Было много способов заткнуть дыру (так сказать), и уплотнительные кольца-только один. Эти маленькие кусочки металла или другого материала были частью ландшафта автоматической коробки передач с самого начала. Трансмиссия не могла бы работать без них, хотя в некоторых случаях для уплотнения давления масла использовалась втулка.
Уплотнительное кольцо работает, заполняя пространство между изделием и отверстием, которое его окружает, таким образом, чтобы предотвратить потерю давления масла. Уплотнительные кольца, независимо от конструкции или материала, в основном функционируют одинаково. Когда давление выходит из канала и попадает в камеру, где требуется уплотнительное кольцо, например сервопоршень и отверстие корпуса или опора статора и барабан сцепления, должно произойти несколько вещей. Уплотнительное кольцо поглаживается (отталкивается) от источника давления и прижимается к боковой стенке кольцевой канавки, создавая уплотнение на внешней поверхности кольца. Кроме того, давление направляется под кольцо, создавая внешнюю силу против отверстия, чтобы обеспечить уплотнение при наружном диаметре кольца и внутреннем диаметре отверстия (Рис. 1).
Если бы существовало условие, препятствующее любой из функций, давление могло бы избежать, и плохие вещи произошли бы. Например, если частицы (мусор) заклиниваются между уплотнительным кольцом или встраиваются в него, пространство, созданное между кольцом и канавкой, позволит давлению выйти. Если бы боковая стенка кольцевой канавки стала бы выщербленной (вдавленной) или зазубренной из-за контакта с отверстием компонента, тот же результат произошел бы. Боковые стенки кольцевой канавки должны быть квадратными, плоскими и гладкими, иначе давление будет потеряно. Износ кольца также произойдет быстро.
Если отверстие уплотнительного кольца коническое или круглое, то давление масла будет выходить (утечка) на кольце O. D./bore ID. в зависимости от работы уплотнительного кольца, Кольцо (в большинстве случаев) должно оставаться с отверстием, что означает, что если отверстие кольца-например, в барабане сцепления – вращается, кольцо также должно вращаться. Если отверстие неподвижно, например, отверстие корпуса, кольцо должно быть неподвижным для загрузки, что означает, что вращается только кольцевая канавка.
Если сценарий изменится и кольцо “прилипнет” к кольцевой канавке, давление приведет к износу кольца в отверстие, а также к износу od кольца. Правильная микрошлифовка отверстия важна для того, чтобы кольцо могло прикусить (прилипнуть) отверстие и предотвратить износ. Износ кольца в отверстии отличается от износа кольца-земли, который возникает в результате контакта отверстия с землей кольца (канавкой) из-за избыточного зазора между концами или втулкой. Все компоненты должны работать вместе, чтобы обеспечить хорошее уплотнение.
Как и во всем остальном, есть исключения. Разработка уплотнительных колец зависит от нескольких факторов, таких как материал, покрытия, конструкции стыков, конструкция кромки и торца, стоимость производства и монтаж, а также эффективность и долговечность сопротивления.
Первыми современными уплотнительными кольцами, применявшимися в автоматических коробках передач, были, конечно же, “черные железные” механические металлические кольца. Кольца использовались везде, в статических и динамических приложениях, и имели смазочное покрытие, которое рассеивалось при использовании, обнажая неглубокие следы машины. Черные железные кольца могли иметь блокировку или стыковое соединение и при установке в отверстие требовали надлежащего зазора между кольцами. Края наружного диаметра могут быть квадратными или скошенными. Кольца со скошенными краями устанавливались легче, но были более дорогостоящими в производстве.
Для решения конкретных проблем износа с течением времени были внедрены различные производственные процессы, такие как белое оловянно-никелевое покрытие на статорных кольцах A727 или разработка “уплотнительных пластин” (серых) уплотнительных колец, таких как выходные кольца AODE (Рис.2).
Восстановители любят металлические кольца из-за простоты проверки воздухом блоков сцепления и т. д. Это происходит потому, что металлические кольца в основном самозаряжаются, чтобы запечатать то, что необходимо. К сожалению, металлические кольца являются историей, так как новые модели трансмиссии используют другие материалы.
Первым материалом уплотнительного кольца, альтернативным вытеснению металлических колец, был тефлон. Производители начали переходить на тефлон по разным причинам, но главным фактором была стоимость. Один из первых уроков, усвоенных производителями оборудования, заключался в том, что тефлон и алюминий не всегда хорошо работают вместе. Показательный пример: в середине 60-х годов на трансмиссии Ford CIC кольца от вала солнечной передачи к трубе выходного вала были заменены на тефлоновые, и износ колец трубки произошел мгновенно (Рис. 3Даже более статичное приложение, такое как Сервопоршневое кольцо Mitsubishi, съело бы корпус в короткие сроки из-за неправильного состава.
Это происходит потому, что не все люди созданы равными. Тефлоновые материалы различаются по способу их изготовления. Одно тефлоновое кольцо может иметь высокое содержание стеклянного наполнителя, в то время как другое имеет более высокий процент графита. Состав кольца будет диктовать, как быстро кольцо или компонент могут изнашиваться. Производители оборудования стараются подобрать наилучшую комбинацию, но иногда могут промахнуться. Цвет кольца или маркировка иногда обозначают композицию; например, белое кольцо обычно имеет высокий процент стеклянного наполнителя и не должно использоваться с мягкими соседними частями (Рис. 4).
