Акпп схема: Кинематические схемы планетарных механизмов АКПП

Содержание

Кинематические схемы планетарных механизмов АКПП

Итак, как уже отмечалось, планетарные механизмы появились на автомобилях в начале ХХ-го столетия. И первым серийно выпускаемым автомобилем с планетарной, но не автоматической, коробкой передач был знаменитый ФОРД-Т. Это была коробка, позволяющая реализовать две передачи переднего хода, одна из которых прямая, и одну передачу заднего хода. Она состоит из двух планетарных рядов (характерной особенностью которых было положительное значение внутреннего передаточного отношения при остановленном водиле) двух ленточных тормозов и одной блокировочной муфты (рис.1). Причем водило для этих двух планетарных рядов является общим элементом, и одновременно ведущим звеном 0.

Рис.1.

При затяжке тормоза звена 2 коробка работает в редукторном режиме, а при включении тормоза звена 1 реализуется передача заднего хода.

Включение блокировочной муфты, установленной между ведущим звеном 0 и ведомым Х приводит к полной блокировки планетарного механизма, что соответствует прямой передачи. Конструкция этой коробки была далеко несовершенной, и, кроме того, наличие двух передач было явно не достаточно, но все равно она долгое время использовалась на автомобилях ФОРД-Т.

Прежде, чем рассмотреть кинематические схемы построения планетарных механизмов современных АКПП, познакомимся с основными элементами планетарных механизмов. Любой планетарный механизм (рис.2) состоит из ведущего звена (О), ведомого звена (Х), звеньев (1,2, 3,…), планетарных рядов (ПР1, ПР2,…) и трех типов элементов управления: тормозов (Т1, Т2,…), блокировочных муфт (М1, М2,…) и муфт свободного хода (А1, А2,…).

Как правило, современные АКПП состоят из двух или трех планетарных рядов. Причем, используются в основном планетарные ряды второго класса, т.е. планетарные ряды с отрицательным внутренним передаточным отношением.

Тормоз предназначен для остановки (блокировки с картером) звеньев планетарного механизма. При включении тормоза какого-либо звена его угловая скорость становится равной нулю, так, например, при включении тормоза Т1 (рис.2) угловая скорость первого звена ω1=0. Тормоз может быть ленточным (Т1), дисковым (Т2) или в качестве тормоза может быть использована муфта свободного хода (А1).

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

Рис.2.

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

· двухстепенными;
· трехстепенными;
· четырехстепенными и т.д.

Для включения передачи в случае двухстепенной коробки передач, необходимо воздействовать на один элемент управления. Причем, если это будет блокировочная муфта, то коробка полностью заблокируется, что соответствует прямой передаче. Если коробка передач обладает тремя степенями свободы, то для включения передачи необходимо воздействовать на два элемента управления. При этом одновременное включение двух блокировочных муфт приведет к блокировке коробки передач, т.е. ее передаточное отношение будет равно 1. В случае четырехстепенной коробки передач для включения передачи необходимо воздействие на три элемента управления и т.д.

Определить количество степеней свободы любой планетарной коробки передач достаточно просто. Для этого можно воспользоваться формулой Чебышева:

W = n — kмех

где W- число степеней свободы;
n – число звеньев, включая ведущее и ведомое;
kмех – число планетарных рядов, входящих в состав планетарной коробки передач.

Так, например, коробка передач автомобиля ФОРД-Т (рис.1) обладает двумя степенями свободы:

W=4-2=2,

а коробка передач, кинематическая схема которой представлена на рисунке 2, обладает тремя степенями свободы:

W=5-2=3.

В настоящее время в АКПП используются планетарные механизмы с тремя и четырьмя степенями свободы.

Долгое время легковые автомобили оснащались трехскоростными автоматическими коробками передач. Причем, как правило, они строились по одной из двух кинематических схем:

· схеме Симпсона;
· схеме, в которой используется планетарный ряд со сцепленными сателлитами.

Схема Симпсона — схема, которая состоит из двух последовательно расположенных планетарных рядов (рис.8). Оба ряда относятся ко второму классу планетарных механизмов, т.

е. их внутренние передаточные отношения при остановленном водиле имеют отрицательные значения. Для управления используются две блокировочные муфты, два ленточных тормоза и муфта свободного хода. Особенностью является объединенные в одно звено малые центральные колеса (МЦК) этих двух планетарных рядов. Большое центральное колесо (БЦК) первого планетарного ряда и общие МЦК могут через две блокировочные муфты жестко соединяться с ведущим валом (О). Водило второго планетарного ряда оборудовано тормозом. Ведомое звено (Х) входит в оба планетарных ряда – в первый в качестве водила, а во второй в качестве БЦК. Схема Симпсона позволяет реализовать следующие режимы:

· нейтраль;
· две понижающие передач;
· прямую передачу;
· задний ход.

Рис.8.

В схеме со сцепленными сателлитами (рис.9) два планетарных ряда, также относящихся ко второму классу планетарных рядов, имеют общее водило с тремя парами сцепленных сателлитов.

Каждая такая пара состоит из одного короткого и одного длинного сателлита. Каждое из двух независимых малых центральных колес имеют зацепление с одним из двух сцепленных сателлитов. Кроме того, имеется одно БЦК, которое входит в зацепление с длинными сателлитами. Для управления используются две блокировочные муфты, два тормоза и одна обгонная муфта. Схема позволяет реализовать следующие режимы:

· нейтраль;
· две понижающие передач;
· прямую передачу;
· задний ход.

Рис.9.

Необходимость повышения топливной экономичности транспортных средств привело к требованию дополнения трехскоростных АКПП четвертой, повышающей, передачей. Здесь разработчики пошли двумя путями:

. стали искать новые кинематические схемы с целью получения четвертой передачи;
· дополнили уже существующие трехскоростные схемы дополнительным, так называемым, повышающим планетарным рядом.

Причем повышающий планетарный ряд устанавливается как перед основной коробкой передач (рис.10), так и после нее (рис.11).

Рис.10

Рис.11.

В повышающем планетарном ряду ведущим звеном является водило, а ведомым — большое центральное колесо. Этот ряд, как правило, оборудован блокировочной муфтой, муфтой свободного хода, дублирующей блокировочную муфту, и тормозом малого центрального колеса. На первых трех передачах переключения происходят в основной трехступенчатой коробке передач, а повышающий планетарный ряд заблокирован с помощью муфты свободного хода или блокировочной муфты (рис.10, 11). Для получения повышающей передачи в основной коробке включается третья (прямая) передача, а повышающий планетарный ряд разблокируется и в нем включается тормоз малого центрального колеса, что соответствует формированию повышающей передачи.

Использование повышающего планетарного ряда приводит к тому, что коробка передач становится четырехстепенной:

W = n — kмех = 7-3 = 4.

Поэтому для получения жесткой кинематической связи между ведущим и ведомым звеньями необходимо включить три элемента управления.

В настоящее время, практически, все фирмы, занимающиеся разработкой автоматических коробок передач, выпускают четырехступенчатые коробки, построенные с помощью двух планетарных рядов. Все эти коробки передач обладают тремя степенями свободы, что несколько упрощает их систему управления. Ниже представлены кинематические схемы четырехскоростных коробок передач основных фирм, занимающихся производством автоматических коробок передач.

По материалам сайта www.tahoe.ru

Схема работы акпп – автоматической коробки передач. Как пользоваться автоматической коробкой передач и как она работает? Схема работы рычага переключения акпп

Появление автомобиля дало старт непрекращающейся гонке по совершенствованию всех систем и механизмов этого транспортного средства. От методов и материалов для кузова до высокотехнологичных способов управления. Карл Бенц придумал первое устройство, позволяющее в нескольких режимах передавать усилия двигателя ходовой системе.

Прогрессивная мысль нескольких поколений конструкторов и изобретателей довела это устройство до известной нам сегодня коробки передач. Но останавливаться на этом производители автомобилей не собирались, и уже в начале прошлого века начались попытки автоматизировать этот процесс. К 30-м годам XX века производители вплотную приблизились к решению задачи. Но ни технологически, ни экономически массовое производство наладить было невозможно, хотя удачные прообразы создать удалось.

Первым же серийным автомобилем с автоматической коробкой передач принято считать Buick Roadmaster, выпущенный в 1947 году . Первая модель имела всего две передачи, но уже через несколько лет была запущена в серию трехступенчатая АКПП принципиально не изменившаяся и до сегодняшнего дня, хотя современная трансмиссия стала на несколько порядков точнее и сложнее.

