Сходства и различия гидротрансформаторов от АКПП и вариаторной коробки передач
для лиги лени: конструктивно они схожи
АКПП GM 4L30E, что происходит с коробкой, когда попадает в нее антифриз
Случилось с моей коробкой, теплообменник в радиаторе дал течь. В итоге антифриз попал в АКПП. Результат на видео (два видео):
Коротко, фрикционы могут в любом масле кататься, только они боятся одного - воды или антифриза.
Видео снял перед ремонтом. Фрикционы и вошеры комплект уже заказал, едут.
Удачных ремонтов.
Переход с механики на автомат по «бразильской системе»?
Помните выпуск «Ералаша», где парнишку приятель тренировал на вратаря, поставив на улице перед витриной магазина? Вот примерно похожая ситуация произошла и со мной.
Я более двадцати лет за рулем. Всегда водил механику: сначала ездил на «шестерке», потом перешел на иномарку. Спокойно езжу и в городе, и на трассе, не испытываю проблем в пробках или на забитой парковке.
Но на съемках уже не в первый раз появляется необходимость проехать определенное расстояние на машине с АКПП. Я честно предупреждаю, что всю жизнь водил механику, на автомате не езжу. И ведь на съемках обычно есть определенные точки, на которых нужно останавливаться. Тут нельзя вперед или назад промахнуться. В первый же раз мне нужно было остановиться рядом с актером почти впритык к осветительному прибору. И только попробуй что-нибудь испортить! Вот уж действительно «бразильская система»…
Причем не только машина незнакомая, но и заднее стекло все запотело. Когда снимался на механике, особых проблем не было: подъезжал куда нужно, четко справлялся с задачей, даже когда машины были совершенно незнакомы. Но вот с автоматом…
Когда меня позвали в первый раз «на коробку-автомат», я изучил информацию и в целом был готов. Перед съемкой дали проехать небольшой кружок. Кое-как отснялся (именно тогда были самые опасные ситуации – нельзя было ни на кого и ни на что наехать, причем снимали ночью). Недавно пришлось опять проехаться на автомате: режиссерская машина отвечает сразу на любое прикосновение (не то что моя). Попробовать даже не дали – давай сразу катись в кадр…
На машине с АКПП я не чувствую педали так, как на механике, и не могу так же плавно стартовать и затормозить. Поспрашивал у знакомых, которые сейчас на механике ездят. Те тоже признались, что автомат не любят.
Видимо, чтобы не покупать специально автомобиль «с автоматом» для тренировки, проще будет воспользоваться каршерингом, чтобы научиться так же чувствовать машину и спокойно действовать.
Интересно, как другие справляются с такими проблемами.
Фото небольшой части каравана на съемках.
АКПП - тёмный лес. Часть - 5: устройство механической части АКПП (окончание)
После двухнедельного бана я снова с вами! Йеее!)
Итак, продолжим.
Обгонные муфты.
Еще один механизм, который можно встретить в большинстве АКПП - обгонные муфты. Их два вида - кулачковые и роликовые.
Кулачковые всегда устанавливаются во вращающихся деталях.
Принцип работы кулачковой обгонной муфты проста и гениальна: имеем две обоймы - внешняя и внутренняя, рабочие поверхности которых обработаны с высокой точностью, отполированы и закалены. Между ними располагается двойной сепаратор с подпружиненными кулачками S-образной формы.
Подпружинены они для того, чтобы стояли вертикально и равномерно прижимались к обеим обоймам. У кулачков имеется два важных размера: расстояние между вершинами "A" и расстояние между вершинами "B" (верхняя схема на рисунке ниже).
Рисунок ниже, верхняя схема: размер "A" больше, чем расстояние между обоймами. Размер "B" меньше, чем зазор между обоймами.
Если вращать внешнюю обойму по часовой стрелке, кулачки за счет постоянного прижатия и трения с обоймами чуть наклоняются вправо, режут в местах касания обойм масляную плёнку и заклиниваются между ними. Обгонная муфта мгновенно блокируется и внешняя обойма через кулачки начинает вращать внутреннюю.
Если вращать внутреннюю обойму, то кулачки наклоняются влево, а так как размер "B" меньше зазора между обоймами - кулачки беспрепятственно расклиниваются, муфта разблокируется и внешняя обойма может снизить обороты или остановиться, пока внутренняя продолжает вращаться.
