НОУ   Русская Техническая Школа  
 

Главная

+7(499)-262-3400; 628-5150

     
 

Профессия: Слесарь по ремонту автомобилей 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "РУССКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ШКОЛА"

"АВТОМАТИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ"


Часть 1. «Устройство и работа автоматической коробки передач»

АННОТАЦИЯ
к учебному пособию Слесарь по ремонту автомобилей.
«Автоматическая коробка передач».

Данное пособие продолжает серию изданий, посвящённых устройству обслуживанию и ремонту автомобильной техники. В первой её части излагается общее устройство классической автоматической коробки передач и гидротрансформатора. Рассказывается о работе гидротрансформатора, механизмов коробки, платетарной передачи, ленточных и дисковых тормозных устройств АКП, гидравлических и электрогидравлических клапанных устройств. Даются основные понятия и термины. Материал изложен в последовательности его преподавания в НОУ «Русская Техническая Школа» на курсах профессиональной подготовки профессии «Слесарь по ремонту автомобилей».
Пособие ориентировано на учащихся курсов, но может быть интересно более широкому кругу читателей, чья деятельность, так или иначе, связанна с автотранспортом (профессиональные водители, автолюбители, работники автопредприятий и др.), а так же учебным центрам и колледжам. Пособие призвано помочь учащемуся (читателю) освоить новую для себя профессию «Слесарь по ремонту автомобилей», повысить профессиональный уровень, или же самостоятельно изучить устройство автомобиля и автоматической трансмиссии.

К ЧИТАТЕЛЮ.
Изучив данное пособие, Вы должны знать:

  • устройство гидротрансформатора;

  • общее устройство классической автоматической коробки передач легкового автомобиля;

  • устройство и работу планетарного механизма;

  • устройство и работу ленточных и дисковых тормозных механизмов АКП и дисковых муфт;

  • общее устройство и общий принцип работы гидравлической, электрогидравлической и электронной систем управлнеия АКП;

  • общие требования, предъявляемые к технологии сборочно-разборочных операций при производстве ремонта автоматических коробок передач.

ОГЛАВЛЕНИЕ:

Глава 1. Общие сведения об автоматической коробке передач. Гидротрансформатор

1.1 Механизм блокировки гидротрансформатора
1.2 Корпус гидротрансформатора

Глава 2. Планетарные механизмы

Глава 3. Механизмы переключения

3.1 Ленточные тормоза
   3.1.1 Конструкции тормозных лент
   3.1.2 Гидроцилиндры сервоприводов ленточных тормозов
3.2 Дисковые тормоза и муфты
   3.2.1 Фрикционные диски
3.3 Обгонные муфты
   3.3.1 Обгонные муфты роликового типа
   3.3.2 Обгонные муфты с сухариками

Глава 4. Системы управления

4.1 Гидравлическая система управления
   4.1.1 Основные элементы гидравлических систем управления
4.2 Электрогидравлическая система управления
   4.2.1 Контроллер и программы управления
   4.2.2 Датчики
   4.2.3 Исполнительные механизмы

Общие замечания по ремонту автоматических трансмиссий

Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ. ГИДРОТРАНСФОРМАТОР.

Автоматическая коробка передач имеет следующие узлы:

  • Гидротрансформатор;
  • Планетарный редуктор;
  • Механизмы переключения;
  • Системы управления;
  • Масляный насос.

коробка автомат

1. ГИДРОТРАНСФОРМАТОР

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 – гидропередаче) передаточное отношение «Po»* изменяется бесступенчато и автоматически, в зависимости от изменения внешней нагрузки.

*(Po = Nt/Nn), где «Nt»  - частота вращения ведомого вала (вала турбинного колеса), «Nn»: -  частота вращения ведущего вала (вала насосного колеса).

Лопастные колеса гидропередачи образуют в плоскости оси вращения круг циркуляции жидкости (рабочую полость). Каждое лопастное колесо гидропередачи состоит из самого колеса и, закрепленных на нём лопастей. Между лопастями циркулирует трансмиссионная жидкость (ATF - Automatic Transmission Fluid), переходящая из одного лопастного колеса в другое под воздействием центробежных сил, возникающих при вращении колёс.
Гидропередачи, в зависимости от того как происходит передача момента от насосного колеса к турбинному колесу, подразделяют на:

  • гидродинамические муфты (гидравлические муфты или гидромуфты);
  • гидродинамические трансформаторы (гидравлические трансформаторы или гидротрансформаторы).

Гидромуфта - это наиболее простая по устройству гидропередача, состоящая из насосного и турбинного колеса.
Гидромуфта заполнена трансмиссионной жидкостью. При вращении насосного колеса жидкость, находящаяся между его лопатками, под действием центробежной силы устремляется к периферийной части колеса, попадает в турбинное колесо и «отбрасывается» на его лопатки, отдавая турбинному колесу часть своей энергии. В результате турбинное колесо начинает вращаться. Величина крутящего момента на турбинном колесе определяется кинетической энергией жидкости, величина которой, в свою очередь, пропорциональна квадрату частоты вращения насосного колеса (или КВ двигателя).
При изменении передаточного отношения («Po») коэффициент трансформации («Kt») гидромуфты на любых режимах ее работы не изменяется и остается постоянно равным единице, т.е. крутящий момент насосного колеса равен крутящему моменту турбинного колеса: Мн = МТ, (без учёта механических потерь в гидромуфте).
Гидротрансформатор является гидропередачей более сложной конструкции, способной непрерывно и автоматически изменять коэффициент трансформации в зависимости от сопротивления на его ведомом валу (т.е., от сопротивления движению автомобиля).

*Принцип работы гидротрансформатора был впервые применен в 1905 году Германом Фёттингером в судовом машиностроении.
Именно по этой причине гидротрансформатор зачастую называют трансформатором Фёттингера.
На автомобилях гидротрансформатор впервые появился в 1948 году. Фирма Buick использовала его при разработке трансмиссии с автоматической коробкой передач Dynaflow.

Простейший гидротрансформатор (рис. torque_converter) состоит из трех основных элементов:

  • насосного колеса;
  • турбинного колеса;
  • реакторного колеса.

Конструкция насосного и турбинного колеса простейшего гидротрансформатора ничем не отличается от аналогичных колёс гидродинамической муфты.
Реакторное колесо служит для изменения вектора скорости (т.е., направления движения) выходящего из турбинного колеса потока жидкости, таким образом, чтобы он совпадал с направлением вектора скорости вращения насосного колеса.
Реакторное колесо устанавливается на картере и соединено с картером через обгонную муфту (т.е., не жёстко). Наличие обгонной муфты позволяет автоматически отключать реактор от картера. Когда это происходит, гидротрансформатор переходит в режим работы гидромуфты.
Так же как и в гидромуфте, в гидротрансформатор встроено направляющее кольцо. Кольцо предназначено для сглаживания завихрений, возникающих в потоке жидкости, что способствует увеличению КПД гидропередачи.

