Рис. 1. Масляный насос с цилиндрическими шестернями наружного зацепления:
1 — вход; 2 — выход.

Рис. 2. Масляный насос с шестернями внутреннего зацепления:
1 — вход; 2 — выход.

Производительность насоса. Расчетная производительность шестеренчатого насоса может быть определена путем планиметрирования площади впадин между зубьями (что удобно делать на чертеже в увеличенном масштабе). Найденное значение площади умножают на длину шестерен и на удвоенное число зубьев ведущей шестерни и в результате получают производительность на один оборот. Практически достаточно точно производительность определяется из выражения ndhw, где d — диаметр начальной окружности ведущей шестерни, h — рабочая высота зуба и w — длина шестерен. В коробках передач с гидравлическим управлением расчетная производительность переднего насоса на один оборот ведущей шестерни в среднем составляет 2,8 см3 на 1 л рабочего объема двигателя. Действительная производительность будет несколько меньше вследствие утечки рабочей жидкости. Производительность на один оборот заднего насоса обычно составляет 50—60% производительности переднего.

Чтобы получить от насоса заданных размеров наибольшую производительность, рабочая высота зубьев должна быть по возможности большей; это означает, что шестерни должны иметь небольшое число зубьев с большим шагом. Чтобы шестерни с такими зубьями работали хорошо, угол зацепления делают значительно большим, чем в шестернях, применяемых в коробках передач.

Факторы, влияющие на экономичность. Производительность шестеренчатого насоса можно считать прямо пропорциональной скорости вращения вала насоса; вследствие этого производительность переднего насоса при максимальной скорости вращения коленчатого вала двигателя значительно больше, чем при низкой, а производительность заднего насоса, связанного с ведомым валом коробки передач, при высокой скорости движения автомобиля значительно больше, чем при низкой. Было бы более желательным, если бы производительность насоса не зависела от скорости движения автомобиля и скорости вращения коленчатого вала, так как количество рабочей жидкости, необходимое для затяжки тормозных лент и для включения сцепления, не меняется при изменении скорости. Параметры насосов приходится выбирать такими, чтобы они имели достаточную производительность при минимальной скорости вращения коленчатого вала двигателя и минимальной скорости движения автомобиля, при которой требуется переключать передачи. В этом случае при максимальной скорости производительность окажется значительно большей, а вследствие того, что майло подается под большим давлением, излишняя производительность вызывает потери мощности. Мощность, затрачиваемая на привод насоса, может быть уменьшена или путем изменения производительности насоса за оборот так, чтобы производительность в единицу времени оставалась почти неизменной, или путем регулирования создаваемого насосом давления в соответствии с потребностью. В последнем случае величина требуемого давления определяется крутящим моментом, который должно передавать многодисковое сцепление, или моментом, который воспринимается тормозной лентой; эти моменты, конечно, изменяются в соответствии с изменением крутящего момента двигателя, который, в свою очередь, зависит от положения дроссельной заслонки карбюратора.

Насосы с автоматически изменяющейся производительностью. На рис. 3 показан разрез шиберного насоса. Производительность этого насоса автоматически изменяется так, что давление в системе управления поддерживается постоянным без редукционного клапана. Этот насос применяется в автоматической коробке передач «Гидраматик» объединения Дженерал Моторс. Насос состоит из пяти основных частей: корпуса, ползуна, ротора, кольца и лопастей. Ползун может перемещаться относительно корпуса в радиальном направлении; статор перемещается вместе с ползуном. Этот насос применяется в качестве переднего насоса. При неработающем двигателе ползун удерживается пружинами в положении максимального эксцентрицитета. После пуска двигателя давление масла на выходе из насоса быстро поднимается до величины, на которую отрегулирован клапан. Открываясь этот клапан пропускает масло, находящееся под определенным давлением, в верхнюю камеру управления, расположенную между ползуном и корпусом, и одновременно выпускает масло из нижней камеры управления. По мере того как ползун, преодолевая сопротивление пружин, перемещается вниз, производительность насоса уменьшается. В среднем положении, когда ротор располагается концентрично по отношению к внутренней стенке ползуна, производительность насоса снижается до нуля.

Рис. 3. Масляный насос шиберного типа с автоматически меняющейся производительностью:
1 — пружина; 2 — лопасть; 3 — кольцо; 4 — корпус; 5 — ротор; 6 — канал; 7— ползун; 8 — клапан; У —редукционный клапан.

Поскольку такой насос не может создавать давление, превышающее то, на которое отрегулирован клапан, то, казалось бы, что в его конструкции не нужен редукционный клапан. Однако такой клапан 9 все же применен, так как в случае буксирования автомобиля задний насос, связанный с ведомым валом коробки передач, может создать чрезмерное давление масла. В том случае, когда излишнее давление, создаваемое задним насосом, снижается редукционным клапаном переднего насоса, ползун последнего находится в нижнем положении. По мере того как ползун перемещается из положения, соответствующего максимальной производительности, вниз, открывается окно, через которое масло подается в гидротрансформатор и для смазки коробки передач. В условиях нормальной работы, когда давление в системе падает ниже того, на которое отрегулирован редукционный клапан, масло под давлением поступает в нижнюю камеру управления, и ползун перемещается вверх. При этом масло, находящееся в верхней камере управления, выходит через канал.

Обратные и редукционные клапаны. При любом режиме работы давление в магистрали создается лишь одним из двух насосов, а именно тем, который в данных условиях создает более высокое давлением. Чтобы предотвратить поступление масла из действующего насоса в насос, работающий вхолостую, оба насоса имеют в своей нагнетательной магистрали обратные клапаны обычно шариковые. Стальной шарик клапана, расположенный в расширении нагнетательной магистрали и опирающийся на коническую поверхность, запирает проход для жидкости в сторону насоса в том случае, когда давление в магистрали будет больше создаваемого насосом. Клапан должен быть устроен так чтобы шарик не мог закрыть противоположное отверстие, через которое масло должно выходить из насоса в том случае, когда давление, развиваемое этим насосом, будет выше давления в магистрали.

Рис. 4. Шариковый обратный клапан.

Рис. 5. Редукционный клапан.

