Как работает коробка автомат с гидротрансформатором

Что такое гидротрансформатор АКПП, устройство, принцип работы, особенности современных ГТФ: Тойота, Субару, Мазда, неисправности и способы их устранения. Гидротрансформатор АКПП (конвертер крутящего момента, ГДТ). Назначение, устройство гидротрансформатора, принцип работы и особенности.

Признаки неисправности гидротрансформатора АКПП

Даже самые надежные трансмиссии подвержены износу и неисправностям, в том числе причина поломки может крыться и в работе гидротрансформатора. Определить, что именно он является источником проблем можно по следующим характерным признакам:

• Появление легкой вибрации при наборе скорости, особенно это заметно при переключении на третью и четвертую передачи. Причиной может быть загрязнение смазывающей жидкости и, как следствие, загрязнение фильтра. Если долгое не обращать внимание, то со временем вибрационные шумы будут усиливаться, а компоненты гидротрансформатора выходить из строя. Помочь в данном случае может замена фильтра, а также всех смазывающей жидкостей.

• При переключении скоростей в коробке отчетливо слышны посторонние звуки. Как правило, их причиной являются опорные подшипники, которые со временем изнашиваются и требуют замены. Также источником шума иногда становятся игольчатые подшипники, но их износ характеризуется появлением шуршания, которое при разгоне автомобиля постепенно исчезает.

Как выглядит гидротрансформатор АКПП.

• Автомобиль не может начать движения. Это происходит лишь в крайне запущенных ситуациях, когда были повреждены лопасти турбинного колеса. В основном это происходит при механической деформации корпуса трансформатора и требует непосредственной разборки устройства и замены поврежденных деталей.

• Запах горелой пластмассы. Пахнуть может как сама АКПП, так и гидротрансформатор, в котором недостаточно смазывающей жидкости. Это может произойти вследствие разгерметизации корпуса и недостаточном уровне охлаждение крутящихся винтов.

• При движении или торможении автомобиля глохнет двигатель. Это явное свидетельство некорректной работы электроники, которая во время не подает гидротрансформатору команды активации.

Несмотря на достаточно простую конструкцию гидротрансформатор выполняет ряд важных функций в составе АКПП автомобиля. Поэтому важно следить за его техническим состоянием и проводить диагностику при появлении первых признаков неисправности.

Самостоятельно диагностировать и устранить проблемы с гидротрансформатором достаточно сложно. Это связано с тем, что симптомы неисправности не всегда точно свидетельствуют о ее источнике и причины шумов из-под капота или подергивании машины на трассе могут быть в совсем другом узле автомобиля.

Чтобы надежно проверить гидротрансформатор на неисправность его необходимо разобрать, при этом слив смазочную жидкость. После чего можно будет оценить состояние лопастных колец, степень их износа и в случае необходимости произвести соответствующий ремонт или замену. Процедура разборки гидротрансформатора достаточно длительна и требует как наличия специального оборудования, так и навыков работы с ним. Кроме того, чтобы добраться до этого узла автомобиля придется сперва выполнить демонтаж коробки передач. Поэтому при возникновении проблес этим узлом лучше сразу обратиться на СТО.

Читайте также: Что такое кикдаун в машине с АКПП.

Механизм блокировки ГДТ

Указанный механизм блокировки  обеспечивает возможность жесткой связи насоса и турбины. Если гидротрансформатор заблокирован, автоматическая коробка работает в таком режиме, когда двигатель и трансмиссия жестко связаны между собой, передача крутящего момента от ДВС на АКПП происходит без потерь.

Блокировка ГДТ в Коробке — автомат с электронным управлением работает так, что сигнал о включении блокировочного механизма поступает от ЭБУ коробкой передач, само включение блокировки происходит по заданному алгоритму, прописанному в программе.

На начальном этапе многие «автоматы» инициировали блокировку гидротрансформатора только тогда, когда автомобиль разгонялся до определенной скорости  (выше 60-70 км/ч). Более современные автоматические КПП блокируют гидротрансформатор на низких скоростях (от 20 км/ч).

В результате достигается экономия горючего не только в режиме езды по трассе, но и в  черте города, где скорость движения обычно низкая. Еще заблокированный гидротрансформатор позволяет добиться эффекта торможения двигателем на АКПП при  определенной скорости.

