Автоматическая коробка передач

Описание и принцип действия

Поперечный разрез коробки передач

Гидротрансформатор с блокирующей муфтой гидротрансформатора (TCC)

Гидротрансформатор передает крутящий момент двигателя с помощью гидравлики на первичный вал коробки передач.
Благодаря статору достигается увеличение крутящего момента до точки сцепления (около 90 % разницы в крутящем моменте между насосным колесом и турбинным колесом).
Для повышения эффективности автоматической коробки передач гидротрансформатор имеет муфту TCC с гидравлическим приводом.
TCC срабатывает с контролируемым пробуксовыванием, обеспечивая наиболее мягкое переключение.
Крутящий момент двигателя передается при включенной TCC непосредственно от коленчатого вала через корпус гидротрансформатора на первичный вал коробки передач.
TCC при нахождении рычага коробки передач в положении D на 3 и 4 передачах подключается в зависимости от фактической ситуации движения.
При выключенной 4 передаче (O/D Off) TCC на 3 передаче подключается в зависимости от фактической ситуации движения.

Масляный насос и опора статора гидротрансформатора

Данный масляный насос является масляным насосом роторного типа.
Он всасывает трансмиссионную жидкость из масляного картера коробки передач, создает давление жидкости и подает его в блок клапанов управления.
Масляный насос приводится в движение коленчатым валом через корпус гидротрансформатора.
Корпус масляного насоса соединен с картером коробки передач с помощью болтовых соединений.
Опора статора гидротрансформатора соединена с масляным насосом с помощью болтовых соединений. При помощи зубчатого зацепления опора статора гидротрансформатора сцепляется с статором гидротрансформатора и служит в качестве его упора.

Планетарная передача

Планетарная передача Равиньо является двухступенчатой зубчатой с общим водилом и коронной шестерней.
Между отдельными элементами существуют следующие связи:
• Малая солнечная шестерня – короткие сателлиты – длинные сателлиты – коронная шестерня,
• большая солнечная шестерня – длинные сателлиты – коронная шестерня.
При включении и выключении отдельных муфт и тормозов включаются различные передаточные числа.
Поток мощности идет от первичного вала коробки передач через соответствующую муфту либо на малую солнечную шестерню (с 1 по 3 передачи), либо на водило планетарной передачи (3 и 4 передачи), либо на большую солнечную шестерню (передача заднего хода).
Привод всегда осуществляется через коронную шестерню.

Муфты и тормоза

Коробка передач имеет три муфты и пять тормозов.
Все муфты являются дисковыми и фрикционными.
Тормоза представляют собой три многодисковых фрикционных тормоза и две муфты свободного хода.
Муфты служат для того, чтобы передавать крутящий момент двигателя от первичного вала коробки передач на определенные элементы планетарной передачи.
Тормоза служат для того, чтобы удерживать определенные элементы планетарной передачи.
Чтобы достичь соответствующего передаточного числа, необходимо, чтобы, по крайней мере, один элемент планетарной передачи удерживался, в то время как на другой элемент передавался бы крутящий момент.
Таким образом реализуются передаточные числа для каждой передачи.

Обзор функций

Промежуточная передача и дифференциал

Коронная шестерня планетарной передачи жестко связана с ведомой шестерней планетарной передачи.
Ведомая шестерня планетарной передачи приводит в движение ведущую шестерню промежуточной передачи.
Ведомая шестерня промежуточной передачи приводит в движение ведомую коническую шестерню дифференциала.
Дифференциал передает крутящий момент через полуоси к передним колесам.
Разница в частоте вращения полуосей компенсируется дифференциалом.

Блок клапанов управления

В блоке клапанов управления гидравлическая жидкость под давлением распределяется к отдельным муфтам и тормозам.
Направления подачи гидравлической жидкости и давление гидравлической жидкости электронно управляются через пропорциональный электромагнитный клапан (главный регулировочный клапан) и через четыре электромагнитных клапана переключения.
Кроме того, золотниковый клапан в блоке клапанов управления заботится о гидравлической аварийной программе, которая при выходе из строя важных элементов или модуля управления коробкой передач обеспечивает движение на третьей передаче при нахождении рычага переключения в положении D, 2 и 1 и движение на передаче заднего хода при нахождении рычага переключения в положении R.
Водитель включает золотниковый клапан с ручным управлением посредством рычага переключения передач через тросовый привод рычага переключения, рычаг вала управления переключением передач и внутренний механизм переключения передач.

