Принципы работы элементов гидравлической части системы управления АКПП

Рассмотрим теперь принципы работы всех перечисленные выше элементов, входящих в состав гидравлической части системы управления АКПП.

Сначала рассмотрим, каким образом происходит формирование, регулирование и изменение различных давлений, используемых в системе управления автоматических коробок передач, затем назначение и принципы работы других клапанов их взаимодействие при переключении передач. Кроме того будет показано, каким образом осуществляется управление качеством переключения. В заключение рассмотрим принципы работы системы смазки, охлаждения масла и управления блокировочной муфтой гидротрансформатора.

Поток масла в АКПП создается масляным насосом, расположенным в передней части картера трансмиссии между гидротрансформатором и коробкой передач. Обычно масляный насос приводится непосредственно от двигателя через кожух гидротрансформатора и приводную втулку (рис. 5-19). Основная задача любой насоса - обеспечение независимо от режима работы двигателя не прерывным потоком масла всех обслуживаемых им систем.

Масляный насос

В настоящее время в автоматических коробках передач используются три типа масляных насосов:

• шестеренчатые;
• кулачковые;
• лопастные.

Принцип работы шестеренчатых и кулачковых насосов весьма схож. Эти насосы относятся к насосам постоянной производительности. За один оборот коленчатого вала двигателя они поставляют в гидросистему постоянный объем масла, независимо от режима работы двигателя. Поэтому чем выше частота вращения двигателя, тем большее количество масла за единицу времени поступает в гидросистему управления АКПП, и наоборот, чем ниже частота вращения двигателя, тем меньшим объемом масла за единицу времени запитывается гидросистема. Таким образом, режим работы таких масляных насосов никак не учитывает потребностей самой системы управления в количестве масла, необходимого для управления переключениями, подпитки гидротрансформатора и т.п. В результате в случае малой потребности масла большая часть подаваемого насосом в гидросистему масла будет сливаться через регулятор давления обратно в поддон, что приводит к лишним потерям мощности двигателя и снижению топливно-экономических показателей автомобиля. Но при этом насосы шестеренчатого и кулачкового типа имеют достаточно простую конструкцию и надежны в эксплуатации.

Лопастные насосы позволяют регулировать объем масла, подаваемого насосом в гидросистему за один оборот двигателя, в зависимости от режима работы системы управления АКПП. Так, при запуске двигателя, когда необходимо заполнить маслом все каналы и элементы гидросистемы, или во время переключения передачи, когда происходит заполнение маслом гидроцилиндра или бустера, система управления насосом обеспечивает его максимальную производительность. При равномерном же движении без переключения передач, когда масло расходуется только лишь на подпитку гидротрансформатора, смазку и компенсацию утечек, производительность насоса имеет минимальную величину.

Насос шестеренчатого типа

Шестеренчатый насос состоит из двух зубчатых колес, установленных в корпусе (рис. 5-20). Существует две разновидности шестеренчатых насосов: с внешним и внутренним зацеплением зубчатых колес. В автоматических коробках передач используются, как правило, шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением. Ведущей шестерней является внутреннее зубчатое колесо, которое, как уже отмечалось, приводится непосредственно от коленчатого вала двигателя. Работа насоса похожа на работу зубчатой передачи с внутренним зацеплением. Но только в отличие от простой зубчатой передачи в насосе устанавливается делитель (рис. 5-20), который по своей форме очень похож на полумесяц. Назначение делителя - предотвратить утечку масла из зоны нагнетания масла.



При выходе зубьев из зацепления объем между зубьями колес увеличивается, что приводит к появлению в этом месте зоны разряжения, поэтому к этому месту подводится всасывающая магистраль насоса. Поскольку давление в зоне разряжения меньше атмосферного, то масло выталкивается из масляного поддона во всасывающую магистраль насоса.

В месте, где зубья шестерен начинают входить в контакт, пространство между зубьями начинает уменьшаться, из-за чего возникает зона повышенного давления, поэтому в этом месте располагается выходное отверстие, соединенное с напорной магистралью насоса.

Насос кулачкового типа

Принцип работы насоса кулачкового типа точно такой же, как и у шестеренчатого, но только вместо зубьев внутренняя и внешняя шестерни имеют кулачки специального профиля (рис. 5-21). Кулачки спрофилированы таким образом, что отпадает необходимость в установке делителя, без которого не могут работать шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением зубчатых колес.



Внутренняя шестерня, являющаяся ведущим элементом, с помощью кулачков вращает внешнюю шестерню. Насосная камера формируется между кулачками и впадинами шестерен. При вращении кулачки выходят из впадин, и камера увеличивается, создавая при этом зону разряжения. В дальнейшем кулачки внешней и внутренней шестерен вновь входят в контакт, постепенно уменьшая объем камеры. Жидкость вытесняется в напорную магистраль (рис. 5-21).

