Транспортних засобів з автоматичною коробкою перемикання передач з кожним роком стає дедалі більше. І, якщо у нас – у Росії та СНД – «механіка» все ще продовжує переважати перед «автоматом», то на Заході автомобілів з АКПП зараз уже переважна більшість. Це не дивно, якщо взяти до уваги безперечні переваги автоматичних коробок: спрощення керування автомобілем, стабільно плавні переходи з однієї передачі на іншу, захист двигуна від перевантажень тощо. несприятливі режими роботи, підвищення комфорту водія під час їзди. Що стосується недоліків цього варіанта трансмісії, то сучасні АКПП у міру вдосконалення поступово їх позбавляються, роблять їх несуттєвими. У цій публікації – про пристрій коробки-«автомата» і всі її плюси/мінуси в роботі.
Автоматичною коробкою передач називається такий різновид трансмісії, який забезпечує автоматичний, без прямого впливу водія, вибір передавального числа, що найбільше відповідає актуальним умовам руху транспортного засобу. Варіатор до АКПП не належить і виділяється окремий (безступінчастий) клас трансмісій. Тому що варіатор здійснює зміни передавальних чисел плавно, взагалі без будь-яких фіксованих щаблів-передач.
Ідея автоматизувати перемикання передач, позбавивши водія необхідності часто вичавлювати педаль зчеплення і «працювати» важелем перемикання швидкостей, не нова. Вона почала впроваджуватися та відточуватись ще на зорі автомобільної епохи: на початку ХХ століття. Причому не можна назвати будь-яку певну людину або фірму єдиним творцем автоматичної коробки передач: до появи класичної, що отримала зараз загальне поширення гідромеханічної АКПП привели три незалежні лінії розробок, які в результаті об'єдналися в єдиній конструкції.
Один із основних механізмів коробки-автомата – це планетарний ряд. Перша серійна машина, оснащена планетарною коробкою передач, була випущена ще в 1908 році, і це був "Форд Т". Хоча в цілому та коробка перемикання передач ще не була повністю автоматичною (від водія «Форда Т» вимагалося натискати дві ножні педалі, перша з яких переводила з нижчої на вищу передачу, а друга включала задній хід), вона вже дозволяла значно спростити управління, порівняно зі звичайними КПП тих років, без синхронізаторів.
Другий важливий момент у становленні технології майбутніх АКПП – це переведення управління зчепленням з водія на сервопривід, втілений у 30-х роках ХХ століття фірмою Дженерал Моторс. Ці коробки перемикання передач називалися напівавтоматичними. Першою повністю автоматичною КПП стала впроваджена у виробництво у 30-х роках ХХ століття планетарна електромеханічна коробка "Коталь". Вона встановлювалася на французькі автомобілі забутих нині марок «Деляж» та «Делайє» (існували до 1953 та 1954 р. відповідно).
Автомобіль "Деляж D8" - преміум-клас довоєнної доби.
Інші автопромисловці у Європі також розробляли схожі системи фрикціонів та гальмівних стрічок. Незабаром подібні АКПП були реалізовані в автомобілях ще кількох німецьких і британських марок, відомою і здоровою з яких є «Майбах».
Фахівці іншої відомої фірми – американської «Крайслер» просунулися далі за інших автовиробників, впровадивши гідравлічні елементи в конструкцію КПП, які замінили сервоприводи та електромеханічні елементи керування. Інженери «Крайслера» розробили перші в історії гідротрансформатор та гідромуфту, які є тепер у конструкції кожної автоматичної коробки передач. А перша в історії гідромеханічна коробка-автомат, схожа на сучасну, на серійних автомобілях була впроваджена корпорацією «Дженерал Моторс».
Автоматичні коробки передач тих років були дуже дорогими та технічно складними механізмами. До того ж, не завжди відрізнялися надійною та довговічною роботою. Вони могли виграшно виглядати тільки в епоху несинхронізованих механічних коробок передач, керування автомобілем з якими було досить важкою працею, яка потребувала водія добре відпрацьованого досвіду. Коли широко поширилися механічні КПП з синхронізаторами, то за зручністю і комфортом АКПП того рівня були не набагато кращими за них. У той час як МКПП з синхронізаторами мали набагато меншу складність і дорожнечу.
Наприкінці 1980/1990-х років у всіх великих автовиробників відбувалася комп'ютеризація систем керування двигуном. Аналогічні їм системи почали застосовувати й у управління перемиканням швидкостей. Якщо попередні рішення використовували тільки гідравліку і механічні клапани, то тепер потоками рідини стали керувати соленоїди, контрольовані комп'ютером. Це зробило перемикання плавнішими і комфортнішими, покращило економічність і підвищило ефективність роботи трансмісії.
Крім того, на деяких автомобілях було впроваджено «спортивні» та інші додаткові режими роботи, можливість вручну керувати коробкою передач («Tiptronic» тощо). З'явилися перші п'яти- і ступінчастіші АКПП. Удосконалення витратних матеріалів дозволило на багатьох коробках-автоматах скасувати процедуру заміни олії в процесі експлуатації автомобіля, оскільки ресурс залитої в її картер на заводі олії став порівнянним із ресурсом самої коробки передач.
Конструкція автоматичної коробки передач
Сучасна коробка-автомат, або «гідромеханічна трансмісія», складається з:
- гідротрансформатора крутного моменту (він же - "гідродинамічний трансформатор, ГДТ");
- планетарного механізму автоматичного перемикання передач; гальмівної стрічки, заднього та переднього фрикціонів – пристроїв, що безпосередньо перемикають передачі;
- пристрої управління (вузла, що складається з насоса, клапанної коробки та маслозбірника).
Гідротрансформатор необхідний передачі крутного моменту від силового агрегату до елементів автоматичної трансмісії. Розташовується між коробкою і двигуном, і, таким чином, виконує функцію зчеплення. Гідротрансформатор наповнений робочою рідиною, яка вловлює і передає енергію двигуна масляний насос, що знаходиться безпосередньо в коробці.
Складається гідротрансформатор складається з великих коліс з лопатями, зануреними у спеціальну олію. Передача крутного моменту здійснюється не механічним пристроєм, а за допомогою масляних потоків та їх тиску. Усередині гідротрансформатора розташовані пара лопатевих машин – відцентрова турбіна та відцентровий насос, а між ними – реактор, який відповідальний за плавні та стабільні зміни крутного моменту на приводах до коліс транспортного засобу. Отже, гідротрансформатор не контактує ні з водієм, ні зі зчепленням (він сам і є зчеплення).
Насосне колесо з'єднується з колінвалом двигуна, а турбінне - з трансмісією. При обертанні насосного колеса потоки масла, що відкидаються ним, розкручують турбінне колесо. Щоб крутний момент можна було змінювати в широких діапазонах, між насосним та турбінним колесами передбачено реакторне колесо. Яке, залежно від режиму руху автомобіля, може бути нерухомим, або обертатися. Коли реактор нерухомий, він збільшує швидкість потоку робочої рідини, що циркулює між колесами. Чим вище швидкість руху олії, тим більший вплив вона робить на турбінне колесо. Отже, момент турбінному колесі збільшується, тобто. пристрій його «трансформує».
Але гідротрансформатор не може перетворювати швидкість обертання і переданий крутний момент у всіх необхідних межах. Та й забезпечити рух заднім ходом він теж не чинний. Для розширення цих можливостей до нього і приєднується набір окремих планетарних передач з різним передатним коефіцієнтом. Як би кілька одноступінчастих КПП, зібраних в одному корпусі.
Планетарна передача є механічною системою, що складається з декількох шестерень-сателітів, які обертаються навколо центральної шестерні. Сателіти фіксуються разом за допомогою кола-водила. Зовнішня кільцева шестерня має внутрішнє зачеплення із планетарними шестернями. Сателіти, закріплені на воділі, обертаються навколо центральної шестерні, як планети навколо Сонця (звідси і назва механізму – «планетарна передача»), зовнішня шестерня обертається навколо сателітів. Різні передавальні відносини досягаються шляхом фіксації різних деталей щодо один одного.
Гальмівна стрічка, задній та передній фрикціон – безпосередньо роблять перемикання передач з однієї на іншу. Гальмо - це механізм, який здійснює блокування елементів планетарного ряду на нерухомий корпус коробки-автомата. Фрікціон блокує рухливі елементи планетарного ряду між собою.