Второй вариант развития событий - внутренняя обойма начинает вращаться быстрее внешней.
Роликовые обгонные муфты чаще всего установлены неподвижно и выполняют параллельно функцию полу-подшипника ввиду наличия роликов, которые при работе в масле и свободном вращении в них корзин и барабанов, вращаются, обеспечивая эффект частичного качения. Роликовые обгонки чаще всего используют как точку опоры особо тяжелых деталей массой более 2 кг.
Роликовая обгонная муфта состоит из внутренней цилиндрической обоймы, роликов, поджатых пружинами, и внешней обоймой с "кармашками" для роликов, сделанными под определённым углом (рисунок ниже). Часто имеет сепаратор для упрощения монтажа её между обоймами.
Так как ролики, в отличие от кулачков, имеют цилиндрическую форму, то заклинивание их между обоймами обеспечивается тангенциальным углом, "кармашков" внешней обоймы.
На верхней схеме при попытке вращения внутренней обоймы против часовой стрелки муфта заблокирована:
На нижней схеме вращение внутренней обоймы по часовой стрелке - свободное, так как ролики силой трения внутренней обоймы чуть сдвигаются в глубину "кармашка" и не препятствуют вращению внутренней обоймы.
Роликовые обгонные муфты имеют ресурс, практически приближенный к вечности (за редким исключением). Однако ж кулачковые требуют частой замены, так как подвержены повышенному износу кулачков.
Для чего обгонки нужны конкретно в АКПП?
Для начала можно припомнить, что обгонная муфта есть в каждом гидротрансформаторе, где на ней располагается реакторная крыльчатка. Работу ГТ я описывал во второй части эпопеи "АКПП - тёмный лес".
Второе предназначение обгонной муфты в том, чтобы заблокировать вращение одной из частей планетарного редуктора, которую, как мы помним, нам надо остановить чтобы на вторую часть редуктора подать момент с двигателя, а с третьей снимать преобразованный момент на выходе.
Обгонка ставится в систему тогда, когда на одной передаче производится вращение вала всего одним постоянно замкнутым пакетом фрикционов, а на другой передаче (повышенной), когда задействованы другие сцепления или тормоза, предыдущий пакет просто не выключается.
В этом случае сначала мы вращали внешней обоймой муфты внутреннюю через кулачки, а при переключении на повышенную передачу внутренняя обойма начинает обгонять внешнюю и обгонная муфта позволяет это делать без выключения данного пакета фрикционов.
Высокооборотные уплотнительные кольца.
Речь конкретно о тех, которые устанавливаются для подачи высоких давлений на корзины сцеплений и смазку подшипников.
Мы с вами прекрасно понимаем, что резиновые уплотнения с этим не справятся - их просто выдавит и спилит (хотя, есть всего один единственный прецедент из всех десятков видов АКПП. Но о нём - позже).
Требования к изготовлению колец из твердых материалов - повышенные, такие же, как к поршневым кольцам двигателя, чтобы кольцо плотно прилегало к цилиндрической рабочей поверхности так, чтобы не было утечек.
В-основном используются четыре вида основных материалов, три из них - мега-износостойкие пластики, а четвертый - чугун, который использовался с начала эры производства АКПП вплоть до 00-ых годов.
Некоторые виды колец подвижные (могут свободно вращаться), некоторые неподвижные (имеют выступы, предотвращающие их вращение на валу), а так же - разрезные кольца и неразрезные (использовались в 4-ступенчатых АКПП General Motors).
Уплотнительные кольца всегда устанавливаются в посадочные места исключительно на валах и работают внешней кромкой. Колец, работающих внутренней кромкой, нет.
Чугунных колец два вида - кольца с чёрным, воронёным покрытием, и хромированные.
У этих колец чаще всего используется лабиринтное уплотнение замка с зацеплением, благодаря чему уменьшаются утечки через него, а так же при подаче давления в замке создаётся распирающее кольцо усилие для лучшего прижатия рабочей поверхности.
Реже используется кольца без лабиринтного замка, с обычным вертикальным пропилом.
Кольца из чугуна использовались в коробках до 4-х передач (речь только о легковых авто).