гидротрансформатор

Принцип работы гидротрансформатора

подобен принципу работы гидравлической муфты.
Насосное колесо является ведущим и приводится во вращение от коленчатого вала двигателя. 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 на лопатки турбинного колеса, вызывая его вращение. На выходе из турбинного колеса трансмиссионная жидкость попадает в реакторное колесо, где с помощью лопаток, имеющих специальный профиль, изменяет направление движения. Затем жидкость вновь попадает в насосное колесо, при этом, изменённый роторным колесом, вектор её скорости совпадает с направлением вращения насосного колеса. В данном 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, за счёт чего возникает эффект увеличения момента уже на турбинном колесе.
При увеличении частоты вращения вала двигателя увеличивается угловая скорость насосного и турбинного колес, а увеличение крутящего момента в гидротрансформаторе постепенно прекращается. Когда угловая скорость турбинного колеса приближается к угловой скорости насосного, поток жидкости, поступающей на лопасти реактора, изменяет свое направление на противоположное. При таком направлении действия потока жидкости, обгонная муфта больше не сможет удерживать реактор неподвижным. В результате реактор начинает свободно вращаться вместе с потоком жидкости, никаким образом не воздействуя на него и не создавая помех. Данный момент называется моментом срабатывания муфты свободного хода. Для разных гидродинамических передач этот момент происходит, приблизительно, при одном и том же значении силового передаточного отношения Kt = 0,85*, коэффициент полезного действия при этом, примерно, равен 80%. Такое изменение режима работы реактора (его отключение) приводит к тому, что гидротрансформатор начинает работать в режиме гидромуфты с коэффициентом трансформации момента равным единице.

*Коэффициент трансформации момента Kt (или силовое передаточное отношение) определяется отношением крутящего момента турбинного колеса к крутящему моменту насосного колеса гидропередачи Kt = MT / MH.

1.1. Механизм блокировки гидротрансформатора.

Недостатком гидропередачи является рассогласование частот вращения насосного и турбинного колес, так называемое - скольжение гидропередачи, имеющее место при любом режиме работы трансмиссии. Минимальная величина скольжения составляет примерно 3% и приводит к снижению КПД гидропередачи. Так как, при движении автомобиля с постоянной скоростью наличие гидротрансформатора в трансмиссии не является необходимым, как это требуется на режимах разгона и торможения, в современных коробках применяют механизм блокировки гидротрансформатора.

*Впервые блокировку гидротрансформатора стала использовать фирма «Chrysler» в 1978 году.

Для блокировки гидротрансформатора чаще всего используется блокировочная муфта, которая позволяет жёстко соединить между собой насосное и турбинное колесо. Это приводит к тому, что гидротрансформатор выключается из силового протока, а двигатель напрямую соединяется с ведущим валом коробки передач. Конструкция гидротрансформатора с блокировочной муфтой показана на рисунке torque_converter.
Ступица поршня блокировочной муфты шлицами соединяется со ступицей турбинного колеса. Между поршнем муфты и ступицей расположены пружины, играющие роль демпфера крутильных колебаний. 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 АКП. К внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора или поршня диска приклеивается фрикционная накладка.
На рисунке torque converter lockup clutch, в упрощённом виде, показана одна из схем управления блокировочной муфтой гидротрансформатора.
Для обеспечения выключенного состояния блокировочной муфты трансмиссионная жидкость из системы гидротрансформатора принудительно подается в пространство между поршнем муфты и корпусом, потом поступает в рабочую полость, а из рабочей полости отводится в систему охлаждения.
Для блокировки гидротрансформатора клапан управления переключает контур, и трансмиссионная жидкость подается к поршню муфты с противоположной стороны. Под действием давления жидкости поршень перемещается и прижимается к корпусу гидротрансформатора. Таким образом, турбинное колесо жёстко соединяется с валом двигателя, и гидротрансформатор становится заблокированным.

1.2. Корпус гидротрансформатора

состоит из двух частей. Половины корпуса скрепляются болтами или свариваются между собой. Первая конструкция  позволяет, в случае необходимости, производить разборку гидротрансформатора,  во втором случае, разборку корпуса можно осуществить лишь при наличии специализированного оборудования. Корпус может иметь сливное отверстие для ATF. Отверстие закрывается пробкой. На значительном числе автомобилей сливные отверстия в гидротрансформаторах отсутствуют, а полная замена трансмиссионной жидкости в таких конструкциях проблематична.

 

Глава 2. ПЛАНЕТАРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ.

Планетарная передача состоит из 2 – 4 планетарных редукторов. Редукторы соединены между собой посредством муфт. Принцип работы передачи рассмотрим на примере одного планетарного редуктора.
Планетарный редуктор (см. рисунок reductor) состоит из:

  • центральной или солнечной шестерни – 1;
  • нескольких сателлитов (от трех до шести) – 2;
  • водила – 3;
  • внешней коронной шестерни с внутренними зубьями – 4;

планетарная передача

Все пары шестерен редуктора находятся в постоянном зацеплении.
Солнечная шестерная – 1 вращается внутри системы на центральном валу. Сателлиты – 2 находятся в зацеплении с солнечной и коронной шестерней – 4 и могут вращаться, как вокруг своих осей, закреплённых на водиле  – 3, так и по внутреннему зубчатому венцу короны, а также по орбите солнечной шестерни и, следовательно, вокруг центрального вала. Центральный вал также является осью вращения коронной шестерни.
При помощи планетарного редуктора можно обеспечить различные передаточные отношения передач, блокируя или разблокируя те или иные его элементы. Если один из элементов планетарной передачи остается неподвижным, то два других выполняют функцию ведущего и ведомого. Если оставить неподвижным водило планетарной передачи, изменяется направление вращения. Если два элемента планетарной передачи остаются неподвижными, передаточные число будет равно единице.

Сказанное, поясняет таблица.

Неподвижный

Ведущий

Ведомый

Передача

Корона

Солнце

Водило

Понижающая

Водило

Солнце

Повышающая

Солнце

Корона

Водило

Понижающая

Водило

Корона

Повышающая

Водило

Солнце

Корона

Реверс, понижающая

Корона

Солнце

Реверс, повышающая

Корона + солнце

-

Водило

Прямая передача

Водило

-

Прямая передача

В автоматической коробке передач несколько планетарных редукторов расположены последовательно. Необходимые передаточные отношения в АКП можно получить комбинируя передаточные отношения этих редукторов.
Имеют распространение следующие типы автоматических коробок передач, получивших название по фамилии конструктора:

Коробка передач Уилсона

состоит из трёх планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора и
коронная шестерня третьего редуктора – постоянно соединены между собой. Кроме того, постоянно соединены друг с другом солнечные шестерни второго и третьего планетарных редукторов. Передачи переднего хода приводятся в действие двойной солнечной шестерней.

Коробка передач Симпсона

состоит из двух планетарных редукторов с общей солнечной шестерней. Водило планетарной передачи одного редуктора, коронная шестерня другого и
входной вал постоянно соединены между собой. Передачи переднего хода приводятся в действие посредством коронных шестерен.
Для управления, как правило, используются две блокировочные муфты, два ленточных тормоза и обгонная муфта.
Данная конструкция имеет применение на 3-ступенчатых АКП и позволяет реализовать следующие режимы: нейтральную передачу; две понижающие передачи; прямую передачу и передачу заднего хода.

