Что такое гидротрансформатор в акпп


Ремонт гидротрансформатора - Это важно знать

Гидродинамический трансформатор ("Гидротрансформатор" или "ГДТ") - это герметично заваренный узел, передающий крутящий момент от двигателя - к автоматической трансмиссии при помощи двух вращающихся в масле турбин. Раньше этот узел носил название гидромуфта, потому что не трансформировал вращение в дополнительный момент, а лишь соединял как муфта (сцепление) двигатель с колесами.

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

Немного об истории Гидротрансформатора:

  • Первая гидромуфта была изобретена в 1902 году и установлена в 1907-м на скоростном судне.
  • В 1928 году фирма "Lysholm-Smith" первой применила гидромуфту для автобусов.
  • В 1940 году гидромуфтами стали оснащаться первые легковые авто Oldsmobile.
  • А с 1946-47 годов – гидромуфта стала использоваться серийно в производстве автомобилей (США).

Для чего нужен Гидротрансформатор в АКПП?

ГДТ позволяет отказаться от педали сцепления, обеспечивает плавность разгона и как дополнительная опция - увеличивает крутящий момент при разгоне, также позволяет двигателю работать во время остановки при включенной передаче. Это можно увидеть на примере двух вентиляторов (один из которых включен вращение передается от работающего вентилятора к не работающему. На этом примере наглядно виден основной принцип работы гидротрансформатора.

Гидротрансформатор осуществляет гидравлическое сцепление между двигателем и автоматической коробкой передач. В отличии от механического сцепления в МКПП, ГДТ передает крутящий момент от ведущего вала к ведомому не через механическое трение фрикционов, а посредством гидравлического давления масла. Как ветер вращает крылья мельницы. Наглядно о принципе работы ГДТ рассказывают многочисленные видео.

Когда скорости вращения входного и выходного валов сравняются (а это конструктивно наступает после 60-70 км/ч), включается механическая блокировка ГДТ, с помощью фрикционной накладки вращение масла останавливается, а валы двигателя и трансмиссии соединяются напрямую. Гидротрансформатор в этом режиме выключается и передает уже 100% вращения. Сравнимо с отжиманием сцепления после переключения скорости.

Фактически, пока ГДТ работает - он тратит кинетическую энергию двигателя на вращение масла и как следствие - на нагрев масла от трения. А в момент, когда он блокируется - истирается накладка и эта пыль вымывается маслом. Эти две побочных функции ГДТ и являются главными проблемами, которые влияют на жизнь автоматической трансмиссии.

КПД Гидротрансформаторов.

- Средний КПД типичных 3-х и 4-х ступенчатых АКПП 20-го века при режиме "городской езды" составлял от 75 до 85%. ГДТ выключался на скорости ок. 60 км/час. В момент, когда включается блокировка - КПД агрегата сразу подтягивается к 100%. Пока нагрузку от двигателя к трансмиссии передает вращающееся масло - КПД этого узла составляет около 60-70%.

Чем быстрее включается блокировка - тем выше средний КПД автомата.

В последних конструкциях 5-ти и 6-ти ступенчатых АКПП с введением интеллектуальной электронной системы управления и линейных соленоидов средний кпд ГДТ удалось довести до рекордных 94-95%.

Оптимизация достигается за счет того, что муфта блокировки подключается так рано, как это возможно (иногда уже со 2-й скорости) и разблокируется как можно позднее при снижении скорости. Практически приближаясь к режиму работы педали сцепления на МКПП.

Регулируемое проскальзывание муфты

"Режим регулируемого проскальзывания" фрикциона блокировки - это режим, когда фрикцион (или несколько - по моде введенной Мерседесом) управляемый тонконастроенным линейным соленоидом и компьютером поджимается на такое расстояние к корпусу, что между ними остается тончайшая пленка масла, которая достаточна для проскальзывания и отвода температуры от трущейся поверхности, но заставляет корпус вращаться. Очень похоже на проскальзывание сцепления при агрессивном разгоне с МКПП или на регулируемое притормаживание колес.

Таким образом фрикцион совместно с крыльчатками турбин раскручивает вал трансмиссии, что кроме увеличения КПД, приводит к дополнительному нагреву и загрязнению масла продуктами износа этого фрикциона.

Если раньше разгонял машину поток масла между крыльчатками турбин, а муфта блокировки только помогала, то в ГДТ 21-го века все чаще разгоняют машину фрикционы "проскальзывающие" с тончайшими зазорами, заполненными маслом, а турбины - только помогают. Идея, придуманная фирмой Мерседес, используется и в современных 7-ми и 8-ми ступенчатых АКПП.

То есть введено революционное изменение самого принципа работы фрикциона. Если фрикционы 20-го века работали в режиме Он-Офф (сцепление происходило как можно короче и с небольшим толчком, чтобы ускорить переключение передач), то новый принцип включения и новые фрикционы ГДТ привели к тому, что блокировка ГТД стала работать по принципу тормозных колодок колеса. То есть с тонкой регулировкой силы и времени сцепления.

Это привело к таким особенностям:

1. Материал нагруженной накладки фрикциона теперь стал не тот, что был у "лениво" работающих бумажных фрикционных накладок 4-х ступок, а - графитовые "хай-энерджи" составы, отличающиеся износо- и температуро-стойкостью и клейкостью. И эти суперстойкие и суперклейкие микрочастицы, оторвавшиеся от фрикциона путешествуют вместе с маслом и "набрызгом" ввариваются-вклеиваются во все неудобные места, начиная от деталей гидротрансформатора, кончая деталями и каналами гидроблока и соленоидов.

