Барабан в акпп что это

Барабан в акпп что это

В преддверии начала установки АКПП на автомобили УАЗ давайте разберемся как же она устроена.

Есть разные виды АКПП подразделяющиеся по внутреннему устройству: классика — гидравлический автомат (AT), вариатор (CVT), роботизированная коробка передач (MTA)

Самый распространенный и самый «изученный» тип АКПП это гидравлический автомат. Из названия следует, что в нем работу выполняет жидкость. Рассмотрим устройство такой АКПП более подробно:

Смотрится страшно, но если разложить всё по отдельным частям, то будет более понятно.

Автоматическая коробка передач состоит из двух частей: Гидротрансформатора и механической КПП с устройством управления.
Вместо обычных шестеренок в такой КПП используются планетарные редукторы.

Гидротрансформатор – выполняет роль, аналогичную механизму сцепления в механической коробке передач. Он передает крутящий момент от двигателя к автоматической трансмиссии. Но в отличии от механического аналога здесь нет жесткой связи ДВИГАТЕЛЬ-КПП.

Планетарный ряд — собранные вместе несколько планетарных редукторов. Их задача состоит в изменении передаточного отношения в автоматической трансмиссии при переключении передач. Выполняет те же функции, что и блок шестерен в механической коробке передач.

Фрикционный тормоз (фрикционная муфта) — отвечает непосредственно за переключение передач.

Система управления.
На старых АКПП она была полностью гидравлическая. Команды на переключение передач вырабатывались за счет изменения давления в гидравлических датчиках.
На всех современных АКПП используется электронная система управления. Вместо гидравлических датчиков стоят электрические. Вместо клапанов переключения скоростей используются соленоиды.
Но объединяет две системы то, что для включения фрикционных муфт, которые определяют какая скорость задействована, используется гидравлика.

Гидротрансформатор

В начале будет проще понять принцип работы гидротрансформатора на примере гидромуфты.
Гидромуфта по конструкции очень на него похожа, но не умеет изменять передаточное число, а только передает крутящий момент.

Гидромуфта состоит из двух колес с лопатками (как у вентилятора) которые вращаются друг напротив друга.
Одно колесо, насосное, соединено с двигателем, второе колесо, турбинное, соединено с КПП. Оба колеса находятся в герметичном кожухе внутрь которого залито масло.

При вращении двигателем насосного колеса вязкое масло захватывается его лопатками, выбрасывается на лопатки турбинного колеса приводя его в движение. Таким образом кинетическая энергия от вращения вала двигателя передается валу КПП хотя при этом отсутствует жесткая связь между ними.

Наиболее наглядно демонстрирует этот механизм опыт с двумя вентиляторами расположенными друг напротив друга. Один из них выключен, второй включен. Воздух ударяясь о неподвижные лопатки выключенного вентилятора заставляет их вращаться.

Однако в замкнутом пространстве в котором работает гидромуфта обратный поток масла идущий от турбинного колеса попадает на лопатки насосного колеса в обратном направлении и замедляет его ход. Чтобы уменьшить этот эффект, на пути движения масла устанавливают третье колесо — реакторное. Это колесо может свободно вращаться или блокироваться на валу.
Таким образом получается гидротрансформатор.

Схема гидротрансформатора:
1 — блокировочная муфта; 2 — турбинное колесо; 3 — насосное колесо; 4 — реакторное колесо; 5 — механизм свободного хода

Если третье колесо (реактор) свободно вращается, то гидротрансформатор работает в режиме гидромуфты.

Если же реакторное колесо фиксируется неподвижно, то за счет своих лопастей он изменяет направление потока жидкости, выходящей из турбинного колеса и направляет его под определенным углом на лопасти насосного колеса. Это позволяет значительно увеличить передаваемый от двигателя в трансмиссию крутящий момент. Таким образом происходит трансформация крутящего момента.

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

В автомобильных гидротрансформаторах коэффициент трансформации равен 2-3,5, а КПД 0,9

Схема потока жидкости в гидротрансформаторе:

Недостатком гидропередачи является рассогласование частот вращения насосного и турбинного колес, так называемое — скольжение гидропередачи, имеющее место при любом режиме работы трансмиссии. Минимальная величина скольжения составляет примерно 3% и приводит к снижению КПД гидропередачи. Так как, при движении автомобиля с постоянной скоростью наличие гидротрансформатора в трансмиссии не является необходимым, как это требуется на режимах разгона и торможения, в современных коробках применяют механизм блокировки гидротрансформатора.
Для блокировки гидротрансформатора чаще всего используется блокировочная муфта, которая позволяет жёстко соединить между собой насосное и турбинное колесо. Это приводит к тому, что гидротрансформатор выключается из силового протока, а двигатель напрямую соединяется с ведущим валом коробки передач.