Если просто, ЭБУ двигателем прекращает подачу горючего в цилиндры в тот момент, когда сработала блокировка гидротрансформатора. В это время вал двигателя продолжает вращаться благодаря движению автомобиля «накатом», а не за счет получения энергии от сгорания топлива в цилиндрах.

Казалось бы, блокировка гидротрансформатора позволяет улучшить характеристики трансмиссии данного типа, добиться топливной экономичности, повысить КПД и т.д. С одной стороны, это так, однако жесткая связь ДВС и коробки путем блокировки ГДТ также означает, что на мотто и трансмиссию начинают передаваться ударные нагрузки.

В результате уменьшается ресурс коробки автомат, так как включение блокировочного механизма повышает нагрузки и быстрее изнашивает фрикционы АКПП. Также происходит быстрое загрязнение трансмиссионного масла, передачи с заблокированным гидротрансформатором включаются не так плавно.

Признаки неисправности гидротрансформаторов АКПП

Признаками неполадок в гидротрансформаторе являются:

• вибрация, жужжание во время езды — часто свидетельствуют о повышении вязкости масла, снижении его охлаждающих и смазочных характеристик, засорении масляного фильтра;
• механический шум в коробке передач, шуршание, которое становится слабее во время движения, — могут возникать вследствие износа подшипников трансформатора;
• скрежет и стук в области тора или АКПП — являются признаком критической деформации, выпадения или разрушения лопастей насоса, лопаток турбины и реактора;
• запах расплавленного пластика в салоне, который усиливается при наборе скорости, — свидетельствует о перегреве деталей трансформатора, засорении системы охлаждения или снижении уровня масла вследствие потери герметичности;
• снижение способности к разгону — может быть обусловлено износом или повреждением муфты свободного хода;
• резкие толчки при автоматическом и полуавтоматическом переключении передач — могут свидетельствовать как о загрязнении и низком уровне масла, так и о проблемах с гидроблоком;
• пробуксовка — является признаком износа муфты, загрязнения рабочей жидкости или падения давления масла в системе;
• остановка автомобиля — возникает при повреждении шлицев, которые соединяют турбинное кольцо и вал коробки-автомата;
• активация аварийного режима — может быть связана с неисправностями муфт и контактирующих деталей, наличием металлической стружки в ATF, попаданием крупного обломка детали в турбину или неисправностями электроники;
• выключение двигателя при смене передач — может свидетельствовать о неисправностях в ЭБУ или перегреве электронной системы управления.

При самостоятельной проверке трансмиссионной жидкости и техобслуживании машины могут обнаружиться и другие симптомы неполадок: снижение уровня масла в АКПП, помутнение ATF, загрязнение металлической пудрой и др. Эти поломки устраняются после диагностики трансформатора. Причиной снижения уровня масла часто становится наличие течи в корпусе устройства.

Наиболее уязвимыми зонами являются уплотнители и сальники. Появление металла в пробе ATF свидетельствует об износе торцевой шайбы, реже — других деталей гидромуфты.

Неисправность может быть вызвана комплексом факторов. Например, при износе фрикционной накладки устройства блокировки ее остатки забивают каналы системы, приводя к масляному голоданию трансформатора, перегреву его механической и электронной частей, вибрации и неравномерному износу сальников и втулок. Несвоевременная замена изношенных частей может привести к тому, что грязь и куски деталей повредят лопасти всех трех рабочих колец.

Устройство гидротрансформатора АКПП

Что такое гидротрансформатор в АКПП или «бублик», как его называют механики? ГДТ — это гидропривод, который связывает двигатель и автомат без жесткого соединения. Играет роль сцепления в аналогии с МКПП.

Гидроприводы бывают двух видов: гидромуфта и гидротрансформатор. Разница между ними заключается в возможности трансформатора преобразовывать крутящий момент. В то время как гидромуфта может только передавать. «Бублик» АКПП работает в обоих режимах с автоматическим переключением, поэтому его можно назвать гибридным агрегатом.

