образом, зная величину внутреннего передаточного отношения, а для конкретного планетарного ряда она постоянна, и имея зависимость, связывающую угловые скорости трех основных звеньев планетарного ряда, можно определить свойства этого механизма. Основным параметром, определяющим свойства планетарного ряда, является внутреннее передаточное отношение i12 . В зависимости от того, как вращается солнце при остановленном водиле, внутреннее передаточное отношение планетарного ряда может быть либо положительным, либо отрицательным. Если они вращаются в одном и том же направлении, то внутреннее передаточное отношение положительное, в противном случае оно отрицательное. Так для простого планетарного ряда, представленного на рисунке 4-3, солнце и корона при остановке водила будут вращаться в различных направлениях, и, следовательно, внутреннее передаточное отношение этого ряда - отрицательное. Все планетарные ряды в зависимости от знака внутреннего передаточного отношения, определенного при остановленном водиле, разделяются на два класса: 1.    Планетарные ряды с положительным внутренним передаточным отношением, т.е. с /12>0. 2.    Планетарные ряды с отрицательным внутренним передаточным отношением, т.е. с /12<0. 4.4. ТИПЫ ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ Как уже отмечалось, кинематических схем построения планетарных рядов имеется достаточно большое количество. Наиболее известным планетарным рядом для всех автолюбителей является дифференциал (рис.4-4), без которого не обходится ни один современный автомобиль. Рис.4-4
1 - центральное колесо; 2 - водило; 3 - сателлиты
Отличительной особенность дифференциала является то, что он имеет центральные колеса одинакового размера, поэтому внутреннее передаточное отношение этого механизма равно -1. Минус означает, что дифференциал относится ко второму классу планетарных механизмов, т.е. при остановке водила центральные колеса будут вращаться в разные стороны. Рассмотрим другие типы планетарных рядов. На рисунке 4-5 представлены планетарные ряды, относящиеся к первому классу. а)
в)
W Рис.4-5
1 - малое центральное колесо; 2 - большое центральное колесо; 3 - водило; 4 - одновенцовые сателлиты; 5 - двухвенцовые сателлиты.
Примеры построения планетарных рядов, относящихся ко второму классу, представлены на рисунке 4-6. a)


Рис.4-6
1 - малое центральное колесо; 2 - большое центральное колесо; 3 - водило; 4 - одновенцовые сателлиты; 5 - двухвенцовые сателлиты.
Планетарные ряды, изображенные на рисунках 4-5а, 4-5в, 4-6б, 4-6в, построены с использованием двухвенцовых сателлитов. Планетарный ряд на схеме 4-6в, носит название несимметричного дифференциала, а ряд, представленный на рисунке 4-6г, называется планетарным рядом со сцепленными сателлитами. Из планетарных механизмов, показанных на рисунках 4-5 и 4-6, наибольшее распространение получили механизмы второго класса с одновенцовыми сателлитами (рис.4-6а), которые отличаются простотой изготовления, малыми размерами и высокими значениями КПД. Однако это не означает, что в практике проектирования планетарных коробок передач используется только этот тип планетарных механизмов. Во многих случаях наибольшую компактность и конструктивную целесообразность проектируемой коробки передач удается обеспечить, используя механизмы разных типов. В отношении наиболее распространенного планетарного механизма с одновенцовыми сателлитами (рис.4-6а), малые центральные зубчатые колеса которых принято называть солнечными шестернями, а большие - коронами или эпициклами. 4.5. СВОЙСТВА ПЛАНЕТАРНОГО РЯДА, ВЫЧИСЛЕНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ Свойство блокироваться Нетрудно показать, что если угловые скорости двух звеньев планетарного ряда равны, то и угловая скорость третьего звена будет равна угловой скорости этих двух звеньев. Пусть, например, со1=а3, тогда из формулы (4.1) получим: (1- ii2) 03 = 01- il2 02 =>    (1-ii2)®1=®r il2 02, -11201— 11202 01=02=03,
т.е. угловые скорости всех звеньев в этом случае одинаковы, и планетарный ряд будет вращаться как одно целое. Аналогичный результат можно получить и в двух других случаях, когда т1=т2 и со2=оз. Отсюда вытекает известное свойство блокировки планетарного ряда: если установить блокировочную муфту между любыми двумя звеньями планетарного ряда (рис.4-7), то при ее включении планетарный ряд будет заблокирован, и его передаточное отношение будет равно 1. 1 - солнце; 2 - корона; 3 - водило; 4 - блокировочная муфта. Рис.4-7 Свойство работать в режиме редуктора Рассмотрим это свойство на примере планетарного ряда второго класса, т.е. с отрицательным внутренним передаточным отношением (/12<0). Здесь возможны два варианта. Первый. Пусть корона остановлена (02=О), водило назначим ведомым звеном планетарного ряда, а солнце - ведущим звеном (рис.4-8а). Тогда в соответствии с формулой (4.1) передаточное отношение механизма будет определяться зависимостью: &1 л . 1 = —— = I — 1 *13    1 12. co3 Рис.4-8 т.е. получаем редуктор, передаточное отношение которого на единицу больше внутреннего передаточного отношения самого планетарного ряда при остановленном водиле. Второй. Пусть корона будет ведущим звеном планетарного ряда, водило -ведомым звеном, а солнце - остановлено (т1=0) (рис.4-8б). Тогда после небольшого преобразования формулы (4.1) получим: 1
12
12
Свойство работать в режиме повышающей передачи Опять-таки, рассмотрим это свойство на примере планетарного ряда второго класса, т.е. с отрицательным внутренним передаточным отношением (/12<0). Здесь также возможны два варианта. Первый. Пусть корона будет остановлена (<э2=0), водило - ведущим звеном планетарного ряда, а солнце - ведомым звеном (рис.4-9а). Тогда в соответствии с (4.1) передаточное отношение механизма будет определяться следующей зависимостью: (03 1 131 = = ~л ; . &1 1 - 112 Рис.4-9 Второй. Пусть корона будет ведомым звеном планетарного ряда, водило -ведущим звеном планетарного ряда, а сонлце - остановлено (ю=0) (рис.4-9б). Тогда в соответствии с (4.1) передаточное отношение механизма будет определяться следующей зависимостью: ■ _юз _ *12 *32 _ _ л . . Ю2 1 — *12 Анализ полученной зависимости показывает, что в этом случае будет получена повышающая передача. Свойство реверсивности Использование этого свойства позволяет организовать в коробках передач передачу заднего хода. Так же, как и в трех предыдущих случаях исследуем свойство реверсивности на примере планетарного ряда второго класса. Здесь возможны, опять-таки два варианта. Первый. Пусть корона будет ведомым звеном планетарного ряда, водило -остановлено (ю=0), а солнце - ведущим звеном (рис.4-10а). Тогда в соответствии с (4.1) передаточное отношение механизма будет равно внутреннему передаточному отношению планетарного ряда *12 _ _ *12 . га
2 (ведомое звено
1 (ведущее звено
_ _ 1 (ведомое звено
2 (ведущее, звено а)
Рис.4-10 Поскольку у планетарных механизмов второго класса внутреннее передаточное отношение отрицательное, то получаем редуктор с отрицательным передаточным отношением. Второй. Пусть корона будет ведущим звеном планетарного ряда, водило -остановлено (шз=0), а солнце - ведомым звеном (рис.4-10б). Тогда т.е. получаем мультипликатор (повышающую передачу) с отрицательным передаточным отношением (поскольку /12<0). Определение чисел зубьев зубчатых колес планетарного ряда В планетарных механизмах нельзя произвольно назначать числа зубьев, поскольку необходимо, прежде всего, обеспечить совпадение осей вращения центральных зубчатых колес. Кроме того, необходимо обеспечить возможность сборки механизма, т.е. гарантировать нормальное зацепление зубьев центральных колес с зубьями сателлитов, а также отсутствие задевания сателлитов друг за друга. В дополнение следует иметь в виду, что число зубьев наименьшего колеса должно быть таким, чтобы была исключена при их изготовлении вероятность подрезания. Условие соосности Выполнение этого условия обеспечивает соосность центральных зубчатых колес и водила. Для планетарных механизмов с одно- и двухвенцовыми сателлитами (рис.4-5 и 4-6) условие соосности выглядит следующим образом: разность чисел зубьев короны и солнца должна быть кратна двум. Следовательно, числа зубьев центральных колес могут быть либо четными, либо нечетными. Условие сборки Это условие определяет возможность сборки планетарного механизма, т.е. возможность нормального зацепления зубьев центральных колес с зубьями сателлитов (рис.4-11). Для планетарного механизма с одновенцовыми сателлитами условие сборки заключается в том, что сумма чисел зубьев солнца и короны должна быть кратна числу сателлитов. Полученное условие сборки распространяется и на планетарные механизмы с отрицательными внутренними передаточными отношениями и сцепленными сателлитами (рис.4-5 и 4-6); в них также сумма чисел зубьев центральных колес должна быть кратна числу пар сцепленных сателлитов. На практике, условия соосности и сборки не всегда выполняются на 100%, что компенсируется наличием зазоров в зацеплениях зубчатых колес. 4.6. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ Долгое время легковые автомобили оснащались трехскоростными автоматическими коробками передач. Причем, как правило, они строились по одной из двух кинематических схем: •    схеме Симпсона (RAVIGNEAUX); •    схеме Равинье (SIMPSON), в которой используется планетарный ряд со сцепленными сателлитами. Схема Симпсона - состоит из двух последовательно расположенных планетарных рядов (рис.4-12). Оба ряда относятся ко второму классу планетарных механизмов, т.е. их внутренние передаточные отношения при остановленном водиле имеют отрицательные значения. Для управления, как правило, используются две блокировочные муфты, два ленточных тормоза и обгонная муфта. Особенностью является объединенные в одно звено солнечные шестерни этих двух планетарных рядов. Корона первого планетарного ряда и общие солнечные шестерни могут с помощью двух блокировочных муфты жёстко соединяться с ведущим звеном 0. Водило второго планетарного ряда оборудовано тормозом. Ведомое звено X входит в оба планетарных ряда - в первый в качестве водила, а во второй в качестве короны. Схема Симпсона позволяет реализовать следующие режимы: •    нейтраль; •    две понижающие передач; •    прямую передачу; •    передачу заднего хода. 4 5 1 2 Рис.4-12 В схеме Равинье (рис.4-13) два планетарных ряда, также относящихся ко второму классу планетарных рядов, имеют общее водило с тремя парами сцепленных сателлитов. Каждая такая пара состоит из одного короткого и одного длинного сателлита. Каждая из двух независимых солнечных шестерён имеет зацепление с одним из двух сцепленных сателлитов. Кроме того, имеется одна корона, которая входит в зацепление с длинными сателлитами. Для управления используются две блокировочные муфты, два тормоза и одна обгонная муфта. Схема позволяет реализовать следующие режимы: •    нейтраль; •    две понижающие передач; •    прямую передачу; •    передачу заднего хода. 5    2 Рис.4-13 Схема Симпсона, в отличие от Равинье позволяют получить независимые передаточные числа первой и второй передач. Требование повышения топливной экономичности транспортных средств потребовало наличия в коробке четвертой, повышающей передачи, что привело к появлению на легковых автомобилях четырехскоростных АКПП. Для этого на первом этапе пошли простым путем, а именно дополнили уже существующие трехскоростные схемы дополнительным, так называемым, повышающим планетарным рядом. Таким образом, в коробке передач появился третий планетарный ряд с тремя элементами управления, что само собой увеличило ее габариты и вес. В дальнейшем разработчики стали искать новые кинематические схемы, позволяющие реализовать четыре передачи с помощью двух планетарных рядов и меньшего количества элементов управления. Дополнительный повышающий планетарный ряд устанавливался как перед основной коробкой передач (рис.4-14), так и после нее (рис.4-15). В повышающем планетарном ряду ведущим звеном является водило, а ведомым - корона. Этот ряд, как правило, оборудован блокировочной муфтой, муфтой свободного хода, дублирующей блокировочную муфту, и тормозом солнечной шестерни. На первых трех передачах переключения происходят в основной трехступенчатой коробке передач, а повышающий планетарный ряд заблокирован с помощью муфты свободного хода или блокировочной муфты (рис.4-14, 4-15). Для получения повышающей передачи в основной коробке включается третья (прямая) передача, а в повышающем планетарном ряду выключается блокировочная муфта и включается тормоз солнечной шестерни. Повышающий планетарный Рис.4-14. Рис.4-15.
Появление в трехскоростных АКПП повышающего планетарного ряда привело к тому, что они стали четырехстепенными: W=n-kмex=7-3=4. Поэтому для получения жёсткой кинематической связи между ведущим и ведомым звеньями необходимо включить три элемента управления. В настоящее время, практически, все фирмы, занимающиеся разработкой автоматических коробок передач, выпускают четырехскоростные АКПП, в которых используются только два планетарных ряда. Подавляющее большинство этих коробок передач, обладают тремя степенями свободы, что упрощает их систему управления. Ниже представлены некоторые кинематические схемы четырехскоростных коробок передач производства Mitsubishi. F4A2, F4A3, W4A3 3 -тормоз «kick-down»;    6 - задняя муфта; 4    - тормоз первой передачи и передачи 7 - крайняя муфта; заднего хода;    8 - обгонная муфта первой передачи. 5    - передняя муфта; Диапазон Передача Передаточное отношение Рис.4-16 бхз    87 2    - тормоз 2nd;    6 - муфта UD; 3    - тормоз LR;    7 - муфта OD; 8 - муфта REV. Диапазон Передача Передаточное отношение Рис.4-17 7 8    2    3 5    6 2    - тормоз 2ND;    6 - муфта UD; 3    - тормоз LR;    7 - муфта OD; 5 - обгонная муфта LR;    8 - муфта REV. Диапазон Передача Передаточно е отношение
Рис.4-18
78    2    3 5 X 6 9 10
Понижающий планетарный ряд
2    - тормоз второй передачи;    8 - муфта передачи заднего хода;
3    - тормоз первой передачи и передачи    9 - муфта понижающего планетарного заднего хода;    ряда;
5    - обгонная муфта первой передачи;    10 - ленточный тормоз понижающего
6    - муфта понижающих передач;    планетарного ряда;
7    - муфта повышающей передачи;    11 - обгонная муфта понижающего
планетарного ряда.
Данная трансмиссия имеет четыре степени свободы._
Режим
Передача
Переда
точное
отноше
Рис.4-19.
5. ФРИКЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ АКПП
В предыдущей главе мы познакомились с устройством и свойствами планетарных механизмов. Для получения жёсткой кинематической связи между ведущим и ведомым валом в таких механизмах необходимо включать определенные комбинации элементов управления, в качестве которых в автоматических коробках передач используются, как отмечалось в предыдущей главе, фрикционные элементы: ленточные, дисковые или обгонные муфты.
Обгонные муфты относятся к автоматическим элементам управления, и поэтому не требуют никаких приводов управления ими.
Управление ленточными и дисковыми элементами управления в АКПП осуществляется с помощью гидравлики. Гидравлический привод представляет собой устройство, состоящее из насоса, одного или нескольких клапанов и гидроцилиндра или бустера (гидропривода).
5.1. ЛЕНТОЧНЫЕ ТОРМОЗА
Ленточный тормоз, как уже отмечалось, используется для остановки одного из звеньев АКПП, и состоит из тормозной ленты и тормозного барабана (рис.5-1). Тормозная лента практически полностью охватывает тормозной барабан; один ее конец жёстко прикреплен к картеру АКПП, а второй соединен либо с помощью штока, либо через рычажный механизм с поршнем гидропривода.
Тормозная
лента
Тормозной барабан
\
Рис. 5-1
В выключенном состоянии между лентой и барабаном должен быть некоторый зазор (рис.5-2а), в результате тормозная лента ни коем образом не воздействует на барабан, и он может беспрепятственно вращаться. Для включения тормоза в цилиндр сервопривода подается давление и шток, жёстко соединенный с поршнем гидроцилиндра, перемещает конец тормозной ленты так, чтобы зазор между лентой и барабаном уменьшился до нулевого значения (рис.526).
Сервоцилиндр Рис. 5-2 б)
Рис. 5-2 а) При соприкосновении ленты с барабаном за счет силы трения создается момент торможения. В результате барабан останавливается и удерживается лентой в неподвижном состоянии до тех пор, пока давление в гидроцилиндре не будет сброшено. Величина момента силы трения ленточного тормоза определяется радиусом тормозного барабана, материалами контактирующих поверхностей, условием работы пары трения (в сухую или в ATF), шириной тормозной ленты и создаваемой давлением в гидроцилиндре силой натяжения тормозной лентой. Тормозные ленты, как правило, изготавливаются из листвой стали. В некоторых случаях тормозные ленты делают из чугуна. Но независимо от того, из какого материала изготовлена тормозная лента, для увеличения коэффициента трения между тормозной лентой и барабаном и стабилизации его значения в процессе скольжения, к внутренней поверхности тормозной ленты прикрепляется специальная фрикционная накладка. Эта накладка может быть изготовлена из бумаги, асбеста или металлокерамики, и закрепляется на тормозной ленте с помощью заклепок или специального термостойкого клея. Металлокерамические накладки способны выдерживать большие удельные давления, что важно с точки зрения величины тормозного момента, развиваемого силой трения. Однако, использование металлокерамических накладок вызывает повышенный износ тормозного барабана. Кроме того, продукты износа попадают в клапанную коробку и вызывают засорение жиклёров и заклинивание клапанов, что, в конечном счете, приводит к полному выходу из строя всей АКПП. Поэтому металлокерамические накладки используются только в коробках передач, предназначенных для работы с мощными двигателями, когда фрикционные элементы должны обеспечивать большие тормозные моменты. В АКПП современных легковых автомобилей используются фрикционные накладки, изготовленные на бумажно-целлюлозной основе. Такие накладки сами обладает, как это не парадоксально, высокими износостойкими свойствами и не вызывают большого износа поверхности тормозного барабана. Ленточные тормоза, используемые в АКПП, работают в ATF, т.е. используется пара трения «бумага-металл», работающая в трансмиссионной жидкости. Работа фрикционной пары трения в ATF позволяет значительно увеличить, по сравнению такой же парой, но работающей в сухую, долговечность ленточного тормоза, обеспечить более стабильное значение коэффициента трения и реализовать большие удельные напряжения, возникающие во фрикционном материале во время работы тормоза. При высокой температуре ATF быстро испаряется с поверхности бумажной накладки и, кажется, что трение должно происходить в сухую, что чревато быстрым обугливанием бумаги и выходом из строя тормоза. Однако, под действием силы трения бумага сжимается, и ATF из ее внутренних микроячеек выжимается на поверхность трения, обеспечивая тем самым тонкую пленку между фрикционной накладкой и тормозным барабаном, снижая при этом и температуру в зоне их контакта. Кроме того, для обеспечения нормальной работы пары трения на поверхности трения накладок выполняют кольцевые канавки (рис.5-3), из которых ATF постепенно затягивается в зону контакта накладки с тормозным барабаном. Тем самым обеспечивается граничное трение между контактируемыми поверхностями в процессе включения ленточного тормоза. Рис. 5-3 Допускаемая скорость скольжения на поверхности барабана для ленточных тормозов - 30,5 м/с, а максимальная температура не должна превышать 316-427°C. Конструкции тормозных лент В зависимости от величины тормозного момента, который должен обеспечить ленточный тормоз, тормозные ленты различаются как по размерам, так и конструктивно. По конструкции ленточные тормоза классифицируется на два типа: •    простой; •    двойной. Простой ленточный тормоз имеет сплошную неразрезанную металлическую ленту, к которой прикреплена фрикционная накладка (рис.5-4а). Лента двойного ленточного тормоза имеет два продольных разреза (рис.5-4б). Двойной ленточный тормоз более эластичен в поперечном направлении. Это весьма важное обстоятельство, поскольку любой тормозной барабан за счет неточности изготовления и неравномерного износа далек от идеальной цилиндрической формы. Поэтому в случае жёсткой в поперечном направлении ленты, какой является лента простого тормоза, отклонение поверхности барабана от цилиндрической формы, приведет к появлению участков ленты, которые не будут плотно прижиматься к барабану. Это обстоятельство снижает величину момента трения, создаваемого ленточным тормозом. Продольные разрезы тормозной ленты, которые имеет двойной тормоз, делают ленту более эластичной в поперечном направлении, что позволяет снизить процент поверхности трения ленты, неплотно контактирующей с поверхностью барабана. В результате увеличивается величина момента трения, создаваемого двойным ленточным тормозом. Поэтому в случае использования двойного ленточного тормоза, создается несколько больший тормозной момент, и процесс остановки тормозного барабана происходит гораздо мягче в сравнении с простым ленточным тормозом. Рис. 5-4 б) Рис. 5-4 а)
Однако, стоимость изготовления ленты простого тормоза заметно дешевле стоимости изготовления тормозной ленты двойного тормоза. В результате простой ленточный тормоз используется в АКПП легковых автомобилей гораздо чаще, чем двойной. Эффективность работы ленточного тормоза во многом определяется способом закрепления концов его ленты. При закреплении концов тормозной ленты необходимо учитывать направление вращение тормозного барабана. Пусть, например, концы тормозной ленты закреплены так, как показано на рисунке 5-5а), и тормозной барабан вращается по часовой стрелке. При соприкосновении тормозной ленты с барабаном возникает момент силы трения, действующий в равной степени, как на тормозной барабан, так и на тормозную ленту. Причем момент, действующий на тормозную ленту, будет направлен в сторону ее растяжения. Таким образом, направление действия на ленту момента трения и силы сервопривода совпадают, т.е. при таком закреплении концов и направлении вращения тормозного барабана возникает эффект самозатягиания тормоза. Поэтому для создания требуемого тормозного момента со стороны гидроцилиндра требуется незначительное усилие, и торможение барабана происходит весьма эффективно. Тормозная лента Тормозной барабан Направление действия силы сервопривода М Тормозной барабан Тормозная лента Направление действия силы сервопривода
т Рис.5-5 а)
мт

t
t
Рис.5-5 б)
Теперь пусть закрепление концов ленты останется прежним, а тормозной барабан вращается против часовой стрелки (рис.5-5б). Это приведет к изменению направления действие момента силы трения на тормозную ленту. Момент будет направлен в сторону сжатия ленты, в то время, как сила гидроуилиндра, по-прежнему, остается направленной в сторону растяжения ленты. Таким образом, момент силы трения препятствует затяжке ленточного тормоза, и в случае использования такого же по мощности гидроцилиндра, что и в первом примере, процесс торможения барабана будет более растянутым во времени (см. графики на рис.5-5). Поэтому для того, чтобы ленточный тормоз был столь эффективен, как и в предыдущем примере, необходимо использовать более мощный гидроцилиндр. Большое влияние на качество включения ленточного тормоза оказывает величина зазора между тормозной лентой и тормозным барабаном в выключенном состоянии. В процессе эксплуатации в результате износа фрикционной накладки этот зазор постоянно увеличивается. Слишком большой зазор приводит к ухудшению качества переключения передачи. Поэтому в АКПП ранних годов выпуска требовалась периодическая регулировка зазоров ленточных тормозов. В конструкциях АКПП более поздних разработок таких регулировок производить не требуется, поскольку это происходит автоматически. Гидроцилиндры сервоприводов ленточных тормозов Для управления ленточным тормозом, как уже отмечалось, используются сервопривод, одним из элементов которого является гидроцилиндр (рис.5-6). К поршню гидроцилиндра жестко прикреплен шток, с помощью которого и осуществляется воздействие на один из концов тормозной ленты. Шток Рис. 5-7
Цилиндр \
Пружина Гш.1
Отверстие для подвода давления
Поршень Рис. 5-6