Кроме обратных клапанов, в системе должен иметься по крайней мере один редукционный клапан. Некоторые системы имею, два таких клапана, по одному для каждого насоса. На рис. 5 приведен разрез простого редукционного клапана. Вертикальный канал слева представляет собой часть нагнетательной линии на coca, и масло в нем находится под давлением, создаваемым насосом. Давление стремится отжать золотник редукционного клапана вправо; этому препятствует пружина. Когда давление масла до стигает значения, на которое отрегулирован клапан (величина этого давления регулируется резьбовой втулкой, расположенной справа), золотник открывает перепускной канал, через который сливается масло. Перепускной канал закрывается и открывается в зависимости от того, будет ли давление в системе выше или ни же давления, на которое отрегулирован клапан.

Разгрузка переднего насоса. Передний насос создает давление в системе при работе двигателя на малых скоростях вращения при холостом ходе и до тех пор, пока автомобиль не достигнет некоторой скорости. После этого давление создается уже задним насосом и, поскольку при этом необходимость в работе переднего насоса отпадает, его желательно разгрузить с тем, чтобы уменьшить потерю мощности. Это может быть достигнуто путем уменьшения силы, на которую отрегулирована пружина редукционного клапана переднего насоса. То же самое может быть достигнуто в том случае, если на редукционный клапан воздействуют две силы: сила пружины и сила давления масла, меньшего чем то, которое должно поддерживаться в главной магистрали.

Подобный принцип применяется в гидропередаче Ультраматик фирмы Паккард, в которой имеется клапан переключения насосов. Масло из переднего насоса поступает к этому клапану через канал. Когда золотник находится в крайнем левом положении, как это показано на рис. 6, масло через канал поступает в камеру пружины редукционного клапана переднего насоса и по осевому каналу в полость слева от золотника. Под давлением масла золотник перемещается вправо, сжимая при этом пружину. Во время действия переднего насоса канал 2 последовательно открывается и закрывается, что позволяет поддерживать давление масла в камере пружины редукционного клапана около 5 кг/см2. Пружина редукционного клапана добавляет к этому значению еще 1 кг/см2-, в результате давление, создаваемое передним насосом, поддерживается постоянно на уровне 6 кг/см2.

Рис. 6. Клапан переключения насосов Ультраматик (Паккард):
1 и 5 — сливные каналы; 2 — выпускной канал; 3 — впускной канал; 4 — канал.

Когда начинает работать задний насос, давление в клапане переключения насосов продолжает возрастать, и золотник перемещается вправо. При этом выпускной канал оказывается разобщенным от впускного клапана и соединенным со сливным каналом. Вследствие этого снимается давление в камере пружины редукционного клапана, который оказывается нагруженным лишь силой пружины и уменьшает давление, создаваемое в переднем насосе, до относительно низкой величины (1 кг/см2). После того, как давление, создаваемое задним насосом, достигнет 6,5 кг/см2, золотник переключения насосов начинает открывать канал, в результате чего давление в главной магистрали поддерживается на этом уровне. Канал клапана переключения насосов соединен с гидротрансформатором.

передвигающемся вместе с рычагом переключения передач. На шкале обычно имеются следующие обозначения: Р — «стоянка», N — «нейтральной положение», Dr (или D) — «движение», L — «низшая передача» и R—«задний ход». Необходимость в специальном положении рычага «стоянка», помимо нейтрального положения, вызывается тем, что на большинстве автомобилей с автоматическими коробками передач имеется тормоз, надежно удерживающий автомобиль на месте. Когда этот стояночный тормоз включен, то при стоянке он действует так же, как включение передачи на автомобиле с обычной шестеренчатой коробкой передач Некоторые фирмы, автомобили которых имеют очень надежные ручные тормозы фрикционного типа, не считают необходимым иметь специальный стояночный тормоз, блокирующий коробку передач. В таких автомобилях имеется лишь четыре положения рычага переключения передач2. Чтобы предотвратить возможность случайной перестановки рычага в положение «стоянка» или «задний ход» при движении вперед, рычаг переключения передач можно установить в это положение, лишь приподняв его по отношению к нормальному положению.

Рис. 8. Четыре типа шкалы рычага переключения передач.

Различные типы автоматических коробок передач имеют разное расположение обозначений на шкале. На рис. 8 представлены две шкалы с четырьмя положениями и две —с пятью положениями. На первой шкале слева нейтральное положение соответствует нижнему положению рычага переключения передач. Чтобы перевести рычаг в положение «движение», его требуется немного поднять; для переключения в положение «низшая передача» и «задний ход» рычаг требуется поднять еще больше. Для переключения из положения «низшая передача» в положение «задний ход» требуется лишь плавно повернуть рычаг, что облегчает выезд застрявшего в грязи автомобиля путем «раскачивания». На второй шкале рычаг находится внизу в положениях «нейтраль» и «движение». При нормальной езде в подавляющем большинстве случаев приходится перемещать рычаг между этими двумя положениями; в рассматриваемом варианте это достигается наиболее просто. На одной из шкал с пятью положениями «задний ход» расположен рядом с «низшей передачей», что облегчает «раскачивание»; при этом случайное включение заднего хода предотвращается тем, что для этого необходимо приподнять рычаг. На крайней правой шкале «нейтральное положение» и «движение» находятся рядом на одном уровне, что облегчает переключение между этими двумя положениями; однако, для того чтобы переключать рычаг из положения «низшая передача» в положение «задний ход» (для раскачивания), необходимо пройти через положение «нейтраль» и «движение».

Очевидно, что стандартизация шкалы рычага переключения передач и его перемещений для автоматических коробок передач гак же, как стандартизация положения рычага для обычных коробок, является весьма желательной, потому что это позволило бы водителю, привыкшему к какому-либо автомобилю, легко пересесть на любой другой автомобиль без риска вызвать аварию вследствие неправильных манипуляций с рычагом переключения. Однако мало вероятно, что положение рычага переключения автоматических коробок передач будет стандартизовано в течение ближайших лет.