Основные детали гидротрансформатора:

Детали гидротрансформатора:
1 — насосное колесо; 2 — турбинное колесо; 3 — крышки муфты свободного хода; 4 — часть корпуса гидротрансформатора; 5 — остатки рабочей жидкости с продуктами механического износа деталей; 6 — колесо реактора; 7 — муфта свободного хода реактора; 8 — упорная шайба турбинного колеса; 9 — упорный подшипник реактора; 10 — поршень блокировки гидротрансформатора

Компоновка деталей гидротрансформатора:

В качестве рабочей жидкости в современных гидротрансформаторах используется ATF

Насос

Насос создает давление жидкости во всей гидросистеме.
Как правило насос располагается между гидротрансформатором и коробкой передач. Насос приводится в движение коленчатым валом двигателя.

В настоящее время в АКПП наиболее часто используют несколько видов насосов: шестерёнчатые, трохоидные и лопастные.

Разборка шестеренчатого насоса и его принцип действия можно посмотреть на видео:

Планетарная коробка передач

Хотя гидротрансформатор может сам изменять крутящий момент, но это происходит в очень узком диапазоне, что явно недостаточно для нормального движения автомобиля. Поэтому к гидротрансформатору подсоединяют коробку перемены передач в основе которой находятся планетарные редукторы.

Все пары шестерен редуктора находятся в постоянном зацеплении.

Лучше всего работу планетарного редуктора демонстрирует видеоролик:

Механизмы переключения

Чтобы включать или выключать ту или иную группу планетарных редукторов в АКПП используются ленточные и дисковые фрикционные элементы, а так же муфты свободного хода (обгонные муфты).

Ленточный тормоз

Ленточный тормоз используется для остановки одного из звеньев АКПП и состоит из тормозной ленты и тормозного барабана.
Тормозная лента охватывает тормозной барабан, один её конец жёстко прикреплен к картеру коробки, а второй соединен с устройством управления (с поршнем).

Тормозные ленты изготавливаются из листовой стали. Для увеличения коэффициента трения между тормозной лентой и барабаном к внутренней поверхности тормозной ленты прикрепляется фрикционная накладка. В АКПП наиболее часто используются фрикционные накладки, изготовленные на бумажно-целлюлозной основе. Такие накладки обладают хорошими износостойкими свойствами, не вызывают большого износа поверхности тормозного барабана и не сильно загрязняют рабочую жидкость.

Дисковый тормоз и блокировочная муфта

Дисковый тормоз ничем не отличается от блокировочной муфты. Разница заключается только лишь в том, что дисковый тормоз соединяет звено коробки передач с картером, а блокировочная муфта соединяет между собой два звена АКПП.

Дисковый тормоз состоит из: дисков с фрикционными накладками (они с внутренними шлицами), дисков без накладок (шлицы снаружи), поршня, возвратной пружины, барабана.

При выключенной муфте фрикционные накладки внешнего диска и фрикционные накладки внутреннего диска свободно вращаются относительно друг друга. При включении муфты, рабочая жидкость давит на поршень, он сжимает пакет фрикционов и они «склеиваются» между собой. Таким образом внешний диск и внутренний становятся жестко связанными.

Для выключения муфты достаточно убрать давление жидкости через клапан.

Обгонная муфта

Обгонная муфта (также муфта свободного хода) — деталь механической трансмиссии, которая предотвращает передачу крутящего момента от ведомого вала обратно к ведущему в случае, если по какой-либо причине ведомый начинает вращаться быстрее.

Обгонная муфта не требует управления, она работает за счет разницы в скорости оборотов. Примером обгонной муфты является велосипедная «трещётка».

Система охлаждения

Главная причина из-за которой АКПП выходит из строя явялется её перегрев. Чтобы охлаждать рабочую жидкость (ATF) используют радиаторы и теплообменники.

АКПП с внешним радиатором охлаждения

АКПП с радиатором охлаждения встроенным в радиатор охлаждения двигателя

АКПП с теплообменником

Системы управления

В первых поколениях АКПП были распространены полностью гидравлические системы управления. В них команды на управление элементами системы формировались за счет разницы давлений клапана-дросселя и скоростного регулятора. Поток рабочей жидкости через систему каналов воздействовал на нужный гидроцилиндр, который в свою очередь через фрикционы или ленточный тормоз включал или выключал нужную передачу.
Как и все гидросистемы такая конструкция была очень чувствительна к параметрам рабочей жидкости (масла).

Сейчас используются электрогидравлические системы. В них гидравлика оставлена только на последнем этапе — на исполнительном. Измерительные функции и функции анализа переданы полностью электронике.
Выделяют следующие основные части электрогидравлической системы: измерительную (датчики), аналитическую (блок управления) и исполнительную (соленоиды).

Вид на гидроблок снизу. Справа виден ряд электромагнитных клапанов.

Разобранный гидроблок очень похож на лабиринт.

В электронный блок управления (он же — ЭБУ, контроллер, компьютер, «мозги») поступают сигналы от датчиков. Сигналы обрабатываются и анализируются в соответствии с программой блока. На основании результатов сравнительного анализа сигналов, поступивших от датчиков с данными, хранящимися в памяти устройства, блок формирует управляющие сигналы, которые поступают к исполнительным элементам системы (соленоидам). Соленоиды преобразовывают поступающие к ним электрические сигналы в механическое перемещение гидравлического клапана. Рабочая жидкость воздействует на нужный гидроцилиндр и включает/выключает нужную передачу.