Teflon - первый материал, который начали использовать после чугуна. Эти кольца идут с различными видами наполнителей, повышающими износостойкость. Те, что белые (фото ниже) - с наполнителем из стекловолокна, чёрные - с графитовым наполнителем, либо с медной пудрой (иногда встречаются у коробок FORD модели 5R55). Бывают так же белые с зелеными / красными / синими / желтыми цветовыми вкраплениями (на фото, справа) и полностью зеленые / голубые / желтые / оранжевые / розовые и т.д.
Материал довольно мягкий и его не просто установить в посадочное место чтобы при установке тяжелых деталей не срезать внезапно "раскрывшееся" кольцо, что часто становится косяком, когда коробку пытаются перебирать непрофессионалы.
Vespel (чёрного или тёмно-серого цвета) - современный материал, износостойкий на столько, что кольца из него иногда устанавливают неподвижно для удешевления материала вала (чугун, алюминий) чтобы они его не сгрызли, а рабочую поверхность вращающейся детали упрочняют закалкой. Неподвижные встречаются только на коробках GM Типа 6L90 и 4Т60/65, при чём на некоторых модификациях под кольца устанавливаются резинки, разжимающие кольца для плотного прилегания. Материал очень хрупкий и его легко сломать.
Однако ж, подвижную конструкцию таких колец делают чаще всего, ибо в современных АКПП располагаются они между закалёнными стальными деталями.
Torlon - ооочень лёгкий, прочный (и при этом достаточно гибкий) и износостойкий пластик цвета (обычно тёмно-желтого), способный работать при температурах до 290 градусов. В своё время прославился тем, что из него сделали двигатель, на 70% состоящий из этого пластика. Кому интересно, может загуглить по словам "Торлоновый двигатель". Всё, что на рисунках этого двигателя закрашено желтым цветом - сделано было из Торлона.
Минус этого пластика в том, что его ооочень сложно обрабатывать, а точность деталей достигается за счет проектирования формы для заливки с учётом всех допусков и с учётом его усадки при остывании.
Торлон используется в современных коробках, в основном у Мерседеса. Как-то именно они его очень любят. На фото слева кольцо со сложным лабиринтным замком - как раз мерседесовский вариант.
Так же, в гидроблоках некоторых АКПП используются торлоновые шарики. При чём, это выбор чаще всего производителя ремкомплектов для АКПП - вы просто выкидываете стальные или пластиковые заводские шарики и ставите торлоновые, вечные, которые поставляются в ремкомплекте.
Подшипники скольжения, они же - "втулки скольжения".
Это набор для АКПП 4L60/E, который наглядно показывает все виды используемых антифрикционных слоёв. Всегда это биметаллические втулки со стальной основой. В данном комплекте используются три вида втулок - это сталь-алюминий, сталь-бронза и сталь-бронза-тефлон (чёрное покрытие на одной из втулок), так как данная втулка самая нагруженная.
Самым износостойким материалом является тефлоновое покрытие и, в частности, для американских АКПП продольного исполнения, использующихся в автоспорте, весь комплект втулок отдельными специализированными фирмами изготавливается с тефлоновым покрытием. Как пример - комплект втулок для той же 4L60E:
Стоит он раза в 2 раза дороже, а с учётом доставки в РФ - раза в 4, но об этом плотнее будет отдельный пост об усилении и тюнинге АКПП.
В следующей части на красивых картинках (таких, как самая первая в посте) покажу как работает механическая часть 4-ступенчатой коробки 4L60/E для полного закрепления материала (как сдача Контрольной Работы вашего мозга) и перейдём к общей информации про гидравлическое управление.
Спасибо за внимание.
Предыдущие части:
1 часть: АКПП - тёмный лес. Что такое классический гидромеханический "автомат"
2 часть: АКПП - тёмный лес. Что такое классический гидромеханический "автомат". Часть 2 - Гидротрансформатор
3 часть: АКПП - тёмный лес. Часть - 3: блокировка гидротрансформатора; режимы рычага селектора "P-R-N-D-3-2-L" и как с ними жить
4 часть: АКПП - тёмный лес. Часть - 4: устройство механической части АКПП
АКПП - тёмный лес. Часть - 4: устройство механической части АКПП
Итак, продолжим.
