Устройство двухвальной АКП Honda CR-V. Состоит из двух валов – ведущего и ведомого, на которых размещены четыре зубчатые пары с разными передаточными числами. Главное отличие от обычной механической коробки в том, что одна из шестерен в каждой паре имеет постоянную связь со своим валом, а другая связана со своим валом через фрикционную муфту. Одни диски фрикционной муфты соединены с валом, другие соединены с шестерней.

Принцип работы АКП Honda CR-V первого поколения. В выключенном (разомкнутом) состоянии диски свободно вращаются относительно друг друга, при этом крутящий момент не передается на ведомый. Когда диски фрикционной муфты сжимаются, диски оказываются плотно прижатыми к друг другу и шестерня этого пакета оказывается жестко связанной со своим валом, а поскольку другая шестерня ее пары постоянно связана со своим валом, обеспечивается жесткая связь между ведущим и ведомым валами с передаточным числом равным передаточному числу включенной зубчатой пары. Во время движения включенным оказывается одна фрикционная муфта, остальные в этот момент выключены. Включение фрикционных муфт обеспечивается за счет гидравлического цилиндра с кольцевым поршнем. Если все фрикционные муфты выключены – это "нейтраль".

Особенности первой передачи. Выше было сказано, что во время движения включена одна фрикционная муфта, остальные – выключены. На автомобилях более поздних поколений так и есть, но у описываемых АКП есть исключение. Это исключение – первая передача. Ведомая шестерня первой передачи объединена с однонаправленной (обгонной) муфтой, которая передает вращение от ведомой шестерни на вторичный вал, и свободно прокручивается, если вторичный вал начинает вращаться быстрее первичного. Наличие этой муфты позволяет фрикционной муфте первой передачи быть включенной даже при переключении на высшие передачи. Т.е. переключение на 2-ую передачу осуществляется путем включения фрикционной муфты 2-ой передачи, которая начинает обгонять 1-ю передачу, оставшуюся включенной. Таким образом, осуществляется синхронизация переключения с 1-ой передачи на 2-ую, что бы сделать его наиболее комфортным.

Движение задним ходом реализуется следующим образом. На ведомом валу рядом с ведомой шестерней 4-й передачи находится шестерня заднего хода (ведомая), она через реверсную шестерню соединена с ведущей шестерней заднего хода объединенной с ведущей шестерней 4-й передачи. Ведомая шестерня 4-й передачи и шестерня заднего хода не закреплены на ведомом валу, но между ними находится прямозубая втулка жестко зафиксированная на валу, на которой крепится кольцевая прямозубая муфта. При перемещении муфты в сторону шестерни задней передачи, на валу фиксируется шестерня задней передачи. Переключающая муфта перемещается при помощи вилки с гидравлическим поршневым приводом. В положениях селектора "P" и "R" включена реверсивная шестерня, в остальных положениях включена прямая шестерня 4-й передачи.

Режим "P" – паркинг. Так как при неработающем двигателе ни одна передача не может быть включена и в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь с двигателем, в любой АКП обязательно присутствует принудительная блокировка трансмиссии – режим "паркинг". На вторичном валу вместе с обгонной муфтой 1-ой передачи жестко закреплено зубчатое колесо блокировки. Рядом на отдельной оси находится подпружиненный рычаг с зубом, пружина стремится отвести рычаг от колеса.

