Принцип работы акпп с гидротрансформатором. Как работает автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка передач — это устройство, обеспечивающее выбор передаточного числа в соответствии с условиями дорожного покрытия, рельефа местности и скорости без непосредственного участия водителя. В автомобиле, оборудованном АКПП, акселератор (педаль газа) задает скорость, с которой движется автомобиль, а не определяет обороты двигателя – в этом заключается принцип работы АКПП.

История свидетельствует о том, что изобретена АКПП была где-то в тридцатых годах ХХ столетия. С самого появления такой трансмиссии принцип работы автоматической коробки передач практически не поменялся, но в зависимости от времени и тех или иных технических требований постоянно дополнялся. Благодаря таким дополнениям и появились АКПП, отличающиеся своими вариантами, моделями. У разных производителей они имеют и различные технические характеристики.

При отличительных характеристиках у всех АКПП остается один принцип работы. Это обуславливается тем, что они имеют практически одинаковое устройство, если не учитывать некоторые небольшие нюансы.

Устройство автоматической коробки передач

Устройсто АКПП

• Основным является гидротрансформатор, который еще называют гидромуфтой – это механизм, расположенный между двигателем машины и корпусом коробки передач. Функциональной задачей гидромуфты является передача и перераспределение крутящего момента во время старта автомобиля;
• Крутящий момент передается опосредованно с помощью планетарных редукторов;
• За выбор той или иной передачи отвечают фрикционные муфты, часто их называют «пакетом»;
• Одним из механизмов является обгонная муфта, которая в основном выполняет функцию снижения в «пакетах» ударов во время переключения передач. В некоторых случаях при работе АКПП обгонная муфта отключает торможение с помощью двигателя;
• В устройство коробки также входят барабаны и соединительные валы;

Принцип, по которому работает АКПП

Для управления АКПП есть специальный набор так называемых золотников, направляющих масло под определенным давлением к находящимся во фрикционных муфтах и тормозных лентах поршням. Есть возможность задавать положение золотников в автоматическом или ручном режиме, с помощью рукоятки переключения передач.

Нужно также знать что автоматика, управляющая АКПП, может быть гидравлической и электронной. Гидравлической называется автоматика, использующая давление масла, получаемое от центробежного регулятора. В свою очередь, центробежный регулятор соединяется с валом АКПП, который расположен на выходе. Гидравлическая система рассчитана на использование давления масла в соответствии с положением акселератора. Автомату подается информация о положении, в котором находится педаль газа — это является командой для того, чтобы золотники переключались.

Схема АКПП

В электронной системе управления присутствуют соленоиды, отвечающие за перемещение золотников. С блоком управления АКПП соленоиды соединены кабелями, возможны также варианты их соединения с управлением системы зажигания и впрыска топлива. В этом случае перемещением соленоидов управляет электронный блок управления. Блок управляет соленоидами также в зависимости от положения рукоятки переключения передач, скорости, на которой движется автомобиль и положения акселератора.

Особенности использования АКПП

Для того чтобы избежать различных поломок и неприятностей нужно знать как работает коробка автомат и как ею пользоваться. Автомобили, оборудованные автоматом, являются очень практичными и удобными транспортными средствами. Даже, несмотря на то, что многие автолюбители скептически относятся к таким трансмиссиям, они являются очень популярными. Обычно все зависит от того, к чему человек привык. Если водитель любит динамику, скорость, то АКПП — вариант не для него. Рассмотрев устройство, технические характеристики и то, как работает АКПП, становится понятно, что она предназначена для людей, отдающих предпочтение более спокойной манере езды.

Гидротрансформатор выполняет функцию плавного подключения коробки к двигателю

В любом случае перед тем как начать осваивать автомобиль с автоматом нужно изучить все нюансы и правила пользования такой трансмиссией. Важно понять, что пренебрегая некоторыми особенностями, вы можете за достаточно короткий срок вывести АКПП из строя. Нужно также знать, что ремонт или замена всей автоматической коробки обойдется в круглую сумму.

Правила эксплуатации автоматом

Даже если вся трансмиссия управляется электроникой, от водителя требуется соблюдать определенные правила управления ею с помощью рукоятки селектора переключения передач:

В АКПП нет сцепления. В АКПП не нужно самому переключать передачи. По мнению многих специалистов, тот путь, который проделывает энергия, доходя от двигателя до ходовой в автомобиле с автоматической коробкой передач, абсолютно восхитителен!

В этой статье мы проложим наш путь через автоматическую коробку передач . Мы начнём с ключевого агрегата в АКПП - планетарного ряда. В то же время, так как наш сайт старается охарактеризовать любой узел автомобиля как можно проще и понятнее даже начинающему автомобилисту, мы постараемся максимально упростить и данный, вероятно, чаще всего наиболее сложный агрегат во всём автомобиле и рассмотрим его таким образом только поверхностно - для понятия общего принципа работы автомата. Итак, как же работает АКПП (или по-простому "коробка "автомат")?

Так же как в случае механической коробки передач, основная работа автоматической коробки передач заключается в том, чтобы обеспечить двигателю работу в узком диапазоне скоростей, а при этом автомобилю - на широком диапазоне выходных скоростей.