2. Полуистертый фрикцион все хуже держит контакт и все сильнее проскальзывает, еще сильнее нагревая корпус "бублика" и масло. А компьютер не понимает, что фрикцион стерт и продолжает заставлять его работать с длительном проскальзывании, что приводит к быстрому перегреву масла, а соответственно и трансмиссии.

Так на первом месте по колличеству ремонтов с большим отрывом стоят бублики 5HP19, которые почти всегда приходят в ремонт с изношенным до металла фрикционом и перегретым хабом привода маслонасоса. Этот участок конструкции приходится вырезать и вваривать новый. Довольно сложная и ответственная работа. (справа)

2А. Самое неприятное последствие от изнашивающегося фрикциона - это его остатки, то есть клеевой слой, с помощью которого накладка приклеивается к металлу. Именно частицы клея фрикциона наиболее вредны для гидроблока и клапанов-золотников.

3. Перегретое масло (свыше 140 градусов) за несколько суток работы убивает резину сальников и уплотнителей и остатки фрикциона. И хотя в новых 6-ти ступенчатых АКПП немецких и американских производителей вместо приклеиваемой на тело поршня фрикционной накладки стали использовать настоящие фрикционные диски с карбоном (см. выше), перегретый фрикцион также истирается и быстро загрязняет масло мельчайшими частицами фрикционного материала. Поэтому плановые замены фрикционов гидротрансформатора - стали обязательной регламентной работой на всех АКПП Мерседеса и коробок производства фирмы ZF.

Получается, что качество внутренних поверхностей ГДТ напрямую влияет на:

  • динамические характеристики разгона и потери мощности
  • на нагрев масла,
  • на загрязнение масла

и поэтому сейчас ремонт гидротрансформатора с резкой корпуса превратился в регламентную операцию, которую необходимо производить, чтобы заменить полустертый фрикцион и очистить все узлы и сочленения. Очистить этот нагар с помощью жидкостей практически невозможно. Очистка гидротрансформатора без вскрытия это - хобби.

Возрастные АКПП, пережившие период работы с горелым маслом, нуждаются в капремонте ГДТ как непременном условии продления ресурса трансмиссии.

Что изнашивается в гидротрансформаторах?

Проблемы ГДТ можно представить как пирамиду:

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

При ремонте старую накладку удаляют, очищают место установки от остатков клея и наклеивают новую фрикционную накладку сцепления.

Без этой накладки или работе со "съеденным" фрикционом гидротрансформатор вполне может выполнять свои функции и мало кто замечает разницу в задержке блокировки, или ее нештатной работе, или перегреве масла.

Но если накладку вовремя не заменить, то отслоившиеся остатки фрикциона и клеевого состава попадают в масло и забивают каналы гидроплиты ("мозги"), приводя к цепной реакции масляного голодания - нагрева - износа - сгорания муфт, ступиц и втулок и т.д.

Гидротрансформаторы 21 века

Что касается нового поколения ГДТ (например для 6-ти ступенчатых АКПП), работающих при температуре 120-130 градусов, где активно используется "режим проскальзывания" , то там возникла новая проблема: Фрикционная накладка уже не приклеивается к поршню , а сама стала сменяемым фрикционным диском (слева), потому что изнашивается теперь быстрее других расходников. Но кроме того, что она изнашивается, она еще загрязняет масло новым материалом - графитовой пылью.

Графитовый фрикцион - гораздо более термо- и износо-стоек и долговечен, чем бумажный, но обладает и совершенно другими абразивными свойствами и "прилипаемостью". А это катастрофически быстро изнашивает тонкие места гидроблока и соленоидов. Каждые 100-150 ткм этот фрикцион ГДТ на разных 6-ти (и выше) ступенчатых АКПП часто приходится менять (В основном - ZF и Mercedes). Чем сильнее надавлена педаль газа, тем больше "заслуга" фрикциона для разгона машины.

Новые гидротрансформаторы для мощных авто имеют два режима работы: Спокойный. Когда нагружена в основном старая добрая пара турбин, разгоняющая машину с помощью вихря масла, а фрикционы блокировки подключаются только для блокировки разовым быстрым замыканием.

И Агрессивный режим. Когда в дело вступают фрикционы, отодвигая в сторону турбины и истираясь тянут колеса за ревущим многолитровым двигателем. Представьте площадь этих "проскальзывающих" фрикционов ГДТ и силу тяги двигателя!

Материалы для этого инновационного графитового (или кевларового) фрикциона много раз модифицировались (щадя масло и гидроблок) и сейчас имеются несколько их типов: HTE, HTS, HTL, XTL. для разного момента, разных настроек компьютера для различных температурных режимов и т.д.

Более редкие проблемы:

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

Какие работы производятся при разборке ГДТ ?

1. Чтобы выполнить разборку агрегата, требуется срез сборочного сварного шва, соединяющего половинки ГДТ на высокоточном токарном станке, и только после этого производится диагностика и замена деталей.

При разборке производятся все описанные выше дефектовки и замены, а также очистка всех деталей от налета грязи.

2. В сборку гидротрансформаторов входит высокоточная сварка корпуса , проверка на герметичность, радиальное и осевое биение.Зтем производится балансировка ГТД.

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

Отремонтированные нашими партнерами ГДТ имеют минимально возможный процент брака и как правило ходят еще до 70-80% своего первоначального ресурса. И почти всегда ремонт оказывается дешевле замены ГДТ, Хотя изредка ( в одном случае из 100) случается, что ГДТ дороже ремонтировать, чем заменить.

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

Признаки выхода из строя ГДТ

Обычно это:

  • посторонние вибрации и звуки,
  • рывки при переключении передач, особенно в районе 60-70 км/ч - или двигатель перестает тянуть после набора скорости или до нее тянет необычно долго, протечки масла итд.

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

Чем мощнее автомобиль, тем короче средний срок службы ГДТ до капремонта.

