Гидротрансформатор АКПП: устройство и принцип работы

Автоматическая коробка передач сейчас устанавливается практически на всех новых автомобилях, так как она удобнее в эксплуатации, чем механическая. Особенностью АКПП и ее ключевым элементом является гидротрансформатор. Этот механизм также имеет «народное» название «бублик» из-за своей тороидальной формы.

Что это такое?

Агрегат, расположенный между двигателем и системой переключения передач. Задача механизма — передача крутящего момента с мотора на КП. Если проводить аналогию с МКПП («механикой»), то гидротрансформатор выполняет функцию сцепления.

Однако, эксперты Моторпейдж обращают внимание, что в отличие от механического варианта, данная передача вращения выполняется посредством циркулирующей жидкости внутри агрегата (принцип работы будет рассмотрен ниже). Жесткая связь между двигателем и КПП отсутствует.

Благодаря своим особенностям механизм обеспечивает следующие опции:

• Плавное движение авто.
• Переключение скоростей.
• Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссионный узел, из-за чего его срок службы продлевается.

Примечание! Гидротрансформатор – это, по сути, вариант гидропривода. Есть еще гидромуфты. Но гидротрансформаторы являются модифицированной версией последних, поскольку способны не просто передавать вращение, но и усиливать его.

Недостатки:

• Меньший ресурс ,по сравнению с «механикой».
• Высокая стоимость ремонта и обслуживания.
• Высокий расход топлива относительно МКПП (то есть низкий коэффициент полезного действия). Однако конструкция предусматривает инструменты для нивелирования этого минуса.

Устройство и принцип работы

Гидротрансформаторы состоят из следующих элементов:

• насосного колеса;
• блокировочной плиты;
• турбинного колеса;
• реактора (также имеет другое наименование — статор);
• обгонная муфта.

В целом гидропривод АКПП представляет собой герметичную конструкцию, в которой циркулирует масло. Насосное колесо приварено к корпусу и находится со стороны двигателя — соединено с коленвалом. В противоположной части гидротрансформатора есть турбинное колесо, которое связано с первичным (или входным) валом.

Между двумя колесами агрегата установлен реактор. Он оснащен обгонной муфтой (находится со стороны «насоса»), которая блокирует движение статора, если разница во вращении турбинного и насосного колеса слишком большая. Реактор аналогично крепится на первичном трансмиссионном вале. За «турбиной» располагается блокировочная плита.

Принцип действия

При запуске двигателя, коленчатый вал начинает крутить насосное колесо, которое своими лопастями создает поток жидкости и направляет его на «турбину». Теперь вращается уже турбинное колесо – оно, в свою очередь, двигает входной вал трансмиссии. Кроме того, «турбина» возвращает масло в «насос» через реактор, пребывающий в заблокированном состоянии. Движение жидкости, проходящей через статор, благодаря особой форме его лопастей, ускоряется — вплоть до 3-хкратного увеличения.

Далее с ростом оборотов (примерно в 3/4 от максимума двигателя) обгонная муфта перестает блокировать реактор. Тот начинает вращаться вместе с остальными колесами и работает в режиме гидромуфты, то есть просто передает крутящий момент, а не усиливает его. Как уже упоминалось ранее, если возникает большая разница во вращении основных колес гидротрансформатора, то статор снова блокируется. Это происходит на любой передаче.

Что касается блокировочной плиты, то она требуется для аннуляции недостатка АКПП — низкого КПД. Эта деталь оснащена фрикционной накладкой. При скорости автомобиля свыше 70 км/ч, плита прижимается к турбинному колесу, замедляя его вращение. А заодно и «насоса», до полной остановки обоих колес.

Теперь крутящий момент передается от мотора к КП напрямую, без участия гидропривода. Таким образом снижается расход топлива, растет КПД и появляется возможность тормозить двигателем. За активацию или выключение механизма блокировки отвечает блок управления трансмиссией. Обычно система включается при скорости около 70 км/ч.

