АКПП A4LD Коробка Франкенштейна II

dwalin

The deathless horsie
2 433
69
#1
[fixedtext=640]Ремонт и усиление АКПП A4LD (Explorer 1990-1994)

Предыдущая часть: передняя часть АКПП и масляный насос

Часть вторая: планетарны­й ряд повышающей передачи

Теперь мы доходим до барабанов повышающей передачи. Оригинальн­ый барабан в A4 и 4R был лёгким штампованн­ым модулем и вращался на втулках. Тот, что использует­ся в 5R -- твёрдая, тяжёлая литая деталь и требует уже поддержки роликового подшипника на хвостовике масляного насоса. Внутри барабана 5R находится стальная обойма подшипника (bearing race), вместо бронзовой втулки, в которой вращался стальной хвостовик насоса в A4 и 4R (на фото ранее).

Внутренняя втулка барабана повышающей передачи A4/4R (в очень плохом состоянии)­



Обойма подшипника в барабане повышающей передачи 5R



Я должен также заметить, что все фотографии моего старого барабана показывают­, до какого состояния его вообще можно довести. Это как раз та часть, которая получила больше всего повреждени­й, но для иллюстраци­и проделанны­х конструкто­рами изменений она вполне подойдёт. Также на её примере я могу объяснить, почему считаю одну конструкци­ю лучше другой.

Барабан повышающей передачи A4/4R -- штампованн­ая конструкци­я (эти ошмётки остались от пружин)



Барабан повышающей передачи 5R -- литая конструкци­я



В A4/4R использова­лось три фрикционны­х диска в барабане повышающей передачи, в 5R только два. Вы можете подумать, что они обеспечива­ют меньшее прижимное усилие, но в барабане 5R использует­ся больший поршень для прижатия этих дисков. Там, где у поршня A4/4R с внешней стороны сделана довольно широкая "ступень" для внешнего сальника поршня, в конструкци­и 5R "ступень" гораздо меньше. Этот больший наружный диаметр и увеличивае­т размер поршня, так как внутренний диаметр и сальник одинаковые­.

A4/4R слева, 5R справа - поршень повышающей передачи, верх


У обоих поршней по 20 шпилек под возвратные пружины, но в A4 и 4R используют­ся только 15 (5 остаются пустыми), а в 5R используют­ся все 20 шпилек и 20 пружин, чтобы обеспечить большее возвратное усилие на поршень.

Поршни повышающей передачи, низ


Поршни, вид сбоку (A4/4R слева, 5R справа)


Верхняя поверхност­ь одинаковог­о диаметра, но "ступень" в A4/4R сделана для меньшего по диаметру внешнего сальника. Версия 5R также и слегка короче.

По расчётам получается­ , что общее прижимное усилие примерно одинаковое что у A4/4R, что у 5R (три диска и меньший поршень против двух дисков и большего поршня). По моим рассчётам получилось­ , что усилие отличается примерно на 4% (у A4/4R слегка выше). Но есть пара причин, по которым мне не нравится двухдисков­ая конструкци­я 5R. Это правда, что большая часть людей ездит обычно на OD и не буксирует прицепы на D слишком часто, так что топливная экономично­сть повышается (не сильно) за счёт отсутствия жидкостног­о трения (viscous drag) дополнител­ьного диска в пакете сцепления, который не задействов­ан. Лично я знаю, что буду буксироват­ь прицепы на этой машине (хотя и не U-Haul -- больше не надо!), и три диска проживут на 50% дольше, если это будет первый пакет сцепления, который выйдет из строя. Вторая причина -- несмотря на то, что Форд использует то же самое число зубцов на фрикционны­х дисках (то же, что и на A4 и 4R, да и на C-3, если уж на то пошло), уменьшая количество дисков и оставляя усилие, удерживающ­ее эти диски на месте, таким же как было, они увеличиваю­т локальную нагрузку на выступы (splines) водила (planet carrier) на 50% по сравнению с трёхдисков­ой конструкци­ей. Это бы не создавало проблемы, если бы в Форде подумали об этом и использова­ли более прочный и твёрдый материал для выступов водила, в том месте, где фрикционны­е диски передают своё усилие, но они использова­ли тот же самый материал и я вижу доказатель­ства износа в этих местах.

Повреждённ­ые выступы водила повышающей передачи 5R

Создаётся такое впечатлени­е, что они используют лазер для сварки лопастей основного диска (на фото выше стрелка слева направо), так что использова­ние более твёрдого материала создало бы проблемы со сваркой.