Внутренний механизм переключения передач.

Механический запирающий стояночный механизм позволяет избежать нежелательного движения автомобиля на стоянке.
Механизм срабатывает в стоящем автомобиле при нахождении рычага коробки передач в положении "P".
Движение рычага коробки передач передается через его трос на рычаг вала управления переключением передач.
Через вал управления переключением передач это движение передается на храповик.
Элементом храповика является рычаг включения золотникового клапана с ручным управлением, с помощью которого включается золотниковый клапан в блоке клапанов управления.
Тяга привода механического запирающего стояночного механизма с конусом входит в зацепление с храповиком.
Этот конус передвигает механический запирающий стояночный механизм при включении рычага коробки передач в положение "P".
Механический запирающий стояночный механизм входит в зубчатый венец ведомой шестерни планетарной передачи.
Таким образом, через промежуточный вал блокируется дифференциал и автомобиль защищается от нежелательного движения.

Масляный контур

Стратегии управления

Управление переключением передач

Фактическое передаточное число выбирается модулем управления коробкой передач в соответствии с требованиями к уменьшению расхода топлива или к желаемой мощности.
В зависимости от положения педали акселератора и скорости автомобиля выбираются моменты переключения в соответствии с запрограммированной в модуле управления характеристикой переключения.
При резком нажатии на педаль акселератора до упора (педаль акселератора нажата не менее чем на 95%) коробка передач переключается на ближайшую нижнюю передачу, если это позволяет частота вращения двигателя. Все моменты переключения устанавливаются модулем управления коробкой передач в верхнюю часть параметрической кривой переключения.
Водитель ощущает положение упора педали акселератора по несколько возрастающему сопротивлению при ее нажатии.
Определяющие параметры:
• Положение и перемещение педали акселератора,
• Скорость автомобиля,
• Положение педали тормоза,
• Положение рычага переключения передач.
Включаются следующие элементы:
• Электромагнитный клапан переключения SSA,
• Электромагнитный клапан переключения SSB.

Режим движения в гору

Во время движения в гору или при движении автомобиля с прицепом фактические передачи используются дольше, чтобы избежать частого переключения между двумя передачами.
На основании полученных от PCM данных об изменении положения дроссельной заслонки по отношении к ускорению автомобиля модуль управления коробкой передач определяет, что автомобиль движется в гору или с прицепом.
В зависимости от сопротивления движению модуль управления коробкой передач выбирает одну из специально запрограммированных для этого случая характеристик переключения, в соответствии с которой моменты переключения выбираются в зависимости от положения педали акселератора и скорости автомобиля.

Режим движения под гору

Режим движения под гору предназначен для того, чтобы лучше использовать эффект торможения двигателем при движении под уклон.
Модуль управления коробкой передач распознает движение под гору по ускорению автомобиля при отпущенной педали акселератора.
Если при этом дополнительно нажимается педаль тормоза, модуль управления коробкой передач автоматически осуществляет переключение с четвертой на третью передачу.

Режим холодного пуска

Чтобы как можно более быстро достичь рабочей температуры при низкой наружной температуре, предотвращается переключение на четвертую передачу и срабатывание муфты для блокировки гидротрансформатора (TCC), если выполнено одно из следующих условий:
• Температура трансмиссионной жидкости ниже +20 °C
• Температура охлаждающей жидкости ниже –40 °C
Включаются следующие элементы:
• Электромагнитный клапан переключения SSA,
• Электромагнитный клапан переключения SSB,
• Электромагнитный клапан переключения TCC.

Режим защиты от перегрева

Режим защиты от перегрева помогает избежать возможного перегрева, и тем самым – серьезных повреждений коробки передач.
Начиная от температуры трансмиссионной жидкости около 135° C, система управления коробкой передач применяет такие моменты переключения, которые должны предотвратить дальнейшее повышение температуры трансмиссионной жидкости.
Если температура трансмиссионной жидкости снова опускается ниже 125 °C, система управления коробкой передач выходит из режима защиты от перегрева.
Модуль управления коробкой передач включает контрольную лампу силового агрегата при температуре трансмиссионной жидкости свыше 140 °C.
Контрольная лампа силового агрегата гаснет при температуре трансмиссионной жидкости ниже 130 °C.