Как работает АКПП и ее виды

На машинах с автоматом отсутствует педаль сцепления, за исключением тех моделей, где предусмотрена возможность перехода на ручное управление. Эту важнейшую роль выполняет АКПП . Энергия двигателя посредством сложного механизма, о котором речь пойдет ниже, передается трансмиссии. Устройство системы спроектировано таким образом, что переключение режимов регулируется автоматикой. Как это происходит можно понять, разобравшись с алгоритмом работы и главными составляющими элементами АКПП:

гидротрансформатор . Представляет эволюцию муфты, разработанной еще в 1903 году. Место, где происходит передача крутящего момента от двигателя к выходному валу. Принцип прост. Насосная турбина, соединенная с двигателем разгоняет масло внутри корпуса, которое передает энергию на лопасти механизма коробки передач. Таким образом, нет жесткой механической связи между входным и выходным валами . При этом трансформации крутящего момента не происходит. Обеспечивает ее дополнительный элемент, называющийся ротором. Находится он между турбинами и особая конструкция лопастей придает дополнительный крутящий момент силовой установке. Усилие передается на механизм, непосредственно отвечающий за изменение передаточного числа;
планетарный редуктор . Главная деталь АКПП. Сложный механизм, собранный из центральной или солнечной шестерни, венца или большого центрального зубчатого колеса и набора сателлитов, закрепленных на детали, называющейся водило. Изменяя положение отдельных элементов АКПП по оси, формируется несколько комбинаций, предающих на выходе несколько скоростей вращения центрального вала. Количество вариантов и принято называть передачами . Прямой аналог с МКПП, но схема не нуждается в сцеплении, функцию которого выполняет гидромуфта. Подобная система нуждается в точном и сложном управлении. Обеспечить эффективное переключение столь сложного механизма в ручном режиме невозможно;
система управления . Возможны два типа устройств. Первый — это гидравлические механизмы. Сегодня этот тип применяется главным образом в бюджетных автомобилях. Машины среднего класса и выше оборудуются АКПП с электронным управлением. В первом случае датчики, реагируя на смену давления масла в системе, приводят в действие гидравлические толкатели. Они активируют сложную комбинацию муфт и тормозов, механически переключая передачи. Настроена система таким образом, что «перескочить» через передачу невозможно. Переключение возможно только последовательное. Электронная система управления эффективнее. Датчики собирают более полную информацию о работе АКПП. Это и температура жидкости, и скорости вращения каждой оси. Блок управления дает сигнал исполнительным устройствам. Алгоритм срабатывания сразу целой группы деталей находится под контролем электроники. Муфты, тормоза и электромагнитные клапаны, часто именуемые соленоидами, практически постоянно находятся в движении во время езды;
рычаг селектора . Это «ручка», находящаяся в салоне. Во всем мире принята общая для всех АКПП маркировка положений селектора. R — задний ход. N — нейтральная передача. D — основной положение селектора при движении, от старта до остановки. P — Парковка. S –спортивный режим . Некоторые производители элитных и представительских авто снабжают блок переключения дополнительными положениями. Например, Типтроник имеет возможность из автоматического режима перейти к механическому управлению КПП.

Рассматриваемая выше схема относится к классическому варианту. Принцип работы вариаторов и роботов другой. Существенна и разница в цене.

Хорошо отработанные технологии, большие объемы производства классической АКПП делают ее доступнее и вариатора, и роботизированной коробки, которые, впрочем, имеют некоторые преимущества.

Например, вариатор вообще не имеет ступеней переключения, а изменения передаточного числа осуществляется механизмом, напоминающим два конических шкива. Перемещающийся ремень одновременно изменяет входной и выходной диаметр валов, что без потерь мощности и рывков изменяет частоту вращения на выходе. Робот же является по сути качественной МКПП с эффективным электронным управлением. Любители механики всегда могут перейти на любимый ими режим.

Преимущества и недостатки

Достоинств у АКПП много. Управление механикой требует длительного обучения и постоянного внимания при вождении. Владельцев автомобилей с автоматикой эта проблема не касается. Большую часть времени в момент вождения коробка находится в одном положении — D, что означает движение или драйв. Но это не все бонусы. Преимущества заключаются и в следующем:

Комфорт и концентрация внимания на дорожную обстановку, а не на приборы.
Сохранение ресурса двигателя. Автомат не позволяет механике работать в критических режимах, что пр

Устройство и принцип работы АКПП HONDA CR-V первого поколения

Содержание:
1. Гидротрансформатор
2. Механическая часть
3. Гидравлическая система
4. Электрическая система
5. Работа АКПП в различных режимах
6. Блокировка гидротрансформатора
7. Неисправности АКПП и методы их диагностики

Классическая АККП состоит из гидротрансформатора и механической КПП с гидравлическим управлением. В интернете сейчас можно найти достаточно много материалов, в которых подробно рассказывается об устройстве и принципах работы гидротрансформатора, про планетарные редукторы, тормозные ленты и фрикционы. Главное преимущество КПП на спаренных планетарных редукторах в том, что для изменения передаточного числа достаточно затормозить или отпустить всего один элемент, а это значительно упрощает схему гидравлического управления. Применение электроники для управления АКПП позволяет не сильно усложняя гидравлическую схему существенно расширить её функциональные возможности, создавать многоступенчатые АКПП и улучшить комфортность их работы.
Компания Honda устанавливает на свои автомобили АКПП собственных разработок. Основное отличие их в том, что в механической части не используются планетарные редукторы, а применена схема прямой передачи крутящего момента через зубчатые пары с многодисковыми мокрыми сцеплениями. Такое устройство предъявляет повышенные требования к гидравлической схеме управления, т.к. для корректного переключения передач необходимо выключить одно сцепление, включить другое и при этом чётко синхронизировать эти два процесса. Поэтому в АКПП автомобилей Honda довольно сложная гидравлическая схема с электронным управлением.
Данная статья посвящена устройству и принципу работы АКПП типов M4TA, S4TA, SDMA, MDMA, MDLA, которые устанавливались на Honda CR-V первого поколения. Конструктивно схожи с ними следующие типы АКПП: A4RA, B4RA, B46A, M4RA, BDRA, S4RA, BMXA, SLXA (CIVIC 96-2000 г.в.)
S4XA, SKPA (ORTHIA).

1. Гидротрансформатор

Гидротрансформатор представляет собой полый жестяной тор (отсюда и жаргонное название «бублик»), внутри которого находятся нагнетающая (насосная) и ведомая (турбинная) крыльчатки, а полость между ними заполнена рабочей жидкостью. Нагнетающая крыльчатка объединена с корпусом, который соединён с маховиком коленчатого вала двигателя. Ведомая крыльчатка шлицами соединена с первичным валом коробки передач. Между ними находится крыльчатка статора (в некоторых источниках статор называют ротором). Статор через обгонную муфту условно соединён с корпусом коробки передач, т.е. может вращаться в направлении вращения корпуса и крыльчаток, и неподвижен при попытке повернуть его в обратном направлении. Нагнетающая крыльчатка создаёт потоки жидкости и по внешней стенке корпуса направляет их на ведомую крыльчатку. Эти потоки давят на ведомую крыльчатку и приводят её в движение. Лопастями ведомой крыльчатки жидкость направляется внутрь гидротрансформатора где попадает на статор и давит на него в направлении противоположном направлению вращения крыльчаток. В этих условиях статор оказывается неподвижен, своими лопастями он разворачивает потоки жидкости по направлению вращения крыльчаток и усиливает их. потоки жидкости в гидротрансформатореДалее жидкость вновь подхватывается нагнетающей крыльчаткой и направляется на ведомую. По мере сравнивания скоростей вращения ведомой и нагнетающей крыльчаток давление на лопасти ведомой крыльчатки уменьшается (ведь скорость потока жидкости относительно лопастей всё меньше и меньше). При полном сравнивании скоростей нагнетающей и ведомой крыльчаток давление на лопасти ведомой крыльчатки равно нулю, а значит для передачи хоть какого ни будь крутящего момента, ведомая крыльчатка должна всегда отставать от нагнетающей. А тут ещё и неподвижный статор! В закрытом корпусе, где всё вместе с жидкостью вращается, он стоит и тормозит всю эту карусель (это как на корабле на полном ходу взять и застопорить винт). Вот поэтому его и поставили через обгонную муфту – на малой скорости ведомой крыльчатки он помогает, усиливая потоки жидкости, а когда скорости сравниваются и потоки уже не давят на статор – он начинает вращаться вместе со всеми и не мешает. Таким образом: чем выше разница в скоростях вращения нагнетающей и ведомой крыльчаток, тем бОльший крутящий момент прикладывается к ведомой крыльчатке (и к трансмиссии). Т.е. при одинаковых оборотах двигателя, чем медленнее вращается ведомая крыльчатка тем бОльший крутящий момент передаётся на неё, а чем выше скорость вращения ведомой крыльчатки тем передаваемый момент меньше. А это практически то же, что происходит в обычной коробке передач: при включении шестерёнок с понижающим передаточным числом, на выход передаются низкие обороты и высокий крутящий момент, а при включении повышающей передачи – высокие обороты и маленький момент. Только в отличие от зубчатой передачи, гидротрансформатор способен менять передаточное число плавно и самостоятельно, плюс он допускает полную остановку ведомой крыльчатки (читай трансмиссии) при сохранении вращения ведущей стороны (двигателя). Выходит гидротрансформатор — идеальная «коробка передач», сам автоматически плавно меняет передаточное число и допускает нейтраль, то что и нужно автомобилю! Но нет… Рабочий диапазон гидротрансформатора слишком мал для применения в автомобиле в чистом виде. Например: для того что бы разгонять легковой автомобиль хотя бы до 100 км/ч просто с гидротрансформатором обычный двигатель должен развивать обороты свыше 15000 об/мин. Поэтому гидротрансформаторы применяются в сочетании с механическими коробками передач с автоматическим переключением. Вот тут они подходят полностью – на холостом ходу снижают крутящий момент до минимума, увеличивают крутящий момент в начале движения и обеспечивают бесступенчатое выравнивание оборотов и крутящего момента при переключениях передач.