В ремонт идут обычно гидротрансформаторы легковых автомашин. Но изредка встречаются в ремонте и гидротрансформаторы грузовиков большого диаметра (св 35 см)

Ниже - любопытная сравнительная статистика (2009-2012 год) по популярности гидротрансформаторов в ремонте:

tcccr.ru

почему проблемы с блокировкой «бублика» опасны для АКПП

Как известно, в устройстве АКПП и вариаторов CVT, а также изредка и некоторых преселективных роботов РКПП, привычное  «механическое» сцепление отсутствует. В данном случае связь двигателя и коробки передач, а также передачу крутящего момента от мотора на коробку осуществляет отдельное устройство под названием гидротрансформатор АКПП (бублик, гидромуфта).

Более того, ГДТ не просто передает, но и преобразует крутящий момент, позволяя машине с автоматом эффективно разгоняться, плавно трогаться и продолжать движение на небольшой скорости и т.д. При этом многие АКПП считаются менее эффективными (снижение КПД)  и экономичными именно благодаря наличию в устройстве гидротрансформатора.

По этой причине, в целях снижения расхода топлива и повышения КПД, на разных этапах развития автоматической трансмиссии инженеры увеличили количество передач самой коробки (сначала с 3 до 4, затем до 5 и далее до 8 и больше), а также оснастили гидротрансформатор блокировкой.

Далее мы рассмотрим устройство ГДТ, что такое блокировка гидротрансформатора и как она работает,  для чего нужна принудительная блокировка гидротрансформатора АКПП, а также что делать, если не блокируется гидротрансформатор АКПП и чем чревата езда без блокировки гидротрансформатора.

Содержание статьи

Устройство ГДТ и блокировка гидротрансформатора

Итак, «бублик» АКПП (название в обиходе пошло от формы данного устройства) представляет собой гидравлический узел. Казалось бы, сломаться в нем особо нечему, однако это мнение ошибочно. Прежде всего, эпоха «неубиваемых» двигателей и КПП с большим ресурсом давно закончилась.

Также гидротрансформатор на современных АКПП, в отличие от легендарных агрегатов 90-х годов, имеет более сложную конструкцию. Более того, все чаще и чаще специалисты относят данный элемент к «расходникам» с ограниченным сроком службы (не более 100-150 тыс. км). После этого ГДТ нуждается в ремонте или замене (подобно сцеплению на роботах или МКПП).

В противном случае «бублик» потянет за собой всю коробку, то есть нуждаться в ремонте будет не только сцепление в виде ГДТ, но и  сама АКПП. Давайте разбираться. Чтобы было понятно, начнем с устройства «бублика» АКПП.

  • Главная задача гидротрансформатора — преобразование крутящего момента. Фактически, ГДТ работает как гидравлический редуктор, имеющий возможность снизить обороты и повысить крутящий момент, причем коэффициент трансформации доходит до 2.4.

Идем далее. Если в обычном сцеплении момент передается через диски, которые «смыкаются» между собой, в ГДТ энергия передается через трансмиссионное масло ATF, которое заливается в автоматическую коробку передач. Если просто, внутри ГДТ установлены два колеса – насосное и турбинное.

Коленвал двигателя связан с насосным колесом. Это колесо направляет потоки жидкости на турбинное колесо, которое, в свою очередь, связано с валом коробки передач. Подаваемое насоcным колесом масло ATF крутит турбинное колесо, после чего возвращается обратно на насосное колесо.

При этом перед возвратом жидкость также попадает на лопатки специального направляющего аппарата, который выполнен в виде реакторного колеса. Колесо-реактор разгоняет поток жидкости, направляя его в сторону вращения.

В результате поток жидкости ускоряется до того момента, пока скорость вращения насосного колеса не будет равна скорости вращения турбинного колеса. Как только скорости уравняются, «бублик» перейдет в режим гидромуфты. В таком режиме не осуществляется преобразования крутящего момента, реакторное колесо вращается свободно, никак не влияя на поток жидкости.

Также, чем большей окажется разница скоростей вращения турбинного и насосного колеса, тем сильнее будет разгоняться поток жидкости. Также во время разгона неизбежно происходит нагрев масла ATF. Естественно, КПД гидротрансформатора будет снижаться, так как часть полезной энергии расходуется на нагрев.

Если же скорость вращения насосного и турбинного колеса выравнивается, передавать крутящий момент через масло, причем с потерями, нерационально. Именно по этой причине в гидротрансформаторы стали интегрировать элементы простого фрикционного сцепления (действие основывается на трении).

Данное решение называется блокировкой гидротрансформатора. Блокировка «бублика» позволяет напрямую соединить входной и выходной вал, чтобы передать крутящий момент напрямую, то есть без потерь. При этом старые АКПП имели такой ГДТ, где блокировка гидротрансформатора срабатывала в автоматическом режиме.

Срабатывание происходило благодаря давлению давления жидкости АТФ. При этом блокировался на таких АКПП гидротрансформатор зачастую на высоких скоростях, позволяя эффективно поддерживать автомобилю ранее набранную скорость и одновременно экономить горючее. 

  • Однако в дальнейшем в устройстве АКПП стало больше электроники, за блокировку гидротрансформатора стал отвечать отдельный клапан с электронным управлением. Способов реализации самой блокировки много, однако основная задача — соединить валы и передать момент, минуя масло.

Позже конструкторы пошли еще дальше, стремясь приблизить ГДТ по своей производительности к обычному сцеплению. В результате при разгоне автомобиля уже происходит частичная блокировка ГДТ (принудительная блокировка гидротрансформатора АКП), когда фрикционные накладки немного смыкаются, чтобы эффективно передать момент. Далее блокировка «бублика» срабатывает как можно раньше для уменьшения потерь в гидротрансформаторе.