Управление давлением в магистрали

Чтобы обеспечить как можно более высокую эффективность автоматической коробки передач и ограничить потерянную мощность масляного насоса, давление в магистрали устанавливается в зависимости от положения педали акселератора (запрос водителя на крутящий момент) и положения рычага переключения передач.
Определяющие параметры:
• Положение и перемещение педали акселератора,
• Положение рычага переключения передач
Включаются следующие элементы:
• Главный регулировочный клапан

Активизация TCC

TCC включается на третьей и четвертой передаче в зависимости от фактической ситуации движения.
TCC включается в зависимости от запрограммированной в модуле управления характеристики переключения.
Определяющие параметры:
• Положение и перемещение педали акселератора,
• Скорость автомобиля,
• Положение рычага переключения передач,
• Температура трансмиссионной жидкости,
• Температура охлаждающей жидкости.
Включаются следующие элементы:
• Электромагнитный клапан переключения TCC.

Уменьшение крутящего момента при переключении

Для улучшения качества переключения и во избежание рывков при переключении передач в ходе процесса переключения по запросу модуля управления коробкой передач PCM уменьшает крутящий момент двигателя.
Крутящий момент двигателя уменьшается как при включении, так и при выключении TCC.
Определяющие параметры:
• Частота вращения двигателя,
• Нагрузка двигателя,
• Частота вращения первичного вала коробки передач,
• Скорость автомобиля,
Включаются следующие элементы:
• PCM (сигнал на уменьшение крутящего момента по шине передаче данных CAN).

Управление давлением при переключении передач

Чтобы включение муфт и тормозов осуществлялось как можно более плавно, в ходе переключения передач уменьшается давление в магистрали.
Определяющие параметры:
• Частота вращения двигателя,
• Нагрузка двигателя,
• Частота вращения первичного вала коробки передач,
• Скорость автомобиля,
Включаются следующие элементы:
• Главный регулировочный клапан.

Согласование времени переключения при переключении с более низких передач на более высокие

Чтобы включение муфт и тормозов осуществлялось как можно более плавно, при переключении с более низких передач на более высокие контролируется время переключения.
При заданном отклонении давление в магистрали при следующем переключении подгоняется соответствующим образом.
Согласование времени переключения при переключении с более низких передач на более высокие активно только при температурах трансмиссионной жидкости от 50 °C до 120 °C.
Определяющие параметры:
• Нагрузка двигателя,
• Положение педали акселератора,
• Частота вращения первичного вала коробки передач,
• Скорость автомобиля,
• Температура трансмиссионной жидкости,
• Положение рычага переключения передач.
Включаются следующие элементы:
• Главный регулировочный клапан.

Согласование времени переключения при переключении с третьей на четвертую передачу

Переключение с третьей на четвертую передачу - это единственное переключение, при котором одновременно размыкается муфта и включается тормоз.
Чтобы как можно более точно управлять синхронным переключением двух элементов, соответствующим образом включается электромагнитный клапан синхронизации.
Чтобы в течение всего срока службы это переключение осуществлялось как можно более плавно, оно контролируется обоими датчиками частоты вращения, а электромагнитный клапан синхронизации управляется по адаптивному алгоритму.
Согласование времени переключения при переключении с третьей на четвертую передачу активно только при температурах трансмиссионной жидкости от 30 °C до 120 °C.
Определяющие параметры:
• Нагрузка двигателя,
• Положение педали акселератора,
• Частота вращения первичного вала коробки передач,
• Скорость автомобиля,
• Температура трансмиссионной жидкости,
• Положение рычага переключения передач.
Включаются следующие элементы:
• Электромагнитный клапан синхронизации.

