Гидротрансформатор акпп

Преимущества и недостатки АКПП с гидротрансформатором

Альтернативой коробки-автомат с гидротрансформатором является АКПП с гидромуфтой, основное конструкционное отличие которой заключается в отсутствии гидравлического реактора, усиливающего передаваемый на трансмиссию крутящий момент. К основным преимуществам гидротрансформатора АКПП относят:

• Мягкий и плавный старт автомобиля, плавное переключение передач;

• Возможность увеличения крутящего момента силового агрегата;

• Отсутствие необходимости в техническом обслуживании на протяжении всего ресурса эксплуатации;

• Снижение вибрации трансмиссии и защита коробки от перегрузок при неравномерной работы двигателя.

Однако конструкционная сложность также привела к образованию ряда недостатков – среди минусов АКПП с гидротрансформатором требуется выделить:

• Высокую стоимость – АКПП с гидротрансформатором сложнее в производстве, а ремонт самой детали в случае неисправности выйдет в круглую сумму.

• Низкую динамику авто – часть полезной энергии двигателя уходит на раскручивание потока трансмиссионной жидкости в гидротрансформаторе, что увеличивает время набора скорости автомобиля.

Это интересно! В современных моделях АКПП низкий КПД гидротрансформатора инженеры устранили путем внедрения механизма блокировкой агрегата, принцип действия которого схож с классическим сцеплением на МКПП. Блокировка может включаться на любой передаче и позволяет передавать момент на коробку без снижения потерь мощности на раскручивание масла в ГТР.

Устройство гидротрансформатора коробки-автомат

Основное предназначение гидротрансформатора АКПП – это обеспечение плавного и своевременного перехода автоматической трансмиссии с одной передачи на другую. Первые образцы гидротрансформаторов для КПП были созданы в ХХ веке. С целью модернизации устройства ГТР, применялись новые технологии. Гидротрансформаторы АКПП становились более сложными по конструкции.

Помимо обеспечения плавности перехода на различные передачи, новые гидротрансформаторынаделены дополнительной функцией сцепления. При этом в момент переключения скоростей (понижающей либо повышающей) гидротрансформатор размыкает непосредственную связь двигателя внутреннего сгорания с коробкой передач. Гидротрансформатор АКПП частично принимает на себя силу крутящего момента. Именно это обеспечивает уникальную плавность при переключении скоростей.

В отличие от механической КПП, в автомате передача крутящего момента осуществляется не под воздействием механического трения между фрикционными дисками гидротрансформатора АКПП. Соединение двигателя и автоматической коробки передач происходит, благодаря давлению трансмиссионной жидкости

Срабатывает эффект вращения мельницы от ветра.Устройство гидротрансформатора обеспечивает сохранение целостности автоматической коробки и защиту от механических повреждений за счет важной функции – амортизации

Фрикционные диски гидротрансформатора АКПП образуют сборный пакет, состоящий из деталей мобильного и неподвижного типов. При включении передачи в магистралях создается необходимое давление. При помощи специального устройства – гидравлического толкателяфрикционы гидротрансформатора АКПП взаимно сжимаются, включается заданная скорость.

За что отвечает гидротрансформатор в автомат коробке

Гидротрансформатор характерен для двух типов коробок передач: АКПП и вариатор CVT. Фактически, гидротрансформатор АКПП является сцеплением, соединяя трансмиссию и двигатель. При этом ГДТ преобразует крутящий момент, обеспечивая плавность переключения передач.

Современные гидротрансформаторы под управлением ЭБУ «следят» за давлением рабочей жидкости, частотой и правильностью вращения лопастей, а также другими параметрами.

Что касается устройства гидротрансформатора, корпус ГДТ смонтирован в картере гидромеханической передачи и получает привод на шестерни согласующего редуктора. Гидротрансформатор включает в себя четыре основных элемента.