Пикабу не позволяет вставить эту картинку в очень большом размере, и чтобы вам совсем страшно стало, пройдите по ссылке: https://www.audi-mediacenter.com/en/photos/detail/eight-spee... , нажмите "Download" и выберите размер "Large". Изображению "корзиночки для покупок" не верьте, картинка сохраняется бесплатно.
Как вы уже успели заметить, современная АКПП совсем не проще атомного реактора.
На картинке выше - современная многоступенчатая коробка о 8-ми передачах от ZF для Audi. Что самое интересное, из всех производителей только Audi любит "всё-в-одном". Больше никто в своих заказах производителям агрегатов до такого не дошёл.
В одном корпусе в ней располагается гидротрансформатор, собственно АКПП в сборе, раздатка, два дифференциала (межосевой "Torsen" и переднего моста), вал привода переднего моста и полуось от дифференциала переднего моста через корпус коробки (под гидротрансформатором) к приводу левого колеса.
Помимо ATF в коробке, в раздатке и дифференциале переднего моста заливается W75-90, в отдельные для них ёмкости со своими пробками. Если слесарь по демонтажу-монтажу АКПП забыл после ремонта (коробка пустая) залить в одну из них масло - попал на деньги. И такие случаи были.
В ней используются аж 10 сальников (1 шт. - сальник гидротрансформатора, 2 шт. - на выходе из коробки в раздатку, 1 шт. - ведущая шестерня раздатки, 1 шт. - выходной вал коробки, 1+2 шт. - на обоих концах вала привода переднего моста, 2 шт. - у дифференциала переднего моста). Конечно, некоторые из них "двойные", но я их посчитал как отдельные, ибо они разграничивают гипоидное масло от ATF.
Итак, в прошлой части я завершил рассказ о работе гидротрансформатора.
Напомню, что работает он в 4-х режимах:
1. Гидротрансформатор крутящего момента (начало разгона на данной передаче)
2. Гидромуфта (конец разгона на данной передаче)
3. Блокировка (уже на высших передачах или - после них)
4. Блокировка с проскальзыванием (со 2-ой или с 3-ей передачи, и в зависимости от положения педали "газа")
Ну, поехали
Любая гидро-механическая АКПП, в отличие от большинства других, является "осевой" коробкой, где все механизмы расположены на одной оси входного и выходного вала. Состоит она из насоса высокого давления, нескольких валов (часто используется схема "вал внутри вала, который внутри вала, который внутри вала, который..."), планетарных редукторов (минимум два) и нескольких многодисковых сцеплений и тормозов.
А началось всё с шарикового подшипника. Состоит простейший шариковый подшипник из трёх основных частей - это внешнее и внутреннее кольца, и сепаратор с шариками, которые катаются в канавках обоих колец.
Кто-то умный повертел его в руках (видимо, долго вертел) и тут заметил, что:
- если удерживать неподвижно внутреннее кольцо и вращать внешнее, то скорость сепаратора получается очень низким
- если удерживать неподвижно внешнее кольцо и вращать внутреннее, то скорость сепаратора получается чуть выше
- если удерживать внутреннее кольцо и вращать сепаратор с шариками, то скорость внешнего кольца вращается намного быстрее сепаратора
- если удерживать сепаратор и крутить любое из колец, то второе кольцо будет вращаться в обратную сторону
Итак, получается, что если на любую из трёх основных составляющих подшипника подавать вращение, а одну из этих деталей остановить, то с третьего можно получить различные передаточные числа, а иногда и вращение в обратную сторону.
Хммм...
А если на кольцах и шариках нарезать зубья чтобы исключить их по гладким бороздкам? Воу! Вы не думали об этом? А в начале прошлого века - задумались.
Планетарный редуктор.
Как вы уже поняли, планетарный редуктор состоит из трёх основных частей и состоит из: внутренняя (жёлтая) - "солнечная шестерня", внешняя (красная) - "коронная шестерня" и между ними - "сателлиты" (синие), установленные на своих осях и подшипниках, на объединяющей их детали - "водило" (зелёный).
Короче, начиная от оси редуктора: "солнце", "водило" (с сателлитами) и "корона".
В отличие от классических двух шестерней (с фиксированным передаточным числом у одной передачи) механической коробки, от планетарного редуктора мы можем получить несколько передаточных чисел и обратное вращение на выходе. Всего с него можно получить шесть передаточных чисел.