Согласование времени переключения при переключении с четвертой на третью передачу

Переключение с четвертой на третью передачу - это единственное переключение, при котором одновременно размыкается тормоз и включается муфта.
Чтобы как можно более точно управлять включением муфты, главный регулировочный клапан соответствующим образом временно включается для создания давления включения.
Чтобы в течение всего срока службы это переключение осуществлялось как можно более плавно, оно контролируется обоими датчиками частоты вращения, а главный регулировочный клапан управляется по адаптивному алгоритму.
Согласование времени переключения при переключении с четвертой на третью передачу активно только при температурах трансмиссионной жидкости от 20 °C до 120 °C.
Определяющие параметры:
• Нагрузка двигателя,
• Положение педали акселератора,
• Частота вращения первичного вала коробки передач,
• Скорость автомобиля,
• Температура трансмиссионной жидкости,
• Положение рычага переключения передач.
Включаются следующие элементы:
• Главный регулировочный клапан.

Стратегия безопасности передачи заднего хода

Модуль управления коробкой передач предотвращает включение передачи заднего хода при движении вперед, так как иначе могли бы возникнуть серьезные повреждения коробки передач.
Стратегия безопасности передачи заднего хода активируется, если при скорости свыше 11 км/ч рычаг управления автоматической коробкой передач перемещается в положение передачи заднего хода.
В этом случае модуль управления коробкой передач так включает электромагнитный клапан синхронизации, что давление включения не подается на муфту или, соответственно, на тормоз передачи заднего хода.
Стратегия безопасности передачи заднего хода отключается, если автомобиль движется со скоростью ниже 9 км/ч. Давление включения подается на муфту и на тормоз передачи заднего хода; включается передача заднего хода.
Определяющие параметры:
• Скорость автомобиля,
• Положение рычага переключения передач.
Включаются следующие элементы:
• Электромагнитный клапан синхронизации.

Предотвращение толчков при включении передачи

Чтобы избежать толчков при перемещении рычага управления автоматической коробкой передач из положения N в положение D, модуль управления коробкой передач вместо первой передачи сначала включает вторую, чтобы еще во время переключения сразу же снова переключиться на первую передачу.
За счет этого уменьшаются толчки при включении передачи переднего хода.
Определяющие параметры:
• Положение рычага переключения передач,
• Положение педали акселератора,
• Частота вращения первичного вала коробки передач,
• Скорость автомобиля,
• Температура трансмиссионной жидкости.
Включаются следующие элементы:
• Электромагнитный клапан переключения SSA,
• Электромагнитный клапан переключения SSB.

Уменьшение крутящего момента при трогании с места

Чтобы защитить муфты при трогании с места от слишком высокого крутящего момента, PCM по запросу модуля управления коробкой передач уменьшает крутящий момент двигателя.
Если при трогании с места нажимается педаль акселератора, модуль управления коробкой передач по шине передачи данных CAN посылает соответствующий сигнал на уменьшение крутящего момента.
Определяющие параметры:
• Положение рычага переключения передач,
• Положение педали акселератора,
• Частота вращения двигателя,
• Частота вращения первичного вала коробки передач,
• Скорость автомобиля,
Включаются следующие элементы:
• PCM (сигнал на уменьшение крутящего момента по шине передаче данных CAN).

Положения рычага управления автоматической коробкой передач

Положение рычага переключения передач "P"
При нахождении рычага в положении "P" не включается передача.
Тросом рычага переключения передач и валом управления переключением передач вручную включается запирающий стояночный механизм.
Положение рычага переключения передач "R"
При нахождении рычага в положении "R" включается передача заднего хода.
Положение рычага переключения передач "N"
При нахождении рычага в положении "N" не включается передача.
Силовой агрегат не блокируется.
Положение рычага переключения передач "D"
При нахождении рычага в положении "D" и при незадействованном переключателе ускоряющей передачи (Overdrive) система управления коробкой передач разрешает включение всех передач.
При нажатии переключателя ускоряющей передачи (Overdrive) предотвращается включение четвертой передачи или, соответственно, происходит переключение с четвертой на третью передачу.
Положение рычага переключения передач "2"
При нахождении рычага в положении "2" включается исключительно вторая передача. Переключение на первую передачу не допускается.
Если на скоростях более высоких, чем допустимо для второй передачи, рычаг переключения передач переводится в положение "2", переключение вниз происходит только тогда, когда скорость опускается до соответствующей более низкой скорости.
При нахождении рычага в положении "2" в режиме принудительного холостого хода происходит торможение двигателем.
Положение рычага переключения передач "1"
При нахождении рычага в положении "1" включается исключительно первая передача.
Если на скоростях более высоких, чем допустимо для первой передачи, рычаг переключения передач переводится в положение "1", переключение вниз происходит только тогда, когда скорость опускается до соответствующей более низкой скорости.
При нахождении рычага в положении "1" в режиме принудительного холостого хода происходит торможение двигателем.