Для чего в АКПП нужен гидротрансформатор? Узел имеет несколько назначений:

• обеспечивает бесступенчатое переключение скоростей и плавное движение автомобиля;
• гасит вибрации и удары от работы двигателя и трансмиссии, продлевая их срок службы;
• позволяет работать двигателю на холостом ходу;
• способствует торможению двигателем;
• повышает проходимость автомобиля в тяжелых условиях, непрерывно передавая крутящий момент от двигателя к колесам.

Устройство гидротрансформатора АКПП основано на законах гидравлики. Механическая сила двигателя переходит в «бублик» и превращается в гидравлическую энергию за счет движения потока жидкости в полости ГДТ. Возникает давление и кинетическая энергия, которые заставляют вращаться вал трансмиссии. А от него крутящий момент переходит в планетарный механизм переключения передач.

В теории АКПП могла бы состоять только из гидротрансформатора. Но на больших скоростях его КПД сильно снижается. Передаточное отношение «бублика» ограничено. Он не может обеспечить движение задним ходом или достаточное количество передач. Поэтому в АКПП за гидротрансформатором устанавливают планетарный редуктор, который способен получить любое передаточное число в заданном диапазоне.

Одним из передовых разработчиков восьми скоростных коробок передач с гидротрансформатором является немецкая компания ZF. Высокотехнологичные трансмиссии этого производителя устанавливают в автомобилях Jeep, BMW, Volkswagen, Audi, Jaguar, Cadillac, Infinity.

Зачем нужен гидротрансформатор (бублик) в АКПП

Гидравлический трансформатор является одним из важнейших агрегатов автомобиля, обеспечивающий связь между мотором и трансмиссией, по сути выполняющий функции сцепления и некоторые другие.

Из-за внешнего сходства с хлебобулочным изделием он получил название «бублик» среди автомехаников.

Читайте также: Автоматическая Коробка Передач АКПП — принцип работы, устройство и эксплуатация

Основные функции гидротрансформатора:

• передача крутящего момента с его двукратным преобразованием в сторону увеличения;
• частичное выполнение функции сцепления как в МКПП, при изменении ступеней бублик разрывает прямую связь ДВС и трансмиссии;
• защита АКПП при быстром наборе скорости и торможении двигателем;
• при смене передачи гидравлический трансформатор частично забирает крутящий момент на себя, обеспечивая плавную смену ступеней.

Описание конструкции гидротрансформатора

Гидротрансформатор расположен в корпусе АКПП и соединен с масляным насосом через входной вал трансмиссии. С противоположной стороны «бублик» крепится к маховику двигателя через резьбовые бобышки.

Детали гидротрансформатора АКПП находятся в герметичном кожухе, где погружены в жидкость ATF. Из-за тороидальной формы корпуса гидротрансформатора его и прозвали «бубликом». Чтобы добраться до начинки, нужно аккуратно разрезать сварной шов по экватору кожуха.

В разрезе гидротрансформатор АКПП представляет собой набор лопастных колес и муфт, установленных на одной оси:

• насосное колесо;
• турбинное колесо;
• реакторное колесо;
• обгонная муфта;
• муфта блокировки.

Насосное колесо приварено к крышке корпуса, который соединяется с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо конструктивно похоже на насосное и установлено напротив с небольшим зазором. Турбина жестко связана с входным валом трансмиссии.

ЧитатьКак управлять автоматической коробкой передач

Между насосом и турбиной стоит реактор. Он зафиксирован на муфте свободного хода, которая крепится на втулке входного вала. Муфта блокировки находится за турбиной.

На кинематической схеме изображено, как расположены основные части гидротрансформатора, и показана траектория движения потока жидкости. Конструктивно гидротрансформатор АКПП представляет собой устройство прямого хода, когда лопастные колеса заставляют жидкость циркулировать в таком порядке: насос — турбина — реактор — насос.

Гидротрансформаторы с обгонной муфтой называют комплексными.

Составные части гидротрансформатора

Основу насосного и турбинного колес гидротрансформатора составляет чаша, отлитая из легкого сплава. На внутренней и наружной поверхности чаши вырезаны пазы, между которыми расположены лопатки. Лопатки изготовлены штамповкой и соединены между собой торическим диском с помощью подгибных усиков. Дополнительно лопатки на чаше застопорены кольцом.

Кривизна чаши и сложная форма лопаток рассчитаны под требование увеличить эффективность циркуляции жидкости. Таким образом, конструкция колес обеспечивает необходимую скорость и направление движения масла.