Насос лопастного типа

Типичный лопастной насос состоит из ротора, лопаток и корпуса (рис. 5-22). Ротор имеет радиальные прорези, куда устанавливаются лопатки насоса. При вращении ротора лопатки могут свободно скользить в его прорезях.





Ротор приводится во вращение двигателем через кожух гидротрансформатора. Вращение ротора вызывает действие на лопатки центробежной силы, которая прижимает их к цилиндрической поверхности корпуса. Таким образом, между лопатками формируется насосная камера.

Ротор размещен в цилиндрическом отверстии корпуса насоса с некоторым эксцентриситетом, поэтому нижняя часть ротора расположена ближе к цилиндрической поверхности корпуса насоса (рис. 5-22), а верхняя часть - дальше. При выходе лопаток из зоны, где ротор расположен ближе к корпусу насоса, в насосной камере возникает разряжение. В результате масло из масляного поддона под действием атмосферного давления выталкивается в напорную магистраль. При дальнейшем повороте ротора, после прохождения точки максимального удаления ротора от цилиндрической поверхности корпуса, насосная камера начинает уменьшаться. Давление масла в ней увеличивается, и далее масло под давлением попадает в напорную магистраль.

Таким образом, чем больше эксцентриситет ротора по отношению к цилиндру корпуса насоса, тем выше производительность насоса. Очевидно, что в случае нулевого эксцентриситета производительность насоса будет также нулевой.

В автоматических коробках передач используются усовершенствованные версии лопастных насосов, обеспечивающие переменную производительностью при постоянной частоте вращения двигателя. В отличие от лопастного насоса постоянной производительности здесь в корпус насоса установлено подвижное кольцо, внутри которого и размещается ротор с лопатками (рис. 5-23).





Подвижное кольцо имеет одну шарнирную опору, относительно которой оно может поворачиваться и изменять, таким образом, положение относительно ротора. Это обстоятельство дает возможность увеличивать или уменьшать эксцентриситет между подвижным кольцом и ротором, и, следовательно, соответствующим образом изменять производительность насоса.

Внутри ротора находится опорное кольцо лопаток, которое ограничивает перемещение лопаток внутрь ротора (см. рис. 5-23). Кроме того, оно обеспечивает прижатие лопаток к цилиндрической поверхности подвижного кольца в тех Случаях, когда частота вращения ротора мала и центробежной силы недостаточно для того, чтобы обеспечить должную герметичность между торцами лопаток и цилиндрической поверхностью подвижного кольца

Если двигатель не работает, то подвижное кольцо за счет действия возвратной пружины находится в крайнем левом положении (рис. 5-23, а). В таком положении эксцентриситет между подвижным кольцом и ротором имеет самую большую величину, что обеспечивает максимальную производительность насоса, необходимую для запитывания всей гидросистемы маслом во время запуска двигателя.



После запуска двигателя лопастной насос переменной производительности работает точно так же, как и простой лопастной насос.

Большинство эксплуатационных режимов движения автомобиля не требуют от насоса максимальной производительности, поэтому логично на таких режимах уменьшать объем масла, подаваемого насосом в гидросистему АКПП. Для этого обычно в пространство между корпусом насоса и подвижным кольцом подают управляющее давление (см. рис. 5-23) таким образом, чтобы сила давления переместила подвижное кольцо в сторону уменьшения эксцентриситета. Уменьшение эксцентриситета между подвижным кольцом и ротором приводит к снижению производительности насоса и, следовательно, снижает потребную мощность на привод насоса. Насос буде иметь минимальную производительность, когда подвижно кольцо при повороте относительно шарнирной опоры займе крайнее правое положение. В случае снижения давления управления подвижное кольцо под действием возвратной пружины начинает перемещаться в обратном направлении, увеличивая тем самым величину эксцентриситета и производительность насоса.

В процессе работы насоса всегда возникают утечки, по этому масло может скапливаться в полости образованной подвижным кольцом и правой частью корпуса насоса. Наличие этой полости масла может привести к возникновению давления, которое будет препятствовать перемещению подвижного кольца. Поэтому эту полость соединяют со сливной магистралью с тем, чтобы просочившееся туда масло сливалось в масляный поддон и не мешало перемещению подвижное кольца.



Управление производительностью лопастного насоса осуществляет регулятор давления (рис. 5-24), который в процессе движения автомобиля соответствующим образом формирует управляющей давление, корректируя при этом производительность насоса.

Регуляторы давления

В автоматических коробках передач с чисто гидравлической системой управления за все процессы, происходящие в АКПП такие как определение моментов переключения и качество переключения передач, отвечает гидравлический блок управления. Для этого в гидравлическом блоке формируются три основных давления:

• давление основной магистрали;
• давление клапана-дросселя (TV-давление);
• давление скоростного регулятора.

Кроме того, независимо от типа системы управления в АКПП используются еще и дополнительные давления:

• давление подпитки гидротрансформатора;
• давление управления блокировочной мусЬтой гидоотоано форматора;
• давление системы охлаждения масла;
• давление системы смазки АКПП.