Системи управління автоматичних КПП бувають 2-х типів: гідравлічними та електронними. Гідравлічні системи використовуються на застарілих або бюджетних моделях і поступово виводяться з вживання. А всі сучасні коробки-автомати управляються електронікою.
Пристроєм «життєзабезпечення» для будь-якої системи керування можна назвати масляний насос. Його привід здійснюється безпосередньо від колінчастого валу двигуна. Масляний насос створює та підтримує в гідравлічній системі постійний тиск, незалежно від частоти обертання колінчастого валу та навантажень на двигун. У разі відхилення тиску від номінального функціонування АКПП порушується з огляду на те, що виконавчі механізми включення передач керуються тиском.
Момент перемикання передач визначається за швидкістю автомобіля та навантаженням на двигун. Для цього в гідравлічній системі керування передбачена пара датчиків: швидкісний регулятор та клапан-дросель, або модулятор. Швидкісний регулятор тиску або гідравлічний датчик швидкості встановлюється на вихідному валі автоматичної коробки.
Чим швидше їде транспортний засіб, тим більше відкривається клапан, і тим більше стає тиск трансмісійної рідини, що проходить через цей клапан. Призначений для визначення навантаження на двигун клапан-дросель з'єднується тросом або з дросельною заслінкою (якщо йдеться про бензиновий двигун), або з важелем паливного насоса високого тиску (у дизельному моторі).
У деяких автомобілях для подачі тиску на клапан-дросель використовується не трос, а вакуумний модулятор, який приводиться в дію розрядженням у впускному колекторі (при збільшенні навантаження на двигун розрядження падає). Таким чином, ці клапани створюють такі тиски, які будуть пропорційними швидкості руху автомобіля та завантаженості двигуна. Співвідношення цих тисків дозволяє визначати моменти перемикання передач і блокування гідротрансформатора.
У «лові моменту» перемикання передачі бере участь і клапан вибору діапазону, який з'єднаний із селекторним важелем АКПП і, залежно від його положення, дозволяє або забороняє включення певних передач. Результуючий тиск, який створюють клапан-дросель та швидкісний регулятор, спрацьовує відповідний клапан перемикання. Причому, якщо машина швидко прискорюється, то система управління включить підвищену передачу пізніше, ніж при розгоні спокійно-рівномірному.
Як це робиться? Клапан перемикання знаходиться під тиском олії від швидкісного регулятора тиску з одного боку, і від клапана-дроселя – з іншого. Якщо машина прискорюється повільно, тиск від гідравлічного клапана швидкості йде по наростаючій, що призводить до відкриття клапана перемикання. Оскільки педаль акселератора натиснута в повному обсязі, то клапан - дросель не створює великого тиску клапан перемикання. Якщо ж машина швидко розганяється, то клапан-дроссель створює більший тиск на клапан перемикання, і перешкоджає його відкриттю. Щоб подолати цю протидію, тиск від швидкісного регулятора тиску повинен перевершити тиск від клапана-дроселя. Але це станеться при досягненні автомобілем вищої швидкості, ніж це відбувається за повільного розгону.
Кожен клапан перемикання відповідає певному рівню тиску: що швидше рухається автомобіль, то вища передача включиться. Блок клапанів є системою каналів з розташованими в них клапанами і плунжерами. Клапани перемикання подають гідравлічний тиск на виконавчі механізми: муфти фрикціонів та гальмівні стрічки, за допомогою яких здійснюється блокування різних елементів планетарного ряду і, отже, включення різних передач.
Електронна система керуваннятак само, як і гідравлічна, використовує для роботи 2 основних параметри. Це швидкість руху автомобіля та навантаження на його двигун. Але визначення цих параметрів використовуються не механічні, а електронні датчики. Основними є робочі датчики: частоти обертання на вході коробки передач; частоти обертання на виході коробки; температури робочої рідини; положення важеля селектора; положення педалі акселератора Крім того, блок управління коробки-«автомата» отримує додаткову інформацію від блоку управління двигуном та інших електронних систем автомобіля (зокрема, від ABS – антиблокувальної системи).
Це дозволяє точніше, ніж у звичайній АКПП, визначати моменти необхідності в перемиканнях або блокування гідротрансформатора. Електронна програма перемикання передач за характером зміни швидкості при даному навантаженні на двигун може легко і миттєво обчислити силу опору руху автомобіля і при необхідності підлаштовуватись: ввести відповідні поправки в алгоритм перемикання. Наприклад, пізніше включати підвищені передачі повністю завантаженому транспортному засобі.
В іншому, АКПП з електронним управлінням так само, як і звичайні, «не обтяжені електронікою» гідромеханічні коробки, використовують гідравліку для включення муфт та гальмівних стрічок. Однак у них кожен гідравлічний контур управляється електромагнітним, а чи не гідравлічним клапаном.
Перед початком руху насосне колесо обертається, реакторне та турбінне залишаються у нерухомому стані. Реакторне колесо закріплене на валі за допомогою обгінної муфти, у зв'язку з чим може обертатися лише в один бік. Коли водій включає передачу, натискає на педаль газу – оберти двигуна зростають, насосне колесо набирає обертів і потоками олії розкручує турбінне колесо.
Олія, що відкидається назад турбінним колесом, потрапляє на нерухомі лопатки реактора, які додатково підкручують потік цієї рідини, збільшуючи його кінетичну енергію, і направляють на лопаті насосного колеса. Таким чином, за допомогою реактора зростає момент, що крутить, що і потрібно транспортному засобу, що набирає розгін. Коли автомобіль розігнався, і почав рухатися з постійною швидкістю, то насосне та турбінне колеса обертаються приблизно з однаковими обертами. Причому потік олії від турбінного колеса потрапляє на лопаті реактора вже з іншого боку, завдяки чому реактор починає обертатися. Зростання моменту, що крутить, не відбувається, і гідротрансформатор переходить в рівномірний режим гідромуфти. Якщо ж опір руху автомобіля почав зростати (наприклад, автомобіль почав їхати на підйом, у гору), то швидкість обертання провідних коліс, а, відповідно, і турбінного колеса, падає. У цьому випадку потоки олії знову загальмовують реактор - і момент, що крутить, зростає. Таким чином, здійснюється автоматичне регулювання крутного моменту, залежно від змін у режимі руху транспортного засобу.
Відсутність жорсткого зв'язку в гідротрансформаторі має як переваги, так і недоліки. Плюси полягають у тому, що момент, що крутить, змінюється плавно і безступінчасто, демпфуються крутильні коливання і ривки, що передаються від двигуна до трансмісії. Мінуси перебувають насамперед у невисокому ККД, оскільки частина корисної енергії просто втрачається при «перелопачуванні» масляної рідини і витрачається на привід насоса АКПП, що, зрештою, призводить до збільшення витрати палива.
Але згладжування цього недоліку в гидротрансформаторах сучасних АКПП застосовується режим блокування. При режимі руху, що встановився, на вищих передачах автоматично включається механічне блокування коліс гідротрансформатора, тобто він починає виконувати функцію звичайного класичного механізму зчеплення. При цьому забезпечується жорсткий безпосередній зв'язок двигуна з провідними колесами, як у механічній трансмісії. На деяких АКПП включення режиму блокування передбачено і нижчих передачах теж. Рух із блокуванням є найбільш економічним режимом роботи коробки-«автомата». А при підвищенні навантаження на провідних колесах блокування автоматично вимикається.
При роботі гідротрансформатора відбувається значне нагрівання робочої рідини, тому в конструкції автоматичних коробок передбачається система охолодження з радіатором, який або вбудовується в радіатор двигуна, або встановлюється окремо.
Будь-яка сучасна коробка-«автомат» має на важелі-селекторі кабіни такі обов'язкові положення:
- Р - паркінг, або паркувальна блокування: блокування провідних коліс (не взаємодіє зі гальмом стоянки). Аналогічно, як на "механіці" машину залишають "на швидкості" при постановці на стоянку;
- R – реверс, передача заднього ходу (її завжди заборонено було активувати в момент руху автомобіля, а потім у конструкції передбачили відповідне блокування);
- N - нейтралка, режим нейтральної передачі (активується при нетривалій стоянці або при буксируванні);
- D – драйв, рух переднім ходом (при цьому режимі буде задіяний весь передавальний ряд коробки, іноді відсікаються дві вищі передачі).