Коробка передач Равинье

(см. рисунок reductor) состоит из двух планетарных редукторов, имеющих одно общее водило. На водиле  установлены две группы сателлитов: 1) короткие сателлиты большого диаметра, находящиеся в зацеплении с малой солнечной шестерней и 2) длинные сателлиты малого диаметра, находящиеся в зацеплении с большой солнечной шестерней и короткими сателлитами. В коробке имеется только одна коронная шестерня, которая находится в зацеплении с короткими сателлитами и через которую осуществляется отбор мощности.
Для управления используются две блокировочные муфты, два тормоза и одна обгонная муфта. Конструкция коробки передач Равинье позволяет реализовать четыре передачи переднего хода и одну передачу заднего хода.

планетарная передача

Глава 3. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ.

Для получения жёсткой кинематической связи между ведущим и ведомым валом в планетарных  механизмах необходимо включать определенные комбинации элементов управления, в качестве которых в автоматических коробках передач используются ленточные и дисковые фрикционные элементы или обгонные муфты.
Обгонные муфты относятся к автоматическим элементам управления и не требуют никаких приводов управления ими.
Управление ленточными и дисковыми тормозами  в АКП осуществляется с помощью гидравлики. Гидравлический привод представляет собой устройство, состоящее из насоса, одного или нескольких клапанов и гидроцилиндра или бустера гидропривода.

3.1. Ленточные тормоза.

Ленточный тормоз используется для остановки одного из звеньев АКП, и состоит из тормозной ленты и тормозного барабана (см. рис. belt). Тормозная лента практически полностью охватывает тормозной барабан. Один конец ленты жёстко прикреплен к картеру АКП, а второй соединен либо с помощью штока, либо через рычажный механизм с поршнем гидропривода.
В выключенном состоянии между лентой и барабаном должен быть некоторый зазор (см. рис. belt), при наличии которого 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.
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.
Тормозные ленты, как правило, изготавливаются из листовой стали и, иногда, из чугуна. Для увеличения коэффициента трения между тормозной лентой и барабаном к внутренней поверхности тормозной ленты прикрепляется фрикционная накладка. Накладка изготавливается из бумаги, асбеста или металлокерамики и закрепляется на тормозной ленте с помощью заклепок или специального термостойкого клея.
Металлокерамические накладки способны выдерживать большие удельные давления и развивать значительные тормозные усилия. Однако такие накладки используют в коробках передач, предназначенных для работы с мощными моторами. Ограничение применения металлокерамики связано с повышенным изнашиванием ею тормозного барабана и, как следствие, образованием большого количества продуктов износа, попадающего в клапанную коробку.
В АКП большей части легковых автомобилей используются фрикционные накладки, изготовленные на бумажно-целлюлозной основе. Такие накладки обладают, как это не парадоксально, высокими износостойкими свойствами и не вызывают большого износа поверхности тормозного барабана.

3.1.1. Конструкции тормозных лент

В зависимости от величины тормозного момента, который должен обеспечить ленточный тормоз, тормозные ленты различаются по размерам и типу конструкции. По конструкции тормозные ленты бывают простыми и двойными
Простой ленточный тормоз имеет сплошную неразрезанную металлическую ленту, к которой прикреплена фрикционная накладка. Лента двойного ленточного тормоза имеет два продольных разреза (см. рис. belt). Двойные ленточные тормоза более эффективны, но наибольшее применение находят простые ленточные тормоза в силу дешевизны своего изготовления.
Существенное 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 АКП ранних годов выпуска требовалась периодическая регулировка зазоров ленточных тормозов. В современных конструкциях АКП таких регулировок производить не требуется, поскольку это происходит автоматически.

3.1.2. Гидроцилиндры сервоприводов ленточных тормозов

Для управления ленточным тормозом используется сервопривод, одним из элементов которого является гидроцилиндр (рис. hydrocylinder а). К поршню гидроцилиндра жёстко прикреплен шток, которым и осуществляется воздействие на один из концов тормозной ленты. 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. hydrocylinder б). Под действием этой силы поршень начинает перемещаться, сжимая пружину и  воздействуя на шток, который, в свою очередь, воздействует на тормозную ленту.
Выключение ленточного тормоза можно осуществить несколькими способами. В самом простом варианте полость гидроцилиндра, в которую подается ATF для включения тормоза, отключается от напорной магистрали и соединяется со сливной магистралью (рис. hydrocylinder в). В результате давление в цилиндре резко уменьшается до нуля и поршень под действием силы пружины возвращается в исходное состояние, выключая ленточный тормоз.
Во втором примере (рис. hydrocylinder г), помимо пружины используется еще и давление жидкости, которое подается в ту полость цилиндра, в которой расположена пружина. Сила давления жидкости и пружины действуют в одном направлении и возвращают поршень в исходное положение. Следует отметить, что 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 предотвращается возможность произвольного соприкосновения тормозной ленты с барабаном.  
Воздействие гидроцилиндра на ленточный тормоз может быть осуществлено одним из трёх способов (рис. hydrocylinder_on): а) напрямую (непосредственно); б) с помощью системы рычагов и в) консольно.
а). При первом способе шток гидроцилиндра непосредственно воздействует на свободный конец тормозной ленты.
б). Способ воздействия на ленточный тормоз с помощью системы рычагов позволяет путем подбора плеч рычагов увеличивать силу, развиваемую сервоприводом. Чем больше плечо рычага, на который воздействует шток гидроцилиндра, тем больше усилие затяжки ленточного тормоза.
в). В случае консольного воздействия сервопривода на ленточный тормоз, используется рычаг, который одновременно действует на оба конца тормозной ленты. В отличие от двух вариантов, рассмотренных ранее, в данной конструкции оба конца тормозной ленты свободны, т.е. ни один из концов не прикреплен жёстко к картеру АКП. При включении тормоза шток гидроцилиндра поворачивает рычаг, который 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.

3.2. Дисковые тормоза и муфты

Наиболее часто используемыми фрикционными элементами управления в АКП являются дисковые тормоза и блокировочные муфты.
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 АКП.
Дисковый фрикционный элемент состоит из следующих основных элементов (рис. disk):

  • 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.

Блокировочная муфта работает следующим образом:
При выключенной муфте необходимый зазор между фрикционными дисками муфты обеспечивается исходным положением поршня в задней части барабана, в котором его удерживают возвратные пружины.
Для включения муфты трансмиссионная жидкость под давлением подается в заднее пространство поршня, называемое бустером муфты (рис. muffwork). Под действием силы давления поршень начинает перемещаться, преодолевая усилие возвратных пружин.
Перемещение поршня приводит к сжатию пакета фрикционных дисков и 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.
Для выключения муфты ее бустер соединяют со сливной магистралью (рис. muffwork), и поршень под действием возвратных пружин занимает исходное положение. Усилие, сжимающее пакет фрикционных дисков, уменьшается до нуля, и муфта выключается.
Отличительной особенностью любой блокировочной муфты от дискового тормоза является то, что бустер муфты располагается во вращающейся детали, а бустер дискового тормоза всегда расположен в картере коробки передач.
Так как в бустере, даже выключенной муфты, постоянно находится трансмиссионная жидкость, способная под действием центробежных сил создать давление, величина которого сопоставима с давлением, подводимым в бустер при включении муфты, предусматриваются 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.
Если в бустер подается давление, то под его воздействием шарик прижимается к седлу клапана, закрывая сливное отверстие. В случае выключения блокировочной муфты давление в бустере уменьшается, и под воздействием центробежной силы шарик выкатывается в специально спрофилированный канал, открывая сливное отверстие. Таким образом, бустер опустошается через открытое сливное отверстие.