Давление основной магистрали

Поскольку производительность насоса рассчитана на обеспечение системы управления непрерывным потоком масла при минимальных оборотах двигателя, то при номинальных частотах вращения его производительность становится явно выше потребной. В результате в гидросистеме возникает слишком высокое давление, которое может привести к выходу из строя ее некоторых элементов. Для того чтобы этого не происходило, в каждой системе управления АКПП имеется регулятор давления в основной магистрали, задачей которого является формирование давления в основной магистрали. Кроме того, в гидросистемах большинства трансмиссий с помощью регулятора давления происходит регулирование еще ряда других вспомогательных давлений, таких, например, как давление подпитки гидротрансформатора, давление управления производительностью насоса и др.

В настоящее время существует два основных способа регулирования давления в основной магистрали:

• чисто гидравлический, при котором давление в основной магистрали формируется с помощью вспомогательных давлений;
• электрический, когда давление в основной магистрали регулируется с помощью соленоида, управление который осуществляет электронный блок управления.

Гидравлический способ регулирования давления

Давление основной магистрали создается насосом и формируется регулятором давления. Оно прежде всего используется для включения и выключения фрикционных элементов управления АКПП, с помощью которых, в свою очередь, обеспечиваются соответствующие переключения передач. Кроме того, на базе давления основной магистрали осуществляется формирование всех остальных перечисленных выше давлений гидросистемы АКПП.

Обычно регулятор давления устанавливается в основной магистрали сразу же после насоса. Причем существуют два способа его установки: последовательно с основной магистралью и параллельно ей. Однако независимо от способа установки регулятора давления в схеме гидросистемы принцип его работы остается неизменным.

Регулятор давления начинает работать сразу же после запуска двигателя. Масло из насоса проходит через регулятор давления и направляется затем в два контура: в контур системы управления АКПП и в контур системы подпитки гидротрансформатора (рис. 5-25, а). Кроме того, масло по внутреннему каналу клапана подается под левый торец его плунжера.



После заполнения всей гидросистемы маслом в ней начинает возрастать давление, которое создает на левом торце плунжера силу, пропорциональную величине давления и площади торца плунжера регулятора давления. Силе давления масла противодействует сила пружины, поэтому до определенного момента плунжер регулятора давления остается неподвижным. При достижении величины давления определенного значения его сила становится больше силы, развиваемой пружиной, и в результате плунжер начнет перемещаться вправо, открывая при этом отверстие слива масла в поддон (рис. 5-25, б). Давление в основной магистрали станет падать, результатом чего будет уменьшение силы давления, действующей на левый торец плунжера. Под действием силы пружины плунжер переместится влево, перекрыв при этом сливное отверстие, и давление в основной магистрали вновь начнет увеличиваться. Далее весь процесс регулирования давления повторится вновь.

Следует отметить, что в случае использования в гидросистеме лопастного насоса переменной производительности при открытии сливного отверстия регулятора давления часть масла направляется в масляный поддон, а другая часть поступает в масляный насос для управления производительностью насоса.

Так происходит формирование давления в основной магистрали при использовании в гидросистеме простого регулятора давления. При этом следует отметить, что величина давления, Формируемая таким регулятором, определяется только жесткостью и величиной предварительной деформации его пружины.

Простые регуляторы давления, принцип работы которых был только что рассмотрен, обеспечивают на выходе только лишь одно фиксированное значение давления. Они не позволяют изменять величину регулируемого ими давления в зависимости от внешних условий движения автомобиля и режимов работы АКПП и двигателя.

Регуляторы, используемые в системах управления АКПП, при формировании давления в основной магистрали должны непременно учитывать все вышеперечисленные факторы, с тем, чтобы обеспечить достаточно длительную и нормальную работу элементов коробки передач.

В начале движения двигателю приходится преодолевать помимо сопротивления качению колес еще и значительные инерционные нагрузки, складывающиеся из инерции поступательного движения автомобиля, инерции вращательного движения колес и деталей трансмиссии. Кроме того, из теории планетарных механизмов известно, что при движении на передаче заднего хода моменты во включенных при этом фрикционных элементах управления АКПП имеют максимальное значение по сравнению с моментами в элементах управления, включаемых на передачах переднего хода. Помимо сказанного следует отметить, что величина момента, подводимого к коробке передач, существенным образом зависит от степени открытия дроссельной заслонки и может изменяться в значительных пределах. Поэтому во всех перечисленных случаях для предотвращения возникновения скольжения во фрикционных элементах управления АКПП следует увеличивать давление основной магистрали. Таким образом, при формировании давления в основной магистрали системы управления АКПП необходимо учитывать режимы движения автомобиля и загруженность двигателя. .