Есть у гидротрансформаторов и другой недостаток – конфигурация лопастей крыльчаток такова, что крутящий момент передаётся только в одном направлении (от двигателя к трансмиссии) и только при условии, что нагнетающая крыльчатка вращается быстрее ведомой. Таким образом при равномерном движении, когда автомобиль катится по инерции или ускоряется при движении под уклон, связь между двигателем и трансмиссией фактически отсутствует. Для устранения этого недостатка в Хондах как и во всех современных АКПП применяется принудительная блокировка гидротрансформатора, о которой будет рассказано ниже.

в начало

2. Механическая часть.

Механическая часть как в обычной МКПП состоит из двух валов — ведущего и ведомого, на которых размещены четыре зубчатые пары с разными передаточными числами.
Главное отличие от обычной механической коробки в том, что одна из шестерёнок в каждой паре имеет постоянную связь со своим валом, а другая связана со своим валом через «мокрое» многодисковое сцепление. Каждое такое сцепление представляет собой пакет чередующихся ведущих и ведомых фрикционных дисков. Одни диски (назовём их нечетными) соединены с валом на котором находятся, другие (чётные) соединены со своей шестерней. В выключенном (разомкнутом) состоянии четные и нечётные диски свободно вращаются относительно друг друга. При этом ведущий вал может вращаться, а ведомый при этом быть неподвижным (автомобиль стоит на месте).

2.1 Передача крутящего момента.

При включении сцепления пакет сжимается, диски оказываются плотно прижатыми к друг другу и шестерня этого пакета оказывается жёстко связанной со своим валом, а поскольку другая шестерня её пары постоянно связана со своим валом, обеспечивается жёсткая связь между ведущим и ведомым валами с передаточным числом равным передаточному числу включённой зубчатой пары. Во время движения включённым оказывается одно из сцеплений, остальные в этот момент выключены. Если все сцепления выключены — это «нейтраль».
Включение сцеплений обеспечивается за счёт гидравлического цилиндра с кольцевым поршнем. При подаче рабочей жидкости в цилиндр под давлением, поршень сдвигается и сжимает диски. Автоматическое включение и выключение сцеплений обеспечивает сложная гидравлическая система управления с электронной «надстройкой».

2.2 Задняя передача.

На ведомом валу рядом с ведомой шестерней 4-й передачи находится шестерня заднего хода (ведомая), она через реверсную шестерню соединена с ведущей шестерней заднего хода объединённой с ведущей шестерней 4-й передачи. Ведомая шестерня 4-й передачи и шестерня заднего хода не закреплены на ведомом валу, но между ними находится прямозубая втулка жёстко зафиксированная на валу, а на ней кольцевая прямозубая муфта. При перемещении муфты в сторону шестерни 4-й передачи, муфта сцепляет последнюю со втулкой и тем самым фиксирует её на ведомом валу — теперь при включении сцепления 4-й передачи включается 4-я передача. При перемещении муфты в сторону шестерни задней передачи, на валу фиксируется шестерня задней передачи. Теперь при включении сцепления 4-й передачи крутящий момент будет передаваться от ведущего вала через сцепление 4-й передачи на объединённые ведущие шестерни 4-й и задней передач, далее через реверсную шестерню (за счёт которой изменяется направление вращения) на ведомую шестерню заднего хода и далее на ведомый вал. Ведомая шестерня 4-й передачи при этом свободно вращается на ведомом валу. Т.е. задняя передача реализована на сцеплении 4-й передачи! Переключающая муфта перемещается при помощи вилки с гидравлическим поршневым приводом. В положениях селектора «P» и «R» включена реверсивная шестерня, в остальных положениях включена прямая шестерня 4-й передачи. Этим объясняется щелчок, часто издаваемый коробкой при включении режима «D» («D4») после режима «R», и включении «R» после того как осуществлялось движение вперёд.

2.3 Особенности первой передачи.

Выше было сказано, что во время движения включено одно из сцеплений, остальные — выключены. На Хондах более поздних поколений так и есть, но у описываемых АКПП есть исключение. Это исключение — первая передача. Ведомая шестерня первой передачи объединена с однонаправленной (обгонной) муфтой, которая передаёт вращение от ведомой шестерни на вторичный вал, и свободно прокручивается, если вторичный вал начинает вращаться быстрее первичного. Наличие этой муфты позволяет держать сцепление первой передачи включённым даже при переключении на высшие передачи. Т.е. переключение на 2-ю передачу осуществляется путём включения сцепления 2-й передачи, которая начинает обгонять 1-ю передачу, оставшуюся включённой. Для чего это сделано? Достоверно не знаю, но предполагаю, что хондовские инженеры таким образом упростили задачу по синхронизации переключения с 1-й передачи на 2-ю, что бы сделать его наиболее комфортным (на высших передачах переключения меньше заметны). Очевиден недостаток такой схемы: при движении только на первой передаче связь двигателя с трансмиссией будет односторонняя, торможение двигателем будет невозможно. Для устранения этого недостатка конструкторы добавили в коробку дополнительный вал с дополнительной (удерживающей) 1-й передачей со своим сцеплением, которая включается параллельно с 1-й передачей и только в положении селектора «1». Таким образом в режиме «1» дополнительная 1-я передача обеспечивает непрерывную связь двигателя и трансмиссии, кроме того дополнительная 1-я передача усиливает основную 1-ю передачу, что может быть нелишним при движении по бездорожью или буксировке. На некоторых сериях АКПП (такую я видел на модели CIVIC с правым рулём) дополнительная 1-я передача отсутствует.

2.4 Режим «P» — паркинг.

Т.к. при неработающем двигателе ни одна передача не может быть включена, да и в гидротрансформаторе отсутствует жёсткая связь с двигателем, обязательным атрибутом любой АКПП является принудительная блокировка трансмиссии — режим «паркинг».
На вторичном валу вместе с обгонной муфтой 1-й передачи жёстко закреплено зубчатое колесо блокировки. Рядом на отдельной оси находится подпружиненный рычаг с зубом, пружина стремится отвести рычаг от колеса. На оси селектора режимов находится кулачок, который при повороте нажимает на рычаг. Кулачок двойной — внешняя часть кулачка не жёстко соединена с осью, а через пружину. Работает это всё так: при перемещении ручки селектора в положение «P» трос привода через рычаг поворачивает ось селектора внутри коробки. Ось поворачиваясь в крайнее положение поворачивает кулачок, который нажимает на рычаг и прижимает его зуб к колесу. Если зуб при этом попадает в вырез на колесе, кулачок защёлкивается на выступе рычага — вторичный вал заблокирован. Если зуб не попадает в вырез, то рычаг не перемещается до упора и кулачок остаётся не защёлкнутым, но пружина кулачка продолжает давить на рычаг. При скатывании автомобиля трансмиссия поворачивается, поворачивается и вторичный вал до совмещения зуба блокировочного рычага с вырезом, рычаг доходит до конца, кулачок доворачивается и защёлкивается — вторичный вал вновь заблокирован. При снятии с «паркигна» происходит обратное: ось селектора поворачивается из крайнего положения, поворачивает кулачок, он освобождает рычаг, который под действием своей пружины выходит из зацепления с блокировочным колесом.

2.5 Система смазки.

И ещё одна важная вещь, о которой нужно знать: система смазки. Что при движении происходит с пакетами дисков в выключенных сцеплениях? То же самое, что и при движении на нейтрали: чередующиеся диски вращаются относительно друг друга, в каждом пакете со своей скоростью. С учётом того, что между соседними дисками зазор составляет менее 0,1 мм, трение между ними неизбежно. Что бы из-за трения диски не изнашивались во время холостого вращения, в пакеты дисков принудительно под давлением подаётся ATF для смазки — диски как бы павают в жидкости. Смазка подаётся через каналы в валах непрерывно, пока работает двигатель и насос качает. Если подачи ATF в пакеты не будет, диски очень быстро придут в негодность (подтверждено на практике). По этой причине буксировка автомобиля с АКПП допустима только с заведённым двигателем!

в начало

3. Гидравлическая система.

На рисунке представлена схема гидравлической системы управления АКПП при положении селектора в режиме «N».