Без коробки передач автомобиль будет ограничен одним передаточным отношением, и это соотношение должно быть выбрано, чтобы позволить автомобилю ездить на нужной скорости. Если Вы, к примеру, хотите максимальную скорость в 80 км/ч, то передаточное отношение будет похоже на третью-четвертую передачу в большинстве механических трансмиссий. Вы, наверное, никогда не пробовали вести автомобиль с ручной коробкой с использованием только третьей передачи. Если бы Вы это сделали, Вы бы быстро обнаружили, что авто почти не ускоряется с места, а на высокой скорости двигатель довольно сильно бы рычал, держа стрелку тахометра на красной линии. Да и автомобиль будет от этого изнашиваться очень быстро. Таким образом, использование передач позволяет сделать более эффективным использование крутящего момента двигателя.

Основное различие между ручной и автоматической коробками передач в том, что механическая коробка передач блокирует и разблокирует различные наборы фиксированных передач на выходном валу для достижения различных передаточных чисел, в то время как в автоматической коробке передач тот же набор передач практически все возможные варианты передаточных чисел. Такое становится возможно в АКПП благодаря планетарному ряду

Давайте посмотрим, как работает планетарный ряд в АКПП.

Если Вы попытаетесь разобрать и заглянуть внутрь автоматической коробки передач, Вы найдёте огромный ассортимент деталей в довольно небольшом пространстве. Среди прочего, вы увидите:

• Планетарный ряд
• Набор групп узлов для блокировки шестерён
• Набор из трёх муфт сцепления для блокировки других частей АПКПП
• Гидравлическую систему
• Большой зубчатый насос для перемещения жидкости по коробке

В центре внимания находится планетарный ряд. Размером с немаленькую дыню (в зависимости от автомобиля) он создаёт все различные передаточные числа. А всё остальное в АКПП фактически призвано помочь планетарному ряду делать своё дело.

Практически любой планетарный ряд АКПП состоит из трех основных компонентов (см. рис. ниже):

1. Солнечная шестерня (жёлтая)
2. Сателлиты и водилы сателлитов (красные)
3. Зубчатый вал (эпицикл) (синяя окружность вокруг сателлитов)

Каждый из этих трёх компонентов может быть вынут и заменён в случае сильного износа.

Теперь давайте взглянем, как работает планетарный ряд в действии: в таблице ниже приведены различные передаточные числа и то, как они получаются - чтобы посмотреть, нажмите на кнопку слева таблицы.

Таким образом, мы видим, что этот набор передач может производить все различные передаточные отношения без того, чтобы включить или выключить любую другую передачу. Но это ещё не всё - с двумя из этих "планетарок", расположенными в ряд, мы можем получить четыре передачи переднего хода и одну передачу заднего хода.

На самом деле большинство АКПП имеют не такую простую схему работы планетарного ряда - в современных авто в то время как эпицикл только один, внутри него перемещаются 2 и более солнечного вала с сателлитами, и описание такой схемы выходит далеко за пределы данной статьи.

Гидравлическая система, насосы и регуляторы в АКПП

Гидравлическая система автомата - это очень сложный узел каналов, по которым течёт масло и которые выполняют целый ряд немаловажных функций АКПП. Например, вот некоторые из особенностей автоматической коробкой передач:

• Если автомобиль находится в режиме "драйв" (D), коробка передач автоматически выбирает передачу в зависимости от скорости автомобиля и положения педали газа.
• Если Вы ускоряетесь сравнительно мягко, изменения будут происходить на более низких скоростях, чем если бы вы ускорялись на полном газу (так называемый режим "Eco", "Overdrive" и т.п. в зависимости от модели авто).
• Если Вы отпускаете педаль газа, передачи будут переключаться на следующую более низкую передачу.
• При перемещении рычага переключения на более низкую передачу (к примеру, из режима D в режим L), а автомобиль едет слишком быстро, то АКПП будет ждать, пока автомобиль не замедлится, и только затем включит пониженную передачу.
• Если Вы установите рычаг коробки на вторую передачу (есть практически во всех моделях авто), то автомобиль никогда самостоятельно не будет переключать на другие передачи, даже в случае полной остановки, пока Вы не переместите рычаг переключения передач.

Так выглядит гидравлическая система АКПП

Вы, наверное, видели то, как это выглядит раньше. Это действительно "мозг" автоматической коробки передач. На рисунке ниже Вы можете увидеть огромное количество каналов для обеспечения всех различных компонентов в коробке. Проходы формуются в металле и являются эффективным способом маршрутизации жидкости.

Насос

Типичный шестерёнчатый насос

Автоматические коробки передач имеют очень точный и аккуратно размещённый насос, который называется шестерёнчатым насосом. Насос, как правило, расположен в крышке коробки передач. Он обращает жидкость из отстойника в нижней части АКПП и подаёт её к гидравлической системе. Он также питает гидротрансформатор.

Регулятор

Регулятор в автомате - это умный клапан, который указывает системе, как быстро автомобиль собирается ускоряться. Таким образом, чем быстрее движется автомобиль, тем быстрее и больше регулятор подаёт масло в систему. Внутри регулятора расположен подпружиненный клапан, который открывается по мере того, как быстро крутится сам регулятор и таким образом регулирует количество подаваемого в систему масла.