Основные принципы автоматического переключения передач. Скорость автомобиля, при которой должен произойти переход с высшей передачи на низшую, или наоборот зависит от положения . дроссельной заслонки карбюратора, т. е. от положения педали управления этой заслонкой. Вследствие этого клапан переключения должен реагировать как на изменение скорости, т. е. на положение центробежного регулятора, так и на изменение положения дроссельной заслонки карбюратора. Управление переключением передач непосредственно осуществляется при помощи клапана переключения, который открывает доступ рабочей жидкости к сцеплению или к рабочему цилиндру, которые и осуществляют переключение. Если бы требовалось, чтобы переключение передач всегда происходило при одной и той же скорости автомобиля, то золотник переключения должен был бы находиться под воздействием силы давления жидкости, определяемого регулятором, которое стремится сдвинуть золотник в одном направлении, и силы пружины, действующей в противоположном направлении. В корпусе золотника имеются два канала, один из которых соединен с источником давления жидкости, а другой, который остается перекрытым золотником до тех пор, пока переключение не должно происходить, соединен со сцеплением или рабочим цилиндром. При таком типе клапана переключение происходит в тот момент, когда скорость увеличивается настолько, что давление жидкости, определяемое регулятором, преодолевая сопротивление пружины, перемешает золотник в положение, при котором открывается второй канал и жидкость поступает к сцеплению или к рабочему цилиндру. Однако, как уже указывалось выше, скорость, при которой должно происходить переключение передач, должна возрастать при увеличении нажатия на педаль управления дроссельной заслонкой, а для этого требуется, чтобы на золотник переключения воздействовала дополнительная сила, пропорциональная степени открытия дроссельной заслонки и направленная противоположно силе давления, определяемого регулятором. Для того чтобы заставить эту силу воздействовать на золотник переключения, проще всего пружину золотника снабдить подвижным упором, механически присоединив его к педали управления дроссельной заслонкой. В этом случае сила, пропорциональная перемещению педали, будет передаваться на золотник переключения механическим путем.

Центробежная сила, возникающая при вращении груза (или грузов) регулятора, также может быть передана на золотник переключения механическим путем. Однако обычно более удобно передавать ее посредством давления жидкости, так как грузы регулятора вращаются, а клапан переключения остается неподвижным. Переменная центробежная сила регулятора может быть использована для изменения давления в линии клапана переключения. На рис. 8 показан центробежный регулятор гидропередачи Пауэрфлайт фирмы Крайслер. Центробежный регулятор имеет лишь один груз, который, вращаясь вместе с ведомым валом коробки передач, может в ограниченных пределах перемещаться перпендикулярно оси вала. С противоположной стороны вала расположен корпус и в нем золотник с двумя поясками и канавкой . между ними; золотник соединен с грузом регулятора при помощи тяги. В стенке корпуса золотника имеются три канала. Масло из магистрали поступает через ближайший к валу канал; через средний канал вытекает масло, находящееся под давлением, устанавливаемым центробежным регулятором. Через третий канал масло сливается. Следует обратить внимание на то, что пояски золотника имеют различные диаметры, и поэтому давление масла в пространстве между ними стремится передвинуть золотник наружу. Когда автомобиль находится в движении, центробежная сила груза препятствует этому перемещению. При снижении скорости автомобиля центробежная сила груза становится меньше, чем сила давления масла, золотник перемещается от оси вала, открывая наружный слизной канал. Это немедленно вызывает падение давления в среднем канале и одновременно уменьшает силу на золотнике. Золотник начинает двигаться обратно к оси вала, закрывая сливной наружный канал и, возможно, открывая даже внутренний впускной канал. Таким образом, золотник перемещается относительно заданного положения, попеременно открывая и закрывая сливной и впускной каналы. Давление масла, необходимое для удержания золотника в этом положении, зависит от центробежной силы, действующей на груз, которая, в свою очередь, зависит от скорости движения автомобиля. Вследствие этого давление в среднем канале и в связанных с ним маслопроводах изменяется в зависимости от скорости автомобиля. Центробежная сила изменяется пропорционально квадрату скорости автомобиля и давление масла, регулируемое центробежным регулятором, также изменяется по этому закону.

Рис. 8. Простой центробежный регулятор (Пауэрфлайт Крайслер): 1 — канал; 2 — золотник; 3 — ведомый вал коробки передач; 4 — центробежный груз.

Ниже для краткости давление, изменяемое при помощи центробежного регулятора, будет*называться давлением регулятора, а давление, меняющееся в зависимости от положения дроссельной заслонки карбюратора, — давлением дросселя.

Сдвоенный центробежный регулятор. В коробке передач Гидраматик, которая имеет четыре передачи переднего хода, автоматическое переключение передач должно производиться в широком диапазоне скорости вращения ведомого вала, что требует применения двойного регулятора. Разрез регулятора Гидраматик показан на рис. 9. В последнее время его конструкция была несколько изменена, однако общий принцип действия остался таким же.

Поперечно расположенный вал, находящийся под ведомым валом коробки передач, одним концом приводит в движение регулятор, а другим— задний насос. Поперечный вал связан ускоряющей шестеренчатой передачей с ведомым валом коробки передач, за счет чего повышается производительность насоса и уменьшается вес грузов регулятора. Как видно из схемы, масло из главной магистрали поступает в регулятор через трубку. Затем масляный канал раздваивается, причем каждая его ветвь проходит к впускному отверстию каждого из двух золотников, которые работают по одному И тому же принципу. Однако, поскольку один из них должен действовать при гораздо меньшей скорости вращения, чем другой, а центробежная сила пропорциональна квадрату скорости вращения, то для золотника низкой скорости требуется более тяжелый груз регулятора, чем для золотника высокой скорости. В действительности золотник сам по себе выполняет роль груза регулятора.

Рис. 9. Сдвоенный центробежный регулятор (Гидраматик-Дженерал Моторс):
1 — золотник высокой скорости; 2 и 4 — выпускные трубки; 3—трубка подачи масла; 5 — золотник низкой скорости.

На рис. 9 золотник показан в крайнем наружном положении, которое он занимает при скорости вращения, превышающей 1300 об/мин. В этом случае впускной канал корпуса соединяется с выпускным каналом, и масло, таким образом, может проходить из впускной трубки прямо и выпускную трубку. Когда эти трубки соединяются, масло проходит к клапану переключения со второй на третью передачу, и происходит переключение.