Для увеличения давления в основной магистрали существует несколько способов, но все они основаны на использовании дополнительной силы, прикладываемой к одному из торцев плунжера регулятора давления. Для создания такой силы используется или механическое воздействие на плунжер или для этого используется одно из вспомогательных давлений, формируемых в гидросистеме. Чаще всего для создания дополнительной силы используют специальный клапан, называемый клапаном повышения давления, который устанавливается в том же самом отверстии, что и сам регулятор давления. Типовой регулятор давления с клапаном повышения давления показан на рис. 5-26.



Клапан повышения давления может управляться несколькими давлениями. Так на рис. 5-26,а к правому торцу его плунжера подводится TV-давление, т.е. давление, пропорциональное степени загрузки двигателя. В этом случае силе давления, действующей на левый торец плунжера регулятора, необходимо преодолевать теперь, помимо силы пружины, еще и силу, создаваемую TV-давлением. В результате при неизменной площади левого торца плунжера регулятора давления давление в основной магистрали должно возрасти. Чем выше загрузка двигателя, тем выше TV-давление, поэтому и давление в основной магистрали будет также увеличиваться пропорционально степени загрузки двигателя.

Аналогичным образом происходит увеличение давления в основной магистрали во время движения автомобиля задним ходом. При включении передачи заднего хода давление, поступающее гидропривод фрикционного элемента управления этой передачи по специальному каналу подводится в кольцевую канавку клапан повышения давления (рис. 5-26,б). Здесь за счет разности диаметров левого и правого торцов плунжера клапана повышения дав-пения создается сила давления, направленная в сторону торца, умеющего больший диаметр. Таким образом, в этом случае силе давления, действующей на левый торец плунжера регулятора давления, необходимо преодолевать сопротивление деформации пружины и силы давления, возникающей в кольцевой канавке клапана повышения давления. В результате давление в основной магистрали также должно повыситься.

Электрический способ регулирования давления

В настоящее время нашел широкое применение электрический способ регулирования давления в основной магистрали, который позволяет делать это гораздо точнее, учитывая при этом бо-пее широкий спектр параметров состояния автомобиля. При таком способе в формировании одной из сил, действующих на плунжер регулятора давления, используется управляемый электронным блоком соленоид, устройство которого показано на рис. 5-27.



Электронный блок получает информацию от многочисленных датчиков, измеряющих различные параметры состояния как трансмиссии, так и всего автомобиля в целом. Анализ этих данных позволяет компьютеру определить наиболее оптимальное для данного момента времени давление в основной магистрали.

Соленоиды, которые используются для регулирования какого-либо давления, называются соленоидами с широтно-импульсной модуляцией. Такие соленоиды способны с высокой частотой переключаться из положения «Вкл.» в положение «Выкл.». Управление таким соленоидом можно представить как следующий один за другим циклы сигналов (рис. 5-28).



Каждый цикл состоит из двух фаз: фазы наличия (Вкл.) сигнала (напряжения) и фазы отсутствия (Выкл.) сигнала (рис. 5-28). Длительность всего цикла Т принято называть периодом цикла. Время в пределах одного цикла t, когда на соленоид подается управляющий сигнал, называется шириной импульса (рис. 5-28). Отношение ширины импульса к периоду цикла, выраженное в процентах называется рабочим циклом. Следует отметить, что период импульса в течение всего процесса управления остается постоянной величиной, а ширина импульса изменяется в зависимости от величины давления, которое должно быть на выходе из соленоида.

Как правило, к соленоиду, регулирующему давление в основной магистрали, подводится давление непосредственно от регулятора давления, из которого соленоид и формирует давление, подводимое к плунжеру этого же регулятора давления (рис. 5-29).

Давление клапана-дросселя (TV-давление)

Для определения степени загруженности двигателя в АКПП в чисто гидравлической системой управления формируется давление, пропорциональное открытию дроссельной заслонки. Клапан, формирующий это давление, называется клапаном дросселем, а давление, которое он формирует, - TV-давлением. Уже отмечалось, что для получения TV-давления используется давление основной магистрали.

В настоящее время существует несколько способов формирования давления, пропорционального степени открытия дроссельной заслонки. В некоторых, более ранних образцах АКПП управление клапаном-дросселем осуществлялось с помощью модулятора, принцип работы которого основан на использовании разряжения во впускном коллекторе двигателя. На более поздних моделях АКПП использовалась механическая связь между приводом управления дроссельной заслонкой и клапаном-дросселем.

Во всех моделях автоматических коробок передач TV-давление используется, как уже отмечалось, и для управления давлением в основной магистрали. Для этого оно подводится к клапану повышения давления, который через пружину воздействует на плунжер регулятора давления (см. рис. 5-26,а).

В трансмиссиях с электронным блоком управления от использования TV-давления отказались. Для определения степени открытия дроссельной заслонки на ее корпус устанавливается специальный датчик, по величине сигнала которого электронный блок управления определяет угол поворота дроссельной заслонки. В соответствии с сигналом этого датчика в электронном блоке формируется сигнал управления соленоидом, который отвечает за регулирование давления в основной магистрали. Кроме того, сигнал датчика положения дроссельной заслонки используется блоком Управления и для определения моментов переключения передач.