На оси селектора режимов находится кулачок, который при повороте нажимает на рычаг. Кулачок двойной – внешняя часть кулачка не жёстко соединена с осью, а через пружину. При перемещении ручки селектора в положение "P" трос привода через рычаг поворачивает ось селектора внутри коробки. Ось поворачиваясь в крайнее положение поворачивает кулачок, который нажимает на рычаг и прижимает его зуб к колесу. Если зуб при этом попадает в вырез на колесе, кулачок защелкивается на выступе рычага – вторичный вал заблокирован. Если зуб не попадает в вырез, то рычаг не перемещается до упора и кулачок остаётся не защёлкнутым, но пружина кулачка продолжает давить на рычаг. При скатывании автомобиля трансмиссия поворачивается, поворачивается и вторичный вал до совмещения зуба блокировочного рычага с вырезом, рычаг доходит до конца, кулачок доворачивается и защелкивается – вторичный вал вновь заблокирован. При снятии с "паркигна" происходит обратное: ось селектора поворачивается из крайнего положения, поворачивает кулачок, он освобождает рычаг, который под действием своей пружины выходит из зацепления с блокировочным колесом.

Двухвальные АКП типов M4TA, S4TA, SDMA, MDMA, MDLA, которые устанавливались на Honda CR-V первого поколения имеют электрогидравлическую систему управления, в которую входят гидравлическая система, электронная система, система смазки и система охлаждения.

Управляющая гидравлическая система выполняет следующие задачи:
- включение нужной передачи путем подачи жидкости в рабочий цилиндр сцепления;
- управление скоростью нарастания давления в цилиндре в зависимости от скорости движения автомобиля;
- синхронизация включения следующей передачи с моментом выключения предыдущей передачи;
- управление подачей жидкости в гидротрансформатор для управления блокировкой;
- управление вилкой переключения задней и 4-й передачи.

Устройство вальных АКП предъявляет повышенные требования к гидравлической схеме управления, т.к. для корректного переключения передач необходимо выключить одну фрикционную муфту и включить другую, при этом четко синхронизировать эти два процесса. Поэтому вальные АКП имеют довольно сложную гидравлическую схему.

Насос 35 является обычным шестеренчатый масляным насосом, приводится от корпуса гидротрансформатора 1, т.е. напрямую от двигателя. Насос перекачивает ATF из поддона 34 через фильтр (рисунок). После насоса по магистрали ATF поступает в регулятор давления 29, который выполняет две функции: устраняет зависимость выходного давления насоса от оборотов двигателя, поддерживает рабочее давление в заданных рамках, и автоматически поднимает рабочее давление при увеличении нагрузки на трансмиссию (резкое ускорение, буксирование и т.д.).

После запуска двигателя ATF постоянно циркулирует. Основной потребитель – гидротрансформатор, т.к. для него ATF – это "рабочее тело" непосредственно передающее крутящий момент. В процессе работы "тело" разогревается, поэтому возникает необходимость отвода излишнего тепла из ATF. Таким образом, во время работы двигателя ATF непрерывно циркулирует по следующему пути: картер – маслозаборник/фильтр – насос – регулятор давления – гидротрансформатор – радиатор (теплообменник) – картер.

Так как жидкости несжимаемы, во избежание гидроудара и разрушения деталей системы в нее добавлены гидроаккумуляторы (3, 4, 7, 9 на рисунке ) – цилиндры с подпружиненым поршнем. Гидроаккумуляторы включены в каналы подачи масла и в цилиндры фрикционных муфт.

В гидросистеме есть несколько контуров (рисунок). Контур рабочего давления "line pressure". Помимо контура рабочего давления в системе существуют еще два контура пониженного давления: контур управляющего давления "modulator pressure" и контур линейного (изменяющегося) давления "linear pressure".

Контур управляющего давления "modulator pressure" образован вторым регулятором давления "modulator valve" 36, и предназначен для управления положениями плунжеров клапанов (рисунок). В этом контуре находятся два электрических клапана управления переключением передач 19 и 20 (shift control solenoid valve A, B) и два электрических клапана управления блокировкой гидротрансформатора 16 и 17 (lock-up control solenoid valve A, B). Если клапан "А" открыт, а клапан "В" закрыт, то жидкость из магистрали клапана "А" сливается в картер и в этой магистрали после жиклера давление будет ниже, чем в магистрали клапана "B", которой закрыт.