При уменьшении скорости движения автомобиля центробежная сила, действующая «а золотник, уменьшается, и под действием давления масла на внутренний поясок золотник перемещается в сторону оси вращения вала и отсоединяет трубку. Чтобы перейти с высшей передачи на низшую при уменьшении скорости автомобиля необходимо также канал’ клапана переключения соединить с поддоном, чтобы масло, которое поступило в рабочий цилиндр при переходе с низшей передачи на высшую, могло выйти. Это осуществляется тем же золотником, который открывает доступ масла к клапану переключения. Как видно из схемы, каждый из золотников имеет два впускных и два выпускных канала, причем сливные каналы наиболее удалены от оси вращения. Когда золотник приходит в крайнее положение, наиболее близкое к оси вращения вала при уменьшении скорости автомобиля, трубка 4 соединяется со сливным каналом, и масло из клапана переключения поступает в поддон.

Улучшение характеристики регулятора. Так называемая параболическая характеристика регулятора, в соответствии с которой давление регулятора возрастает пропорционально квадрату скорости вращения, не вполне удовлетворительна, так как в этом случае давление слишком медленно возрастает в области малых скоростей вращения и слишком быстро — в области больших скоростей. Более желательно иметь линейную характеристику, при которой давление было бы прямо пропорционально скорости вращения на всем диапазоне ее изменения. В гидропередаче Пауэр-флайт фирмы Крайслер достигается характеристика регулятора, занимающая промежуточное положение между параболической и линейной; для этого в регуляторе применяются два конценТрич-но расположенных груза. При малых скоростях вращения оба груза могут двигаться от оси вращения. В этом случае- центробежная сила, действующая на внешний груз, передается на внутренний груз при помощи установленной между грузами спиральной пружины; общая центробежная сила, действующая на оба груза, передается золотнику от внутреннего груза, который жестко с ним соединен. При скорости автомобиля около 40 км/час внешний груз упирается в стопорное кольцо, установленное в канавке корпуса регулятора, и дальнейшее повышение скорости вращения приводит к перемещению лишь внутреннего груза; в этом случае дополнительная центробежная сила, действующая на внешний груз, воспринимается корпусом регулятора.

Управление сцеплением. При взгляде на схему гидравлической системы управления v читателя, вероятно, возникнет представле-нке о том, что эта система включает в себя множество трубопроводов В действительности же трубопроводы в системе почти отсутствуют и каналы для масла между различными деталями и узлами выполнены или литьем, «ли путем фрезерования и сверления самих деталей. Одним из узлов, на который воздействует система управления, является многодисковое сцепление. Сцепление включается при помощи кольцеобразного поршня, расположенного в корпусе сцепления, и выключается с помощью пружин. Поскольку корпус сцепления при движении автомобиля вращается, а клапан, от которого к нему подводится давление жидкости, остается неподвижным, то в линии должно быть по крайней мере одно скользящее соединение. В некоторых гидропередачах между картером гидротрансфор матора и картером планетарной коробки имеется плита, которая может иметь втулку или подшипник, выступающий внутрь корпуса сцепления. Именно такая конструкция применяется в гидропередаче Дайнафлоу, разрез многодискового сцепления которой приведен на рис. 10. Корпус сцепления также имеет ступицу, которая опирается на выступ плиты. Масло для включения сцепления поступает через отверстие в выступе плиты; это отверстие выходит в кольцевую канавку выступа. Проходы в ступице корпуса сцепления совпадают с кольцевой канавкой и дают доступ маслу к пространству за поршнем. Скользящее соединение между выступом плиты и корпусом сцепления уплотняется при помощи колец, расположенных по обеим сторонам масляной канавки. Уплотнение поршня в камере давления осуществляется с помощью манжеты из синтетического каучука.

Рис. 10. Многодисковое сцепление Дай-нафлоу Бьюик.

На рис. 11 показана несколько иная конструкция многодискового сцепления, применяемая в гидропередаче Форд-Меркури. В этой трансмиссии применяются два многодисковых сцепления, которые являются частями двух планетарных рядов. На рис. 11 показано переднее сцепление; оно включается при работе всех трех передач переднего хода. Это сцепление лишь в редких случаях передает значительный крутящий момент, поэтому тепловая нагрузка его сравнительно невеликаГ Последнее обстоятельство позволяет передавать значительные крутящие моменты при помощи сцепления, имеющего относительно небольшие площади фрикционных накладок. В рассматриваемом сцеплении имеются два ведущих стальных диска и три ведомых диска из металлокерамики; внутренний диаметр накладок составляет 105, а внешний 140 мм. Максимальный момент, который передает это сцепление, составляет 55 кгм. В сцеплении применяется коническая пружина системы Бельвилля, которая не только разъединяет диски, когда давление не передается, но и в 3 раза увеличивает осевую силу поршня. В этой конструкции рабочая жидкость подается в корпус сцепления через центральное отверстие вала, в которое она поступает через скользящее соединение в задней части планетарного механизма. Из вала масло поступает в корпус сцепления через радиальное отверстие и канавку на валу, а затем через наклонное отверстие в стенке корпуса сцепления. В этой конструкции скользящие соединения уплотняются также при помощи колец, а»поршень сцепления — при помощи кольца из синтетического каучука.

Риг. 11. Многодисковое сцепление Форд-Мэркури.

Рабочие цилиндры. В автоматических коробках передач тормозные ленты планетарных механизмов прижимаются к барабанам при помощи рабочих цилиндров, которые бывают нескольких различных типов. Наиболее простой из них, разрез которого представлен на рис. 180, состоит из собственно цилиндра, внутри которого находится поршень, соединенный со штоком. Поршень имеет уплотнение в виде кольца из синтетического каучука. Обычно поршень прижимается к днищу цилиндра пружиной и перемещается вверх силой давления масла, поступающего через днище цилиндра. Шток поршня имеет опору в крышке цилиндра и воздействует на одно из плеч двуплечего рычага; второе плечо этого рычага соединяется через нажимную пластину с одним концом тормозной ленты. Ось двуплечего рычага укреплена на кронштейне, который в рассматриваемом случае составляет одно целое с цилиндром. Зазор между незатянутой тормозной лентой и барабаном, который возрастает по мере износа фрикционной накладки, может регулироваться при помощи болта, ввинчиваемого в длинное плечо рычага. Чтобы поршни могли свободно перемещаться вверх и вниз, одна из полостей цилиндра соединяется с атмосферой. Однако в некоторых типах рабочих цилиндров давление масла может прикладываться к обеим сторонам поршня. В этом случае обе полости цилиндра соединяются с клапаном переключения, который открывает доступ маслу или позволяет ему выходить из рабочего цилиндра.