Получается, сегодня ГДТ является гибридной конструкцией, которая сочетает в себе как гидравлику, так и элементы обычного механического сцепления. Если учесть, что современные моторы высокопроизводительные, неизбежно увеличивается крутящий момент и нагрев жидкости в ГДТ.

Также высоки требования к экономичности автомобилей, то есть любые потери нужно сводить к минимуму. По этой причине максимум нагрузки для передачи момента от ДВС на КПП переложено на блокировку гидротрансформатора.

Неисправности гидротрансформатора и его блокировки

Рассмотрев, на чем основана работа ГДТ и как блокируется гидротрансформатор, не  трудно догадаться, что наличие фрикционных накладок (трущихся пар) означает уменьшение срока службы. Более того, указанные фрикционные пары активно изнашиваются с учетом больших нагрузок и раннего срабатывания блокировки.

Также продукты их износа загрязняют сам ГДТ изнутри, еще сильному загрязнению подвержено трансмиссионное масло. Результат — активный износ всех без исключения деталей не только самого «бублика», но и АКПП. Первыми от наличия абразива в масле страдают лопатки колес ГДТ и подшипники, затем выходят из строя прокладки и уплотнители из резины, далее грязное масло повреждает каналы гидроблока АКПП, соленоиды и т.д.

Рекомендуем также почитать статью о том, почему буксует АКПП. Из этой статьи вы узнаете о причинах, по которым происходит пробуксовка коробки автомат.

Если просто, основным источником загрязнения жидкости ATF в современных автоматах является именно гидротрансформатор. Хуже всего, если конструктивно материал фрикционных накладок блокировки приклеен к основе. Это значит, в результате неизбежного износа в масло попадает не только абразив, но и частицы клея. Клейкая основа загрязняет масло еще быстрее.

Становится понятно, что «бублик» с изношенными элементами блокировки нужно менять или проводить его ремонт, причем во многих случаях уже к 100-150 тыс. км. Именно по причине того, что у старых АКПП блокировка срабатывала редко или ее не было изначально, интервалы замены масла были большими, также впечатляющим оказывался и ресурс самой АКПП и ГДТ. О современных аналогах, к сожалению, этого сказать нельзя. 

Чем чревата езда без блокировки гидротрансформатора

Итак, не трудно догадаться, что активная эксплуатация авто с неисправной блокировкой ГДТ может обернуться целым рядом более серьезных проблем или даже выходом всей АКПП из строя.

Как правило, в современных АКПП гидротрансформатор блокируется на всех передачах, за срабатывание отвечает электроника и отдельный клапан, который регулирует силу прижатия. Как уже говорилось выше, частичная блокировка включается даже при плавном разгоне.

Если машину разгонять резко, блокировка ГДТ сработает практически сразу. Пока автомобиль новый, такая работа «бублика» позволяет обеспечить хорошую разгонную динамику наряду с высокой топливной экономичностью.

Однако в дальнейшем неизбежен износ накладок блокировки, причем происходит это быстро. С одной стороны, можно часто менять масло в АКПП, чтобы свести к минимуму загрязнения самой коробки. Это эффективный способ, однако на интенсивность износа накладок он никак не влияет.

Фактически, к ста тысяч километров накладки изношены, блокировка перестает быть плавной, машина дергается при ее срабатывании, продукты износа выделяются все активнее и активнее, засоряется клапан (соленоид) блокировки гидротрансформатора, загрязнение масла и рывки еще больше усиливаются. В худших случаях автомат переключается с ударами, коробка толкается и сильно пинается. Результат — сильные повреждения самой АКПП.

Становится понятно, что кроме банального перегрева масла в АКПП по причине неработающей блокировки ГДТ, также износ накладок блокировки приведет к скорому выходу коробки-автомат из строя. В подобной ситуации дешевле и правильнее заменить или отремонтировать сам гидротрансформатор при появлении первых признаков неисправности, чем менять или капитально ремонтировать всю АКПП. 

С учетом того, что ремонт гидротрансформаторов доступнее по цене, чем замена «бублика», такой вариант намного более востребован и распространен. При этом ремонт нужно доверять опытным специалистам, так как корпус ГДТ для выполнения работ нужно резать, затем устройство разбирают, выполняется дефектовка, замена уплотнительных элементов, фрикционных накладок и других элементов.

По окончании корпус требуется правильно заварить, после чего выполняется балансировка гидротрансформатора. Сварка и балансировка предельно важны, так как от этого напрямую зависит герметичность корпуса и общее качество работы узла. Также ошибки во время ремонта могут привести к выходу не только ГДТ, но и самой коробки или даже ДВС.

Подведем итоги

С учетом вышесказанного становится понятно, что гидротрансформатор на современных АКПП является сложным устройством, которое конструктивно представляет собой гидромуфту с интегрированным фрикционным сцеплением.

При этом срок службы «бублика» зачастую в два раза меньше, чем самой АКПП.  Это значит, что если масло в АКПП быстро темнеет, автомобиль расходует больше горючего, появились рывки при разгоне и во время торможения двигателем, тогда высока вероятность поломок ГДТ (не блокируется гидротрансформатор АКПП).

В случае, когда водитель замечает первые признаки неисправностей гидротрансформатора, необходимо выполнять его ремонт или полную замену. В противном случае дальнейшая эксплуатация может привести к серьезным неисправностям самой АКПП.

Напоследок отметим, что увеличить срок службы «бублика» можно только путем щадящей эксплуатации автомобиля, отказа от нагрузок и езды на повышенных оборотах, а также при помощи регулярной и полной замены масла в автоматической коробке передач. Еще предельно важно следить за тем, чтобы коробка-автомат не перегревалась. При необходимости следует установить допрадиатор АКПП для лучшего охлаждения.