Механический привод управления клапаном-дросселем

Если загруженность двигателя определяется по величине угла открытия дроссельной заслонки, то для управления клапаном-дросселем используется механический привод, который соединяет дроссельную заслонку с клапаном-дросселем. Механическую связь дросселя с клапаном-дросселем можно осуществить двумя способами: с помощью рычагов и тяг (рис. 5-30) с помощью троса (рис. 5-31).





Устройство клапана-дросселя с механическим приводом управления весьма похоже на устройство регулятора давления. Он также состоит из плунжера и пружины, которая упирается в один из торцов плунжера (рис. 5-32). В корпусе клапана имеется внутренний канал, который позволяет подводить давление, формируемое этим клапаном, к другому торцу плунжера. К клапану-дросселю подводится давление основной магистрали, из которого и формируется TV-давление.



В начальный момент плунжер клапана-дросселя под воздействием пружины находится в крайнем левом положении (рис. 5-32). При этом отверстие, соединяющее клапан с основной магистра-пью, полностью открыто и масло под давлением поступает в канал формирования TV-давления и под левый торец плунжера клапана дросселя. При определенном давлении, определяемом жесткостью и величиной предварительной деформации пружины, сила давления на левый торец плунжера превысит усилие пружины, и он начнет перемещаться вправо. При этом плунжер перекроет отверстие основной магистрали и откроет сливное отверстие (рис. 5-33). Давление в канале TV-давления начнет падать, и плунжер под действием пружины вновь переместится влево, перекрывая при этом сливную и открывая основную магистраль. Давление в канале формирования TV-давления вновь начнет возрастать.



При таком варианте управления клапан-дроссель практически ничем не отличается от обычного регулятора давления. Отличительной особенностью его работы является то обстоятельство, что с помощью толкателя можно изменять величину предварительной деформации пружины. Толкатель с помощью механического привода жестко соединен с педалью управления дроссельной заслонкой (см. рис. 5-30 и 5-31), и его положение зависит от положения педали. При полностью отпущенной педали толкатель под действием все той же пружины занимает крайнее правое положение (см. рис. 5-33). В этом случае пружина имеет минимальную величину предварительной деформации, поэтому в канале формирования ТУ-давления достаточно небольшого давления, чтобы переместить плунжер клапана-дросселя вправо. При нажатии на педаль управления дроссельной заслонкой перемещение педали с помощью механического привода передается толкателю. Он перемещается влево, увеличивая тем самым величину предварительной деформации пружины. Теперь для того, чтобы переместить плунжер клапана-дросселя вправо, потребуется повышена TV-давления. Причем чем больше перемещение педали управления дроссельной заслонкой, тем больше должно быть давление на выходе из клапана-дросселя. Так происходит формирование давления, пропорционального степени загруженности двигателя Причем чем больше загрузка двигателя (больше угол открытии дроссельной заслонки), тем выше TV-давление, и наоборот, чем меньше загрузка двигателя, тем меньше TV-давление.

Управление клапаном-дросселем с помощью модулятора

Во многих АКПП с чисто гидравлической системой управления для управления клапаном-дросселем используется модулятор. Модулятор представляет собой некую камеру, разделенную с помощью металлической или резиновой диафрагмы на две части (рис. 5-34).



Левая часть камеры соединена с атмосферой, правая с помощью шланга - с впускным коллектором двигателя. Пружина, которая в случае механического'привода непосредственно действовала на плунжер клапана дросселя, размещена в этом случае в камере модулятора, соединенной с впускным коллектором двигателя. Плунжер клапана-дросселя соединен с диафрагмой модулятора с помощью толкателя.

Таким образом, слева на диафрагму модулятора действует сила атмосферного давления и сила TV-давления, которая создается на левом торце плунжера клапана-дросселя и передается на диафрагму с помощью толкателя. Справа на диафрагму действует сила пружины и сила, создаваемая давлением во впускном коллекторе двигателя.

При работе двигателя на холостых оборотах разрежение во впускном коллекторе из-за практически полного перекрытия дроссельной заслонкой впускного отверстия имеет максимальную величину (иными словами, давление во впускном коллекторе намного меньше атмосферного давления). Поэтому сила атмосферного давления, действующая на диафрагму, значительно больше силы давления во впускном коллекторе. Это приводит к тому, что пружина под действием силы давления сжимается и диафрагма перемещает толкатель и плунжер клапана-дросселя вправо (рис. 5-35).



При таком положении плунжера достаточно небольшого TV-давления, чтобы один поясок плунжера перекрыл отверстие основной магистрали, а второй открыл отверстие сливной магистрали. Результатом этого является низкое значение TV-давления.