Электронная система управления АКПП

Электронное управление коробкой передач, которое появляется всё чаще в новых автомобилях, всё ещё используют гидравлику для приведения в действие сцепления и других групп механизмов, но каждый гидравлический контур управляется с помощью электрического импульса. Это упрощает управление передачами и позволяет применять более продвинутые схемы управления.

Выше мы видели некоторые из стратегий управления, приводимые механическим воздействием. АКПП с электронным управлением имеют более сложные схемы управления. В дополнение к мониторингу скорости автомобиля и положения дроссельной заслонки, контроллер может контролировать обороты двигателя, если педаль тормоза нажата, и даже антиблокировочной тормозной системой. Используя эту информацию и передовые стратегии управления на основе интеллектуальной системы АКПП с электронным управлением передач может делать такие вещи, как:

• Уменьшать скорость автоматически при спуске с горки для контроля скорости и уменьшения износа тормозов.
• Повышать передачи при торможении на скользкой поверхности, чтобы увеличить тормозной крутящий момент от двигателя.
• Запретить переключение на повышенные передачи, если автомобиль входит в поворот или едет по извилистой дороге.

Гидротрансформатор - это внешний узел автоматической трансмиссии, который передавая крутящий момент от двигателя к трансмиссии служит для разгона при помощи двух вращающихся в масле турбин, ведомой и ведущей) и амортизации (и трансформации) вращательного момента от двигателя.

Гидротрансформатор часто называют по имени своего предшественника: "гидромуфта", потому что он соединяет как муфта (сцепление) двигатель с коробкой. Блокируясь с помощью фрикциона сцепления, гидротрансформатор выключается, передавая момент напрямую, без потери мощности.

На сленге мастеров гидротрансформатор из-за своей формы называется "бубликом ".

Гидротрансформатор, хотя и вынесен за пределы конструкции АКПП, является частью коробки передач , потому что управляется гидроблоком через общую гидравлическую систему трансмиссии. А его неисправности напрямую влияют на работу маслонасоса, гидроблока и на ресурс всей коробки, как (подробнее - ) .

Функции гидротрансформатора :

Беречь коробку при резком разгоне и торможении двигателем. (Эту работу выполняют демпфер и гидравлическая жидкость между турбинами)

Повышение момента вращения. Само название "Гидротрансформатор" или Torque Converter произошло от того, что при разгоне происходит примерно 2-х кратное увеличение вращающего момента за счет такого же кратного уменьшения скорости вращения на выходном валу. Чем выше скорость (и меньше ускорение) - тем меньше эта кратность.

Симптомы неисправности Гидротрансформатора

Гидротрансформатор - главный «пачкун» и основная «грелка» трансмиссии, один из первых узлов АКПП, который вырабатывает свой ресурс до капремонта. блокировки истирается (часто неравномерно - что приводит к вибрациям), начинает пачкать и перегревать масло, забивать клапана гидроблока, который из-за этого недодает масла пакетам сцеплений, что приводит к АКПП. Если задержаться с заменой изношенного фрикциона блокировки гидротрансформатора, то могут проявляться такие проблемы, как перегрев хаба, вибрации выходного вала, которые запускают следующее звено проблем - масляный насос . А насос это - "сердце" автомата, которое качает масло в "мозги"() и к "рукам-ногам"(пакеты сцепления) АКПП. Более детально «симптомы болезней» АКПП описаны .

Какие работы производятся при ремонте ГДТ?

В типичный (минимальный) ремонт гидротрансформатора входят: «вскрытие» шва корпуса, ревизия и чистка\мойка деталей, замена фрикциона муфты, сальников, сборка и сварка шва корпуса.

Чтобы выполнить разборку агрегата, требуется срез сборочного сварного шва по экватору ГДТ на токарном станке, и только после разгерметизации производится диагностика и замена расходников. Ниже работы по переборке этого узла.

Устройство Гидротрансформаторам

Гидро трансформатор осуществляет гидра влическое сцепление между двигателем и автоматической коробкой передач. В отличии от механического сцепления в МКП, ГДТ передает крутящий момент от ведущего вала ведомому не через механическое трение фрикционов, а посредством гидравлического давления масла. Как ветер вращает крылья мельницы. Этот способ передачи момента (через масло) позволяет выполнять важную функцию "амортизатора" - предохранять коробку от пиковых нагрузок. Наглядно об устройстве и принципе работы ГДТ рассказывают многочисленные видео . Когда скорости вращения входного и выходного валов сравняются (а это конструктивно наступает на скорости 60-70 км/ч), включается механическая блокировка ГДТ. С помощью фрикционной накладки поршня блокировки вращение масла останавливается, а входной и выходной валы ГДТ блокируются и двигатель с трансмиссией соединяются напрямую. Гидротрансформатор в этом режиме выключается и уже механически передает 100% вращения без потерь. Аналогично отжиманию педали сцепления на МКП. Пока ГДТ работает, он тратит кинетическую энергию от двигателя на перемешивание масла и как следствие - на нагрев его трением. А в момент блокировки, касания фрикционом стального диска - истирается накладка и фрикционная пыль попадает в масло. Эти две побочных функции ГДТ и являются главными проблемами, которые негативно влияют на здоровье автоматической трансмиссии.