  

Читайте также

krutimotor.ru

Принцип действия АКПП

Из чего состоит автоматическая коробка передач

Автоматическая коробка переключения передач (АКПП) является важнейшим элементом трансмиссии современного автомобиля, главное предназначение которого – прием, передача, изменение крутящего момента, направления и скорости движения. Рассмотрим устройство и принцип работы коробки автомата.
Основные узлы АКПП:

  1. Гидротрансформатор – устройство, которое с помощью рабочей жидкости преобразует и передает крутящий момент от входного вала.
  2. Планетарный редуктор – главный механизм АКПП, который представляет собой несколько систем шестерней, каждая система состоит из «солнечной шестерни», сателлитов, планетарного водила и коронной шестерни. Редуктор получает крутящий момент от гидротрансформатора и изменяет его, в соответствии с условиями движения.
  3. Система гидравлического управления (гидроблок) – сложный механический комплекс, предназначенный для управления планетарной системой.
  4. Устройства переключения передач – пакеты фрикционов, тормозная лента.
АКПП в разрезе:

Рассмотрим перечисленные узлы более подробно.

1. Гидротрансформатор.

Гидротрансформатор выполняет функции сцепления и служит для передачи крутящего момента от двигателя на трансмиссию. Основной элемент гидротрансформатора – гидромуфта, представляет собой два лопастных колеса, расположенные друг перед другом на минимальном расстоянии. Одно колесо, соединенное с маховиком двигателя, получило название насосное колесо. Другое, турбинное колесо соединяется с помощью вала с планетарным механизмом.  Пространство между колесами заполнено рабочей жидкостью — трансмиссионным маслом. Под воздействием центробежной силы вязкая рабочая жидкость плавно вовлекает в движение турбинное колесо. Таким образом, между ведущим и ведомым валом нет жесткой связи, и как следствие – обеспечивается плавная передача вращения, без рывков и толчков.

Принцип работы гидромуфты:

По своей функциональности гидротрансформатор представляет собой гидромуфту, дополнительно оборудованную центральным лопастным колесом – реактором (статором). В начале движения реактор неподвижен, т.к его лопасти расположены под определенным углом, который расчитан так, чтобы удерживать отраженную от турбинного колеса рабочую жидкость.  Если реактор отсутствует, то отраженная от турбины жидкость будет тормозить насосное колесо. Когда обороты насоса и турбины выравниваются (точка сцепления), реактор также начинает вращаться с той же скоростью – гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, т.е не усиливая, а только передавая крутящий момент.

Принцип работы гидротрансформатора:

 2. Планетарный редуктор.

Планетарный редуктор состоит из следующих частей:

2.1. Планетарные элементы.

2.2. Муфты сцепления и тормоза.

2.3. Ленточные тормоза.

Планетарный элемент состоит из центрального узла – солнечной шестерни, вокруг которой расположены шестерни – сателлиты, которые устанавливаются на планетарное водило. С внешней стороны сателлиты сцеплены с коронной шестерней.

Планетарная передача:

 

Для переключения скорости в автомате с тремя передачами используется 2 планетарных ряда, а в АКПП с четырьмя передачами – 3 планетарных ряда.

Муфта сцепления состоит из чередующихся дисков и пластин, которые вращаются вместе с ведущим валом, а диски соединены с элементом планетарного ряда и приводятся в действие гидравлическим давлением.

Ленточный тормоз состоит из тормозной ленты и тормозного барабана. Один конец тормозной ленты жестко крепится к картеру АКПП, а второй соединен через рычажный механизм с поршнем гидропривода.

 

Принцип работы первой передачи:
  1. Солнечная шестерня приводится в движение гидротрансформатором.
  2. Сателлиты блокируются, вращение передается на коронную шестерню.
  3. Передаточное число: — 2.4:1.
  4. Т.к в коробке используется минимум 2 планетарных ряда, то первый ряд вращает второй, а со второго вращение передается на выходной вал.
Принцип работы второй передачи:

Вторая передача реализуется с помощью двух планетарных рядов.

  1. Солнечная шестерня первого планетарного ряда приводит в движение сателлиты и водило, а коронная шестерня блокируется тормозной лентой. Передаточное число первого планетарного ряда: 2.2 : 1.
  2. Водило с сателлитами первого планетарного ряда передает вщращение на второй планетарный ряд, в котором солнечная шестерня заблокирована. Коронная шестерня второго ряда является выходом.

Передаточное число первого планетарного ряда: 0.67:1.

Общее передаточное число второй передачи: 2.2 х 0.67 = 1.47:1.

 

 

 

 

 

 

 

Принцип работы третьей передачи:
  1. Блокируется коронная шестерня
  2. Блокируются сателлиты. Такая конфигурация приводит к вращению всей планетарной системы как единого целого и обеспечивает передаточное число 1:1.

 

 

 
Принцип работы четвертой передачи:

Эта передача с повышенной скоростью вращения, обеспечивает скорость выходного вала выше чем скорость входного.

Солнечная шестерня вращается свободно, коронная шестерня заблокированна тормозной лентой. Передаточное число: 0.67:1.

 

Принцип работы задней передачи:
  1. Солнечная шестерня второго планетарного ряда приводится в движение входным валом, а водило сателлитов удерживается тормозной лентой.
  2. Солнечная шестерня первого планетарного ряда получает вращение от второго, но имеет противоположное направление. Передаточное число: -2:1.

 

3. Гидравлическая система управления.

Гидравлическая система управления (ГСУ) АКПП предназначена для автоматического управления трансмиссией. Изначально гидросистема осуществляла все управляющие и контрольные функции в АКПП во время движения: формировала все необходимые давления, определяла моменты переключения и качество переключения передач и т.д. С появлением электронных блоков управления гидросистема «делегировала» большинство своих функций электронике, играя роль, скорее, исполнительной системы.