Клапаны управления переключением "shift control solenoid valve A", "shift control solenoid valve B", и клапаны управления блокировкой гидротрансформатора "lock-up control solenoid valve A", "lock-up control solenoid valve B" управления представляет собой соленоид с подпружиненной иглой, которая закрывает выходное отверстие. При подаче напряжения на обмотку клапана игла открывает отверстие. Даже когда клапаны закрыты ЭБУ поддерживает небольшое напряжение на обмотках клапанов и контролирует ток через них.

Контур линейного давления ("linear pressure") образован электромагнитным клапаном управления давлением (линейным соленоидом – "linear solenoid" 37) (рисунок). На вход клапана подается управляющее давление ("modulator pressure"), а давление на выходе изменяется по командам ЭБУ АКП. Эта магистраль участвует в работе регулирующих плунжеров и предназначена для управления давлением в цилиндрах фрикционных муфт во время переключения передач.

Линейный соленоид "linear solenoid" 37 (рисунок) (также называется электромагнитным клапаном управления давлением) в качестве исполнительного элемента имеет подпружиненный плунжер, который смещаясь изменяет проходное сечение управляемого канала. ЭБУ изменяет напряжение на обмотке соленоида и контролирует силу тока в обмотке. Т.к. сила тока в обмотке пропорциональна силе сжатия пружины плунжера, по силе тока ЭБУ определяет положение плунжера.

Назначение остальных элементов гидравлической части системы управления (рисунок):

"Manual valve" 30 (рисунок) – это клапан селектора режимов, управляемый непосредственно от оси селектора через рычаг. Он стоит в "начале" всей гидросистемы после регулятора давления и распределяет направления потоков жидкости в зависимости от выбранного режима АКПП.

"1–2 Shift valve" 22, "2–3 Shift valve" 21 и "3–4 Shift valve" 13 (рисунок) – клапаны переключений соответствующих передач. Они меняют своё положение в зависимости от состояния электромагнитных клапанов переключения и обеспечивают подключение нужного цилиндра сцепления к контуру рабочего давления.

"Servo valve" 28 (рисунок) – исполнительный сервопривод вилки переключения зубчатых пар задней и 4-й передачи. В штоке организован канал подачи жидкости для включения сцепления 4-й передачи в режиме заднего хода, канал этот остаётся закрытым пока поршень не переместится в положение "заднего хода". Таким образом организована защита от включения сцепления до переключения зубчатых пар при включении задней передачи. В положениях селектора "P" и "R" вилка переключения находится в положении "реверс". В положениях селектора "D","D3","2","1" вилка находится в положении прямой передачи. В положении селектора "N" давление с привода вилки снимается и она остаётся в том положении, в котором была до этого.

"Servo control valve" 23 (рисунок) – исполнительный сервопривод для защиты от случайного включения заднего хода. Подача давления на поршень сервопривода для включения задней передачи осуществляется через плунжер включения 1–2 передач ("1–2 Shift valve"), положение которого управляется электромагнитными клапанами переключения. Если при движении вперед на скорости более 10 км/ч включить селектор в положение "R", ЭБУ включает обратно электромагнитный клапан управления переключением передач ("shift control solenoid valve") и переключение вилки на задний ход не происходит.

"2-nd orifice control valve" 18 и "3–4 orifice control valve" 12 (рисунок) – клапана сброса давления с цилиндрах фрикционных муфт при переключении передач. Они отрывают канал для сброса давления с того цилиндра, который выключается.

"CPB valve" 31 (рисунок) – клапан управления линейным соленоидом. Он синхронизирует момент выключения фрикционной муфты предыдущей передачи с началом включения фрикционной муфты следующей передачи. Плунжер клапана работает как регулятор давления в момент включения передачи. С одной стороны у него воздействует выходное давление, а с другой пружина и давление линейного соленоида. Он обеспечивает плавное включение фрикционной муфты, причем скорость нарастания давления в исполнительном цилиндре регулируется линейным соленоидом по сигналу управления от ЭБУ АКП. В конце включения передачи плунжер полностью открывается.