В случае открытия дроссельной заслонки разряжение во впускном коллекторе двигателя начинает уменьшаться (т.е. давление во впускном коллекторе возрастает). Поэтому сила давления, действующая на диафрагму модулятора, увеличивается и начинает частично уравновешивать силу атмосферного давления, действующую в противоположную сторону диафрагмы. В результате диафрагма вместе с толкателем перемещается влево, что приводит к такому же перемещению плунжера клапана-дросселя (рис. 5-36). В этом случае для того, чтобы сместить плунжер вправо, требуется уже более высокое TV-давление.



Таким образом, чем больше открыта дроссельная заслонка, тем меньше степень разряжения во впускном коллекторе и тем выше TV-давление.

Давление скоростного регулятора

Давление скоростного регулятора используется, наряду с TV-давлением, для определения моментов переключения передач. Кроме того, в некоторых коробках передач с помощью давления скоростного регулятора на режимах движения с высокой скоростью осуществляется уменьшение давления в основной магистрали.

Величина давления скоростного регулятора пропорциональна скорости движения автомобиля. Оно так же, как и давление клапана-дросселя, формируется из давления основной магистрали.

В коробках передач заднеприводных автомобилей скоростной регулятор обычно устанавливается на ведомом валу, а в АКПП переднеприводных автомобилей - на промежуточном валу, где расположена ведущая шестерня главной передачи.

В трансмиссиях с электронным блоком управления скоростные регуляторы не используются, а определение скорости движения автомобиля осуществляется с помощью специальных датчиков, которые также устанавливаются на выходном валу АКПП.

Скоростные регуляторы, используемые в АКПП, можно разделить на две группы:

• регуляторы с приводом от ведомого вала АКПП;
• регуляторы, расположенные непосредственно на ведомом валу АКПП.

Регуляторы с приводом от ведомого вала бывают двух типов - золотникового типа и шариковые. Для их привода используется специальное зубчатое зацепление, одна шестерня которого установлена на ведомом или промежуточном валу АКПП, а вторая -на самом скоростном регуляторе.

Скоростной регулятор золотникового типа с приводом от ведомого вала АКПП

Скоростной регулятор золотникового типа состоит из плунжера, двух типов грузов (первичного и вторичного) и пружин (рис. 5-37). В начальный момент, когда автомобиль стоит на месте, скоростной регулятор, соединенный с помощью зубчатого зацепления с ведомым валом коробки передач, также неподвижен. Поэтому плунжер скоростного регулятора под действием собственного веса находится в крайнем нижнем положении. При таком положении верхний поясок плунжера перекрывает отверстие, соединяющее регулятор с основной магистралью, а нижний поясок открывает сливную магистраль (рис. 5-37,а). В результате перепад давления на выходе из скоростного регулятора равен нулю.



При движении автомобиля скоростной регулятор вращается с угловой скоростью, равной угловой скорости ведомого или промежуточного вала АКПП. При определенной скорости транспортного средства под действием центробежной силы грузы скоростного регулятора начинают расходиться и, преодолевая силу тяжести плунжера, перемещают его вверх. Такое перемещение плунжера приводит к открытию отверстия основной магистрали и закрытию отверстия сливного канала (рис. 5-37,б). В результате масло из основной магистрали начинает поступать в канал формирования давления скоростного регулятора. Кроме того, по радиальному и осевому сверлениям масло поступает в полость между корпусом скоростного регулятора и верхним торцом плунжера (рис. 5-37,б). Давление масла на этот торец плунжера создает силу, которая совместно с силой тяжести плунжера противодействует центробежной силе, возникающей в грузах. При достижении определенного значения давления сумма сил, действующих на верхний торец плунжера, станет больше центробежной силы грузов, и плунжер начнет перемещаться вниз, перекрывая отверстие основной магистрали и открывая одновременно сливной канал. При этом давление скоростного регулятора начнет уменьшаться, что приведет к уменьшению силы давления на верхний торец плунжера. В какой-то момент действие центробежной силы опять станет больше силы веса и давления, и плунжер вновь начнет подниматься. Так происходит формирование давления скоростного регулятора. В случае увеличения скорости движения автомобиля для того, чтобы плунжер стал опускаться вниз, потребуется, очевидно, более высокое давление скоростного регулятора. В конечном счете при определенной скорости автомобиля вес плунжера регулятора совместно с давлением, действующим на верхний торец плунжера, не смогут уравновесить центробежную силу грузов. В этом случае отверстие основной магистрали полностью откроется, и давление скоростного регулятора станет равным давлению в основной магистрали. При уменьшении скорости автомобиля уменьшится и центробежная сила, действующая на грузы скоростного регулятора, и, следовательно, должно уменьшиться давление скоростного регулятора.

Система грузов скоростного регулятора состоит из двух ступеней (первичной и вторичной) и двух пружин. Такое устройство регулятора позволяет получить зависимость давления скоростного регулятора (р) от скорости движения автомобиля (V), близкую к линейной (рис. 5-38).