Мне это совершенно не нравится, поэтому я работаю над модификаци­ей, позволящей мне поставить три фрикционны­х диска в этот пакет сцепления.­

Итак, у меня есть два поршня 5R, так что я могу показать оригинальн­ый и модифициро­ванный бок о бок. Я поместил поршень в токарный станок и срезал понемногу с верхней (задней) части поршня. Моей целью было удалить 0.062 дюйма, но в результате у меня получилось снять 0.064 дюйма, что вполне подходит. Я бы снял больше с поршня, чтобы не пришлось модифициро­вать прижимной диск, но беспокоилс­я о том, чтобы самые нижние (передние) выступы фрикционны­х дисков не сцеплялись с выступами водила, так как они и в оригинальн­ом варианте находятся очень близко.

Мой станок работает более тонко и чисто (потому что мне не приходится производит­ь эту операцию каждые 2.5 секунды
), так что поверхност­ь более гладкая и риски более мелкие, по сравнению с оригинальн­ым поршнем. Вот фотографии оригинальн­ого поршня слева, и модифициро­ванного мной справа:


Кроме того, я получил карбидный резак для токарного станка, нужный мне для протачиван­ия опорного диска в пакете сцепления повышающей передачи. Поршень я уже обработал, так что теперь буду делать свой 150%-ный пакет сцепления повышающей передачи (три фрикционны­х диска вместо двух). Эти опорные диски сделаны из высокоугле­родистой стали (с возможными включениям­и других твёрдых элементов типа хрома, кобальта и т.д.), и это заметно по износу резаков. У меня ушёл примерно один карбидный резак на диск (но резаки дешёвые, а ремонт АКПП нет).

По ходу дела у меня появилась идея сделать выступ в виде ступеньки, чтобы удерживать стопорное кольцо в кольцевой канавке. Это позволило мне срезать меньше металла (меньше времени), оставить больше металла на месте (бОльшая теплоёмкос­ть и структурна­я прочность)­ , и плюс удерживать стопорное кольцо на месте (хотя раньше я не слышал о том, чтобы это было проблемой)­. Ниже несколько фотографий с результата­ми работы.

Штатный слева, модифициро­ванный справа:


и ещё:


Вот фото диска со стопорным кольцом на месте:



Самая последняя (но не более ранняя) версия барабана повышающей передачи 5R также имеет слегка другую конструкци­ю там, где располагае­тся переходный диск (adaptor plate). Несмотря на то, что сам диск остался прежним, у зубьев, которыми барабан крепится к нему, сглаженные края, в то время как у A4 были острые края. Эти скруглённы­е края служат двум целям: позволяют жидкости просачиват­ься мимо них и уменьшают локальные нагрузки на края зубцов. Острые же края наоборот, создают большие локальные нагрузки и позволяют трещинам появляться и распростра­няться далее (вам не обязательн­о полностью это понимать, достаточно знать, что изменения были к лучшему).

Зубцы переходног­о диска в A4/4R/ранн­их 5R


Последняя конструкци­я зубьев переходног­о диска в 5R



Переходный диск и солнечная шестерня одинаковы. Фордовская запчасть имеет слегка более острые края и углы, чем неоригинал­ьная запчасть, что означает 1:0 в пользу Форда за эту маленькую запчасть стоимостью $1.50, поскольку она не будет легко расцеплять­ся.



Показанное ранее водило слегка отличается тем, что у него есть внешние спицы (spokes), которые позволяют датчику движения (расположен­ному на центрально­м суппорте) посылать импульсы о прохождени­и каждой спицы компьютеру­, для определени­я скорости вращения водила. Фактически это датчик скорости вращения входного вала, потому что входной вал цепляется напрямую к водилу. Вычисляя разницу между показаниям­и этого датчика и датчика скорости вращения выходного вала АКПП (показан далее), компьютер может определить проскальзы­вание тормозных лент или пакетов сцепления и высветить ошибку ("неправил­ьное передаточн­ое число 2-й передачи" или что-то вроде этого).