"CPC valve" 27 (рисунок) – клапан регулирующий давления в момент включения передачи. С одной стороны на плунжер клапана действует выходное давление, а с другой пружина и давление линейного соленоида. Клапан обеспечивает плавное включение фрикционной муфты, причем скорость нарастания давления в исполнительном цилиндре регулируется линейным соленоидом по сигналу управления от ЭБУ. В конце включения передачи плунжер клапана полностью открывается.

"Lock-up shift valve" 15, "lock-up control valve" 11, "lock-up timing valve" 25 (рисунок) – плунжеры управления блокировкой гидротрансформатора.

Конструкция механизма блокировки гидротрансформатора показана на рисунке другой. К ведомой крыльчатке гидротрансформатора присоединен диск с фрикционным слоем, который может прижиматься к стенке корпуса. Если жидкость подаётся в гидротрансформатор в полость между диском и стенкой, диск не соприкасается с корпусом и ведомая крыльчатка вращается за счет гидропотоков. Если жидкость подводится со стороны крыльчаток, то диск прижимается к стенке корпуса и фиксирует ведомую крыльчатку относительно корпуса гидротрансформатора, обеспечивая жесткую связь двигателя и трансмиссии. Блокировка применяется только в режимах "D4" ("D") и "D3" ("over drive off"), при равномерном движении, при движении на предельно низких оборотах двигателя и при торможении двигателем.

Блокировка может быть полной и частичной. Управление блокировкой осуществляет ЭБУ посредством электромагнитных клапанов управления блокировкой гидротрансформатора и ("lock-up control solenoid vavle") и линейного соленоида.

Частичная брокировка включается, когда не требуется полностью заблокировать ведомую крыльчатку, а только "подогнать" или "притормозить" ее. Клапан "A" включает блокировку. Клапан "В" совместно с линейным соленоидом задает ее интенсивность.

При равномерном движении по прямой, когда скорости вращения коленчатого вала двигателя и первичного вала коробки передач сравниваются, включается полная блокировка.
Электромагнитный клапан управления блокировкой "А" открыт. Электромагнитный клапан блокировки "В" постоянно включен, линейный соленоид поднимает давление. Клапан "lock-up timing valve" открыт и направляет AFT в теплообменник. Клапан управления блокировкой "lock-up control valve" открыт полностью и масло направляется в картер гидротрансформатора, диск блокировки полностью прижимается к корпусу (рисунок другой).

При разгоне, переключениях передач и прочих маневрах блокировка гидротрансформатора выключена. Электромагнитные клапаны управления блокировкой "А" и "В" выключены, состояние линейного соленоида в данной ситуации не имеет значения. Клапан включения блокировки "lock-up shift valve" находится в исходном положении и направляет жидкость в гидротрансформатора, т.е. в полость между стенкой и диском блокировки. Этим же плунжером подключены выходы жидкости из гидротрансформатора в теплообменник радиатора и оттуда сливается в картер АКП.

Кроме того ЭБУ АКП осуществляет контроль исправности системы управления АКП. При обнаружении неисправности на приборной панели автомобиля начинает моргать индикатор "D" (или "D4") и в память записывается соответствующий код неисправности (DTC). Но в данном семействе АКП ЭБУ не способен обнаруживать механическую неисправность клапанов управления и неисправность гидравлической системы, т.е. если клапан заклинил – блок управления этого не обнаружит.

Электронная часть системы управления использует следующие датчики:

- датчик положения селектора представляет собой многопозиционный переключатель. В зависимости от положения штока селектора переключатель замыкает на "массу" один из контактов приходящих к нему проводов. Также датчике есть отдельная контактная группа для блокировки стартера, которая "разрешает" запуск двигателя только в положениях селектора "P" и "N".