Пружина предназначена для предотвращения произвольного перемещения поршня, когда ленточный тормоз находится в выключенном состоянии, и возвращения поршня в исходное состояние при выключении ленточного тормоза. Для включения ленточного тормоза, ATF под давлением подается в гидроцилиндр (рис.5-7). Сила, создаваемая при этом на поверхности поршня, пропорциональна давлению жидкости p и площади поршня F: Под действием этой силы поршень начинает перемещаться, сжимая при этом пружину, и шток, который либо непосредственно, либо через систему рычагов, прижимает тормозную ленту к барабану. Выключение ленточного тормоза можно осуществить несколькими способами. В самом простом варианте полость гидроцилиндра, куда подается ATF для включения тормоза, отключается от напорной магистрали и соединяется со сливной магистралью (рис.5-8). В результате давление в цилиндре резко уменьшается до нуля и поршень под действием силы пружины возвращается в исходное состояние, выключая при этом ленточный тормоз. Недостатком такого способа выключения является то, что пружина одна не может обеспечить требуемый зазор между тормозной лентой и барабаном. Это обстоятельство увеличивает вероятность их контакта в выключенном состоянии. Выделяющееся при этом тепло может вызвать перегрев ATF и подгорание фрикционной накладки, результатом чего будет выход из строя всего ленточного тормоза, а в последствии и других элементов АКПП. Рис. 5-9 Поэтому для выключения ленточного тормоза в АКПП используется помимо пружины, еще и давление жидкости, которое подается в ту полость цилиндра, в которой расположена пружина (рис.5-9). Как только полость цилиндра, в которой давление действует на поршень в сторону включения ленточного тормоза, соединяется со сливной магистралью, так сразу же в противоположную полость цилиндра подается давление, которое создает на поверхности поршня силу, направленную в ту же сторону, что и сила пружины. Под действием этих двух сил поршень возвращается в исходное положение. Причем давление жидкости в полости цилиндра, где расположена пружина, поддерживается во многих случаях до тех пор, пока не возникнет необходимость нового включения ленточного тормоза. Таким способом осуществляется предотвращение возможности произвольного соприкосновения тормозной ленты с барабаном. Пружина Рис. 5-8
Способы воздействия гидроцилиндра на ленточный тормоз Воздействие гидроцилиндра на ленточный тормоз может быть осуществлено тремя способами: •    напрямую; •    с помощью системы рычагов; •    консольно. В первом способе шток гидроцилиндра непосредственно воздействует на свободный конец тормозной ленты (рис.5-10). В этом случае для того, чтобы развить требуемый момент торможения гидроцилиндр должен иметь сравнительно большой диаметр, поскольку, как уже было отмечено, усилие создаваемое гидроцилиндром прямо пропорционально диаметру его поршня. Поэтому прямой способ воздействия на ленточный тормоз используется в тех случаях, когда конструкция АКПП позволяет размещать в ее картере гидроцилиндр большого диаметра. регулировки Рис. 5-10 Такой способ воздействия сервопривода на ленточный тормоз использовался в АКПП более ранних конструкций. Способ, в котором воздействие на ленточный тормоз осуществляется с помощью системы рычагов (рис.5-11), используется в тех случаях, когда по конструктивным соображениям гидроцилиндр невозможно разместить таким образом, чтобы он напрямую мог воздействовать на тормозную ленту. Рычаг Рис. 5-11 Способ воздействия на ленточный тормоз с помощью системы рычагов позволяет путем соответствующего подбора плеч рычагов увеличивать силу, развиваемую сервоприводом. Чем больше плечо рычага, на который воздействует шток гидроцилиндра, тем больше усилие затяжки ленточного тормоза. Поэтому при таком способе затяжки ленточного тормоза появляется возможность уменьшения диаметра гидроцилиндра, а для обеспечения требуемого усилия затяжки тормоза, необходимо подобрать соответствующие плечи системы рычагов. В случае консольного воздействия сервопривода на ленточный тормоз, используется рычаг, который одновременно действует на оба конца тормозной ленты (рис.5-12). Рис. 5-12 В отличие от двух предыдущих вариантов, здесь оба конца тормозной ленты свободны, т.е. ни один из концов не прикреплен жёстко к картеру АКПП. При включении тормоза шток гидроцилиндра поворачивает рычаг, который другим своим плечом через тягу воздействует на один из двух концов тормозной ленты. Одновременно с этим консоль перемещает другой конец тормозной ленты в сторону оси качения рычага. В результате оба конца тормозной ленты сближаются, и она начинает взаимодействовать с тормозным барабаном. Поскольку ни один из концов тормозной ленты жёстко не прикреплен к картеру АКПП, то тормозная лента в этом случае имеет возможность самоустанавливаться относительно тормозного барабана. В результате этого лента более равномерно обхватывает тормозной барабан, что приводит к меньшему износу фрикционных накладок и созданию большего тормозного момента. 5.2. ДИСКОВЫЕ ТОРМОЗА И МУФТЫ Наиболее часто используемыми фрикционными элементами управления в АКПП являются дисковые тормоза и блокировочные муфты. Это объясняется, прежде всего, тем, что дисковые фрикционные элементы управления позволяют формировать большие площади поверхности трения, чем это, например, возможно в случае ленточного тормоза. А, как известно, чем больше поверхность трения фрикционного элемента, тем больший момент он может создавать. Принцип работы дискового тормоза ничем не отличается от принципа работы блокировочной муфты. Разница заключается только лишь в том, что дисковый тормоз соединяет какое-либо звено коробки передач с картером, а блокировочная муфта соединяет между собой два звена АКПП. Барабан \    Уплотнения Возвратные пружины и нажимной диск не показаны. Рис. 5-13 Дисковый фрикционный элемент состоит из следующих основных элементов (рис.5-13): •    дисков с фрикционными накладками (как правило, с внутренними шлицами)); •    дисков без накладок (со шлицами на наружном диаметре); •    нажимного диска; •    упорного диска; •    поршня; одной или нескольких возвратных пружин; барабана, в котором размещаются диски и поршень. Рассмотрим принцип работы фрикционного дискового элемента управления на примере блокировочной муфты. Поршень расположен в задней части барабана и удерживается в этом состоянии возвратными пружинами. Так обеспечивается необходимый зазор между фрикционными дисками муфты. Шариковый клапан Бустер Слив масла в поддон Возвратные пружины
Барабан Рис. 5-14 а)    Рис. 5-14 б) Для включения муфты ATF под давлением подается в пространство, называемое бустером муфты (рис.5-14а). Под действием силы давления поршень начинает перемещаться, сжимая при этом возвратные пружины. Включение любого дискового элемента управления можно разделить на два этапа. На первом - в результате перемещения поршня муфты происходит выборка зазоров между фрикционными дисками. После того, как все зазоры между фрикционными дисками будут полностью выбраны, наступает второй этап включения блокировочной муфты, а именно начинается процесс сжатия пакета фрикционных дисков. На втором этапе перемещение поршня незначительно, и обуславливается в основном деформацией фрикционных накладок. Сжатие дисков приводит к возникновению момента сил трения, который препятствует относительному скольжению дисков. При достижении момента трения определенной величины относительное скольжение дисков становится равным нулю, и два звена коробки передач, соединяемых этой блокировочной муфтой, начинают вращаться как одно целое. Рис. 5-15    Рис. 5-16 Для выключения муфты ее бустер соединяют со сливной магистралью (рис.5-14 б), и поршень под действием возвратных пружин возвращается в исходное положение. Усилие, сжимающее пакет фрикционных дисков, уменьшается до нуля, и муфта выключается. Цилиндрические Рис. 5-17    Рис. 5-18 В зависимости от конструктивных особенностей АКПП и усилия, которое должно развивать отжимное устройство при отводе поршня от пакета фрикционных элементов, существует три способа установки отжимных пружин: •    одна центральная цилиндрическая пружина (рис.5-15 и 5-16); •    одна центральная тарельчатая пружина (рис.5-17); •    несколько цилиндрических пружин, расположенных на периферии (рис.5-18). Отличительная особенность любой блокировочной муфты заключается в том, что ее бустер располагается во вращающейся детали (рис.5-19 а), в то время, как бустер тормоза всегда расположен в картере АКПП (рис.5-19 б). Бустер Рис. 5-19 а)    Рис. 5-19 б) Следует отметить, что в любом бустере в выключенном состоянии всегда находится ATF. При выключении дискового элемента управления сбрасывается давление, но некоторая часть ATF остается в бустере. Если бустер неподвижен, что характерно для дисковых и летночных тормозов, то ничего страшного в этом нет. Но для вращающихся бустеров блокировочных муфт это обстоятельство весьма важно, поскольку под действием центробежных сил в ATF, находящейся в бустере, возникает давление, величина которого вполне сопоставима с давлением, подводимым в бустер при включении муфты. Поэтому для предотвращения самопроизвольного включения блокировочной муфты необходимо предусматривать некоторые конструктивные меры, позволяющие полностью опустошить вращающийся бустер. Для этого, как правило, используют специальные шариковые клапаны, которые располагают в максимально удаленной от оси вращения части бустера (рис.5-20). Бустер
Bu|vuuun
Шариковый клапан
Мг Рис. 5-20 б)
Поршень
Давление масла
Рис. 5-20 а)
Если в бустер подается давление, то под его воздействием шарик прижимается к седлу клапана, закрывая тем самым его (рис.5-20 а). В случае выключения блокировочной муфты давление в бустере уменьшается, и под воздействием центробежной силы шарик выкатывается в специально спрофилированный канал, открывая при этом сливное отверстие (рис.5-20 б). Таким образом, бустер полностью опустошается. Скорость нарастания давления в бустере дискового элемента управления во многом определяет качество переключения передач, поэтому для формирования требуемого закона нарастания давления, в гидросистемах АКПП широко используют такие известные приемы, как установка в каналах подвода давления в бустер фрикционного элемента управления жиклёров и гидроаккумуляторов (принцип их работы описан ниже). В дополнение к жиклёрам и гидроаккумуляторам в АКПП современных автомобилей в формировании требуемого закона нарастания давления участвует и электронный блок управления, который с помощью соленоида соответствующим образом изменяет давление в основной магистрали. Как было показано выше, в АКПП с тремя и более степенями свободы один и тот же фрикционный элемент управления может использоваться при включении нескольких передач. Естественно, что моменты, воспринимаемые им на различных передачах, не одинаковы, поэтому нет необходимости сжимать пакет фрикционных дисков с силой большей, чем это требуется для формирования потребного момента трения. В связи с этим во многих системах управления сжатие одного и того же пакета фрикционных дисков осуществляется с различной силой. Для этого используют поршень ступенчатой формы, и каждая ступень имеет свой бустер для подвода управляющего давления. В случае, если сила сжатия пакета фрикционных дисков должна быть небольшой, то управляющее давление подводится только к одной ступени поршня (рис.5-21 а). Если требуется сжать диски большим усилием, то давление подается и ко второй ступени (рис.5-21 б). Уплотнение Рис. 5-21 а)    Рис. 5-21 б) Фрикционные диски Как уже отмечалось, во фрикционных дисковых элементах управления используются два типа фрикционных дисков. Часть дисков имеют фрикционные накладки, а другая - без фрикционных накладок, причем эта пара трения работает в ATF. Диск с накладками состоит из стального диска и приклеенных к нему, как правило, с двух сторон фрикционных накладок. В настоящее время наибольшее распространение нашли бумажные и металлокерамические накладки. Металлокерамические накладки обычно изготавливают из медного порошка, смешанного с порошками свинца, асбеста и связывающей смолы. Бумажные фрикционные накладки представляют собой целлюлозное волокно, которое обработано связывающей органической смолой. Для увеличения коэффициента трения и долговечности иногда при изготовлении бумажных накладок добавляют еще и керамические или графитовые порошки. С точки зрения стоимости изготовления, долговечности и ряда других параметров наиболее приемлемы для использования в АКПП легковых автомобилей - бумажные накладки. Способность бумаги впитывать ATF гарантирует этим накладкам в процессе эксплуатации хорошее охлаждение, долговечность и незначительный износ. Кроме того, бумажные накладки хорошо притираются и обеспечивают стабильность коэффициента трения в широком диапазоне скоростей скольжения. Если АКПП предназначена для тяжелых транспортных средств, то в этом случае рекомендуется использовать металлокерамические накладки. Диски с такими накладками обладают такими же достоинствами, что и диски с бумажными накладками, но стоимость их изготовления гораздо выше. Для улучшения охлаждения фрикционных дисков и стабилизации коэффициента трения на поверхностях накладок делают специальные канавки, которые бывают двух типов - радиальные и спиральные. В случае использования только радиальных канавках (рис.5-22 а) ATF свободно поступает на поверхность диска, обеспечивая тем самым высокую износоустойчивость поверхностей трения и хорошее охлаждение дисков. Коэффициент трения при использовании таких канавок из-за «расклинивающего» действия движущегося к периферии ATF невелик. Для создания необходимого момента трения требуется значительное усилие сжатия фрикционных дисков. Диски с радиальными канавками рекомендуется использовать во фрикционных устройствах, работающих в условиях длительного буксования. Рис. 5-22 а)    Рис. 5-22 б)    Рис. 5-22 в) Спиральные канавки (рис.5-22 б) затрудняют движение ATF в радиальном направлении. Поэтому коэффициент трения для дисков с такими канавками из-за отсутствия расклинивающего действие потока ATF несколько выше, чем у дисков с радиальными канавками, но в этом случае уменьшается отвод тепла с поверхностей трения и повышается износ дисков. Диски со спиральными канавками целесообразно использовать во фрикционных устройствах, работающих при незначительном буксовании. В противном случае будет происходить перегрев поверхностей трения до температур, при которых, несмотря на постоянные значения давления и скорости скольжения, нарушается стабильность коэффициента трения и резко возрастает износ накладок. В некоторых случаях, особенно в тяжело нагруженных передачах, используются фрикционные накладки со спирально-радиальными канавками (рис.5-22 в). При использовании дисков с такими канавками, повышается коэффициент трения, хорошо отводится тепло и уменьшается износ, так как вследствие наличия небольшого участка спирали, заключенного между радиальными канавками, сокращается путь движения ATF от внутренней части диска к внешней. Диски без фрикционных накладок изготавливают методом вырубки из листовой углеродистой стали. На заключительном этапе изготовления диски подвергаются дробеструйной обработке, в результате которой обеспечивается более высокий коэффициент трения с дисками, имеющими фрикционные накладки. Основным показателем фрикционных материалов является коэффициент трения у. Как показывают экспериментальные исследования, величина коэффициента трения является функцией двух переменных: давления и скорости скольжения. На рисунке 5-23 показаны зависимости коэффициента трения у от давления и скорости скольжения для пар трения «бумага-сталь» (рис.5-23 а) и «металлокерамика-сталь» (рис.5-23 б), работающих в ATF. Рис. 5-23 б)
Рис. 5-23 а)
Кроме ленточных тормозов и дисковых элементов управления, практически во всех АКПП, используются обгонные муфты или муфты свободного хода. Обгонная муфта это элемент, который в отличие от выше рассмотренных фрикционных элементов не требует никаких приводов управления им. Этот элемент автоматически и, практически, мгновенно сам включается и также автоматически выключается. Обгонные муфты используются как в качестве тормозов, так и в качестве блокировочных муфт. В настоящее время широкое распространение нашли обгонные муфты двух типов: роликовые и с сухариками. Обгонные муфты роликового типа Обгонная муфта роликового типа состоит из внешнего кольца, роликов, пружин и внутреннего кольца (рис.5-24). Рис. 5-24 Внутреннее кольцо представляет собой обычный цилиндр, а внешнее кольцо имеет специального профиля канавки, в которых располагаются ролики. Профиль каждой канавки выполнен так, что она совместно с внутренним кольцом обгонной муфты образует клин. Причем в его широкой части ролик может располагаться свободно, а в ее другую, более узкую, часть попасть не может. Ролик удерживается в более широкой части клина пружиной (рис.5-24). Если при неподвижном внешнем кольце внутреннее кольцо вращается по часовой стрелке, то под сил трения ролики закатываются в более широкую часть клина, и не оказывают никакого воздействия на оба кольца обгонной муфты. При изменении направления вращения внутреннего кольца ролики под действием пружин и сил трения устремляются в более узкую часть клина и за счет сил трения, возникающих между поверхностями роликов и внутреннего и внешнего колец, заклиниваются, не давая при этом вращаться внутреннему кольцу. Так обгонная муфта замыкает соединенное с ее внутренним кольцом звено на картер АКПП. Принцип работы обгонной муфты в качестве блокировочной муфты аналогичен тому, что был описан выше, с той лишь разницей, что включение и выключение обгонной муфты определяется относительной угловой скоростью внешнего и внутреннего колец. Рис. 5-25 Обгонные муфты с сухариками Обгонные муфты с сухариками также состоят из внутреннего и внешнего колец, но вместо роликов в них используются специальной формы сухарики (рис.5-25). Кроме того, в отличие от роликовых обгонных муфт поверхности внешнего и внутреннего колец имеют цилиндрическую форму без каких-либо специальных канавок. Форма сухариков такова, что при остановленном внешнем кольце вращение внутреннего кольца по часовой стрелке позволяет сухарикам занимать такое положение, при котором внутреннее кольцо беспрепятственно вращается. При изменении направлении вращения внутреннего кольца, сухарики за счет сил трения встают враспор между внешним и внутренним кольцом, в результате чего происходит заклинивание внутреннего кольца, и оно останавливается. Использование обгонных муфт в АКПП Обгонные муфты позволяют двигаться транспортному средству накатом без использования режима торможения двигателем, что в некоторых случаях бывает весьма выгодно. Свойство обгонной муфты практически мгновенно срабатывать значительно облегчает процесс управления качеством включения первой передачи, поскольку в этом случае требуется следить за качеством включения только лишь одного элемента управления. 6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АКПП 6.1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ГИДРАВЛИКИ Гидравлическая система управления играет очень важную роль в обеспечении нормальной работы автоматической трансмиссии. Без гидравлической системы невозможна ни передача мощности, ни автоматическое управление трансмиссией. Рабочая жидкость обеспечивает смазку, переключение передач, охлаждение и соединение трансмиссии с двигателем. При отсутствии рабочей жидкости ни одна из этих функций не будет выполняться. Поэтому перед детальным изучением работы фрикционов и тормозов автоматической трансмиссии необходимо изложить основные положения гидравлики. Гидравлический «рычаг» (Закон Паскаля) В начале 17-го века французский ученый Паскаль открыл закон гидравлического рычага. Проведя лабораторные исследования, он выяснил, что сила и движение могут передаваться посредством сжатой жидкости. Дальнейшие исследования Паскаля с использованием грузов и поршней различной площади показали, что гидравлические системы можно использовать в качестве усилителей, а соотношения между силами и перемещениями в гидравлической системе подобны соотношениям сил и перемещений в рычажной механической системе. Нагрузка 100 кг Нагрузка 10 кг    л Рис. 6-1 Закон Паскаля гласит: "Давление на поверхности жидкости, вызванное внешними силами, передается жидкостью одинаково во всех направлениях”. В правом цилиндре (рис. 6-1) создается давление пропорциональное площади поршня и приложенному усилию. Если к поршню приложено усилие 100 кг, а его площадь -10 см2, то созданное давление будет равно 100 кг/10 см2=10 кг/см2. Вне зависимости от формы и размеров системы давление жидкости распределяется равномерно. Другими словами, давление жидкости одинаково во всех точках. Естественно, если жидкость не сжимать, то давление создаваться не будет. К этому могут привести, например, утечки через уплотнения поршня. Поэтому уплотнение поршня играет важную роль в обеспечении нормальной работы гидравлической системы. Необходимо отметить, что, создав давление 10 кг/см2, можно перемещать груз массой 100 кг, прикладывая к другому поршню (меньшего диаметра) усилие всего 10 кг. Приведенный закон очень важен, так как он используется при управлении фрикционными муфтами и тормозами. 6.2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ Рассмотрим теперь, принципы работы элементов, входящих в состав гидравлической части системы управления АКПП. Рассмотрим, каким образом происходит формирование, регулирование и изменение различных давлений, используемых в системе управления автоматических коробок передач, назначение и принципы работы других клапанов, их взаимодействие при переключении передач. Кроме того, будет показано, каким образом осуществляется управление качеством переключения. В заключении рассмотрим принципы работы системы смазки, охлаждения ATF и управления блокировочной муфтой гидротрансформатора. Поток жидкости в АКПП создается насосом, расположенным в передней части картера трансмиссии между гидротрансформатором и коробкой передач. Обычно, насос приводится непосредственно от двигателя через корпус гидротрансформатора и приводную втулку (рис.6-3). Основная задача насоса -обеспечение независимо от режима работы двигателя непрерывным потоком ATF всех обслуживаемых систем. Для управления коробкой передач ATF от насоса через систему клапанов подводится к исполнительным элементам управления тормозами и блокировочными муфтами. Все это, вместе, называется гидросистемой управления АКПП. К элементам гидросистемы относятся насосы, гидроцилиндры, бустеры, поршни, жиклёры, гидроаккумуляторы и клапаны. В процессе развития гидросистема претерпела значительные изменения, в основном с точки зрения выполняемых функций. Первоначально, она отвечала за все процессы, происходящие в АКПП во время движения автомобиля. Она формировала все необходимые давления, определяла моменты переключения передач, отвечала за качество переключения и т.п. Однако, с момента появления на автомобилях электронных блоков управления, гидросистема утратила часть своих функций в управлении АКПП. В настоящее время большая часть управляющих функции АКПП переданы электронному блоку управления, а гидросистема используется только лишь в качестве исполнительного элемента. Перед тем, как приступить к изучению принципов работы гидравлической части системы управления, познакомимся с основами работы наиболее часто используемых в ней гидравлических элементов. Гидросистемы автоматических коробок передач схожи, поскольку все они состоят из одних и тех же элементов. Даже в самой современной АКПП с электронным блоком управления используется гидросистема, мало, чем отличающаяся по составу элементов от АКПП с чисто гидравлической системой управления. Любую гидравлическую систему управления АКПП упрощенно можно представить в виде системы, состоящей из резервуара (поддона), насоса, клапанов, соединительных каналов (магистралей) и устройств, преобразующих гидравлическую энергию в механическую (гидропривод) (рис.6-2). Масляный бак (поддон) Насос Всасывающая магистраль Клапан
Основная магистраль Гидропривод Рис. 6-2
Механическая сила
6.2.1. РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ATF Для нормальной работы гидросистемы необходимо, чтобы в резервуаре постоянно находился определенный уровень ATF. Функцию резервуара в АКПП легковых автомобилей, как правило, выполняет поддон или картер трансмиссии. Поддон через трубку щупа для измерения уровня ATF или сапун соединяется с атмосферой. Соединение с атмосферой необходимо для нормальной работы насоса и манжетных уплотнений. Во время работы насос создает во всасывающей магистрали разряжение, в результате чего ATF из поддона под действием атмосферного давления поступает через фильтр во всасывающую магистраль насоса. Если роль резервуара ATF выполняет поддон, то внутри него располагается постоянный магнит (иногда он находится врутри сливтой пробки) для улавливания железных продуктов износа. 6.2.2. НАСОС Создание непрерывного потока жидкости, а также давления, в гидросистеме АКПП осуществляется с помощью насоса. Однако следует отметить, что насос непосредственно не формирует давление. Давление возникает только в том случае, если в гидросистеме имеется сопротивление потоку жидкости. Первоначально ATF свободно заполняет систему управления АКПП. Только после полного заполнения в гидросистеме из-за наличия тупиковых каналов начинает формироваться давление. Обычно, насосы располагают между гидротрансформатором и коробкой передач и приводят через корпус гидротрансформатора и приводную втулку (рис.6-3) непосредственно от коленчатого вала двигателя. Таким образом, если двигатель не работает, то насос не может создавать давление в гидросистеме управления АКПП. В настоящее время в трансмиссиях с автоматическими коробками передач используются насосы, следующих типов: •    шестерёнчатого; •    трохоидного; •    лопастного. Г идротрансформатор Приводная втулка Картер АКПП Рис. 6-3
