Aisin A34x или 30-4х LE(S) — легендарное семейство автоматических коробок компании Aisin Seiki, дочки Toyota Motor Corporation. Изготовление АКПП ведётся под брендом AisinWarner в содружестве с другой не менее известной компанией BorgWarner. В 1987 году они объявили о создании совместного предприятия. Компания Aisin является мировым лидером по производству элементов трансмиссии. Благодаря напористости, педантичности и принципам "Kaizen" команде инженеров Aisin удалось создать уникальную трансмиссию — Aisin 30-40L E/S. Эта коробка подобна автомату Калашникова в мире АКПП, так как будучи создана в 1985 году до сих пор каждый день отстреливает передачи нескольких миллионах автомобилей на планете и до сих пор производится в ряде стран. Первая машина, на которую поставили А340H — были Toyota 4Runner и Toyota PickUp.
Только после этого в 1986 году коробки стали ставить на легковые машины Toyota Supra.
Удачна конструкция и невысокая цена сделала её бестселлером 90х годов. Коробки ставились с конвеера на множество автомобилей корпорации Toyota, а также Mazda, Nissan, Mitsubishi Motors, Suzuki, General Motors, Daihatsu, Hino Motors, VAG, Fiat Automobiles, Volvo, Jeep, Porsche, and Luxgen. В этом случае коробка получала специфические доработки под конкретный автомобиль и новое название: AW30-40 , 30-41, AW30-43LE /LS, AW31-41, AW31-81, AW4, V4AW3.
Интересная статья по коробкам Aisin на европейских машинах.
А34х — это довольно простая и надёжная 4х или 5ти-ступенчатая коробка, существующая в ряде модификаций:
А340H — полноприводная версия АКПП до 1995 года. Версия с гидравлической раздаткой. На коробку одна масляная система. Подключение моста происходит также фрикционами.
А340E — заднеприводная версия АКПП
А340F — полноприводная версия АКПП с 1995 года. Раздатка включается механически или электромотором.
Считается, что своим появлением A340F обязана марке Jeep и модели Cherokee, на которую ставились А340 под маркировкой AW4. У Jeep была иная раздатка, механический привод переключения режимов и поэтому пришлось немного переделать конструкцию коробки. У модификации А340H, которая ставилась на 4Runner'ы и PickUp'ы, был гидравлический привод включения, поэтому требовалось частично разобрать раздатку разбора АКПП, отдельно раздатку можно было снять без "потрошения" АКПП.
Передаточные числа:
1 — 2.804
2 — 1.531
3 — 1.000
4 — 0.705
Reverse — 2.393
Следующей моделью стала A341E(30-41LE) запущенная в производство в 1990 году и впервые появившаяся на LS400. В основном эта коробка устанавливалась на мощные легковые автомобили Toyota — LS, GS, Chaser/Mark II/Cresta, а также на 1UZ в Soarer(SC400), Crown и даже на 960ую Volvo.
Тем не менее Википедия считает, что 341ая коробка существовала и в полноприводном варианте A341F, которая ставилась на Toyota Sequoia с 2001 по 2004 год. Существование такой коробки сомнительно.
Передаточные числа:
1 — 2.531
2 — 1.531
3 — 1.000
4 — 0.705
Reverse — 1.88
Параллельно из А340 конструкторы собрали более мощную коробку для тяжёлых 4х4 внедорожников — А343F(30-43LE)). Коробка ставилась( и до сих пор ставится) на Hilux Surf IIого поколения, Prado 90,120, 70тки лёгких серий, 80ую серию крузеров с 95ого года(пришла на замену А442F), 100тую серию до 2002 и Fortuner c 2TR.
Основное отличие от 340ой коробки — увеличенная в размерах(раза в 1,5) планетарка овердрайва с изменённым ПЧ — вместо 0,705 стало 0,753.
