Гидротрансформатор передаёт вращение потоком жидкости. Фрикционные пакеты включают разные связи планетарных рядов и меняют передаточное число.
Как автомат переключает передачи без педали сцепления
В автомате все шестерни постоянно в зацеплении. Передачу выбирают не муфтой с зубьями, а тем, какие звенья планетарного ряда держать и какие соединять — это делают пакеты дисков под давлением масла.
Гидротрансформатор вместо сцепления. Насосное колесо гонит масло на турбину. На месте турбина стоит, и масло проскальзывает — двигатель не глохнет. Реактор разворачивает поток и до двух раз увеличивает момент при трогании.
Три звена планетарного ряда. Коронная — вход, солнце держим, водило — выход: понижение. Два звена соединены — ряд вращается целиком, 1 : 1. Водило держим, солнце — вход, коронная — выход: вращение в обратную сторону.
Муфты и тормоза. Муфта (C) соединяет два вращающихся звена, тормоз (B) держит звено на картере. Таблица включения показывает, какие элементы работают на каждой передаче.
Гидроблок решает когда. Блок управления по скорости и положению педали газа выбирает передачу. Соленоиды переводят золотники, масло идёт к нужным поршням. Сильнее газ — переключение позже.
Детали в модели «Автоматическая коробка передач»
Гидротрансформатор. Насосное колесо крутит двигатель, оно гонит масло на лопатки турбины. Реактор между ними разворачивает поток и при трогании удваивает момент (до 2,05 раза). Выше 86 % скорости турбины реактор свободно вращается.
Муфта блокировки. Поршень с фрикционной накладкой прижимается к крышке и соединяет двигатель с турбиной напрямую — проскальзывание 0 %, экономия топлива 3–5 %. Включается на 3-й и 4-й выше 60 км/ч.
Планетарные ряды. Солнце, сателлиты на водиле и коронная шестерня. Если одно звено держать, второе вращать, третье станет выходом: так получаются понижение, прямая и задний ход без переключения зубьев.
Фрикционные пакеты (муфты и тормоза). Пакеты стальных и фрикционных дисков. Масло под давлением 5–15 бар двигает поршень и сжимает пакет: муфта соединяет два звена, тормоз держит звено на картере. Каждой передаче — своя пара или тройка элементов.
Обгонная муфта F2. Роликовая муфта держит водило заднего ряда только в одну сторону. Поэтому переключение 1→2 происходит без перекрытия: включился тормоз B2 — муфта сама отпустила.
Масляный насос. Шестерёнчатый насос с серпом приводится от ступицы корпуса гидротрансформатора, то есть от двигателя. Он подаёт до 20 л/мин, клапан держит давление в магистрали 4–16 бар.
Гидроблок и соленоиды. Золотники в каналах гидроблока направляют масло к поршням пакетов. Электромагнитные клапаны по команде блока управления выбирают передачу и включают блокировку.
Выходной вал и стояночная шестерня. Водило переднего ряда и коронная шестерня заднего ряда сидят на выходном валу. В положении P собачка входит в зубья стояночной шестерни и стопорит вал.
Масло ATF и поддон. Около 7 л масла ATF работают одновременно рабочей жидкостью гидротрансформатора, приводом пакетов и смазкой. Норма 70–90 °C, уровень проверяют на прогретой коробке.
Показ по шагам
Гидротрансформатор на месте. Машина стоит в D. Насосное колесо крутится с двигателем, турбина стоит. Скольжение 100 %, реактор разворачивает поток — момент на турбине вдвое больше.
Трогаемся. Газ 50 %: обороты растут до 2000, турбина начинает вращаться. Скорость растёт, скольжение падает.
1-я передача. Включены C1 и F2. Солнце общее для двух рядов; водило заднего ряда упирается в обгонную муфту. Выход медленнее входа в 2,85 раза.
3-я: прямая. Включены C1 и C2: коронная и солнце крутятся вместе, ряд заблокирован, 1 : 1. Выше 60 км/ч включается блокировка гидротрансформатора.
4-я: овердрайв. Тормоз B0 держит солнце ряда O/D: выход быстрее входа, 0,71. Двигатель на 100 км/ч — около 2000 об/мин.
Что ломается и как это проявляется
Буксует пакет C2. Признаки: при переключении со 2-й на 3-ю обороты двигателя на мгновение взлетают на 600–800 об/мин, потом передача включается с толчком. На 3-й и 4-й под нагрузкой обороты «плавают». Задний ход включается вяло, обороты при этом тоже выше обычного. Что проверить: признак именно C2: буксуют 3-я, 4-я и задний ход — во всех трёх этот пакет включён. Уровень, цвет и запах ATF, давление в канале C2 (норма около 8–10 бар на 3-й), адаптации блока управления. Изношенный пакет меняют при ремонте коробки.
Вибрация блокировки. Признаки: на ровной дороге при лёгком газе кузов мелко дрожит, как на стиральной доске. Стоит чуть нажать или отпустить газ — дрожь пропадает. Что проверить: замена ATF (часто помогает), проверка соленоида блокировки и давления. Если не помогло — ремонт или замена гидротрансформатора. Застрявшая включённой блокировка глушит двигатель при остановке.
Проскальзывает обгонная муфта реактора. Признаки: С места машина разгоняется вяло, будто нет одной передачи; после 50–60 км/ч едет нормально. Обороты при полном газе на месте на 300 об/мин ниже нормы. Что проверить: стоп-тест: обороты при полном газе на тормозах в D (норма около 2050 об/мин, здесь около 1700). Неисправный реактор — замена гидротрансформатора.
Мало масла, оно перегрето. Признаки: после включения D или R машина трогается с задержкой 1–2 с и толчком. Переключения растянуты, обороты вспыхивают. Масло на щупе тёмное и пахнет гарью. Что проверить: уровень на прогретой коробке, цвет и запах, течи из поддона и сальников. Заменить масло и фильтр; при сильном запахе гари — диагностика пакетов.
Отказ соленоида. Признаки: горит лампа неисправности, коробка не переключается и всё время едет на 3-й. С места трогается тяжело, на трассе высокие обороты. Задний ход работает. Что проверить: считать коды ошибок, проверить сопротивление соленоидов (обычно 11–15 Ом) и разъём на коробке. Соленоид меняют, иногда вместе с гидроблоком.
Упрощения модели
Скорость машины считается: тяга на колёсах от момента двигателя через гидротрансформатор, передачу и главную пару минус сопротивление качению и воздуха (машина 1450 кг). Ползунком скорости можно сразу задать нужную скорость, дальше машина разгоняется или замедляется сама. Тормоза и уклоны не моделируются. Двигатель и гидротрансформатор считаются в равновесии на каждом кадре.
Ряд O/D, пакеты и тормоза соответствуют классической 4-ступенчатой схеме, но опущены второстепенные элементы (тормоз B1, муфта F0, F1).
Зазоры в пакетах дисков и ход поршней увеличены, обороты на экране уменьшены; соотношения скоростей всех звеньев точные.
Гидроблок показан условно: несколько золотников и три соленоида вместо полного набора каналов.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.