Турбинное колесо опирается на вал посредством ступицы и подшипников скольжения или качения. Подшипник воспринимает радиальные и осевые нагрузки.

Ступица насоса обычно используется для привода масляного насоса, расположенного за гидротрансформатором. Привод срабатывает при заходе торцевых шлицев ступицы в соответствующие пазы ведущей шестерни насоса.

Реактор представляет собой 2 металлических кольца разных диаметров. Между кольцами приварены лопасти под заданным углом наклона. Окно лопатки реактора со стороны турбины шире, чем со стороны насоса. Это решение позволяет создавать необходимое давление жидкости.

Все рабочие механизмы размещенные в корпусе бублика

Реактор установлен на муфте свободного хода роликового типа. Муфта состоит из внешней и внутренней обоймы, между которыми находятся ролики и стопорные элементы. Внутренняя обойма зафиксирована на валу, а внешняя соединена с реактором. Когда ролики свободно перекатываются — обоймы вращаются независимо. При стопорении роликов пружинами обоймы сцепляются и могут двигаться только в направлении вала. Обгонная муфта обладает высокой нагрузочной способностью и износостойкостью

Для увеличения КПД и экономичности «бублика» в АКПП в конструкцию введена муфта блокировки. В ее состав входят: корпус, поршень с фрикционным диском и ступица. Корпус выполнен в виде диска с пазами, в которых установлены пружины. Они выполняют роль демпфера крутильных колебаний. Поршень представляет собой круглую металлическую плиту с приклеенным фрикционным диском со стороны корпуса ГДТ.

В автоматах с 6 ступенями муфта блокировки гидротрансформатора может работать в трех состояниях: разомкнутом, с проскальзыванием и замкнутом. Режим зависит от включенной передачи, нагрузки двигателя и скорости автомобиля. Обычно при разгоне блокировка сначала работает с регулируемым проскальзыванием, а потом замыкается.

Принцип работы Общая информация Устройство

Принцип работы Общая информация Устройство

Конструкция гидротрансформатора для автоматической коробки передач состоит из трёх колец с лопастями. Все три кольца согласно вращаются и располагаются в одном корпусе. Внутри корпуса находится рабочая жидкость, которая позволяет смазывать и охлаждать подвижные элементы. Насаживается гидротрансформатор на коленчатый вал, и далее соединяется непосредственно с коробкой передач. Рабочая жидкость нагнетается внутрь корпуса устройства при помощи специальной помпы. Помпа позволяет обеспечить необходимое давление, а при проблемах с герметичностью конструкции появляются активные утечки рабочей жидкости, что в свою очередь приводит к повреждению механических вращающихся элементов.

Современные гидротрансформаторы, которые используются на автомобилях с АКПП, имеют полностью компьютерное управление, а многочисленные датчики следят за давлением и скоростью движения валов внутри ядра трансформатора. Необходимо сказать, что подобное усложнение конструкции привело к снижению надёжности устройства и на устройство гидротрансформатора в целом. В особенности на эксплуатационный срок и показатели надёжности сказывается эксплуатация в максимально жёстких режимах, что характерно для современных автомобилей.

Работа гидротрансформатора Видео

Контроль работы гидротрансформатора и его оптимизация с работой коробки передач выполняется при помощи специального блока управления. Это полностью автоматическая система управления получает данные с многочисленных датчиков, установленных в коробке и самом гидротрансформаторе. При появлении каких-либо проблем в работе устройства автоматика выводит сообщение об ошибке. В отдельных случаях может отмечаться полная блокировка работы гидротрансформатора, что приводит к отключению двигателя при изменении режимов работы коробки. Также необходимо отметить, что большинство поломок трансформаторов происходит на механическом уровне. Поэтому при выполнении диагностики автомобиля точно определить характер и место поломки затруднительно. Необходимо разбирать повреждённый элемент и визуально проводить его осмотр. Только так возможно определить имеющуюся поломку.