ГСУ представляет собой комплекс, состоящий из резервуара (поддона с магнитом для сбора металлической стружки – результат износа элементов автомата), масляного насоса, центробежного регулятора, системы клапанов, исполняющих устройств и масляных каналов (магистралей). Очень важно, чтобы в резервуаре (поддоне или картере трансмиссии) всегда находился строго определенный уровень масла. Масло в системе выполняет функцию смазки, охлаждения и является рабочей жидкостью для системы автоматического переключения передач. Поддон через канал для щупа имеет доступ к атмосферному воздуху, чтобы насос мог втягивать масло и передавать его в систему.  Масло проходит через фильтр и создает гидравлическое давление (рабочее давление), величина которого управляется регулятором давления. 

Регулятор давления это клапан золотникового типа с пружиной, которая, в зависимости от своей жесткости, задает величину давления.

Регулятор давления:

 

В начальный момент пружина устанавливает клапан в крайнее левое положение, происходит открытие входного отверстия и перекрытие выходного. Жидкость продолжает поступать, давление увеличивается до тех пор, пока не сдвигается пружина. Клапан сдвигается вправо, открывая выходное отверстие и давление начинает падать. Затем процесс повторяется снова. В некоторых регуляторах давления вместо пружины используется дроссельное давление, что позволяет на выходе клапана получать рабочее давление, зависящее от режима работы двигателя.

В гидросистемах с электронным блоком управления давление регулируется электромагнитными клапанами или соленоидами. Соленоид управляется электрическими сигналами, параметры которых меняются в зависимости от скорости движения автомобиля, угла открытия дроссельной заслонки и других характеристик. Как и механические клапана, соленоиды постоянно находятся в циклическом режиме «Вкл»-«Выкл».

В зависимости от назначения клапана бывают:

  1. Предохранительные, для защиты от высокого давления.
  2. Управляющие потоками жидкости в каналах.
  3. Одноходовые управляют потоком в одной магистрали.
  4. Двухходовые управляют потоком в двух магистралях.
  5. Клапан выбора режима связан с рычагом селектора режимов.
  6. Клапан переключения для управления переключением передач.

Большая часть клапанов гидравлической системы управления расположена в клапанной коробке, корпус которой обычно изготовлен из сплава алюминия. Насос всасывает масло из поддона, которое, пройдя регулятор давления, попадает в клапанную коробку, весь корпус которой состоит из каналов разнообразной формы (гидроплита).

Каналы гидроплиты:

В клапанной коробке происходит перераспределение потока жидкости к соответствующим сервоприводам (гидроцилиндрам и бустерам), с помощью которых происходит управление фрикционными муфтами и тормозами.

Гидроцилиндр – исполнительный механизм системы управления АКПП, который преобразует давление рабочей жидкости в механическую работу, Давление жидкости вызывает перемещение поршня, тем самым включая и выключая фрикционные элементы управления. Обычно, гидроцилиндр используется для включения ленточного тормоза, а для блокировочной муфты или для дискового тормоза применяется бустер.

Гидроцилиндр и бустер:

4. Фрикционные диски.

Фрикционы (фрикционные диски) выполняют функции сцепления передач в АКПП. Представляют собой тонкие кольца двух видов: подвижные мягкие (соединены с шестерней) и металлические (неподвижно соединены с корпусом редуктора). Кольца устанавливаются на планетарные редукторы. При выключенной передаче кольца свободно вращаются относительно друг друга. В тот момент, когда передача включается, через  систему управления на гидравлический цилиндр подается рабочая жидкость и фрикционные диски сжимаются, активируя нужную шестерню. Активировав или заблокировав ту или иную шестерню планетарного ряда, можно менять передаточное число механизма, и, как следствие — скорость вращения вала.

Для лучшего понимания работы АКПП рекомендуем к просмотру видео (3-D модель):

Для закрепления информации — посмотрите видео (2-D модель):

 

xn----7sbban6aj2anao0a4o.xn--p1ai

Гидротрансформатор АКПП "Бублик"- Устройство. Принцип работы. Основные проблемы

Гидротрансформатор выполняет важную роль в автоматической коробке передач, он занимает пространство между корпусом силового агрегата и трансмиссией авто. Гидротрансформатор в АКПП работает, как муфта сцепления – передает вращение от работающего мотора непосредственно на автомат. Внешнее сходство гидротрансформатора АКПП с характерной формой тора позволяет называть данное устройство бубликом. Гидротрансформатор автоматической коробки передач – составная часть гидросистемы трансмиссии. Управление его работой осуществляется при помощи специального гидроблока.

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.

Как действует гидротрансформатор АКПП

Современный гидротрансформатор блокируется при сравнивании скоростей оборотов валов – входного и выходного. На практике это случается после развития скорости транспортного средства, равной более 70 км/час. Тормозная накладка поршня гидротрансформатора замедляет вращение масляной жидкости. Валы двигателя внутреннего сгорания и коробки передач взаимно фиксируются. Силовой агрегат и трансмиссия образуют единое целое, происходит синхронное вращение валов.

Когда гидротрансформатор полностью передает вращение на АКПП от силового агрегата, потери мощности равны нулю. Данная функция гидротрансформатора напоминает действие педали механизма сцепления на коробке перемены передач механического типа.

Во время работы гидротрансформатора кинетическая энергия двигателя расходуется на движение масла, которое разогревается от трения. При взаимном касании фрикциона со стальным диском происходит интенсивное истирание накладки, фрагменты износа в виде пыли попадают в масляный состав гидротрансформатора. Стабильность работы автоматической трансмиссии и ходовой части находится в прямой зависимости от степени износа фрикционных накладок и смазочного материала.