КПД Гидротрансформатора

Средний КПД типичных 3-х и 4-х ступенчатых АКПП 20-го века при режиме "городской езды" составлял от 75 до 85%. И ГДТ раньше автоматически выключался на скорости ок. 60 км/час. В момент, когда включается механическая блокировка, КПД этого узла сразу подтягивается к 100%. Аналог замкнутого сцепления МКП. Но пока нагрузку от двигателя к трансмиссии передает вращающееся масло - КПД этого узла резко снижается. Чем быстрее замыкается муфта блокировки и короче период работы турбин ГДТ - тем выше средневзвешенный КПД автомата и тем ниже расход топлива и нагрев масла. В 21-м веке для всех 6-ти и 8-ми ступенчатых АКПП с началом использования бортового компьютера и (электрорегуляторов) средневзвешенный кпд гидротрансформатора удалось довести до рекордных 94-95%. Оптимизация достигается за счет того, что муфта блокировки подключается с проскальзыванием для разгона так рано, как это возможно (иногда уже со 2-й скорости - слева ) и разблокируется как можно позднее при снижении скорости. Практически приближаясь к спортивному режиму работы педали сцепления на МКП. Что приводит к ускоренному износу фрикциона блокировки.

Регулируемое проскальзывание муфты

"Режим регулируемого проскальзывания" фрикциона блокировки - это когда фрикцион (или несколько их - по моде, введенной ), управляемый тонконастроенным и компьютером, поджимается давлением масла на такое расстояние к корпусу, что в зазоре между ними остается тончайшая пленка масла, достаточно большая для проскальзывания и отвода температуры от поверхностей, и достаточно тонкая, чтобы заставить вращаться ведомый вал. Похоже на проскальзывание сухого сцепления при агрессивном разгоне с МКП или на регулируемое притормаживание колес тормозной колодкой. Таким образом фрикцион блокировки совместно с крыльчатками турбин раскручивает вал трансмиссии. Совместная работа механического и гидравлического разгона. Программисты некоторых производителей так отрегулировали это усилие, что в "спортивных" режимах разгона до 80% тяги приходится на фрикцион и остальные 20-30% всей работы по разгону выполняют масло и турбины. Это увеличение КПД хотя и снижает расход топлива и нагрев масла, но приводит к загрязнению масла продуктами износа самого фрикциона. Нужно отметить, что это - дополнительная опция работы ГДТ. Если педаль газа нажимается спокойно, то "режим проскальзывания" не включается и работают в большей степени "вечные" турбины и масло. А фрикцион при таком режиме работы может прожить 300-400 ткм пробега. Если раньше машину разгонял поток масла между крыльчатками турбин, а муфта блокировки только чуть помогала в конце перед блокировкой, то в ГДТ 21-го века все чаще разгоняют машину именно "проскальзывающие" фрикционы, а турбины - только помогают. Это идея Мерседеса - переложить большую часть работы на фрикционы в современных ступенчатых . Тем самым, введено революционное изменение самого принципа работы фрикциона. Если фрикционы 20-го века работали в режиме "Он-Офф" (сцепление происходило как можно короче, с ударом, чтобы ускорить переключение передач), то новые поколения фрикционов ГДТ стали работать в режиме "Регулятора", вроде тормозных колодок колеса. () Это привело к таким особенностям: 1. Материал нагруженной накладки уже не тот, что был у "лениво" работающих вечных бумажных фрикционных накладок 4-х ступок, а - графитовые "хай-энерджи" составы, отличающиеся износо- и температуро-стойкостью и главное - «клейкостью»(слева). Именно эта "клейкость" накладки позволяет передавать сумасшедшие крутящие моменты от ревущего двигателя колесам. И как обратная сторона медали, эти суперстойкие и суперклейкие микрочастицы, оторвавшиеся от фрикциона от многомесячного трения путешествуют вместе с маслом и "набрызгом" ввариваются-вклеиваются во все неудобные места, начиная от деталей гидротрансформатора, кончая золотниками и каналами и . 2. Полустертый фрикцион ГДТ все менее предсказуемо держит контакт и главное - вибрирует , еще сильнее нагревая корпус "бублика" и само масло. А компьютер не понимает, что фрикцион стерт и усиливает давление на него, что приводит к ускоренному перегреву и окончательному износу накладки до клеевого слоя. На первом месте в ремонте с большим отрывом стоят "бублики" 5HP19, которые почти всегда приходят в ремонт с перегретым хабом пилота (справа ) . Чтобы этот участок железа конструкции вырезать и вварить новый хаб, в каждом сервисе ГДТ есть специальное сварочное оборудование. Довольно тонкая и ответственная работа. 2А. Самое неприятное от изношенного фрикциона - это его остатки, то есть клеевой слой, на который накладка приклеивается к металлу. Именно частицы клея фрикциона наиболее вредны для гидроблока и клапанов-золотников. Ну и фильтра конечно. На эти горячие капли клея, попавшие в самые важные места налипает грязь и забивает каналы. Поэтому разработчики гидроблоков и соленоидов слезно умоляют водителей своевременно менять накладку гидротрансформатора, не дожидаясь ее окончательного износа. 3. Перегретое "бубликом" масло (свыше 140°) за несколько часов такого кипения убивает резину сальников и уплотнителей, а также - остатки фрикционов (обугливается целлюлозная основа ). И хотя в новых 6-ти ступенчатых АКПП немецких и американских производителей вместо приклеиваемой на тело поршня фрикционной накладки стали использовать настоящие фрикционные диски на карбоновой основе (см. выше слева ), перегретый фрикцион служит дольше, но зато грязь от него гораздо агрессивнее предыдущего "бумажного" поколения. Поэтому плановые замены фрикционов гидротрансформатора - стали обязательной регламентной работой на АКПП Мерседеса и ZF 6HP26 /28.