3.2.1. Фрикционные диски

Во фрикционных дисковых элементах управления (во фрикционных парах) используются два типа фрикционных дисков: 1) с фрикционными накладками; 2) без фрикционных накладок. Фрикционные пары работают в ATF.
Дисковый элемент с накладками состоит из стального диска и приклеенных к нему, как правило, с двух сторон металлокерамических или бумажных фрикционных накладок.
Металлокерамические накладки обычно изготавливают из порошка меди и свинца. В качестве связующего материала используют композитную смолу с асбестовым наполнителем.
Бумажные фрикционные накладки представляют собой целлюлозное волокно, которое обработано связывающей органической смолой. Для увеличения коэффициента трения и срока службы бумажных накладок в их состав могут добавлять керамические или графитовые порошки.
На поверхности накладок наносят радиальные и/или спиральные канавки, способствующие лучшему отводу тепла и продуктов износа от дисков.
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.

3.3. Обгонные муфты

Обгонные муфты используются в АКП, как в качестве тормозов, так и в качестве блокировочных муфт. Управлять муфтами не требуется. Этот элемент автоматически и, практически, мгновенно включается и также автоматически выключается при изменении условий работы. Указанное свойство обгонной муфты существенно облегчает процесс управления качеством включения первой передачи. Также, обгонные муфты позволяют транспортному средству двигаться накатом без использования режима торможения двигателем, что в некоторых случаях бывает целесообразно.
В настоящее время широкое распространение нашли обгонные муфты двух типов: роликовые и с сухариками.

3.3.1. Обгонные муфты роликового типа

Обгонная муфта роликового типа состоит из внешнего кольца, роликов, пружин и внутреннего кольца (рис. blockmuff).
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. В широкой части клина ролик может располагаться свободно, а при попадании в узкую часть происходит блокировка внешнего и внутреннего кольца друг относительно друга.
Если при неподвижном внешнем кольце внутреннее кольцо вращается по часовой стрелке, то под действием 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 обоих колец, заклиниваются, не давая при этом вращаться внутреннему кольцу. Таким образом, обгонная муфта замыкает соединенное с ее внутренним кольцом звено на картер АКП.
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.

3.3.2. Обгонные муфты с сухариками

Обгонные муфты с сухариками состоят из внутреннего и внешнего колец, между которыми размещаются специальной формы сухарики (рис. blockmuff). Поверхности внешнего и внутреннего колец ровные, имеют цилиндрическую форму.
Форма сухариков такова, что при неподвижном 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.

Глава 4. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ.

4.1. Гидравлическая система управления

Для лучшего понимания работы гидравлической системы рассмотрим один из базовых законов гидростатики – закон гидравлического «рычага» Паскаля.
В начале XVII-го века французский ученый Блез Паскаль сформулировал закон гидравлического рычага, впоследствии названный законом Паскаля. Закон гласит:  “Давление на поверхности жидкости, вызванное внешними силами, передаётся жидкостью одинаково во всех направлениях”, и описывается формулой давления: p=F/S, где p — это давление, F — приложенная сила, S — площадь сосуда.
Из формулы можно видеть, что с увеличением силы воздействия «F», давление «p» на стенки сосуда будет увеличиваться (при условии неизменной площади «S» сосуда). Давление принято измерять в ньютонах на метр квадратный (H/m²) или в паскалях (Па).
Исследования, проведённые учёным, с применением 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.
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, т.е., одинаково во всех точках.
В соответствии с рассматриваемым законом можно, создав давление 10 кг/см² перемещать груз массой 100 кг, прикладывая к другому поршню (в десять раз меньшего диаметра) усилие всего 10 кг. Сказанное, поясняет рисунок Pascallaw.
Приведенный закон используется при управлении фрикционными муфтами и тормозами.

4.1.1. Основные элементы гидравлических систем управления АКП

Поток жидкости в АКП создается насосом, расположенным в передней части картера трансмиссии между гидротрансформатором и коробкой передач. Обычно, насос приводится в движение непосредственно от КВ двигателя (рис. hydraulics).
Трансмиссионная жидкость, необходимая для управления коробкой передач, от насоса по каналам и трубкам, через систему клапанов подводится к исполнительным элементам управления тормозами и блокировочными муфтами. К исполнительным элементам гидросистемы относятся: насосы, гидроцилиндры, бустеры, поршни, жиклёры, гидроаккумуляторы и клапаны.
Следует различать гидросистемы с гидравлической системой управления исполнительными элементами, с электронным блоком управления и системы смешанного типа. Состав исполнительных элементов всех автоматических коробок схож и состоит из одних и тех же элементов.
Любую гидравлическую систему управления АКП упрощенно можно представить в виде системы, состоящей из резервуара (поддона), насоса, клапанов, соединительных каналов (магистралей) и устройств, преобразующих гидравлическую энергию в механическую (рис. hydraulics).

Резервуар для ATF

Для нормальной работы гидросистемы необходимо, чтобы в резервуаре постоянно находился определенный уровень трансмиссионной жидкости. Функцию резервуара в АКП 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.
Внутри поддона или внутри пробки сливного отверстия поддона/картера, размещают постоянный магнит. Магнит служит для дополнительной очистки трансмиссионной жидкости от железосодержащих продуктов износа.