Передаточные числа:
1 — 2.804
2 — 1.531
3 — 1.000
4 — 0.753
Reverse — 2.393
Существует также крайне редкая коробка — А342Е, которая вроде как ставилась только на одну модификацию Supra и Aristo в японских версиях. Является симбиозом А341 и А343:
Передаточные числа:
1 — 2.531
2 — 1.531
3 — 1.000
4 — 0.753
Reverse — 1.88
Единственная в 3хх серии 5ти ступенчатая коробка — А350E. Крайне редкое изделие, т.к. ставилась только на Lexus GS300 с 1996 по 1997 год, потом её сменила коробка следующего поколения — А650E. По сути А350 — это А34х с дополнительной второй передачей 1,978, которая получается путём активации планетарки овердрайва совместно с первой передачей.
Передаточные числа:
1 — 2.804
2 — 1.978
3 — 1.531
4 — 1.000
5 — 0.705
Reverse — 2.393
По-своему уникальной коробкой является модификация 30-40LS/LE для Toyota Supra с твинтурбовым двигателем 2JZ-GTE. Она имеет специальное обозначение на колоколе «J3», более широкий колокол, чтобы уместить бОльший по размеру гидотрансформатор. Считается, что имеет самые мощные комплектующие, чтобы переварить в стоке до 500 л.с.
АКПП — это очень сложный гидравлический механизм. При том, что Aisin A34x не отличаются высокой сложностью по сравнению с современными Aisin’ами или коробками ZF, тем не менее я настоятельно рекомендую 10 раз подумать, прежде чем туда лезть и внимательно изучить строение коробки и принцип работы.
Признаюсь, что принцип работы АКПП я изучал, смотрел ролики и прочее, но понимание того, каким именно образом момент от маховика ДВС передаётся на выходной вал, мне пришло далеко не сразу. Что принципиально огорчило, так это отсутствие простого объяснения работы «на пальцах».
У АКПП есть 3 основные части: механическая, гидравлическая и электрическая.
Механическая и гидравлическая очень тесно взаимодействуют, например, в самой первой части АКПП — гидротрансформаторе.
В народе — бублик, т.к. очень на него похож.
Он выполняет роль сцепления и одновременно трансформирует момент поступающий от двигателя. ГТ прикручен болтами одной стороной к маховику. Внутри находятся 3 «колеса» с лопастями: насосное, турбинное и реакторное(реактор/статор). Насосное жёстко связано с маховиком двигателя, а турбинное — с входным валом коробки. Передача момента от двигателя в сторону коробки происходит за счёт того, что насосное колесо нагоняет рабочую жидкость(масло) на турбинное, раскручивая его, турбинное в свою очередь уже передаёт его на вал коробки.
Таким образом осуществляется функция сцепления.
Для увеличения (трансформации) момента в ГТ существует реактор — 3ье колесо, которое находится между насосным и турбинным.
Когда оно не двигается, то скорость движения масла от нососного (двигатель) до турбинного(коробка) колеса увеличивается. В таком положении на коробку передаётся больше крутящего момента, соответственно, и на колёса приходит больше тяги.
Когда это может происходить? Когда вам не хватает тяги: едете в гору, буксуют колёса или штурмуете препятствие, наконец, просто быстро ускоряетесь. Иногда вы, заезжая в горку, ощущаете, как скорость падает, тяга небольшая, а вот машина едет в горку, хотя вы нажимаете на акселератор с прежней силой.
Когда скорость вращения двух колёс насосного и турбинного сравнивается, то реактор начинает вращаться вместе с ними. Это режим гидромуфты. В таком режиме крутящий момент передаётся, но не трасформируется.
В этом случае КПД гидротрансформатора увеличивается и снижаются потери.
Когда преобразование крутящего момента не требуется(едем плавно с ветерком), то ГТ блокируется с помощью фрикционного сцепления. В этом режиме КПД доходит почти до 1, все 3 колеса не проскальзывают, т.к. заблокированы муфтой. Проскальзывание колёс возможно только в режиме частичной блокировки ГТ.
