ENGКольцо за кольцом, и коробка готова! (Jatco JR507E/Nissan RE5R05A/Subaru TG5C)
Автоматическая коробка передач RE5R05A появилась на рынке в 2002 году на Infiniti Q45. В последующие годы она устанавливалась на другие модели – такие, как NV, которые в 2016 году все еще комплектуются этой трансмиссией. С момента ее создания разработчик – компания JATCO –использовала жесткие уплотнительные кольца, изготовленные с применением полиэфирэфиркетона, в различных местах в зависимости от модели и года ее выпуска.
Кроме того, JATCO, у которой эта трансмиссия получила обозначение JR507E, разработала пятиступенчатую трансмиссию для Subaru. От RE5R05A она отличается тем, что для реализации полного привода на Subaru коробка передач здесь объединена с главной передачей передней оси.
Уплотнительные кольца, используемые в RE5R05A, различаются по своему дизайну и материалу в разных моделях, и даже в одних и тех же моделях разного года выпуска, что создает проблемы для сервисов. В противоположность этому кольца, устанавливаемые в Subaru TG5C любого года, соответствуют первоначально разработанному стилю. Все уплотнительные кольца, используемые в трансмиссиях Subaru, сделаны из композита на основе полиэфирэфиркетона, имеют волнистую кромку внутреннего диаметра и 3D-соединение.
Во всех агрегатах RE5R05A заводской сборки ведущий вал оснащен кольцом из полиэфирэфиркетона с волнистой кромкой внутреннего края и 3D-соединением. Инженеры компании TransTec® в сотрудничестве со специалистами по ремонту автомобилей и инженерами компании Freudenberg-NOK Fluid Power модифицировали дизайн, создав кольцо из тефлона (Teflon®) со ступенчатым стыком, которое лучше работает в автомобиле и показывает лучшие результаты на стендовых испытаниях.
Во время стендовых испытаний оригинальных колец обычно выявляется высокая степень протечки как для гидравлики, так и для воздуха. В целях облегчения процесса сборки при изготовлении блока трансмиссии кольца с самого начала проектировались в расчете на неплотную посадку. Такая посадка предохраняет кольцо от повреждения, когда оно отделяется от места посадки, а потом насаживается на цилиндр во время сборки компонентов.
Кольцо с неплотной посадкой выполняет свои функции, хотя и не охватывает цилиндр вплотную, потому что при холодном пуске двигателя трансмиссионная жидкость является густой и через зазор проходит только минимальное ее количество. По мере разогрева трансмиссии жидкость становится менее вязкой, но при этом вследствие термического расширения кольцо увеличивается в размерах. Термическое расширение обеспечивает герметичное примыкание к цилиндру, и утечка становится еще меньше. К сожалению, при стендовых испытаниях такая схема не является для конструктора абсолютно надежной. Если на рынке автокомпонентов нельзя найти оригинальное кольцо, инженеры TransTec® воссоздадут его – с диаметром в свободном состоянии чуть больше диаметра цилиндра, обеспечивающим примыкание кольца к цилиндру, которое покажет лучшие результаты на стендовых испытаниях и будет работать с большей эффективностью при эксплуатации автомобиля.
Три кольца на опоре тормоза заднего хода (центральной) обеспечивают приток жидкости к сцеплениям – прямому и служащему для переключения с двухступенчатого редуктора и заднего хода. Эти кольца были первоначально изготовлены в нескольких различных формах. Одна форма – та же, что и у входящих колец, с волнообразной кромкой и 3D-соединением. Вторая – с Т-образным сечением и 3D-соединением. Согласно последней информации от конвейерного поставщика этих колец, центральное опорное кольцо с волнообразной кромкой было заменено на кольцо Т-образного профиля с одним исключением. В трансмиссии Subaru все еще используется первоначальный дизайн с волнообразной кромкой. TransTec® предлагает дизайн только с Т-образным сечением и для RE5R05A Nissan, и для Subaru. Практика показала, что при Т-образном сечении кольца протечки меньше, особенно когда в области посадки кольца на опоре появляются признаки износа. При этом, естественно, для опор с избыточным износом новый дизайн не поможет – их надо менять.