Насос

Насос создаёт непрерывный поток и давление жидкости в гидросистеме АКП.
Обычно, насос располагается между гидротрансформатором и коробкой передач и приводится в движение от коленчатого вала двигателя непосредственно, либо через передаточные детали привода (рис. hydraulics). То есть, насос функционирует только при работающем двигателе.
В настоящее время в трансмиссиях с автоматическими коробками передач используются шестерёнчатые, трохоидные и лопастные насосы (см. рисунок pump).
Шестерёнчатый насос состоит из двух зубчатых колес, установленных в корпусе. 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 приводится в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя. В корпусе насоса, между внешней и внутренней шестернями, устанавливается делитель, представляющий собой металлическую пластину в форме полумесяца. Делитель предотвращает утечку жидкости из зоны нагнетания.
Насосы шестерёнчатого и трохоидного типа переносят масло из всасывающей полости насоса в нагнетательную полость между зубьев шестерён. Отличия этих насосов в том, что зубья шестерён насоса трохоидного типа имеют специальную форму, больше напоминающую кулачки, спрофилированные особым образом и позволяющие обходиться без делителя.
Лопастные насосы состоят из корпуса, ротора и лопастей ротора. Ротор размещен в цилиндрическом отверстии корпуса насоса с некоторым эксцентриситетом. Масло переносится между лопастями (лопатками) ротора и поверхностью внутренней части корпуса, иначе именуемой - насосной камерой, из всасывающей полости в нагнетательную полость. Всасывающая полость образуется частью насосной камеры, где ротор начинает удаляться от корпуса насоса. Нагнетательная полость образуется в части насосной камеры корпуса, где ротор приближается к его стенкам. При выходе лопаток из зоны насосной камеры, где ротор расположен ближе всего к корпусу насоса, создаётся разряжение, под воздействием которого трансмиссионная жидкость из поддона засасывается во всасывающую полость корпуса насоса и посредством лопаток переносится в нагнетательную полость. В зоне нагнетательной полости объём насосной камеры начинает уменьшаться, а давление жидкости в ней – увеличиваться. Под воздействием давления трансмиссионная жидкость попадает в масляную магистраль.
Чем больше эксцентриситет ротора по отношению к цилиндру корпуса насоса, тем выше производительность насоса. Очевидно, что в случае нулевого эксцентриситета производительность насоса также будет нулевой.
В автоматических коробках передач современных автомобилей часто применяются насосы с изменяющимся эксцентриситетом ротора. Насосы подобной конструкции обеспечивают переменную производительностью при постоянной частоте вращения КВ двигателя. В корпус такого насоса установлено подвижное кольцо, внутри которого размещается ротор с лопатками (рис. pump).
Подвижное кольцо имеет шарнирную опору, относительно которой оно может поворачиваться, и изменять, таким образом, своё положение относительно ротора и эксцентриситет ротора относительно подвижного кольца. Это обстоятельство дает возможность управлять производительностью насоса, увеличивая и/или уменьшая поток ATF в системе.
В исходном положении наибольшего эксцентриситета кольцо удерживается пружиной. Управление кольцом осуществляется с помощью управляющего давления посредством специального клапана (регулятора управляющего давления). Управляющее давление подаётся в пространство между внутренней поверхностью корпуса и подвижным кольцом. Давление воздействует на кольцо и сдвигает его, тем самым уменьшая эксцентриситет между кольцом и ротором. Производительность насоса также уменьшается. В случае необходимости увеличения  производительности насоса давление управления снижают и, подвижное кольцо под действием возвратной пружины начинает перемещаться в обратном направлении, тем самым увеличивая величину эксцентриситета.

Клапаны

По функциональному назначению все клапаны можно разделить на две группы: 1) клапаны, регулирующие давление и 2) клапаны, управляющие потоками ATF.
Клапаны объединяют в клапанную коробку.
В гидросистемах АКП с электронным блоком управления широко применяются электромагнитные клапаны (соленоиды). Использование соленоидов существенно упрощает конструкцию клапанной коробки.
Большинство клапанов, используемых в системах управления АКПП, представляют собой клапаны золотникового типа (рис.КЛ 1).
Клапан имеет корпус (втулку), поршень и пружину. В корпусе клапана выполнены отверстия для подвода к клапану рабочей жидкости. Поршень имеет сложную форму, обусловленную наличием одного или большего числа кольцевых канавок на своей поверхности.
Давление, действующее на рабочие поверхности поршня, совместно с пружиной определяют его положение относительно отверстий. Пружина чаще всего устанавливается только с одного торца клапана, и при отсутствии давления смещает поршень в одно из предельных положений. Направление действия пружины может совпадать или не совпадать с направлением действия давления жидкости на поршень. Пружины подбираются к клапанам индивидуально, в зависимости от расчётных характеристик самого клапана и поэтому не взаимозаменяемы с пружинами других клапанов клапанной коробки.
Рабочие поверхности поршня, разделённые кольцевыми канавками, не всегда имеют одинаковый диаметр, что позволяет управлять положением поршня относительно отверстий. При равном давлении на рабочие поверхности, в соответствие с основным законом гидравлики, поршень будет перемещаться в сторону действия той силы, которая формируется на большей площади. Сказанное поясняет рис.КЛ 2.
Клапаны, регулирующие давление, предназначены для формирования и/или поддержания давления в гидросистеме АКП. Используется два типа клапанов: регуляторы давления и предохранительные клапаны.
Если регулятор давления установлен в магистрали сразу же после насоса, то, формируемое им давление называется давлением основной магистрали или рабочим давлением.
Принцип работы регулятора давления следующий:
На один торец поршня клапана действует пружина, а к другому торцу подводится давление жидкости (рис.КЛ 4).
Под действием пружины поршень клапана находится в исходном положении, при котором входное отверстие клапана открыто, а выходное отверстие - перекрыто. Поступающая в корпус клапана жидкость формирует давление, действующее на поршень. Как только, сила давления достигнет величины, способной деформировать пружину, клапан начнет перемещаться (в рассматриваемом случае – вправо), открывая при этом выходное отверстие и перекрывая входное отверстие. Через выходное отверстие часть жидкости перетекает из клапана в магистраль, давление в клапане уменьшается и клапан, под воздействием пружины, возвращается в исходное положение. Выходное отверстие при этом перекрывается, а входное вновь открывается. Давление в клапане опять начинает расти, и процесс повторяется.
Результатом работы клапана является определенное устойчивое давление в выходной магистрали. Величина этого давления определяется, прежде всего, жёсткостью пружины. Чем жестче пружина, тем выше давление в выходной магистрали. Подбирая соответствующим образом характеристики пружины можно задавать величину давления, формируемого данным клапаном.
В некоторых схемах к поршню клапана со стороны пружины подводится дополнительно давление, например, по величине пропорциональное углу открытия дроссельной заслонки, что позволяет получать на выходе давление основной магистрали, зависящее, в том числе, и от режима работы двигателя. Применяются и более сложные схемы регулирования давления в основной магистрали.
Электромагнитные клапаны (соленоиды, PWM-соленоиды, Duty Control-соленоиды) применяются в системах с электронным блоком управления для регулирования давления в основной магистрали (рис. el_valve).
Для управления соленоидом электронный блок непрерывно посылает сигналы определённой частоты, включая или выключая соленоид. Продолжительность включённого или выключенного состояния определяется ЭБУ и зависит от исходящих параметров (угла открытия дроссельной заслонки, скорости автомобиля и пр.). Такой способ регулирования позволяет формировать давление в системе управления в зависимости от параметров движения автомобиля.
Предохранительный клапан предотвращает повышение давления жидкости в системе сверх нормы. Повышенное давление может приводить к таким нежелательным последствиям как разрушение уплотнений, утечки и пр.
Предохранительные клапаны бывают двух типов - тарельчатые и шариковые (рис.КЛ 3).
В случае повышения давления его сила действует на поршень клапана, поршень перемещается, преодолевая усилие пружины, и приоткрывает перепускное отверстие.  Часть трансмиссионной жидкости стекает в поддон. Давление в системе уменьшается и клапан закрывается.
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 одноходовые и двухходовые клапаны переключения.
Одноходовые клапаны управляют потоком жидкости в одной магистрали (рис.КЛ 5). Конструкция и принцип работы одноходового клапана переключения идентична предохранительному клапану шарикового типа. Пока давление в системе не достигнет определенной величины, клапан будет закрыт. При определенном давлении жидкости в системе, которое также воздействует на шарик, жёсткости пружины становится недостаточно, чтобы удерживать шарик клапана в исходном (закрытом) положении. Шарик смещается и открывает перепускной канал (рис.КЛ 5-1). Движение жидкости через клапан будет происходить до тех пор, пока давление не станет меньше давления пружины, оказываемого на шарик клапана.
Движение жидкости в обратном направлении через одноходовой клапан невозможно.
Ещё один тип одноходового клапана – клапан, в котором сила пружина заменена силой тяжести самого шарика. Принцип работы такой конструкции интуитивно понятен из рисунка КЛ 5-2.
Двухходовые клапаны управляют потоками жидкости одновременно в двух магистралях, направляя поток ATF в выходную магистраль либо из левой входной магистрали, либо из правой входной магистрали (рис.КЛ 6).
Шарики клапанов обычно изготавливаются из стали, иногда 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) распределяет 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.КЛ 8). 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.
Клапаны, формирующие вспомогательное давление.
К основным параметрам текущего состояния автомобиля, по соотношению которых в АКП определяются моменты переключения передач, являются: 1) скорость движения автомобиля и 2) режим работы двигателя (нагрузка), определяемый углом открытия дроссельной заслонки и оборотами коленчатого вала.
Для определения этих двух параметров в системе с гидравлическим управлением формируются вспомогательные давления. Для формирования вспомогательного давления используется давление основной магистрали. Давление подводится к формирующему 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 нагрузки двигателя, используется клапан-дроссель, который, чаще всего располагается в клапанной коробке. Управление этим клапаном, в зависимости от типа конструкции АКП, осуществляется двумя различными способами.
В первом способе управления реализована 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 управления 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 нагрузка двигателя, тем выше давление, которое формирует клапан-дроссель.
Давление клапана-дросселя называют TV-давлением (от английского словосочетания «Throttle Valve pressure»).
Для получения давления, пропорционального скорости движения автомобиля, используются центробежные (скоростные) регуляторы давления.
Привод скоростного регулятора давления механический, аналогичный приводу спидометра. Скоростной регулятор устанавливается, как правило, на выходном валу коробки передач. Давление, формируемое скоростным регулятором, пропорционально скорости вращения вала.
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 АКП с гидравлической системой управления.
В трансмиссиях с электронными блоками управления для определения положения дроссельной заслонки двигателя и скорости автомобиля используются датчики. Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления, который, в соответствии с программой управления, «принимает» определенное решение и посылает управляющий сигнал на соответствующий соленоид.
Клапаны переключения предназначены для управления переключением передач (рис. КЛ 7).
В 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. 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. 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. КЛ 7 - 2). При этом основная магистраль через клапан переключения соединяется с магистралью подвода давления в бустер фрикционного элемента управления, в результате чего начнется процесс переключения передачи.