Також може мати деякі додаткові, допоміжні або розширені режими. Зокрема:
- L - «знижка», активація режиму зниженої передачі (малий хід) з метою пересування у складних дорожніх або позашляхових умовах;
- O/D - овердрайв. Режим економії та розміреного переміщення (за будь-якої можливості коробка-«автомат» перемикається нагору);
- D3 (O/D OFF) - дезактивація найвищого ступеня для активної їзди. Задіюється гальмуванням силовим агрегатом;
- S – передачі розкручуються до максимальних обертів. Може бути можливість ручного керування коробкою.
- На АКПП може бути і спеціальна кнопка, яка забороняє перехід на вищу передачу при обгоні.
Переваги і недоліки коробки-«автомата»
Як уже зазначалося, вагомими перевагами автоматичних коробок передач, порівняно з механічними, є: простота та комфорт керування транспортним засобом для водія: зчеплення вичавлювати не потрібно, працювати важелем перемикання передач теж. Особливо це актуально в поїздках містом, які і становлять, зрештою, левову частку пробігу автомобіля.
Перемикання передач на «автоматі» виходять більш плавними та рівномірними, що сприяє захисту двигуна та провідних вузлів автомобіля від перевантажень. Витратні частини (наприклад, диск зчеплення або трос) відсутні, тому і вивести з ладу АКПП, у цьому сенсі, складніше. В цілому ресурс багатьох сучасних АКПП перевищує ресурс механічних коробок передач.
До недоліків автоматичних коробок відносять більш дорогу і складну, ніж у МКПП, конструкцію; складність ремонту та його високу вартість, нижчий ККД, найгіршу динаміку та підвищену, порівняно з МКПП, витрату палива. Хоча, вдосконалена електроніка коробок-«автоматів» ХХI століття справляється з правильним вибором моменту, що крутить, вже не гірше досвідченого водія. Сучасні автоматичні коробки часто обладнані додатковими режимами, що дозволяють підлаштовуватися під певний стиль водіння – від спокійного до «жвавого».
Серйозним недоліком автоматичних коробок перемикання передач називають неможливість максимально точного та безпечного перемикання передач в екстремальних умовах – наприклад, на складному обгоні; на виїзді з кучугури або серйозного бруду швидким перемиканням задньої та першої передачі («у розгойдування»), при необхідності запуску двигуна «з штовхача». Потрібно визнати, що АКПП ідеально підходять головним чином для звичайних поїздок без позаштатних ситуацій. Насамперед – міськими дорогами. Не дуже пристосовані коробки-"автомати" і для "спортивного водіння" (динаміка розгону трохи відстає від "механіки" у зв'язці з "просунутим" водієм", і для ралі по борозни (не завжди може ідеально пристосуватися до зміни умов руху).
Що стосується витрати палива, то у автоматичної коробки він у будь-якому випадку буде більшим, ніж у механічної. Однак, якщо раніше цей показник становив 10-15%, то в сучасних автомобілях він знизився до малоістотних позначок.
Загалом застосування електроніки істотно розширило можливості автоматичних коробок перемикання передач. Вони отримали різні додаткові режими роботи: такі, як економічний, спортивний, зимовий.
Різке зростання поширеності коробок-«автоматів» було викликано появою режиму «Autostick», який дозволяє водієві, за бажання, самостійно вибирати потрібну передачу. Кожен виробник дав такому типу автоматичної коробки свою назву: «Audi» – «Tiptronic», «BMW» – «Steptronic», і т.п.
Завдяки просунутій електроніці в сучасних АКПП стала доступною і можливість їх «самовдосконалення». Тобто зміни алгоритму перемикань залежно від конкретного стилю керування «господарем». Електроніка надала розширені можливості також для самодіагностики АКПП. І йдеться не лише про запам'ятовування кодів несправностей. Програма управління, контролюючи зношування фрикційних дисків, температуру масла, оперативно вносить необхідні корективи в роботу автоматичної коробки передач.
Пристрій та принцип дії гідротрансформатора
Гідротрансформатор являє собою гідравлічний механізм, що включає між двигуном і механічною силовою передачею автомобіля і забезпечує автоматичну зміну переданого від двигуна крутного моменту відповідно до змін навантаження на веденому валу.
У найпростішому гідротрансформаторі є три робочі колеса з лопатками: насосне і турбінне колеса, що обертаються, і нерухоме колесо - реактор. Колеса зазвичай виготовляють шляхом точного лиття з міцних легких сплавів; лопатки роблять криволінійними. Зсередини лопатки коліс закриті круглими стінками, що утворюють усередині коліс малу кільцеву порожнину круглого перерізу невеликого діаметра (тор). Поруч розташовані колеса з лопатками утворюють кільцеву замкнуту по колу порожнину, в якій циркулює залита в гідротрансформатор робоча рідина (спеціальна олія).
Насосне колесо з'єднане з корпусом (ротором) та через нього з колінчастим валом двигуна. Турбінне колесо пов'язане через ведений вал із силовою передачею автомобіля. Реактор закріплений нерухомо на втулці з'єднаної з картером. Ротор гідротрансформатора з розташованими у ньому робочими колесами встановлений на підшипниках усередині закритого картера.
Для того, щоб масло постійно заповнювало робочу порожнину коліс, а також з метою охолодження, масло при роботі гідротрансформатора безперервно нагнітається з масляного резервуара в робочу порожнину коліс шестерним насосом і зливається назад в резервуар.
При роботі гідротрансформатора масло, що нагнітається в робочу порожнину коліс, захоплюється лопатками насосного колеса, що обертається, відкидається відцентровою силою до зовнішньої окру?кности, потрапляє на лопатки турбінного колеса 3 і внаслідок створюваного при цьому напору приводить його в рух разом з веденим валом. Далі масло надходить на лопатки нерухомо закріпленого колеса-реактора, що змінює напрямок потоку рідини, і потім знову надходить у насосне колесо, безперервно циркулюючи по замкнутому колу внутрішньої порожнини робочих коліс (як зазначено стрілками) і беручи участь у загальному обертанні з колесами.
Наявність нерухомого колеса-реактора, лопатки якого розташовані так, що вони змінюють напрямок потоку рідини, що проходить через нього, сприяє виникненню на лопатках реактора деякого зусилля, що викликає появу реактивного моменту, що впливає через рідину на лопатки турбінного колеса додатково до моменту, що передається на нього від насос.
Таким чином, наявність реактора дає можливість отримувати на валу турбінного колеса момент, що крутить, відмінний від моменту, що передається двигуном.
Чим повільніше обертається турбінне колесо в порівнянні з насосним колесом (наприклад, при зростанні прикладеної до валу турбінного колеса зовнішнього навантаження), тим значніше лопатки реактора змінюють напрямок потоку рідини, що проходить через нього, і тим більший додатковий момент передається від реактора турбінного колеса, внаслідок чого збільшується крутний.
Мал. 1. Схеми та характеристики гідротрансформаторів: а - одноступінчастого; б - комплексного
Властивість гідротрансформаторів автоматично змінювати (трансформувати) співвідношення моментів на валах залежно від співвідношення чисел оборотів на ведучому і провідному валах (і, отже, від величини зовнішнього навантаження) є їх основною особливістю. Таким чином, дія гідротрансформатора аналогічна дії коробки з автоматичною зміною передавальних чисел.
Основними показниками, що характеризують властивості гідротрансформатора, є: відношення моментів на веденому та провідному валах, що оцінюється коефіцієнтом трансформації; відношення чисел оборотів на веденому та провідному валах, що оцінюється передатним ставленням, і к. п. д. гідротрансформатора.
Зміна основних показників гідротрансформатора в залежності від числа оборотів веденого валу або в залежності від величини передавального відношення i може бути представлена у вигляді графіка, що називається зовнішньою характеристикою гідротрансформатора.
Як видно з зовнішньої характеристики, при зменшенні числа оборотів веденого валу щ і зменшення передатного відношення крутний момент М2 значно зростає з відповідним зростанням коефіцієнта трансформації К. При повній зупинці веденого валу через значне навантаження крутний момент М2 на веденому валу і відповідно коефіцієнт трансформації досягають максимально. Таке протікання моменту М2 забезпечує машині, на якій встановлений гідротрансформатор, можливість автоматично пристосовуватися до навантажень, що змінюються, і долати їх, замінюючи собою дію коробки передач.