\V-
Принцип работы насосов шестерёнчатого и трохоидного типов весьма схож. Эти насосы относятся к насосам постоянной производительности. За один оборот коленчатого вала двигателя они поставляют в гидросистему постоянный объём жидкости, независимо от режима работы двигателя и потребностей гидросистемы. Поэтому, чем выше частота вращения двигателя, тем большее количество ATF за единицу времени поступает в гидросистему управления АКПП, и наоборот, чем
ниже частота вращения двигателя, тем меньший объём ATF за единицу времени попадает в гидросистему. Таким образом, режим работы таких насосов никак не учитывает потребностей самой системы управления в количестве ATF, необходимой для управления переключениями, подпитки гидротрансформатора и т.п. В результате в случае малой потребности ATF, большая часть подаваемого насосом в гидросистему жидкости, будет сливаться через регулятор давления обратно в поддон, что приводит к лишним потерям мощности двигателя и снижению топливно-экономических показателей автомобиля. Но при этом насосы шестерёнчатого и трохоидного типа имеют достаточно простую конструкцию и надежны в эксплуатации. Лопастные насосы позволяют регулировать объём ATF, подаваемой насосом в гидросистему за один оборот двигателя, в зависимости от режима работы системы управления АКПП. Так при запуске двигателя, когда необходимо заполнить трансмиссионной жидкостью все каналы и элементы гидросиситемы, или во время переключения передачи, когда происходит заполнение жидкостью гидроцилиндра или бустера, система управления насосом обеспечивает его максимальную производительность. При равномерном же движении без переключения передач, когда ATF расходуется только лишь на подпитку гидротрансформатора, смазку и компенсацию утечек, производительность насоса имеет минимальную величину. Насос шестерёнчатого типа Шестерёнчатый насос состоит из двух зубчатых колес, установленных в корпусе (рис.6-4). Существует две разновидности шестерёнчатых насосов: с внешним и внутренним зацеплением зубчатых колес. В автоматических коробках передач используется, как правило, шестерёнчатые насосы с внутренним зацеплением. Ведущей шестернёй является внутреннее зубчатое колесо, которое, как уже отмечалось, приводится непосредственно от коленчатого вала двигателя. Работа насоса похожа на работу зубчатой передачи с внутренним зацеплением. Но только в отличие от простой зубчатой передачи в насосе устанавливается делитель (рис.6-4), который по своей форме очень похож на полумесяц. Назначение делителя - предотвратить утечку жидкости из зоны нагнетания. При выходе зубьев из зацепления объём между зубьями колес увеличивается, что приводит к появлению в этом месте зоны разряжения, поэтому к этому месту подводится всасывающая магистраль насоса. Поскольку давление в зоне разряжения меньше атмосферного, то ATF выталкивается из поддона во всасывающую магистраль насоса. В месте, где зубья шестерён начинают входить в контакт, пространство между зубьями начинает уменьшаться, из-за чего возникает зона повышенного давления, поэтому в этом месте располагается выходное отверстие, соединенное с напорной магистралью насоса. Насос трохоидного типа Принцип работы насоса трохоидного типа точно такой же, как и у шестерёнчатого, но только вместо зубьев внутренний и внешний роторы имеют кулачки специального профиля (рис.6-5). Кулачки спрофилированы таким образом, что отпадает необходимость в установке делителя, без которого не могут работать шестерёнчатые насосы с внутренним зацеплением зубчатых колес. Внутренний ротор, являющаяся ведущим элементом, с помощью кулачков вращает внешний ротор. Насосная камера формируется между кулачками и впадинами роторов. При вращении кулачки выходят из впадин, и камера увеличивается, создавая при этом зону разряжения. В дальнейшем кулачки внешнего и внутреннего роторов вновь входят в контакт, постепенно уменьшая объём камеры. В результате чего жидкость вытесняется в напорную магистраль (рис.6-5). Уплотнение за счет Зона контакта кулачков    Зоны повышенного Рис. 6-5 Насос лопастного типа Типичный лопастной насос состоит из ротора, лопаток и корпуса (рис.6-6). Ротор имеет радиальные прорези, куда устанавливаются лопатки насоса. При вращении ротора лопатки могут свободно скользить в его прорезях. Ротор приводится во вращение двигателем через корпус гидротрансформатора. Вращение ротора вызывает действие на лопатки центробежной силы, которая прижимает их к цилиндрической поверхности корпуса. Таким образом, между лопатками формируется насосная камера. Ротор размещен в цилиндрическом отверстии корпуса насоса с некоторым эксцентриситетом, поэтому нижняя часть ротора расположена ближе к цилиндрической поверхности корпуса насоса (рис.6-6), а верхняя часть - дальше. При выходе лопаток из зоны, где ротор расположен ближе к корпусу насоса, в насосной камере возникает разряжение. В результате ATF из поддона под действием атмосферного давления выталкивается в напорную магистраль. При дальнейшем повороте ротора, после прохождения точки максимального удаления ротора от цилиндрической поверхности корпуса, насосная камера начинает уменьшаться. Давление жидкости в ней увеличивается, и далее ATF под давлением попадает в напорную магистраль. Рис. 6-6 Таким образом, чем больше эксцентриситет ротора по отношению к цилиндру корпуса насоса, тем выше производительность насоса. Очевидно, что в случае нулевого эксцентриситета производительность насоса будет также нулевой. В автоматических коробках передач используются усовершенствованные версии лопастных насосов, обеспечивающие переменную производительностью при постоянной частоте вращения двигателя. В отличие от лопастного насоса постоянной производительности здесь в корпус насоса установлено подвижное кольцо, внутри которого и размещается ротор с лопатками (рис.6-7). Подвижное кольцо имеет одну шарнирную опору, относительно которой оно может поворачиваться, и изменять, таким образом, положение относительно ротора. Это обстоятельство дает возможность увеличивать или уменьшать эксцентриситет между подвижным кольцом и ротором, и, следовательно, соответствующим образом изменять производительность насоса. Внутри ротора находится опорное кольцо лопаток, которое ограничивает перемещение лопаток внутрь ротора (рис.6-7). Кроме того, оно обеспечивает прижатие лопаток к цилиндрической поверхности подвижного кольца в тех случаях, когда частота вращения ротора мала и центробежной силы не достаточно для того, чтобы обеспечить должную герметичность между торцами лопаток и цилиндрической поверхностью подвижного кольца. Рис. 6-7 а) Рис. 6-7 б) Давление Напорная управления магистраль Подвижное кольцо Сливная магистраль Насосные камеры Возвратная пружина Всасывающая магистраль
Если двигатель не работает, то подвижное кольцо за счет действия возвратной пружины находится в крайнем левом положении (рис.6-7а). В таком положении эксцентриситет между подвижным кольцом и ротором имеет самую большую величину, что обеспечивает максимальную производительность насоса, необходимую для запитывания всей гидросистемы трансмиссионной жидкостью во время запуска двигателя. После запуска двигателя лопастной насос переменной производительности работает точно так же, как и простой лопастной насос. Большинство эксплуатационных режимов движения автомобиля не требуют от насоса максимальной производительности, поэтому логично на таких режимах уменьшать объём ATF, подаваемой насосом в гидросистему АКПП. Для этого, обычно, в пространство между корпусом насоса и подвижным кольцом подают управляющее давление (рис.6-7), таким образом, чтобы сила давления переместила подвижное кольцо в сторону уменьшения эксцентриситета. Уменьшение эксцентриситета между подвижным кольцом и ротором приводит к снижению производительности насоса и, следовательно, снижает потребную мощность на привод насоса. Насос будет иметь минимальную производительность, когда подвижное кольцо при повороте относительно шарнирной опоры займет крайнее правое положение. В случае снижения давления управления, подвижное кольцо под действием возвратной пружины начинает перемещаться в обратном направлении, увеличивая тем самым величину эксцентриситета и производительность насоса. В процессе работы насоса всегда возникают утечки, поэтому ATF может скапливаться в полости образованной подвижным кольцом и правой частью корпуса насоса. Наличие в этой полости ATF может привести к возникновению давления, которое будет препятствовать перемещению подвижного кольца. Поэтому эту полость соединяют со сливной магистралью с тем, чтобы просочившаяся туда ATF сливалась в поддон и не мешала перемещению подвижного кольца. Управление производительностью лопастного насоса осуществляет регулятор давления (рис.6-8), который в процессе движения автомобиля соответствующим образом формирует управляющее давление, корректируя при этом производительность насоса.
Давление ЦятрВЙСг-У управления-^ _I    _
Регулятор давления Подвижное кольцо Основная магистраль Ротор Опорное кольцо лопаток Лопатки Корпус насоса Возвратная пружина Рис. 6-8
Шарнирная опора подвижного кольца
6.2.3. КЛАПАНЫ Каждая АКПП имеет клапанную коробку, в которой расположены всевозможные клапаны, выполняющие в составе гидравлической части системы управления различные функции. Все многочисленные клапаны можно разделить по их функциональному назначению на две группы: •    клапаны, регулирующие давление; •    клапаны, управляющие потоками ATF. В гидросистемах АКПП с электронным блоком управления активно используются электромагнитные клапаны (соленоиды), которые позволяют достаточно точно управлять фрикционными элементами управления, учитывая при этом разнообразные условия эксплуатации автомобиля. Кроме того, использование соленоидов значительно упрощает конструкцию клапанной коробки. Принцип работы клапанов Большинство клапанов, используемых в системах управления АКПП, представляют собой клапаны золотникового типа и несколько напоминают катушку (рис.6-9). Клапан имеет, как минимум, два пояска, с помощь которых образуется кольцевая канавка. Втулка клапана Отверстия Пояски Диаметр отверстия Пружина    Торцы Кольцевые поясков канавки Торцы поясков Рис. 6-9 Клапан перемещается внутри отверстия втулки. При этом пояски перекрывают то или иное отверстие во втулке клапана. Давление, действующее на торцы клапана, совместно с пружиной определяют его положение относительно отверстий. В клапанных коробках АКПП можно найти множество вариантов исполнения клапанов золотникового типа. Некоторые, наиболее простые, имеют только одну кольцевую канавку и управляют только одним отверстием, в то время как другие клапаны могут иметь четыре и более кольцевых канавок и отверстий. Пружина чаще всего устанавливается только с одного торца клапана, и при отсутствии давления смещает клапан в одно из предельных положений. Торцы поясков, образующих кольцевые канавки, не всегда имею одинаковый диаметр. Разные диаметры торцевых поверхностей поясков позволяют формировать силы, действующие на клапан, различной величины, поскольку согласно основному закону гидравлики сила давления, действующего на какую-либо поверхность прямо пропорциональна площади этой поверхности. С помощью поясков различного диаметра также можно осуществлять управление положением клапана относительно отверстий. При равном давлении клапан будет перемещаться в сторону действия той силы, которая формируется на большей площади (рис.6-10). Направление перемещения плунжера    -^ Направление перемещения плунжера Рис. 6-10 В клапанах часто используются пружины, обеспечивающие дополнительную силу, направление которой может совпадать или не совпадать с направлением суммарной силы давления жидкости на торцы клапана (рис.6-9). В большинстве случаев, с помощью пружин осуществляется согласование работы клапанов с характеристиками автомобиля, на котором используется данная трансмиссия. Это позволяет использовать одну и туже трансмиссию на различных автомобилях, отличающихся друг от друга как по массе, так и по мощности двигателя. Для каждого клапана подбирается пружина вполне определенной жёсткости и длины. Большинство пружин, используемых в одной и той же клапанной коробке, не взаимозаменяемы и, поэтому их использование в других клапанах не допустимо. Клапаны, регулирующие давление Клапаны, регулирующие давление, предназначены для формирования в гидросистеме давления, пропорционального тому или иному параметру состояния автомобиля (скорости автомобиля, углу открытия дроссельной заслонки и др.), или для поддержания давления в пределах заданной величины. В автоматических коробках передач используется два типа таких клапанов: регуляторы давления и предохранительные клапаны. Принцип действия регулятора давления Регулятор давления представляет собой комбинацию клапана золотникового типа и пружины. Подбирая соответствующим образом характеристики пружины можно задавать величину давления, формируемого данным клапаном. Если регулятор давления установлен в магистрали сразу же после насоса, то, как уже отмечалось выше, формируемое им давление называется давлением основной магистрали или рабочим давлением. Принцип работы регулятора давления достаточно прост. На один торец клапана действует пружина, а к другому подводится давление (рис.6-11). Выходное Входное отверстие    отверстие Рис. 6-11 В начальный момент клапан под действием пружины находится в крайнем левом положении. В таком положении он открывает входное отверстие и перекрывает своим левым пояском выходное отверстие. При поступлении в клапан жидкости, в кольцевой канавке и в левой полости клапана начинает формироваться давление, которое создает на левом торце клапана силу, пропорциональную величине формируемого давления и площади торца клапана. Как только, сила давления достигнет величины, способной деформировать пружину, клапан начнет перемещаться вправо, открывая при этом выходное отверстие и перекрывая входное отверстие. В результате ATF устремится в выходное отверстие и давление в клапане начнет уменьшаться. Сила давления на левый торец клапана уменьшается, и клапан под действием пружины начнет перемещаться влево. Выходное отверстие перекрывается, а входное вновь откроется. Давление в клапане опять возрастет, и процесс повторится вновь. Результатом такой работы клапана будет определенное устойчивое давление в выходной магистрали. Величина этого давления определяется, прежде всего, жёсткостью пружины. Чем жестче пружина, тем выше давление в выходной магистрали. В некоторых регуляторах давления к клапану со стороны пружины подводится дополнительно давление, например, пропорциональное углу открытия дроссельной заслонки, что позволяет получать на выходе давление основной магистрали, зависящее уже и от режима работы двигателя. Бывают и более сложные схемы регулирования давления в основной магистрали. Электромагнитные клапаны (соленоиды) регулирования давления В системах управления с электронным блоком управления для регулирования давления в основной магистрали используются PWM-соленоиды или по-другому Duty Control-соленоиды (рис.6-12). Электрический разъем Регулируемое давление Обмотка Рис. 6-12
fV идравлический | клапан Давление основной ЯкоРь    магистрали
Для управления такими соленоидами электронный блок непрерывно посылает сигналы определённой частоты. Управление заключается в изменении времени включенного состояния соленоида по отношению ко времени выключенного состояния при неизменной частоте сигнала, в зависимости угла открытия дроссельной заслонки, скорости автомобиля и других параметров. При этом клапан соленоида постоянно находится в циклическом режиме «Вкл»-«Выкл». Такой способ регулирования давления позволяет весьма точно формировать давление в системе управления в зависимости от параметров движения автомобиля.
Предохранительный клапан Назначение предохранительного клапана заключается в предохранении магистрали, в которой он установлен, от чрезмерно высокого давления. В случае, когда давление превысит определенную величину, сила давления, действующая на клапан, сжимает его пружину, и клапан открывается, соединяя при этом магистраль со сливом в поддон (рис.6-13). Давление в магистрали и, следовательно, сила давления быстро уменьшаются, и пружина вновь закроет клапан. Отсутствие предохранительного клапана может приводить к нежелательным последствиям, как, например, разрушение уплотнений, появлению утечек и т.п. Поэтому в гидроситеме управления АКПП, как правило, используется несколько предохранительных клапанов. Предохранительные клапаны бывают двух типов: тарельчатые (рис.6-13) и шариковые (рис.6-14). Сливное отверстие пружины
Клапан открыт Клапан закрыт Рис. 6-13 Клапан открыт    Клапан закрыт Рис. 6-14 Клапаны, управляющие потоками жидкости Клапаны, управляющие потоками жидкости или клапаны переключения, направляют ATF из одного канала в другой. Эти клапаны открывают или закрывают проходы в соответствующие магистрали. В автоматических коробках передач используется несколько типов клапанов переключения. Одноходовые клапаны Эти клапаны управляют потоком жидкости в одной магистрали (рис.6-15). Одноходовой клапан очень похож на предохранительный клапан, за исключением того, что при открытии клапана ATF попадает не в поддон, а в какую-то магистраль. Пока, давление не достигнет определенной величины, пружина подпирает шарик и не позволяет, таким образом, жидкости перемещаться по магистрали, где установлен этот клапан. При определенном давлении, которое также определяется жёсткостью пружины, клапан открывается и ATF попадает в магистраль (рис.6-15а). Движение жидкости через клапан будет происходить до тех пор, пока давление не станет меньше заданной пружиной величины. Движение жидкости в обратном направлении через одноходовой клапан невозможно. Второй тип одноходового клапана - клапан, в котором сила пружина заменена силой тяжести. Принцип работы такого клапана точно такой же, как и одноходового клапана с пружиной, но только сила пружины заменена силой тяжести самого шарика. Рис. 6-15 а)    Рис. 6-15 б) Двухходовые клапаны Двухходовой клапан управляет потоками жидкости одновременно в двух магистралях, направляя поток ATF в выходную магистраль либо из левой входной магистрали, либо из правой входной магистрали (рис.6-16). При поступлении жидкости из правой входной магистрали шарик перекатывается и садится в левое седло клапана, перекрывая тем самым доступ жидкости в левую входную магистраль (рис.6-16а). ATF из правой входной магистрали через клапан направляется в выходную магистраль. В случае, если жидкость подводится к клапану через левую входную магистраль, шарик перекрывает правую входную магистраль (рис.6-16б), обеспечивая тем самым доступ ATF из левой входной магистрали в выходную магистраль. Рис. 6-16 а)    Рис. 6-16 б)
ж
Поток масла
Шарики клапанов, управляющих потоками жидкости обычно изготавливаются из стали, но в некоторых АКПП используются шарики, изготовленные из резины, нейлона или композитного материала. Стальные шарики обладают большей износостойкостью, но вызывают больший износ седла клапана. Шарики, изготовленные из других материалов, меньше изнашивают седла клапана, но больше изнашиваются сами. Клапан выбора режима (Manual Valve) Клапан выбора режима (рис.6-17), является одним из основных управляющих элементов в гидравлической системе АКПП. Этот клапан имеет механическую связь с рычагом селектора режимов, установленного в салоне автомобиля. Перемещение селектора через механическую связь передается клапану выбора режима, каждое положение которого фиксируется с помощью специального механизма - гребёнки, поджимаемой пружинным фиксатором (рис.6-18). Плунжер клапана выбора диапазона Фиксатор    Гребенка Рис. 6-18 Основная задача клапана выбора режима распределить поток ATF таким образом, чтобы жидкость подводилась только к тем клапанам переключения, которые используются для включения разрешенных в данном режиме передач. К клапанам переключения передач, включение которых запрещено в выбранном режиме, ATF не подводится (рис.6-19). Для положений "2" и "L" Рис. 6-19 Клапаны, формирующие вспомогательные давления Основными параметрами состояния автомобиля, по соотношению которых в АКПП определяются моменты переключения передач, являются скорость движения автомобиля и загруженность двигателя, определяемая углом открытия дроссельной заслонки и оборотами коленчатого вала. В чисто гидравлических системах управления для определения этих двух параметров формируются соответствующие давления, для чего используется давление основной магистрали, которое подводится к соответствующему клапану, на выходе из которого, в зависимости от назначения клапана, формируется либо давление пропорциональное скорости движения автомобиля, либо давление пропорциональное степени открытия дроссельной заслонки. Для получения давления, зависящего от загруженности двигателя, используется клапан-дроссель, который, чаще всего располагается в клапанной коробке. Управление этим клапаном на различных моделях АКПП осуществляется двумя различными способами. В соответствии с первым способом используется механическая связь между дроссельной заслонкой двигателя и клапаном-дросселем. В качестве механической связи может использовать либо трос, либо система тяг и рычагов. Во втором способе для управления клапаном-дросселем используется вакуумный модулятор. Модулятор с помощью трубки соединен с задроссельным пространством впускного коллектора двигателя. Степень разряжения во впускном коллекторе и является задающим параметром для получения давления, пропорционального степени загруженности двигателя. Чем выше загрузка двигателя, тем выше давление, которое формирует клапан-дроссель. Часто давление клапана-дросселя называю TV-давлением, что происходит от английского словосочетания «Throttle Valve pressure». Для получения давления, пропорционального скорости движения автомобиля, используются скоростные регуляторы давления, принцип работы которых аналогичен принципу работы центробежного регулятора. Привод скоростного регулятора давления осуществляется механическим путем и весьма схож с механическим приводом спидометра. Устанавливается скоростной регулятор, как правило, на выходном валу коробки передач, и он устроен таким образом, что с увеличением частоты вращения выходного вала АКПП, увеличивается и формируемое скоростным регулятором давление. Давление клапана-дросселя и скоростного регулятора подводится к клапанам переключения передач. Соотношение этих давлений, действующих на торцы клапанов переключения, и определяет моменты переключения передач в АКПП с чисто гидравлической системой управления. В современных трансмиссиях с электронными блоками управления необходимость формирования TV-давления и давления скоростного регулятора отпала. Теперь для определения положения дроссельной заслонки двигателя и скорости автомобиля используются соответствующие электрические датчики. Сигналы этих датчиков поступают в электронный блок управления, где на основе анализа их сигналов, а также сигналов ряда других датчиков, вырабатывается определенное решение и выдается сигнал на соответствующий соленоид. Клапаны переключения Клапаны переключения предназначены для управления переключением передач (рис.6-20). В чисто гидравлических системах управления моменты переключения определяются соотношением TV-давления и давления скоростного регулятора. Поэтому к одному торцу клапана подводится давление клапана-дросселя, а к другому давление скоростного регулятора (рис.6-20). В зависимости от соотношения этих давлений клапан может занимать крайнее нижнее положение (передача выключена) или крайнее верхнее положение (передача включена). С помощью пружины, действующей на торец клапана со стороны подвода TV-давления, можно осуществлять корректировку моментов включения и выключения передачи. Кроме того, пружина при отсутствии в гидросистеме давления удерживает клапан переключения в положении, соответствующему выключению передачи. Состояние клапана после включения 2-й передачи В бустер I- фрикционного элемента включения 2-й передачи Давление основной магистрали <j=i TV-давление
Состояние клапана перед включением 2-й передачи Рис. 6-20 Рассмотрим принцип работы клапана переключения несколько подробнее. В начальный момент суммарная сила упругости пружины и давления клапана-дросселя, действующая на правый торец клапана, больше силы давления скоростного регулятора, которая приложена к левому торцу клапана (рис.6-21 а). Это обстоятельство определяет крайнее левое положение клапана. При этом клапан своим правым пояском перекрывает отверстие подвода давления основной магистрали и не позволяет, таким образом, жидкости пройти через клапан и попасть в гидропривод фрикционного элемента управления АКПП. Рис. 6-21 б) Рис. 6-21 а) Давление скоростного регулятора В бустер фрикционного элемента Пружина TV-давление Давление основной магистрали