В полном размере схемы можно посмотреть по ссылкам:
Схема гидравлической системы АКПП типов M4TA, SDMA, MDMA в режиме «P»
Схема гидравлической системы АКПП типов M4TA, SDMA, MDMA в режиме «R»
Схема гидравлической системы АКПП типов M4TA, SDMA, MDMA в режиме «N»
Схема гидравлической системы АКПП типов M4TA, SDMA, MDMA в режиме «D» 1-я передача
Схема гидравлической системы АКПП типов M4TA, SDMA, MDMA в режиме «D» 2-я передача
Схема гидравлической системы АКПП типов M4TA, SDMA, MDMA в режиме «D» 3-я передача
Схема гидравлической системы АКПП типов M4TA, SDMA, MDMA в режиме «D» 4-я передача
Схема гидравлической системы АКПП типов M4TA, SDMA, MDMA в режиме «2»
Схема гидравлической системы АКПП типов M4TA, SDMA, MDMA в режиме «1»

Сердце системы — насос «ATF pump». Конструктивно это обычный шестерёнчатый масляный насос, приводится от корпуса гидротрансформатора т.е. напрямую от двигателя. Насос засасывает ATF через маслозаборник, который является и фильтром.

После насоса в магистрали стоит регулятор давления. Он выполняет две функции: устраняет зависимость выходного давления насоса от оборотов двигателя, поддерживает рабочее давление в заданных рамках, и автоматически поднимает рабочее давление при увеличении нагрузки на трансмиссию (резкое ускорение, буксирование и т.д.).
При описании гидротрансформатора упоминалось, что статор условно соединён с корпусом АКПП, на самом деле через втулку он соединён с рычагом-коромыслом, которое давит на подпружиненный золотник клапана регулятора давления. Чем больше разница скоростей насосной и ведомой крыльчаток, тем сильнее давление потоков жидкости на статор и тем сильнее коромысло нажимает на золотник. Золотник нажимает на пружины клапана регулятора давления и тем самым смещает его в сторону увеличения давления.

После запуска двигателя ATF находится в постоянном движении. Основной потребитель — гидротрансформатор, т.к. для него ATF — это «рабочее тело» непосредственно передающее крутящий момент. В процессе работы «тело» разогревается, поэтому возникает необходимость отвода излишнего тепла из ATF. Таким образом, во время работы двигателя ATF непрерывно циркулирует по следующему пути: картер — маслозаборник/фильтр — насос — регулятор давления — гидротрансформатор — радиатор(теплообменник) — картер.
*На использовании этой циркуляции основан метод полной замены ATF. Путь жидкости разрывается перед возвратом в картер. Заводится двигатель. В картере АКПП при этом предварительно залита свежая ATF, а старая сливается в постороннюю ёмкость. Процесс может быть автоматизирован при помощи специальной установки.

Управляющая гидравлическая система выполняет следующие задачи:
— включение нужной передачи путём подачи жидкости в рабочий цилиндр сцепления;
— управление скоростью нарастания давления в цилиндре в зависимости от скорости движения автомобиля;
— синхронизация включения следующей передачи с моментом выключения предыдущей передачи;
— управление подачей жидкости в гидротрансформатор для управления блокировкой;
— управление вилкой переключения задней и 4-й передачи.

Основу гидравлической системы составляют переключающие и регулирующие плунжеры. Переключающие плунжеры перемещаются под действием давления жидкости с одного и/или с двух торцов плунжера. Перемещаясь из одного положения в другое, плунжер открывает или закрывает каналы. На одном плунжере может быть несколько нормально открытых и/или нормально закрытых каналов. Регулирующие плунжеры могут менять проходное сечение каналов в зависимости от давления с одной стороны или разницы давлений с двух сторон плунжера. Т.к. жидкости несжимаемы, во избежание гидроудара и разрушения деталей системы в неё добавлены гидроаккумуляторы — цилиндры с подпружиненым поршнем. Гидроаккумуляторы включены в каналы подачи давления в цилиндры сцеплений. Полость обратной стороны гидроаккумулятора может заполняться жидкостью и давление в ней может регулироваться, что позволяет управлять ёмкостью гидроаккумулятора и временем нарастания давления в цилиндре. Ещё в системе есть шариковые односторонние клапаны и жиклёры. Для электронщиков всё это напомнит электрическую схему: шариковые клапаны — диоды, жиклёры — резисторы, гидроаккумуляторы — конденсаторы, плунжеры – транзисторные ключи, логические элементы «И» «ИЛИ» «НЕ», компараторы и т.д.

Питание гидросистемы осуществляется из точки после регулятора давления «Regulator valve».

Это контур рабочего давления «Line pressure». Помимо контура рабочего давления в системе существуют ещё два контура пониженного давления: контур управляющего давления «modulator pressure» и контур линейного (изменяющегося) давления «linear pressure».
Контур управляющего давления образован вторым регулятором давления «modulator valve«, и предназначен для управления положениями плунжеров.
В этом контуре находятся два электрических клапана управления переключением (shift control solenoid valve A, B) и два электрических клапана управления блокировкой гидротрансформатора (lock-up control solenoid valve A, B).
Работу электрических клапанов можно пояснить на таком примере:
Красным цветом показана магистраль управляющего давления. Магистраль раздваивается на две части. После раздвоения в каждой из двух магистралей стоит жиклёр, который ограничивает поток жидкости. Одна магистраль «давит» на плунжер справа, другая слева. В каждой из сторон стоит клапан, который закрывает выход из магистрали в картер.

Если клапан «а» открыт, а клапан «б» закрыт, то жидкость из магистрали клапана «а» сливается в картер и в этой магистрали после жиклёра давление будет ниже, чем в магистрали клапана «б», которой закрыт. Соответственно плунжер сместится влево и откроет канал «1».

Если клапан «а» закрыт, а клапан «б» открыт, то всё происходит наоборот: плунжер смещается вправо, закрывает канал «1» и открывает канал «2»… В реальности каждый плунжер ещё имеет пружину, которая определяет его положение при одинаковом давлении с двух сторон.

Контур линейного давления («linear pressure«) образован электромагнитным клапаном управления давлением (линейным соленоидом – «linear solenoid«. На вход клапана подаётся управляющее давление «modulator pressure«, а давление на выходе изменяется по командам PCM. Эта магистраль участвует в работе регулирующих плунжеров и предназначена для управления давлением в цилиндрах сцеплений во время переключения передач.

Назначение остальных элементов:
«Manual valve» — это шток селектора режимов, управляемый непосредственно от оси селектора через рычаг. Он стоит в «начале» всей гидросистемы после регулятора давления и распределяет направления потоков жидкости в зависимости от выбранного режима АКПП.
«1-2 Shift valve«, «2-3 Shift valve» и «3-4 Shift valve» – плунжеры переключений. Они меняют своё положение в зависимости от состояния электромагнитных клапанов переключения и обеспечивают подключение нужного цилиндра сцепления к контуру рабочего давления.
«Servo valve» – исполнительный сервопривод вилки переключения зубчатых пар задней и 4-й передачи. В штоке организован канал подачи жидкости для включения сцепления 4-й передачи в режиме заднего хода, канал этот остаётся закрытым пока поршень не переместится в положение «заднего хода». Таким образом организована защита от включения сцепления до переключения зубчатых пар при включении задней передачи. В положениях селектора «P» и «R» вилка переключения находится в положении «реверс». В положениях селектора «D»,»D3″,»2″,»1″ вилка находится в положении прямой передачи. В положении селектора «N» давление с привода вилки снимается и она остаётся в том положении, в котором была до этого. Для управления поршнем используется плунжер управления сервоприводом «Servo control valve«. Тут нужно ещё упомянуть об одной «защите от дурака». Подача давления на сервопривод для включения задней передачи осуществляется через «1-2 Shift valve», положение которого управляется электромагнитными клапанами переключения. Если при движении вперёд на скорости более 6 миль/ч (10 км/ч) включить селектор в положение «R», PCM включает обратную комбинацию shift control solenoid valve и переключение вилки на задний ход не происходит.
«Lock up shift valve«, «lock up control valve» «lock up timing valve» – плунжеры управления блокировкой гидротрансформатора, о ней будет рассказано ниже.
«2-nd orifice control valve» и «3-4 orifice control valve» – плунжеры сброса давления с цилиндров сцеплений при переключениях передач. Они отрывают канал для сброса давления с того цилиндра, который выключается.
«CPB valve» – этот плунжер управляется линейным соленоидом. Он синхронизирует момент выключения сцепления предыдущей передачи с началом включения сцепления следующей передачи.
«CPC valve» – о нём стоит рассказать поподробнее. Этот плунжер работает как регулятор давления в момент включения передачи. С одной стороны у него выходное давление, а с другой пружина и давление линейного соленоида. Он обеспечивает плавное включение сцепления, причём скорость нарастания давления в исполнительном цилиндре регулируется линейным соленоидом по сигналу управления от PCM. В конце включения передачи плунжер полностью открывается. Чем он заслуживает особого внимания? Во первых это единственный плунжер, пружина которого настраивается. Настраивается она на заводе и руководство по ремонту предписывает его не трогать. Во вторых эта пружинка – частая проблема АКПП данного типа выпущенных до 98 года включительно (М4ТА, SDMA) на многих машинах она ломалась и тогда возникали толчки, удары или пробуксовки при переключениях. В АКПП выпущенных с 99 года (MDMA) параметры этой пружинки изменили (увеличили толщину проволоки, длину, количество витков и глубину посадочного отверстия в плунжере) и проблема больше не возникала.