Для этого нам необходимо на одну из трёх деталей подать момент с некоего двигателя, с одной из двух снимать момент, а третью надо остановить либо относительно некоей внешней неподвижной опоры, либо - относительно одной из двух оставшихся вращающихся деталей.
Например, для пониженной передачи или повышенной, потребуется лишь затормозить коронную (красную) шестерню (нажмите PLAY):
Здесь при постоянно заторможенной "короне" (красная шестерня) подать момент с двигателя можно как на "солнце" и получить с "водила" сателлитов низкие обороты на выходе, так и на водило, сняв с "солнца" довольно высокие.
Чтобы обеспечить прямую передачу (весь механизм вращается как одно целое), надо отпустить тормоз короны и вращать солнце с водилом вместе, заблокировав их друг с другом. Как вариант, можно заблокировать водило с короной, или корону с солнцем. Вариантов несколько.
Таким образом редуктор блокируется и вращается как цельная деталь.
В 4-5-ступенчатых АКПП это обычно третья, прямая передача.
Здесь мы вращаем либо водило, либо корону, снимая с одного из них совершенно разные передаточные числа. Солнце заторможено.
В данном случае мы, вращая либо солнце, либо корону, получаем либо высокую скорость задней передачи, либо низкую соответственно. Водило с сателлитами заторможено.
Однако, у планетарного редуктора с несколькими фиксированными передаточными числами есть один большой минус - все эти передаточные числа сильно отличаются друг от друга.
И для того, чтобы передачи в АКПП отличались друг от друга незначительно (как это требуется от любой КПП), в планетарных коробках всегда задействуется как минимум второй планетарный редуктор. В современных многоступенчатых коробках их может быть до четырёх.
Внутри коробки
Всё это дело задействуется специальными тормозами и сцеплениями, работающим в масле, и которые чаще всего напоминают известное многодисковое сцепление мотоциклов, которое состоит из попеременно уложенных стальных и фрикционных дисков в единую сборку "clutch pack" или "пакет фрикционов". Пакет фрикционов при поджатии их поршнем снизу, упирается в верхний толстый опорный диск:
И всё это запаковано в свой корпус, который называется "drum" или "барабан сцепления" / "корзина сцепления". В ней могут располагаться несколько пакетов:
Пакет фрикционов может не иметь своего собственного корпуса, если выполняют роль тормоза и закладывается всей пачкой в корпус коробки, в котором отлиты рёбра для зацепления стальных дисков. Иногда тормоза установлены в собственном корпусе, который вставляется в корпус коробки.
Стальные диски пакетов фрикционов чаще всего имеют внешние выступы чтобы передавать момент на корпус коробки или корпус барабана. А фрикционы имеют внутренние выступы для передачи момента на деталь, которая задействуется при передаче момента "на" или "с" фрикционов. Хотя, часто и наоборот - с детали на фрикционы.
Так же, часто в качестве тормозов используются ленточные фрикционы (в-основном в старых коробках). Они дешевле в производстве, имеют небольшие габариты и требуют лишь неподвижного упора с одного конца и небольшого гидравлического серво-привода, который давит с другого конца для затормаживания вращения барабана, в котором так же может быть свой пакет фрикционов:
Представляют собою они цельную или разрезанную специальным оборазом стальную ленту из чугуна или высокопрочной стали с наклеенным изнутри фрикционным материалом. К концам конструкции приварены или приклёпаны упоры.
Далее. Усложним наше с вами понимание картинкой ниже.
Как видно на виде сбоку (правый рисунок), гуашью раскрашены те детали, которые жестко приварены к каждой из частей планетарного редуктора:
- голубой вал (вход) - к коронной шестерне
- зелёный вал (выход) - к водилу сателлитов
- жёлтый барабан - к солнечной шестерне.
В барабане установлен пакет фрикционов (зеленые - фрикционы в зацеплении с водилом, желтые - стальные диски в зацеплении с барабаном сцепления) и поршень для его включения.
Красное - ленточный тормоз для остановки барабана сцепления.