Передача сигналов по шине передачи данных CAN

Частота вращения двигателя

Датчик CKP (положения коленчатого вала) регистрирует частоту вращения коленчатого вала двигателя и передает информацию об этом в PCM.
От PCM по шине передачи данных CAN сигнал о частоте вращения коленчатого вала передается модулю управления коробкой передач.
Модуль управления коробкой передач использует этот сигнал для:
• уменьшения крутящего момента при переключении,
• управления давлением при переключении передач.

Нагрузка двигателя

PCM определяет сигнал нагрузки, который передается через шину передачи данных CAN модулю управления коробкой передач.
Модуль управления коробкой передач использует этот сигнал для:
• уменьшения крутящего момента при переключении,
• управления давлением при переключении передач,
• согласования времени переключения при переключении с более низких передач на более высокие,
• согласования времени переключения при переключении с третьей на четвертую передачу,
• режима движения в гору,
• режима движения под гору.

Сигнал на уменьшение крутящего момента

Перед переключением модуль управления коробкой передач по шине передачи данных CAN посылает в PCM сигнал на уменьшение крутящего момента.
PCM после этого уменьшает крутящий момент двигателя, чтобы переключение производилось как можно более мягко и без толчков.

Сигнал торможения

Модуль управления силовым агрегатом PCM получает от выключателя стоп-сигналов сигнал о том, что нажимается педаль тормоза..
Этот сигнал передается через шину передачи данных CAN к модулю управления коробкой передач.
Модуль управления коробкой передач использует этот сигнал для:
• управления переключением передач
• включения TCC

Положение педали акселератора

Модуль PCM получает от датчика APP (положения педали акселератора) сигнал о фактическом положении педали акселератора.
Этот сигнал по шине передачи данных CAN передается модулю управления коробкой передач.
Модуль управления коробкой передач использует этот сигнал для:
• управления давлением в магистрали,
• управления переключением передач,
• включения TCC,
• согласования времени переключения при переключении с более низких передач на более высокие,
• согласования времени переключения при переключении с третьей на четвертую передачу,
• согласования времени переключения при переключении с четвертой на третью передачу,
• предотвращения толчков при включении передачи,
• уменьшения крутящего момента при трогании с места.

Температура охлаждающей жидкости двигателя

Датчик ECT (температуры охлаждающей жидкости) регистрирует температуру охлаждающей жидкости и передает информацию об этом в PCM.
Этот сигнал по шине передачи данных CAN передается модулю управления коробкой передач.
Модуль управления коробкой передач использует этот сигнал для:
• режима холодного пуска,
• включения TCC.

Положение рычага переключения передач

Модуль управления коробкой передач передает на щиток приборов информацию о положении рычага переключения передач.
Щиток приборов использует этот сигнал для запроса к GEM на генерирование предупреждающего сигнала, если рычаг переключения передач находится не в положении "P" и дверь водителя открыта.

Управление контрольной лампой силового агрегата

Контрольная лампа силового агрегата включается щитком приборов при серьезных неисправностях в системе управления коробкой передач и при слишком высокой температуре трансмиссионной жидкости.
Информацию для управления контрольной лампой щиток приборов получает от модуля управления коробкой передач.

Управление контрольной лампой Overdrive

Контрольная лампа Overdrive находится на щитке приборов.
Информацию для управления контрольной лампой щиток приборов получает от модуля управления коробкой передач, если включается переключатель ускоряющей передачи (Overdrive) на рычаге управления коробкой передач.

Запрос на генерирование предупреждающего сигнала

Модуль управления коробкой передач отправляет на щиток приборов запрос на генерирование предупреждающего сигнала, если выполнены следующие условия:
• рычаг переключения передач не находится в положении "P",
• дверь водителя открыта.
Щиток приборов переправляет в GEM запрос на генерирование предупреждающего сигнала. GEM производит предупреждающий сигнал.