в начало

4. Электрическая система.

4.1 Состав системы. Контроль исправности.

Конструктивно блок управления АКПП (PCM) объединён с блоком управления двигателем (ECM).
PCM анализирует сигналы датчиков и управляет гидравлической системой при помощи электромагнитных клапанов. Кроме того PCM осуществляет контроль исправности системы управления АКПП. При обнаружении неисправности на приборной панели автомобиля моргает индикатор «D» (или «D4») и в память записывается соответствующий код неисправности (DTC). О методах диагностики электрической части подробно можно прочитать в статье Диагностика электронных систем.

Датчик положения селектора представляет собой многопозиционный переключатель и находится непосредственно на коробке передач. В зависимости от положения штока селектора переключатель замыкает на «массу» один контактов приходящих к нему проводов. Если одновременно будут замкнуты два и более контакта или не замкнут ни один, то PCM воспринимает это событие как неисправность датчика положения селектора. Кроме того в датчике есть отдельная контактная группа для блокировки стартера, которая «разрешает» запуск двигателя только в положениях селектора «P» и «N».

Датчик положения ДЗ — это переменный резистор включённый по схеме потенциометра. Напряжение на выходе датчика зависит от угла поворота ДЗ. Ход ДЗ меньше чем рабочий ход датчика, поэтому если напряжение на входе от датчика равно нулю или напряжению питания датчика (обрыв или замыкание), то PCM фиксирует это как неисправность датчика.
Датчик температуры двигателя представляет собой терморезистор. Его неисправность определяется по выходу сопротивления за пределы возможных значений.
PCM и ECM (блок управления двигателем используют общие датчики положения ДЗ и температуры двигателя.

Датчики скорости первичного и вторичного валов — это датчики Холла установленные около зубцов одной из шестерён валов. Сигнал на выходе датчиков — синусоида, частота которой зависит от скорости вращения вала. Неисправность датчика скорости вала PCM различает только по отсутствию синусоиды, т.е. эти датчики анализируются только в движении!

Датчик скорости автомобиля — самостоятельное устройство, имеющее отдельное питание и формирующее импульсы отрицательной полярности, частота которых зависит от скорости вращения дифференциала. Когда автомобиль остановлен, на выходе датчика напряжение покоя — 5В. Если на входе от датчика скорости при включённом зажигании отсутствует напряжение или импульсы, то фиксируется неисправность датчика скорости.

Клапаны управления переключением «shift control solenoid valve A», «shift control solenoid valve B», и клапаны управления блокировкой гидротрансформатора «lock-up control solenoid valve A», «lock-up control solenoid valve B» управления представляет собой соленоид с подпружиненной иглой, которая закрывает выходное отверстие. При подаче напряжения на обмотку клапана игла открывает отверстие. Даже когда клапаны закрыты PCM поддерживает небольшое напряжение на обмотках клапанов и контролирует ток через них. Таким образом PCM способен обнаруживать обрыв или замыкание обмотки клапана и/или его проводки сразу после включения зажигания.
Линейный соленоид «linear solenoid» (по другому ещё называется электромагнитным клапаном управления давлением) в качестве исполнительного элемента имеет подпружиненный плунжер, который смещаясь изменяет проходное сечение управляемого канала. PCM изменяет напряжение на обмотке соленоида и контролирует силу тока в обмотке. Т.к. сила тока в обмотке пропорциональна силе сжатия пружины плунжера, по силе тока PCM определяет положение плунжера. Однако такой метод является косвенным и при механической неисправности соленоида PCM не способен обнаружить это. Поэтому PCM диагностирует только электрическую неисправность линейного соленоида — обрыв или замыкание.

Важно запомнить: в данном семействе АКПП PCM не способен обнаруживать механическую неисправность клапанов управления и вообще исправность гидравлической системы, т.е. если клапан заклинил — блок управления этого не «увидит». Единственный способ контроля неэлектрической части на исправность это оценка результата действия всего агрегата — т.е. определение разницы скоростей первичного и вторичного валов и вычисление по ним реального передаточного числа. Контроль исправности системы блокировки гидротрансформатора может быть произведён по скорости вращения первичного вала и скорости вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому среди неисправностей обнаруживаемых PCM есть только две, относящихся к механической и гидравлической части:
Р0740 (40) — неисправность системы управления блокировкой ГТ. Это может быть как механическая неисправность клапанов, неполадки в гидравлической системе или в самом гидротрансформаторе.
Р0730 (41) — неисправность системы управления переключением передач. Это так же может быть вызвано механической неисправностью клапанов управления переключением, неполадками в гидравлической системе. Фактически это означает несоответствие реального передаточного числа тому, которое должно быть при включённой передаче.
При обнаружении данных неисправностей, индикатор «D» не моргает, а гаснет (!), одновременно с этим зажигается индикатор MIL (чек енжин). Продолжение движения с данными неисправностями чревато серьёзными последствиями для АКПП.

4.2 Управление переключением передач.

Из описания гидравлической системы мы помним, что подача жидкости в цилиндры сцеплений осуществляется плунжерами переключении, положение которых зависит состояния электромагнитных клапанов управления переключениями. PCM открывает и закрывает клапаны в соответствии с заложенным алгоритмом и в зависимости от комбинации включается нужная передача. Важно понимать, что именно «мозг» даёт команду на включение той или иной передачи. Гидравлика не может это сделать самостоятельно. Если же такое происходит, то это существенная неисправность в гидравлической системе. Что будет если к примеру оба клапана переключений заклинили в закрытом положении? Смотрим таблицу: оба клапана ВЫКЛ – соответствует 4-й передаче. Значит при включении режима «D4» («D») будет постоянно включена 4-я передача, независимо от того, какую команду даёт PCM, причём последний не «увидит» этого, т.к. не способен диагностировать механическую неисправность клапана.

В режимах «D4» («D») «D3» («over drive off») PCM выбирает моменты переключений с текущей передачи на повышающую или понижающую по программе, выраженной следующими графиками:

График условий переключения на повышающие передачи

График условий переключения на понижающие передачи

Как видно из графиков момент переключения на повышающую передачу в первую очередь зависит от скорости. Однако в зависимости от степени открытия ДЗ, момент переключения на повышающую передачу отодвигается в сторону более высоких скоростей. Т.е. чем сильнее нажимать на педаль газа, тем позднее происходят переключения на повышающие передачи.
Примерно такая же закономерность для переключения на понижающие передачи, только моменты переключений смещены в сторону более низких скоростей. Однако при бОльшем открытии ДЗ моменты переключений так же сдвигаются в сторону более высоких скоростей. Таким образом одна и та же скорость автомобиля при небольших углах открытия ДЗ удовлетворяет условиям переключения на повышающую передачу, но при повышении угла открытия ДЗ начинает удовлетворять условиям переключения на понижающую передачу. На этом основана работа так называемой системы «kick-down», хотя на самом деле такой системы в этих АКПП нет, это всего лишь алгоритм, заложенный в PCM.

в начало

5. Работа АКПП в различных режимах.

Теперь, когда все системы рассмотрены отдельно, можно представить как это всё работает в совокупности.

Режим «P». Шток селектора (manual valve) подаёт рабочее давление в канал управления задней передачей и каналы управления сервопривода вилки переключения задней передачи — вилка переключает 4-ю передачу в положение «реверс». Канал подачи давления в контур управления передачами «вперёд» закрыт. Клапаны управления переключением выключены (ВЫКЛ — ВЫКЛ), что в при данном положении селектора не соответствует ни одной из передач. Все сцепления выключены. Выходной вал заблокирован системой «паркинга».

Режим «R». Система паркинга разблокирует выходной вал. Шток селектора (manual valve) подключает цилиндр сцепления 4-й передачи к контуру управления задней передачей, подаёт рабочее давление в контур управления задней передачей и каналы управления сервопривода вилки переключения задней передачи — вилка переключает 4-ю передачу в положение «реверс». Клапан управления переключением А включён (ON), клапан В выключен (OFF). Рабочее давление подаётся в цилиндр сцепления 4-й передачи. Крутящий момент от первичного вала передаётся через включённое сцепление 4-й передачи и дополнительную шестерню заднего хода на вторичный вал. Осуществляется движение задним ходом.