• Насосное колесо, соединенное с шестерней и получающее привод от согласующего редуктора и корпуса гидротрансформатора.
• Турбинное колесо, жестко закрепленное на фланце турбинного вала, являющиеся одновременно ведущим элементом планетарной коробки передач.
• Статор, он же реактор, соединенный с осью, неподвижно закрепленной на картере через обгонную муфту свободного хода. Муфта имеет наружную обойму с фигурными заклинивающими пазами, к которым пружинками поджимаются ролики. Наружная обойма муфты жестко связана с реактором и вращается с ним как одно целое. Внутренняя обойма муфты установлена на шлицах оси и подвижно закреплена в картере гидромеханической передачи.
• Механизм блокировки (фрикционные блокировки ГДТ). Этот узел состоит из корпуса, поршня с уплотнительными кольцами, крышки образующим вместе с поршнем полость заполняемую маслом, ступицы жестко соединенной с колесом и валом, двух ведущих стальных и трех ведомых металлокерамических дисков и корпуса, жестко скрепленного болтами с одной стороны с насосным колесом, а с другой с крышкой. Корпус имеет внутренние зубья для установки ведущих дисков. Во фрикционе ведущие и ведомые диски укладываются через один, причем первым к опорной поверхности укладывается диск с металлокерамическим покрытием, имеющим внутренние зубья.

При работе гидротрансформатора лопаточная система реактора насосного и турбинного колес образует внутренний круг циркуляции, который заполнен маслом (жидкость ATF).

ГДТ работает в трех режимах:

• режим трансформации крутящего момента;
• режим гидромуфты;
• режим блокировки;

Режим трансформации используется при старте машины с места, при разгоне или подъеме, а также при движении по бездорожью. При этом режиме работы ГДТ реактор неподвижен. Насосное колесо своими лопатками направляет потоки масла на лопатки турбинного колеса и приводит его в движение, но с относительно меньшей скоростью.

На выходе из лопаток турбинного колеса потоки масла ударяются в неподвижные лопатки реактора. За счет реактивной силы потоков масла крутящий момент увеличивается.

В режиме гидромуфты, вследствие уменьшения нагрузки на турбинном валу, частота вращения турбинного и насосного колес выравнивается. Реактор начинает вращаться в одном направлении с турбинным и насосным колесами. Режим гидромуфты используется при движении автомобиля по ровным дорогам с определенной скоростью.

Режим блокировки включается, как правило, после режимов гидромуфты на всех передачах. При переключении передач блокировка автоматически отключается. В режиме блокировки в полость бустера фрикционной блокировки поступает жидкость АТФ.

Жидкость перемещает поршень, сжимает пакет дисков, жестко соединяя между собой турбинное и насосное колесо. В результате колеса начинают вращаться как одно целое. Режим блокировки включается при движении автомобиля по ровным дорогам в целях уменьшения расхода топлива, на крутых спусках и т.д.

Как не допустить проблем с автоматической коробкой

​Причины поломки коробки могут возникать от ее износа, либо от неправильной эксплуатации. Многие владельцы автомобилей игнорируют периодическую замену масла в трансмиссии, что приводит к появлению проблем и перегреву коробки. В итоге движущиеся детали этого узла быстро приходят в негодность и требуют дорогого ремонта.

Также необходимо производить правильный прогрев коробки-автомата в холодное время года. Это предотвратит проблемы со смазкой движущихся деталей узла. Масло низкого качества способствует выходу из строя соленоидов. Их замена является довольно сложной и дорогостоящей работой. Нужно знать, что АКПП чувствительны к агрессивному вождению. При долгой работе мотора на повышенных оборотах фрикционы АКПП быстро изнашиваются и прогорают. Поэтому не рекомендуется использовать агрессивное вождение на автомобиле с автоматической трансмиссией.

Сложность ремонта коробок-автоматов заключается в том, что выявить неисправность можно только путем вскрытия коробки. А для этого нужно ее снимать с машины. Самому сделать качественный ремонт АКПП не получится многим владельцам автомобилей. Поэтому нужно обращаться в сертифицированные автосервисы. Работы по ремонту состоят в замене изношенных элементов, что дает возможность восстановления работы всей коробки передач. Устройство АКПП сложное, поэтому ее ремонт очень трудоемок и стоит немалых денег.