На первом этапе первичные (более тяжелые) и вторичные (легкие) грузы действуют на плунжер скоростного регулятора совместно. Пружины удерживают вторичные грузы относительно первичных. Конструкция выполнена таким образом, что более легкие грузы через рычаги действуют непосредственно, на плунжер скоростного регулятора. При этом грузы движутся совместно.

Начиная с определенных оборотов скоростного регулятора центробежная сила, которая, как известно, зависит от квадрата частоты вращения, становится весьма большой. Так, например, двукратное увеличение оборотов увеличивает центробежную силу в четыре раза. Поэтому необходимо принять меры к снижению влияния центробежной силы на формируемое скоростным регулятором давление. Жесткость пружин подобрана таким образом, что примерно на скорости движения 32 км/ч, центробежная сила первичных грузов превышает силу пружины, и они отклоняются в крайнее положение и упираются в ограничители (см. рис. 5-37,б). Первичные грузы в таком положении не воздействуют на вторичные и становятся неэффективными, а плунжер скоростного регулятора на втором этапе уравновешивается центробежной силой только вторичных грузов и силой пружины. .

Скоростной регулятор шарикового типа с приводом от ведомого вала АКПП

Скоростной регулятор шарикового типа состоит из полога вала, который приводится во вращение с помощью зубчатого зацепления ведомым валом АКПП, двух шариков, установленных в отверстиях вала, одной пружины и двух грузов различной массы, шарнирно закрепленных на валу (рис. 5-39). К валу через жиклер подводится давление основной магистрали, из которого во внутреннем канале вала формируется давление скоростного регулятора. Величина давления скоростного регулятора определяется величиной утечек через отверстия, в которых установлены шарики. Каждый из двух грузов имеет специальной формы захваты, с помощью которых они удерживают противоположно расположенный им шарики (рис. 5-39).



При неподвижном автомобиле скоростной регулятор не вращается, поэтому грузы не оказывают никакого воздействия на шарики, и все масло, подводимое к валу из основной магистрали, сливается через незакрытые шариками отверстия в поддон. Давление скоростного регулятора равно нулю.

В случае движения с небольшой скоростью центробежная сила, действующая на вторичный (легкий) груз, мала и пружина не позволяет прижать его к седлу отверстия. В это время регулировка давления скоростного регулятора осуществляется только за счет первичного (более тяжелого) груза, который прижимает свой шарик к седлу с силой, пропорциональной квадрату скорости движения автомобиля. При определенной скорости движения первичный груз полностью прижимает шарик к седлу отверстия, и утечки масла через него уже не происходит. При этом центробежная сила, возникающая во вторичном грузе, достигает величины, способной преодолеть силу сопротивления пружины, и специальный захват этого груза начинает прижимать второй шарик к седлу отверстия вала. Теперь одно из двух отверстий вала полностью закрыто, и формирование давления скоростного регулятора осуществляется только за счет второго шарика. При высокой скорости движения автомобиля вторичный груз также полностью прижимает свой шарик к седлу отверстия, и давление скоростного регулятора становится равным давлению основной магистрали.

Скоростной регулятор, устанавливаемый непосредственнс на ведомый вал АКПП

В некоторых трансмиссиях используются скоростные регуляторы давления, которые установлены непосредственно на ведомом валу АКПП. В этом случае отпадает необходимость в организации зубчатого привода для обеспечения вращения скоростного регулятора. Принцип же работы такого регулятора малс чем отличается от принципа работы скоростного регулятора золотникового типа и приводом от ведомого вала АКПП.

Скоростной регулятор представляет собой клапан золотникового типа, плунжер которого через шток жестко соединен с двумя грузами - внешним и внутренним (рис. 5-40). Причем внешний груз соединен с внутренним грузом с помощью пружины. Следует отметить, что плунжер золотника имеет два пояска разного диаметра.



При неподвижном автомобиле, когда ведомый вал АКПП не вращается, плунжер скоростного регулятора под действием пружины занимает крайнее левое положение. При таком положении плунжера он своим правым пояском перекрывает отверстие основной магистрали, левым пояском открывает отверстие сливного канала (рис. 5-40а), таким образом, давление в канале формирования давления скоростного регулятора равно нулю.

После начала вращения ведомого вала АКПП на грузы скоростного регулятора начинает действовать центробежная сила Под ее влиянием оба груза начнут смещаться вместе с плунжером вправо (рис. 5-40,б). При этом канал формирования давления скоростного регулятора соединяется с основной магистралью, а канал слива масла в поддон закрывается. Давление скоростного регулятора начинает постепенно возрастать. Следует отметить, что появление давления скоростного регулятора приводит к появлению силы, действующей на плунжер регулятора. Возникновение этой силы обусловлено разностью диаметров поясков плунжера. Причем поскольку диаметр левого пояска больше диаметра правого пояска, то сила давления будет направлена влево. При некотором давлении сила, создаваемая им, превысит центробежную силу грузов, вся система (плунжер вместе с грузами) начнет перемещаться влево. Отверстие основной магистрали вновь закроется, а сливной канал откроется. В результате давление скоростного регулятора начнет уменьшаться, что приведет в конечном счете к тому, что центробежная сила грузов опять станет больше силы давления и плунжер начнет смещаться вправо. Очевидно, что чем больше угловая скорость ведомого вала (по существу скорость автомобиля), тем выше должно быть давление скоростного регулятора.