Режим «N». Шток селектора (manual valve) закрывает каналы управления задней передачей, каналы управления передачами «вперёд» также закрыты. С сервопривода вилки переключения задней передачи давление отключено — вилка остаётся в положении занимаемом ей до переключения в режим «N» благодаря пружинному фиксатору на штоке вилки. Клапаны управления переключением выключены (OFF — OFF). Ни одно сцепление не включено. Коробка передач находится в нейтральном состоянии. Первичный вал вращается вместе с гидротрансформатором и коленчатым валом двигателя. Вторичный вал остановлен, если автомобиль стоит или вращается вместе с трансмиссией, если автомобиль катится.
Тут необходимо сделать небольшое отступление и акцентировать внимание на положении вилки переключения задней передачи: в режиме нейтрали она остаётся в том положении, которое занимала до включения этого режима. Т.е. переключение вилки в положение задней передачи происходит при включении режима «R» из режима «N» после «D», а переключение в положение 4-й передачи при включении режима «D» из режима «N» после «R». Таким образом можно многократно переводить селектор из положения «D» в «N» и обратно — переключения вилки при этом не будет. То же самое при включении режима «R» — можно многократно переключаться между режимами «N», «R» и «P», и переключения вилки не будет. Всё это вполне логично: зачем при включении нейтрали после движения вперёд переключать шестерёнки в положение заднего хода, если следующим действием вполне вероятно будет снова движение вперёд? Однако замечено, что многие водители даже при короткой остановке, например перед светофором, переключают селектор из положения «D» в положение «P», проходя при этом включение задней передачи, а потом совершают обратный «манёвр». Зачем? Конечно запас прочности у «железок» достаточно высок, да и задняя передача включиться за короткое всемя не успевает — гидравлика на холостом ходу не допускает резких включений, но всё равно ничего хорошего для АКПП эти действия не приносят.

Режим «D4″(«D») 1-я передача. Шток селектора (manual valve) открывает контур управления переключением передач, отсюда же исходит прямой канал включения первой передачи и канал управления сервоприводом вилки переключения задней передачи. Включается сцепление первой передачи и остаётся включённым всё время пока включены режимы движения вперёд. Поршень сервопривода вилки переключения задней передачи перемещается в положение «вперёд», ведомая шестерня задней передачи разъединяется, а ведомая шестерня 4-й передачи соединяется со вторичным валом. (Если предыдущее включение режима «N» осуществлялось из режима «D», то вилка уже находится в положении «вперёд). Клапаны управления переключением (shift control solenoid valve) включаются и выключаются принимают состояния соответствующие первой передаче. Начинается движение вперёд.

Режим «D4″(«D») 2-я передача. По мере увеличения скорости автомобиля PCM включает клапаны управления переключением в состояния, соответствующие 2-й передаче и снижает давление на выходе линейного соленоида. Плунжеры управления переключениями 1-2 и 2-3 подключают к магистрали рабочего давления цилиндр 2-й передачи. Давление в этой магистрали регулируется плунжером «CPC valve» который в свою очередь управляется давлением линейного соленоида. PCM увеличивает давление на выходе линейного соленоида, причём скорость увеличения этого давления зависит от скорости движения автомобиля, величины открытия ДЗ. Процесс заканчивается переключением плунжера «CPB valve», он «шунтирует» «CPC valve» обеспечивая подачу в цилиндр полного рабочего давления. Движение осуществляется на 2-й передаче, которая «обгоняет» 1-ю.

Режим «D4″(«D») 3-я передача. При дальнейшем увеличении скорости, когда наступают условия для переключения на 3-ю передачу, PCM включает клапаны управления переключением в состояния, соответствующие 3-й передаче и снижает давление на выходе линейного соленоида. Плунжер переключения 2-3 меняет своё положение, отключает цилиндр 2-й передачи от магистрали рабочего давления и переключает его на клапан сброса давленияи, а к магистрали рабочего давления подключается цилиндр 3-й передачи. Плунжер «CPB valve» возвращается в исходное состояние, сбрасывает давление с цилиндра 2-й передачи и снижает рабочее давление в канале, к которому подключился цилиндр 3-й передачи. Далее плунжер «CPC valve» увеличивает давление в этом канале, обеспечивая плавное включение 3-й передачи, после чего «шунтируется» плунжером «CPB valve». Переключение ср 2-й на 3-ю передачу произведено.

Режим «D4″(«D») 3-я передача. Переключение с 3-й на 4-ю передачу происходит аналогичным образом: по команде PCM клапаны переключений «А» и «В» принимают состояние 4-й передачи, плунжер переключения 3-4 меняет своё положение, переключает цилиндр 3-й передачи на контур сброса давления, а к рабочему давлению подключает цилиндр 4-й передачи. Плунжер «CPB valve» вновь занимает исходное положение синхронизируя сброс давления в цилиндре 3-й передачи и начало нарастания давления в цилиндре 4-й передачи. Плунжер CPC valve» управляет включением сцепления, после чего вновь «шунтируется» «CPB valve», который перемещается во «включённое» положение в конце процесса переключения.
Переключения с верхних на нижние передачи происходят аналогично.

Режим «D3» отличается от режима «D4″(«D») только тем, что алгоритмически запрещено включение 4-й передачи. При переключении из режима «D4» в «D3» шток «manual valve» перемещается, но не переключает никакие каналы. Изменяется только сигнал датчика положения селектора (до 98 г.в. включительно), после рестайлинга в 99 г. режим «D3» убрали и заменил его кнопкой «O/D off» на ручке селектора.

Режим «2». Состояние гидравлической системы отаётся таким же как и в режимах «D4» («D») и «D3». Клапаны управления переключением (shift control solenoid valve) включены (ON ON), что соответствует включению второй передачи. Осуществляется движение только на второй передаче.

Режим «1». Шток селектора (manual valve) в дополнение к каналам, открытым в режимах «D»(«D4″,»D3»), «2», открывает канал управления включением сцепления дополнительной первой передачи — включается дополнительная первая передача. Клапаны управления переключением находятся в состояниях, соответствующих включению первой передачи. Осуществляется движение на первой усиленной передаче.

в начало

6. Блокировка гидротрансформатора.

Конструкция механизма блокировки такова: к ведомой крыльчатке присоединён диск с фрикционным слоем, который может прижиматься к стенке корпуса гидротрансформатора.

Если жидкость подаётся в гидротрансформатор в полость между диском и стенкой, диск не соприкасается с корпусом и ведомая крыльчатка вращается за счёт гидропотоков. Если жидкость подводится со стороны крыльчаток, то диск прижимается к стенке корпуса и фиксирует ведомую крыльчатку относительно корпуса гидротрансформатора, обеспечивая жёсткую связь двигателя и трансмиссии. Блокировка применяется только в режимах «D4» («D») и «D3» («over drive off»), при равномерном движении, при движении на предельно низких оборотах двигателя и при торможении двигателем. Именно из-за неё иногда возникает ложное ощущение включения «пятой» передачи.

Блокировка может быть полной и частичной. Управление блокировкой осуществляет PCM посредством электромагнитных клапанов управления блокировкой гидротрансформатора (lock-up control solenoid vavle) и линейного соленоида. Частичная брокировка включается, когда не требуется полностью заблокировать ведомую крыльчатку, а только «подогнать» или «притормозить» её. Клапан «A» включает блокировку. Клапан «В» совместно с линейным соленоидом задаёт её интенсивность.

При разгоне, переключениях передач и прочих манёврах блокировка гидротрансформатора выключена. Электромагнитные клапаны управления блокировкой «А» и «В» выключены, состояние линейного соленоида в данной ситуации не имеет значения. Плунжер включения блокировкои «lock-up shift valve» находится в исходном положении и направляет жидкость в порт 94 гидротрансформатора, т.е. в полость между стенкой и диском блокировки. Этим же плунжером порты 90 и 91 подключены на «выход» — жидкость из них направляется в теплообменник радиатора и оттуда сливается в картер АКПП.

Если в движении приотпустить педаль газа так, что бы автомобиль двигался по инерции или же начинал сбавлять скорость, т.е. когда скорость вращения коленвала двигателя незначительно превышает или наоборот меньше скорости вращения первичного вала АКПП включается частичная блокировка гидротрансформатора. Электромагнитный клапан управления блокировкой «А» открыт, плунжер включения блокировки перемещается из исходного положения и переключает порты гидротрансформатора: на 91 подаётся жидкость, 90 и 94 становятся выходами. Порт 94 направляется на плунжер управления блокировкой «lock-up control valve», который управляет давлением в полости между диском блокировки и корпусом. Давление из полости между ведомой крыльчаткой и статором (порт 90) направляется на плунжер синхронизации блокировки «lock-up timing valve», он в закрытом состоянии (при низком давлении линейного соленоида) перенаправляет это давление на плунжер управления блокировкой и это давление становится управляющим. Электромагнитный клапан «В» совершает частые включения и выключения и это заставляет плунжер управления блокировкой «lock-up control valve» находиться в промежуточном положении, отклонение от которого зависит от величины давления из порта 90. Плунжер управления поддерживает давление в полости между диском блокировки и корпусом так, что бы диск не прижимался к корпусу полностью: если плунжер смещается влево (по схеме) то давление падает и диск прижимается, это вызывает рост давления на другом выходе (порт 90), которое смещает «lock-up control valve» и он поднимает давление на выходе возрастает и ототвигает диск от корпуса.

При равномерном движении по прямой, когда скорости вращения коленвала двигателя и первичного вала коробки передач сравниваются, включается полная блокировка.
Электромагнитный клапан управления блокировкой «А» открыт, плунжер включения блокировки как и в случаве частичной блокировки поддерживает порты гидротрансформатора: 91 как вход, 90 и 94 как выходы. Электромагнитный клапан блокировки «В» находится в постоянном положении ВКЛ, линейный соленоид поднимает давление. Выход через порт 90 направляется открытым плунжером «lock-up timing valve» в теплообменник радиатора. Плунжер управления блокировкой «lock-up control valve» открывает порт 94 «в картер», диск блокировки полкостью прижимается к корпусу.