Клапанная коробка

Большая часть клапанов системы управления АКП расположена в клапанной коробке (см. рис. valve_box). Корпус клапанной коробки чаще всего изготавливается из алюминиевого сплава. Клапанная коробка с помощью болтов крепится к картеру АКП.
В корпусе коробки имеются многочисленные каналы сложной формы и конфигурации. В некоторых каналах устанавливаются одноходовые шариковые клапаны. Кроме того, на торцевых поверхностях клапанной коробки имеются отверстия для установки в них деталей многочисленных клапанов.
Большинство клапанных коробок состоит из двух или трех частей, которые стягиваются между собой болтами. Между частями устанавливают сепараторные (разделительные) пластины с прокладками. Часть каналов гидросистемы, а иногда и часть клапанов располагаются в картере АКП. Сепараторные пластины имеют большое количество калиброванных отверстий (жиклёров), через которые осуществляется сообщение между различными частями клапанной коробки. Клапанные коробки АКП имеют в своем составе соленоиды.

Гидравлические магистрали

Насос забирает трансмиссионную жидкость из поддона. Жидкость, пройдя через регулятор давления, попадает в клапанную коробку. В клапанной коробке происходит распределение потока жидкости к исполнительным элементам (сервоприводам), с помощью которых осуществляется управление фрикционными муфтами и тормозами. 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 АКП 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.

Гидроцилиндр

Гидроцилиндр является исполнительным механизмом системы управления АКП и преобразовывает давление трансмиссионной жидкости в механическую работу, обеспечивая тем самым, включение и выключение фрикционных элементов управления. Давление жидкости создает силу на поверхности поршня гидроцилиндра, которая вызывает перемещение поршня (рис.6-24). Величина силы воздействия пропорциональна площади поршня и давлению, действующего на поршень.
Термин гидроцилиндр, как правило, применяется 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.

Жиклёры и гидроаккумуляторы

Система управления АКП должна обеспечивать плавное (без рывков) и чёткое переключение передач.
За качество переключения передач в системе отвечают такие элементы как жиклёры и гидроаккумуляторы. Если управление коробкой передач осуществляется с помощью ЭБУ, 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 АКП, для этого используются специальные соленоиды.
Жиклёр представляет собой локальное уменьшение площади поперечного сечения канала (рис.6-26). Проходное отверстие жиклёра имеет регламентированное сечение, через которое, при данном давлении и за определённый промежуток времени сможет «пройти» строго определённое количество жидкости. Из-за ограниченной пропускной способности канала жидкость не может свободно проходить через жиклёр, и поэтому, по одну сторону жиклёра (со стороны насоса) создается зона повышенного (рабочего) давления, а за жиклёром (по другую его сторону) - зона низкого давления, которое, по мере перетекания жидкости через жиклёр, через некоторое время сравняется с рабочим давлением.
Жиклёры используются в гидросистемах управления АКП для обеспечения плавности нарастания давления и/или управления расходом жидкости.
Жиклёры, как правило, располагаются в сепараторной пластине клапанной коробки и устанавливаются перед гидроцилиндром или бустером элементов управления АКП, где они совместно с гидроаккумуляторами формируют требуемый закон нарастания давления.
Но, одновременно, наличие жиклёров препятствует быстрому снятию давления с исполнительного элемента при выключении передачи.  Для того, чтобы процесс переключения передачи проходил с высоким качеством (без заметных толчков автомобиля и повышенного скольжения во фрикционных элементах управления), к гидроприводу часто 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 существенно увеличивает скорость его опорожнения.
Гидроаккумулятор представляет собой цилиндр с подпружиненным поршнем. Гидроаккумулятор устанавливается параллельно гидроцилиндру или бустеру фрикционного элемента управления АКП, и обеспечивает плавность нарастания давления в гидроприводе.
В настоящее время используются два типа аккумуляторов: обычные и управляемые клапаном.