Как только сила давления скоростного регулятора, в результате роста скорости автомобиля, станет больше суммарной силы пружины и силы давления клапана-дросселя, так сразу же клапан переместится в крайнее правое положение (рис.6-21 б). При этом основная магистраль через клапан переключения соединяется с магистралью подвода давления в бустер фрикционного элемента управления, в результате чего начнется процесс переключения передачи. 6.2.4. КЛАПАННАЯ КОРОБКА Большая часть клапанов системы управления АКПП расположено в клапанной коробке (рис.6-22). Корпус клапанной коробки чаще всего изготавливается из алюминиевого сплава. Клапанная коробка с помощью болтов крепится к картеру АКПП. В корпусе клапанной коробки имеются многочисленные каналы весьма причудливой формы. В некоторых таких каналах устанавливаются одноходовые шариковые клапаны. Кроме того, на торцевых поверхностях имеются отверстия для установки в них деталей многочисленных клапанов. Большинство клапанных коробок состоит из двух или трех частей, которые стягиваются между собой болтами, а между ними устанавливают сепараторные (разделительные) пластины с прокладками. Часть каналов гидросистемы, а иногда и часть клапанов располагаются в картере АКПП. Сепараторные пластины имеют большое количество калиброванных отверстий (жиклёров), через которые осуществляется сообщение между различными частями клапанной коробки. Втулка регулятора давления Одноходовые шариковые клапана Рис. 6-22 Клапанные коробки АКПП современных автомобилей имеют в своем составе соленоиды (рис.6-23), наличие которых обеспечивает более качественное управление процессами, протекающими в системе управления АКПП. Соленоид переключения "В" Соленоид переключения "А" Соленоид управления блокировкой гидротрансформатора Рис. 6-23
Соленоид регулирования давления в основной магистрали
6.2.5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАГИСТРАЛИ Насос всасывает ATF из поддона, которая затем, пройдя регулятор давления, попадает в клапанную коробку. В клапанной коробке происходит распределение потока жидкости к соответствующим сервоприводам, с помощью которых и осуществляется управление фрикционными муфтами и тормозами. Кроме того, часть жидкости из регулятора давления подается в систему подпитки и управления блокировочной муфтой гидротрансформатора. После гидротрансформатора ATF попадает в систему охлаждения, затем используется в системе смазки АКПП и вновь попадает в поддон. Для обеспечения нормальной циркуляции ATF в описанном контуре используются специальные каналы. В валах также имеются отверстия для подвода ATF в бустеры фрикционных элементов управления и к трущимся поверхностям для обеспечения их смазки. 6.2.6 ГИДРОЦИЛИНДР Гидроцилиндр - это исполнительный механизм системы управления АКПП. Эти механизмы преобразовывают давление трансмиссионной жидкости в механическую работу, обеспечивая тем самым, включение и выключение фрикционных элементов управления. Цилиндр    Возвратная пружина Давление    Шток масла    Поршень Рис. 6-24 Давление жидкости создает силу на поверхности поршня гидроцилиндра, которая вызывает перемещение поршня (рис.6-24). Величина этой силы пропорциональна площади поршня и давлению, действующего на поршень. Термин гидроцилиндр, как правило, относится к механизму, который используется для включения ленточного тормоза (рис.6-25а). Если же речь идет о включении дискового тормоза или блокировочной муфты, то используется термин «бустер» (рис.6-25б), который представляет собой кольцевое пространство, куда подается ATF. Рис. 6-25 б)
Тормозная лента Давление Тормозной барабан Шток Упор Гидроцилиндр Рис. 6-25 а) 6.2.7. ЖИКЛЁРЫ И ГИДРОАККУМУЛЯТОРЫ Второй основной задачей любой системы управления АКПП, после определения моментов переключения передач, является задача обеспечение требуемого качества самих переключений. Иными словами система управления АКПП должна так управлять переключениями, чтобы исключить слишком длительное скольжение фрикционных элементов, но при этом и не слишком быстро их включать, иначе, пассажиры будут ощущать во время переключения передач толчки. Все эти моменты, связанные с качеством переключения передач, обуславливаются скоростью изменения давления в гидроприводах фрикционных элементов управления АКПП. Если давление в гидроприводе нарастает слишком быстро, то во время переключения передачи будет ощущаться толчок. При слишком медленном нарастании давления фрикционные элементы будут слишком долго скользить, что отражается неоправданным увеличением оборотов двигателя, и, кроме того, отрицательно сказывается на долговечности фрикционных элементов. Поэтому в системе управления любой АКПП можно найти элементы, отвечающие за качество переключения передач. К таким элементам относятся жиклёры и гидроаккумуляторы, которые используются в настоящее время в каждой модели АКПП, независимо от используемой на ней типа системы управления (чисто гидравлическая или электрогидравлическая). Если управление АКПП осуществляется с помощью электронного блока управления, то за качество переключения дополнительно отвечает еще и сам блок управления, который во время переключения передачи соответствующим образом изменяет давление в основной магистрали. Кроме того, в некоторых моделях АКПП используются специальные соленоиды, назначение которых - обеспечение требуемого качества переключения передач. Жиклёры Жиклёр - это резкое локальное уменьшение площади поперечного сечения канала (рис.6-26). Жиклёр создает дополнительное сопротивление для движения жидкости, что позволяет, например, снизить скорость заполнения жидкостью гидроцилиндра или бустера фрикционного элемента управления. Жиклер Рис. 6-26 Из-за резкого изменения поперечного сечения канала жидкость не может свободно проходить через жиклёр, и поэтому со стороны насоса создается повышенное давления, а за жиклёром формируется более низкое давление. Если за жиклёром нет тупика, т.е. жидкость может свободно двигаться дальше, то в канале возникает перепад давлений. Если же после жиклёра имеется тупик в виде гидроцилиндра или бустера фрикционного элемента управления (рис.6-27), то давление по обе стороны жиклёра по истечении некоторого времени постепенно станет одинаковым. В начале заполнения цилиндра    После заполнения цилиндра Рис. 6-27 Жиклёры используются в гидросистемах управления АКПП для обеспечения плавного нарастания давления или управления расходом жидкости. Как правило, жиклёры устанавливаются перед гидроцилиндром или бустером фрикционных элементов управления АКПП, где они совместно с гидроаккумуляторами формируют требуемый закон нарастания давления. Поэтому при включении фрикционного элемента управления жиклёры играют весьма существенную роль. Однако, для того, чтобы процесс переключения передачи проходил с высоким качеством (без заметных толчков автомобиля и повышенного скольжения во фрикционных элементах управления), необходимо быстро сбрасывать давление в гидроприводе выключаемого элемента управления. Наличие же в канале жиклёра не позволяет это сделать, поэтому в схемах управления АКПП иногда к гидроприводу подводятся два канала (рис.6-28). В одном канале устанавливается жиклёр, а во втором шариковый клапан одностороннего действия. Во время включения фрикционного элемента давление жидкости, подводимой из основной магистрали, прижимает шарик к седлу клапана (рис.6-28а). В результате жидкость попадает в гидропривод только через жиклёр, и формирование давления происходит по заданному закону. В случае выключения фрикционного элемента гидропривод соединяется со сливной магистралью, поэтому давление отжимает шарик клапана одностороннего действия (рис.6-28б), и жидкость вытекает по двум каналам, что значительно увеличивает скорость его опорожнения. Рис. 6-28 б) Рис. 6-28 а) ковыи клапан Давление Жиклер
о
о

ф
,<!> * в» _ • МПГф.'*^ - MWCL w “ ♦
О
LO    Q
LO 1ГГ
СТО »•)
О
L0 1ST
(ТОХМО)
*"Ч)0° "ф -о
О

му __    ■°°вТ SUiO O Л

Рис. 6-29 Жиклёры, как правило, располагаются в сепараторной пластине клапанной коробки, и представляют собой отверстия вполне определенного диаметра (рис.6-29). Гидроаккумуляторы Гидроаккумулятор представляет собой обычный цилиндр с подпружиненным поршнем, который устанавливается параллельно гидроцилиндру или бустеру фрикционного элемента управления АКПП, и его задачей является снижение скорости нарастания давления в гидроприводе. В настоящее время используются два типа аккумуляторов: обычные и управляемые клапаном. В случае использования обычного гидроаккумулятора (рис.6-30), процесс включения любого фрикционного элемента можно разделить на четыре этапа (рис.6-31): •    этап заполнения цилиндра или бустера; •    этап перемещения поршня; •    этап неуправляемого включения фрикционного элемента; •    этап управляемого включения фрикционного элемента. После того, как клапан переключения переместится и соединит основную магистраль с каналом подвода давления в гидропривод фрикционного элемента управления АКПП, жидкость начинает заполнять цилиндр или бустер (этап заполнения). По окончании этого этапа поршень гидропривода под действием давления начинает перемещаться, выбирая при этом зазор во фрикционном элементе (этап перемещения поршня). При соприкосновении поршня с пакетом фрикционных дисков поршень останавливается и начинает сжимать пакет фрикционных дисков. Причем, поскольку перемещение поршня прекратилось, то давление в гидроцилиндре или бустере, практически мгновенно изменяется до некоторой величины, которая определяется жёсткостью и величиной предварительной деформацией пружины гидроаккумулятора. Следует отметить, что жёсткость и предварительная деформация пружины подбираются таким образом, чтобы на первых трех этапах работы поршень гидроаккумулятора оставался неподвижным. После того, как давление в гидроприводе и, следовательно, в гидроаккумуляторе достигнет величины, при которой сила давления на поршень гидроаккумулятора, будет способна преодолеть силу пружины, начнется заключительный, этап управляемого включения фрикционного элемента. Перемещение поршня гидроаккумулятора приводит к снижению интенсивности нарастания давления в гидроприводе, и в результате происходит плавное включение фрикционного элемента. В момент остановки поршня гидроаккумулятора давление в гидроцилиндре или бустере должно стать равным давлению основной магистрали. На этом процесс включения фрикционного элемента заканчивается. Момент остановки поршня аккумулятора Этап управляемого скольжения фрикционного элемента перемещения поршня 345 Давление основной магистрали Этап неуправляемого скольжения фрикционного элемента Этап заполнения 0,2    0,4 0,6
Г идроаккумулятор
Р, кПа
Давление основной магистрали Клапан переключения Рис. 6-30
t, с
0,8 1,0
Рис.6-31 а)
Рис. 6-31 б)
Нетрудно показать, что, чем меньше жёсткость или предварительная деформация пружины гидроаккумулятора, тем меньше скачок давления на третьем этапе включения фрикционного элемента управления и тем более растянут этап управляемого скольжения фрикционного элемента (рис.6-31 а). И, наоборот, увеличение жёсткости или величины предварительной деформации пружины приводят к большему скачку давления в гидроприводе и уменьшению времени скольжения фрикционного элемента. Следует отметить, что изменение жёсткости пружины в ту или иную сторону от номинальной величины приведет к ухудшению качества включения фрикционного элемента. Уменьшение жёсткости или величины предварительной деформации пружины вызовет чрезмерное длительное скольжение фрикционного элемента, и, как следствие этого, быстрый износ фрикционных накладок. При увеличении этих двух параметров включение фрикционного элемента должно происходить ударно, что будет ощущаться пассажирами автомобиля в форме неприятных толчков. Таким образом, качество включения фрикционного элемента определяется тем, насколько правильно подобраны жёсткость и величина предварительной деформации пружины гидроаккумулятора. Однако, такое устройство гидроаккумулятора не позволяет изменять время включения фрикционного элемента в зависимости от того, с какой интенсивность водитель нажимает на педаль управления дроссельной заслонкой. Как уже отмечалось выше, если водитель спокойный и не нажимает до упора на педаль управления дроссельной заслонкой, то гидросистема должна обеспечивать мягкие, практически незаметные переключения. Если же водитель предпочитает разгон с большим ускорением, то основная задача системы управления в этом случае -обеспечить быстрые во времени переключения, принося в жертву этому качество переключения. И все это должен обеспечивать один и тот же гидроаккумулятор. Для решения этой задачи в автоматических коробках передач используется весьма простой прием. К поршню гидроаккумулятора со стороны расположения пружины подводится давление, называемое давлением подпора (рис.6-32). Как правило, в качестве давления подпора используется TV-давление или давление, формируемое специальным клапаном пропорционально TV-давлению. Для малых углов открытия дроссельной заслонки характерно малое давление клапана-дросселя, и поэтому включение фрикционных элементов будет происходить мягко. Чем больше угол открытия дроссельной заслонки, тем больше TV-давление и давление подпора и тем жестче будет происходить переключения передач. Гидроаккумулятор Рис. 6-32 Для эффективной работы гидроаккумулятора, его рабочий объём должен быть соизмерим с объёмом гидропривода включаемого элемента управления, поэтому все вышеописанные гидроаккумуляторы имеют достаточно большие размеры. 6.3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ УПРВЛЕНИЯ АКПП 6.3.1 РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ Среднее давление, создаваемое насосом, несколько выше, чем это требуется для нормальной работы гидросистемы, что вполне естественно, поскольку режим работы двигателя в процессе движения автомобиля непрерывно изменяется от минимальных оборотов до максимальных. Поэтому насосы рассчитывают таким образом, чтобы они обеспечивали нормальное давление в гидросистеме при минимальных оборотах двигателя. В связи с этим в системе управления каждой АКПП, в том числе и с электронным блоком управления, обязательно используется клапаны, назначение которых - поддерживать соответствующую величину давления в гидросистеме. Кроме регулятора давления в гидросистеме могут использоваться и другие клапаны, формирующие всякого рода вспомогательные давления. В автоматических коробках передач с чисто гидравлической системой управления за все процессы, происходящие в АКПП, такие, как определение моментов переключения и качество переключения передач, отвечает гидравлический блок управления. Для этого в гидравлическом блоке формируются три основных давления: •    давление основной магистрали; •    давление клапана-дросселя (TV-давление); •    давление скоростного регулятора. Кроме того, независимо от типа системы управления, в АКПП используются еще и дополнительные давления: •    давление подпитки гидротрансформатора; •    давление управления блокировочной муфтой гидротрансформатора; •    давление системы охлаждения ATF; •    давление системы смазки АКПП. Давление в основной магистрали Как уже отмечалось, производительность насоса рассчитана на обеспечение системы управления достаточным потоком жидкости при минимальных оборотах двигателя. При номинальных частотах вращения его производительность становится явно выше потребной. В результате в гидросистеме может возникнуть слишком высокое давление, которое приведёт к выходу из строя ее некоторых элементов. Для того, чтобы этого не происходило, в каждой системе управления АКПП имеется регулятор давления, задачей которого является формирования давления в основной магистрали. Кроме того, в гидросистемах большинства трансмиссий с помощью регулятора давления происходит регулирование еще ряда других вспомогательных давлений, таких, например, как давления подпитки гидротрансформатора, давление управления производительностью насоса лопастного типа и др. В настоящее время существует два основных способа регулирования давления в основной магистрали: •    чисто гидравлический, при котором давление в основной магистрали формируется с помощью вспомогательных давлений; •    электрический, когда давление в основной магистрали регулируется с помощью соленоида, управление которым осуществляет электронный блок управления. Гидравлический способ регулирования давления Давление основной магистрали создается насосом и формируется регулятором давления. Оно, прежде всего, используется для включения и выключения фрикционных элементов управления АКПП, с помощью которых, в свою очередь, обеспечиваются соответствующие переключения передач. Кроме того, пропорционально давлению основной магистрали осуществляется формирование всех остальных перечисленных выше давлений гидросистемы АКПП. Обычно регулятор давления устанавливается в основной магистрали сразу же после насоса. Регулятор давления начинает работать сразу же после запуска двигателя. Трансмиссионная жидкость из насоса проходит через регулятор давления и направляется затем в два контура: в контур системы управления АКПП и в контур системы подпитки гидротрансформатора (рис.6-33а). Кроме того, ATF по внутреннему каналу подается под левый торец клапана. После заполнения всей гидросистемы жидкостью, в ней начинает возрастать давление, которое создает на левом торце клапана силу, пропорциональную величине давления и площади торца клапана регулятора давления. Силе давления ATF противодействует сила пружины, поэтому до определенного момента клапан регулятора давления остается неподвижным. При достижении величины давления определенного значения его сила становится больше силы, развиваемой пружиной, и в результате клапан начнет перемещаться вправо, открывая при этом отверстие слива жидкости в поддон (рис.6-33б). Давление в основной магистрали станет падать, результатом чего будет уменьшение силы давления, действующей на левый торец клапана. Под действием силы пружины клапан переместится влево, перекрыв при этом сливное отверстие, и давление в основной магистрали вновь начнет увеличиваться. Далее весь процесс регулирования давления повторится вновь. Следует отметить, что в случае использования в гидросистеме лопастного насоса переменной производительности, при открытии сливного отверстия регулятора давления часть ATF направляется в поддон, а другая часть поступает в насос для управления его производительностью. Давление основной магистрали В систему управления В систему подпитки АКПП гидротрансформатора Давление основной магистрали От насоса Слив в поддон Пружина Давление основной От насоса Слив в Пружина магистрали    поддон Рис. 6-33 б)
Рис. 6-33 а)
Так происходит формирование давления в основной магистрали при использовании в гидросистеме простого регулятора давления. При этом следует отметить, что величина давления, формируемая таким регулятором, определяется только жёсткостью и величиной предварительной деформации его пружины. Простые регуляторы давления, принцип работы которых был только что рассмотрен, обеспечивают на выходе только лишь одно фиксированное значение давления. Они не позволяют изменять величину регулируемого ими давления в зависимости от внешних условий движения автомобиля и режимов работы АКПП и двигателя. Регуляторы, используемые в системах управления АКПП, при формировании давления в основной магистрали должны непременно учитывать все выше перечисленные факторы, с тем, чтобы обеспечить достаточно длительную и нормальную работу элементов коробки передач. В начале движения двигателю приходится преодолевать, помимо сопротивления качению колес, еще и значительные инерционные нагрузки, складывающиеся из инерции поступательного движения автомобиля, инерции вращательного движения колес и деталей трансмиссии. Кроме того, при движении на передаче заднего хода, моменты во включенных при этом фрикционных элементах управления АКПП имеют максимальное значение по сравнению с моментами в элементах управления, включаемых на передачах переднего хода. Помимо сказанного, следует отметить, что величина момента, подводимого к коробке передач, существенным образом зависит от степени открытия дроссельной заслонки, и может изменяться в значительных пределах. Поэтому во всех перечисленных случаях для предотвращения возникновения скольжения во фрикционных элементах управления АКПП следует увеличивать давление основной магистрали. Таким образом, при формировании давления в основной магистрали системы управления АКПП необходимо учитывать режимы движения автомобиля и загруженность двигателя. Для увеличения давления в основной магистрали существует несколько способов, но все они основаны на использовании дополнительной силы, прикладываемой к одному из торцев клапана регулятора давления. Для создания такой силы используется или механическое воздействие на клапан или для этого используется одно из вспомогательных давлений, формируемых в гидросистеме. Чаще всего для создания дополнительной силы используют специальный клапан, называемый клапаном повышения давления, который устанавливается в том же самом отверстии, что и сам регулятор давления. Типовой регулятор давления с клапаном повышения давления показан на рисунке 6-34. Рис. 6-34 а) Рис. 6-34 б) Из бустера фрикционного Давление основной магистрали элемента. включаемого на Давление основной магистрали От насоса Клапан повышения давления
I—___ передаче заднего хода
Клапан повышения давления может управляться несколькими давлениями. Так на рисунке 6-34а к правому торцу его клапана подводится TV-давление, т.е. давление пропорциональное степени загрузки двигателя. В этом случае силе давления, действующей на левый торец клапана регулятора, необходимо преодолевать теперь, помимо силы пружины, еще и силу, создаваемую TV-давлением. В результате, при неизменной площади левого торца клапана регулятора давления, давление в основной магистрали должно возрасти. Чем выше загрузка двигателя, тем выше TV-давление, поэтому и давление в основной магистрали будет также увеличиваться пропорционально степени загрузки двигателя. Аналогичным образом происходит увеличение давления в основной магистрали во время движения автомобиля задним ходом. При включении передачи заднего хода давление, поступающее в гидропривод фрикционного элемента управления этой передачи, по специальному каналу подводится в кольцевую канавку клапана повышения давления (рис.6-34б). Здесь за счет разности диаметров левого и правого торцев клапана повышения давления, создается сила давления, направленная в сторону торца, имеющего больший диаметр. Таким образом, в этом случае силе давления, действующей на левый торец клапана регулятора давления, необходимо преодолевать сопротивление деформации пружины и силы давления, возникающей в кольцевой канавке клапана повышения давления. В результате давление в основной магистрали также должно повыситься. Электрический способ регулирования давления В настоящее время нашел широкое применение электрический способ регулирования давления в основной магистрали, который позволяет делать это гораздо точнее, учитывая при этом более широкий спектр параметров состояния автомобиля. При таком способе в формировании одной из сил, действующих на клапан регулятора давления, используется управляемый электронным блоком соленоид, устройство которого показано на рисунке 6-35. Давление, формируемое    Отверстие дкорь Корпус Пружина Втулка Пружина клапана Обмотка Ограничитель Рис. 6-35
соленоидом слив пеРеменного Давление,\    »    сечения подводимое к \ солениду \
Электронные блок получает информацию от многочисленных датчиков, измеряющих различные параметры состояния, как трансмиссии, так и всего автомобиля в целом. Анализ этих данных позволяет компьютеру определить наиболее оптимальное для данного момента времени давление в основной магистрали. Соленоиды, которые используются для регулирования какого-либо давления, как правило, управляются сигналами широтно-импульсной модуляции (Duty Control). Такие соленоиды способны с высокой частотой переключаться из
положения «Вкл» в положение «Выкл». Управление таким соленоидом можно представить, как следующий один за другим циклов сигналов (рис.6-36). Т - период цикла; t - ширина импульса D - рабочий цикл 1 D=(t/T)*100%= (1/4 )*100%=25%
Рис. 6-36 б) Рис. 6-36 а)
Каждый цикл состоит из двух фаз: фазы наличия (Вкл.) сигнала (напряжения) и фазы отсутствия (Выкл.) сигнала (рис.6-36). Длительность всего цикла Т принято называть периодом цикла. Время в пределах одного цикла t, когда на соленоид подается напряжение, называется шириной импульса. Данный вид управляющего сигнала принято характеризовать отношением ширины импульса к периоду цикла, выраженным в процентах. Следует отметить, что период импульса в течение всего процесса управления остается постоянной величиной, а ширина импульса может изменяться плавно от нуля до величины равной периоду импульса. Тем самым достигается плавное регулирование давления.