Общепринятые обозначения режимов АКПП

«P» — parking. Режим стоянки. Все передачи выключены, выходной вал КПП и ведущие колёса заторможены блокирующим механизмом.

«R» — reverse, задний ход.

«N» — нейтраль. В этом режиме двигатель и ведущие колёса рассоединены. Автомобиль может двигаться накатом, его можно буксировать.

«D» или «Drive» основной режим для движения вперед. Смена передач осуществляется автоматически.

«S», «Sport», «PWR», «Power» или «Shift» — спортивный режим. Самый динамичный и самый неэкономичный. При разгонах двигатель в все время находится в режиме максимальной мощности. Переключение передач производится позднее, на больших оборотах, чем в обычном режиме.

«Kick-down» — режим, в котором осуществляется переход на пониженную передачу для осуществления интенсивного ускорения, например, при обгоне. Для включения режима надо резко нажать на педаль газа.

«Overdrive» или «O/D» — режим, при котором повышающая передача будет включаться чаще, переводя двигатель на более низкие обороты. «Овердрайв» обеспечивает экономичное передвижение, но с потерей в динамике.

«Norm» реализует самый сбалансированный режим движения. Переключения на повышающие передачи, как правило, происходят по достижении средних оборотов и на оборотах несколько выше средних.

«1» (L, Low), «2» или «3» — выбор фиксированной скорости в АКПП. Эти режимы пригодятся в тяжёлых дорожных условиях, например, при движении по горным дорогам, при буксировке прицепа.

«W», «Winter», «Snow» — «зимний» режим работы АКПП. В целях предотвращения пробуксовки ведущих колёс трогание с места осуществляется со второй передачи. Чтобы не спровоцировать проскальзывания колес, переход с одной передачи на другую производится более мягко и при более низких оборотах.

«+» и «-» — возможность ручного переключения передач в сторону повышения и в сторону понижения.

Фрикционы и стальные диски

Фрикционы и стальные диски — элементы сцепления автоматической коробки, который служит для включения\выключения сцепления и передачи крутящего момента. Фрикцион конструктивно, это — тот же стальной диск, на который наклеена фрикционная накладка. Фрикционы — популярный расходный элемент при капремонте АКПП (после фильтра и ремкомплекта прокладок и сальников).

Фрикционы имеют характеристики: — Наружный диаметр, толщина и количество зубьев (подробнее)

Стальные диски наоборот: Размер указывается по внутреннему диаметру, тому, который без зубьев, чтоб не путаться: с зубом измерять или без зуба?

Когда надо менять фрикционы?

Опытные мастера разбирают коробку, определяют состояние фрикционных дисков и тормозных лент, проверяют зазоры в пакетах и после этого заказывают новые фрикционы.

— Если износились фрикционы только одного пакета сцепления, масло при этом не пахло горелым и пробег авто относительно небольшой для данной семьи АКПП, то мастер может заменить только изношенные фрикционы. Часто из экономии заказывают только 3-7 нужных фрикционов.

Остальные фрикционы проверяются на повреждения и толщину накладки. И если зазоры между фрикционами в допуске, то такой пакет может штатно работать еще долго. (Для мастера проще оставить старые фрикционы, которые продержатся гарантийные полгода. Владелец обычно надеется на совсем другие сроки. Изношенные фрикционы переключают передачи с толчками, а по мере износа и с ударами, если зазоры в пакетах больше нормы)

— Если же сгорели фрикционы нескольких пакетов, а с ними вместе и часть стальных дисков (об этом говорят разводы побежалости на стальной поверхности или «натертости») , то положено заменить весь Комплект фрикционов, сталей и тормозные ленты. В многих американских штатах мастера по закону штата обязаны заменить все фрикционные диски, тормозные ленты и расходники, если коробка пришла в капремонт, под угрозой лишения лицензии.

Накладки фрикционов, пропитанные горелым маслом гораздо хуже впитывают масло и плохо отводят тепло с поверхности при касании. А это очень скоро приводит к проблемам при переключении, проскальзыванию и сгоранию таких фрикционов. Может через несколько недель, а может и через несколько месяцев.

Фрикционы горят раньше срока (а рассчитаны они обычно на весь срок службы трансмиссии) не потому что «слабые» или «дешевые», а в основном из-за масляного голодания. Когда из-за потерь давления в линии поршни недожимают фрикционы друг к другу. Поэтому ставить «усиленные» фрикционы, не заменив всех прокладок и колец в линии — это гарантировать скорое сгорание «усиленных» фрикционов.

Еще одна причина для замены всех фрикционов это вибрации, которые неравномерно износили пакет сцепления. В Мэтом случае обязательно меняют не только все диски (фрикционные и стальные) пакетов этого узла, но и всех соседних узлов.

Комплектация. Сколько и каких фрикционов в комплекте?