Для каждого – своя форма
Почему для уплотнительных колец в области центральной опоры используется и Т-образный, и волнообразный дизайн? Изготовители уплотнительных колец всегда ищут пути усовершенствования уплотнительных свойств колец, одновременно изыскивая способы уменьшения износа. При разработке дизайна колец и выборе материала для них необходимо учитывать множество факторов – например, жидкость, температуру, скорость вращения, материал цилиндра, материал вала, отделку поверхности и рабочее давление. Кольца с одним типом дизайна могут работать хорошо, если сопряженные компоненты новые и не имеют износа, но с появлением признаков износа их функциональность ухудшается. Для колец другого типа износ не оказывает сильного влияния. Инженеры TransTec® выявили, что для центральной опоры со временем возникают проблемы с износом в области посадки колец. Беседы с клиентами, обсуждение со специалистами Freudenberg-NOK Fluid Power и проведенные испытания показали, что для данной области износ оказывает меньшее влияние на кольца с Т-образным сечением. Вследствие этого было принято решение применять только Т-образный дизайн для центральных опор в комплектах TransTec®.
Следующий набор колец используется на валу средней солнечной шестерни. В зависимости от модели автомобиля набор может включать четыре одинаковых кольца или два комплекта из двух колец. В блоках, в которых задействованы четыре одинаковых кольца, кольца сделаны из полиэфирэфиркетона. Дизайн – волнообразная кромка и 3D-соединение. В блоках, где используются два комплекта различного дизайна, все кольца сделаны из полиэфирэфиркетона. Два кольца, имеющих дизайн с волнообразной кромкой и 3D-соединением, расположены перед передним комплектом поршневых канавок. Второй комплект расположен сзади, и эти кольца также имеют 3D-соединение, но не имеют волнообразной кромки. Наборы TransTec® включают кольца из полиэфирэфиркетона, с 3D-соединением и без волнообразной кромки, поскольку такой дизайн более надежен при возникновении износа.
Последний набор колец в RE5R05A устанавливается на ведомом валу. Проектировщик выбрал кольца из тефлона и полиэфирэфиркетона – в зависимости от модели и года выпуска автомобиля. Кольца из полиэфирэфиркетона выполнены с волнообразной кромкой и 3D-соединением, а кольца из тефлона – со стыковым соединением. Набор TransTec® включает тефлоновые кольца со стыковым соединением, так как они показывают лучшие результаты и на стендовых испытаниях, и при практической эксплуатации автомобилей в нормальных условиях.
Кольцо кольцу рознь
Критическим является не только дизайн колец. Процесс изготовления кольца определяет качество и надежность уплотнения. У колец, сделанных с помощью низкокачественных инструментов, на одной из сторон могут оставаться следы штифта инжектора, который используется для снятия кольца с инструмента. Штифты инжектора смещают материал кольца, в результате чего в одном месте образуется наплыв – более высокое место. Высота такого избыточного материала может быть достаточно большой для того, чтобы с контакт с местом прилегания кольца оказался недостаточным. Любой участок кольца, не прилегающий плотно к месту его посадки, становится местом протечки. В противоположность этому кольца, изготовленные с применением высокоточных инструментов, имеют плоскую поверхность, потому что для снятия колец с инструмента применяется не штифт, а специальный хомут. Такой хомут равномерно распределяет давление по всей поверхности кольца, и смещения материала не происходит. В масляных контурах с двумя кольцами работник автомастерской может установить кольцо той стороной, на которой расположены следы штыря, по направлению к подаче масла, что, в свою очередь, даст возможность гладкой стороне без следов штыря под давлением плотно прижаться к месту посадки, таким образом обеспечивая достаточное уплотнение. (Стороны колец со следами от штырей должны быть расположены напротив друг друга.)
Если необходимо поставить более двух колец (при обслуживании нескольких систем масла), техник должен оценить каждый контур и установить кольца со следами от штифта инжектора в тот контур, который наименее всего подвержен риску. Компания Freudenberg-NOK стремится к тому, чтобы все уплотнительные кольца изготавливались с применением высококачественных инструментов и производственных процессов и чтобы как материалы, так и дизайн, отвечали требованиям блоков трансмиссий.