Тефлоновые кольца могут быть изготовлены с разрезом шарфа или стыковым соединением; другие могут быть твердыми, требующими расширителя/калибровочного инструмента. Существуют также тефлоновые кольца со ступенчатым соединением. Материал кольца и его обработка будут диктовать стиль соединения, если таковой имеется. Отечественные производители в основном выбирали резку шарфов, которая более снисходительна к допускам, в то время как азиатские производители использовали бы больше прикладных применений. Для обеспечения последовательного торцевого среза кольца, которое не сжимается (увеличивает зазор) с течением времени, требуется другой процесс, включая поворот удостоверения личности и О. Д. из исходной трубки, а затем снимая напряжение с нее перед разрезом приклада. Изготовление торцевого кольца без такого подхода может привести к термоусадке, как это было очевидно, когда отечественные кольца выпускались для моделей G4A EL и F4A EL много лет назад. Люди из TransTec поняли производственные переменные и предприняли шаги, чтобы обеспечить надлежащие кольца для таких моделей трансмиссий, как G4A EL и F4A EL.
Произвольное перемещение тефлоновых колец вокруг себя, вероятно, не очень хорошая идея в долгосрочной перспективе. Тефлоновые кольца также не проверяют воздух так же хорошо, как металлические, потому что они не самозаряжаются, как металлические кольца. Всегда поддерживайте давление воздуха, вращая и покачивая барабан или вал, что может помочь с проверкой воздуха.
Совсем недавно кольцевым материалом стал пластик (по крайней мере, так могло бы показаться). Реальность такова, что жесткие уплотнительные кольца изготавливаются из разных материалов и производятся с использованием разных технологических процессов.
Всего три десятилетия назад произошло значительное изменение в технологии уплотнительных колец в виде Vespel от DuPont. Материал не только отличался, но и отличался тем, как он будет функционировать. В отличие от колец предыдущей конструкции, которые вращались бы в кольцевой канавке, кольца Веспеля второй муфты 1987 GM 4T60 были запятнаны, предотвращая их вращение в канавке. Кроме того, резиновое четырехугольное кольцо было использовано между кольцом Веспеля и опорой барабана, создавая статическое уплотнение сжатия. На первый взгляд могло бы показаться, что либо кольца Веспеля, либо барабанный канал будут поджарены в мгновение ока, но это было не так из – за свойств веспеля - “динамита.” Четырехугольники были опущены в 1998 году, однако кольца Веспеля остались запутанными.
6L80 был запущен в 2006 году с вращающимся Vespel, но по какой-то причине GM нуждался в настройке и переключился на тангажную стационарную конструкцию (Рис. 5). Время покажет, произойдет ли преждевременный износ барабана. Веспель имеет тенденцию быть зеленым для трансмиссионных применений.
Менее дорогостоящей альтернативой Веспелю является материал под названием Peek. Как и в случае с Веспелем, пик может быть изготовлен в различных формах и формах. Конструкция соединения также может варьироваться от стыкового соединения до ступенчатого.
Производители выбирают конструкции уплотнительных колец для различных применений, которые не всегда срабатывают. В 1999/2000 году Mazda и Ford выпустили модель 4F27E. Mazda решила сделать торцевое кольцо крышки из алюминия. Форд использовал стальную втулку (рис. 6).
Угадайте, какой из них провалился. По опыту Форд знал, что лучше не использовать вращающиеся кольца в алюминиевых деталях. Были даже два разных цвета для одной и той же позиции (рис. 7).
Торлон-это еще один материал, который относится к категории пластмасс и обладает иными свойствами, чем Веспель или пик. Многие обратные шары с корпусом клапана изготавливаются из торлона, что является надежным вариантом.
Износ колец-это всегда проблема, и чтобы ограничить износ боковин, производители используют разные подходы. Боковина может быть зубчатой или иметь V-образные канавки для увеличения смазывающей способности. Например, торцевая крышка Toyota U150E имеет уникальное кольцо (рис. 8).
Внутренний край более узкий, чем внешний, создавая конусность для лучшей масляной подушки (рис. 9).
Другим вариантом дизайна может быть шаг в кольцевой грани (рис. 10).
Центральная опора Nissan RE5R05A испытала износ кольцевых канавок, и выбор хорошего заменяющего материала является проблемой из-за ограничений по размеру (рис.11).
У Honda также были некоторые проблемы с износом, и инженеры Precision International выявили недостаток в обработке колец. Некоторые кольца могут иметь шероховатые края, что приведет к преждевременному износу алюминиевых отверстий. Точность использует акробатический процесс, чтобы обеспечить гладкие края без заусенцев. Даже пластик может быть жестким.
Другим примером износа кольцевых канавок в трансмиссии более поздней модели является низкий барабан компаундера 62TE. Chrysler совсем недавно изменил дизайн кольца и добавил язычок, чтобы предотвратить вращение, как это делал GM в старые времена (рис. 12).
Проблемы с уплотнительными кольцами не ограничиваются только США. Трансмиссии, используемые на международном уровне, также могут иметь кольцевые проблемы, такие как Renault DPO, который изначально был ограничен Европой. Совсем недавно использование DPO распространилось на Китай и Южную Америку. У DPO может возникнуть проблема потери драйва, когда он останавливается в горячем состоянии.
Специалисты по продукции Seal Aftermarket Products проанализировали состояние, чтобы определить причину, и обнаружили, что кольцевое соединение требует внимания. Они изменили кольцо с стыкового соединения на модифицированную конструкцию ступенчатого соединения, чтобы приспособиться к изменениям температуры. Сцепление E1 выдерживало большее давление с помощью кольца новой конструкции. Модернизация уплотнительных колец требует времени и усилий.
Чем больше вещи меняются, тем больше они остаются прежними.