Признаки неисправности:

• Шум гидротрансформатора в виде металлического стука, пропадающий при нагрузке (но шумы могут и сохраняться даже на высокой скорости).
• Вибрация АКПП при езде свыше 60 км/ч.
• Пробуксовка авто на старте.
• Рывки машины во время движения или торможении двигателем, при которых может глохнуть мотор.
• Наличие запаха горелого пластика.
• Ухудшение динамики разгона.
• Повышенная температура масла в системе.
• Обороты силового агрегата не поднимаются выше определенного значения.
• Задержки при переключении скоростей.
• Автомобиль не едет.

Примечание! Эксперты Моторпейдж рекомендуют проводить диагностику и устранять неисправность при появлении любого из перечисленных симптомов. Стоимость ремонта обойдется в более приемлемую сумму по сравнению с тем, какие расходы придется понести, если затянуть с посещением СТО. Характер поломки может ухудшиться, что автоматически означает более дорогостоящие ремонтные работы

Что такое гидротрансформатор в АКПП

Конструкция современной АКПП имеет сложную, многоступенчатую структуру призванную обеспечить водителю комфорт и удобство за рулем. Одним из ее компонентов является гидротрансформатор. Устройство, разработанное еще в конце прошлого века, до сих пор играет важную роль в работе автоматической коробки передач. Сегодня мы расскажем для чего нужен гидротрансформатор, как он работает, и когда есть причины усомниться в его исправности.

Что такое гидротрансформатор и для чего он нужен

Устройство гидротрансформатора: 1 — маховик двигателя; 2 — корпус; 3 — первичный вал АКПП; 4 — насосное колесо; 5 — статор (реактор); 6 — турбинное колесо;

Гидротрансформатор представляет собой механизм через который осуществляется взаимодействие двигателя и трансмиссии. Благодаря их совместной работе осуществляется плавное переключение скорости, а также эффективная передача крутящего момента от двигателя к колесам.

Гидротрансформатор представляет собой камеру тороидальной формы, которая включает в себя три колеса с лопастями. Насосное колесо соеденено валом с двигателем автомобиля, турбинное колесо подключается к коробке переключения передач, а реактор закрепляется на корпусе гидротрансформатора.

Корпус гидротрансформатора заполнен специальной смазывающей жидкостью. Данная жидкость помогает охлаждать всю конструкцию, предохраняет от механических повреждений и является связующим звеном между лопастями разных колес. .

Как работает гидротрансформатор в АКПП

Движение жидкости в гидротрансформаторе АКПП.

Принцип работы трансформатора основан на передаче энергии путем рециркуляции жидкости в замкнутом пространстве, механически его компоненты между собой не соприкасаются. Благодаря непосредственной связи одного из винтов с коленчатым валом двигателя, а второго — с первичным валом трансмиссии вместе они обеспечивают плавное переключение передач при наборе скорости. При этом он также не дает двигателю заглохнуть в момент нажатия на педаль тормоза и принудительной остановке первичного вала.

Насосное колесо гидротрансформатора вращается вместе с коленвалом двигателя и перемещает жидкость, которая расположена между его лопастями. В результате жидкость вращается относительно оси гидротрансформатора и перемещается вдоль лопастей насосного колеса. После выхода из насосного колеса жидкость попадает на лопасти турбинны и передает ей энергию. После этого поток жидкости попадает на статор и возвращается на насосное колесо. В результате, жидкость внутри гидротрансформатора постоянно перемещается по замкнутому кругу перемещая энергию от насоса к турбине и от двигателя к коробке переключения передач.

Для управления этим процессорм используется электроника, десятки датчиков установленных в автомобиле делают это с безупречной точностью. Автоматика неустанно следит за уровнем давления жидкости и скоростью вращения лопастей в механизме.

Читайте также: Что такое овердрайв на коробке автомат.

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.

Устройство гидротрансформатора АКПП

Гидротрансформатор — это внешняя составляющая системы трансмиссии, которая передает крутящий момент от мотора на автоматическую коробку переключения передач (АКПП). Эта деталь имеет форму тора и состоит из двух соединенных турбин — ведомой и ведущей.

Управление гидротрансформатором АКПП осуществляется с помощью гидроблока, поэтому при возникновении ошибок проверяются и гидромеханическая, и электронная составляющие устройства.