«Мазда»

На «Мазду Премаси» устанавливалась популярная АКПП 4F27E. Особых проблем с ней ни у кого нет. Главное ее достоинство – это отличная ремонтопригодность. Специалисты утверждают, что ее можно отремонтировать даже без необходимости демонтажа. Среди частых неисправностей – выгорают фрикционы в режимах «Овердрайв», а также «Реверс». Сгорает обгонная муфта.

Всему виной конструктивные особенности АКПП. С гидротрансформатором особых проблем нет. В этой коробке часто изнашивается гидроблок, выходят из строя соленоиды. Мало у кого из владельцев случались признаки неисправности гидротрансформатора АКПП. «Мазда Премаси» укомплектовывалась надежной трансмиссией.

Устройство и принцип работы гидротрансформатора

Первый подобный механизм появился в 1902 году и спустя 5 лет был установлен в конструкцию скоростного судна. Позднее, а именно в 1928 году, гидромуфта была успешно встроена в трансмиссию автобуса, после чего и — в автомобиль. Компании Дженерал Моторс и Крайслер в период с 1945 по 1980 года качественно улучшили конструкцию гидромуфты, что спровоцировало появление узла с новым названием – гидротрансформатор. Именно этим механизмом стали оснащаться всем выпускаемые АКПП, и инженеры работали лишь над его улучшением.

Гидротрансформатор коробки «автомат» — это аналог сцепления механической КПП, который работает в автоматическом режиме. Сегодня данное гидромеханическое устройство выполняет три основные функции:

• Первая – передаёт вращение от вала двигателя в механизм АКПП;
• Вторая – смягчает передачу вращения под тот лад, при котором коробка способна его принимать без проблем для себя (то есть, гидротрансформатор бережёт автомат при резких уменьшениях и увеличениях оборотов работающего мотора);
• И третья – нормализует подачу вращательного движения на коробку при разгоне (необходимо это для того, чтобы «гасить» двойное увеличение вращения, передаваемого от мотора на последующие валы).

Современные гидротрансформаторы АКПП пусть и считаются отдельными узлами от планетарного ряда (коробки), но работать без него самостоятельно не смогут. Связано это с тем, что данный механизм и гидроблок АКПП (гидроплита) неразрывно связаны. Связь у них, к слову, очень простая – второй передаёт первому нужное количество трансмиссионной жидкости, без чего просто невозможно функционирование гидротрансформатора.

Конструкция устройства также не особо сложная и представляет собой мельницу, одни лопасти которой вращаются из-за соединения с двигателем, а другие регулируют вращение при помощи гидравлического давления масла, имеющегося в механизме. Работа гидротрансформатора важна для коробки лишь при скорости движения машины до 60-80 км/ч, поэтому при достижении данной скорости все лопасти механизма блокируются в единое целое, после чего вращение передаётся к коробе напрямую. Отметим, что именно в блокировке гидротрансформатора гидроблок АКПП играет немаловажную роль, поэтому функционирование этих элементов автомата недопустимо к разделению.

Ремонт гидротрансформатора АКПП

Важнейшим узлом автоматической коробки переключения передач современного автомобиля является гидротрансформатор, передающий от двигателя крутящий момент к коробке передач и дающий возможность автоматического бесступенчатого изменения частоты вращения и крутящего момента на валу перед коробкой передач.

Отдельные элементы конструкции гидротрансформатора могут выходить из строя. Обычно эти поломки носят механический характер, поэтому электроникой автомобиля не диагностируются, и чтобы определить, какой нужен ремонт гидротрансформатора АКПП, этот узел приходится разбирать.

Муфта блокировки ГДТ

Муфта блокировки установлена на шлицах входного вала АКПП и предназначена для механического соединения насосной части и ротора.