Описание конструкции гидротрансформатора АКПП

Гидротрансформатор АКПП передает мощность от двигателя внутреннего сгорания непосредственно на узлы и детали автоматической трансмиссии. Принцип работы АКПП –гидротрансформатор не только передает вращение на коробку передач, он эффективно погашает амплитуду вибраций и сводит к минимуму силы механических ударов со стороны маховика.

Составные части гидротрансформатора:

  • Насосное и турбинное колеса.
  • Блокировочная муфта.
  • Насос.
  • Реакторное колесо.
  • Муфта свободного хода.

Все рабочие механизмы размещены в корпусе устройства гидротрансформатора:

  • насос напрямую работает от коленвала движка;
  • турбина сопряжена с шестеренками АКПП;
  • реакторное турбинное колесо – с турбиной и насосом;
  • в гидротрансформатор вставлены уникальные лопасти оригинальной конфигурации;
  • масло движется по внутреннему пространству коробки, благодаря гидротрансформатору;
  • назначение блокировочной муфты – блокировать гидротрансформатор в заданных режимах;
  • муфта свободного хода вращает реакторное колесо в противоположном направлении.

Принцип работы гидротрансформатора

Работа «бублика» осуществляется по замкнутому циклу. Смазочное вещество является главным рабочим материалом гидротрансформатора. Его вязкостные характеристики существенно отличаются от свойств масла, используемого в МКПП. При работе гидротрансформатора АКПП смазочное вещество под воздействием насосного колеса принудительно подается на лопатки реактора и турбины. Лопатки создают дополнительные завихрения и ускоряют движение масла,скорость вращения рабочих колес гидротрансформатора существенно падает, момент соответственно возрастает.

Ускорение вращения коленвала способствует выравниванию скоростей колеса насоса и турбины гидротрансформатора. При большой скорости автомобиля гидротрансформатор только передает крутящий момент по аналогии с работой гидромуфты. При блокировке ГТР вращение передается напрямую от силового агрегата на АКПП.

При переходе на другую передачу элементы гидротрансформатора разъединяются. Процесс сглаживания угловых скоростей возобновляется до окончательного выравнивания вращенияработающих турбин.

Функционирование гидротрансформатора происходит под постоянным контролем электронного блока управления ЭБУ. Датчики, установленные на гидротрансформаторе, подают сигналы на ЭБУ. Исходя из поступающих данных, формируются выходные управляющие команды. Если электронные приборы сообщают об ошибке, это означает, что возникли какие-то проблемы с ГТР.

Важно: Признаки неисправностей гидротрансформатора АКПП могут проявляться как в механической, так и электронной частях механизма. При экстренной остановке коробки-автомата необходимо провести тщательную диагностику с последующим ремонтом элементов гидротрансформатора.

На представленной схеме показано в разрезе, из чего состоит гидротрансформатор автоматической коробки перемены передач.

Спираль справа – схематическое изображение траектории движения масла внутри корпуса гидротрансформатора.

Здесь изображен принцип работы гидротрансформатора в различных режимах.

Признаки неисправности гидротрансформаторов АКПП

Гидротрансформатор занимает лидирующие позиции по надежности среди различных узлов и деталей АКПП. Он полностью вырабатывает заявленный эксплуатационный срок. Однако, это не означает, что ГТР вечен. С помощью характерных симптомов опытные водители могут определить место возможных поломок в гидротрансформаторе и автоматической коробке передач.

Признаки неисправности гидротрансформатора:

  1. Возникновение характерного звука (шуршащего, механического) при переключении скоростей. Этот малозаметный звук уходит, когда увеличиваются обороты, и машина ускоряется. Данный симптом указывает на деформации опорных игольчатых подшипников гидротрансформатора.
  2. При громком стуке металла нужно проверить состояние лопастей и колеса гидротрансформатора в сборе.
  3. Вибрации коробки передач на скорости 60 – 90 км/час (причина – неравномерное истирание фрикционов системы блокировки).
  4. Загрязнение масла (запах гари, темный оттенок, густая консистенция).
  5. Перегрев гидротрансформатора.
  6. Засорение клапана гидроблока.
  7. Снижение уровня трансмиссионного масла.
  8. Проблемы с динамикой машины (обгонная муфта нуждается в замене).
  9. Неожиданная остановка транспортного средства означает, что повреждены шлицы на турбинном колесе гидротрансформатора. При этом требуется установить новые шлицы или полностью менять деформированное колесо на новый механизм.
  10. Глохнет двигатель при переходе на другую передачу. Здесь виновата управляющая автоматика.

Появившиеся признаки и неполадки в гидротрансформаторе АКПП игнорировать не рекомендуется. Если вовремя не заменить изношенный фрикцион блокировки, гидротрансформатор начнет чрезмерно перегреваться, выходной вал коробки передач – вибрировать, масляный насос преждевременно выйдет из строя. Соответственно, прекратится подача масла в гидроблок и к пакетам сцепления АКПП.

Совет: При смене масляного фильтра рекомендуется производить полную замену масла в автоматической коробке передач и двигателе внутреннего сгорания одновременно. В случае, когда на контрольном щупе замечены следы пыли алюминия, следует проверить муфту свободного хода, которая изготовлена из данного материала, а также степень выработки торцовой шайбы.

Если на остановке при работающем моторе остро ощущается запах оплавленного пластика, это свидетельствует о чрезмерном перегреве гидротрансформатора. Основная причина повышения температуры ГТР – снижение объема смазочного материала (эффект масляного голодания гидротрансформатора и автоматической коробки передач). Охлаждающая система автоматической коробки передач тоже часто отказывает в работе. Причина дефекта СО кроется в чрезмерной засоренности теплообменника гидротрансформатора. После замены масла и тщательного обследования системы охлаждения неприятный запах гидротрансформатора улетучится.