— обычно все комплекты фрикционов универсальны и собраны производителями так, чтобы подойти для любой АКПП, указанной в наименовании комплекта, и такого качества, чтобы безупречно работать много лет.

Слева наименование Комплекта для Крайслера говорит, что этот набор подходит для всех коробок от А500 до 44RE и всех годов выпуска после 1988.

Накладки фрикционов

Фрикционы подбираются производителями с различной фрикционной накладкой в зависимости от особенностей коробки и истории ремонтов. Одни фрикционы — бежевые, целлюлозные, для тех пакетов, которые в основном работают на истирание. Другие — серые или серо-зеленые, для пакетов, которые чаще работают на проскальзывание, перегреваются и сгорают. В третьи могут ставить самые дорогие — серо-зеленые с основой из графитового волокна. У каждого материала есть свои преимущества и свои недостатки.

Первый — имеет более высокий порог передачи момента, Последний — лучше скользит и дольше сопротивляется перегреву. (ниже)

Фрикционные накладки могут иметь прорезанные канавки для движения масла. (ниже)

Для чего нужны в АКПП фрикционы, стальные диски и тормозные ленты?

Фрикционы работают в паре со стальными дисками по аналогии со сцеплением механических КП. Прижимаясь к стальным дискам, они соединяют два вращающихся вала АКПП. Фрикционы собраны в Барабан (который еще называют «Корзиной сцепления») и он имеет два состояния: «рабочее» — заблокированное, когда фрикционы сжаты со стальными дисками через поршень и «свободное» — когда между фрикционами остается рабочий зазор с маслом и сцепления нет. В разомкнутом состоянии фрикционы со стальными дисками вращаются с разными скоростями.

Таких барабанов с фрикционами в АКПП бывает от 3-х (плюс тормозная лента) до 7-ми и больше.

Работой барабанов управляет компьютер изменением давления масла, подаваемого гидроблоком\соленоидами в пакеты сцепления. Гидроблок , с помощью соленоидов — электроклапанов гидравликой нажимает на поршни барабанов, сжимая фрикционы с стальными дисками одних пакетов и, сбрасывая давление в других, позволяет пружинам разжимать фрикционы в нерабочих пакетах.

Существуют Барабаны сцепления и торможения.

Барабан сцепления — соединяет между собой два вращающихся вала. Барабан торможения — замыкает барабан на корпус — тормозит один из элементов Планеты. Раньше функцию торможения элемента планеты для выбора нужной комбинации вращения выполняли тормозные ленты, похожие на те, что используются для тормозного барабана задних колес машин.(слева)

Но сейчас простую (но громоздкую) конструкцию ленты почти перестали использовать, заменив тормозные ленты на фрикционы пакета торможения.

Унификация. Для разных (по мощности) трансмиссий можно регулировать мощность передаваемого момента количеством фрикционов и стальных дисков, меньше фрикционов для менее мощных двигателей и добавляя фрикционы — для более мощных. А главное: — более тонкая регуляция тормозного усилия с помощью пропорциональных соленоидов .

Можно определить разницу так: Там где важна долговечность и неубиваемость и не обязательна «высоко-интеллектуальность» коробки — используют тормозную ленту. Фрикционы используются там, где надо соревноваться с ДСГ и вариатором за одобрение привередливых авто-журналистов.

Классификация фрикционов

Фрикционы и стальные диски описываются в наименовании детали например так:

— Фрикционный Диск, TF60SN/09G/09K K3 (C3)- rev, 3rd, 5th (56Tx1,73×157)

описание — [ 56Tx1,73×157 ] — означает:

у этого диска 56Т:- 56 зубьев, 1,73: — толщина 1,73 мм, и 157: — наружный диаметр 157 мм

Применяемость — для всех АКПП перечисленных в названии,

К3 — название пакета сцепления (К — Kupplung, C — Clutch) или торможения (B — Brake) по Каталогу деталей (европейская классификация).

rev, 3rd, . — (американская классификация) функциональное предназначение пакета: включение Реверса, 3-й скорости . итд.

Какие бывают фрикционы?

1. Кроме обычных двусторонних фрикционов с внутренним зубом и стальных дисков с наружным зубом появились односторонние (комбинированные: сталь-фрикцион) .

— односторонние фрикционы имеют с одной стороны фрикционную накладку, с другой — голую стальную поверхность. Такие фрикционы первичного вала могут иметь внутренний зуб, а ответные односторонние фрикционы (вторичного вала) — наружный зуб. В № детали они имеют буквы по типу зуба: — BI (internal) или -BE (external).

В легендарных коробках DP0 и Мерседесовских 722.6, впервые массово стали использовать односторонние фрикционы. Только французы (DP0) сделали это скорее для удешевления и экономии, а немцы (722.6) — с удорожанием, из соображений компактности, управляемости и надежности.

Сейчас существует много коробок (FN4AEL, 722.6, . ), где в один из часто сгорающих пакетов введены односторонние фрикционы в качестве более эффективно работающих и более устойчивых к сгоранию.

2. Материал фрикционной накладки в большинстве случаев имеет целлюлозную основу, пропитанную специальными смолами, чтобы надежно схватываться со стальным диском и без проскальзывания передавать момент вращения.