Давление клапана-дросселя (TV-давление) Для определения степени загруженности двигателя в АКПП с чисто гидравлической системой управления формируется давление, пропорциональное открытию дроссельной заслонки. Клапан, формирующий это давление, называется клапаном-дросселем, а давление, которое он формирует, -TV-давлением. Уже отмечалось, что для получения TV-давления используется давление основной магистрали. В настоящее время существует несколько способов формирования давления, пропорционального степени открытия дроссельной заслонки. В некоторых, более ранних образцах АКПП, управление клапаном-дросселем осуществлялось с помощью модулятора, принцип работы которого основан на использовании разряжения во впускном коллекторе двигателя. На более поздних моделях АКПП использовалась механическая связь между приводом управления дроссельной заслонкой и клапаном-дросселем. Во всех моделях автоматических коробок передач TV-давление используется, как уже отмечалось, и для управления давлением в основной магистрали. Для этого оно подводится к клапану повышения давления, который через пружину воздействует на регулятор давления (рис.6-34а). В трансмиссиях с электронным блоком управления от использования TV-давления отказались. Для определения степени открытия дроссельной заслонки на ее корпус устанавливается специальный датчик - TPS (Throttle Position Sensor), по величине сигнала которого электронный блок управления определяет угол поворота дроссельной заслонки. В соответствии с сигналом этого датчика в электронном блоке формируется сигнал управления соленоидом, который отвечает за регулирование давления в основной магистрали. Кроме того, сигнал датчика положения дроссельной заслонки используется блоком управления и для определения моментов переключения передач. Механический привод управления клапаном-дросселем Механическую связь дросселя с клапаном-дросселем можно осуществить двумя способами: с помощью рычагов и тяг (рис.6-37) и с помощью троса (рис.6-38). Устройство клапана-дросселя с механическим приводом управления весьма похоже на устройство регулятора давления. Он также состоит из клапана и пружины, которая упирается в один из торцов клапана (рис.6-39). В корпусе клапана имеется внутренний канал, который позволяет подводить формируемое давление к другому торцу клапана. К клапану-дросселю подводится давление основной магистрали, из которого и формируется TV-давление. Рис. 6-37 Рис. 6-38
Канал формирования TV-давления Толкатель Давление основной магистрали Рис. 6-39    Рис. 6-40 В начальный момент плунжер клапана-дросселя под воздействием пружины находится в крайнем левом положении (рис.6-39). При этом отверстие, соединяющее клапан с основной магистралью, полностью открыто и ATF под давлением поступает в канал формирования TV-давления и под левый торец клапана-дросселя. При определенном давлении, определяемом жёсткостью и величиной предварительной деформации пружины, сила давления на левый торец клапана превысит усилие пружины, и он начнет перемещаться вправо. При этом поясок клапана перекроет отверстие основной магистрали и откроет сливное отверстие (рис.6-40). TV-давление начнет падать, и клапан под действием пружины вновь переместится влево, перекрывая при этом сливную и открывая основную магистраль. Давление в канале формирования TV-давления вновь начнет возрастать.
TV-давление Толкатель г&т\
Плунжер клапана- дросселя
Давление слив в основной поппон магистрали П°ДД°Н
При таком варианте управления клапан-дроссель практически ничем не отличается от обычного регулятора давления. Отличительной особенностью его работы является то обстоятельство, что с помощью толкателя можно изменять величину предварительной деформации пружины. Толкатель с помощью механического привода жёстко соединен с педалью управления дроссельной заслонкой (рис.6-37 и 6-38), и его положение зависит от положения педали. При полностью отпущенной педали толкатель под действием все той же пружины занимает крайнее правое положение (рис.6-40). В этом случае пружина имеет минимальную величину предварительной деформации, поэтому в канале формирования TV-давления достаточно небольшого давления, чтобы переместить клапана-дроссель вправо. При нажатии на педаль управления дроссельной заслонкой перемещение педали с помощью механического привода передается толкателю. Он перемещается влево, увеличивая тем самым величину предварительной деформации пружины. Теперь для того, чтобы переместить клапана-дроссель вправо потребуется повышение TV-давления. Причем, чем больше перемещение педали управления дроссельной заслонкой, тем больше должно быть давление на выходе из клапана-дросселя. Так происходит формирование давления пропорционального степени открытия дроссельной заслонки. Причем, чем больше угол открытия дроссельной заслонки, тем выше TV-давление, и наоборот. Управление клапаном дросселем с помощью модулятора Во многих АКПП с чисто гидравлической системой управления для управления клапаном-дросселем используется модулятор. Модулятор представляет собой камеру, разделенную с помощью металлической или резиновой диафрагмы на две части (рис.6-41). Левая часть камеры соединена с атмосферой, правая с помощью шланга с впускным коллектором двигателя. Пружина, которая в случае механического привода непосредственно действовала на клапан дросселя, размещена в этом случае в камере модулятора, соединенной с впускным коллектором двигателя. Клапан-дроссель соединен с диафрагмой модулятора с помощью толкателя. Таким образом, слева на диафрагму модулятора действует сила атмосферного давления и сила TV-давления, которая создается на левом торце клапана-дросселя и передается на диафрагму с помощью толкателя. С права на диафрагму действует сила пружины и сила, создаваемая давлением во впускном коллекторе двигателя. TV-давление Разряжение из впускного коллектора Давление основной магистрали Плунжер клапана-дросселя ^Слив в поддон Рис. 6-41 Пружина При работе двигателя на холостых оборотах разрежение во впускном коллекторе из-за, практически, полного перекрытия дроссельной заслонкой впускного отверстия, имеет максимальную величину (иными словами давление во впускном коллекторе намного меньше атмосферного давления). Поэтому сила атмосферного давления, действующая на диафрагму значительно больше силы давления во впускном коллекторе. Это приводит к тому, что пружина под действием силы давления сжимается и диафрагма перемещает толкатель и клапан-дроссель вправо (рис.6-42). Диафрагма t Атмосферное Разряжение из впускного коллектора Давление основной магистрали V    Сила эй N. TV-давления Рис. 6-42 Рис. 6-43
TV-давление
щ
При таком положении клапана достаточно небольшого TV-давления, чтобы один поясок клапана перекрыл отверстие основной магистрали, а второй открыл отверстие сливной магистрали. Результатом этого является низкое значение TV-давления. В случае открытия дроссельной заслонки разряжение во впускном коллекторе двигателя начинает уменьшаться (т.е. давление во впускном коллекторе возрастает) Поэтому сила давления, действующая на диафрагму
модулятора, увеличивается и начинает частично уравновешивать силу атмосферного давления, действующую в противоположную сторону диафрагмы. В результате диафрагма вместе с толкателем перемещается влево, что приводит к такому же перемещению клапана-дросселя (рис.6-43). В этом случае для того, чтобы сместить клапан вправо, требуется уже более высокое TV-давление. Таким образом, чем больше открыта дроссельная заслонка, тем меньше степень разряжения во впускном коллекторе и тем выше TV-давление. Давление скоростного регулятора Давление скоростного регулятора используется, наряду с TV-давлением, для определения моментов переключения передач. Величина давления скоростного регулятора пропорциональна скорости движения автомобиля. Оно так же, как и давление клапана-дросселя, формируется из давления основной магистрали. В коробках передач заднеприводных автомобилей скоростной регулятор обычно устанавливается на ведомом валу, а в АКПП переднеприводных автомобилей на промежуточном валу, где расположена ведущая шестерня главной передачи. В трансмиссиях с электронным блоком управления скоростные регуляторы не используются, а определение скорости движения автомобиля осуществляется с помощью специальных датчиков, которые также устанавливаются на выходном валу АКПП. Скоростные регуляторы, используемые в АКПП можно разделить на две группы:
•    регуляторы с приводом от ведомого вала АКПП;
•    регуляторы расположенные непосредственно на ведомом валу
Регуляторы с приводом от ведомого вала бывают двух типов -золотникового типа и шариковые. Для их привода используется специальное зубчатое зацепление, одна шестерня которого установлена на ведомом или промежуточном валу АКПП, а вторая на самом скоростном регуляторе.
Скоростной регулятор золотникового типа и приводом от ведомого вала АКПП
Скоростной регулятор золотникового типа состоит из клапана, двух типов грузов (первичного и вторичного) и пружин (рис.6-44). В начальный момент, когда автомобиль стоит на месте, скоростной регулятор, соединенный с помощью зубчатого зацепления с ведомым валом коробки передач, также неподвижен. Поэтому клапан скоростного регулятора под действием собственного веса находится в крайнем нижнем положении. При таком положении верхний поясок
клапана перекрывает отверстие, соединяющее регулятор с основной магистралью, а нижний поясок открывает сливную магистраль (рис.6-44а). В результате давление на выходе из скоростного регулятора равно нулю.
Давление
основной
магистрали
Давление
скоростного
регулятора
Ведомая шестерня Ограничитель перемещения первичных грузов Первичные грузы Вторичные грузы Рис. 6-44 а)
Продольный канал плунжера
Слив в поддон
Пружина Плунжер скоростного регулятора
Рис. 6-44 б)
При движении автомобиля, скоростной регулятор вращаться с угловой скоростью, пропорциональной угловой скорости ведомого или промежуточного вала АКПП. При определенной скорости транспортного средства под действием центробежной силы грузы скоростного регулятора начинают расходиться и, преодолевая силу тяжести клапана, перемещают его вверх. Такое перемещение клапана приводит к открытию отверстия основной магистрали и закрытию отверстия сливного канала (рис.6-44б). В результате ATF из основной магистрали начинает поступать в канал формирования давления скоростного регулятора. Кроме того, по радиальному и осевому отверстиям трансмиссионная жидкость поступает в полость между корпусом скоростного регулятора и верхним торцом клапана (рис.6-44б). Давление жидкости на этот торец клапана создает силу, которая совместно с силой тяжести клапана противодействует центробежной силе, возникающей в грузах. При достижении определенного значения давления сумма сил, действующих на верхний торец клапана, станет больше центробежной силы грузов, и клапан начнет перемещаться вниз, перекрывая отверстие основной магистрали и открывая одновременно сливной канал. При этом давление скоростного регулятора начнет уменьшаться, что приведет уменьшению силы давления на верхний торец клапана. В какой-то момент действие центробежной силы опять станет больше силы веса и давления, и клапан вновь начнет подниматься. Так происходит формирование давления скоростного регулятора. В случае увеличения скорости движения автомобиля для того, чтобы клапан стал опускаться вниз, потребуется, очевидно, более высокое давление скоростного регулятора. В конечном счете, при определенной скорости автомобиля вес клапана регулятора совместно с давлением, действующим на верхний торец клапана, не смогут уравновесить центробежную силу грузов. В этом случае отверстие основной магистрали полностью откроется, и давление скоростного регулятора станет равным давлению в основной магистрали. При уменьшении скорости автомобиля уменьшится и центробежная сила, действующая на грузы скоростного регулятора, и, следовательно, должно уменьшиться давление скоростного регулятора. Система грузов скоростного регулятора состоит из двух ступеней (первичной и вторичной) и двух пружин. Такое устройство регулятора позволяет получить зависимость давления скоростного регулятора (р) от скорости движения автомобиля (V) близкую к линейной (рис.6-45). На первом этапе первичные (более тяжелые) и вторичные (легкие) грузы действуют на клапан скоростного регулятора совместно. Пружины удерживают вторичные грузы относительно первичных. Конструкция выполнена таким образом, что более легкие грузы через рычаги действуют непосредственно на клапан скоростного регулятора. При этом грузы двигаются совместно. Начиная с определенных оборотов, скоростного регулятора центробежная сила, которая, как известно, зависит от квадрата частоты вращения, становится весьма большой. Так, например, двукратное увеличение оборотов увеличивает центробежную силу в четыре раза. Поэтому становится необходимо принять меры к снижению влияния центробежной силы на формируемое скоростным регулятором давление. Жёсткость пружин подобрана таким образом, что, примерно, на скорости движения 20 миль/ч (16 км/ч), центробежная сила первичных грузов превышает силу пружины, и они отклоняются в крайнее положение и упираются в ограничители (рис.6-44б). Первичные грузы в таком положении не воздействуют на вторичные и становятся неэффективными, а клапан скоростного регулятора на втором этапе уравновешивается центробежной силой только вторичных грузов и силой пружины. Рис. 6-45 Скоростной регулятор шарикового типа с приводом от ведомого вала Скоростной регулятор шарикового типа состоит из полого вала, который приводится во вращение с помощью зубчатого зацепления ведомым валом АКПП, двух шариков, установленных в отверстиях вала, одной пружины и двух грузов различной массы, шарнирно закрепленных на валу (рис.6-46). К валу через жиклёр подводится давление основной магистрали, из которого во внутреннем канале вала формируется давление скоростного регулятора. Величина давления скоростного регулятора определяется величиной утечек через отверстия, в которых установлены шарики. Каждый из двух грузов имеет специальной формы захваты, с помощью которых они удерживают противоположно расположенный им шарики (рис.6-46). При неподвижном автомобиле скоростной регулятор не вращается, поэтому грузы не оказывают ни какого воздействия на шарики, и вся жидкость, подводимая к валу из основной магистрали, сливается через незакрытые шариками отверстия в поддон. Давление скоростного регулятора равно нулю. В случае движения с небольшой скоростью центробежная сила, действующая на вторичный (легкий) груз мала, и пружина не позволяет прижать его к седлу отверстия. В это время регулировка давления скоростного регулятора осуществляется только за счет первичного (более тяжелого) груза, который прижимает свой шарик к седлу с силой пропорциональной квадрату скорости движения автомобиля. При определенной скорости движения первичный груз полностью прижимает шарик к седлу отверстия, и утечки ATF через него уже не происходит. При этом центробежная сила, возникающая во вторичном грузе, достигает величины, способной преодолеть силу сопротивления пружины, и специальный захват этого груза начинает прижимать второй шарик к седлу отверстия вала. Теперь одно из двух отверстий вала полностью закрыто, и формирование давления скоростного регулятора осуществляется только за счет второго шарика. При высокой скорости движения автомобиля вторичный груз также полностью прижимает свой шарик к седлу отверстия, и давление скоростного регулятора становится равным давлению основной магистрали. Вал скоростного регулятора Ось крепления грузов У Первичный X груз Шарик Внутренний канал вала „Уплотнительное кольцо Жиклер Рис. 6-46 Давление подпитки гидротрансформатора Часть ATF после регулятора давления поступает в основную магистраль, а другая его часть используется в системе подпитки гидротрансформатора. Для предотвращения в гидротрансформаторе кавитационных явлений желательно, чтобы жидкость в нем находилась под небольшим давлением. Поскольку давление основной магистрали для этой цели слишком велико, то давление подпитки гидротрансформатора чаще всего формируется дополнительным регулятором давления. Давление управления блокировочной муфтой гидротрансформатора Все современные трансмиссии имеют в своем составе только блокирующиеся гидротрансформаторы. Как правило, для блокировки гидротрансформатора используется фрикционная муфта, которая, как уже было показано, обеспечивает прямую механическую связь двигателя с коробкой передач. Это позволяет устранить скольжение в гидротрансформаторе и улучшить топливную экономичность автомобиля. Включение блокировочной муфты гидротрансформатора возможно только при выполнении следующих условий: •    охлаждающая жидкость двигателя имеет рабочую температуру; •    скорость автомобиля достаточно высока, что позволяет ему двигаться без переключения передач; •    педаль тормоза не нажата; •    в коробке передач не происходит переключение передачи. При выполнении перечисленных требований гидросистема обеспечивает подвод давления к поршню муфты гидротрансформатора, результатом чего является жёсткое соединение вала турбинного колеса с коленчатым валом двигателя. В современных модификациях автоматических коробок передач используется не простое управление блокировочной муфтой гидротрансформатора, которое основано на принципе «Вкл»-«Выкл», а осуществляется управление процессом скольжения блокировочной муфты. При таком управлении муфтой достигается плавность ее включения. Естественно, что подобный способ управления блокировочной муфтой гидротрансформатора возможен только лишь в случае использования на автомобиле электронного блока управления. Давление в системе охлаждения Даже во время штатной работы трансмиссии с автоматической коробкой передач выделяется большое количество тепла, что приводит к необходимости охлаждения ATF, используемой в трансмиссии. В результате перегрева, трансмиссионная жидкость быстро теряет свои свойства, необходимые для нормальной работы трансмиссии. В результате снижается ресурс коробки передач и гидротрансформатора. Для охлаждения ATF постоянно пропускается через радиатор, куда она поступает из гидротрансформатора, поскольку именно в гидротрансформаторе выделяется большая часть тепла. Для охлаждения ATF используются два типа радиаторов: внутренний или внешний. На многих современных автомобилях используются внутренний тип радиатора. В этом случае он расположен внутри радиатора охлаждающей жидкости двигателя (рис.6-47). Горячая жидкость поступает в радиатор, где отдает тепло, охлаждающей жидкости двигателя, которая, в свою очередь, охлаждается воздушным потоком. Внешний тип радиатора располагается отдельно от радиатора охлаждающей жидкости двигателя и отдает тепло непосредственно воздушному потоку. После охлаждения, как правило, ATF направляется в систему смазки АКПП. Давление в системе смазки АКПП В автоматических коробках передач используется принудительный способ смазки трущихся поверхностей. Трансмиссионная жидкость непрерывно под давлением через специальную систему каналов и отверстий подается к зубчатым зацеплением, подшипникам, фрикционным элементам управления и всем остальным трущимся деталям коробки передач. В большинстве АКПП жидкость поступает в систему смазки после прохождения через радиатор, в котором она предварительно охладилась. 6.3.2. ПРИНЦИП РАБОТЫ КЛАПАНОВ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ Клапаны переключения предназначены для управления маршрутами, по которым ATF из основной магистрали подводится в гидроцилиндр или бустер (гидропривод) включаемого на данной передаче фрикционного элемента управления. Как правило, любая система управления АКПП, независимо от того, чисто гидравлическая она или электрогидравлическая, имеет в своем составе несколько клапанов переключения. В АКПП с чисто гидравлической системой управления клапаны переключения являются, условно говоря, интеллектуальными, поскольку именно они определяют моменты переключения передач. В АКПП с электронным блоком управления эти клапаны также используются, но их роль уже весьма пассивна, поскольку решение о переключении передач принимает компьютер, который посылает определенный сигнал на соленоид переключения, а тот, в свою очередь преобразует его в давление жидкости, которое подводится к соответствующему клапану переключения. Поскольку принцип работы клапана переключения в случае электрогидравлической системы управления достаточно прост, то рассмотрим более подробно, каким образом работают эти клапана в АКПП с чисто гидравлической системой управления. Давление основной магистрали Давление клапана-дросселя К сервоприводу Давление скоростного регулятора Рис. 6-48 а)
Давление основной магистрали Давление клапана-дросселя К сервоприводу Давление скоростного регулятора Рис. 6-48 б) Повышающие переключения Любой клапан переключения это клапан золотникового типа, к которому подводится давление основной магистрали. Клапан переключения может занимать только два положения либо крайнее правое (рис.6-48а), либо крайнее левое (рис.6-48б). В первом случае правый поясок клапана перекрывает отверстие основной магистрали, и давление не поступает в гидропривод фрикционного элемента управления АКПП. В случае перемещения клапана в крайнее левое положение он открывает отверстие основной магистрали, соединяя ее тем самым с каналом подвода давления в гидропривод. Одно из двух упомянутых положений клапана переключения определяется тремя факторами: давлением скоростного регулятора, давлением клапана-дросселя и жёсткостью пружины. На левый торец клапана действует сила пружины, и к этому же торцу подводится давление клапана-дросселя (TV-давление). К правому же торцу клапана подводится давление скоростного регулятора. При неподвижном автомобиле давление скоростного регулятора TV-давление, практически, равны нулю, поэтому клапан под действием пружины будет находиться в крайнем правом положении, разъединяя основную магистраль и канал подвода давления в гидропривод фрикционного элемента (рис.6-48а). После начала движения начинают формироваться давления скоростного регулятора и TV-давление. Причем, при неизменном положении педали управления дроссельной заслонкой, давление клапана-дросселя будет оставаться постоянным, а давление скоростного регулятора по мере увеличения скорости движения автомобиля будет увеличиваться. При определенной скорости давление скоростного регулятора достигнет величины, при которой сила, создаваемая им на правый торец клапана переключения, станет больше суммы силы пружины и TV-давления, которые действуют на левый торец клапана. В результате клапан переместится из крайнего правого положения в крайнее левое положение и соединит канал подвода давления в гидропривод фрикционного элемента с основной магистралью. Таким образом, происходит повышающее переключение. Работу системы управления АКПП необходимо согласовывать с режимом работы двигателя и внешними условиями движения автомобиля. Переключения в коробке передач должны происходить таким образом, чтобы передаточное отношение АКПП, момент сопротивления движению автомобиля и момент, развиваемый двигателем, имели бы оптимальное сочетание. Если водитель управляет автомобилем так, что разгон происходит с небольшим ускорением, то, этот водитель, предпочитающий спокойную езду, и для него важно обеспечить режим движения с минимальным расходом топлива. Для этого необходимо производить повышающие переключения на более низких скоростях, при оборотах двигателя близких к минимальному расходу топлива, т.е. иными словами переключения должны быть ранними. Кроме того, в этом случае следует обеспечить такое качество переключения передач, при котором езда на автомобиле была наиболее комфортной. Поэтому, при малых углах открытия дроссельной заслонки за счет низкого давления клапана-дросселя, повышающие переключения происходят на более низких скоростях движения, по сравнению со случаем, когда дроссельная заслонка открыта на большой угол. Если же водитель старается максимально открыть дроссельную заслонку, стремясь получить максимальное ускорение автомобиля, то в этом случае речь об экономии топлива не идет, и для быстрого разгона необходимо использовать максимальную мощность двигателя. Для чего необходимы более поздние по скорости повышающие переключения, что обеспечивается более высоким значением TV-давления, которое формируется при больших углах открытия дроссельной заслонки. Весьма важную роль в определении моментов переключения оказывает жёсткость пружины клапана-дросселя и величина ее предварительной деформации. Чем больше жёсткость и величина предварительной деформации пружины, тем позже будут происходить повышающие переключения, и наоборот меньшие жёсткость и предварительная деформация пружины приводят к более ранним повышающим переключениям. Поскольку TV-давление и давление скоростного регулятора к разным клапанам переключения подводятся одинаковые, то единственный способ предотвратить одновременное включение всех фрикционных элементов управления, это установка в разные клапаны переключения пружин с различной жёсткостью. Причем, чем выше передача, тем большей жёсткостью должна обладать пружина. В качестве примера рассмотрим в упрощенном виде работу системы управляющей переключением трехскоростной коробки передач. В этой системе использовано два клапана переключения: клапан переключения с первой передачи на вторую (1-2) и клапан переключения со второй на третью передачу (2-3). Для включения первой передачи клапан переключения не требуется, поскольку первая передача включается непосредственно клапаном выбора режима. Давление жидкости от насоса через регулятор давления подается к клапану выбора режима. Поток ATF разделяется этим клапаном на четыре. Один из них подводится к скоростному регулятору давления, второй к клапану-дросселю, третий к клапану переключения 1-2 и четвертый направляется непосредственно в гидропривод фрикционного элемента, включаемого на первой передаче (рис.6-49). При достижении определенной скорости давление скоростного регулятора становится таким, что сила создаваемая им на правом торце клапана переключения 1-2 становится больше силы пружины и TV-давления, которые действуют на левый торец клапана. Клапан переключения 1-2 перемещается, соединяя при этом основную магистраль с каналом подвода давления в сервопривод включения второй передачи (рис.6-50). Помимо этого давление основной магистрали подводится к клапану переключения 2-3, готовя его тем самым к следующему переключению. Кроме того, давление основной магистрали подается в канал подвода давления к клапану, ответственному за выключение первой передачи, что необходимо делать для предотвращения одновременного включения двух передач. Рис. 6-49 За счёт большей жёсткости пружины, установленной в клапане переключения 2-3, клапан остается на этом этапе управления АКПП неподвижным. Дальнейшее увеличение скорости автомобиля приводит к тому, что сила давления скоростного регулятора становится способной переместить и клапан переключения 2-3. В этом случае давление основной магистрали поступает в сервопривод включения третьей передачи и подается к клапану выключения второй передачи (рис.6-51). В сервопривод в сервопривод включения 2-й передачи включения 3-й передачи Канал выключения 1-й передачи В сервопривод включения 1-й передачи Давление основной магистрали Давление I клапана-дросселя I Давление скоростного I регулятра Масляный поддон Рис. 6-50
Дальнейшее движение автомобиля при неизменном положении педали управления дроссельной заслонкой и неизменных внешних условиях движения будет происходить на третьей передаче. Однако следует отметить, что если не предпринять дополнительных мер, то состояние коробки передач при движении на второй или третьей передачах будет неустойчивым. Небольшое отклонение педали в сторону увеличения угла открытия дроссельной заслонки, и в результате увеличения TV-давления в коробке произойдет понижающее переключение. К такому же эффекту приведет и небольшое уменьшение скорости движения автомобиля, вызванного, например, незначительным подъемом. В дальнейшем опять-таки из-за небольшого отпускания педали управления дроссельной заслонкой или восстановления скорости движения автомобиля в АКПП вновь произойдет повышающее переключение. И этот процесс может многократно повториться. Такие колебательные переключения передач нежелательны, и необходимо защитить коробку передач от их воздействия. В сервопривод включения 2- передачи В сервопривод включения 3-й передачи Канал выключения Я?, 1-й передачи В сервопривод включения 1-й передачи Давление основной магистрали Давление клапана-дросселя I Давление скоростного | регулятра Канал выключения 2-й передачи Регулятор давления Масляный поддон Рис. 6-51 Для защиты АКПП от воздействия многократно повторяющихся повышающих и понижающих переключений в гидросистеме предусматривается гистерезис между скоростями, при которых происходят повышающие переключения, и скоростями, на которых в АКПП осуществляются понижающие переключения. Иными словами понижающие переключения происходят на несколько меньших скоростях, по сравнению со скоростями на которых происходят повышающие переключения. Это достигается весьма простым приемом. После того, как произошло повышающее переключение (1-2 или 2-3), в соответствующем клапане переключения (1-2 или 2-3) происходит блокировка канала подвода давления клапана-дросселя (рис.6-52). В этом случае силе давления скоростного регулятора, действующей на торец клапана переключения, противодействует только усилие сжатой пружины. Такая отсечка IV-давления от клапана переключения действует как фиксатор для предотвращения включения пониженной передачи и устраняет возможность возникновения колебательного процесса при переключении передач. До включения передачи После включения передачи Давление основной регулятора элемента управления