Как стареет Гидротрансформатор

1. Если накладка износилась неравномерно и слышны вибрации на скорости 50-70 км, то это убивает как сам "бублик" так и сальник и масляный насос. А неисправная работа насоса похожа на проблемы сердца и сосудов, которое недодает давления "мозгу", вызывая старческое слабоумие. 2. Если накладка износилась до нуля (а это может наступить от 100 ткм до 250- ... ткм) то фрикцион начинает "тормозить" клеевым слоем, а попадание этого клея в "сосуды" гидромозгов приводит к "инсульту" и проблемам с переключениями. Если вовремя это заметить, то еще можно ремонтировать гидроблок, но если покататься с месяц-другой, то на этом клеевом налете налипает абразивная пыль, которая съедает тело золотников до состояния запятой: "ремонтировать нельзя, менять". 3. Когда клеевой слой стерся и поршень тормозит металлом по металлу, то кроме того что повышается расход топлива и уменьшается мощность передаваемого момента на колеса, начинается усиленный нагрев масла. А далее происходит износ до таких вибраций, что возникает состояние: "менять - нельзя ремонтировать". А в этом случае вместо обычных 7 тр за ремонт бублика, затраты сразу вырастают в разы. Кроме того в "бублике" поверхности турбин и корпуса со временем теряют гладкость из-за налета, как дно корабля обрастает ракушками (справа ). Качество внутренних поверхностей ГДТ напрямую влияет на: Динамические характеристики разгона и потери мощности (представьте как падает скорость шхуны с нечищеным днищем ) На нагрев масла, (худшая гидродинамика деталей быстрее перегревает масло ) Разбалансированность турбин и появление вибраций, убивающих втулки и сальники соседнего узла - маслонасоса. (как меняется балансировка колеса, на ободе которого за ночь образовалась наледь) На загрязнение масла из-за вышеперечисленных причин, На перерасход топлива, и поэтому сейчас ремонт гидротрансформатора с резкой корпуса считается регламентной операцией вроде смены масла двигателя, которую необходимо производить, чтобы заменить полустертый фрикцион и восстановить все сочленения. Очистить этот нагар с помощью жидкостей без разборки - напрасная надежда. Промывка гидротрансформатора без вскрытия это - хобби, чтобы занять беспокойный ум. Промывка растворителями может привести к окончательной разбалансировке колес и добить накладки и сальники.

Гидротрансформаторы 21 века, слабые места.

Фрикционные накладки/ Фрикционы ГДТ Новые гидротрансформаторы 6+ ступенчатых авто имеют два режима работы: 1. Спокойный . Когда педаль газа разгоняет авто примерно в первой трети своего хода. Тогда нагружена в основном старая добрая пара турбин, использующая вихрь масла, а фрикционы ГДТ подключаются в момент выравнивания скоростей (ок. 60 км\ч) вращения обоих валов быстрым сцеплением. 2. Агрессивный/Спортивный режим. Когда педаль газа нажата в последней трети - у пола. Тогда в дело подключаются фрикционы блокировки ГДТ, отодвигая в сторону гидравлические турбины и скользя, передают колесам крутящий момент ревущего двигателя. Представьте площадь этих "проскальзывающих" фрикционов ГДТ и силу тяги двигателя! Материалы для этого инновационного графитового (или кевларового) фрикциона много раз модифицировались (щадя масло и гидроблок) и сейчас имеются множество их типов: HTE, HTS, HTL, XTL... (смотри слева таблицу ) для разного крутящего момента, разных настроек компьютера и под разного водителя… Фрикцион блокировки обычно съедается первым в большинстве типов гидротрансформаторов.

Что изнашивается в гидротрансформаторах? (Фрикцион блокировки муфты гидротрансформатора)

Проблемы ГДТ можно представить как пирамиду:

Самая распространенная причина, вызывающая необходимость ремонта гидротрансформаторов (низ пирамиды) - износ Фрикционной накладки Поршня блокировки ГДТ - тормоза . (справа )

При ремонте старую накладку удаляют, очищают место установки от остатков клея и наклеивают новую фрикционную накладку сцепления. Это аналог замены сцепления в авто с механической КПП.

Без этой накладки или работе со "съеденным" фрикционом гидротрансформатор вполне может выполнять основные функции разгона и мало кто замечает разницу в задержке блокировки, или нештатной работе фрикциона или перегреве масла и тем более - загрязнении масла. А увеличение расхода топлива многие готовы терпеть месяцами лишь бы не отдавать АКПП лекарям - вдруг "залечат"?

Но если накладку вовремя не заменить, то:

1. Износившиеся и отслоившиеся остатки фрикциона и клеевого состава попадают в линию и забивают каналы ("мозги"), приводя к цепной реакции масляного голодания - нагрева - износа - сгорания муфт, ступиц и втулок.

2. Проскальзывающая "лысая" муфта блокировки перегревает корпус и масло, что приводит многочисленным проблемам как электрики (датчиков и ), так и фрикционов.