В пакетах, где фрикционы часто перегреваются, фрикционные накладки могут иметь насечки для отвода масла. В наиболее важных пакетах насечки имеют спиралевидную форму, и устанавливаются строго по направлению движения (справа). Насечка здесь хотя и заметно уменьшает рабочую площадь, но выполняет функцию шестерни насоса масла, чтобы увеличить скорость прохождения масла через этот канал и лучше охлаждать поверхность. При износе глубины насечки поток масла уменьшается, что может привести летом к перегреву и ускоренному сгоранию фрикционов

Накладка фрикциона может изготавливаться также на графитовой или кевларовой основе. Но нужно сказать, что тот же Борг Ворнер, производящий фрикционы для конвейера для одной и той же коробки выпускает одновременно и фрикционы с целлюлозной основой и без насечек, а для других пакетов — на кевларовой основе, исходя из особенностей работы коробки в режимах. Эта особенность учтена в регулировках гидроблока.

Производители на раскрывают состав и тип материала накладки фрикциона и заказ на «кевларовые» фрикционы не может быть гарантирован. Фрикционы поставляются именно из того материала, который должен по расчетам Производителя использоваться в этом пакете. Это касается в основном автоматов 21 века.

Такие фрикционные накладки выдерживают без потери качества довольно длительную работу при температуре до 140º. Эти материалы дороже обычных и встречаются на рынке только для отдельных пакетов АКПП. Общее их количество не превышает 3-5% от всего количества продаваемых фрикционов. У таких комплектов в названии встречается аббревиатура: HEG или «Power Pack«.

Стоит отметить, что за повышенную температурную стойкость приходится платить худшими характеристиками по скольжению и стабильности материала по мере износа .

3. Конструктив фрикционной накладки:

— Фрикционы из отдельных сегментов , когда сегменты разделены швами глубиной до самого клеевого слоя

— с монолитной накладкой с нарезанными каналами для отвода масла. Каналы нарезаются только на фрикционах пакетов с повышенным риском сгорания. И монолитными без маслоотводящих каналов.

Сегментные накладки могут себе позволить производители, готовые вкладывать средства в сложные технологии расчета-нарезки-сочетания-вклеивания и высококвалифицированный персонал, чтобы затем экономить на материале накладок и конвейерном потоке производства.

Материалы фрикционных накладок производят всего несколько крупных производителей. Для работы трансмиссии несущественен тип накладки. Единственное преимущество сегментных накладок для владельца АКПП- это количество и глубина маслоотводящих каналов.

Клей фрикционов

Для наклейки накладки на поверхность стального диска сначала наносится «праймер» — клеевое лаковое покрытие, которое обычно состоит из смол, с температурой плавления 180-200º. Эта температура плавления (как и формула праймера) у всех производителей разная, но выбирается настолько высокой, чтобы при рабочем нагреве масла в АКПП клей не расплавился. И настолько низкой, чтобы сэкономить при наклеивании накладки на заводе.

Фрикционная н акладка напрессовывается на подготовленную стальную поверхность разогревом в токах высокой частоты, плавящими нанесенный праймер.

Эта клеевая основа и является «главным врагом» гидроблока и соленоидов.

Почему горят фрикционы? Что происходит в АКПП при работе сгоревших фрикционов?

Фрикционы теоретически созданы конструкторами «вечными» — на весь cрок службы автомобиля, но на практике — часто «горят».

Причины сгорания фрикционов:

— перегрев от недостатка силы прижимания и

— от недостатка охлаждения маслом ATF, отводящим тепло с поверхности дисков.

В момент касания фрикциона и стали на их поверхности температура может одномоментно подниматься до 300-400 градусов. Но так как накладки фрикционов пропитаны маслом и само касание в обычных АКПП и «он-офф» сцеплениях занимает доли секунды, то накладка не успевает прогреться до критических температур. Если масла недостаточно или, что чаще — сцепление неплотное, возникает проскальзывание для «он-офф» фрикционов и они начинают нагреваться выше температуры вспышки масла.

При приближении температуры к 140-145º целлюлозная фрикционная накладка начинает обугливаться, при этом впитывает всё меньше масла и всё хуже охлаждается. Цепная реакция.

Нагрев увеличивается лавинообразно — плавится и стекленеет клеевой слой и фрикцион осыпается. Тогда же происходят изменения металла фрикциона и стального диска. В сильно запущенных случаях от перегрева сгорают не только стальные диски, но и соседние упорные диски и даже сами барабаны с обрезиненными поршнями (справа). Это выражается в том, что машина «не тянет» на одной скорости или совсем не едет вперед.

Если сгорели фрикционы, то скорее всего в агрегате насос не справлялся с подачей масла на поршни. Потери давления обычно идут через изношенные тефлоновые кольца, втулки, резиновые прокладки и сами поршни. Поменять фрикционы и не заменить кольца и прокладки — считается типичной ошибкой и приводит к скорому сгоранию новых фрикционов.