У разі, якщо зміна навантаження і крутного моменту М2 на веденому валу впливає на величину крутного моменту двигуна Мх і число його оборотів пх і вони при різних передавальних числах змінюються, такий гідротрансформатор називається прозорим на відміну від непрозорого гідротрансформатора, у якого зміна зовнішнього навантаження двигуна не надає.
На легкових автомобілях застосовують в основному прозорі гідротрансформатори, тому що вони за наявності карбюраторного двигуна забезпечують кращі тягові та економічні якості автомобіля при розгоні та зменшують шум при роботі двигуна внаслідок падіння числа його обертів при торканні автомобіля з місця.
На вантажних автомобілях із дизелями застосовують малопрозорі гідротрансформатори.
гідротрансформатора, як видно з характеристики, при різних режимах роботи не залишається постійним і змінюється від нуля при повному гальмуванні веденого валу до деякого максимального значення і знову падає до нуля при повному розвантаженні веденого валу.
Максимальне значення к. п. д. для конструкцій існуючих гідротрансформаторів коливається в межах 0,85-0,92.
Розглянутий характер зміни к. п. д. гідротрансформатора обмежує зону його дії з малими втратами потужності та задовільними значеннями к. п. д.
Основним заходом, що покращує протікання к. п. д. гідротрансформатора і збільшує діапазон режиму роботи його при сприятливих значеннях к. п. д., є поєднання в одному механізмі властивостей гідротрансформатора і гідромуфти. Такі гідротрансформатори називають комплексними.
Особливістю конструкції комплексного гідротрансформатора (рис. 308 б) є те, що реактор в ньому закріплений па нерухомій втулці 6 не жорстко, а встановлений на муфті вільного ходу.
При числі оборотів веденого валу, значно меншому кількості оборотів ведучого валу, що відповідає підвищеному навантаженню на веденому валу, потік рідини, що виходить з турбінного колеса, вдаряється в лопатки реактора з тильного (стосовно напрямку обертання) сторони. При цьому, прагнучи обертати колесо у зворотний бік від загального обертання, потік, що створюється зусиллям заклинює реактор нерухомо на муфті вільного ходу. При нерухомому реакторі вся система працює як гідротрансформатор, забезпечуючи необхідну трансформацію крутного моменту і сприяючи подоланню навантажень, що змінюються.
При зниженні навантаження на веденому валу і значному підвищенні числа обертів турбінного колеса напрям потоку рідини, що надходить з лопаток турбіни, змінюється, і рідина вдаряється в лицьову поверхню лопаток реактора, прагнучи обертати його у бік загального обертання. Тоді муфта вільного ходу, розклинюючись, звільняє. реактор, і він починає вільно обертатися в загальному напрямку з насосним колесом. При цьому внаслідок відсутності нерухомих лопаток на шляху потоку рідини трансформація (зміна) моменту припиняється, і вся система працює як гідромуфта.
В результаті поєднання в одному механізмі властивостей гідротрансформатора та гідромуфти, що вступають в дію в залежності від співвідношення чисел оборотів провідного та веденого валів, характеристика комплексного гідротрансформатора являє собою комбінацію характеристик гідротрансформатора та гідромуфти.
До співвідношення чисел оборотів ведучого і веденого валів, що визначається передатним відношенням коли. сть в трансформації моменту, що крутить, через падіння навантаження відпадає, механізм переходить на режим роботи гідромуфти з відповідним законом протікання к. п. д. і зростанням його при повному розвантаженні до значень 0,97-0,98.
Таким чином, у комплексного гідротрансформатора зона дії механізму з високими значеннями к. п. д. значно розширюється, в результаті чого підвищується ефективність роботи автомобіля, що є основною перевагою комплексного гідротрансформатора.
Для ще більшого розширення зони дії високих значень к. п. д. і збереження хороших властивостей трансформують застосовують комплексні гідротрансформатори з двома реакторами, що вимикаються з роботи в певній послідовності.
Гідротрансформатор з одним турбінним колесом називається одноступеневим. Застосовуються також гідротрансформатори, у яких встановлені два турбінні колеса зі своїми реакторами, що підвищує трансформуючі властивості гідротрансформатора, званого в цьому випадку двоступінчастим.
Максимальне значення коефіцієнта трансформації для більшості не сильно ускладнених по конструкції (одноступінчастих) гідротрансформаторів зазвичай не перевищує значень 2,0-3,5.
До категорії: - Шасі автомобіля
Гідротрансформатор- це зовнішній вузол автоматичної трансмісії, якийпередаючи крутний момент від двигуна до трансмісії служить для розгонуза допомогою двох турбін, що обертаються в маслі, веденій і ведучій)та амортизації (і трансформації) обертального моменту від двигуна.
Гідротрансформатор часто називають на ім'я свого попередника: "гідромуфта", тому що він з'єднує як муфта (зчеплення) двигун з коробкою. Блокуючись за допомогою фрикціону зчеплення, гідротрансформатор вимикається, передаючи момент безпосередньо без втрати потужності.
На сленгу майстрів гідротрансформатор через свою форму називається " бубликом".
Гідротрансформатор, хоч і винесений за межі конструкції АКПП, є частиною коробки передач, Тому що керується гідроблоком через загальну гідравлічну систему трансмісії. А його несправності безпосередньо впливають на роботу маслонасоса, гідроблоку та на ресурс усієї коробки, як (Детальніше - ).
Функції гідротрансформатора:
Берегти коробку при різкому розгоні та гальмуванні двигуном. (Цю роботу виконують демпфер та гідравлічна рідина між турбінами)
Підвищення моменту обертання. Сама назва "Гідротрансформатор" абоTorque Converter походить від того, що при розгоні відбувається приблизно 2-х кратне збільшення крутного моменту за рахунок такого ж кратного зменшення швидкості обертання на вихідному валу.Чим вища швидкість (і менше прискорення) - тим менша ця кратність.
|
Якщо затриматися із заміною зношеного фрикціону блокування гідротрансформатора, то можуть виявлятися такі проблеми, як перегрів хаба, вібрації вихідного валу, які запускають таку ланку проблем. масляний насос. А насос це - "серце" автомата, яке качає масло в "мозки"() і до "рук-ног"(пакети зчеплення) АКПП. Більш детально «симптоми хвороб» АКПП описані. |
Які роботи виконуються під час ремонту ГДТ?
У типовий (мінімальний) ремонт гідротрансформатора входять: «розкриття» шва корпусу, ревізія та чистка миття деталей, заміна фрикціону муфти, сальників, складання та зварювання шва корпусу.
Щоб виконати розбирання агрегату, потрібен зріз складального зварного шва по екватору ГДТ на токарному верстаті, і лише після розгерметизації проводиться діагностика та заміна розхідників. Нижче роботи з перебирання цього вузла.
|
Гідротрансформатор здійснює гідразчеплення між двигуном і автоматичною коробкою передач.На відміну від механічногозчеплення в МКП, ГДТ передає крутний момент від ведучого валу відомому нечерез механічне тертя фрикціонів, а за допомогою гідравлічного тиску олії. Як вітер обертає крила млина. 