Составные части муфты блокировки:

• поршень блокировки, посредством которого идет нажим на зону роторного колеса с фрикционным слоем;
• задняя крышка кожуха гидротрансформатроа, на которой также имеется фрикционный слой. Крышка сварена с насосной секцией;
• фрикционная накладка;
• демпфер крутильных колебаний. Является аналогом двухмассового маховика на авто с механической КПП. Призван гасить неравномерность вращения коленчатого вала, минимизируя негативное воздействие крутильных колебаний на детали коробки передач. Также демпфер смягчает момент включения/выключения муфты блокировки, что делает ее работу для водителя незаметной.

Работа системы невозможна без клапана муфты гидротрансформатора и блока управления АКПП, который считывает показания датчиков и управляет исполнительными механизмами.

Как действует гидротрансформатор АКПП

Передача крутящего момента между валами двигателя и трансмиссии осуществляется за счет движения масла в насосе и ведомой турбине. Насос нагнетает давление в гидромеханическую систему и стимулирует вращение центростремительной турбины. На лопатки этой турбины подается рабочая жидкость.

Трансмиссионное масло является не только рабочей средой для трансформатора, но и охлаждающей жидкостью для деталей АКПП и смазкой для контактирующих поверхностей. Реактор устройства, который располагается между насосом и турбиной, регулирует увеличение крутящего момента и возвращение масла с турбины на насосное кольцо. При большой разнице моментов колес реактор блокируется с помощью муфты, которая соединена с насосом.

Блокировка устройства позволяет напрямую передавать крутящий момент с коленчатого вала на трансмиссионный. Как только скорость их вращения рассинхронизируется, трансформатор снова включается в систему переключения.

Устройство гидротрансформатора коробки-автомат

Гидравлический трансформатор состоит из следующих деталей:

• насос и насосное колесо — помпа сохраняет нужное давление в системе, а колесо насоса сопряжено с коленчатым валом;
• турбина с лопатками — прочно соединяется с валом, передающим усилие мотора на АКПП;
• реакторное колесо (реактор) — сопряжено с турбинным и насосным колесом;
• блокировочная муфта — останавливает работу трансформатора для прямого сцепления коленвала и трансмиссии;
• муфта свободного хода (обгонная) — вращает реактор в направлении, противоположном движению других колес.

Все детали трансформатора заключены в герметичную систему, а рабочая жидкость движется по замкнутому циклу. Если в корпусе устройства образуется течь, то рабочее давление падает, что сказывается на разгонных характеристиках автомобиля и состоянии фрикционных дисков АКПП.

Принцип работы гидротрансформатора

Составные части гидротрансформатора АКПП.

Принцип работы гидромеханического трансформатора основан на передаче энергии и крутящего момента через рециркуляцию рабочей жидкости (ATF) между лопастями насосного кольца и лопатками турбины. Компоненты связаны между собой опосредованно, через движение масла и обгонную муфту.

Кольцо насоса вращается в такт с коленчатым валом мотора, перемещая масло между своими лопастями. Жидкость одновременно перемещается вдоль поверхности лопастей и вращается относительно центральной оси устройства. После того как насосное кольцо выбрасывает масло, оно попадает на лопатки турбины. Давление на лопатки заставляет турбину вращаться.

Сложная конфигурация лопаток позволяет создать завихрения, которые ускоряют движение потока и увеличивают крутящий момент колеса. После передачи крутящего момента на трансмиссионный вал поток направляется на статор (реактор), а затем возвращается на лопасти насоса.

Статор может регулировать скорость потока жидкости в замкнутой системе. Если он не препятствует прохождению масла, то конструкция превращается из трансформатора в муфту. Гидромуфта является одним из основных режимов работы гидротрансформатора АКПП.

Работа системы гидравлического преобразователя контролируется электронным блоком управления (ЭБУ). Для этого внутри тора установлены датчики, измеряющие давление рабочей жидкости, скорость вращения лопаток и другие параметры.

Рост скорости циркуляции автоматически приводит к увеличению крутящего момента турбинного колеса. Процесс продолжается до достижения равновесия между усилием сопротивления и скоростью потока.