Рис. 6-52 Если во время движения водитель полностью отпустит педаль управления дроссельной заслонкой, то автомобиль начнет постепенно замедляться, что автоматически приведет и к снижению давления скоростного регулятора. В момент, когда сила этого давления на клапан переключения станет меньше силы пружины, клапан начнет перемещаться в противоположное положение. При этом основная магистраль перекроется и в АКПП произойдет понижающее переключение. Режим принудительного понижения передачи (kickdown) Часто, особенно при обгоне впереди движущегося автомобиля, необходимо развить большое ускорение, которое возможно получить только лишь в случае подвода к колесам более высокого значения крутящего момента. Для этого желательно произвести переключение на пониженную передачу. В системах управления АКПП, как чисто гидравлических, так и с электронным блоком управлении, такой режим работы предусмотрен. Для принудительного переключения на пониженную передачу водитель должен нажать до упора на педаль управления дроссельной заслонкой. При этом, если речь идет о чисто гидравлической системе управления, то это вызывает повышение TV-давления до величины давления основной магистрали и, кроме того, в клапане-дросселе открывается дополнительный канал, позволяющий подвести TV-давление к торцу клапана переключения в обход ранее заблокированного канала. Под действием повышенного TV-давления клапан переключения перемещается в противоположное положение и в АКПП произойдет понижающее переключение. Клапан, с помощью которого осуществляется весь описанный выше процесс, называется клапаном принудительного понижения передачи. В некоторых трансмиссиях для принудительного включения пониженной передачи используется электропривод. Для этого под педалью устанавливается датчик, сигнал которого в случае нажатия на него поступает на соленоид принудительного понижения передачи (рис.6-53). При наличии сигнала управления соленоид открывает дополнительный канал подвода максимального TV-давления к клапану переключения. Рис. 6-53 В случае использования в трансмиссии электронного блока управления все решается несколько проще. Для определения режима принудительного понижения передачи может использоваться так же, как и в предыдущем случае, специальный датчик под педалью управления дроссельной заслонкой или сигнал датчика, определяющего полное открытие дроссельной заслонки. И в том и в другом случае их сигнал поступает в электронный блок управления АКПП, который и вырабатывает соответствующие команды на соленоиды переключения. 7. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Начиная со второй половины 80-х годов прошлого столетия, для управления автоматическими трансмиссиями стали активно использоваться специальные компьютеры (электронные блоки управления). Их появление на автомобилях позволило реализовать более гибкие системы управления, учитывающие гораздо большее, по сравнению с чисто гидравлическими системами управления, число факторов, что, в конечном счете, повысило КПД связки двигатель-трансмиссия и качество переключения передач. Первоначально компьютеры использовались только для управления блокировочной муфтой трансформатора и в некоторых случаях для управления повышающим планетарным рядом. Последнее касается трехскоростных коробок передач, в которых для получения четвертой (повышающей передачи) использовался дополнительный планетарный ряд. Это были достаточно простые блоки управления, как правило, входящие в состав блока управления двигателем. Результаты эксплуатации автомобилей с подобной системой управления имели положительный результат, что и послужило толчком развития уже специализированных систем управления трансмиссией. В настоящее время практически все автомобили с автоматическими коробками передач выпускаются с электронными системами управления. Такие системы позволяют гораздо точнее управлять процессом переключения передач, используя для этого гораздо больше параметров состояния, как самого автомобиля, так и его отдельных систем. В общем случае электрическую часть системы управления трансмиссией можно разделить на три части: измерительную (датчики), анализирующую (блок управления) и исполнительную (соленоиды). В состав измерительной части системы управления, могут входить следующие элементы: •    датчик положения селектора режимов; •    датчик положения дроссельной заслонки; •    датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя; •    датчик температуры ATF; •    датчик частоты вращения выходного вала коробки передач; •    датчик частоты вращения турбинного колеса гидротрансформатора; •    датчик скорости автомобиля; •    датчик принудительного понижения передачи; •    выключатель повышающей передачи; •    переключатель режимов работы коробки передач; •    датчик использования тормозов; •    датчики давления. На анализирующую часть системы управления возложены следующие задачи: •    определение моментов переключения; •    управление качеством переключения передач; •    управление величиной давления в основной магистрали; •    управление блокировочной муфтой гидротрансформатора; •    контроль за работой трансмиссии; •    диагностика неисправностей. К исполнительной части системы управления относятся различные соленоиды: •    соленоиды переключения; •    соленоид управления блокировочной муфтой гидротрансформатора; •    соленоид регулятора давления в основной магистрали; •    прочие соленоиды. В блок управления поступают сигналы от датчиков, где они обрабатываются и анализируются, и на основании результатов их анализа блок вырабатывает соответствующие сигналы управления. Принцип работы блоков управления всех трансмиссий, независимо от марки автомобиля, примерно один и тот же. Иногда работой трансмиссии управляет отдельный блок управления, называемый трансмиссионным. Но в настоящее время наметилась тенденция использования общего блока управления двигателем и трансмиссией, хотя, по сути, этот общий блок также состоит из двух процессоров, только расположенных в едином корпусе. В любом случае оба процессора взаимодействуют друг с другом, но при этом процессор управления двигателем всегда имеет приоритет над процессором управления трансмиссией. Кроме того, блок управления трансмиссией использует в своей работе сигналы некоторых датчиков, относящихся к системе управления двигателем, например, датчика положения дроссельной заслонки, датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя и др. Как правило, эти сигналы поступаю сначала в блок управления двигателем и затем в блок управления трансмиссией. Задача блока управления заключается в обработке сигналов датчиков, входящих в систему управления данной трансмиссии, анализе получаемой информации и выработке соответствующих управляющих сигналов. Сигналы датчиков, поступающих в блок управления, могут быть как в форме аналогового сигнала (рис.7-1 а) (непрерывно изменяющегося), так и в форме дискретного сигнала (рис.7-1 б). Рис. 7-1 б)
Рис. 7-1 а)
Аналоговые сигналы преобразовываются в блоке управления с помощью аналого-цифрового преобразователя в оцифрованный сигнал (рис.7-2). Полученная информация оценивается в соответствии с алгоритмами управления, находящимися в памяти компьютера. На основе сравнительного анализа поступивших и хранящихся в памяти данных, вырабатываются управляющие сигналы. Рис. 7-2 В электронной памяти блока управления хранится набор команд по управлению трансмиссией в зависимости от внешних условий движения автомобиля и состояния АКПП. Кроме того, современные системы управления автоматическими коробками передач анализируют манеру управления автомобилем и выбирают соответствующий алгоритм переключения передач.
В результате анализа полученной информации блок управления вырабатывает команды для исполнительных механизмов, в качестве которых в электрогидравлических системах используются электромагнитные клапаны (соленоиды). Соленоиды преобразовывают поступающие к ним электрические сигналы в механическое перемещение гидравлического клапана. Кроме того, блок управления трансмиссией осуществляет обмен информацией с блоками управления других систем (двигателя, круиз-контроля, кондиционера и др.). 7.1 ПРОГРАММЫ УПРАВЛЕНИЯ Любой блок управления не может работать сам по себе. Необходим набор инструкций или программы управления, которые и определяют функциональное назначение данного компьютера. Эти программы, состоят из отдельных блоков. Одни блоки содержат математические и логические инструкции по обработке данных и выработке управляющих команд. Другие содержат данные, относящиеся к характеристикам транспортного средства: модель двигателя и все характеристики, связанные с ней, передаточное отношение главной передачи и др. Часто математические зависимости и константы записываются в память блока управления в виде матриц. Блок управления постоянно считывает из них нужную в данный момент времени информацию и использует ее для принятия решения по управлению трансмиссией. Реальные условия эксплуатации автомобиля часто бывают несколько отличны от тех, которые можно смоделировать во время стендовых и тестовых испытаний, проводимых во время создания и доводки трансмиссии. В результате на начальной стадии эксплуатации автомобилей со стороны водителей возникают нарекания, для устранения которых программы управления достаточно часто модифицируются и пересматриваются. В автомобилях более позднего выпуска в блоках управления стали использовать программируемые запоминающие устройства. Такие устройства позволяют с помощью специальных приборов достаточно оперативно корректировать программы управления. На начальном этапе движения, когда двигатель и трансмиссия еще не достаточно прогреты, необходимо обеспечить их защиту от перегрузок. Для этого в блоке управления имеется специальная программа, в соответствии с которой управление двигателем и трансмиссией осуществляется без обратной связи, т.е. без учета фактических значений параметров состояния двигателя и трансмиссии. В этом случае для принятия решений блок управления использует только данные, записанные в его памяти. Для трансмиссии этот режим характеризуется запретом блокировки гидротрансформатора, более поздними по оборотам двигателя переключениями передач и иногда запретом включения повышающей передачи. Для управления трансмиссией в штатном режиме работы, в память ее блока управления записано несколько программ переключения передач: экономичная, спортивная, движения по скользкой дороге и др. Для реализации той или иной программы в автомобилях более ранних годов выпуска, рядом с рычагом селектора режимов часто располагался специальный переключатель, который в зависимости от марки автомобиля мог иметь различные обозначения: «POWER», «COMFORT», «S», «SPORT», «AUTO», «A/T MODE», «WINTER», «W», «HOLD», «*» и т.п. На современных автомобилях выбор «экономичной» или «спортивной» программы работы системы управления коробки передач осуществляется автоматически в зависимости от характера воздействия водителя на педаль управления дроссельной заслонкой. При плавном, спокойном характере воздействия на эту педаль реализуется экономичная программа управления трансмиссией. Спортивную программу блок управления выбирает тогда, когда получает информацию о резком воздействии на педаль управления дроссельной заслонкой. Кроме того, современные системы управления способны автоматически предотвращать нежелательное переключение с третьей на четвертую передачу. Это может происходить, например, при движении с прицепом, когда двигатель имеет большую нагрузку, или при движении по дороге с большим уклоном. Системы управления, способные автоматически подстраиваться под манеру управления водителем автомобиля и учитывать внешние условия движения, называются адаптивными. Экономичная программа настроена на обеспечение движения с минимальным расходом топлива. В этом случае повышающие переключения происходят, приблизительно, при достижении оборотов двигателя средних значений, что соответствует на характеристике расхода топлива минимуму. Движение автомобиля в этом случае имеет плавный, спокойный характер. Спортивная программа настроена на максимальное использование мощности двигателя. Поэтому повышающие переключения происходят в районе максимальных оборотов двигателя, при которых двигатель развивает максимальную мощность. Автомобиль в этом случае развивает, по сравнению с экономичной программой, значительно большее ускорение. Электронные блоки управления практически всех современных автомобилей имеют специальную программу трогания с места на скользкой дороге. Суть этой программы, как правило, сводится к тому, что автомобиль начинает движение не с первой, а со второй передачи. В дальнейшем разрешены все переключения, кроме включения первой передачи. В случае возникновения в трансмиссии или системе управления неисправности, которая может привести к серьезной поломке АКПП, блок управления начинает работать по аварийной программе управления трансмиссией, что позволяет добраться своим ходом до сервиса с минимальными отрицательными последствиями для автомобиля и пассажиров. Обычно, в таком защитном режиме в коробке передач включается одна какая-либо передача и запрещены все переключения. Номер передачи, включаемой в аварийном режиме, как правило, соответствует передаче, на которой все соленоиды переключения находятся в выключенном состоянии. Кроме того, в защитном режиме в основной магистрали устанавливается максимальное давление и запрещается блокировка гидротрансформатора. 7.2. БОРТОВАЯ ДИАГНОСТИКА Трансмиссионные компьютеры осуществляют непрерывный контроль за работой системы управления трансмиссией. Кроме того, с помощью этого блока можно производить проверку работоспособности отдельных элементов системы управления, и в случае необходимости осуществлять поиск возникшей неисправности. Сразу же после включения зажигания блок управления производит ряд проверок. Сначала происходит внутреннее самотестирование (проверяются внутренние элементы самого блока управления и его память). Затем проверяются источник питания (аккумуляторная батарея), электроцепи датчиков и соленоидов. Все это происходит достаточно быстро. Даже если все первичные проверки прошли успешно, блок управления продолжает контролировать состояние трансмиссии в процессе езды. Проверка работоспособности элементов системы управления может осуществляться двумя способами: непрерывно или периодически через определенные интервалы времени. Каждый датчик системы и исполнительный механизм имеют рабочие диапазоны изменения напряжения. Блок управления контролирует напряжение на этих элементах. При этом контролируется наличие сигнала, его значение и выход за установленные пределы. При обнаружении проблем с тем или иным элементом системы управления информация об этом записывается в память трансмиссионного компьютера. В случае возникновения серьезной неисправности для оповещения водителя на приборной панели загорается контрольная лампочка. При этом блок управления переходит на программу управления трансмиссией в защитном режиме. Для облегчения поиска причины неисправности, возникшей в АКПП или ее системе управления, в память блока записывается информация о возникавших сбоях в работе в виде соответствующих кодов отказов. Это в значительной мере облегчает поиск возникшей неисправности. Большинство кодов связаны с неисправностями в электрической части системы управления, но некоторые из них относятся к неисправностям гидравлической части системы управления и механической части АКПП. Код неисправности записывается в память блока управления в тех случаях, когда возникает одно из следующих условий: •    сигнал беспорядочен; •    сигнал отсутствует; •    сигнал выходит за заданный диапазон. Ранние системы самодиагностики имели ограниченное число кодов отказов и реагировали только на обрывы и короткие замыкания в электроцепях. Зачастую, считывание кодов отказов из памяти блока управления было возможно без специального диагностического оборудования. На современных автомобилях устанавливаются более совершенные блоки управления, для которых чтение кодов неисправности представляет собой достаточно простую процедуру. Для этого имеется диагностический разъем, к которому подключается специальный диагностический прибор MUT-II или MUT-III (рис.7-3). МВ991827 Рис. 7-3 Современные бортовые блоки управления непрерывно контролируют состояние системы. Датчики предназначены для преобразования перемещения, температуры или давления в электрический сигнал. Электрогидравлические системы управления имеют в своем составе несколько датчиков, с помощью которых контролируются параметры различных систем и условия эксплуатации трансмиссии. Базируясь на информации, поступающей от датчиков, блок управления принимает решения и формирует управляющие сигналы для исполнительных механизмов. Датчик температуры ATF Датчик температуры ATF представляет собой термистор (терморезистор), сопротивление которого зависит от температуры. Они классифицируются на две группы (рис.7-4): •    термисторы с отрицательным температурным коэффициентом, сопротивление которых уменьшается с увеличением температуры (NTC); •    термисторы с положительным температурным коэффициентом, сопротивление которых увеличивается с увеличением температуры (PNC). Сопротивление терморезистора Температура Рис. 7-4 В результате изменения температуры ATF, меняется сопротивление и падение напряжения на датчике, что и регистрирует блок управления. Зависимость сопротивления термистора от температуры представляет собой аналоговый сигнал. Датчики давления В некоторых типах трансмиссий используются датчики давления. Эти датчики предназначены для измерения давления в отдельных каналах системы управления АКПП. Они преобразуют давление жидкости в электрический сигнал и передают его в блок управления. Существуют два типа датчиков давления: дискретные и аналоговые. Датчики дискретного типа могут сообщать блоку управления только лишь о том, что в месте установки датчика давление жидкости не ниже заданной величины. Они по сути своей работают как выключатели. Если давление равно или больше заданной величины, то контакты датчика замкнуты, и в блок управления поступает соответствующий сигнал. Если же давление становится ниже заданной величины, то контакты датчика размыкаются. Так блок управления может отслеживать наличие требуемого давления в заданной точке системы управления. Аналоговые датчики способны изменять величину электрического сигнала пропорционально давлению. В этих датчиках используются пьезоэлементы, электрическое сопротивление которых зависит от величины их деформации. Датчик положения селектора режимов Конструкции этих датчиков весьма разнообразны (рис.7-5а и рис.7-5б). Обычно этот датчик расположен на картере коробки передач и соединен с приводом клапана выбора режимов. Датчик предназначен для передачи в блок управления информации о положении сигналы датчика в режимах «Р» и двигателем для разрешения запуска переключатель, который замыкает или цепи.
селектора режимов АКПП, кроме того, «N» используется блоком управления двигателя. Датчик представляет собой размыкает определенные электрические
7-5 а)
Рис. 7-5 б) Датчик использования тормозов Этот датчик размещен на тормозной педали. Датчик представляет собой обыкновенный выключатель, задача которого сообщать блоку управления о положении педали тормоза. Принцип работы датчика показан на рисунке 7-6. \ Блок управления *    -±г Педаль нажата
Датчик использования тормозов V, В
Педаль отпущена
Рис. 7-6 В некоторых автомобилях датчик использования тормозов обеспечивает еще и блокировку рычага селектора режимов в положении «Р». Если тормозная педаль нажата, то сигнал датчика выключает исполнительный соленоид механизма блокировки рычага селектора режимов, разрешая тем самым его перемещение из позиции «Р» в любую другую позицию. В противном случае рычаг будет заблокирован. Датчик принудительного понижения передачи Этот датчик размещен, чаще всего, под педалью акселератора. Датчик представляет собой обыкновенный выключатель, задача которого сообщать блоку управления о том, что необходимо произвести в коробке передач понижающее переключение. Этот режим, как уже отмечалось, служит для получения более высоких значений ускорения автомобиля, что бывает необходимо во время обгона. Принцип работы этого датчика аналогичен принципу работы датчика использования тормозов. Датчик положения дроссельной заслонки Чаще всего датчик состоит из двух частей: собственно датчика положения дроссельной заслонки и датчика полного закрытия дроссельной заслонки (рис.7-7). Этот датчик располагается, как правило, на корпусе дроссельной заслонки. Датчик полного закрытия дроссельной заслонки представляет собой выключатель, который имеют только два рабочих положения: «Вкл» и «Выкл». Задача этого датчика - сообщать блоку управления о полном закрытии дроссельной заслонки. Сигнал этого датчика имеет дискретный характер (рис.7-8а). Вывод SB Датчик положения .^-"дроссельной заслонки Вывод датчика-выключателя ■—полностъм закрытой дроссельной заслонки Вывод "масса” Сопротивление Проводник Открыта 1акр1 Изолятор Подвижный контакт Проводник
Рис. 7-7 Датчик положения дроссельной заслонки представляет собой резистор переменного сопротивления. Датчик определяет положение дроссельной заслонки и передает эту информацию в электронный блок управления трансмиссией, который использует ее для управления переключением передач, блокировкой трансформатора и регулирования давления в основной магистрали. Зависимость сигнала этого датчика от угла открытия дроссельной заслонки носит линейный характер (рис.7-8б). 10 20 30 40 50 60 70 80 85 Угол открытия дроссельной заслонки, град. Рис. 7-8 а) V, в 12 '
Угол открытия дроссельной заслонки, град. Рис. 7-8 б)
Выключатель повышающей передачи Выключатель повышающей передачи используется для запрета использования повышающей передачи. При этом загорается контрольная лампочка блокировки включения этой передачи. Выключатель представляет собой кнопку с двумя фиксированными положениями, одно из которых соответствует включенному состоянию, а второе - выключенному состоянию. Как правило, кнопка выключателя повышающей передачи расположена на рычаге селектора режимов (рис.7-9). Рис. 7-9
Кнопка управления повышающей передачей
Переключатель режимов работы коробки передач Как уже отмечалось выше, для адаптации работы коробки передач к определенным условиям движения в систему управления могут быть заложены несколько программ переключения передач. Выбор одной из этих программ может осуществлятся с помощью соответствующего переключателя. В зависимости от количества программ, заложенных в память блока управления, переключатель режимов работы АКПП может быть двухпозиционным или трех позиционным. Кроме того, некоторые модели автомобилей более ранних годов выпуска имели два переключателя режимов работы АКПП, один из которых позволял использовать экономичную или спортивную программу, а второй был предназначен для включения программы движения по скользкой дороге. В настоящее время, в связи с использованием адаптивных систем управления данный тип органов управления не используется, за исключение программы движения по скользкой дороге (режим «HOLD»). Датчики измерения частоты вращения Для определения частоты вращения вращающихся деталей в АКПП используются датчики оборотов следующих типов: •    индуктивные; •    электронные (на основе эффекта Холла и магниторезистивные). Индуктивный датчик оборотов представляет собой катушку, внутри которой расположен постоянный магнит (рис.7-10). В момент прохождения через магнитное поле датчика какого-либо металлического выступа, например зуба шестерни, в катушке датчика возбуждается напряжение (рис.7-11). Эти импульсы напряжения передаются в блок управления. Зная число зубьев шестерни, легко рассчитать скорость вращения шестерни. + (m -sec) Рис. 7-11

Магниторезистивный датчик и датчик Холла представляют собой электронные датчики с тремя выводами. Выходной сигнал таких датчиков показан на рисунке -12. Рис. 7-12 7.4. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ После обработки блоком управления входных сигналов и определения требуемой реакции вырабатываются соответствующие сигналы элементам, называемым исполнительными механизмами, в которых они преобразовываются в механическое перемещение. В автомобилях в качестве исполнительных механизмов чаще всего используются реле, шаговые двигатели и соленоиды. В системах же управления трансмиссией используются в основном электромагнитные клапаны (соленоиды). Соленоид - это гидравлический клапан, управляемый электромагнитом. Внутри катушки находится сердечник, который соединен с подвижным элементом гидравлического клапана, это может быть либо плунжер (рис.7-13а), либо просто шарик (рис.7-13б). магистрали
Рис. 7-13 а) Рис. 7-13 б) При подводе напряжения на катушку соленоида его сердечник под действием электромагнитной силы перемещается, а в случае снятия напряжения под воздействием пружины возвращается в исходное положение. Таким образом, соленоид преобразовывает электрическую энергию в механическую. В автоматических трансмиссиях соленоиды используются для управления блокировочной муфтой гидротрансформатора, переключения передач и формирования давления. В системах управления автоматическими коробками передач используются два типа соленоидов: нормально открытые и нормально закрытые. Клапан нормально открытого соленоида находится в открытом состоянии, пока на обмотку соленоида не будет подано напряжение. Для нормально закрытого соленоида всё наоборот. В автоматических трансмиссиях применяется два типа управления соленоидами: дискретное (ON/OFF-соленоиды) и управление сигналами широтно-импульсной модуляции (Duty Control соленоиды). Соленоиды с широтно-импульсной модуляцией используют для формирования давления, как в основной магистрали, так и непосредственно в бустерах фрикционных элементов управления. Кроме того, соленоиды с широтноимпульсной модуляцией используются для регулирования скорости скольжения блокировочной муфты гидротрансформатора и формирования давления подпора гидроаккумуляторов. Принцип работы соленоидов управляемыми сигналами широтно-импульсной модуляцией Рис. 7-14 Как уже отмечалось выше, соленоид может находиться только в двух состояниях: включен или выключен. Однако, если управляющее напряжение сформировать в виде следующих один за другим циклов, состоящих из включенного и выключенного состояний (рис.7-14), то сердечник соленоида будет постоянно находиться в подвижном состоянии. Следует отметить, что период каждого цикла (Т) величина постоянная, блок управления может изменять только время наличия сигнала (t) (рис.7-14) или, по-другому - ширину импульса. Изменяя соответствующим образом ширину импульса, блок управления с помощью соленоида имеет возможность формировать требуемое на данный момент времени давление. Сигнал широтно-импульсной модуляции характеризуется отношением ширины импульса к периоду цикла, выраженным в процентах. Так, если период цикла Т=4 мс и ширина импульса t=2 мс, то рабочий цикл соленоида будет составлять 50%. Если же при том же значении периода ширина импульса составляет 3 мс, то рабочий цикл равен уже 75%. Частота пульсации, т.е. количество циклов поданных на соленоид за единицу времени, для разных соленоидов может изменяться в широких пределах, причем, чем выше частота, тем точнее происходит регулирование величины давления. Например, в трансмиссии 4Т80Е для управления скольжением блокировочной муфтой гидротрансформатора используется сигнал с частой пульсации 32 Гц, а для регулирования давления в основной магистрали - 292,5 Гц. 8. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО СНЯТИЮ/УСТАНОВКЕ И РЕМОНТУ АВТОМАТИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ При снятии и установке автоматической трансмиссии на автомобиль используйте специальный инструмент, с соответствии с руководством по ремонту. Перед снятием трансмиссии слейте рабочую жидкость (ATF), а на некоторых моделях автомобилей требуется слить и охлаждающую жидкость двигателя. При снятии и установке трансмиссии действуйте в порядке указанном в руководстве по ремонту (рис.8-1). Установка трансмиссии производится в обратном порядке. ^ 47 ± 7 Н ■ м* Рис. 8-1 Обратите внимание, что гидротрансформатор снимается и ставится вместе с трансмиссией. Автоматическая трансмиссия состоит из большого числа прецизионных деталей, требующих аккуратного обращения при ремонте и обслуживании. Работы по ремонту трансмиссии рекомендуется производить на столе, покрытом резиновым ковриком. В процессе работы поддерживайте чистоту и порядок на рабочем месте. Не используйте матерчатые перчатки и ветошь при ремонте автоматической трансмиссии. При необходимости допускается использовать нейлоновые перчатки и бумажные салфетки. После завершения разборки трансмиссии, все детали должны быть тщательно отмыты. Для очистки металлических деталей можно использовать растворитель, после чего хорошо высушить детали сжатым воздухом. Для очистки пластиковых и резиновых деталей допускается использовать только ATF. Прокладки, сальники и уплотнения являются одноразовыми деталями. Никогда не используйте их повторно. (Рис. 8-2) Такие детали на схемах помечаются буквой N (латинская) или Н (русская). Все подвижные части перед их установкой смажьте рабочей жидкостью АКП. Рис. 8-2 При сборке трансмиссии используйте специальный синий гель или белый вазелин для смазки уплотнений и удержания лёгких деталей (рис.8-3). Для смазки остальных деталей при сборке используйте ATF. ilRAHS.