в начало

7. Неисправности АКПП и методы их диагностики.

Для начала небольшое отступление… Я хочу что бы все понимали: АКПП — очень сложный ЗАКРЫТЫЙ агрегат, в котором сочетаются и электрические и гидравлические и механические процессы. Именно поэтому, несмотря на то, что мы знаем устройство АКПП и знаем как оно всё должно там внутри работать, мы не можем однозначно знать, что в данный момент там происходит на самом деле. Если в коробке что то происходит не так как надо, мы это можем увидеть только по внешним признакам, но мы не можем заглянуть внутрь работающей коробки. Разобрав агрегат и заглянув внутрь, мы сможем увидеть последствия неисправности, но можем так и не увидеть саму неисправность, т.к. неисправность может проявляться только в работе. И это основная сложность диагнострирования неисправностей АКПП.

7.1 «Аварийный режим».

В описаниях АКПП в Интернете часто упоминается, что при неисправности она переключается в некий «аварийный» режим, при котором постоянно по умолчанию включена не то 2-я не то 3-я передача (а где то я читал про 5-ю передачу) и это позволяет доехать до сервиса. Не буду утверждать за все Хонды, но с уверенностью могу сказать: в данных АКПП «Аварийного режима» не существует!
Во первых: включение передач осществляется за счёт давления жидкости и работы гидравлики в её состав включён насос, имеющий постоянный прямой привод от двигателя через корпус гидротрансформатора. Насос работает всё время пока работает двигатель. Если насос не даёт рабочего давления — ни одно из сцеплений не включится. Т.е. нет давления — «вечная нейтраль». И машина уже никуда не стронется с места.
Во вторых: как уже говорилось при описании электрической системы управления, в этом «семействе» хондовских АКПП, электрика способна диагностировать только саму себя, но даже обнаружив неисправность она только информирует водителя об этом и продолжает функционировать в обычном режиме. Т.е. при неисправности электрической части, АКПП продолжает «ехать» столько, сколько позволяет неисправность.

7.2 Методы диагностики АКПП

Для диагностики у нас есть всего три метода:

1) Самодиагностика электрической части (диагностика PCM).

Об этом уже довольно подробно говорилось выше, повторю главное: PCM способен 100%-но диагностировать только электрическую составляющую агрегата. При обнаружении неисправности на приборной панели начинает моргать индикатор «D». В этом случае необходимо произвести диагностику, подробно о которой можно узнать в статье Диагностика электрических систем. Механические неполадки могут обнаруживаться PCM только в виде несоответсвия скоростей первичного и вторичного валов или первичного вала с коленчатым валом двигателя (при блокировках ГТ). Обнаружение PCM неисправностей Р0740 (40) или Р0730 (41) — достаточное условие для паники и прекращеня дальнейшего движения своим ходом. Однако эти неисправности обнаруживаются только у последних выпусков Honda с данным семейством АКПП и не у всех моделей (например у CR-V первого поколения — только 99-01 г.в. для рынков Америки). Поэтому часто неисправность обнаруживается только тогда, когда уже водитель чувствует , что «с машиной что то не то».

2) Диагностика по совокупности внешних признаков.

Для сервисов производитель разработал таблицы симптомов неисправностей, в которых на каждую проблему даётся перечень возможных неисправностей. Далено не всегда эта таблица даёт внятные ответы на вопросы: «Что случилось?» и » Что делать?». Например: коробка «встала» — включаем любую передачу, жмём газ, двигатель ревёт, а машина стоит. Обратимся к сервис-мануалу, разделу симптомов неисправностей:
Симптом: Engine runs, but vehicle does not move in any gear (двигатель работает, но автомобиль не едет ни на одной передаче)
Возможные проблемы:
1 Low AFT (низкий уровень ATF)
2 ATF pump worn or binding (насос ATF изношен или заедает)
3 Regulator valve stuck or regulator valve spring worn (клапан регулятора давления заклинил или пружина клапана изношена)
5 Mainshaft worn/damaged (первичный вал изношен или повреждён)
6 Shift cable broken/out of adjustment (трос селектора повреждён или неотрегулирован)
7 Final gear worn/damaged (выходная (главная) передача изношена или повреждена)
35 Drive plate defective or transmission misassembled (фрикционные диски деформированы или неправилно собраны)
37 ATF strainer clogged (засорен фильтр ATF)

Ну и что? Уровень ATF проверили, трос селектора в порядке (это по индикатору режимов на приборной панели видно). Вам стало легче? Все остальные проблемы проверяются только при полной разборке аграгата.
Понимание процессов, происходящих внутри АКПП, на мой взгляд больше поспособствует поиску неисправности, чем заводская таблица. К тому же практика показала, что большинство неисправностей из этого перечня не происходят никогда, зато «железо» иногда подкидывало такие сюрпризы, о которых составители этаблицы видимо и не подозревали. Но на всякий случай иметь «на вооружении» этот метод надо.

3) Проверка давления.

Пожалуй это самый информативный способ оценить происходящее в АКПП.
На корпус выведены контрольные точки для подсоединения манометров. Точки закрыты пробками с резьбой М8х1,25 мм.

Для диагностики необходимы спец. иструменты 07406-0070300 и 07406-0020400.

Если есть знакомый токарь, то инструмент можно сделать самостоятельно: в магазине покупаем 4 манометра со шлангамм из маслостойкой резины, а у токаря заказываем штуцеры под шланг с резьбой М8х1. 25 на конце.

Ещё нужен ассистент — помощник, который будет сидеть за рулём и по команде заводить мотор и щёлкать селектором, не забывая при этом нажимать педаль тормоза.

Самая простая проверка — проверка линейного (рабочего) давления. Для этого подсоениняем манометр к контролькой точке сверху. Заводим двигатель. Давление должно быть в пределах 780-880 кПа (8-9 кгс/см2) Руководсто предписывает проверку проводить при 2000 об/мин., но поверьте моему опыту: исправная АКПП будет держать давление и при оборотах холостого хода. «Усталая» коробка склонна на холостом ходу ронять давление примерно до 7 кгс/см2, но если поднять обороты двигателя хотя бы выше 1000 об/мин. давление быстро восстанавливается до нормы. Это свидетельствует о том, что в гидравлике уже намечаются проблемы — возможно засорен фильтр-маслозаборник (в этом случае недостаток давления наблюдается на холодном агрегате, в при прогреве давление восстанавливается) или в системе много паразитных утечек (тогда обычно недостаток давления наблюдается на горячем агрегате), хотя такая коробка может ещё проездить достаточно долго. Если же на холостом ходу линейное давление падает ниже 6 кгс/см2, то можно смело констатировать, что у АКПП серьёзные проблемы и капитальный ремонт не за горами. Затем пробуем включать разные режимы — линейное давление должно удерживаться в любых положениях селектора.

Для дальнейшей проверки колёса машины необходимо оторвать от земли, поэтому нужен подъёмник. Можно поднять переднюю часть автомобиля (опоры должны быть надёжными, ведь если машина соскочит с опоры — проверка может закончиться несчастным случаем), и у полноприводных моделей отсоединить от коробки передач карданный вал. Манометры подключаются к контрольным точкам 1-й, 2-й, 3-й и 4-й передач. Далее заводим двигатель и проверяем давления в сцеплениях передач в различных положениях селектора (небольшие скачки стрелок в момент переключения селектора не должны пугать):
«R» — манометр 4-й передачи должен показать рабочее давление, остальные — ноль.
«N» — на всех передачах давления не должно быть.
«D» «D4» «D3» — рабочее давление должно быть на 1-й передаче, на остальных — ноль. Если помимо 1-й передачи присутствует рабочее давление на какой либо другой передаче, то необходимо проверять электромагнитные клапаны управления переключением — электрическую неисправность должна показать самодиагностика, если электричести клапаны исправны, то возможно их заклинивание (клапаны нужно снять и проверить их отдельно). Если клапаны исправны, то возможно заклинивание плунжеров в гидравлической системе (это уже разбирать коробку). Присутствие в этом режиме небольшого давления (1-1.5 кгс/см2) на 4-й передаче свидетельствует об износе втулок в первичном валу — жидкость через одну из втулок интенсивно протекает из канала 1-й передачи в канал 4-й. Можно при этом удерживая тормоз слегка «газануть», если давление протечки подскакивает до 2-3 кгс/см2 — дело плохо, эта коробка долго не проездит.
«2» — рабочее давление должно быть на 1-й и 2-й передачах одновременно.
«1» — рабочее давление должно быть на 1-й передаче и 1-й дополнительной (если подключили манометр на эту точку).