Полезное видео о работе гидротрансформатора:
От ГТ переходим к самой коробке. Поскольку это блог про внедорожник, то будем говорить об АКПП внедорожника. У внедорожной версии корпус КПП состоит из 3х основных частей:
— Адаптер коробка-двигатель(в народе — «колокол»). Здесь находится гидротрансформатор.
— Корпус самой коробки(в народе — «ведро»). Вся механическая часть, гидромозг(гидроплита), поддон, масляный насос и электрическая часть с управляющими соленоидами+проводка к ECU
— Адаптер коробка-раздаточная коробка. Здесь выходной вал сопрягается с раздаткой.
Не будем останавливаться на адаптерах глубоко, только скажу только, что каждый двигатель имеет свой собственный ГТ и колокол. При свапе/замене АКПП вы просто ищете колокол и ГТ под ваш двигатель, они чаще всего совместимы внутри линейки независимо от года.
С адаптерами раздатки полноприводных трансмиссий не всё так однозначно. Они совместимы с моделями раздаток, с которыми выпускались серийно. При свапе/замене важна длина выходного вала+количество шлицов на нём. Если стыкуются коробки незаводского сочетания, то обычно точатся переходные пластины.
Вернёмся к основному — корпусу коробки и её начинке .
Здесь присутствуют все 3 составляющих АКПП — механика(планетарные передачи, валы, фрикционы), гидравлика(рабочая жидкость, золотники, сама плита) и электрика(управляющие соленоиды-клапаны, проводка).
В общих чертах принцип работы коробки выглядит следующим образом: Электрическая часть, получая команды от ECU, в зависимости от положения дросселя и датчиков(скорости, обороты и т.д.) с помощью соленоидов подаёт рабочую жидкость(масло) по гидравлической плите на нужные гидравлические поршни, которые через пакеты фрикционов активируют нужные планетарные ряды АКПП, которые в свою очередь передают момент через выходной вал на раздаточную коробку.
Век полностью гидравлических коробок без электронного управления закончился ещё в начале 90х. Последняя полностью гидравлическая коробка Aisin, которая ставилась на внедорожники TLC80 в начале 90х была А440F, которую в 93 году заменила А442F уже с электронным управлением. Коробки серии А34х все без исключение имеют электронное управление.
Начнём с механики работы АКПП.
У АКПП есть входной и выходной валы. Они не имеют прямой связи друг с другом.
В серии А34х есть 3 планетарных ряда шестерён. Перечислю по порядку от входного вала:
— Планетарка овер-драйва (O/D Planetary)
— Планетарка «передняя» (Forward Planetary)
— Планетарка «задняя» (Rear Planetary)
Чтобы дальше разобраться в работе АКПП требуется понимать принцип работы планетарной передачи. Каждая из этих трёх планетарок состоит из 4х частей:
— Солнечная шестерня (sun gear)
— Сателлиты (pinion gear)
— Водило (planetary carrier)
— Коронная шестерня (ring gear)
Принцип действия хорошо отражён на видео:
В случае АКПП входом для приложения момента являются солнечная и коронная шестерни, а выходом — водило.
Таким образом, подключая попеременно солнечную и коронную шестерни разных планетарных рядов к входному валу и подтормаживая/синхронизируя другие части механизма, формируется ПЧ коробки преобразующее момент поступающий от двигателя, которое в дальнейшем передаётся на выходной вал.
Сами планетарки находятся в барабанах, которые активируются сжатием пакетов фрикционов — стальных и синтетических(иногда бумажных) дисков. Пакеты сжимают гидравлические поршни под воздействием рабочей жидкости.
Фрикционы делятся на сцепления(clutch, пакеты C) и тормозные пакеты(Brake, пакеты B). Сцепления соединяют, подключают и передают момент части планетарок. Тормозные пакеты соединяют планетарные ряды с корпусом коробки, тем самым блокируют возможность вращения в любом направлении.