Так же как и в скоростном регуляторе золотникового типа с приводом от ведомого вала АКПП, в рассматриваемом скоростном регуляторе для получения характеристики, близкой к линейной, весь цикл регулирования давления разделен на два этапа. На первом этапе работают оба груза: внешний и внутренний. При определенной скорости движения автомобиля внешний груз «садится» на упор, после чего он уже не оказывает никакого влияния на процесс формирования давления скоростного регулятора. С этого момента времени наступает второй этап регулирования давления. Теперь дальнейшее перемещение плунжера скоростного регулятора определяется только массой внутреннего груза.

При скорости движения автомобиля, близкой к максимальной, сила давления уже не может превысить центробежную силу внутреннего груза, и давление скоростного регулятора становится равным давлению основной магистрали.

Давление подпитки гидротрансформатора

Часть масла после регулятора давления поступает в основную магистраль, а другая его часть используется в системе подпитки гидротрансформатора. Из курса теории гидродинамических передач известно, что для предотвращения в гидротрансформаторе кавитационных явлений желательно, чтобы масло в нем находилось под небольшим давлением. Поскольку давление основной магистрали для этой цели слишком велико, то давление подпитки гидротрансформатора чаще всего формируется дополнительным регулятором давления.

Давление управления блокировочной муфтой гидротрансформатора

Все современные трансмиссии имеют в своем составе только блокирующиеся гидротрансформаторы. Как правило, для блокировки гидротрансформатора используется фрикционная муфта, которая, как уже было показано, обеспечивает прямую механическую связь двигателя с коробкой передач. Это позволяет устранить скольжение в гидротрансформаторе и улучшить топливную экономичность автомобиля.

Включение блокировочной муфты гидротрансформатоов возможно только при выполнении следующих условий:

• охлаждающая жидкость двигателя имеет рабочую температуру;
• скорость автомобиля достаточно высока, что позволяв! ему двигаться без переключения передач;
• педаль тормоза не нажата;
• в коробке передач не происходит переключение передачи.

При выполнении перечисленных требований гидросистема обеспечивает подвод давления к поршню муфты гидротрансформатора, результатом чего является жесткое соединение вала турбинного колеса с коленчатым валом двигателя.

В современных модификациях автоматических коробок передач используется не простое управление блокировочной муфтой гидротрансформатора, которое основано на принципе «Вкл.»-«Выкл», а осуществляется управление процессом скольжения блокировочной муфты. При таком управлении муфтой достигается плавность ее включения. Естественно, что подобный способ управления блокировочной муфтой гидротрансформатора возможен только лишь в случае использования на автомобиле электронного блока управления.

Давление в системе охлаждения масла

Даже во время штатной работы трансмиссии с автоматической коробкой передач выделяется большое количество теплоты, что приводит к необходимости охлаждения масла, используемого в трансмиссии. Перегрев масла приводит к быстрой потере им всех своих свойств, необходимых для нормальной работы трансмиссии. В результате происходит преждевременный выход из строя практически всех элементов коробки передач и гидротрансформатора. Для охлаждения масло постоянно пропускается через масляный радиатор, куда оно поступает из гидротрансформатора, поскольку именно в гидротрансформаторе выделяется большая часть тепла.

Для охлаждения масла АКПП используются два типа масляных радиаторов: внутренний или внешний.

На большинстве современных автомобилей используется внутренний тип масляного радиатора. В этом случае он расположен внутри радиатора охлаждающей жидкости двигателя (рис. 5-41). Горячее масло поступает в масляный радиатор, где отдает тепло охлаждающей жидкости двигателя, которая в свою очередь охлаждается воздушным потоком.



Внешний тип радиатора располагается отдельно от радиатора охлаждающей жидкости двигателя и отдает тепло непосредственно воздушному потоку.

После охлаждения масло попадает либо в масляный поддон, либо направляется в систему смазки АКПП.

Давление в системе смазки АКПП

В автоматических коробках передач используется принудительный способ смазки трущихся поверхностей. Масло непрерывно под давлением через специальную систему каналов и отверстий подается к зубчатым зацеплениям, подшипникам, фрикционным элементам управления и всем остальным трущимся деталям коробки передач. В большинстве АКПП масло поступает в систему смазки из масляного радиатора, где оно, охладившись, вновь готово поглощать тепло, выделяющееся теперь уже непосредственно в коробке передач.