3. Лысая муфта скользя неоднородно съеденным фрикционом начинает вибрировать при блокировке и этими вибрациями разбивать смежные узлы сальника и втулки насоса. И эти вибрации ведут уже к ускоренному старению "железа ".

4. Грязь и неравномерный износ вызывают повреждения турбин, а когда отрывается кусок металла, то в этой мясорубке начинают лавинообразно разрушаться лопасти всех 3-х колес. Обычно это сопровождается скрежетом, дребежжанием и другими неприятными звуками.

Если вовремя начать ремонт, то можно достаточно дешево спасти родной ГДТ. Но чаще приходится искать дорогую замену.

Сальники и прокладки

Следующими после фрикционов в этой пирамиде износа ГДТ стоят:- Сальники (насосного колеса, ...) вследствие их износа и старения материала (слева), и Уплотнители .

Сколько стоит средний ремонт Гидротрансформатора?

Минимальный объем работы с ревизией и заменой обязательно заменяющихся расходников в среднем стоит... " " .

В процессе дефектовки мастера могут определить дополнительные работы, которые нужно выполнить. Что происходит нечасто, если ГДТ не превратился в "погремушку". Здесь: - .

Более редкие проблемы гидротрансформаторов:

• поломки лопастей колес. (случается не так часто, но приводит к поломке ГДТ ). Определяется только при вскрытии.
• перегрев и разрушение ступицыЗаметно при осмотре.
• разблокировка обгонной муфты,
• полное заклинивание обгонной муфты ; (случается не часто, проверка)
• Замена изношенных игольчатых подшипников. (случается не часто, но при их поломке разрушается сам ГДТ, проверка)
• замена сгоревшего хаба, передающего вращение трансмиссии. (выше )

Для ремонта гидротрансформаторов недостаточно обычного заводского токарного или сварочного оборудования. От качества и точности обработки зависит ресурс работы этого сложного узла АТ и все это требует организации специализированного цеха, поставки запчастей и расходников, большого опыта специалистов - системы отдельного бизнеса.

Отремонтированные ГДТ имеют минимально возможный процент брака и как правило ходят еще до 70-80% своего первоначального ресурса. И всегда ремонт оказывается дешевле замены ГДТ. Хотя в одном случае из ста тысячи оказывается, что убитый ГДТ дешевле заменить на БУ, чем ремонтировать.

О необходимости своевременного ремонта ГДТ не стоит убеждать того, кто уже один раз "попал" на капремонт автомата.

Типичный перечень работ по популярному в ремонте ГДТ 5НР19 обходится в 7-8 тыс. р. и выглядит примерно так:

В редких случаях после вскрытия ГДТ выясняется необходимость замены не расходников, а узлов, в этом случае менеджер звонит и согласовывает работы и стоимость ремонта.

АТПШоп после приемки,

Дефектовки\ремонта связывается с клиентом, сообщает о дефектах и замененных расходниках,

Выставляет счет на оплату, и после получения оплаты отправляет его обратно Транспортной компанией.

(В большинстве случаев ремонт - стандартный, как описано выше)

.

Признаки выхода из строя ГДТ можно найти - .

Формальным признаком износа фрикциона муфты ГДТ или перегрева хаба, а с ним и самого насоса является протечка масла через сальник насоса .

На более поздних и серьезных этапах болезни ГДТ встречаются такие симптомы:

Посторонние вибрации и звуки,

Рывки при переключении передач, особенно в районе 60-70 км/ч - или перестает тянуть после набора скорости или до этого тянет необычно долго итд.

Увеличение расхода топлива, перегрев масла (косвенные признаки)

Практически невозможно без спецоборудования точно диагностировать износ фрикциона ГДТ, что чаще всего и является причиной выхода из строя гидроблока АКПП и как следствие и самой трансмиссии.

Чем мощнее автомобиль, тем короче средний срок службы ГДТ до капремонта. И если после 150 ткм (а у неубиваемых 4-х ступок - после 250 ткм) сальник насоса начинает подтекать - значит пришла пора отдавать долг своему коню, делать капремонт.

Можно ли самостоятельно восстановить, очистить или промыть гидротрансформатор?

Ответ будет возможно и неприятный, но единственный - НЕТ, никому еще не удавалось восстановить гидротрансформатор без вскрытия. Промыть - удавалось, но такой способ ремонта похож на борьбу с запахом в машине установкой освежителя, вместо того, чтобы очистить и промыть пепельницу.

Что нельзя делать при "самолечении":

Однозначно не рекомендуется заливать в гидротрансформатор разные растворители. Растворители кроме масла и нагара растворяют и резиновые уплотнители, что приводит к ускоренной смерти узлов и концу ресурса ГДТ. И не растворяют клеевой состав фрикциона, который из поршня распределился равномерно по всем вращающимся деталям. Самолечение - это хобби, за которое придется платить больше, чем штатный капремонт от того, кто делает эту работу каждый день.

Ниже - сравнительная статистика (на 2012 год) по популярности Гидротрансформаторов в ремонте :

Первый гидротрансформатор появился большее ста лет назад. Претерпев множество модификаций и доработок, этот эффективный способ плавной передачи крутящего момента сегодня применяется во многих сферах машиностроения, и автомобильная промышленность не стала исключением. Управлять автомобилем стало намного легче и комфортнее, так как теперь нет необходимости пользоваться педалью сцепления. Устройство и принцип работы гидротрансформатора, как и все гениальное, очень просты.