Упорный (или опорный) диск подобен обычному стальному диску, но толще и находится с края этого пакета из фрикционов и дисков. Именно на него давит поршень (или упирается ретейнер с обратной стороны пакета).

Фрикционные накладки различаются по функциональности:

1. — Теплопроводность. (способность впитывать масло и проводить тепло)

2. — Теплостойкость (выдерживать кратковременное нагревание («ожоги») при касании до 300-400 градусов без изменения свойств)

3. — Стабильность. (способность сохранять характеристики при износе и критическом состоянии масла на протяжении всей жизни)

4. — Фрикционные статические качества, (высокий «порог проскальзывания», способность передавать высокий крутящий момент до срыва в скольжение).

5. — Фрикционные динамические качества, (способность передавать момент вращения при «модулируемом проскальзывании». Аналогия регулируемого притормаживания педалью тормоза).

6. — Износоустойчивость, механическая прочность.

Различают 2 основные группы фрикционов:

1. Фрикционы on-off. Имеют максимальные значения по характеристикам — 3, 4, 6 . Минимальные по 1, 2, 5.

2. Фрикционы «проскальзывания». Для них приоритетными являются характеристики 3, 1, 2, 5 .

Причины недостатка давления масла разнообразны:

— Самая распространенная — предельная нагрузка при холодном масле. Чаще всего встречается зимой при выезде из сугроба или при агрессивных разгонах «нахолодную».

— Поршни. Изношенные резиновые уплотнения, или поврежденные стружкой, или лопнувшие по корпусу, — пропускают масло,

— Уплотнительные тефлоновые кольца, стерты соседние поверхности «железа» (барабанов, суппортов. ) масло уходит через щели и не доходит до поршней.

— Общий недостаток масла. Иногда насосу не хватает масла из-за его низкого уровня в поддоне АКПП, забитого фильтра, протечек масла через сальники.

— Насос. Часто бывает изношен сам насос, его узлы, втулки, сальники.

— Гидроблок и соленоиды — «проеденные» и изношенные каналы «разбазаривают» масло, свой вклад дают и лопнувшие пружины, грязные, не открывающие канал золотники-клапаны.

Причин много, как звеньев в длинной цепочке. Где-то, да рвется. Вскрытие и диагностика нужны для того, чтобы определить места разрыва этой «гидравлической» цепочки.

Когда поршень недостаточно сильно сжимает фрикционы при разгоне, фрикционы проскальзывают и не тянут как обычно. Что заставляет водителя прибавить газу, чтобы «исправить» медленный разгон. От этого фрикционы еще сильнее нагружаются и нагреваются, что и приводит к необратимым и катастрофическим последствиям для всей трансмиссии.

Чем опасна эксплуатация АКПП с изношенными или сгоревшими фрикционами?

В статье про горелое масло об этом написано подробнее.

Первая неприятность от работы с лысыми фрикционами — Перегрев соседних поршней, втулок и барабана. Как описано выше.

Следующая неприятность — в масло попадает клеевой слой, которым накладка крепится к стальному основанию, загрязнение масла осыпающимися фрагментами фрикционной накладки. Это ведет к цепной реакции проблем:

— грязь забивает каналы клапанов гидроблока с соленоидами, что ведет к окончательному падению давления.

— масло становится густым и абразивным, ухудшая трение втулок, прокладок и колец, истирая детали «железа» АКПП, что приводит к быстрому снижению ресурса АКПП. А густое масло труднее «перелопачивается» турбинами гидротрансформатора, что понижает мощность и энергия двигателя идет на дополнительный нагрев масла.

— масло истирает каналы гидроблока, что приводит к износу клапанной плиты и концу его ресурса.

— при недостатке масла в первую очередь страдают элементы находящиеся близко к осям (то есть — втулки) и насосу, высасывающему масло прямо из-под своей втулки. Изношенные болтающиеся втулки позволяют вибрирующему валу разбивать соседние поверхности трения. Что ведет к ускоренному износу насоса и другого «железа».

Все это может привести к остановке авто прямо посреди дороги.

Новая эпоха жизни «скользящих» фрикционов.

С тех пор как в конце 20-го века появились PWM соленоиды-электрорегуляторы, которые умеют закрывать-открывать канал гидроблока с множеством промежуточных значений (типа включателя света — реостата, которым можно сделать свет в комнате поярче и потише), это стали использовать сначала для принудительной блокировки гидротрансформатора (подробнее) а затем и для более мягкого переключения скоростей пакетами сцепления.

Это дало возможность сделать переключения практически бесступенчатыми. Считается, что разрыв мощности при переключении скоростей меньше 0.25 — 0.20 секунды незаметен для водителя. А учитывая, что у 6-ти ступенчатых АКПП разница между передаточными числами сведена к минимуму, то фактически по комфортности 6-ти и 8-ми ступенчатые АКПП сравнялись со своими конструктивными конкурентами — Вариаторами и преселективными коробками ДСГ.

Но за это преимущество приходится платить ускоренным износом фрикционов. В первую очередь — фрикционов Гидротрансформатора.