- датчик положения дроссельной заслонки – это переменный резистор включенный по схеме потенциометра. Напряжение на выходе датчика зависит от угла поворота дроссельной заслонки.
ЭБУ АКП и ЭБУ системы управления двигателем используют общие датчики положения дроссельной заслонки и температуры двигателя.

- датчики скорости первичного и вторичного валов – это датчики Холла установленные около зубцов одной из шестерен валов. Сигнал на выходе датчиков – синусоида, частота которой зависит от скорости вращения вала.

- датчик скорости автомобиля – самостоятельное устройство, имеющее отдельное питание и формирующее импульсы отрицательной полярности, частота которых зависит от скорости вращения дифференциала.

Включение нужной передачи осуществляется в соответствии с заложенным алгоритмом (таблица). ЭБУ подает команду открытия/закрытия клапанов управления переключением передач, что приводит к подаче жидкости в цилиндр фрикционной муфты нужной передачи. Согласно таблице, 4-я передача будет включена, когда оба клапана выключены.

В режимах "D4" ("D") "D3" ("over drive off") ЭБУ выбирает моменты переключений с текущей передачи на повышающую или понижающую по программе в зависимости от скорости движения автомобиля и от процента открытия дроссельной заслонки.

Рассмотрим работу системы управления двухвальной АКП Honda CR-V первого поколения на разных режимах.

Режим "P". Шток селектора (manual valve) подает рабочее давление в канал управления задней передачей и каналы управления сервопривода вилки переключения задней передачи – вилка переключает 4-ю передачу в положение "реверс". Канал подачи давления в контур управления передачами "вперед" закрыт. Клапаны управления переключением выключены, что при данном положении селектора не соответствует ни одной из передач. Все фрикционные муфты выключены. Выходной вал заблокирован системой "паркинга".

Режим "R". Система паркинга разблокирует выходной вал. Шток селектора (manual valve) подключает цилиндр фрикционной муфты 4-й передачи к контуру управления задней передачей, подает рабочее давление в контур управления задней передачей и каналы управления сервопривода вилки переключения задней передачи – вилка переключает 4-ю передачу в положение "реверс". Клапан управления переключением А включен (ON), клапан В выключен (OFF). Рабочее давление подается в цилиндр фрикционной муфты 4-й передачи. Крутящий момент от первичного вала передается через включенное фрикционную муфту 4-й передачи и дополнительную шестерню заднего хода на вторичный вал. Осуществляется движение задним ходом.

Режим "N". Шток селектора (manual valve) закрывает каналы управления задней передачей, каналы управления передачами "вперед" также закрыты. С сервопривода вилки переключения задней передачи давление отключено, вилка остается в положении занимаемом ей до переключения в режим "N" благодаря пружинному фиксатору на штоке вилки. Клапаны управления переключением выключены (OFF-OFF). Ни одна фрикционная муфта не включена. Коробка передач находится в нейтральном состоянии. Первичный вал вращается вместе с гидротрансформатором и коленчатым валом двигателя. Вторичный вал остановлен, если автомобиль стоит или вращается вместе с трансмиссией, если автомобиль катится.

Режим "D4"("D") 1-я передача. Шток селектора (manual valve) открывает контур управления переключением передач, отсюда же исходит прямой канал включения первой передачи и канал управления сервоприводом вилки переключения задней передачи. Включается фрикционная муфта первой передачи и остается включенной все время пока включены режимы движения вперед. Поршень сервопривода вилки переключения задней передачи перемещается в положение "вперед", ведомая шестерня задней передачи разъединяется, а ведомая шестерня 4-й передачи соединяется со вторичным валом. (Если предыдущее включение режима "N" осуществлялось из режима "D", то вилка уже находится в положении "вперед"). Клапаны управления переключением (shift control solenoid valve) включаются и выключаются принимают состояния соответствующие первой передаче. Начинается движение вперед.