История появления

Первый в мире серийный легковой автомобиль без педали сцепления

Впервые принцип передачи крутящего момента посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи был запатентован немецким инженером Германом Феттингером в 1905 году. Устройства, работающие на основе данного принципа, получили название гидромуфта. В то время развитие судостроения требовало от конструкторов найти способ постепенной передачи крутящего момента от парового двигателя к огромным судовым винтам, находящимся в воде. При жесткой связи вода тормозила резкий ход лопастей при запуске, создавая чрезмерную обратную нагрузку на двигатель, валы и их соединения.

Впоследствии модернизированные гидромуфты стали использоваться на лондонских автобусах и первых дизельных локомотивах в целях обеспечить их плавное трогание с места. А еще позже гидромуфты облегчили жизнь и водителям автомобилей. Первый серийный автомобиль с гидротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера завода General Motors в 1939 году.

Устройство и принцип работы

Устройство гидротрансформатора

Гидротрансформатор представляет собой закрытую камеру тороидальной формы, внутри которой вплотную друг к другу соосно размещены насосное, реакторное и турбинное лопастные колеса. Внутренний объем гидротрансформатора заполнен циркулирующей по кругу, от одного колеса к другому, жидкостью для автоматических трансмиссий. Насосное колесо выполнено в корпусе гидротрансформатора и жестко соединено с коленчатым валом, т.е. вращается с оборотами двигателя. Турбинное колесо жестко связано с первичным валом автоматической коробки передач.

Между ними находится реакторное колесо, или статор. Реактор установлен на муфте свободного хода, которая позволяет ему вращаться только в одном направлении. Лопасти реактора имеют особую геометрию, благодаря которой поток жидкости, возвращаемый с турбинного колеса на насосное, изменяет свое направление, тем самым увеличивая крутящий момент на насосном колесе. Этим различаются гидротрансформатор и гидромуфта. В последней реактор отсутствует, и соответственно крутящий момент не увеличивается.

Гидротрансформатор — принцип работы

Принцип работы гидротрансформатора основан на передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством рециркулирующего потока жидкости, без жесткой связи.

Ведущее насосное колесо, соединенное с вращающимся коленчатым валом двигателя, создает поток жидкости, который попадает на лопасти расположенного напротив турбинного колеса. Под воздействием жидкости оно приходит в движение и передает крутящий момент на первичный вал трансмиссии.

С повышением оборотов двигателя увеличивается скорость вращения насосного колеса, что приводит к нарастанию силы потока жидкости, увлекающей за собой турбинное колесо. Кроме того, жидкость, возвращаясь через лопасти реактора, получает дополнительное ускорение.

Поток жидкости трансформируется в зависимости от скорости вращения насосного колеса. В момент выравнивания скоростей турбинного и насосного колес реактор препятствует свободной циркуляции жидкости и начинает вращаться благодаря установленной муфте свободного хода. Все три колеса вращаются вместе, и система начинает работать в режиме гидромуфты, не увеличивая крутящий момент. При увеличении нагрузки на выходном валу скорость турбинного колеса замедляется относительно насосного, реактор блокируется и снова начинает трансформировать поток жидкости.

Преимущества

1. Плавность движения и троганья с места.
2. Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссию от неравномерности работы двигателя.
3. Возможность увеличения крутящего момента двигателя.
4. Отсутствие необходимости обслуживания (замены элементов и т.д.).

Недостатки

1. Низкий КПД (по причине отсутствия гидравлических потерь и жесткой связи с двигателем).
2. Плохая динамика автомобиля, связанная с затратами мощности и времени на раскручивание потока жидкости.
3. Высокая стоимость.

Режим блокировки

Устройство гидротрансформатора с блокировкой

Для того, чтобы справиться с основными недостатками гидротраснформатора (низкий КПД и плохая динамика автомобиля), был разработан механизм блокировки. Принцип его работы схож с классическим сцеплением. Механизм состоит из блокировочной плиты, которая связана с турбинным колесом (а следовательно, с первичным валом КПП) через пружины демпфера крутильных колебаний. Плита на своей поверхности имеет фрикционную накладку. По команде блока управления трансмиссией, плита прижимается накладкой к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора при помощи давления жидкости. Крутящий момент начинает передаваться напрямую от двигателя к коробке передач без участия жидкости. Таким образом достигается снижение потерь и более высокий КПД. Блокировка может быть включена на любой передаче.

Режим проскальзывания

Блокировка гидротрансформатора может также быть неполной и работать в так называемом «режиме проскальзывания». Блокировочная плита не полностью прижимается к рабочей поверхности, тем самым обеспечивается частичное проскальзывание фрикционной накладки. Крутящий момент предается одновременно через блокировочную плиту и циркулирующую жидкость. Благодаря применению данного режима у автомобиля значительно повышаются динамические качества, но при этом сохраняется плавность движения. Электроника обеспечивает включение муфты блокировки как можно раньше при разгоне, а выключение – максимально позже при понижении скорости.

Однако режим регулируемого проскальзывания имеет существенный недостаток, связанный с истиранием поверхностей фрикционов, которые к тому же подвергаются сильнейшим температурным воздействиям. Продукты износа попадают в масло, ухудшая его рабочие свойства. Режим проскальзывания позволяет сделать гидротрансформатор максимально эффективным, но при этом существенно сокращает срок его службы.