Гидротрансформатор и коробка передач.

При блокировке трансформатора подача топлива в цилиндры приостанавливается, что позволяет сэкономить горючего. Движение автомобиля осуществляется «накатом», поэтому при выключенном преобразователе можно добиться торможения двигателем.

В зависимости от модели машины и алгоритмов, заложенных в ЭБУ, блокировочный механизм может запускаться как при высоких скоростях (не менее 60-70 км/ч), так и при низких (около 20 км/ч).

За счет опосредованного контакта деталей гидротрансформатор является эффективным амортизирующим устройством.

Если этот узел блокирован, а двигатель и АКПП находятся в жесткой сцепке, то коробка-автомат получает не только 100% передаваемой энергии, но и ударные нагрузки, которые негативно сказываются на ее состоянии.

«Бублик» в коробке автомат: что это такое

Итак, «бубликом» в обиходе принято называть гидротрансформатор. Такое название устройство получило благодаря своей форме. Как правило, ГДТ устанавливается в паре с «клаccическими» гидромеханическими АКПП и вариаторами CVT. Также изредка данный элемент ставится в паре с преселективными коробками.

Чтобы было понятно, гидротрансформатор фактически является сцеплением коробки-автомат. Основной его задачей является преобразование и передача крутящего момента от двигателя на коробку. При этом в устройстве нет дисков сцепления (по аналогии с МКПП), которые взаимодействуют между собой путем замыкания и прямого контакта.

Если просто, «бублик» АКПП работает подобно гидравлическому редуктору. ГДТ (гидромуфта) снижает обороты, повышает крутящий момент с коэффициентом трансформации до 2.4. При этом энергия передается через поток трансмиссионной жидкости ATF (трансмиссионного масла АКПП). Результат — мягкое включение передач, отсутствие ударных нагрузок.

В двух словах, коленвал двигателя связан с насосным колесом. Это колесо внутри ГДТ разгоняет трансмиссионное масло, после чего происходит его перенаправление на турбинное колесо. Турбинное колесо связано с АКПП. Масло раскручивает турбинное колесо, после чего перенаправляется обратно на насосное колесо.

Также жидкость попадает на лопатки направляющего колеса-реактора. Это колесо ускоряет поток жидкости и перенаправляет его в сторону вращения. В результате поток жидкости ускоряется до момента выравнивания скорости вращения насосного и турбинного колес.

В этот момент гидротрансформатор начинает работать в режиме гидромуфты, когда крутящий момент уже не преобразуется, колесо-реактор крутится свободно, не влияя на поток жидкости.

Чем большей оказывается разница в скорости вращений насосного и турбинного колес, тем большее ускорение получает поток жидкости ATF. Однако минусом является высокий нагрев. От нагрева КПД «бублика» падает. Если же происходит выравнивание скорости вращения колес, передавать кутящий момент через жидкость уже нет острой необходимости (с учетом потерь).

По этой причине ГДТ получили элементы фрикционного сцепления, то есть передача момента основана на трении. Такой режим называется блокировка гидротрансформатора, когда происходит соединение входного и выходного валов, то есть передача момента идет напрямую.

На начальном этапе блокировка срабатывала в автоматическом режиме (к срабатыванию приводило давление рабочей жидкости). В дальнейшем АКПП получили электронное управление, а за блокировку ГДТ стал отвечать отдельный клапан.

В любом случае, основной задачей стало решение соединять валы напрямую, исключая передачу момента через масло. Также несколько изменились и функции фрикционных накладок блокировки. Подобно сцеплению механической коробки,  при разгоне автомобиля с АКПП фрикционы блокировки  ГДТ немного смыкаются, слегка пробуксовывают, при этом момент передается на коробку более эффективно, без сильных потерь.

При этом блокировка гидротрансформатора в современных АКПП происходит как можно раньше, чтобы повысить КПД. Получается, «бублик» сегодня эффективно объединяет в себе функции гидравлического редуктора и обычного механического сцепления.