Работа гидроаккумулятора:
У 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.
1). Этап заполнения начинается после того, как клапан переключения переместится и соединит основную магистраль с каналом подвода давления в гидропривод фрикционного элемента управления АКП, а жидкость начнёт заполнять цилиндр или бустер.
2). После окончания первого этапа поршень гидропривода начинает перемещаться под действием давления, выбирая при этом зазор во фрикционном элементе (этап перемещения поршня).
3). Соприкоснувшись с пакетом фрикционных дисков, поршень начинает их сжимать. Поскольку, после соприкосновения с пакетом фрикционных дисков, перемещение поршня практически прекращается, то давление в гидроцилиндре или бустере, очень быстро повышается до некоторого значения, величина которого определяется жёсткостью пружины гидроаккумулятора и её предварительной деформацией.
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.
4). Перемещение поршня гидроаккумулятора приводит к снижению интенсивности нарастания давления в гидроприводе, и плавному включению 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.
Чем меньше жёсткость и/или предварительная деформация пружины гидроаккумулятора, тем меньше скачок давления на третьем этапе включения фрикционного элемента управления и тем больше растянут во времени этап управляемого скольжения фрикционного элемента (рис.6-31а). И, наоборот, увеличение жёсткости и/или величины предварительной деформации пружины приводят к большему скачку давления в гидроприводе и уменьшению времени скольжения фрикционного элемента.
Таким образом, качество включения фрикционного элемента определяется тем, насколько правильно подобраны жёсткость и величина предварительной деформации пружины гидроаккумулятора. Несанкционированное изменение жёсткости пружины в ту или иную сторону от номинального значения приведет к ухудшению качества включения фрикционного элемента.
Однако описанное выше устройство гидроаккумулятора не позволяет управлять скоростью включения фрикционного элемента. Например, если водитель использует спокойный стиль управления, то гидросистема должна обеспечивать мягкие, комфортные переключения, быстрота переключения здесь имеет второстепенное значение. При интенсивных разгонах и ускорениях, наоборот, должны обеспечиваться быстрые переключения, даже в ущерб качеству переключения.
Для решения обозначенной задачи в автоматических коробках передач используется 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. При небольших углах открытия дроссельной заслонки давление, создаваемое клапаном-дросселем, будет невелико, и включение фрикционных элементов будет происходить мягко. Чем больше угол открытия дроссельной заслонки, тем больше TV-давление и давление подпора, тем быстрее и жестче будет происходить переключение передач.

4.2. Электрогидравлическая система управления

В настоящее время практически все автомобили с автоматическими коробками передач выпускаются с электронными системами управления.
В общем случае электрическую часть системы управления трансмиссией можно разделить на три части: измерительную (датчики), анализирующую (блок управления) и исполнительную (соленоиды).
Элементы измерительной части системы управления:
• 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.

Анализирующая часть системы управления выполняет следующие функции:
• определение моментов переключения;
• управление качеством переключения передач;
• управление величиной давления в основной магистрали;
• управление блокировочной муфтой гидротрансформатора;
• контроль над работой трансмиссии;
• диагностика неисправностей.

К исполнительной части системы управления относятся соленоиды:
• соленоиды переключения;
• соленоид управления блокировочной муфтой гидротрансформатора;
• соленоид регулятора давления в основной магистрали;
• прочие соленоиды.

В электронный блок управления (он же - ЭБУ, контроллер, компьютер) поступают сигналы от датчиков. Сигналы обрабатываются и анализируются в соответствие с программой блока и алгоритмами. На основании результатов сравнительного анализа сигналов, поступивших от датчиков с данными, хранящимися в памяти устройства, блок формирует соответствующие управляющие сигналы, поступающие к исполнительным элементам системы (соленоидам). Соленоиды преобразовывают поступающие к ним электрические сигналы в механическое перемещение гидравлического клапана.
Принцип работы блоков управления трансмиссией, равно как и двигателем, примерно одинаков, что обусловливает объединение их процессоров в один корпус.
Следует особо отметить, что 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 только потом, в блок управления трансмиссией.

4.2.1. Контроллер и программы управления

ЭБУ имеет следующие элементы и типы памяти:
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) хранит программу
управления трансмиссией, содержащую последовательность рабочих команд и базовые параметры, на которые контроллер опирается при расчёте исходящих параметров.
Память является энергонезависимой, т.е. её содержимое сохраняется независимо от наличия или отсутствия питания АКБ.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) используется микропроцессором для временного хранения информации, например, измеряемых параметров, результатов вычислений, цифровых кодов неисправностей и пр.
Память ОЗУ энергозависима. При отключении питания от контроллера хранимая информация стирается.
Электрическое репрограммируемое запоминающее устройство (ЭРПЗУ), присутствует в электронных блоках управления двигателем и используется для временного хранения кодов-паролей, в том числе автомобильной противоугонной системы (АПС). Коды принимаются контроллером от блока управления АПС, сравниваются с хранимыми кодами в ЭРПЗУ, меняются микропроцессором по заданному алгоритму и запоминаются для последующего сравнения.
Память ЭРПЗУ энергонезависима.
Аналогово-цифровой преобразователь служит для преобразования аналоговых сигналов датчиков в цифровую форму. Оцифрованный сигнал используется  вычислительным устройством.
Вычислительное устройство производит необходимые вычисления на основании поступивших сигналов, программы управления трансмиссией, рабочих команд и базовых параметров.
Формирователь выходных сигналов (драйвер выходных сигналов) представляет собой транзисторный блок, усиливающий  управляющий сигнал вычислительного устройства. Управляющий сигнал вычислительного устройства подаётся на транзистор соответствующего исполнительного элемента. Транзистор «открывается» и подключает элемент к электрической цепи питания (к АКБ).
ЭБУ содержит набор программ управления, которые определяют его функциональное назначение. Программы состоят из отдельных блоков. Блоки содержат математические и логические инструкции по обработке данных и выработке управляющих команд и иные данные, например, относящиеся к характеристикам транспортного средства, как то: модель двигателя и его характеристики, передаточное отношение главной передачи и др.  Математические зависимости и константы записываются в память блока управления в виде матриц.

Трансмиссионные компьютеры осуществляют непрерывный контроль над работой системы управления трансмиссией, производят проверку работоспособности отдельных элементов системы и, в случае необходимости, проводят поиск возникшей неисправности.
Порядок осуществляемого контроля следующий: После включения зажигания происходит внутреннее самотестирование (проверяются внутренние элементы самого блока управления и его память). Затем проверяются источник питания (аккумуляторная батарея), электрические цепи датчиков и соленоидов. Итоги проверки фиксируются. Проверка осуществляется также и в процессе работы автомобиля либо непрерывно, либо периодически через определенные интервалы времени.
Каждый датчик системы и исполнительный механизм имеют рабочие диапазоны изменения напряжения. Блок управления контролирует наличие сигнала (напряжение), 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 виде двух – трёхзначного цифрового кода.
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.
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 считывания кодов неисправностей используют специальные диагностические приборы, например, сканеры. Для подключения приборов в автомобиле предусмотрен диагностический разъем (рис.7-3).

4.2.2. Датчики

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 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).