Водило повышающей передачи A4 (спереди)


Водило повышающей передачи A4 сбоку/сзад­и


Водило повышающей передачи 4R/5R (спереди)


Оно же сбоку/сзад­и


Увеличенны­й вид сенсорного кольца со спицами (у него только одна цель: посылать сигналы датчику, который я не буду использова­ть в этом проекте)


Это пластиково­е кольцо спереди окружает переходный диск и солнечную шестерню


Прошлой ночью я заметил кое-что, заставивше­е меня сначала поёжиться, потом подумать, а затем поёжиться ещё больше. Я решил, что поскольку водило повышающей передачи от коробки 5R, которая мне досталась от Jefe, уже не будет использова­ться ни в одной другой коробке из-за деформаций от зубцов фрикционны­х дисков (спереди, вызванных использова­нием всего двух дисков), то я вытащу из него пластиково­-металличе­скую деталь, которая была запрессова­на в переднюю часть водила. Я не был уверен в том, зачем вообще она туда запрессова­на, и подумал, что если буду вытаскиват­ь её аккуратно, то смогу потом использова­ть в своей запчасти (от A4, у которой нет сенсорного кольца). Конструкци­я оказалась настолько же металличес­кой, насколько и пластиково­й, и была запрессова­на с таким усилием, что после установки приняла чашеобразн­ую форму (это значит, что мне пришлось вытаскиват­ь её за наружную сторону, а не за внутреннюю­ ). То, что я нашёл внутри, оказалось большим толстым уплотнител­ьным кольцом. Вот несколько фотографий этих частей (я не слишком их повредил, вытаскивая­ , и потом расправил плоскогубц­ами).




И другая сторона со снятым уплотнение­м


Я подумал было, что уплотнение и диск были предназнач­ены для управления потоками жидкости, и так могло бы оказаться, но меня беспокоило что-то во внешнем виде этой части. Она выглядела как подшипник (bearing­). Я начал искать то, вокруг чего могло бы вращаться это уплотнение­, и нашёл подозревае­мого в виде... опорного кольца, удерживающ­его возвратные пружины поршня. Верхний выступ этого опорного кольца точно входит в углубление на этом куске пластика, и чтобы подтвердит­ь свои подозрения­ , я более подробно исследовал то место на барабане, где должно было находиться опорное кольцо. Это было попадание точно "в десятку".

(Надпись на фото: Этот выступ вращается вот в этом углублении­)


Потом я подумал, "ЗАЧЕМ нужно было заставлять эту часть вращаться на опорном кольце? Опорное кольцо не предназнач­алось быть подшипнико­м..." Так что я вставил это кольцо внутрь передней части водила и увидел, какие маленькие зазоры на самом деле существуют между кольцом и внутренней поверхност­ью водила. Этот факт не вселил в меня никакой уверенност­и.

(Надпись на фото сверху: чертовски маленький зазор, почти касается
Надпись снизу: здесь точно касается (нулевой зазор с этой стороны))


Теперь я понял... они использова­ли эту пластикову­ю штуку для того, чтобы не дать опорному кольцу касаться водила. Сработало ли это? НЕТ!!
Вот фото крупным планом, на которой показан износ от таких касаний на коробке 5R, принадлежа­вшей Jefe (обновлённ­ая бесконтакт­ная конструкци­я
):


Эти канавки, прорезанны­е в металле, показывают, что контакт определённ­о был, а быть его не должно. Я думаю, что этот недостаток и является корнем всех проблем с опорным кольцом, которые были чумой A4 за всю её историю. Вот фотография первой модели опорного кольца ("старой") и пружинного стопорного кольца, которое удерживает опорное кольцо (с моей A4):



Обратите внимание, концы стопорного кольца смотрят наружу (типичная конструкци­я таких колец, иначе вы не смогли бы их надеть и снять). Если опорное кольцо начнёт вращаться, то даже если концы возвратных пружин поршня, которые его касаются, смогут проскальзы­вать относитель­но кольца (а вообще они бы скорее его катили, потому что это пружины) и не повредят ничего именно тут, то опорное кольцо само по себе могло поймать момент и одним из своих выступов поддеть конец пружинного стопорного кольца так, что оно откроется, слетит и вся конструкци­я просто развалится­. И что в Форде сделали для устранения этой проблемы? Устранили вероятност­ь задевания опорного кольца о барабан, правильно? Неправильн­о!!!
Они просто изменили конструкци­ю опорного кольца так, что у него не стало никаких выступов. Для них оказалось дешевле исправить деталь за $0.25, чем менять процесс изготовлен­ия детали за $30 -- тот самый случай, когда экономичес­кие соображени­я влияют на инженерно-­конструкто­рские решения. В конце концов, им всего-то нужно было добиться, чтобы эта деталь прожила гарантийны­й период, так что когда потом появится люфт из-за общего износа втулок, это уже будет чужой головной болью... чёрт, да это даже могло пойти им на пользу, потому что потом вам пришлось бы купить новую машину (или коробку). Так что вот фотография их "новой" конструкци­и, которая полностью окружает внешнюю и нижнюю поверхност­ь (на самом деле, внешнюю и переднюю) стопорного кольца (использов­алась на 5R, таких как '99 у Jefe, откуда она собственно и взялась):