• Справочник по неисправностям АКПП

Инженеры ведущих автопризводителей постоянно проводят изыскания, которые должны позволить повысить показатели надёжности техники и устранить проблемы в работе данного устройства. Появление новых конструкторских разработок позволяет существенно модернизировать гидротрансформатор, который сегодня может с легкостью использоваться на автомобилях, оснащенных дизельными моторами. Для таких дизельных моторов характерен высокий показатель крутящего момента. Если ранее трансмиссии с трудом справлялись с высокими показателями крутящего момента и достаточно быстро выходили из строя, то сегодня существенным образом повысилась надёжность автоматических коробок передач и гидротрансформаторов.

Гидротрансформатор АКПП устройство

Теоретически срок эксплуатации гидротрансформатора совпадает с эксплуатационным сроком автоматической коробки передач. Однако, как и любой другой механический элемент, он может выходить из строя и требовать ремонта. В отдельных случаях необходимо проводить полную замену гидротрансформатора, что приводит к существенным расходам автовладельца на ремонт гидротрансформатора.

Устройство автоматической коробки передач и принципы работы

Основные элементы конструкции АКПП всегда одинаковые:
Гидротрансформатор, который выполняет роль cцепления. Через него и передается вращательное движение на колеса автомобиля. Его главная задача обеспечивать равномерное вращение без толчков. Гидротрансформатор состоит из больших колес с лопастями, погруженными в гидротрансформаторное масло. Передача момента осуществляется не за счет механического устройства, а с помощью масляных потоков и давления. В гидротрансформаторе располагается и реактор, ответственный за плавные и качественные изменения крутящего момента на колесах автомобиля.

Гидротрансформатор в разрезе

Планетарная передача, которая содержит набор скоростей. В ней осуществляется блокировка одних шестерней и разблокировка других, определяя выбор передаточного числа.

Набор фрикционов и тормозных механизмов, ответственных за переход между шестеренками и выбор передачи. Эти механизмы блокируют и останавливают элементы планетарной передачи.
Устройства управления (гидроблок) – осуществляет управление устройством. Состоит из электронного блока, в котором и осуществляется управление коробкой с учетом всех факторов и датчиков, собирающих сведения (скорость, выбор режима).

Гидроблок АКПП

Как работает планетарная передача

Почему в АКПП в подавляющем большинстве случаев применяется планетарная передача, а не валы с шестернями, как в механической коробке? Планетарная передача более компактна, она обеспечивает более быстрое и плавное переключение скоростей без разрыва в передаче мощности двигателя. Планетарные передачи отличаются долговечностью, так как нагрузка передается несколькими сателлитами, что снижает напряжения зубьев.

В одинарной планетарной передаче крутящий момент передается с помощью каких-либо (в зависимости от выбранной передачи) двух ее элементов, из которых один является ведущим, второй — ведомым. Третий элемент при этом неподвижен.

Для получения прямой передачи необходимо зафиксировать между собой два любых элемента, которые будут играть роль ведомого звена, третий элемент при таком включении является ведущим. Общее передаточное отношение такого зацепления 1:1.

Передаточные отношения одиночного планетарного ряда не дают возможности оптимально использовать крутящий момент двигателя. Поэтому необходимо соединение двух или трех таких механизмов. Существует несколько вариантов соединения, каждое из которых носит название по имени своего изобретателя.

Механизм Симпсона

Планетарный механизм Симпсона, состоящий из двух планетарных редукторов, часто называют двойным рядом. Обе группы сателлитов, каждая из которых вращается внутри своей коронной шестерни, объединены в единый механизм общей солнечной шестерней. Планетарный ряд такой конструкции обеспечивает три ступени изменения передаточного отношения. Для получения четвертой, повышающей, передачи последовательно с рядом Симпсона установлен еще один планетарный ряд. Схема Симпсона нашла наибольшее применение в АКПП для заднеприводных автомобилей. Высокая надежность и долговечность при относительной простоте конструкции – вот ее неоспоримые достоинства.

Механизм Равинье

Планетарный ряд Равиньё иногда называют полуторным, подчеркивая этим особенности его конструкции: наличие одной коронной шестерни, двух солнечных и водила с двумя группами сателлитов. Главным преимуществом схемы Равиньё является то, что она позволяет получить четыре ступени изменения передаточного отношения редуктора. Отсутствие отдельного планетарного ряда повышающей передачи позволяет сделать редуктор коробки очень компактным, что особенно важно для трансмиссий переднеприводных автомобилей. К недостаткам следует отнести уменьшение ресурса механизма приблизительно в полтора раза по сравнению с планетарным рядом Симпсона. Это связано стем, что шестерни передачи Равиньё нагружены постоянно, на всех режимах работы коробки, в то время как элементы ряда Симпсона не нагружены во время движения на повышенной передаче. Второй недостаток – низкий КПД на пониженных передачах, приводящий к снижению разгонной динамики автомобиля и шумности работы коробки.