Также в составе есть муфты свободного хода, которые дают возможность вращаться планетаркам в одну сторону и блокируются, когда начинается вращение в противоположную сторону.
Назначение каждого элемента описаны в следующей таблице:
Следующая таблица показывает какие именно элементы коробки задействованы на той или иной передаче:
Все они подробно показаны на этой схеме:
И здесь, более крупными узлами:
Передняя и задняя планетарки:
Планетарка овер-драйва:
Ввиду того, что прямой жёсткой связи валы не имеют, а планетарки стыкуются через пакеты фрикционов, то в отличие от мостов и механических коробок здесь крайне редко встречаются лопнувшие валы и порванные шестерни. Основной удар принимают фрикционы. Кроме того, что они подвергаются трению при сжатии(или проскальзыванию при больших нагрузках), но и повреждаются при нагреве рабочей жидкости.
Посмотрим количество дисков в пакетах:
Пакеты обозначены на схеме выше под следующими номерами:
С0 — 102
С1 — 108
С2 — 106
В0 — 100
В1 — 022 (не фрикцион, а тормозная лента)
В2 — 104
В3 — 114
Важно отметить, что в таблице указаны цифры, именно для этой конфигурации. Максимальное количество фрикционов ставят на машины с двигателями 2JZ-GTE и 1UZ,2UZ.
Фрикционами управляют соленоиды с помощью регулировки направления и давления рабочей жидкости.
Гидравлическая и электрическая части представлены гидромозгами(гидроплитой) и соленоидами в ней.
Соленоиды в А34х представлены двуми основными типами — шифтовые соленоиды. Они отвечают за переключения передач.
Второй тип — соленоиды блокировки ГТ. Он бывает двух видов: простой on-off соленоид(SL) и линейный соленоид(SLT).
Наличие первого обычно говорит о том, что есть полная блокировка ГТ на 4ой передаче. Наличие второго — присутствие частичной блокировки ГТ на 3ей передаче. ГТ с частичной блокировкой имеет несколько иную начинку, чем простой ГТ. На обычную коробку с SL соленоидом можно поставить ГТ от коробки с SLT, а обратная замена приведёт к проблемам.
На джипах встречается и тот и тот тип. SLT встречаются на машинах после 2000 года.
Кроме этого, в коробке могут быть и другие соленоиды(гидроаккумуляторов и т.д).
Гидромозги АКПП также отличаются. Причём в рамках одной модели и одного двигателя могут стоять 3-4 варианта различных плит и комплектов соленоидов.
Проводка для них(соленоидов и плит) строго соответствует тому набору, что стоит на машине. Она в свою очередь стыкуется с блоком управления трансмиссии. Блок управления может быть частью ECU, а может быть и отдельным модулем.
Поэтому важно понимать, что блок управления АКПП должен согласовываться с гидроплитой и соленоидами. При свапе/замене АКПП следует подбирать КПП не по модели машины или двигателю, а по типу управления АКПП, виду проводки(2 или 6ти-пиновой), виду гидроплиты и комплекту соленоидов. Даже если соленоиды совпадают, то могут возникнуть проблемы, если они обладают отличным от штатного(читай — предполагаемого для этого типа ECU/TCU) сопротивлением.
В целом А34х довольно крепкие, проверенные временем коробки, которые могут прослужить не один десяток лет. При том, что модель коробки одна и та же, начинка АКПП может отличаться от модели к модели авто. Самые мощные родные ставятся на 2JZ-GTE и на модели c линейкой V8 UZ.
3D-модель работы АКПП Allison:
2D-модель работы АКПП Allison:
Обучающий фильм по работе АКПП Toyota:
Надеюсь, что после этой статьи многим станет понятнее, как работает АКПП и Aisin A340 в частности.