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.

Важно: Кольца и уплотнительные сальники гидротрансформатора необходимо менять на новые детали, даже при кажущемся удовлетворительном их состоянии. Во избежание протечек смазочного материала, устанавливать старые уплотнения категорически не рекомендуется.

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.

Совет: Опытные мастера утверждают, ремонт гидротрансформатора автоматической коробки передач не отличается большой сложностью. Однако, перед самостоятельным проведением восстановительных работ в условиях гаража автовладельцам нужно внимательно ознакомиться с особенностями конструкции гидротрансформатора, методами диагностики, ремонта и пр. Для успешного проведения ремонта гидротрансформатора своими руками не помешает обзавестись специальными инструментами и необходимым оборудованием.

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=hNXUsosCFh5.

Что в гидротрансформаторах ломается чаще и быстрее всего

Износ тормозной прокладки фрикциона – наиболее часто является причиной, приводящей к ремонту гидротрансформатора:

  1. Изношенная прокладка удаляется.
  2. Место ее расположения тщательно очищается от засохшего клеевого состава.
  3. Наносится новый клеевой состав.
  4. Устанавливается новая фрикционная прокладка.

Замена прокладки гидротрансформатора необходима для обеспечения герметичности системы и предотвращения утечек трансмиссионного масла. Если ее не заменить вовремя, возникают неприятные последствия:

  • элементы износа в виде мелких кусочков заполняют масляные каналы в гидроплите;
  • масляное голодание гидротрансформатора;
  • рост температуры;
  • повышенный износ сальников, втулок;
  • проскальзывание стертой муфты блокирования;
  • выход из строя электромагнитных соленоидов и электронных приборов;
  • деформации фрикционных накладок гидротрансформатора;
  • преждевременное разрушение сопряженных металлических узлов и деталей вследствие
  • вибрационных колебаний изношенных муфт (старение железа).

Прочие поломки гидротрансформаторов АКПП

Автомеханики сервисных компаний в процессе диагностики ГТР часто выявляют дополнительные дефекты в гидротрансформаторах автоматических коробок передач:

  1. Деформации и поломка лопастей гидротрансформатора.
  2. Износ ступицы вследствие работы при повышенных температурах.
  3. Нарушение блокировки, заклинивание муфты обгона.
  4. Разрушение подшипников.
  5. Прогорание корпуса гидротрансформатора АКПП.

Почти все перечисленные дефекты выявляются только при вскрытии корпусной детали гидротрансформатора. После определения поломок производится их замена на новые рабочие элементы.

Если ремонт гидротрансформатора производится в условиях специализированных мастерских, оснащенных современным оборудованием, технологическими приспособлениями, оригинальными запчастями, восстановленный гидротрансформатор будет служить в течение длительного срока. Время эксплуатации отремонтированного механизма составляет около 80% от первоначального ресурса. Частичная либо полная замена трансмиссионного масла также входит в перечень ремонтных услуг. Длительность ремонта гидротрансформатора автоматической коробки передач в среднем занимает три рабочих дня.

Рекомендации по обслуживанию и эксплуатации ГТР автоматических коробок передач

По мнению квалифицированных специалистов, поломанный гидротрансформатор невозможно полноценно восстановить без разрезания корпуса.

При самостоятельном обслуживании бублика в гаражных условиях нужно избегать применения концентрированных растворителей и прочих чистящих, моющих средств. Это вызвано тем, что структура резиновых уплотнителей гидротрансформатора быстро разрушается под воздействием агрессивных веществ.

motoran.ru

Гидротрансформатор или АКПП — Toyota Crown, 3.0 л., 1993 года на DRIVE2

Переключения скоростей происходили идеально, не было ни каких намёков на какую-либо неисправность. Но что заметил в день поломки во время прогрева был небольшой скрежет со стороны маховика, но после прогрева скрежет прекратился, я подумал что -25 градусов тяжело справляется насос АКПП поэтому и шумит!
Доехав до работы я заглушил авто и завершив все дела снова запустил двигатель развернулся и поехал домой, но … но проехав метров 500 заметил что обороты при движении выросли, а автомобиль начинает останавливаться, т.е. полностью буксует, заглушил подождал минут 10 завёл двигатель и снова проехал метров 200 и тоже самое. Думаю приехал! Ни в зад ни вперёд, ни каких реакций на переключения. До дома 15 км, позвонил куму и он меня дотянул до дома на нейтральной скорости на заведённом двигателе. Итак я дома и перечитав много информации по данному симптому иду проверять работу масляного насоса, хотя мало вероятно что он рассыпался. В общем замеряю уровень жидкости в АКПП на заглушенном двигателе и на заведённом, разница пару см, вывод-масляный насос АКПП исправен, т.к. жидкость продавливает в систему, значит раз движения не создаётся ни какого и масляный насос работает, то следовательно это гидротрансформатор, и как я рад что у меня такой Г Т имеется. отсоединяю трос АКПП, отсоединяю аккумулятор, поднимаю на подъёмнике авто, сливаю жидкость, отсоединяю карданный вал, трубки, датчики, отсоединяю АКПП от двигателя и Г Т от маховика снимаем АКПП, вынимаю старый, вставляю новый ставим в обратном порядке, завожу включаю скорость и чувствую заметно включение скорости задняя, передняя, проехал пару км-всё чётко, очень рад, т.к. переживал что не Г Т, а что то другое.
Что изучил и какие симптомы поломок автоматов наиболее интересно изложено здесь mikrob.ru/viewtopic.php?f=698&t=126609

Цена вопроса: 2 450 ₽ Пробег: 430 000 км

www.drive2.ru


Смотрите также