Рис. 12. Простой рабочий цилиндр.

Выше уже было сказано о том, что в одной и той же коробке передач одни тормозные ленты должны создавать гораздо большую силу трения, чем другие. Это нужно, для тоге чтобы предотвратить буксование барабана при полном крутящем моменте двигателя. Наиболее простым способом получения дополнительной силы трения является использование двух и больше соединенных последовательно рабочих цилиндров, поршни которых воздействуют на тормозную ленту через один и тот же двуплечий рычаг. Такой сдвоенный рабочий цилиндр показан на рис. 13. Так как для возвращения обоих поршней в исходное положение используется одна пружина, то подобный механизм не получается чрезмерно длинным.

Рис. 13. Сдвоенный рабочий цилиндр.

Рис. 14. Рабочий цилиндр со ступенчатым поршнем (Пауэрфлайт Крайслер):
1 — камера выключения; 2 —1 камера давления магистрали; 3 — сливное отверстие; 4 — камера давления дросселя; 5 — буферная пружина; 6 — поршень; 7 — толкатель поршня; 8 — возвратная пружина поршня; 9 — направляющая толкателя поршня.

В гидропередаче Пауэрфлайт фирмы Крайслер для управления тормозной лентой низшей передачи применяется более сложный Рабочий цилиндр. Как видно из рис. 4, этот цилиндр имеет по высоте три различных диаметра соответствующий ступенчатый поршень. Давление дросселя передается в камеру в верхней части Цилиндра, а давление в магистрали — в кольцевую камеру, окружающую нижнюю часть ступенчатого поршня. Сила, действующая на поршень и направленная вниз, передается на толкател с тарелкой на конце. Когда в обеих упомянутых выше камерах отсутствует давление, толкатель свободно зажимается между верхней буферной и нижней возвратной пружинами, действующими на его тарелку. Когда в камеры передается давление, вначале сжимается буферная пружина и начинает, таким образом, постепенно давить на толкатель, а следовательно, воздействовать на тормозную ленту, пока тарелка толкателя не упрется в заплечик внутренней ступеньки поршня. На рис. 4 поршень показан в положении, при котором тормозная лента затянута и включена низшая передача. Если необходимо перейти в нейтральное положение или включить задний ход, то давление масла снимается, и большая пружина возвращает поршень в положение выключения. Для включения высшей (прямой) передачи верхние камеры остаются под давлением масла; кроме того, масло поступает также в камеру в нижней части цилиндра под поршнем. В этом случае сила давления масла, стремящаяся сдвинуть поршень вверх, вместе с силой возвратной пружины преодолевает силу давления в верхних камерах, в результате чего поршень перемещается вверх и освобождает тормозную ленту.

Клапан избирателя передач. Клапан избирателя передач, механически соединенный с рычагом переключения передач, представляет собой золотник, непосредственно или косвенно управляющий подачей рабочей жидкости в сцепления и рабочие цилиндры тормозных лент, а также отводом рабочей жидкости. Когда рычаг переключения передач находится в положении «стоянка» или «нейтраль», то, естественно, жидкость не должна поступать к исполнительным механизмам. На рис. 15 приведены все пять положений золотника избирателя передач, которые он может занимать при перемещении рычага переключения передач. В нижней части корпуса клапана имеются два впускных канала, которые соединяются с объединенной нагнетательной магистралью обоих насосов; таким образом, масло может поступать в клапан от того наcoca, который в данное время работает. В верхней части корпуса имеются три выпускных канала, которые соединяются соответственно с клапаном переключения передач и с рабочими цилиндрами низшей передачи и заднего хода. Из фигуры видно, что в то время, когда золотник избирателя передач находится в положении «стоянка» или в нейтральном положении, выпускные каналы отделены от впускных поясками золотника. В положении «движение» впускной канал справа соединяется с выпускным каналом, связанным с клапаном переключения передач: рабочая жидкость поступает в этот клапан и вызывает включение высшей или низшей передачи в зависимости от скорости автомобиля и положения педали управления дроссельной заслонкой. Когда золотник перемещается в следующее положение, т. е. в положение «низшая передача», правый впускной канал перекрывается средним пояском золотника, и масло не может поступать к клапану переключения. В то же время впускной канал слева соединяется с каналом рабочего цилиндра низшей передачи, в результате чего включается низшая передача. Когда золотник перемещается в крайнее правое положение, левый впускной канал перекрывается левым пояском золотника и правый впускной канал соединяется с каналом рабочего цилиндра, управляющего включением заднего хода.

Рис. 15. Пять положений избирателя передач:
1 — к рабочему цилиндру низшей передачи; 2 — к рабочему цилиндру заднего хода, 3 — к клапану переключения; 4 — «стоянка»; 5 — от насосов; 6 — «нейтраль»; 7 — «движение»; 8 — «низшая передача»; 9 — «задний ход».

Когда рабочая жидкость подается к сцеплению или к рабочему цилиндру, чтобы осуществить переключение, сила, которая ранее удерживала шестерни в нужном положении, должна быть или устранена, или преодолена; для этого в системе управления должны быть предусмотрены соответствующие устройства.

Обычно золотник имеет удлиненную часть с рядом кольцевых, канавок для каждого из четырех или пяти положений. В эти канавки входит шарик, прижимаемый пружиной. Шарик является фиксатором -и помогает удерживать золотник точно в нужном положении. Управление стояночным тормозом производится не с помощью давления жидкости, а посредством системы тяг и рычагов, соединяющих тормоз с золотником избирателя передач или с рычагом переключения передач.

Клапан переключения передач. Давление рабочей жидкости передается в корпус сцепления и в рабочий цилиндр низшей -передачи посредством клапана переключения передач, который управляется давлением -регулятора и давлением дросселя. На рис. 16, а показан клапан переключения передач в положении, соответствующем включению низшей передачи, а на рис. 17, б—высшей (прямой) передачи. Клапан состоит из корпуса, внутри которого перемещается золотник с несколькими поясками. Когда давления в системе управления нет, золотник удерживается пружиной в крайнем левом положении, как показано на рис. 17, а. Во время работы давление регулятора передается в левую часть корпуса, а Давление дросселя — в правую. Вначале, когда скорость автомобиля еще невелика, давление регулятора незначительно, и золотник остается в положении, показанном на рис. 17, а. В положении «движение» рычага переключения передач давление главной магистрали передается в рабочий цилиндр низшей передачи через золотник избирателя; при этом включается низшая передача. Сцепление остается выключенным и масло из-под его поршня свободно сливается через золотник переключения.