Следует отметить, что гидротрансформатор является заменителем привычного в автомобилях с механической коробкой передач сцепления. Именно поэтому в авто с «автоматом» вместо привычных трех педалей есть только педали тормоза и газа. Для движения достаточно зафиксировать рычаг переключения на «drive» и нажать педаль газа.

В чем заключается самое главное отличие АКПП от МКПП?

В предыдущей статье мы рассмотрели, как устроена механическая коробка переключения передач и выяснили, что переключения передачи происходит при подключении определенной шестерни, а их несколько наборов. Коробка-автомат задействует в своей работе только один набор шестерен для переключения передач, и позволяет это сделать планетарная передача.

Планетарная передача по своим размерам небольшая – как средняя дыня, но она отвечает за передачу всех возможных передаточных чисел, а все остальные части в коробке-автомате только помогают ей успешно справляться с этой сложной задачей. Конструктивно она включает в свой состав солнечные шестерни, вслед за которыми идут сателлиты и коронная шестерня. Они могут фиксироваться в определенном положении, работая на вход или выход – тем самым, определяется передаточное число.

Планетарная передача использует блокировку одних элементов и разблокировку других для переключения передач и состоит всего из одного центрального вала, в то время как МКПП для этого задействует сцепляющиеся между собой шестерни и параллельные валы – в этом преимущество планетарной передачи и автоматической трансмиссии в целом.

Тормозная лента и фрикционы

Благодаря тормозной ленте и фрикционам может выполняться блокировка тех или иных элементов планетарного ряда – а это дает возможность переключать различные передачи. Тормозная лента блокирует элементы планетарной передачи на корпус АКП (она крепится к корпусу), а фрикционы позволяют блокировать составляющие планетарного ряда между собой, предотвращая вращение блокируемых элементов против часовой стрелки. Тормозная лента имеет довольно высокую удерживающую способность и блокирует элементы планетарного ряда за счет эффекта самосжатия.

Гидротрансформатор: демпфер крутильный колебаний, который гасит сильные толчки

Гидротрансформатор имеет в своей конструкции турбину и насос. Между этими лопастными машинами располагается реактор (внешне выглядит, как колесо с лопатками), который является направляющим аппаратом. Он может быть легко блокирован обгонной муфтой или просто вращаться, все зависит от условий движения.

Лопасти центробежного насоса отбрасывают на турбинное колесо масло, потоки которого, собственно, и передают крутящий момент от ДВС к АКПП. Чтобы масло циркулировало непрерывно, предусмотрены специальные зазоры между турбиной и насосом, а их лопастям еще на производстве придается определенная геометрия. Именно тот факт, что крутящий момент передается потоками масла, объясняет отсутствие жесткой связи между самой КПП и движком (в механике первичный вал соединен напрямую с двигателем). Благодаря подобной схеме возможна остановка авто без выключения двигателя.

Однако мы говорили ранее, что просто передать крутящий момент на ведущие колеса недостаточно, необходимо его еще и качественно изменять – с этой задачей справляется реактор. Поскольку он расположен между турбиной и насосом, его лопатки располагаются на пути возвращения масла из турбины в насос. Если ректор неподвижен, то скорость масла, циркулирующего между колесами, увеличивается. И чем больше скорость циркулирующего масла, тем большее воздействие оно оказывает на колесо турбины. Реактор начинает вращаться в то момент, когда начинают сравниваться скорость насоса и обороты турбины, тем самым, снижая кинетическую энергию рабочей жидкости. Этот режим работы реактора принято называть «режимом гидромуфты».

Иногда преобразовывать скорость и крутящий момент просто не нужно (допустим, вы едете по прямой на постоянной скорости), тогда гидротрансформатор блокируется фрикционом. Но как только условия движения меняются (перешли с постоянной скорости по прямой на подъем в гору), гидротрансформатор тут же включается в работу. При уменьшении частоты вращения турбины начнет затормаживаться реактор, вследствие чего циркулирующее масло наберет скорость и автоматически увеличит показатель крутящего момента, который передается на колеса (то есть на вал от турбины). Этого диапазона увеличения хватит для преодоления подъема без необходимости переключения на более низкую передачу.

Каким образом включается передача?

Переключение передач происходит без разрыва мощности – одна выключилась, тут же включается другая. Гидравлический толкатель приводится в движение давлением масла, используемого в гидротрансформаторе, после чего он давит на фрикцион. Показатель давления регулируется электроникой. В этот момент элементы фрикциона (связанные жестко с валом) застопорятся. Вал останавливается, и передача включается.

При переключении рычага АКПП в режим «drive», на центральный вал передается крутящий момент от двигателя. Вал соединяется с солнечной шестерней, в то время как коронная шестерня блокируется фрикционом. Как только будет разблокирована коронная шестерня, она наберет свою мощность при вращении, и передача повысится. Если же электронному устройству пришла команда на понижение передачи, то вал фиксируется фрикционом, в то время как двигатель вращает солнечную шестерню планетарного ряда. В этот момент коронная шестерня теряет свою мощность и передача понижается.

Для наглядной демонстрации устройства автоматической коробки передач, также предлагаем посмотреть видео компании Toyota.