Фрикционы работающие не в режиме «он-офф» а в режиме короткого (или длинного) проскальзывания теперь должны соответствовать совсем другим требованиям:

Если раньше фрикцион Он-Офф должен был моментально «склеиваться» со стальной поверхностью для быстрой блокировки, то в случае «управляемого проскальзывания» он наоборот должен как тормозная колодка колеса плавно притормаживать, не допуская резких блокировок колеса. Но в отличии от тормозной колодки между фрикционом и сталью корпуса здесь вместо несгораемого воздуха находится масло.

Разработано несколько типов карбоновых и кевларовых фрикционов (слева) для ГДТ, под разные задачи и требования программистов. И современные «несменяемые» масла (синтетика) теперь имеют температуру вспышки гораздо выше, чем у традиционных «полусинтетических». Но это не решает проблему горелого масла, а лишь отдаляет.

Все равно на водителях остается ответственность следить за износом фрикционов через загрязнение масла. Если масло загрязняется слишком быстро, то это говорит о том, что самые быстро изнашиваемые фрикционы (обычно это в ГДТ) съедены и пора их менять, иначе . (читай выше).

Лидеры Фрикционных модулей по заменам на рынке автоматических трансмиссий:

Самыми популярными в замене являются фрикционы большой немецкой семьи из двух поколений 01M — 01N и их предшественников 096-097 — 105003 .

Следом за ними следует тоже немецкий бестселлер 5HP19 — 177003 .

В этой же паре рядом идут французские односторонние фрикционы DP0:
— 144005 .

Дальше идет большая группа преследователей: Комплект фрикционов CD4E — 246003 . (справа в окне)

айсиновской 09G — 134003 , (справа).

и ZF 6HP26-/28 182003 . (слева)

Барабан LOW в сборе АКПП JF506E 99-up

Барабан Low обеспечивает первую, вторую, третью передачи. Натертые канавы от тефлоновых колец или вырванный стопор — это основные причины для замены барабана Low АКПП JF506E, 09A.

Volkswagen Golf (1.9L Diesel), Jetta (1.8L, 1.9L Diesel, 2.8L), Sharan 4Motion

Mazda 6 (3.0L), 6S (V6 3.0L)

Land Rover Freelander (2.5L)

Jaguar X type (2.0L, 2.5L, 3.0L)

Устройства блокировки элементов планетарного ряда

Существует три вида механизмов блокировки, используемых в планетарном ряду АКПП. Каждый из них имеет свои конструктивные преимущества. К ним относятся:

1. Многодисковый бортовой фрикцион – блокирует два вращающихся элемента планетарного ряда.
2. Тормоз – механизм, посредством которого осуществляется блокировка элементов планетарного ряда на неподвижный корпус; бывает двух видов: многодисковый тормозной механизм/тормозная лента.
3. Обгонная муфта – блокирует элементы планетарного ряда в одном направлении вращения.

Многодисковый бортовой фрикцион и многодисковый тормозной механизм являются наиболее распространенными среди трех типов механизмов блокировки. Они многофункциональны и могут быть легко модифицированы путем удаления или добавления фрикционных дисков. Тормозная лента занимает небольшое пространство в полости картера коробки передач и имеет достаточно большую площадь поверхности для создания мощной удерживающей силы. Обгонные муфты – небольшого размера, но обладают высокой способностью быстрого переключения коробки на более высокую или на понижающую передачу.

Многодисковый бортовой фрикцион
Многодисковый бортовой фрикцион соединяет два вращающихся элемента планетарного ряда. Два многодисковых фрикциона представляют собой муфту переднего хода и муфту прямой передачи/заднего хода. Каждая состоит из барабана, который крепится на шлицах. Входной крутящий момент передаётся с барабана на ведущие диски. Ведомые диски поддерживаются втулкой, которая передаёт выходной крутящий момент. Поршень приводится в действие давлением масла, этот механизм вращается только, когда автомобиль находится в движении, что обеспечивает подачу масла под давлением, которое поступает к фрикциону.

Clutch drum – барабан Многодисковый бортовой фрикцион Piston — поршень соединяет два вращающихся
O-ring – кольцевое уплотнение планетарного ряда
Piston return spring — возвратная пружина
Snap ring – пружинное кольцо
Discs/plates – диски (ведомый и ведущий)
Flange – фланец

Multiplate Clutch

Multiplate Clutch Operation (Принцип работы многодискового бортового фрикциона: жидкость под давлением прижимает фрикцион, а возвратная пружина высвобождает (отпускает) его.)
См. рис.1 рис.2
Discs/plates – диски (ведомый и ведущий) Drum – барабан
Ring gear – эпицикл Check ball – контрольный шарик
Return spring – возвратная пружина Seal — уплотнитель
Check valve – контрольный клапан Piston — поршень
Piston check ball – контрольный шарик поршня Piston cylinder – поршневый цилиндр
Seal – уплотнитель Return spring – возвратная пружина
Piston – поршень Fluid pressure released – сброс давления
Input shaft – ведущий вал
Fluid pressure applied – подача под давлением

Со стороны внутреннего и внешнего диаметра поршень имеет уплотнители, которые удерживают масло, приводящее в действие поршень. Контрольный шариковый клапан вставлен в корпус поршня многодискового фрикциона. Этот клапан выполняет важную функцию – снижает (сбрасывает) давление жидкости гидравлической системы. Даже когда фрикцион выключен, в барабане, который вращается с большой скоростью, масло, оставшееся за поршнем, отбрасывается под действием центробежной силы к задней стенке барабана. Вследствие этого возникает остаточное давление масла, которое прикладывается к поршню, вынуждая его к перемещению и подключению фрикциона. Контрольный шариковый клапан предусмотрен для вывода жидкости после сброса давления.

