Обгонные муфты.

Еще один механизм, который можно встретить в большинстве АКПП - обгонные муфты. Их два вида - кулачковые и роликовые.
Кулачковые всегда устанавливаются во вращающихся деталях.

Принцип работы кулачковой обгонной муфты проста и гениальна: имеем две обоймы - внешняя и внутренняя, рабочие поверхности которых обработаны с высокой точностью, отполированы и закалены. Между ними располагается двойной сепаратор с подпружиненными кулачками S-образной формы.

Подпружинены они для того, чтобы стояли вертикально и равномерно прижимались к обеим обоймам. У кулачков имеется два важных размера: расстояние между вершинами "A" и расстояние между вершинами "B" (верхняя схема на рисунке ниже).

Рисунок ниже, верхняя схема: размер "A" больше, чем расстояние между обоймами. Размер "B" меньше, чем зазор между обоймами.

Если вращать внешнюю обойму по часовой стрелке, кулачки за счет постоянного прижатия и трения с обоймами чуть наклоняются вправо, режут в местах касания обойм масляную плёнку и заклиниваются между ними. Обгонная муфта мгновенно блокируется и внешняя обойма через кулачки начинает вращать внутреннюю.

Если вращать внутреннюю обойму, то кулачки наклоняются влево, а так как размер "B" меньше зазора между обоймами - кулачки беспрепятственно расклиниваются, муфта разблокируется и внешняя обойма может снизить обороты или остановиться, пока внутренняя продолжает вращаться.
Второй вариант развития событий - внутренняя обойма начинает вращаться быстрее внешней.

Роликовые обгонные муфты чаще всего установлены неподвижно и выполняют параллельно функцию полу-подшипника ввиду наличия роликов, которые при работе в масле и свободном вращении в них корзин и барабанов, вращаются, обеспечивая эффект частичного качения. Роликовые обгонки чаще всего используют как точку опоры особо тяжелых деталей массой более 2 кг.

Роликовая обгонная муфта состоит из внутренней цилиндрической обоймы, роликов, поджатых пружинами, и внешней обоймой с "кармашками" для роликов, сделанными под определённым углом (рисунок ниже). Часто имеет сепаратор для упрощения монтажа её между обоймами.

Так как ролики, в отличие от кулачков, имеют цилиндрическую форму, то заклинивание их между обоймами обеспечивается тангенциальным углом, "кармашков" внешней обоймы.

На верхней схеме при попытке вращения внутренней обоймы против часовой стрелки муфта заблокирована:

На нижней схеме вращение внутренней обоймы по часовой стрелке - свободное, так как ролики силой трения внутренней обоймы чуть сдвигаются в глубину "кармашка" и не препятствуют вращению внутренней обоймы.

Роликовые обгонные муфты имеют ресурс, практически приближенный к вечности (за редким исключением). Однако ж кулачковые требуют частой замены, так как подвержены повышенному износу кулачков.

Для чего обгонки нужны конкретно в АКПП?
Для начала можно припомнить, что обгонная муфта есть в каждом гидротрансформаторе, где на ней располагается реакторная крыльчатка. Работу ГТ я описывал во второй части эпопеи "АКПП - тёмный лес".

Второе предназначение обгонной муфты в том, чтобы заблокировать вращение одной из частей планетарного редуктора, которую, как мы помним, нам надо остановить чтобы на вторую часть редуктора подать момент с двигателя, а с третьей снимать преобразованный момент на выходе.

Обгонка ставится в систему тогда, когда на одной передаче производится вращение вала всего одним постоянно замкнутым пакетом фрикционов, а на другой передаче (повышенной), когда задействованы другие сцепления или тормоза, предыдущий пакет просто не выключается.

В этом случае сначала мы вращали внешней обоймой муфты внутреннюю через кулачки, а при переключении на повышенную передачу внутренняя обойма начинает обгонять внешнюю и обгонная муфта позволяет это делать без выключения данного пакета фрикционов.

Высокооборотные уплотнительные кольца.
Речь конкретно о тех, которые устанавливаются для подачи высоких давлений на корзины сцеплений и смазку подшипников.

Мы с вами прекрасно понимаем, что резиновые уплотнения с этим не справятся - их просто выдавит и спилит (хотя, есть всего один единственный прецедент из всех десятков видов АКПП. Но о нём - позже).

Требования к изготовлению колец из твердых материалов - повышенные, такие же, как к поршневым кольцам двигателя, чтобы кольцо плотно прилегало к цилиндрической рабочей поверхности так, чтобы не было утечек.

В-основном используются четыре вида основных материалов, три из них - мега-износостойкие пластики, а четвертый - чугун, который использовался с начала эры производства АКПП вплоть до 00-ых годов.

Некоторые виды колец подвижные (могут свободно вращаться), некоторые неподвижные (имеют выступы, предотвращающие их вращение на валу), а так же - разрезные кольца и неразрезные (использовались в 4-ступенчатых АКПП General Motors).