"SSSSP" Рис. 8-3 Перед установкой новых фрикционных элементов (дисков и тормозных лент) замачивайте их в ATF, не менее двух часов. Не используйте герметик или клей для установки прокладок. Если обнаружено повреждение подшипника скольжения, меняются все сопряжённые с ним детали на новые. Перед установкой трансмиссии на автомобиль требуется промыть систему охлаждения ATF. Для промывки используйте ATF. В отдельных случаях (например, при установке поддона) в качестве прокладки может использоваться герметик. После разборки трансмиссии удалите следы старого герметика при помощи скребка. При сборке, перед нанесением герметика, убедитесь, что поверхности ровные и чистые. Герметик наносится равномерно, без разрывов, жгутиком определённой толщины. После соединения деталей не допускается контакта герметика с ATF в течении часа. Перед установкой трансмиссии на автомобиль проверьте размер A (рис. 8-4) в соответствии с документацией по ремонту, и убедитесь, что гидротрансформатор нормально установился в трансмиссии. Перед установкой гидротрансформатора смажьте трансмиссионной жидкостью приводную втулку насоса. Установку гидротрансформатора производите аккуратно, так чтобы не повредить сальник. После установки трансмиссии отрегулируйте привод селектора режимов и положение датчика селектора режимов АКПП (рис. 8-5). Заполните трансмиссию рабочей жидкостью и проверьте её уровень.
Рис. 8-5 9. МОДЕЛЬНЫЙ РЯД СОВРЕМЕННЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ И БЕЗСТУПЕНЧАТЫХ ТРАНСМИССИЙ MITSUBISHI Basic type Applicable vehicle model F4A41-1 / F4A4A 1.3 - 1.6 L gasoline engine F4A42-1 / F4A4B-1 1.8 - 2.0 L gasoline engine F4A42-2 / F4A4B-2 / W4A4B-2 2.4 - 2.5 L gasoline engine F4A51-1 / F4A5A-1 3.0 - 3.5 L gasoline engine 3.8 L gasoline engine 2.0 L turbo gasoline engine 3.0 L gasoline engine 3.0 L gasoline engine V4A51 / V4A5A 3.0 L gasoline engine / 2.5 - 2.8 diesel engine V5A51 / V5A5A 3.5 - 3.8 L gasoline engine / 3.2 diesel engine 2.0 - 2.4 L gasoline engine / 2.5 diesel engine 2.0 L gasoline engine 2.4 - 3.0 L gasoline engine / 2.5 diesel engine 3.5 L gasoline engine / 2.8 diesel engine 1.6 - 2.0 L gasoline engine 1.8 L GDI turbo gasoline engine 1.5 - 1.6 L gasoline engine 1.8 L gasoline engine 2.0 - 2.4 L gasoline engine Система кодовых обозначений трансмиссий Mitsubishi 10.1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ •    Благодаря системе «INVECS-II» достигается максимально комфортное управление автомобилем. •    Управление с обратной связью и адаптивные алгоритмы управления обеспечивают превосходное качество переключения передач. •    Система управления позволяет качественно отрабатывать переключения передач даже при очень высоких оборотах двигателя. •    Количество валов снижено до двух, что снизило вес трансмиссии. •    Низкий уровень шума. 10.2. СПЕЦИФИКАЦИЯ Модель Модель Главная Модель автомобиля трансмиссии двигателя COLT, LANCER (MG) COLT, LANCER (MG) SPACE STAR CARISMA, COLT, LANCER CARISMA, SPACE STAR LANCER (JT) CARISMA, GALANT, SPACE STAR CARISMA, SPACE STAR, SPACE RUNNER SPACE RANNER GALANT, SPACE WAGON GALANT, SPACE RUNNER, SPACE WAGON Модель трансмиссии Гидротрансформатор 3-элементный, 2-фазный, с демпфером крутильных колебаний Функция блокировки Предусмотрена Коэффициент трансформации крутящего момента в режиме stall-теста Тип трансмиссии Автоматическая: четыре передачи вперёд, одна передача заднего хода Передаточные отношения Задний ход Количество фрикционных дисков муфты Underdrive Количество фрикционных дисков муфты Overdrive Количество фрикционных дисков муфты Reverse Количество фрикционных дисков тормоза Low-Reverse Количество фрикционных дисков тормоза Second Управление переключением передач Электронное управление (INVECS-II) Управление давлением ATF во время переключения передач Электронное управление (независимое управление гидравлическими контурами муфт и тормозов) Управление блокировкой гидротрансформатора Электронное управление Вес, кг 12345678    9 \    III/    / 1. Муфта Reverse 11. Входной вал 2. Планетарный механизм Overdrive 12. Насос 3. Тормоз Second 13. Картер гидротрансформатора 4. Тормоз Low-Reverse 14. Дифференциал 5. Выходной планетарный механизм 15. Ведомая шестерня промежуточной передачи 6. Корпус трансмиссии 16. Выходной вал 7. Ведущая шестерня промежуточной передачи 17. Муфта свободного хода 8. Муфта Underdrive 18. Задняя крышка 9. Гидротрансформатор 19. Муфта Overdrive 10. Муфта блокировки гидротрансформатора Замечание Далее по тексту сокращение «ПМ» означает «Планетарный Механизм». 10.?. КОРПУС ТРАНСМИССИИ Корпус трансмиссии состоит из: картера гидротрансформатора, собственно корпуса трансмиссии, задней крышки и крышки блока клапанов. Для уменьшения веса, картер гидротрасформатора, корпус трансмиссии и задняя крышка изготовлены из алюминиевого сплава. При проектировании рёбер жёсткости корпуса применялись компьютерные технологии, что позволило добиться максимальной жёсткости конструкции при минимальном весе. Для уплотнения сопрягаемых корпусных деталей используется герметик, что повышает качество соединения. В дополнение, для облегчения идентификации контрольных пробок (портов), используемых для проверки давления в гидросистеме, на корпусе трансмиссии нанесены соответствующие обозначения. Дополнительный фильтр Задняя крышка Крышка блока клапанов I Порты Rev и OD Порты 2nd, UD и LR

(О.
Порты измерения давления в гидротранформаторе Крышка подшипника
W
•fao ко    0 F АО 20 4
10.?. ГИДРОТРАНСФОРМАТОР Используемый гидротрансформатор имеет аналогичную конструкцию, трансмиссии серии F4A2.
Имеется блокировка гидротрансформатора с демпфирующими пружинами. В результате оптимизации алгоритма блокировки гидротрансформатора и применения новых материалов достигнуты: высокое качество включения и увеличен ресурс. Структура и принципы работы аналогичны трансмиссии F4A2. 10.?. СХЕМА ТРАНСМИССИИ F4A4
Без обгонной муфты    С обгонной муфтой Трансмиссия состоит из гидротрансформатора и коробки передач. Трёхэлементный, двухфазный гидротрансформатор с демпфером крутильных колебаний содержит встроенную муфту блокировки гидротрансформатора. Коробка передач состоит из трёх многодисковых муфт, двух многодисковых тормозов и двух планетарных механизмов (ПМ). Каждый планетарный механизм (ПМ) состоит из солнечного колеса, водила, сателлитов и короны. 10.?. УПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ФУНКЦИИ Управляющий элемент Обозначение Функция Муфта Underdrive Передаёт крутящий момент с входного вала на солнечное колесо выходного ПМ Муфта Reverse Передаёт крутящий момент с входного вала на солнечное колесо ПМ Overdrive Муфта Передаёт крутящий момент с входного вала на водило ПМ Overdrive Тормоз Low-Reverse Останавливает корону выходного ПМ и водило ПМ Overdrive Тормоз Second Останавливает солнечное колесо ПМ Overdrive Муфта свободного Предотвращает вращение короны выходного ПМ против направления вращения коленчатого вала двигателя 10.?. ПЛАНЕРАТНЫЕ МЕХАНИЗМЫ Трансмиссия содержит комбинацию из двух планетарных механизмов. Корона планетарного механизма Overdrive Корона выходного планетарного механизма Водило выходного планетарного механизма Водило планетарного механизма Overdrive
Водило ПМ Overdrive механически связано с короной выходного ПМ. И наоборот: водило выходного ПМ - есть корона ПМ Overdrive. 10.?. МУФТЫ Механизм переключения передач содержит три многодисковых муфты. Барабаны муфт выполнены из качественной листовой стали. Кроме того, использован гидравлический балансировочный механизм, который компенсирует эффект центробежного давления. Муфта Underdrive Муфта Underdrive работает на 1-й, 2-й и 3-й передачах, передавая крутящий момент с входного вала на солнечное колесо выходного ПМ. Давление жидкости поступает в полость между поршнем и корпусом барабана, поршень перемещается и сжимает пакет фрикционов и стальных пластин, таким образом, крутящий момент передаётся с барабана на ступицу. Количество фрикционных дисков и стальных пластин Муфта Модель трансмиссии Фрикционные диски Стальные пластины Underdrive F4A41/F4A4A F4A42/F4A4B Барабан муфты OD    Включение муфты (Поршень муфты Rev)    Барабан муфты Rev Поршень муфты OD Муфта Overdrive работает на 3-й и 4-й передачах, передавая крутящий момент с входного вала на водило ПМ Overdrive и корону выходного ПМ. Водило планетарного Муфта OD механизма OD Корона выходного планетарного механизма Количество фрикционных дисков и стальных пластин Муфта Модель трансмиссии Фрикционные диски Стальные пластины F4A41/F4A4A F4A42/F4A4B Муфта Reverse работает на передаче заднего хода, передавая крутящий момент с входного вала на солнечное колесо ПМ Overdrive. Солнечная шестерня Муфта Reverse планетарного механизма 0D Количество фрикционных дисков и стальных пластин Муфта Модель трансмиссии Фрикционные диски Стальные пластины F4A41/F4A4A F4A42/F4A4B Принцип компенсации центробежного давления в муфтах На высоких оборотах двигателя может возникнуть эффект, который затруднит выключение муфты, т. к. давление жидкости в камере между поршнем и барабаном будет поддерживаться за счёт центробежного эффекта, и усилия возвратной пружины может оказаться недостаточно для быстрого выключения муфты. Например для муфты Underdrive центробежное давление может достигнуть 4.6 кг/см2 при скорости вращения вала 8000 об/мин, что создаст осевое усилие на поршень в 440 кг навстречу действию возвратной пружины. Поэтому, со стороны возвратной пружины расположена ещё одна камера, давление жидкости в которой, появляющееся с ростом оборотов, компенсирует аналогичное давление с противоположной стороны поршня. Тормоза применяются для остановки и предотвращения вращения элементов планетарных рядов. Механизм переключения передач трансмиссии F4A4 содержит два многодисковых тормоза: Low-Reverse и Second (2nd). Кроме того, начиная с 2003 года, в трансмиссии F4A4 стала применяться обгонная муфта, которая используется в качестве «одностороннего» тормоза. Количество фрикционных дисков и стальных пластин Тормоз Модель трансмиссии Фрикционные диски Стальные пластины F4A41/F4A4A F4A42/F4A4B Корпус    Корона выходного планетарного механизма Водило планетарного механизма 0D Тормоз Low-Reverse работает на 1-й передаче и на передаче заднего хода, а также в положениях селектора «Р» и «N»,останавливая корону выходного ПМ и водило ПМ Overdrive. Тормоз Low-Reverse и обгонная муфта (OWC LR)
Обгонная муфта предотвращает вращение короны выходного ПМ против направления вращения коленчатого вала двигателя. Водило планетарного механизма 0D    Тормоз LR Корона выходного    Корпус трансмиссии планетарного механизма Количество фрикционных дисков и стальных пластин Тормоз Модель трансмиссии Фрикционные диски Стальные пластины Low-Reverse F4A41/F4A4A F4A42-1/F4A4B-1 F4A42-2/F4A4B-2 Конструкция обоих тормозов показана на рисунке. Многодисковые фрикционные пакеты расположены с двух сторон от реактивной (упорной) пластины (reaction plate). Реактивная пластина фиксируются в корпусе трансмиссии стопорными кольцами практически без зазора. Тормозные диски тормоза Second входят в зацепление с солнечной шестерней ПМ Overdrive, а тормоза Low-Rev - с коронной шестерней выходного ПМ. Стальные диски фрикционных пакетов тормозов входят в зацепление с корпусом трансмиссии. Для включения тормозов Second и Low-Rev соответствующие поршни перемещаются в направлении стрелок (см. рисунок). Так как реактивная пластина зафиксирована в корпусе трансмиссии, перемещение поршней приведет к сдавливанию пакетов и включению тормозов. Таким образом, включение тормоза Second обеспечит остановку солнечной шестерни ПМ Overdrive, а включение тормоза Low-Rev - остановку коронной шестерни выходного ПМ. Тормоз Second (2nd)
Тормоз Second работает на 2-й и 4-й передачах, останавливая солнечное колесо ПМ Overdrive.
Фрикционный Положение элемент рычага селектора
Нейтраль
*) В трансмиссиях с обгонной муфтой, в режиме «D»: тормоз LR включается на первой передаче только при трогании (скорость < 10 км/ч), затем выключается.
В трансмиссиях без обгонной муфты, либо в режиме «Sport»: тормоз LR постоянно включен на первой передаче.
10.?. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ВАЛ, ДИФФЕРЕНЦИАЛ И ГЛАВНАЯ ПАРА
Ведущая шестерня промежуточной передачи
Компактные размеры, модульная структура и большая высота зубьев передачи приводят к увеличению эффективности зацепления и уменьшению уровня шума. Кроме того, подшипники передачи имеют предварительный натяг, что исключает зазоры. Подшипники крепятся непосредственно к корпусу трансмиссии, что повышает жёсткость конструкции. В последствии, шариковый подшипник был заменён на роликовый и была изменена конструкция гайки. Промежуточный вал и ведомая шестерня промежуточной передачи Промежуточный вал с напрессованой ведомой шестернёй промежуточной передачи устанавливается в подшипниках и фиксируется гайкой, как показано на рисунке слева. Гайка имеет левую резьбу. Для фиксации вала при отворачивании, либо заворачивании гайки, на противоположном конце вала имеется шестигранное    углубление    под соответствующий инструмент. Гайка является одноразовым элементом. Дифференциал и главная пара В трансмиссиях F4A41/F4A4A используются шариковые подшипники дифференциала, которые устанавливаются в корпусе трансмиссии с зазором.
В трансмиссиях F4A42/F4A4B используются упорные    роликовые    подшипники, установленные в корпусе трансмиссии с натягом. Парковка и нейтральная передача Так как все муфты выключены, крутящий момент не может передаваться через планетарные механизмы. Тем не менее, тормоз Low-Reverse остаётся включенным, чтобы обеспечить быстрое включение первой передачи или передачи заднего хода. Low-Rev На первой передаче включаются муфта Underdrive и обгонная муфта, а так же тормоз Low-Reverse*. Крутящий момент через муфту Underdrive передаётся на солнечное колесо выходного ПМ и через сателлиты пытается провернуть против часовой стрелки корону выходного ПМ. Сателлиты выходного ПМ вращаясь вокруг солнечного колеса, поворачивают водило по часовой стрелке. Но корона выходного ПМ вращаться не может, т. к. включен тормоз Low-Reverse. Поэтому, вращается только водило - по часовой стрелке. Таким образом, реализуется первая передача. Так как, водило выходного ПМ имеет механическую связь с короной ПМ Overdrive, сателлиты ПМ Overdrive так же вращаются. Но, солнечное колесо ПМ Overdrive вращается свободно, и это не оказывает никакого влияния на водило выходного ПМ. Замечание *) В режиме «D» тормоз Low-Rev работает только при трогании, затем выключается. На второй передаче включены муфта Underdrive и тормоз Second (2nd). По сравнению с первой передачей, включился тормоз Second, а муфта Low-Reverse выключилась. Теперь солнечное колесо ПМ Overdrive остановлено и вращение короны ПМ Overdrive вызывает вращение сателлитов, а вместе с ними и водила ПМ Overdrive по часовой стрелке. Одновременно начнет вращаться и корона выходного ПМ, так как она механически связана с водилом ПМ Overdrive, что увеличит скорость вращения водила выходного ПМ по сравнению с первой передачей. На третьей передаче работают муфты Underdrive и Overdrive. Муфта Overdrive соединяет между собой входной вал и водило ПМ Overdrive с короной выходного ПМ. С другой стороны скорость вращения солнечного колеса выходного ПМ равна скорости вращения входного вала, так как они соединяются муфтой Underdrive. Таким образом, выходной ПМ оказывается заблокированным и вращается как одно целое, реализуя третью, прямую передачу. UD На четвёртой передаче работают муфта Overdrive и тормоз Second (2nd). Солнечное колесо ПМ Overdrive остановлено тормозом Second. Крутящий момент через муфту Overdrive передаётся на водило ПМ Overdrive, а снимается с короны ПМ Overdrive через механическую связь с водилом выходного ПМ. Крутящий момент также передаётся на корону выходного ПМ, но так как солнечное колесо выходного ПМ вращается свободно, оно не оказывает влияния на водило выходного ПМ. На передаче заднего хода работают муфта Reverse и тормоз Low-Reverse. Крутящий момент с входного вала через муфту Reverse передаётся на солнечное колесо ПМ Overdrive. Так как водило ПМ Overdrive остановлено тормозом Low-Reverse, крутящий момент передаётся на корону ПМ Overdrive, заставляя его вращаться против часовой стрелки вместе с водилом выходного ПМ, что и реализует передачу заднего хода. Кроме того, вращающееся водило выходного ПМ, заставляет вращаться сателлиты и солнечное колесо выходного ПМ. Но, так как, солнечное колесо вращается свободно, оно не оказывает никакого влияния на водило выходного ПМ. Привод клапана Manual и механизма парковки Приводная кулиса располагается внутри трансмиссии над блоком клапанов, и осуществляет механическую связь между рычагом селектора режимов в салоне автомобиля, штоком толкателя включения парковки и клапаном Manual. Кулиса имеет механизм фиксации в каждом из режимов работы трансмиссии. Механизм парковки Когда рычаг селектора режимов перемещается в позицию «Р», шток включения парковки с роликами на конце, перемещается по направляющей и поворачивает собачку парковки. Это приводит к зацеплению собачки и шестерни промежуточной передачи, что блокирует выходной вал трансмиссии от проворачивания. Ролики на конце штока установлены для облегчения включения парковки. 10.?. УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПЕРЕДАЧ Для управления трансмиссиями F4A4, W4A4, V4A5, V5A5 применяется алгоритмы INVECS-II, являющаяся дальнейшим усовершенствованием уникальной технологии Mitsubishi - INVECS (Intelligent and Innovative Vehicle Electronic Control System / Интеллектуальная и инновационная система управления автомобилем). Электронная и гидравлическая система управления трансмиссией позволяет добиться максимального комфорта при управлении автомобилем независимо от режима движения и характера дороги. Рычаг селектора режимов теперь имеет семь позиций (P, R, N, D, 3, 2, L), а кнопка управления повышающей передачей «OD/OFF» упразднена. В последние годы все чаще применяется вариант селектора с режимом ручного управления «Sport Mode». В этом случае позиции селектора 3, 2 и L отсутствуют. Управление давлением жидкости, в сервоприводах муфт и тормозов, осуществляется независимо соответствующими соленоидами, что позволяет добиться максимальной гибкости управления трансмиссией. Управление с обратной связью, а также адаптивные алгоритмы управления позволяют иметь полный контроль над качеством переключения передач. Алгоритм работы соленоидов Передача Соленоиды Р, N, Rev Первая Вторая Т ретья Четвёртая *) В трансмиссиях с обгонной муфтой: В режиме «D» соленоид LR выключается на первой передаче только при трогании (скорость < 10 км/ч), затем включается. В трансмиссиях без обгонной муфты, либо в режиме «Sport»: соленоид LR постоянно выключен на первой передаче. Соленоиды осуществляют управление давлением ATF в сервоприводах муфт и тормозов. Соленоиды, в свою очередь, управляются сигналами от электронного блока управления. Муфта/Тормоз Давление Давление линии линии Например, если соленоид UD обесточен, то давление ATF поступает к плунжеру управляющего клапана и перемещает его влево (см. рисунок), что приводит к включению соответствующего сервопривода. То есть, соленоиды являются нормально открытыми. Для того, что бы выключить муфту UD потребуется включить соленоид UD. Таким же образом происходит управление и остальными сервоприводами, за исключением муфты Rev, которая управляется непосредственно от клапана Manual, имеющего механическую связь с селектором режимов в салоне. Clutch
А
Valve
Управляющие клапаны
LR
А
Valve
Соленоиды
Т~

Диаграмма переключения передач Электронная система управления автоматической трансмиссией осуществляет выбор передачи, основываясь, в основном, на показаниях двух датчиков: положения дроссельной заслонки и скорости автомобиля (или оборотов выходного вала), в соответствии с диаграммой переключения передач, хранящейся в памяти AT-ECU. Кроме того, алгоритм INVECS-II осуществляет выбор передачи с учетом дорожных условий и поведения водителя. Пример диаграмм переключения передач трансмиссии серии F4A4 Диаграмма повышающих переключений автомобиля о 200 км/ч Диаграмма понижающих переключений Толстые красные линии: стандартная диаграмма переключения передач 10.?. СИСТЕМА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (ГИДРОСИСТЕМА) Гидросистема состоит из следующих компонентов: •    насоса, создающего давление ATF; •    клапана регулятора, поддерживающего давление на определённом уровне; •    электромагнитных клапанов (соленоидов), управляемых электронным блоком управления, преобразующих электрические сигналы в соответствующее давление ATF; •    управляющих клапанов, контролируемых соленоидами и в свою очередь управляющих давлением ATF в исполнительных элементах (муфтах и тормозах); •    клапанов, управляющих маршрутами движения жидкости; •    корпуса блока клапанов, внутри которого располагаются каналы и клапаны. Независимый контроль электронным блоком управления давления ATF, поступающей в каждый исполнительный элемент, позволяет добиться мягкой и отзывчивой работы трансмиссии. Два фильтра обеспечиваю высокое качество фильтрации ATF. (В последнее время от дополнительного фильтра на корпусе трансмиссии отказались.) Сливные порты всех клапанов объединены в один, который имеет выход, расположенный в верхней точке блока клапанов, закрытый шариковым клапаном, что предотвращает вытекание трансмиссионной жидкости из каналов гидросистемы, сервоприводов муфт и тормозов когда мотор заглушен, и насос не работает. Клапан-переключатель (Switch Valve) и клапаны «A» и «B» аварийного режима (Fail-Safe Valves), в случае отключения управляющих соленоидов, делают возможным движение на 3-й передаче вперёд и на передаче заднего хода -назад. Управление Clutch-to-Clutch Во время выполнения переключения передач происходит одновременное управление давлением в сервоприводе включаемой муфты (или тормоза) и в сервоприводе выключаемой муфты (тормоза). В результате, управление процессом переключения осуществляется с учётом крутящего момента, передаваемого через обе муфты. Это предотвращает как выбег двигателя, так и рывки и обеспечивает комфортное переключение передач. Повышающее переключение    Понижающее переключение
_0 Для обеспечения контроля давлений в сервоприводах во время переключения передач, управление соленоидами в этот момент осуществляется сигналами широтно-импульсной модуляции. После завершения переключения передач широтно-импульсное управление прекращается.