По мере увеличения скорости автомобиля давление регулятора возрастает, а так как оно воздействует на большую площадь золотника, чем давление дросселя, то при определенной скорости сила от давления регулятора преодолевает суммарную силу, создаваемую на золотнике давлением дросселя и пружиной; в результате золотник перемещается в положение, показанное на рис. 184, б. Теперь пространство под поршнем сцепления сообщается с главной магистралью, и сцепление включается. При переключении полость с правой стороны золотника соединяется через осевое и радиальные отверстия со сливом, и находящееся там масло получает возможность вытекать. В этом положении золотник передает давление также и в ту полость рабочего цилиндра низшей передачи, которая управляет освобождением тормозной ленты. Когда водитель отпустит педаль управления дроссельной заслонкой карбюратора, скорость автомобиля начнет уменьшаться, а давление регулятора быстро падать (пропорционально квадрату скорости). Давление дросселя при этом также уменьшается; однако вначале это происходит не очень быстро, а когда сила, воздействующая на золотник переключения давлением регулятора, станет меньше, чем суммарная сила пружины и давления дросселя, золотник переместится влево и вновь вызовет включение низшей передачи.

Рис. 16. Клапан переключения:
а — в положении «низшая передача»; б — в положении «высшая передача»; 1 — к сцеплению; 2 — к главной магистрали; 3 — к регулятору; 4, 6 — сливные отверстия; 5, 7 — давление дросселя.

Рис. 17. Устройство, обеспечивающее быстрое срабатывание клапана переключения:
1 — линия давления регулятора; 2 — клапан переключения; 3 — к сцеплению; 4 — главная магистраль; 5 — обратный клапан; 6 — линия давления дросселя; 7 — клапан включения низшей передачи; 8 — сливное отверстие.

Устройство для быстрого срабатывания клапана переключения.

Чтобы переключение передач осуществлялось достаточно четко, золотник клапана переключения должен быстро перемещаться из одного крайнего положения в другое, так как задержка в промежуточном положении вызовет буксование или того фрикционного элемента, который был включен ранее, или того, который должен включаться. В обоих случаях будет происходить излишний нагрев и износ. Быстрое срабатывание клапана может быть обеспечено несколькими способами. На рис. 17 показано устройство, применяемое в гидропередаче Пауэрфлайт фирмы Крайслер. Действие его основано на том, что при непрерывном потоке жидкости через трубу с открытым выходным отверстием, в которой имеются два одинаковых последовательных сужения, давление между двумя сужениями составляет ровно половину давления перед первым сужением. Это можно легко понять, если иметь в виду, что потеря давления от сужения зависит от расхода жидкости и от размеров сужения, а так как оба эти параметра одинаковы для каждого из двух сужений и общее падение давления равно давлению перед первым сужением, то падение давления от каждого сужения должно составлять половину этой величины.

Клапан переключения, являющийся частью системы, представленной на рис. 17, имеет такое же устройство, как и клапан, показанный на рис. 18. Давление дросселя, составляющее около 6 кг/см2, передается через отверстие справа, а давление регулятора— через отверстие слева. При малых скоростях автомобиля давление дросселя больше, и золотник находится в крайнем левом положении. При скорости около 100 км/час сила давления регулятора преодолевает силу давления дросселя и силу пружины, вследствие чего золотник перемещается вправо настолько, что открывает сливной канал со стороны давления дросселя. Как только это произойдет, давление между сужениями D и В, т. е. давление, которое препятствует перемещению золотника вправо, уменьшается до 3 кг/см2; при этом неуравновешенная сила, действующая на левый конец золотника, резко перемещается вправо.

Обеспечение плавности переключения передачВ автомобилях, имеющих обычную коробку передач и фрикционное сцепление, иногда при трогании с места или при переключении передач нога водителя соскакивает с педали сцепления. В этом случае включение сцепления происходит слишком быстро и автомобиль делает рывок. Нечто подобное иногда происходило с автомобилями, оборудованными первыми автоматическими коробками передач, которые не имели специального устройства для обеспечения плавного переключения передач. В конструкции современных автоматических коробок большое внимание уделяется обеспечению плавности переключения всех передач. Большинство фирм в настоящее время обеспечивает требуемую плавность путем двухэтапного переключения — в первом этапе переключения выбирается зазор в сцеплении или в тормозной ленте и ее приводе, а во втором — постепенно увеличивается давление между трущимися элементами. Одним из способов, который позволяет добиться подобного двухэтапного действия, является такой, при котором жидкость поступает под

поршень одновременно через два канала с относительно большой общей площадью поперечного сечения. После того как зазоры будут выбраны, канал большего сечения перекрывается. Такой метод применяется в гидропередачах Дайнафлоу и Твин-Турбин (Бюик), в которых в линию, ведущую к пространству под I поршнем сцепления и к рабочему цилиндру низшей передачи, введены так называемые аккумуляторы.

Аккумулятор состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень, напоминающий своей формой катушку. Обычно поршень удерживается пружиной в крайнем верхнем положении. В этом случае для масла, поступающего из клапана избирателя передач в рабочий цилиндр, имеется два пути: один через кольцевую выточку между поясками поршня, а другой — через небольшое калиброванное отверстие, расположенное вблизи шарикового обратного клапана. Таким образом, когда клапан избирателя пропускает масло, оно поступает в рабочий цилиндр обоими путями, и все зазоры быстро выбираются. Пока масло поступает в рабочий цилиндр, шариковый клапан закрыт вследствие перепада давления при проходе масла через аккумулятор. Как только зазоры будут выбраны, в рабочем цилиндре начнет повышаться давление. Это заставляет поршень аккумулятора перемещаться вниз, преодолевая сопротивление пружины; при этом верхний поясок поршня закрывает входной канал. После этого масло может поступать в рабочий цилиндр лишь через небольшое калиброванное отверстие; в результате давление возрастает постепенно и обеспечивается плавное включение механизма. Когда давление в магистрали к аккумулятору уменьшится, шариковый клапан открывается и позволяет маслу быстро выйти из рабочего цилиндра, что обеспечивает быстрое выключение сцепления или тормозной ленты.