Наочно про влаштування та принцип роботи ГДТ розповідають численні відео. Коли швидкості обертання вхідного та вихідного валів зрівняються (а це конструктивно настає на швидкості 60-70 км/год), включається механічне блокування ГДТ. За допомогою фрикційної накладки поршня блокування обертання олії зупиняється, а вхідний та вихідний вали ГДТ блокуються і двигун з трансмісією з'єднуються безпосередньо. Гідротрансформатор у цьому режимі вимикається і вже механічнопередає 100% обертання без збитків. Аналогічно віджимання педалі зчеплення на МКП. Поки ГДТ працює, він витрачає кінетичну енергію від двигуна на перемішування олії і як наслідок – на нагріванняйого тертям. А в момент блокування, торкання фрикціоном сталевого диска - стирається накладка та фрикційна пилпотрапляє в олію. Ці дві побічні функції ГДТ є головними проблемами, які негативно впливають на здоров'я автоматичної трансмісії. |
|
Середній ККД типових 3-х та 4-х ступінчастих АКПП 20-го століття за режиму "міської їзди" становив від 75 до 85%. І ГДТ раніше автоматично вимикався на швидкості прибл. 60 км/год. У момент, коли вмикається механічне блокування, ККД цього вузла відразу підтягується до 100%. Аналог замкненого зчеплення МКП. Але поки навантаження від двигуна до трансмісії передає масло, що обертається - ККД цього вузла різко знижується. Чим швидше замикається муфта блокування і коротший період роботи турбін ГДТ - тим вищий середньозважений ККД автомата і тим нижча витрата палива та нагрівання олії. У 21-му столітті для всіх 6-ти та 8-миступінчастих АКПП з початком використання бортового комп'ютера та (електрорегуляторів) середньозважений ккд гідротрансформатора вдалося довести до рекордних 94-95%. Оптимізація досягається за рахунок того, що муфта блокування підключається з прослизанням для розгону так рано, як це можливо (іноді вже з 2-ї швидкості - зліва) і розблокується якнайпізніше при зниженні швидкості. Майже наближаючись до спортивного режиму роботи педалі зчеплення на МКП. Що призводить до прискореного зношування фрикціону блокування. |
"Режим регульованого прослизання" фрикціону блокування - це коли фрикціон (або кілька їх - по моді, введеній), керований тонконабудованим і комп'ютером, підтискається тиском масла на таку відстань до корпусу, що в зазорі між ними залишається найтонша плівка масла, достатньо велика для прослизання. . Схоже на прослизання сухого зчеплення при агресивному розгоні з МКП або регульоване пригальмовування коліс гальмівною колодкою. Таким чином, фрикціон блокування спільно з крильчатками турбін розкручує вал трансмісії. Спільна робота механічного та гідравлічного розгону. Програмісти деяких виробників так відрегулювали це зусилля, що у "спортивних" режимах розгону до 80% тяги посідає фрикціон та інші 20-30% всієї роботи з розгону виконують олію і турбіни. Це збільшення ККД хоч і знижує витрату палива та нагрівання олії, але призводить до забруднення олії продуктами зносу самого фрикціону. Слід зазначити, що це - додаткова опція роботи ГДТ. Якщо педаль газу натискається спокійно, то "режим прослизання" не включається і працюють переважно "вічні" турбіни і масло. А фрикціон за такого режиму роботи може прожити 300-400 ткм пробігу. Якщо раніше машину розганяв потік олії між крильчатками турбін, а муфта блокування лише трохи допомагала в кінці перед блокуванням, то в ГДТ 21-го століття все частіше розганяють машину саме фрикціони, що проковзують, а турбіни - тільки допомагають. Це ідея Мерседеса - перекласти велику частину роботи на фрикціони в сучасних східчастих. Тим самим було введено революційну зміну самого принципу роботи фрикціону. Якщо фрикціони 20-го століття працювали в режимі "Он-Офф" (зчеплення відбувалося якнайкоротше, з ударом, щоб прискорити перемикання передач), то нові покоління фрикціонів ГДТ стали працювати в режимі "Регулятора", на зразок гальмівних колодок колеса. () 
Це призвело до таких особливостей: 1. Матеріал навантаженої накладки вже не той, що був у "ліниво" працюючих вічних паперових фрикційних накладок 4-х ступок, а - графітові "хай-енерджі" склади, що відрізняються зносо- та температуростійкістю і головне - «клейкістю» (зліва).Саме ця "клейкість" накладки дозволяє передавати божевільні крутні моменти від ревучого двигуна колесам. 
І як зворотний бік медалі, ці суперстійкі та суперклейкі мікрочастинки, що відірвалися від фрикціону від багатомісячного тертя подорожують разом з маслом і "набризком" вварюються-вклеюються у всі незручні місця, починаючи від деталей гідротрансформатора, закінчуючи золотниками та каналами. 2. Напівстертий фрикціон ГДТ все менш передбачувано тримає контакт і головне - вібрує, ще сильніше нагріваючи корпус "бубліка" і сама олія. А комп'ютер не розуміє, що фрикціон стертий і посилює тиск на нього, що призводить до прискореного перегріву та остаточного зношування накладки до клейового шару. На першому місці в ремонті з великим відривом стоять "бублики" 5HP19, які майже завжди приходять у ремонт з перегрітим хабом пілота ( справа) . Щоб цю ділянку заліза конструкції вирізати та вварити новий хаб, у кожному сервісі ГДТ є спеціальне зварювальне обладнання. Досить тонка та відповідальна робота. 2А. Найнеприємніше від зношеного фрикціону - це його залишки, тобто клейовий шар,який накладка приклеюється до металу. Саме частки клею фрикціону найбільш шкідливі для гідроблоку та клапанів-золотників. Ну і фільтр звичайно. На ці гарячі краплі клею, що потрапили у найважливіші місця, налипає бруд і забиває канали. Тому розробники гідроблоків та соленоїдів слізно благають водіїв своєчасно змінювати накладку гідротрансформатора, не чекаючи її остаточного зносу. 3. Перегріте "бубликом" масло (понад 140 °) за кілька годин такого кипіння вбиває гуму сальників і ущільнювачів, а також - залишки фрикціонів ( обвуглюється целюлозна основа). І хоча в нових 6-ти ступінчастих АКПП німецьких і американських виробників замість поршня фрикційної накладки, що приклеюється на тіло, стали використовувати справжні фрикційні диски на карбоновій основі (див. вище зліва), перегрітий фрикціон служить довше, зате бруд від нього набагато агресивніший за попереднє "паперове" покоління. Тому планові заміни фрикціонів гідротрансформатора стали обов'язковою регламентною роботою на АКПП Мерседеса і ZF 6HP26/28. |
|
1. Якщо накладка зносилася нерівномірно і чути вібрації на швидкості 50-70 км, це вбиває як сам "бублик" так і сальник і масляний насос. А несправна робота насоса схожа на проблеми серця та судин, що недодає тиску "мозку", викликаючи старече недоумство. 2. Якщо накладка зносилася до нуля (а це може наступити від 100 ткм до 250 - ... ткм) то фрикціон починає "гальмувати" клейовим шаром, а попадання цього клею в "судини" гідромозків призводить до "інсульту" та проблем з перемиканнями. Якщо вчасно це помітити, ще можна ремонтувати гідроблок, але якщо покататися з місяць-другий, то на цьому клейовому нальоті налипає абразивний пил, який з'їдає тіло золотників до стану коми: "ремонтувати не можна , міняти". 3. Коли клейовий шар стерся і поршень гальмує металом по металу, то крім того що підвищується витрата палива і зменшується потужність моменту, що передається на колеса, починається посилений нагрівання масла. А далі відбувається зношування до таких вібрацій, що виникає стан: "міняти - не можна ремонтувати". А в цьому випадку замість звичайних 7 тр. за ремонт бублика, витрати відразу виростають у рази.
Якість внутрішніх поверхонь ГДТ впливає на: Динамічні характеристики розгону та втрати потужності ( уявіть як падає швидкість шхуни з нечищеним днищем) На нагрівання олії, ( найгірша гідродинаміка деталей швидше перегріває масло) Розбалансованість турбін та поява вібрацій, що вбивають втулки та сальники сусіднього вузла – маслонасоса. (як змінюється балансування колеса, на обід якого за ніч утворилася льоду) На забруднення олії через перераховані вище причини, На перевитрату палива, і тому зараз ремонт гідротрансформатора з різкою корпусу вважається регламентною операцією на кшталт зміни масла двигуна, яку необхідно робити, щоб замінити напівстертий фрикціон і відновити всі зчленування. Очистити цей нагар за допомогою рідин без розбирання - марна надія. Промивання гідротрансформатора без розтину це – хобі, щоб зайняти неспокійний розум. Промивання розчинниками може призвести до остаточного розбалансування коліс та добити накладки та сальники. |
Крім того в "бубліці" поверхні турбін і корпусу з часом втрачають гладкість через наліт, як дно корабля обростає черепашками. справа).