Далее совершаем «пробную поездку» в различных режимах. Например включаем D, отпускаем тормоз и делаем плавный разгон до 4-й передачи, смотрим по манометрам: в какой последовательности включаются передачи, какие давления на пакетах соответствующих передач (не забываем при этом, что первая передача включена постоянно). Нарушение последовательности включения передач, чаще всего вызывается неисправностью электромагнитных клапанов переключения (напоминаю, что электрическая неисправность клапанов обнаруживается блоком управления (PCM), а механическую неисправность надо проверять вручную). Если клапаны исправны, то проблема в гидравлической системе (при этом я исхожу, что перед возникновением неисправности шальные руки не копались в электрике и не перепутали провода калапанов «А» и «В» местами).

Обращаем внимание на скорость нарастания давления на передачах при переключениях: обычно давление плавно поднимается примерно до 7-7.5 кгс/см2 затем скачком поднимается до рабочего (это включается плунжер «CPB»). Слишком медленное нарастание давления на какой либо передаче, когда давление поднимается до слишком низкого уровня (5-6 кгс/см2) перед скачком, свидетельствует об утечке в контуре данной передачи. При езде это может выражаться пробуксовками (кратковременными подскакиваниями оборотов двигателя) при переключениях передач.
Отдельно обращаем внимание на 4-ю передачу: если в режиме «R» в сцеплении 4-й передачи был недостаток давления, а при движении на 4-й передаче в режиме «D» давление в норме — это признак небольшой утечки в данном контуре (вообще в данном контуре при движении задним ходом давление часто немного меньше, чем при движении вперёд на 4-й, но если давление в режиме «R» существенно ниже (6 кгс/см2 и меньше), то такой автомобиль наверняка уже испытывает проблемы при движении задним ходом и скорый ремонт неизбежен).

7.3 «Куда пропадает давление» (лирическое отступление)

В такой сложной системе всё как в жизни — единство и борьба двух противоположностей, как Инь и Янь, как свет и тьма.

Оппонент первый — насос. Насос работает в связке с регулятором давления. Регулятор (как и в большинстве гидравлических систем) работает по принципу органичения давления, т.е. при превышении заданного уровня клапан открывается и стравливает давление. Это я пишу, что бы было ясно следуюшее: для поддержания рабочего давления на требуемом уровне, производительность насоса должна быть выше номинальной либо на уровне номинальной, но не ниже. Номинальной производительностью можно считать производительность насоса при оборотах холостого хода двигателя.
Какие факторы влияют на производительность насоса?
— зазоры в шестернях насоса. Чем больше их износ, тем больше зазор и тем ниже производительность, т.к. часть жидкости просачивается из полости нагнетания обратно в полость всасывания, или через неплотности начинается подсос воздуха. * Из практики: все насосы на ремонтируемых мной коробках были в норме, зазоры в допусках. Поэтому этот фактор я бы признаю несущественным, но исключать его полностью нельзя.
— состояние фильтра-маслозаборника. Чем хуже проходимость сетки для ATF, тем хуже наполняется жидкостью полость всасывания насоса, и тем больше подсос воздуха через неплотности. Забитая сетка существенно снижает производительность насоса, а иногда сводит её до нуля.
— состояние ATF. Холодная ATF более густая, чем горячая. Поэтому холодная жидкость хуже протягивается через фильтр. С другой стороны горячая жидкость более текучая и в случае сильного износа деталей становится больше влияние утчек. Наиболее стабильно сохраняет вязкость новая ATF. Старая ATF cтановится более жидкой при нагреве из-за потери свойств присадок. Но из-за высокого содержания продуктов износа деталей агрегата, в холодном виде старая ATF гораздо гуще свежей.

Оппонент второй — гидросистема. Дело в том, что она герметична весьма условно. Большое количество каналов отлито в алюминиевых плитах, накрыто железными пластинами и стянуто болтами, стальные трубки вставлены в посадочные места без дополнительных уплотнений, валы имеют вращающиеся соединения, цилиндры сцеплений уплотнены резиновыми кольцами, а в их поршнях есть и вовсе предательская штука — отверстие закрытое центробежным клапаном. И всё это сочится, капает, подтекает… Спасают ситуацию две вещи:
— производительность насоса, она компенсирует все эти утечки;
— вязкость ATF, густая жидкость меньше просачивается через неплотность.

И теперь: на одну чашу весов кладём НАСОС (источник) с его производительностью. На другую чашу — ГИДРОСИСТЕМУ (потребитель) со всеми её утечками.
В новом агрегате всё в порядке: производительности насоса достаточно и для работы системы и для компенсации протечек даже с избытком — весы перевешены в сторону насоса.
Но со временем, с одной стороны фильтр постепенно забивается продуктами работы агрегата, а с другой стороны резинки «слегаются», теряют эластичность, втулки изнашиваются. Производительность падает, а утечки растут. Чем старее коробка, чем тяжелее были условия её эксплуатаци, что бы , чем хуже она обслуживалась… тем быстрее чаши весов стремятся к равновесию. И уже нужно совсем немного, что бы нарушить это равновесие. Это может быть поездка зимой на непрогретой коробке (а ATF в последний раз менялась. .. а уже и не помню когда). А может полуторачасовое толкание в пробке летом в жару (перегретая ATF становится жидкой как вода).
… и так пока чаша весов не перевесит на сторону гидросистемы. Тогда процесс развивается довольно стремительно: давления не хватает — пробуксовки — повышенный износ фрикционных дисков — продукты износа забивают фильтр — давление ещё ниже… далее по кругу… Всё… встала…

в начало

3.03.2013г.

Принцип действия АКПП

Из чего состоит автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка переключения передач (АКПП) является важнейшим элементом трансмиссии современного автомобиля, главное предназначение которого – прием, передача, изменение крутящего момента, направления и скорости движения. Рассмотрим устройство и принцип работы коробки автомата.
Основные узлы АКПП:

Гидротрансформатор – устройство, которое с помощью рабочей жидкости преобразует и передает крутящий момент от входного вала.
Планетарный редуктор – главный механизм АКПП, который представляет собой несколько систем шестерней, каждая система состоит из «солнечной шестерни», сателлитов, планетарного водила и коронной шестерни. Редуктор получает крутящий момент от гидротрансформатора и изменяет его, в соответствии с условиями движения.
Система гидравлического управления (гидроблок) – сложный механический комплекс, предназначенный для управления планетарной системой.
Устройства переключения передач – пакеты фрикционов, тормозная лента.

АКПП в разрезе:

Рассмотрим перечисленные узлы более подробно.

1. Гидротрансформатор.

Гидротрансформатор выполняет функции сцепления и служит для передачи крутящего момента от двигателя на трансмиссию. Основной элемент гидротрансформатора – гидромуфта, представляет собой два лопастных колеса, расположенные друг перед другом на минимальном расстоянии. Одно колесо, соединенное с маховиком двигателя, получило название насосное колесо. Другое, турбинное колесо соединяется с помощью вала с планетарным механизмом. Пространство между колесами заполнено рабочей жидкостью — трансмиссионным маслом. Под воздействием центробежной силы вязкая рабочая жидкость плавно вовлекает в движение турбинное колесо. Таким образом, между ведущим и ведомым валом нет жесткой связи, и как следствие – обеспечивается плавная передача вращения, без рывков и толчков.

Принцип работы гидромуфты:

По своей функциональности гидротрансформатор представляет собой гидромуфту, дополнительно оборудованную центральным лопастным колесом – реактором (статором). В начале движения реактор неподвижен, т.к его лопасти расположены под определенным углом, который расчитан так, чтобы удерживать отраженную от турбинного колеса рабочую жидкость. Если реактор отсутствует, то отраженная от турбины жидкость будет тормозить насосное колесо. Когда обороты насоса и турбины выравниваются (точка сцепления), реактор также начинает вращаться с той же скоростью – гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, т.е не усиливая, а только передавая крутящий момент.

Принцип работы гидротрансформатора:

2. Планетарный редуктор.

Планетарный редуктор состоит из следующих частей:

2.1. Планетарные элементы.

2.2. Муфты сцепления и тормоза.

2.3. Ленточные тормоза.

Планетарный элемент состоит из центрального узла – солнечной шестерни, вокруг которой расположены шестерни – сателлиты, которые устанавливаются на планетарное водило. С внешней стороны сателлиты сцеплены с коронной шестерней.

Планетарная передача:

Для переключения скорости в автомате с тремя передачами используется 2 планетарных ряда, а в АКПП с четырьмя передачами – 3 планетарных ряда.

Муфта сцепления состоит из чередующихся дисков и пластин, которые вращаются вместе с ведущим валом, а диски соединены с элементом планетарного ряда и приводятся в действие гидравлическим давлением.

Ленточный тормоз состоит из тормозной ленты и тормозного барабана. Один конец тормозной ленты жестко крепится к картеру АКПП, а второй соединен через рычажный механизм с поршнем гидропривода.

Принцип работы первой передачи:

Солнечная шестерня приводится в движение гидротрансформатором.
Сателлиты блокируются, вращение передается на коронную шестерню.
Передаточное число: — 2.4:1.
Т.к в коробке используется минимум 2 планетарных ряда, то первый ряд вращает второй, а со второго вращение передается на выходной вал.