Уплотнительные кольца всегда устанавливаются в посадочные места исключительно на валах и работают внешней кромкой. Колец, работающих внутренней кромкой, нет.

Чугунных колец два вида - кольца с чёрным, воронёным покрытием, и хромированные.

У этих колец чаще всего используется лабиринтное уплотнение замка с зацеплением, благодаря чему уменьшаются утечки через него, а так же при подаче давления в замке создаётся распирающее кольцо усилие для лучшего прижатия рабочей поверхности.
Реже используется кольца без лабиринтного замка, с обычным вертикальным пропилом.
Кольца из чугуна использовались в коробках до 4-х передач (речь только о легковых авто).

Teflon - первый материал, который начали использовать после чугуна. Эти кольца идут с различными видами наполнителей, повышающими износостойкость. Те, что белые (фото ниже) - с наполнителем из стекловолокна, чёрные - с графитовым наполнителем, либо с медной пудрой (иногда встречаются у коробок FORD модели 5R55). Бывают так же белые с зелеными / красными / синими / желтыми цветовыми вкраплениями (на фото, справа) и полностью зеленые / голубые / желтые / оранжевые / розовые и т.д.

Материал довольно мягкий и его не просто установить в посадочное место чтобы при установке тяжелых деталей не срезать внезапно "раскрывшееся" кольцо, что часто становится косяком, когда коробку пытаются перебирать непрофессионалы.

Vespel (чёрного или тёмно-серого цвета) - современный материал, износостойкий на столько, что кольца из него иногда устанавливают неподвижно для удешевления материала вала (чугун, алюминий) чтобы они его не сгрызли, а рабочую поверхность вращающейся детали упрочняют закалкой. Неподвижные встречаются только на коробках GM Типа 6L90 и 4Т60/65, при чём на некоторых модификациях под кольца устанавливаются резинки, разжимающие кольца для плотного прилегания. Материал очень хрупкий и его легко сломать.

Однако ж, подвижную конструкцию таких колец делают чаще всего, ибо в современных АКПП располагаются они между закалёнными стальными деталями.

Torlon - ооочень лёгкий, прочный (и при этом достаточно гибкий) и износостойкий пластик цвета (обычно тёмно-желтого), способный работать при температурах до 290 градусов. В своё время прославился тем, что из него сделали двигатель, на 70% состоящий из этого пластика. Кому интересно, может загуглить по словам "Торлоновый двигатель". Всё, что на рисунках этого двигателя закрашено желтым цветом - сделано было из Торлона.

Минус этого пластика в том, что его ооочень сложно обрабатывать, а точность деталей достигается за счет проектирования формы для заливки с учётом всех допусков и с учётом его усадки при остывании.

Торлон используется в современных коробках, в основном у Мерседеса. Как-то именно они его очень любят. На фото слева кольцо со сложным лабиринтным замком - как раз мерседесовский вариант.

Так же, в гидроблоках некоторых АКПП используются торлоновые шарики. При чём, это выбор чаще всего производителя ремкомплектов для АКПП - вы просто выкидываете стальные или пластиковые заводские шарики и ставите торлоновые, вечные, которые поставляются в ремкомплекте.

Подшипники скольжения, они же - "втулки скольжения".

Это набор для АКПП 4L60/E, который наглядно показывает все виды используемых антифрикционных слоёв. Всегда это биметаллические втулки со стальной основой. В данном комплекте используются три вида втулок - это сталь-алюминий, сталь-бронза и сталь-бронза-тефлон (чёрное покрытие на одной из втулок), так как данная втулка самая нагруженная.

Самым износостойким материалом является тефлоновое покрытие и, в частности, для американских АКПП продольного исполнения, использующихся в автоспорте, весь комплект втулок отдельными специализированными фирмами изготавливается с тефлоновым покрытием. Как пример - комплект втулок для той же 4L60E:

Стоит он раза в 2 раза дороже, а с учётом доставки в РФ - раза в 4, но об этом плотнее будет отдельный пост об усилении и тюнинге АКПП.

В следующей части на красивых картинках (таких, как самая первая в посте) покажу как работает механическая часть 4-ступенчатой коробки 4L60/E для полного закрепления материала (как сдача Контрольной Работы вашего мозга) и перейдём к общей информации про гидравлическое управление.

Спасибо за внимание.

Предыдущие части:
1 часть: АКПП - тёмный лес. Что такое классический гидромеханический "автомат"
2 часть: АКПП - тёмный лес. Что такое классический гидромеханический "автомат". Часть 2 - Гидротрансформатор
3 часть: АКПП - тёмный лес. Часть - 3: блокировка гидротрансформатора; режимы  рычага селектора "P-R-N-D-3-2-L" и как с ними жить
4 часть: АКПП - тёмный лес. Часть - 4: устройство механической части АКПП