|
Фрикційні накладки/ Фрикційні ГДТ 
Нові гідротрансформатори 6+ ступінчастих авто мають два режими роботи: 1. Спокійний. Коли педаль газу розганяє авто приблизно у першій третині свого ходу. Тоді навантажена в основному стара добра пара турбін, що використовує вихор масла, а фрикціони ГДТ підключаються в момент вирівнювання швидкостей обертання обох валів швидким зчепленням. 2. Агресивний/Спортивнийрежим. Коли педаль газу натиснута в останній третині – біля підлоги. Тоді в справу підключаються фрикціони блокування ГДТ, відсуваючи в бік гідравлічні турбіни і ковзаючи, передають колесам крутний момент двигуна, що крутить. Уявіть площу цих "ковзаючих" фрикціонів ГДТ і силу тяги двигуна! Матеріали для цього інноваційного графітового (або кевларового) фрикціону багато разів модифікувалися (щадячи масло та гідроблок) і зараз є безліч їх типів: HTE, HTS, HTL, XTL... ( дивись зліва таблицю) для різного моменту, що крутить, різних налаштувань комп'ютера і під різного водія. Фрикціон блокування зазвичай з'їдається першим у більшості типів гідротрансформаторів. |
Що зношується у гідротрансформаторах? (Фрикціон блокування муфти гідротрансформатора)
Проблеми ГДТ можна як піраміду:
Найпоширеніша причина, що викликає необхідність ремонту гідротрансформаторів (низ піраміди). знос Фрикційної накладки Поршня блокування ГДТ - гальма . (справа)
При ремонті видаляють стару накладку, очищають місце установки від залишків клею і наклеюють нову фрикційну накладку зчеплення. Це аналог заміни зчеплення в авто з механічною КПП.
Без цієї накладки або роботи зі з'їденим фрикціоном гідротрансформатор цілком може виконувати основні функції розгону і мало хто помічає різницю в затримці блокування, або позаштатній роботі фрикціону або перегріві олії і тим більше - забруднення олії. А збільшення витрати палива багато хто готовий терпіти місяцями аби не віддавати АКПП лікарям - раптом "залікують"?
Але якщо накладку вчасно не замінити, то:
1. Залишки фрикціону і клейового складу, що зносилися і відшарувалися, потрапляють у лінію і забиваютьканали("мозки"), приводячи до ланцюгової реакції масляного голодування - нагрівання - зносу - згоряння муфт, маточок і втулок.
2. Прослизає "лиса" муфта блокування перегріваєкорпус та олія, що наводить численним проблемам як електрики (датчиків та ), так і фрикціонів.
3. Лиса муфта ковзаючи неоднорідно з'їденим фрикціоном починає вібрувати при блокуванні і цими вібраціями розбивати суміжні вузли сальника та втулки насоса. І ці вібрації ведуть до прискореного. старінню "заліза".
4. Бруд і нерівномірне зношування викликають пошкодження турбін, а коли відривається шматок металу, то в цій м'ясорубці починають лавиноподібно руйнуватися лопаті всіх 3-х коліс. Зазвичай це супроводжується скреготом, дрожінням та іншими неприємними звуками.
Якщо вчасно розпочати ремонт, то можна досить дешево врятувати рідну ГДТ. Але найчастіше доводиться шукати дорогу заміну.
Сальники та прокладки
Наступними після фрикціонів у цій піраміді зношування ГДТ стоять:- Сальники(насосного колеса, ...) внаслідок їх зносу та старіння матеріалу (ліворуч), та Ущільнювачі.
Скільки коштує середній ремонт гідротрансформатора?
Мінімальний обсяг роботи з ревізією та заміною обов'язково замінних розхідників в середньому стоїть... .
У процесі дефектування майстра можуть визначити додаткові роботи, які потрібно виконати. Що відбувається нечасто, якщо ГДТ не перетворився на "брязкальце". Тут: - .
Рідкісні проблеми гідротрансформаторів:
- поломки лопатей коліс . (трапляється не так часто, але призводить до поломки ГДТ). Визначається лише при розтині.
- перегрів та руйнування маточиниПомітно при огляді .
- розблокування обгінної муфти ,
- повне заклинюванняобгінної муфти; (трапляється не часто, перевірка)
- Заміна зношених голчастих підшипників. (трапляється не часто, але при їх поломці руйнується сам ГДТ, перевірка)
- заміна згорілого хаба, що передає обертання трансмісії. ( вище)
Для ремонту гідротрансформаторів недостатньо звичайного заводського токарного чи зварювального обладнання. Від якості та точності обробки залежить ресурс роботи цього складного вузла АТ і все це потребує організації спеціалізованого цеху, постачання запчастин та розхідників, великого досвіду фахівців – системи окремого бізнесу.
Відремонтовані ГДТ мають мінімально можливий відсоток шлюбу і зазвичай ходять до 70-80% свого первісного ресурсу. Ізавждиремонт виявляється дешевшим за заміну ГДТ. Хоча в одному випадку зста тисячі виявляється, що вбита ГДТ дешевше замінити на БУ, ніж ремонтувати.
Про необхідність своєчасного ремонту ГДТ не варто переконувати того, хто вже одного разу потрапив на капремонт автомата.
Типовий перелік робітза популярним у ремонті ГДТ 5НР19 обходиться в 7-8 тис. н. і виглядає приблизно так:
У окремих випадках після розкриття ГДТ з'ясовується необхідність заміни не розхідників, а вузлів, у разі менеджер дзвонить і погоджує роботи та вартість ремонту.
АТПШоп після приймання,
Дефектування \ ремонту зв'язується з клієнтом, повідомляє про дефекти і замінені розхідники,
Виставляє рахунок на оплату і після отримання оплати відправляє його назад Транспортною компанією.
(У більшості випадків ремонт - стандартний, як описано вище)
.
Ознаки виходу з ладу ГДТ можна знайти.
Формальною ознакою зношування фрикціону муфти ГДТ або перегріву хаба, а з ним і самого насоса є протікання масла через сальник насоса.
На пізніших та серйозніших етапах хвороби ГДТ зустрічаються такі симптоми:
Сторонні вібрації та звуки,
Ривки при перемиканні передач, особливо в районі 60-70 км/год - або перестає тягнути після набору швидкості або до цього тягне надзвичайно довго.
Збільшення витрати палива, перегрів олії (непрямі ознаки)
Практично неможливо без спецобладнання точно діагностувати зношування фрикціону ГДТ, що найчастіше і є причиною виходу з ладу гідроблоку АКПП і як наслідок і самої трансмісії.
Чим потужніший автомобіль, тим коротший середній термін служби ГДТ до капремонту. І якщо після 150 ткм (а у невбивних 4-х ступок - після 250 ткм) сальник насоса починає підтікати - значить настав час віддавати борг своєму коневі, робити капремонт.
Чи можна самостійно відновити, очистити чи промити гідротрансформатор?
Відповідь буде можлива і неприємна, але єдина - НІ, нікому ще не вдавалося відновити гідротрансформатор без розтину. Промити – вдавалося, але такий спосіб ремонту схожий на боротьбу із запахом у машині встановленням освіжувача, замість того, щоб очистити та промити попільничку.
Що не можна робити при "самолікуванні":
Однозначно не рекомендується заливати гідротрансформатор різні розчинники. Розчинники окрім олії та нагару розчиняють і гумові ущільнювачі, що призводить до прискореної смерті вузлів та кінця ресурсу ГДТ. І не розчиняють клейовий склад фрикціону, який з поршня розподілився рівномірно по всіх деталях, що обертаються. Самолікування – це хобі, за яке доведеться платити більше, ніж штатний капремонт від того, хто робить цю роботу щодня.
Нижче – порівняльна статистика (на 2012 рік) за популярністю Гідротрансформаторів в ремонті:
Принцип роботи АКППК класичний "автомат" включає кілька агрегатів, головними з яких є гідротрансформатор і механічна планетарна коробка передач.
Гідротрансформатор виконує не тільки функції зчеплення, але й автоматично змінює момент, що крутить, залежно від навантаження і частоти обертання коліс автомобіля. Гідротрансформатор складається з двох лопатевих машин - відцентрового насоса, доцентрової турбіни і розташованого між ними напрямного апарату-реактора. Насос і турбіна гранично зближені, а їх колесам надано форму, що забезпечує безперервне коло циркуляції робочої рідини. В результаті гідротрансформатор отримав мінімальні габаритні розміри та одночасно знижено втрати енергії на перетікання рідини від насоса до турбіни.