Двухэтапное вступление в работу тормозной ленты может быть обеспечено также и тем, что сначала давление масла действует на поршень относительно малого диаметра, встроенный в обычный поршень рабочего цилиндра, и лишь после того, как зазор будет выбран, на главный поршень. Этот принцип применяется в гидропередаче Ультраматик (Паккард). Разрез такого рабочего цилиндра представлен на рис. 19. Когда давление начинает воздействовать на рабочий цилиндр, масло через нижний обратный клапан входит в малый центрально расположенный цилиндр, перемещая тем самым поршень этого цилиндра вверх и выбирая зазор. При перемещении поршня вверх открывается сливной канал, позволяющий выходить маслу, находящемуся над большим поршнем; в результате он также получает возможность перемещаться вверх. Как только большой поршень начинает двигаться вверх, закрывается обратный клапан в нижней части малого цилиндра, и масло, поступившее в малый цилиндр, оказывается запертым там. Окончательное затягивание тормозной ленты обеспечивается большим поршнем. Сила от большого поршня передается через малый цилиндр и запертое в нем масло, скорость затягивания тормозной ленты определяется площадью сечения сливного канала.

Рис. 18. Аккумулятор коробки передач (Дайнафлоу Бюик).

Рис. 19. Разрез рабочего цилиндра низшей передачи (Ультраматик Паккард).

Описанное выше устройство с двумя концентрически расположенными поршнями может быть применено только для привода тормозной ленты, но непригодно для сцепления; поэтому гидропередача Ультраматик имеет также синхронизирующий клапан, который служит для синхронизации включения и выключения сцепления и тормозной ленты низшей передачи. Непосредственным назначением синхронизирующего клапана является предотвращение резкого переключения при перемещении рычага переключения из положения «движение» в положение «низшая передача», и наоборот. Как показано на рис. 20, синхронизирующий клапан состоит из золотника, перемещающегося в корпусе; золотник отжимается вправо пружиной. На внешней поверхности золотника имеются две кольцевые канавки. В верхней части корпуса имеется пять каналов, а в нижней части — два сливных канала. Когда рычаг переключения передач находится в положении «движение», переменное давление передается через канал на ту сторону золотника, которая нагружена пружиной. Это же давление всегда передается через канал на правую сторону золотника. Поток рабочей жидкости через канал 5 регулируется калиброванным отверстием.

Рис. 20. Синхронизирующий клапан (Ультраматик Паккард).

Когда рычаг переключения передач переводится в положение «низшая передача», клапан избирателя передач снимает давление масла с той стороны золотника, которая нагружена пружиной. Переменное давление, воздействующее на противоположную сторону золотника, перемещает золотник влево, преодолевая сопротивление пружины. При этом снимается давление масла с той полости рабочего цилиндра низшей передачи, которая освобождает тормозную ленту и соединена с каналом; масло из этой части рабочего цилиндра выходит через канал. Правый поясок золотника синхронизирующего клапана закрывает канал, а правая кольцевая канавка соединяет каналы, позволяя тем самым переменному давлению передаваться к рабочему цилиндру низшей передачи. При этом происходит затягивание тормозной лентЫ низшей передачи.

Когда рычаг переключения передач будет переведен в положение «движение», переменное давление передается на ту сторону золотника, которая нагружена пружиной. Это давление вместе с давлением пружины заставляет золотник медленно перемещаться вправо, причем скорость перемещения определяется калиброванным отверстием канала. Переменное давление масла из системы передается через канал, левую канавку золотника и канал к той полости рабочего цилиндра низшей передачи, которая освобождает тормозную ленту. В то же время золотник соединяет канал со сливным каналом, позволяя тем самым маслу выйти из выключающей полости рабочего цилиндра низшей передачи, чем и достигается освобождение тормозной ленты. Быстрота включения и выключения определяется перемещением золотника синхронизирующего клапана.

Система управления гидропередачи Пауэрфлайт (Крайслер) имеет устройство, которое делает переключение более плавным в двух особых случаях: во-первых, когда водитель переходит на высшую передачу, отпуская педаль управления дроссельной заслонкой карбюратора после того, как он произвел разгон на низшей передаче, и, во-вторых, когда он включает низшую передачу путем нажатия до отказа на педаль. Если педаль управления дроссельной заслонкой будет внезапно отпущена при движении автомобиля с относительно высокой скоростью на низшей передаче, то давление дросселя резко снизится. При этом давление регулятора переведет клапан переключения в положение, в котором он произведет переключение на высшую передачу. Так как дроссельная заслонка карбюратора при этом прикрыта, то такое переключение вызовет интенсивное торможение в том случае, если тормозная лента барабана низшей передачи не будет своевременно освобождена. Для обеспечения, своевременного освобождения тормозной ленты и предотвращения толчка вследствие резкого торможения автомобиля применяют специальное устройство, подводящее в этом случае давление магистрали к той полости рабочего цилиндра низшей передачи, которая управляет освобождением тормозной ленты. Это давление воздействует на малую площадь кольцевой поверхности ступенчатого поршня. Работа рассматриваемого устройства показана на рис. 21. При разгоне автомобиля на низшей передаче высокое давление дросселя удерживает золотник в крайнем левом положении. Давление из системы управления подводится к кольцевой камере рабочего цилиндра; при этом происходит затягивание тормозной ленты. Если теперь отпустить педаль управления дроссельной заслонкой, то давление дросселя снизится и сила станет меньшие, чем сила давления регулятора, которая в этом случае перемещает золотник вправо. При таком положении золотника давление системы передается в пространство под поршнем сцепления и в камеру, расположенную под поршнем рабочего цилиндра низшей передачи. Давление в этой камере, воздействуя на гораздо большую поверхность поршня, чем в кольцевой камере, заставляет поршень быстро перемещаться вверх и обеспечивает быстрое освобождение тормозной ленты.

Рис. 21. Устройство, повышающее плавность переключения (Пауэрфлайт Крайслер):
а — при разгоне; б — при принудительном переключении на низшую передачу; 1 — к сцеплению (а), к сцеплению и рабочему цилиндру(б); 2 — сливное отверстие; 3 — давление дросселя; 4 — к рабочему цилиндру; 5 — к главной магистрали; 6 — давление регулятора.