В этом случае с редуктора мы получим, пониженную (часто это первая) и прямую (часто это третья) передачи:
а) Для обеспечения пониженной передачи, лентой затормаживается барабан с солнечной шестернёй. В этом случае коронная шестерня входного вала будет заставлять сателлиты вращаться, но так как они обкатываются вокруг небольшой солнечной шестерни, то обороты водила и зелёного вала будет очень низкими.
б) Для переключения на прямую передачу (блокировка работы редуктора) надо отключить ленточный тормоз и замкнуть сцепление. Тогда барабан с солнечной шестернёй сцепляются через пакет фрикционов с водилом сателлитов и работа редуктора блокируется.
Как вы успели заметить (например по конструкции зелёного вала), некоторые детали "вывернуты наизнанку" чтобы "зайти" в механизм с одной стороны, а "зайти" в сам редуктор - уже с другой, как это видно по зелёному валу. Или - выйти.
Так же хорошо видно что практически не возможно обойтись без схемы "вал внутри вала".
Поэтому АКПП состоит из большого количества деталей, которые нужны только для того, чтобы передать крутящий момент с одной детали редуктора на какую-то другую деталь или вал, либо из одной части коробки перенести в другую её часть.
Но для компактной компоновки агрегата все механизмы кроме редукторов имеют очень хитровывернутые формы.
Как момент "проходит" через всю коробку по передающим деталям и внутри редукторов хорошо показано на следующих схемах (сцепления, тормоза и корпус АКПП не изображены).
Для примера взята схема работы 3-ступенчатой планетарной коробки (устройство передающих деталей сильно упрощено для наглядности):
Чтобы не грузить что там и как влияет на процесс, опишу кратенько:
- 1 передача - задействованы оба планетарных редуктора и выдают вместе очень низкое передаточное число (передний выдаёт пониженное передаточное, задний делает его ещё ниже).
На выходном валу обороты максимально низкие, момент максимально высокий.
- 2 передача - используется только понижение передаточного числа в переднем редукторе, задний не используется.
На выходе из коробки передаточное число немного выше, момент немного ниже, чем на 1-ой.
- 3 передача - передний редуктор заблокирован и вращается как единая деталь. Задний редуктор не используется.
На выходе из коробки обороты и момент равны оборотам и моменту на входе.
- R - момент идёт через передающие детали в обход переднего редуктора и вращает солнечную шестерню заднего редуктора. Водило сателлитов заднего редуктора остановлено и солнце, вращаясь по часовой стрелке, вращает через сателлиты коронную в обратную сторону.
По передаточному числу задняя передача всегда делается где-то между передаточными числами 1 и 2 передач чтобы для безопасности не было возможности "рвать" с места задним ходом, но при этом максимальная скорость была достаточно высокой для свободного манёвра.
Ну и, чтобы окончательно разорвать ваш мозг, покажу как момент проходит через все задействованные на каждой передаче детали на примере 6-ступенчатой АКПП Chrysler 62TE для поперечно расположенных двигателей.
Это двухрядная коробка, где на одной оси - 4 передачи, а на второй оси - 5 и 6 передачи.
На каждой схеме вы можете посчитать количество пакетов фрикционов (сцеплений и/или тормозов), задействованных на данной передаче.
Для начала - внешний вид коробки:
Компоновка:
Нихрена не понятно, но очень интересно?
Штош...:
Там, где потоки момент разделяется, а потом сходится - это подача момента на две части планетарного редуктора для блокировки его работы и "прямой" передачи конкретно через него.
Если кто-то сподозреет, что это я всё сам рисовал (больно надо), то вот вам пруф с документом, из которого сделаны скриншоты: https://atracom.blob.core.windows.net/webinars/chrysler/62te...
А я пока пойду, испью чаю.
Часть - 1, введение: АКПП - тёмный лес. Что такое классический гидромеханический "автомат"
Часть - 2: АКПП - тёмный лес. Что такое классический гидромеханический "автомат". Часть 2 - Гидротрансформатор
Офигеть и это 1963 год!
Плимут Савой 1963 года с кнопочной автоматической коробкой передачи!
Плимут Спортфьюри 1963 года
Плимут Бельведер
Хорошо разбираетесь в звездах и юморе?
Тогда этот вызов для вас! Мы зашифровали звездных капитанов команд нового юмористического шоу, ваша задача — угадать, кто возглавил каждую из них.
Переходите по ссылке и проверьте свою юмористическую интуицию!