Режим "D4"("D") 2-я передача. По мере увеличения скорости автомобиля ЭБУ включает клапаны управления переключением в состояния, соответствующие 2-й передаче и снижает давление на выходе линейного соленоида. Клапаны управления переключениями 1-2 и 2-3 подключают к магистрали рабочего давления цилиндр фрикционной муфты 2-й передачи. Давление в этой магистрали регулируется клапаном "CPC valve", который в свою очередь управляется давлением линейного соленоида. ЭБУ увеличивает давление на выходе линейного соленоида, причем скорость увеличения этого давления зависит от скорости движения автомобиля и величины открытия дроссельной заслонки. Процесс заканчивается полным открытием клапана "CPB valve", что обеспечивая подачу в цилиндр фрикционной муфты 2-ой передачи полного рабочего давления. Движение осуществляется на 2-й передаче, которая "обгоняет" 1-ю.

Режим "D4"("D") 3-я передача. При дальнейшем увеличении скорости, когда наступают условия для переключения на 3-ю передачу, ЭБУ включает клапаны управления переключением в состояния, соответствующие 3-й передаче и снижает давление на выходе линейного соленоида. Плунжер переключения 2-3 передач меняет свое положение, отключает цилиндр фрикционной муфты 2-й передачи от магистрали рабочего давления и переключает его на клапан сброса давления, а к магистрали рабочего давления подключается цилиндр фрикционной муфты 3-й передачи. Клапан "CPB valve" возвращается в исходное состояние, сбрасывает давление с цилиндра 2-й передачи и снижает рабочее давление в канале, к которому подключился цилиндр 3-й передачи. Далее клапан "CPC valve" увеличивает давление в этом канале, обеспечивая плавное включение 3-й передачи до полным открытием клапана "CPB valve", таким образом, производится переключение со 2-ой на 3-ю передачу.

Режим "D4"("D") 4-я передача. Переключение с 3-й на 4-ю передачу происходит аналогичным образом: по команде ЭБУ клапаны переключений "А" и "В" принимают состояние 4-ой передачи, клапан переключения 3-4 передачи меняет свое положение, переключает цилиндр фрикционной муфты 3-й передачи на контур сброса давления, а к рабочему давлению подключает цилиндр 4-й передачи. Клапан "CPB valve" занимает исходное положение синхронизируя сброс давления в цилиндре фрикционной муфты 3-й передачи и начало нарастания давления в цилиндре фрикционной муфты 4-й передачи. Когда клапан "CPC valve" полностью открывается – завершается переключение с 3-й на 4-ю передачу.

Переключения с верхних на нижние передачи происходят аналогично.

Режим "D3" отличается от режима "D4"("D") только тем, что алгоритмически запрещено включение 4-й передачи. При переключении из режима "D4" в "D3" шток "manual valve" перемещается, но не переключает никакие каналы. Изменяется только сигнал датчика положения селектора. С 1999 года режим "D3" убрали и заменил его кнопкой "O/D off" на ручке селектора.

Режим "2". Состояние гидравлической системы остается таким же как и в режимах "D4" ("D") и "D3". Клапаны управления переключением (shift control solenoid valve) включены (ON-ON), что соответствует включению второй передачи. Осуществляется движение только на второй передаче.

Режим "1". Шток селектора (manual valve) в дополнение к каналам, открытым в режимах "D"("D4","D3"), "2", открывает канал управления включением фрикционной муфты дополнительной первой передачи – включается дополнительная первая передача. Клапаны управления переключением находятся в состояниях, соответствующих включению первой передачи. Осуществляется движение на первой усиленной передаче.

Следует отметить, что в двухвальных автоматических коробках при увеличении передач переднего хода больше трех необходимо применять относительно длинные валы, что снижает жесткость конструкции и приводит к увеличению шумности при ее работе, а также способствует повышенному износу шестерен. Поэтому в 90-х годах появились трехвальные автоматические коробки передач, валы которых были выполнены более жесткими и короткими. Одновременно удалось уменьшить длину этих автоматических коробок.