В результате изменения температуры ATF, меняется сопротивление термистора и напряжение на выходе с датчика, что и регистрирует блок управления. Зависимость сопротивления термистора от температуры представляет собой аналоговый сигнал.
Датчики давления предназначены для измерения давления в отдельных каналах системы управления АКП. Датчики преобразуют давление жидкости в электрический сигнал и передают его в блок управления. Имеют распространение два типа датчиков давления: дискретные и аналоговые.
Датчики дискретного типа работают по принципу выключателя, сообщая блоку управления о наличии давления жидкости в системе. 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.
В аналоговых датчиках величина электрического сигнала на выходе изменяется пропорционально давлению. В датчиках используются пьезоэлементы, электрическое сопротивление которых зависит от величины их деформации.
Датчик положения селектора режимов обычно расположен на картере коробки передач и соединен с приводом клапана выбора режимов. Датчик предназначен для передачи в блок управления информации о положении селектора режимов АКП, кроме того, сигналы датчика в режимах «P» и «N» используется блоком управления двигателем для разрешения запуска двигателя. Датчик представляет собой переключатель, который замыкает или размыкает определенные электрические цепи (рис.7-5а и рис.7-5б).
Датчик использования тормозов размещается на кронштейне педали тормоза. Датчик представляет собой обыкновенный выключатель, задача которого сообщать блоку управления о положении педали тормоза (нажата или отпущена). Принцип работы датчика показан на рисунке 7-6.
Датчик принудительного понижения передачи размещается, чаще всего, под педалью акселератора. Датчик представляет собой обыкновенный выключатель, включённое состояние которого является сигналом блоку управления о том, что необходимо произвести в коробке передач понижающее переключение. Принцип работы этого датчика аналогичен принципу работы датчика использования тормозов.
Датчик положения дроссельной заслонки состоит из двух частей: резистора переменного сопротивления и концевого выключателя (рис.7-7). Датчик располагается на оси дроссельной заслонки.
Сигнал резисторного датчика используется блоком управления трансмиссией 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).
Концевой выключатель имеет два рабочих положения: «Вкл» и «Выкл», т.е., заслонка закрыта или открыта. Сигнал этого датчика имеет дискретный характер (рис.7-8а).
Переключатель режимов работы коробки передач предназначен для выбора одной из имеющихся у ЭБУ программ переключения передач.
В зависимости от количества программ, заложенных в память блока управления, переключатель режимов работы АКП может быть двухпозиционным или трех позиционным.
Датчики измерения частоты вращения вращающихся деталей в АКП бывают 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). Напряжение на выходе датчика пропорционально числу оборотов.
Магниторезистивный датчик и датчик Xолла представляют собой электронные датчики с тремя выводами. Выходной сигнал таких датчиков показан на рисунке12.
Могут использоваться иные датчики. О датчиках систем управления более подробно можете почитать здесь.

4.2.3. Исполнительные механизмы

После обработки входных сигналов датчиков и определения требуемой реакции блок управления вырабатывает управляющие сигналы, которые посылаются исполнительными механизмами. Управляющий сигнал преобразовываются исполнительным элементом в механическое перемещение.
В качестве исполнительных механизмов на автомобиле используются реле, шаговые двигатели и соленоиды. В системах управления трансмиссией большей частью используются электромагнитные клапаны (соленоиды).
В корпусе соленоида размещается сердечник с обмоткой, образующие катушку соленоида. Обмотка соленоид имеет два вывода на штекерный разъём. Подвижным элементом соленоида АКП является либо плунжер (рис.7-13а), либо обычный металлический шарик (рис.7-13б).
При подводе напряжения на катушку соленоида его сердечник намагничивается и притягивает к себе плунжер (шарик). При снятии напряжения, под воздействием пружины, плунжер 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.
Имеют распространение 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.
Управление соленоидами может быть дискретным (ON/OFF-соленоиды) и посредством сигналов широтно-импульсной модуляции (Duty Control соленоиды).
Соленоиды с широтно-импульсной модуляцией используют для формирования давления, как в основной магистрали, так и в бустерах фрикционных элементов управления. Кроме того, соленоиды с широтно-импульсной модуляцией используются для регулирования скорости скольжения блокировочной муфты гидротрансформатора и формирования давления подпора гидроаккумуляторов.

Принцип работы соленоидов управляемыми сигналами широтно-импульсной модуляцией.

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. Так как период каждого цикла (Т) величина постоянная, то блок управления может изменять только время наличия сигнала (t), именуемое шириной импульса. Изменяя 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 трансмиссиях некоторых моделей автомобилей Мицубиси для управления скольжением блокировочной муфтой гидротрансформатора используется сигнал с частой пульсации 32 Гц, а для регулирования давления в основной магистрали - 292,5 Гц.

 

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО РЕМОНТУ АВТОМАТИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ.

  • Действуйте в строгом соответствии с руководством по ремонту трансмиссии автомобиля конкретной модели (модификации);
  • При снятии и установке автоматической трансмиссии на автомобиль используйте чистый и исправный специальный (профессиональный) инструмент;
  • Перед снятием трансмиссии слейте рабочую жидкость (ATF) и, если это регламентируется руководством по ремонту, охлаждающую жидкость двигателя;
  • При снятии и установке трансмиссии действуйте в порядке, указанном в руководстве по ремонту. 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. Отмытые детали должны быть высушены сжатым воздухом;
  • Для очистки пластиковых и резиновых деталей допускается использовать только ATF;
  • Прокладки, сальники и уплотнения являются расходными (одноразовыми) деталями. Никогда не используйте их повторно. Такие детали на сборочных и технологических схемах помечаются особым образом (как правило, латинской буквой – см. условные обозначения соответствующих схем и/или руководства);
  • При сборке трансмиссии используйте только специальный гель или вазелин, предназначенный для смазки уплотнений и удержания лёгких деталей. Для смазки остальных деталей при сборке используйте ATF;
  • 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, заменяются новыми все сопряжённые с подшипником детали;
  • Перед установкой трансмиссии на автомобиль требуется промыть систему охлаждения ATF. Для промывки используйте ATF;
  • Если в качестве прокладки используется герметик: 1) при разборке - тщательно удаляйте остатки старого герметика при помощи скребка; 2) при сборке - перед нанесением нового герметика, убедитесь, что поверхности ровные и чистые; 3) герметик наносится равномерно, без разрывов, жгутиком определённой толщины; 4) после соединения деталей не допускайте контакта герметика с ATF в течение часа;
  • Перед установкой трансмиссии на автомобиль проверьте правильность расположения гидротрансформатора в трансмиссии. Перед установкой гидротрансформатора смажьте трансмиссионной жидкостью приводную втулку насоса. Установку гидротрансформатора производите аккуратно, так чтобы не повредить сальник;
  • После установки трансмиссии на автомобиль выполните регламентируемые регулировочные работы. Заполните трансмиссию рабочей жидкостью и проверьте её уровень.

Курсы автослесарей, автоэлектриков, автожестянщиков, диагностов НОУ "Русская Техническая Школа". Пройти обучение.

 
 
Rambler's Top100     Яндекс.Метрика