Как может показаться на первый взгляд, решение оптимальное. Однако вполне очевидно, что высокий нагрев жидкости ATF никуда не делся (особенно в паре с мощными ДВС), а наличие фрикционных (трущихся) элементов блокировки в конструкции говорит о том, что они подвержены износу.

Именно по этой причине гидравлический узел, который кажется очень надежным, на самом деле  испытывает значительные нагрузки,  быстро изнашивается и вполне может выйти из строя при определенных условиях.

Другими словами, в гидротрансформаторе вполне могут возникать преждевременные и неожиданные поломки. Специалисты также не без оснований считают «бублик» слабым звеном в устройстве АКПП.

Ремонт ГТР

Для многих автовладельцев ремонт гидротрансформатора АКПП является сложной процедурой.Не все люди обладают необходимыми знаниями, свободным временем, желанием, чтобы качественно восстановить функции гидротрансформатора своими руками. Самая большая сложность в ремонте гидротрансформатора состоит в его демонтаже с автомобиля. Профессиональные механики обладают набором специальных инструментов и приспособлений, чтобы благополучно снять гидротрансформатор с коробки передач.

Непосредственный ремонт гидротрансформатора АКПП начинается с механического разрезания корпуса на токарном станке и внимательной диагностики состояния каждого механизма. В процессе ремонта гидротрансформатора необходимо заменить следующие элементы:

• корпус бублика;
• сальники;
• уплотнительные кольца.

Перед разрезанием и диагностикой демонтированного гидротрансформатора рекомендуется слить масло в подготовленный тазик, а также тщательно промыть фрикционы и другие составляющие устройства.

Замена гидротрансформатора – лучшее решение. Однако, подавляющее большинство владельцев авто склоняются к тому, чтобы не покупать новый корпус или гидротрансформатор АКПП в сборе. В этом случае производится сваривание частей корпусной детали. При этом соблюдается главное условие: обеспечение абсолютной герметичности сварного шва корпуса гидротрансформатора. После установки отремонтированного устройства на автоматическую коробку передач производится балансировка этого бублика в сборе.

Мероприятие по замене гидротрансформатора АКПП сопровождается частичной или полнойзаменой трансмиссионного масла во всей системе.

Случаются поломки гидротрансформатора АКПП, которые не подлежат восстановлению. Автомеханики рекомендуют установить новый гидротрансформатор взамен поврежденного механизма.

Чтобы увидеть, как производится ремонт гидротрансформатора АКПП на одном из специализированных предприятий, предлагается ознакомиться с материалами видео ролика, посвященного данной теме https://www.youtube.com/watch?v=hNXUsosCFh4.

Как продлить жизнь гидромуфте Автоматической КПП

Соблюдение определенных правил позволит увеличить ресурс работы гидротрансформатора.

Основные рекомендации для продления эксплуатационного периода бублика:

• при отрицательной температуре внешней среды необходимо прогревать АКПП в холостом режиме в течение 7-10 минут для достижения рабочей температуры трансмиссионного масла и, как следствие, улучшения свойств рабочей жидкости;
• при буксировании транспортного средства или езде по скользким поверхностям необходимо правильно выбирать режим для снижения вероятности проскальзывания бублика;
• регулярная проверка уровня рабочей жидкости и ее состояния;
• своевременно менять трансмиссионную жидкость, выбирая качественную и соответствующую типу АКПП;
• плавный выбор ступеней с задержкой в 2-3 секунды;
• замена масляного фильтра АКПП по мере необходимости;
• своевременная замена прокладок и сальников бублика при пробеге свыше 150000 километров или агрессивной манере езды с повышенной нагрузкой на гидротрансформатор.

Несмотря на простоту узла и его надежность, гидротрансформатор подвержен ряду поломок с характерными для них признаками.

Для увеличения эксплуатационного периода бублика необходимо своевременно проводить диагностику и ремонт узла при появлении даже малейших симптомов неисправностей и придерживаться некоторых рекомендаций, способных заметно продлить жизнь гидротрансформатору.