Коробка передач Уилсона состоит из 3 планетарных редукторов. Коронная шестерня первого планетарного редуктора, водило второго редуктора, и коронная шестерня третьего постоянно соединены между собой, образуя единое целое. Кроме того, второй и третий планетарные редукторы имеют общую солнечную шестерню, которая приводит в действие передачи переднего хода. Схема Уилсона обеспечивает 5 передач вперед и одну заднего хода.

Планетарная передача Лепелетье объединяет в себе обыкновенный планетарный ряд и пристыкованный за ним планетарный ряд Равинье. Несмотря на простоту, такая коробка обеспечивает переключение 6 передач переднего хода и одну заднего. Преимуществом схемы Лепелетье является ее простая, компактная и имеющая небольшую массу конструкция.

Виды АКПП

Перманентная гонка технического оснащения автомобилей, заставляет разработчиков придумывать все более изощренные технологии и конструкции, для того, чтобы обогнать конкурентов. Стоит отметить, что это положительно сказывается на развитии ходовой части ТС. Одним из наиболее важных открытий, стало изобретение автоматической коробки передач. Она сразу же начала пользоваться невероятно большим спросом, так как заметно упрощает процесс управления. К тому же она весьма простая в эксплуатации и надежная. Аналитики утверждают, что в скором будущем она полностью вытеснит из рынка МКПП.

На сегодняшний день коробка-автомат используется, как в легковых автомобилях, так и грузовиках, в независимости от типа привода.

Известно, что при управлении автомобилем с МКПП, приходится постоянно держать руку на переключателе передач, что значительно снижает концентрацию на дороге. Коробка-автомат практически лишена подобных недостатков.

Основные преимущества коробки-автомат:

• Повышается эффективность управления;
• Более плавный переход между передачами даже на высокой скорости;
• Двигатель не перегружается;
• Передачи можно переключать как вручную, так и в автоматическом режиме;

Современные АКПП, с точки зрение системы контроля и управления, можно разделить на два типа:

• Трансмиссия с гидравлическим устройством;
• Трансмиссия с электронным устройством, или так называемая роботизированная коробка;

Более понятным это должно стать после ознакомления с приведенным ниже примером:

«Представьте себе ситуацию, что автомобиль двигается по ровной дороге и постепенно приближается к крутому подъему. Если какое-то время просто со стороны наблюдать за этой ситуацией, то можно заметить, что после увеличения нагрузки, машина начинает терять скорость, и, следовательно, интенсивность вращения турбины также снижается. Это приводит к тому, что рабочая жидкость начинает противодействовать движению. В таком случае резко возрастает скорость циркуляции, что способствует увеличению КМ до того показателя, при котором возникнет равновесие в системе».

Такой же принцип работы и в момент начала движения автомобиля. Единственное отличие в том, что в данном случае еще задействуется и акселератор. Благодаря ему увеличивается интенсивность оборотов коленвала и насосного колеса, при том, что турбина остается неподвижной, что позволяет двигателю работать в холостом режиме. Стоит отметить, что КМ резко возрастает, и при достижении определенной отметки, гидротрансформатор начинает выполнять функции звена, которое соединяет воедино ведомый и ведущий элементы. Именно все эти моменты, позволяют во время движения значительно уменьшать уровень потребления горючего, и более эффективно проводить торможение двигателем в случае надобности.

Так для чего же тогда подключать АКПП к гидротрансформатору, если тот самостоятельно способен изменять интенсивность КМ?

Вот почему: коэффициент изменения крутящего момента с помощью гидротрансформатора обычно не превышает 2-3.5. Этого мало для полноценной работы автоматической коробки.

В отличие от механической, автоматическая коробка переключает скорости с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозов. Система автоматически определяет нужную скорость с учетом скорости движения и усилия на педаль акселератора.