Жидкость под давлением приводит в действие поршень, а возвратная пружина возвращает поршень в исходное положение в барабане, когда давление падает. Фрикционные диски представляют собой стальные пластинки со вставками из фрикционного материала. Внутренний диаметр фрикционного диска подогнан под насадку шлицев втулки ведомого диска сцепления.

Тормоз

Тормоз бывает двух видов – тормозная лента и многодисковый тормозной механизм.

Тормозная лента – находится за наружной окружностью барабана муфты прямой передачи. Один конец тормозной ленты крепится неподвижно на корпусе коробки передач, другой – к поршню тормозного цилиндра, приводимому в действие давлением жидкости. Прижимаемый под действием давления жидкости, поршень передвигается влево в поршневом цилиндре, оказывая давление на наружную пружину. Внутренняя пружина перемещается к штоку поршня, сдвигая его влево вместе с поршнем, и надавливает на конец тормозной ленты. Это смягчает жесткое зацепление ленты. В то время как внутренняя пружина сжимается, поршень входит в прямой контакт с заплечиком штока поршня и мощная фрикционная сила образуется между тормозной лентой и барабаном. Так как другой конец тормозной ленты прикреплен к корпусу коробки передач, диаметр тормозной ленты становится меньше. Тормозная лента прижимает барабан, удерживая его в неподвижном состоянии, что приводит к блокировке барабана и одного элемента планетарного ряда внутри корпуса коробки передач.

Тормоз ленточного типа: тормозная лента блокирует элемент планетарного ряда на неподвижный корпус коробки передач.
См. рис.
Brake Band – тормозная лента
Direct Clutch Drum – барабан муфты прямой передачи
Outer Spring – наружная пружина
Piston Rod – шток поршня
Inner Spring – внутренняя пружина
Piston – поршень
Cover – крышка

Работа тормозной ленты см. рис.:
Direct of drum rotation – направление вращения барабана
Brake band – тормозная лента
Transmission case – корпус коробки передач
Piston rod – шток поршня
Piston – поршень
Outer spring – наружная пружина

Когда жидкость под давлением уходит из цилиндра, поршень и шток поршня выталкиваются обратно под действием силы внешней пружины, таким образом, барабан разблокируется (высвобождается) посредством тормозной ленты.

Многодисковый тормозной механизм – выполняет ту же функцию, что и тормозная лента, и по своей конструкции схож с многодисковым фрикционом. Он блокирует вращающийся элемент планетарного ряда на неподвижный корпус коробки передач. Жидкость под давлением приводит в действие поршень, а возвратная пружина возвращает поршень в исходное положение в барабане, когда давление падает. Фрикционные диски представляют собой стальные пластинки со вставками из фрикционного материала. Внутренний диаметр фрикционного диска подогнан под насадку шлицев втулки ведомого диска сцепления, подобно многодисковому фрикциону, однако стальные пластинки крепятся на шлицах к корпусу коробки передач, таким образом, обеспечивая промежуточную опору.

многодисковый тормозной механизм блокирует вращающийся элемент планетарного ряда на неподвижный корпус коробки передач. См. рис.:
Snap ring – пружинное кольцо
Flange – фланец
Discs/plates – диски (ведомый и ведущий)
Piston – поршень
O-ring – кольцевое уплотнение
Piston return spring – возвратная пружина поршня

Обгонная муфта

Обгонная муфта – механизм блокировки, не требующий никаких уплотнителей и обеспечения давления жидкости. Существует либо роликовая обгонная муфта, либо муфта свободного хода, работающая по принципу заклинивания брусков (кулачков) между цилиндрическими наружным и внутренним кольцами. Обе работают по принципу, основанному на методе заклинивания между двумя кольцами.
Обгонная муфта состоит из втулки в качестве внутреннего кольца и барабана, в качестве внешнего кольца. Оба кольца отделены друг от друга (брусками) кулачками. Когда внутреннее кольцо вращается по часовой стрелке, оно проскальзывает через кулачок. Когда же внутреннее кольцо пытается вращаться против часовой стрелки, оно поднимает кулачок и он, заклиниваясь, не даёт кольцу возможности вращаться в этом направлении.

обгонная муфта см. рис.:
Outer race – внешнее кольцо
Sprag – брусок (кулачок)
Inner race – внутреннее кольцо
Freewheeling – свободный ход