Например: после завершения переключения на вторую передачу соленоиды UD и 2nd остаются выключенными, а соленоиды LR и OD включенными. Если затем потребуется произвести переключение на третью передачу, то потребуется включить соленоид 2nd и выключить соленоид OD. Передача Соленоиды Р, N, Rev Первая Вторая Т ретья Четвёртая Во время переключения 2->3 выключение соленоида 2nd будет происходить путем изменения коэффициента заполнения цикла управляющего широтноимпульсного сигнала в течение выполнения переключения передач. По такому же принципу будет осуществляться управление соленоидом OD. После завершения переключения со второй передачи на третью, соленоид 2nd окажется включенным, а соленоид OD - выключенным. Коэффициент заполнения цикла характеризует в процентах, какую часть времени цикла управления соленоид был включен. Данный параметр по каждому соленоиду можно проконтролировать по Data List в MUT-III. При этом значение 100% соответствует включенному соленоиду и выключенной муфте (или тормозу). А 0% соответствует выключенному соленоиду и включенной муфте (тормозу). Замечания по проведению агрегатного ремонта автоматической трансмиссии Рабочая поверхность стола должна быть покрыта резиновым матом и постоянно поддерживаться в чистоте.
Соблюдайте аккуратность при ремонтных работах. Многие детали автоматической трансмиссии являются прецизионными, не повредите их. При ремонте гидравлического блока клапанов нельзя применять инструмент. Плунжеры должны извлекаться и устанавливаться под собственным весом. В случае заклинивания клапанов следует заменить гидравлический блок клапанов в сборе. Не применяйте трикотажные х/б перчатки и волокнистый протирочный материал. Допускается использовать нейлоновые перчатки и бумажные салфетки. Все детали после разборки трансмиссии должны быть тщательно отмыты. Металлические детали можно мыть обычными растворителями, неметаллические - только при помощи ATF. После того, как детали отмыты, их следует хорошо высушить сжатым воздухом. Новые фрикционные элементы должны быть выдержаны в ATF перед установкой в трансмиссию в течение как минимум двух часов. Сальники, прокладки и уплотнения являются одноразовыми изделиями. Всегда меняйте их на новые. При сборке трансмиссии не допускается использование    консистентных смазок. Пользуйтесь белым вазелином или специальным синим гелем.
Перед установкой деталей в трансмиссию следует смазать ATF или гелем контактные поверхности. Соблюдайте осторожность при сборке узлов, чтобы не повредить резиновые уплотнения. При установке прокладок нельзя использовать клей и герметики. Перед установкой отремонтированной трансмиссии на автомобиль следует промыть систему охлаждения трансмиссии. Давление линии Давление гидротрансформатора и смазки Давление всасывания Давление соленоида блокировки Давление блокировки гидротрансформатора гидротрансформатора 1. Муфта Reverse 17. Управляющий клапан муфты Underdrive 2. Тормоз Low-reverse 18. Управляющий клапан муфты Overdrive 3. Тормоз Second 19. Соленоид блокировки гидротрансформатора 4. Муфта Underdrive 20. Соленоид тормоза Low-reverse 5. Муфта Overdrive 21. Соленоид тормоза Second 6. Аккумулятор 22. Соленоид муфты Underdrive 7. Шариковый клапан 23. Соленоид муфты Overdrive 8. Муфта блокировки гидротрансформатора 24. Клапан-регулятор давления в гидротрансформаторе 9. Клапан «A» аварийного режима работы 25. Клапан-регулятор давления линии 10. Клапан «В» аварийного режима работы 26. Клапан Manual 11. Управляющий клапан блокировки гидротрансформатора 27. Дополнительный фильтр 12. Клапан-переключатель 28. Насос 13. Охладитель трансмиссионной жидкости 29. Сетчатый фильтр 14. Смазка 30. Основной фильтр 15. Управляющий клапан тормоза Low-reverse 31. Предохранительный клапан 16. Управляющий клапан тормоза Second 32. Картер трансмиссии Давление линии Давление гидротрансформатора и смазки Давление всасывания Давление соленоида блокировки Давление блокировки гидротрансформатора гидротрансформатора 1. Муфта Reverse 17. Управляющий клапан муфты Underdrive 2. Тормоз Low-reverse 18. Управляющий клапан муфты Overdrive 3. Тормоз Second 19. Соленоид блокировки гидротрансформатора 4. Муфта Underdrive 20. Соленоид тормоза Low-reverse 5. Муфта Overdrive 21. Соленоид тормоза Second 6. Аккумулятор 22. Соленоид муфты Underdrive 7. Шариковый клапан 23. Соленоид муфты Overdrive 8. Муфта блокировки гидротрансформатора 24. Клапан-регулятор давления в гидротрансформаторе 9. Клапан «A» аварийного режима работы 25. Клапан-регулятор давления линии 10. Клапан «В» аварийного режима работы 26. Клапан Manual 11. Управляющий клапан блокировки гидротрансформатора 27. Дополнительный фильтр 12. Клапан-переключатель 28. Насос 13. Охладитель трансмиссионной жидкости 29. Сетчатый фильтр 14. Смазка 30. Основной фильтр 15. Управляющий клапан тормоза Low-reverse 31. Предохранительный клапан 16. Управляющий клапан тормоза Second 32. Картер трансмиссии [___] Давление линии    ]_j Давление гидротрансформатора и смазки I I ■ Давление всасывания    [_] Давление соленоида блокировки 1_: : Давление блокировки гидротрансформатора гидротрансформатора 1. Муфта Reverse 17. Управляющий клапан муфты Underdrive 2. Тормоз Low-reverse 18. Управляющий клапан муфты Overdrive 3. Тормоз Second 19. Соленоид блокировки гидротрансформатора 4. Муфта Underdrive 20. Соленоид тормоза Low-reverse 5. Муфта Overdrive 21. Соленоид тормоза Second 6. Аккумулятор 22. Соленоид муфты Underdrive 7. Шариковый клапан 23. Соленоид муфты Overdrive 8. Муфта блокировки гидротрансформатора 24. Клапан-регулятор давления в гидротрансформаторе 9. Клапан «A» аварийного режима работы 25. Клапан-регулятор давления линии 10. Клапан «В» аварийного режима работы 26. Клапан Manual 11. Управляющий клапан блокировки гидротрансформатора 27. Дополнительный фильтр 12. Клапан-переключатель 28. Насос 13. Охладитель трансмиссионной жидкости 29. Сетчатый фильтр 14. Смазка 30. Основной фильтр 15. Управляющий клапан тормоза Low-reverse 31. Предохранительный клапан 16. Управляющий клапан тормоза Second 32. Картер трансмиссии Давление линии Давление гидротрансформатора и смазки Давление всасывания Давление соленоида блокировки Давление блокировки гидротрансформатора гидротрансформатора 1. Муфта Reverse 17. Управляющий клапан муфты Underdrive 2. Тормоз Low-reverse 18. Управляющий клапан муфты Overdrive 3. Тормоз Second 19. Соленоид блокировки гидротрансформатора 4. Муфта Underdrive 20. Соленоид тормоза Low-reverse 5. Муфта Overdrive 21. Соленоид тормоза Second 6. Аккумулятор 22. Соленоид муфты Underdrive 7. Шариковый клапан 23. Соленоид муфты Overdrive 8. Муфта блокировки гидротрансформатора 24. Клапан-регулятор давления в гидротрансформаторе 9. Клапан «A» аварийного режима работы 25. Клапан-регулятор давления линии 10. Клапан «В» аварийного режима работы 26. Клапан Manual 11. Управляющий клапан блокировки гидротрансформатора 27. Дополнительный фильтр 12. Клапан-переключатель 28. Насос 13. Охладитель трансмиссионной жидкости 29. Сетчатый фильтр 14. Смазка 30. Основной фильтр 15. Управляющий клапан тормоза Low-reverse 31. Предохранительный клапан 16. Управляющий клапан тормоза Second 32. Картер трансмиссии ГИДРОСХЕМА Парк/Нейтраль

Первая передача

Четвёртая передача I 1 I I П
гш
Давление линии Давление всасывания Давление блокировки гидротрансформатора □
I I Давление гидротрансформатора и смазки I_I Давление соленоида блокировки гидротрансформатора 1. Муфта Reverse 17. Управляющий клапан муфты Underdrive 2. Тормоз Low-reverse 18. Управляющий клапан муфты Overdrive 3. Тормоз Second 19. Соленоид блокировки гидротрансформатора 4. Муфта Underdrive 20. Соленоид тормоза Low-reverse 5. Муфта Overdrive 21. Соленоид тормоза Second 6. Аккумулятор 22. Соленоид муфты Underdrive 7. Шариковый клапан 23. Соленоид муфты Overdrive 8. Муфта блокировки гидротрансформатора 24. Клапан-регулятор давления в гидротрансформаторе 9. Клапан «A» аварийного режима работы 25. Клапан-регулятор давления линии 10. Клапан «В» аварийного режима работы 26. Клапан Manual 11. Управляющий клапан блокировки гидротрансформатора 27. Дополнительный фильтр 12. Клапан-переключатель 28. Насос 13. Охладитель трансмиссионной жидкости 29. Сетчатый фильтр 14. Смазка 30. Основной фильтр 15. Управляющий клапан тормоза Low-reverse 31. Предохранительный клапан 16. Управляющий клапан тормоза Second 32. Картер трансмиссии Давление линии Давление гидротрансформатора и смазки Давление всасывания Давление соленоида блокировки Давление блокировки гидротрансформатора гидротрансформатора 1. Муфта Reverse 17. Управляющий клапан муфты Underdrive 2. Тормоз Low-reverse 18. Управляющий клапан муфты Overdrive 3. Тормоз Second 19. Соленоид блокировки гидротрансформатора 4. Муфта Underdrive 20. Соленоид тормоза Low-reverse 5. Муфта Overdrive 21. Соленоид тормоза Second 6. Аккумулятор 22. Соленоид муфты Underdrive 7. Шариковый клапан 23. Соленоид муфты Overdrive 8. Муфта блокировки гидротрансформатора 24. Клапан-регулятор давления в гидротрансформаторе 9. Клапан «A» аварийного режима работы 25. Клапан-регулятор давления линии 10. Клапан «В» аварийного режима работы 26. Клапан Manual 11. Управляющий клапан блокировки гидротрансформатора 27. Дополнительный фильтр 12. Клапан-переключатель 28. Насос 13. Охладитель трансмиссионной жидкости 29. Сетчатый фильтр 14. Смазка 30. Основной фильтр 15. Управляющий клапан тормоза Low-reverse 31. Предохранительный клапан 16. Управляющий клапан тормоза Second 32. Картер трансмиссии Аварийный режим (Третья передача)

1. Муфта Reverse 17. Управляющий клапан муфты Underdrive 2. Тормоз Low-reverse 18. Управляющий клапан муфты Overdrive 3. Тормоз Second 19. Соленоид блокировки гидротрансформатора 4. Муфта Underdrive 20. Соленоид тормоза Low-reverse 5. Муфта Overdrive 21. Соленоид тормоза Second 6. Аккумулятор 22. Соленоид муфты Underdrive 7. Шариковый клапан 23. Соленоид муфты Overdrive 8. Муфта блокировки гидротрансформатора 24. Клапан-регулятор давления в гидротрансформаторе 9. Клапан «A» аварийного режима работы 25. Клапан-регулятор давления линии 10. Клапан «В» аварийного режима работы 26. Клапан Manual 11. Управляющий клапан блокировки гидротрансформатора 27. Дополнительный фильтр 12. Клапан-переключатель 28. Насос 13. Охладитель трансмиссионной жидкости 29. Сетчатый фильтр 14. Смазка 30. Основной фильтр 15. Управляющий клапан тормоза Low-reverse 31. Предохранительный клапан 16. Управляющий клапан тормоза Second 32. Картер трансмиссии НАСОС •    Применён шестерёнчатый тип насоса. •    Для снижения веса и габаритных размеров корпус насоса выполнен из алюминиевого сплава. •    Насос поставляется в сборе. Количество зубцов Внутренний ротор Внешний ротор Максимальное давление, кПа Объём, см3 •    Блок клапанов расположен в передней части трансмисии, что позволило уменьшить габаритную высоту агрегата. •    Блок клапанов состоит из внутренней и внешней частей, а часть каналов системы находится в корпусе трансмиссии. КЛАПАННАЯ КОРОБКА (БЛОК КЛАПАНОВ) 9FA012S
•    Индивидуальные соленоиды и управляющие клапаны, предусмотренные для управления муфтами и тормозами, упрощают гидросистему и уменьшают количество типов клапанов. •    Регулирование давления ATF в линии осуществляется клапаном регулятором давления. •    Клапан-переключатель(Switch Valve) и клапаны аварийного режима (Fail-Safe Valves) делают возможным движение на 3-й передаче вперёд и на передаче заднего хода - назад, в случае отключения управляющих соленоидов. да-А01я:( Регулятор давления (Regulator Valve) Назначение клапана - формировать различные уровни давления линии в соответствии с выбранной передачей, путём подвода давления линии к четырём портам (1A, 5A, 18A и 33) в правой части клапана в различных комбинациях. Давление, подведённое через эти порты, действует навстречу пружине клапана. Передача Давление линии, кПа Номера портов, к которым подводится давление Парковка и нейтраль 1A, 5A, 33A 1-я и 2-я передачи 3-я и 4-я передачи 1A, 5A, 18A Передача заднего хода Torque converter pressure control valve    Line pressure To о if pump (from oil pump) 9ГА01Ю
Парк и нейтраль Давление от насоса подаётся к портам №1 и 1A. Давление жидкости из порта №1 попадает в порт №3, а затем через клапан регулировки давления гидротрансформатора (Convereter Pressure Control Valve) - в гидротрансформатор. К портам №5A и 33A давление жидкости попадает через клапан выбора режима (Manual Valve). Результирующая сила, действующая на клапан в результате давления линии в портах 1A, 5A и 33A направлена навстречу действию пружины. С ростом оборотов двигателя растёт и давление жидкости создаваемое насосом. Давление в портах №1A, 5A и 33A тоже вырастет. Клапан сместится влево, увеличив сечение a в порт №3, через которое большее количество ATF попадёт к клапану, регулирующему давление в гидротрансформаторе. From manual valve I Line pressure
Если давление продолжает повышаться, клапан переместиться еще левее и откроется сечение b в порт №2, через которое откроется слив жидкости в картер трансмиссии, что приведёт к понижению давления в линии, т. е. в портах №1A, 5A и 33A. Клапан, под действием пружины, сместится правее, прикрывая сечение b , ограничивая слив через порт №2. Таким образом, давление в линии будет поддерживаться на постоянном уровне.
1-я и 2-я передачи Давление линии поступает через порты №1A и 5A. Сила, действующая на клапан влево, эквивалентна разнице площадей перемычек клапана #1 и #3.
Так как давление жидкости больше не поступает под правый торец клапана, то и пружина клапана будет сжата несколько меньше, чем в нейтрали. Соответственно сечение b будет прикрыто, а давление - повышено. 3-я и 4-я передачи По сравнению с предыдущим случаем, на 3-й и 4-й передачах дополнительно появляется давление в порте №18A. Сила, действующая на клапан влево, эквивалентна разнице площадей перемычек #1 и #4.
Так как площадь пояска #4 больше чем #3, клапан сдвинется чуть левее, чем в предыдущем случае, сильнее открыв сечение b на слив, в результате чего, давление линии понизится. Передача заднего хода Когда клапан выбора режима (Manual Valve) переводится в положение «R», магистраль №5 перекрывается и давление линии больше не подводится к порту №5A.
Теперь, сила, действующая на клапан влево - уменьшится. Клапан сместиться правее, чем в других режимах. Сечение b, окажется прикрыто, а давление линии повышено. Гидравлическая магистраль №1 содержит предохранительный клапан, который открывается тогда, когда давление жидкости на выходе из насоса поднимается настолько высоко, что клапан регулятор давления не способен снизить его до требуемого уровня. Пружина клапана сжимается и предохранительный клапан открывает слив ATF в картер, что снижает давление, поступающее к регулятору. Предохранительный клапан

Клапан-регулятор давления в гидротрансформаторе Назначение клапана Клапан регулирует давление в гидротрансформаторе (когда муфта блокировки гидротрансформатора выключена) и давление смазки.
Работа Избыток жидкости, сбрасываемый регулятором давления в порт №3 через жиклёр действует на правый торец клапана регулирующего давление в гидротрансформаторе.
Когда давление, действующее на торец клапана против действия пружины, повышается настолько, что перемещает клапан влево, открывается порт №2 на слив, тем самым, понижая давление в гидротрансформаторе до установленного уровня. Таким образом, происходит регулировка давления. Электромагнитный клапан (соленоид) блокировки гидротрансформатора и управляющий клапан блокировки. Назначение клапанов Управляют давлением, включающим муфту блокировки гидротрансформатора. Соленоид блокировки управляется сигналами широтно-импульсной модуляции, преобразуя их в соответствующее давление жидкости. Работа Когда соленоид выключен, давление жидкости через порт №24A попадает слева от пояска #7, а кроме этого в порт №4A между поясками #2 и #3.
Сумма сил, действующих на клапан вправо (сила пружины плюс давления жидкости с левого торца клапана) больше суммы сил действующих на клапан влево (за счёт разницы площадей перемычек #2 и #3). Поэтому клапан при выключенном соленоиде сместится вправо. Когда это случится, давление магистрали №3 попадет в магистраль №20 и затем -между передней стенкой гидротрансформатора и фрикционом блокировки. №1 попадёт в магистраль №23, а затем в №21. Это приведёт к повышению давления между муфтой блокировки гидротрансформатора и турбиной. Фрикцион блокировки будет прижат к передней крышке гидротрансформатора, таким образом, блокировка будет включена. Таким образом, блокировка гидротрансформатора будет выключена. Когда приходит время включить блокировку гидротрансформатора, электронный блок управления посылает широтно-импульсный сигнал на управляющий соленоид. В результате чего давление в магистрали №24 и с левого торца клапана начнёт уменьшаться, и клапан переместится влево. Теперь жидкость из магистрали №3 попадёт в магистраль №22 и, затем, в радиатор, а не в гидротрансформатор. В тоже время, жидкость из магистрали
Клапан выбора режима (Manual Valve) Клапан выбора режима отслеживает перемещение рукоятки селектора выбора режима, расположенного в салоне автомобиля, и соединяет каналы гидросистемы в соответствии с выбранным режимом.
Рукоятка селектора имеет следующие позиции: «Р», «R», «N», «D», «3», «2» и «L». Тем не менее, благодаря конструкции промежуточного рычага привода клапана, сам клапан имеет только три позиции: самая левая на гидросхеме - «R», затем - «P»/«N» и крайняя правая - «D»/«3»/«2»/«L» То solenoid valves То regulator valve    and pressure fail-safe valve A 4 ♦ control valves
Работа В позиции клапана «P»/«N» давление линии через открытые порты №5 и 33 попадает в соответствующие магистрали и затем к клапану регулятору давления и к клапану «А» аварийного режима работы трансмиссии. В позиции клапана «D»/«3»/«2»/«L», в отличии от предыдущего случая, магистраль №33 идущая к регулятору давления перекрывается, а магистраль №4 открывается. Таким образом, давление линии запитывает соленоиды и управляющие клапаны муфт UD, OD и тормоза Second. i>    *l 4 , -T~l t—»—11 Line pressure (from oil pump)
RND P 3 2 L TFAl
Когда клапан перемещается в позицию «R», давление линии попадает в магистраль №6 и затем на запитку муфты Reverse и клапана «B» аварийного режима работы. Управляющие клапаны и соленоиды Все муфты и тормоза за исключением муфты Reverse имеют собственные управляющие клапаны и соленоиды. Каждый управляющий клапан регулирует давление, включающее соответствующий элемент (муфту или тормоз) согласно с управляющим давлением, поступающим от своих соленоидов в порядке, предотвращающем толчки при переключении передач. Соленоиды управляются сигналами широтно-импульсной модуляции от электронного блока управления и преобразуют электрические сигналы в соответствующие давления. Все соленоиды являются нормально открытыми Работа
<<< Предыдущая страница  1     Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я