Другим средством обеспечения плавности переключения является передача силы поршня рабочего цилиндра на тормозную ленту через спиральную пружину или уменьшение давления в камере рабочего цилиндра перед поршнем при помощи небольшого сливного отверстия. Применялся также воздушный колпак, соединенный с маслопроводами непосредственно перед клапаном избирателя передач. Обычно колпак частично заполнен маслом. Когда клапан избирателя передач открывает маслу доступ в рабочий цилиндр или в пространство под поршнем сцепления, давление в системе падает и масло выходит из воздушного колпака. Прежнее давление в системе может установиться лишь после того, как масло вновь поступит в колпак. На это, естественно, требуется время, в течение которого давление возрастает постепенно, что и обеспечивает плавность переключения.

Клапан принудительного переключения на низшую передачу. В автомобилях с автоматическим переключением передач включение низшей и высшей передач осуществляется автоматически при скоростях, величина которых зависит от положения педали управления дроссельной заслонкой карбюратора. Однако водитель должен иметь возможность в любое время перейти на низшую передачу, кроме случаев, когда автомобиль движется с очень высокой скоростью. Последнее требование объясняется тем, что, если низшая передача будет внезапно включена при высокой скорости, то движение автомобиля резко замедлится, а скорость вращения коленчатого вала двигателя возрастет; при этом инерционные силы вызовут значительную перегрузку всей силовой передачи.

Принудительное переключение на низшую передачу осуществляется клапаном принудительного переключения или отсекающим золотником; этот клапан открывается после того, как педаль управления дроссельной заслонкой будет выжата за положение полного открытия дроссельной заслонки. Так как включение высшей передачи осуществляется, когда сила от давления регулятора превышает силу от давления дросселя и силу пружины, то включение низшей передачи может быть обеспечено путем снижения силы от давления регулятора либо посредством уменьшения площади золотника переключения, на которую воздействует это давление, либо увеличением давления дросселя или же тем, что это давление заставляют воздействовать на большую площадь золотника.

Обе схемы показывают работу устройства, состоящего из двух клапанов. Верхний клапан имеет золотник, связанный с дроссельной заслонкой карбюратора, к которому подводится давление из главной магистрали и который изменяет давление в соответствии с положением управления дроссельной заслонкой карбюратора.

Перемещение расположенного слева плунжера, снабженного длинным штоком, производится непосредственно педалью. Давление дросселя действует на левый золотник нижнего клапана, который, в свою очередь воздействует на золотник переключения; в ту же сторону на золотник действует и пружина. Давление регулятора воздействует на этот золотник с обратной стороны. Когда на золотнике переключения сила от давления регулятора превышает силу давления дросселя и силу пружины, золотник находится в крайнем левом положении. При этом давление из главной магистрали передается через клапан переключения в пространство под поршнем сцепления, и последнее будет включено.

Рис. 22. Клапан принудительного переключения на низшую передачу перед переключением:
1 — отсекающий золотник; 2 — золотник, связанный с дроссельной заслонкой карбюратора; 3 — к главной магистрали; 4 — сливное отверстие; 5 — золотник переключения; 6 — к сцеплению; 7 — давление регулятора.

Рис. 23. Клапан принудительного переключения на низшую передачу после переключения:
1 — к главной магистрали; 2 — сливное отверстие; 3 — к сцеплению.

Если теперь водитель нажмет на педаль управления дроссельной заслонкой карбюратора до упора, то отсекающий золотник принудительного переключения переместится вправо; вместе с ним переместится плунжер, снабженный длинным штоком. При этом кольцевая канавка в отсекающем золотнике позволит давлению дросселя передаваться в камеру, где находится пружина золотника переключателя. В результате давление с левой стороны золотника начнет действовать на гораздо большую площадь, и сила давления складывается с силой пружины и преодолевает противодействующую ему силу давления регулятора. Это заставляет золотник переключения переместиться вправо в положение включения низшей передачи; при этом масло из пространства под поршнем сцепления получает возможность свободно вытекать в поддон. Принудительное включение низшей передачи может осуществляться при любой скорости, не превышающей 64 км/час.

Повышение давления в системе. Обычно для привода одного или двух рабочих цилиндров требуется более высокое давление в магистрали, чем для привода сцепления и остальных рабочих цилиндров, а так как мощность, необходимая для привода насоса,

пропорциональна давлению, то последнее обычно поддерживают на минимальном уровне, который при любых условиях обеспечивает удовлетворительную работу одного из гидравлических устройств. Повышенное давление особенно необходимо для привода рабочего цилиндра заднего хода, поскольку реактивный момент при передаче определенного крутящего момента в обратном направлении значительно больше, чем при передаче такого же крутящего момента в прямом направлении; поэтому для предотвращения буксования барабана заднего хода под действием значительного крутящего момента приходится увеличивать давление в системе. Для повышения давления в системе необходимо воздействовать на редукционный клапан, а поскольку давление для приведения в действие рабочего цилиндра заднего хода обеспечивается передним насосом, то нужно воздействовать на редукционный клапан этого насоса.

На рис. 24 показан разрез редукционного клапана. Давление от насоса передается в полость клапана через канал и действует на поверхность золотника, преодолевая силу пружины. При движении автомобиля на передаче, для включения которой не требуется значительного давления, на золотник действуют лишь эти две силы, причем, когда давление возрастает до такой степени, что сила от него преодолевает сопротивление пружины, клапан открывается. В этом случае масло, поступающее через канал, выходит через отверстие и возвращается в поддон. Когда рычаг переключения передач переставляется в положение заднего хода, клапан избирателя передач непосредственно или косвенно открывает маслу доступ из насоса к редукционному клапану через канал. В этом случае давление насоса действует на обе стороны золотника редукционного клапана, однако с правой стороны на меньшую площадь, чем с левой. Избыточная сила сжимает пружину, и, когда эта сила становится равной силе давления пружины, клапан открывается. На рис. 24 площадь правой стороны поршня составляет около 2/3 площади левой стороны. Вследствие этого, когда на поршень давление масла действует в обоих направлениях, лишь из общей площади поршня используется для сжатия пружины, и, чтобы открыть клапан, требуется давление в 3 раза превышающее нормальное; соответственно для затяжки тормозной ленты заднего хода также используется в 3 раза большее давление.