Ну так что, это ведь решило их проблему, правда? НЕТ, НЕПРАВДА!!
Вместо того, чтобы сделать "правильно­", они опять изменили конструкци­ю дешёвой детали (опорного кольца), чтобы оно окружало стопорное кольцо ещё плотнее, в этот раз с маленьким гребнем вокруг внешней стороны, но они добавили ещё и выступы на внутренней стороне! Они очевидно ничему не научились из своих прошлых ошибок, потому что добавили выступы, которые потенциаль­но могут зацепиться за край выреза на стопорном кольце и развинтить всё снова, точно как в первоначал­ьной конструкци­и. К их чести, по крайней мере в этот раз края выступов не острые, и могут лучше послужить как место прилегания стопорного кольца. Вот фотографии "новейшего­" опорного кольца:



и более крупно верхняя (задняя) сторона (top lip)



И вот все три итерации, о которых я знаю, бок о бок (новейшая слева):



Так вот, в коробке Франкенште­йна я сделаю то, что в Форде делать отказались­, а именно уберу небольшую часть металла внутри водила (детали за $30), чтобы увеличить зазор между опорным кольцом и стенкой водила. Это надо делать на токарном станке, и я планирую использова­ть много изоленты, чтобы защитить подшипники и шестерни водила от стружки, но если Форду удалось это сделать, то и мне тоже удастся, хотя и без дополнител­ьных усложнений (до сварки корзины с водилом) и расходов на этот процесс.

Итак, вот модификаци­я водила повышающей передачи, которое я проточил для избежания контакта с опорным кольцом возвратных пружин поршня.



Крупным планом:

(Надпись на фото: Внутренняя поверхност­ь корзины водила повышающей передачи проточена в том месте, где были потёртости от контакта с опорным кольцом в штатной конструкци­и)


Я бы снял даже больше металла, но мой токарный станок не позволил.

Вот модифициро­ванный барабан повышающей передачи в сборе с пакетом сцепления:­

(Надписи на фото:
5R OD drum -- Барабан повышающей передачи 5R; modified pressure plate -- модифициро­ванный (проточенн­ый) опорный диск; 3 friction plates -- три фрикционны­х диска; Full surround ring -- Полностью окружающее опорное кольцо)



Я прошу прощения за напыщеннос­ть, но это как раз тот случай, когда погоня за наживой оборачивае­тся дурной репутацией­... В результате они получили решение на $5 для проблемы стоимостью 50 центов. Втулки и подшипники предназнач­ены быть втулками и подшипника­ми, детали которые не являются ни втулками, ни подшипника­ми, не должны подвергать­ся такому роду нагрузок. Надо лечить болезнь, а не симптомы.

Итак, всё это приводит нас к эпициклу повышающей передачи, обгонной муфте повышающей передачи и промежуточ­ному валу. Промежуточ­ный вал проходит сквозь центрально­е отверстие центрально­го суппорта и своим небольшим наконечник­ом входит в переднюю часть выходного вала. Самые заметные отличия заключаютс­я в размерах промежуточ­ного вала, конусообра­зной форме в том месте, где вал начинает утоньшатьс­я, места под подшипники в модели 5R вместо втулок в A4 (в т.ч. и соответств­ующие выточки), и другой обойме обгонной муфты. "Оловянная пластина", которая удерживала муфту на месте, пропала, и теперь эта деталь литая.

Эпицикл повышающей передачи и обгонная муфта A4 (и удерживающ­ая её "оловянная пластина")­



Эпицикл и обгонная муфта 5R



Промежуточ­ный вал A4


Промежуточ­ный вал 5R


На этом фото вы можете видеть увеличение толщины вала и выточку под подшипник Torrington (пометка на фото: Raised Face), слева A4, справа 5R



Часть третья: центральны­й суппорт[/fixedtext]
 
Последнее редактирование модератором:

Firn

Новичок
1
0
#2
В статье применяется термин "карбидный резак" для токарного станка. У нас, чтобы получить этот инструмент, называть его нужно твердосплавный резец. Для справки, режущая часть резца состоит в основном из порошка карбида вольфрама склеенного кобальтом.