1. Зачем нужен гидротрансформатор (бублик) в АКПП
2. Как действует гидротрансформатор АКПП
3. Устройство гидротрансформатора коробки-автомат
4. Принцип работы гидротрансформатора
5. Признаки неисправности гидротрансформаторов АКПП
6. Замена или ремонт
7. Как продлить жизнь гидромуфте автоматической КПП

Зачем нужен гидротрансформатор (бублик) в АКПП

Гидротрансформатор заменяет систему сцепления и позволяет избежать выключения двигателя при остановках. Система из двух турбин передает крутящий момент на коробку-автомат с преобразованием значения в 2-3,5 раза.

Устройство гидротрансформатора.

Во время перехода между передачами гидравлический преобразователь забирает часть крутящего момента, что делает переключение плавным и безопасным для трансмиссии. При быстром разгоне или резком торможении трансформатор служит дополнительным барьером, который предохраняет АКПП от перегрева и выхода из строя.

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.

Часть энергии, которая вырабатывается двигателем, расходуется на движение и нагрев жидкости. Когда скорость вращения валов мотора и трансмиссии синхронизируется, необходимость в повышении момента исчезает, а потери мощности становятся весомым недостатком. Чтобы избежать этих потерь, гидротрансформатор блокируется.

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.

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.

Принцип работы трансформатора несложно понять на примере движения при подъеме. При езде в гору нагрузка на ведущие колеса автомобиля постепенно увеличивается, что приводит к снижению скорости машины и вращения турбины. При уменьшении скорости вращения падает сопротивление движению жидкости, что позволяет ускорить ее перемещение по турбине.

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.

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.

Замена или ремонт

Гидротрансформатор хорошо поддается ремонту. Все его детали, включая лопатки и кольца насоса, турбины и реактора, доступны на рынке запчастей.

Ремонт трансформатора проходит в несколько этапов:

• срезание сварного шва и разборка устройства;
• очищение частей гидротрансформатора от грязи и масла специальным раствором (сольвентом);
• диагностика деталей (осмотр, дефектация различными методами);
• снятие изношенных частей, высверливание или срезание их крепления;
• прикрепление, приваривание или приклеивание новых запчастей;
• проверка герметичности блокировочного поршня, замена сальников и уплотнителей;
• сборка трансформатора, балансировка (выравнивание биения) на станке;
• сварка корпуса;
• проверка качества сварных швов, внутреннего зазора, функциональности блокировки;
• повторная балансировка гидротрансформатора;
• проверка исправности отремонтированного устройства.

При разрушении нескольких деталей, сильном износе трансформатора или сочетании этих факторов может быть рекомендована полная замена устройства. Стоимость замены может на порядок превышать среднюю цену ремонта. Восстановленные и бывшие в употреблении устройства могут стоить дешевле, но и ресурс их работы будет на 20-40% меньше, чем у новых.

Как продлить жизнь гидромуфте автоматической КПП

Чтобы продлить срок эксплуатации гидромеханического трансформатора, нужно соблюдать следующие рекомендации:

• регулярно проверять цвет и прозрачность масла в АКПП и проводить замену ATF и фильтров не реже чем 1 раз на 40-60 тыс. км пробега;
• заливать жидкость, рекомендованную производителем автомобиля;
• менять уплотнители и сальники при каждом капитальном ремонте и переборе трансформатора, обязательно заменить все прокладки при пробеге более 150 тыс. км без ремонта;
• избегать резкого набора и сброса скорости, при агрессивной езде чаще менять расходники и масло;
• после запуска двигателя поочередно включить все передачи и режимы, удерживая тормоз и задержавшись на каждой по 2-3 секунды;
• избегать буксировки и в положении ведомой машины (при выключенном моторе), и в положении ведущей;
• при низких температурах прогревать машину не менее 10 минут на холостом ходу, в теплое время года — 2-3 минуты (трансмиссия и гидромуфта прогреваются отдельно, при включенном двигателе).

При неосторожной эксплуатации или наличии дефектов в конструкции капитальный ремонт может понадобиться существенно раньше.

http://www.motorpage.ru/faq/gidrotransformator_akpp__ustrojstvo_i_princip_raboti.html
https://avtonov.com/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80-%D0%B2-%D0%B0%D0%BA%D0%BF%D0%BF/
https://topvariator.ru/transmissija/korobka-peredach/akpp/gidrotransformator-akpp