Насосне колесо пов'язане з колінчастим валом двигуна, а турбіна - з валом коробки. Тим самим у гідротрансформаторі відсутній жорсткий зв'язок між провідними та веденими елементами, а передача енергії від двигуна до трансмісії здійснюється потоками робочої рідини, кіт 
крича відкидається з лопаток насоса на лопаті турбіни.
Власне, за такою схемою працює гідромуфта, яка просто передає момент, що крутить, не трансформуючи його величину. Щоб змінювати момент, конструкцію гідротрансформатора введений реактор. Це також колесо з лопатками, проте воно жорстко прикріплене до корпусу і не обертається (зауважимо: до певного часу). Реактор розташований на шляху, яким масло повертається з турбіни в насос. Лопатки реактора мають особливий профіль, а міжлопаткові канали поступово звужуються. Тому швидкість, з якою робоча рідина тече по каналах направляючого апарату, поступово збільшується, а сама рідина викидається з реактора у бік обертання насосного колеса, як би підштовхуючи і підганяючи його. Звідси одразу два слідства. Перше - завдяки збільшенню швидкості циркуляції олії всередині гідротрансформатора при незмінному режимі роботи насоса (читай: двигуна, оскільки насосне колесо, як говорилося вище, жорстко пов'язане з колінвалом) крутний момент на вихідному валу гідротрансформатора збільшується. Друге - при незмінному режимі роботи насоса режим роботи турбіни змінюється автоматично і безступінчасто залежно 
ти від прикладеного до валу турбіни (читай: колесам автомобіля) опору.
Пояснимо ці аксіоми на конкретних прикладах. Припустимо, автомобілю, який рухався рівнинною ділянкою дороги, має бути підйом у гору. Забудемо на якийсь час про педаль акселератора і подивимося, як відреагує на зміну умов руху гідротрансформатор. Навантаження на провідні колеса збільшується, а автомобіль починає втрачати швидкість. Це призводить до зменшення частоти обертання турбіни. У свою чергу зменшується опір руху робочої рідини по колу циркуляції всередині гідротрансформатора. В результаті швидкість циркуляції зростає, що автоматично призводить до збільшення моменту, що крутить, на валу турбінного колеса (аналогічно переходу на нижчу передачу в механічних КПП) до тих пір, поки не настане рівновага між ним і моментом опору руху.
За аналогічною схемою працює автоматична трансмісія та при старті з місця. Тільки тепер саме час згадати про педаль газу, натискання на яку збільшує обороти колінчастого валу, а значить, і насосного колеса, і про те, що спочатку автомобіль, а отже, і турбіна знаходилися в нерухомому стані, але внутрішнє прослизання в гідротрансформаторі не заважало двигуну працювати на холостому двигуні. У цьому випадку момент, що крутить, трансформується в максимально можливе число разів. Зате коли досягнута необхідна швидкість, потреба в перетворенні моменту, що крутить, відпадає. Гідротрансформатор за допомогою автоматично діючого блокування перетворюється на ланку, що жорстко зв'язує його провідний і ведений вали. Таке блокування виключає внутрішні втрати, збільшує значення ККД передачі, зменшує витрату палива в режимі руху, а при уповільненні підвищує ефективність гальмування двигуном. До речі, одночасно з метою зниження все тих же втрат реактор звільняється і починає обертатися разом із насосним та турбінним колесом.
Навіщо ж до гідротрансформатора приєднують КПП, якщо він сам здатний змінювати величину моменту, що крутить, залежно від навантаження на провідні колеса? На жаль, гідротрансформатор може змінювати крутний момент з коефіцієнтом, що не перевищує 2-3,5. Як не крути, а такого діапазону зміни передавального числа недостатньо для ефективної роботи трансмісії. До того ж ні-ні та й виникає потреба у включенні зад 
його ходу або повному роз'єднанні двигуна від провідних коліс.
Коробки автоматичних трансмісій мають зубчасті зачеплення, але істотно відрізняються від звичайних механічних КПП хоча б тому, що передачі в них перемикаються без розриву потоку потужності за допомогою багатодискових фрикційних муфт або стрічкових гальм. Необхідна передача вибирається автоматично з урахуванням швидкості автомобіля та ступеня натискання на педаль газу, що визначає бажану інтенсивність розгону. За вибір передачі відповідає гідравлічний та електронний блоки керування АКПП. Водій, крім натискання на акселератор, може впливати на процес зміни передач, вибравши зимовий або спортивний алгоритм перемикання або встановивши, наприклад, при русі в складних умовах селектор КПП у спеціальне положення, яке не дозволяє автоматиці перемикатися вище за певну розгінну передачу.
Крім гідротрансформатора і планетарного механізму до складу КПП-автоматів входить масляний насос, що забезпечує гідротрансформатор і гідравлічний блок керування робочою рідиною і забезпечує мастило коробки, а також радіатор охолодження робочої рідини, яка через інтенсивне перелопачування має властивість сильно нагріватися.
Гідротрансформатор. Загальний пристрій та принцип дії
Гідротрансформатор (ГТ) (torque converter) служить для передачі моменту, що крутить, безпосередньо від двигуна до елементів автоматичної коробки передач (АКП) і складається з наступних основних частин: 
Насосне колесо чи насос (pump);
- Плита блокування ГТ (lock - up piston);
- турбінне колесо чи турбіна (turbine);
- Реактор;
- обгінна муфта (one-way clutch).
Для ілюстрації принципу дії ГТ як елемента, що передає момент, що крутить, скористаємося прикладом з двома вентиляторами. Один вентилятор (насос) включений у мережу та створює потік повітря. Другий вентилятор (турбіна) - вимкнений, проте, його лопатки, сприймаючи потік повітря, що створюється насосом, обертаються. Швидкість обертання турбіни менше, ніж у насоса, вона ніби прослизає по відношенню до насоса. Якщо застосувати цей приклад по відношенню до ГТ, то в ньому як вентилятор, включений в мережу (насос), виступає крильчатка насосного колеса.
Насосне колесо механічно пов'язане із двигуном. Як вимкнений вентилятор (турбіна) виступає турбінне колесо, з'єднане через шліци з валом АКП. Подібно до вентилятора - насоса, крильчатка насосного колеса ГТ, обертаючись, створює потік, тільки вже не повітря, а рідини (олії). Потік олії, як і у випадку з вентилятором – турбіною, змушує обертатися турбінне колесо ГТ. В даному випадку ГТ працює як звичайна гідромуфта, лише передаючи за допомогою рідини момент, що крутить, від двигуна на вал АКП, не збільшуючи його. Збільшення оборотів двигуна не призводить до скільки-небудь істотного збільшення переданого крутного моменту.
Повернімося до ілюстрації з вентиляторами. Потік повітря, що крутить лопатки вентилятора - турбіни, марно розсіюється в просторі. Якщо ж цей потік, що зберігає значну залишкову енергію, направити знову до вентилятора - насоса, він почне обертатися швидше, створюючи потужніший потік повітря, спрямований до вентилятора - турбіни. Той, відповідно, теж почне обертатись швидше. Це явище відоме як перетворення (збільшення) моменту, що крутить.
У ГТ процес перетворення крутного моменту крім насосного і турбінного коліс включений реактор, який змінює напрям потоку рідини. Подібно до повітря, що обертало лопатки вентилятора - турбіни, потік рідини (олії), що обертав турбінне колесо ГТ, все ще має значну залишкову енергію. Статор направляє цей потік назад на крильчатку насосного колеса, змушуючи її обертатися швидше, збільшуючи тим самим момент, що крутить. Чим менша швидкість обертання турбінного колеса ГТ по відношенню до швидкості обертання насосного колеса, тим більшою залишковою енергією володіє масло, що повертається статором на насос, і тим більшим буде момент, що створюється в ГТ.
За аналогічною схемою працює автоматична трансмісія та при старті з місця. Тільки тепер саме час згадати про педаль газу, натискання на яку збільшує оберти колінчастого валу, а значить, і насосного колеса, і про те, що спочатку автомобіль, а отже, і турбіна перебували в нерухомому стані, але внутрішнє прослизання в гідротрансформаторі 
не заважало двигуну працювати на холостому ходу (ефект стиснутої педалі зчеплення). У цьому випадку момент, що крутить, трансформується в максимально можливе число разів. Зате коли досягнута необхідна швидкість, потреба в перетворенні моменту, що крутить, відпадає. Гідротрансформатор за допомогою автоматично діючого блокування перетворюється на ланку, що жорстко зв'язує його провідний і ведений вали. Таке блокування виключає внутрішні втрати, збільшує значення ККД передачі, зменшує витрату палива в режимі руху, а при уповільненні підвищує ефективність гальмування двигуном. До речі, одночасно з метою зниження все тих же втрат реактор звільняється і починає обертатися разом із насосним та турбінним колесом.
Лівий малюнок - Реактор ГТ утримується обгінною муфтою; Правий малюнок – Статор ГТ обертається вільно.
Турбіна завжди має швидкість обертання меншу, ніж насос. Це співвідношення швидкостей обертання турбіни та насоса максимально при нерухомому автомобілі та зменшується зі збільшенням його швидкості. Оскільки реактор пов'язаний з ГТ через обгінну муфту, яка може обертатися тільки в одному напрямку, то, завдяки особливій формі лопаток реактора і турбіни потік масла направляється на зворотний бік лопаток реактора (рис. 4), завдяки чому реактор заклинюється і залишається нерухомим, передаючи на вхід насоса максимальну кількість залишкової енергії масла. Такий режим роботи ГТ забезпечує максимальну передачу крутного моменту. Наприклад, при рушанні з місця ГТ збільшує момент, що крутить, майже втричі. 
У міру розгону автомобіля прослизання турбіни щодо насоса зменшується і настає момент, коли потік масла підхоплює колесо реактора і починає обертати його у бік вільного ходу муфти обгінної (див. рис. 5). ГТ перестає збільшувати момент, що крутить, і переходить в режим звичайної гідромуфти. У такому режимі ГТ має ККД, що не перевищує 85%, що призводить до виділення в ньому зайвого тепла і, в кінцевому рахунку, збільшення витрати палива двигуном авт 
омобіля.
Для усунення цього недоліку використовується блокувальна плита (рис. а). Вона механічно пов'язана з турбіною, проте може переміщатися вліво і вправо. Для її зміщення вліво потік масла, що живить ГТ, подається в простір між плитою і корпусом ГТ, забезпечуючи їх механічну розв'язку, тобто плита в такому положенні не впливає на роботу ГТ.
При досягненні автомобілем високої швидкості за особливою командою від пристрою управління АКП потік олії змінюється так, що він притискає блокувальну плиту вправо до корпусу ГТ (рис. б). Для збільшення сили зчеплення на внутрішній бік корпусу наноситься фрикційний шар. Відбувається механічне блокування насоса та турбіни за допомогою плити. ГТ перестає виконувати свої функції. Двигун жорстко зв'язується із вхідним валом АКП. Звичайно, при найменшому гальмуванні автомобіля блокування негайно вимикається.
Багато хто з Вас напевно знає елементарні речі про влаштування механічної коробки передач - Ви знаєте, що двигун підключений до передачі шляхом зчеплення, адже без цього зв'язку автомобіль не зможе прийти до повної зупинки, зрозуміло, не вбивши двигун. Але автомобілі з автоматичною коробкою не мають зчеплення, яке відключало б трансмісію від двигуна. Натомість у них використовується дивовижний пристрій під назвою гідротрансформатор. Можливо, його пристрій Вам здасться дещо складним, але те, що він робить і яку зручність доставляє, просто дуже цікаво!
У цій статті ми дізнаємося, чому автоматична коробка передач автомобіля так потребує гідротрансформатора, як працює гідротрансформатор та його деякі недоліки.
Основи гідротрансформатора
Так само, як і у випадку з ручною трансмісією, автомобілю з автоматичною коробкою передач необхідно знайти спосіб, щоб одночасно тримати двигун працюючим (крутним колінчастим валом), а колеса і шестерні в коробці передач зупиненими. Автомобілі з МКПП використовують для цього зчеплення, яке повністю відключає двигун від коробки передач.
Гідротрансформатор є одним із видів гідромуфти, яка дозволяє двигуну обертатися незалежно від трансмісії. Якщо двигун обертається повільно, наприклад, коли автомобіль працює на холостому ходу на червоному сигналі світлофора, кількість моменту, що крутить, який передається через гідротрансформатор, дуже мало, і його достатньо, щоб утримати автомобіль на місці шляхом лише легкого тиску на гальмівну педаль.
Якби Ви натиснули на педаль газу в той час, як автомобіль зупинився, Вам довелося б також натиснути сильніше на гальма, щоб утримати машину від переміщення. Це відбувається тому, що при натисканні на газ двигун прискорюється, і насос через це прискорення подає більше рідини в гідротрансформатор, викликаючи більший момент, що крутить, який, у свою чергу передається на колеса.
Як показано на малюнку вище, існують чотири компоненти всередині дуже міцного корпусу гідротрансформатора:
- Насос
- Турбіна
- Статор
- Трансмісійне масло
Корпус гідротрансформатора кріпиться болтами до маховика двигуна, тобто корпус завжди крутиться з тією ж швидкістю, як і крутиться колінвал двигуна. Плавники, що складають насос гідротрансформатора, кріпляться до корпусу, тому вони також обертаються з однаковою швидкістю, як і двигун. Гідротрансформатор у розрізі на малюнку нижче показує, як усе це пов'язано усередині гідротрансформатора.
Насос усередині гідротрансформатора є одним із видів відцентрових насосів. У той час як він обертається, рідина рухається спрямовано від центру до країв, приблизно як барабан пральної машини, що обертається, під час віджиму кидає воду і одяг по своїх стінках. У той самий час, оскільки рідина прямує від центру, у цьому центрі створюється вакуум, який приваблює ще більше рідини.
Потім рідина надходить у лопаті турбіни, яка пов'язана з передачею. Саме турбіна змушує передачу крутитися, що в основному і приводить у рух Ваш автомобіль. То як рідина (точніше, масло) надходить з насоса до турбіни?! Справа в тому, що в той час, як ця рідина спрямовується від центру до країв насоса, вона зустрічає на своєму шляху лопаті насоса, які спрямовані таким чином, що рідина рикошетить про них і прямує вже вздовж осі обертання насоса геть від нього - до турбіни, яка якраз і розташована навпроти насоса.
Лопаті турбіни також трохи викривлені. Це означає, що рідина, яка надходить у турбіну зовні, повинна змінити свій напрямок, перемістившись у центр турбіни. Саме ця спрямована зміна викликає обертання турбіни.
Щоб ще простіше уявити принцип роботи гідротрансформатора, представимо ситуацію з розташованими один навпроти одного на невеликій відстані (припустимо, близько одного метра) кімнатними вентиляторами і спрямованими один навпроти одного - якщо включити один з вентиляторів, то він за рахунок своїх викривлених лопатей пожене повітря від себе до вентилятора, який стоїть навпроти нього, а тому, що стоїть навпроти нього. лени і потік повітря штовхає їх у будь-яку одну сторону (саме в той бік, в яку і почне обертатися вал вентилятора).
Але ми все ще рухаємося далі: рідина виходить з турбіни в її центрі, рухаючись знову ж таки в іншому - протилежному напрямку, ніж те, в якому вона колись увійшла в турбіну - тобто знову до насоса. І ось тут полягає велика проблема - справа в тому, що по своїй конструкції (точніше, по конструкції своїх лопатей, насос і турбіна обертаються в протилежні сторони, і, якщо рідини буде дозволено потрапити назад у насос, то це буде сильно уповільнювати двигун. Ось чому гідротрансформатор має статор, який, завдяки своїй конструкції, змінює напрям руху масла, , йде у справу - трохи допомагаючи двигуну розкручувати насос.
Важливо відзначити, що швидкість обертання турбіни ніколи не буде рівною швидкості обертання насоса, а ККД в гідротрансформаторі навіть близько не стоятиме до механічних шестерних механізмів, що передає крутний момент. Саме тому у автомобіля з АКПП значно більша витрата палива. Для боротьби з цим ефектом, більшість автомобілів має гідротрансформатор, забезпечений блокувальною муфтою. Коли потрібно, щоб дві половинки гідротрансформатора (насос і турбіна) оберталися з однаковою швидкістю (це відбувається, наприклад, коли автомобіль рухається на високій швидкості), блокувальна муфта блокує їх разом намертво, що виключає прослизання насоса щодо турбіни і, таким чином, підвищує ефективність витрати палива.
