Устройство и принцип работы современного гидротрансформатора:описание,фото

Первый гидротрансформатор появился большее ста лет назад. Претерпев множество модификаций и доработок, этот эффективный способ плавной передачи крутящего момента сегодня применяется во многих сферах машиностроения, и автомобильная промышленность не стала исключением. Управлять автомобилем стало намного легче и комфортнее, так как теперь нет необходимости пользоваться педалью сцепления. Устройство и принцип работы гидротрансформатора, как и все гениальное, очень просты.

История появления

Впоследствии модернизированные гидромуфты стали использоваться на лондонских автобусах и первых дизельных локомотивах в целях обеспечить их плавное трогание с места. А еще позже гидромуфты облегчили жизнь и водителям автомобилей. Первый серийный автомобиль с гидротрансформатором, Oldsmobile Custom 8 Cruiser, сошел с конвейера завода General Motors в 1939 году.Впервые принцип передачи крутящего момента посредством рециркуляции жидкости между двумя лопастными колесами без жесткой связи был запатентован немецким инженером Германом Феттингером в 1905 году. Устройства, работающие на основе данного принципа, получили название гидромуфта. В то время развитие судостроения требовало от конструкторов найти способ постепенной передачи крутящего момента от парового двигателя к огромным судовым винтам, находящимся в воде. При жесткой связи вода тормозила резкий ход лопастей при запуске, создавая чрезмерную обратную нагрузку на двигатель, валы и их соединения.

Зачем нужен гидротрансформатор (бублик) в АКПП

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

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

Основные функции гидротрансформатора:

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

Устройство и принцип работы Бублика

Гидротрансформатор расположен между ДВС и трансмиссией и является составной частью АКПП, несмотря на нахождение вне нее (крепится к картеру планетарной коробки).

Бублик обеспечивает гидравлическое сцепление между мотором и трансмиссией посредством давления трансмиссионной жидкости, находящейся в нем (практически идентично работе ветряной мельницы).

Конструкция бублика:

реактор (статор);
кожух;
центробежный насос (насосное колесо);
обгонная муфта;
центростремительная турбина (турбинное колесо);
блокирующий механизм;
муфта свободного хода.

Бублик со стороны двигателя жестко крепится к коленчатому валу, а со стороны КПП – к ее валу. Трансмиссионное масло нагнетается внутрь бублика при помощи масляной помпы, которая поддерживает требуемое давление жидкости в устройстве.

Передача крутильного момента осуществляется за счет движения потоков трансмиссионной жидкости и давления, образованного их движением.

Режимы автоматической трансмиссии

«P» — parking. В этом режиме все передачи выключены, выходной вал КПП и «ветка» трансмиссии, связанная с ведущими колёсами, заторможены блокирующим механизмом коробки. При работающем двигателе ограничитель частоты вращения коленчатого вала срабатывает гораздо раньше, чем при разгоне. Такая «защита от дурака» не позволяет «перекручивать» мотор и без толку перелопачивать трансмиссионную жидкость.

«R» — reverse, по-русски — задний ход.

«N» — нейтраль. В этом режиме двигатель и ведущие колёса не связаны. Автомобиль может двигаться накатом, его можно также буксировать без вывешивания ведущей оси.

Режим «D» или «Drive» разрешает движение. В этом режиме смена передач осуществляется автоматически.

«S», «Sport», «PWR», «Power» или «Shift» — спортивный режим. Самый динамичный и самый расточительный. При разгонах двигатель «загоняется» в режим максимальной мощности. Скорость перехода с одной передачи на другую (в зависимости от конструкции и программы) может быть увеличена. Двигатель в этом случае всегда находится в тонусе, как правило, работая на оборотах, которые не ниже тех, на которых развивается максимальный крутящий момент. Забудьте об экономичности.

«Kick-down» — режим, в котором осуществляется переход на пониженную передачу для осуществления интенсивного ускорения, например, при обгоне. Резкий подхват происходит за счёт того что двигатель выводится в режим максимальной отдачи, и за счёт большего передаточного отношения понижающей передачи. Чтобы трансмиссия перешла в этот режим, по педали газа нужно хорошенько топнуть. В трансмиссиях более старшего поколения для срабатывания «кикдауна» нужно было обязательно нажать педаль газа, что называется, «в пол» до характерного щелчка.

При работе в режиме «Overdrive» или «O/D» повышающая передача будет включаться чаще, переводя двигатель на пониженные обороты. «Овердрайв» обеспечивает экономичное передвижение, но его активация может привести к существенной потере в динамике.

«Norm» реализует наиболее сбалансированный режим движения. Переключения на повышающие передачи, как правило, происходят по достижении средних оборотов и на оборотах несколько выше средних.

Если поставить селектор напротив «1» (L, Low), «2» или «3», ваша коробка не будет переходить выше выбранной передачи. Режимы востребованы в тяжёлых дорожных условиях, например, при движении по горным дорогам, при буксировке прицепа или другого автомобиля. В этом случае двигатель может работать в области средних и высоких нагрузок без перехода на повышающую передачу.

«W», «Winter», «Snow» — так называемый «зимний» режим работы АКПП. В целях предотвращения пробуксовки ведущих колёс трогание с места осуществляется со второй передачи. Дабы не спровоцировать лишние проскальзывания, переход с одной передачи на другую в этом случае тоже может осуществляться более мягко и при более низких оборотах. Разгон при этом может быть не слишком динамичным.

Наличие значков «+» и «-» определяет совсем не полюсность, а возможность ручного переключения передач. Разные производители «перемешивать» передачи позволяют по-разному: селектором управления АКПП, кнопками на руле или подрулевыми переключателями… В этом режиме электроника не позволит перейти на те передачи, которые, по её мнению, неуместны в данный момент. При работе со знаками «сложения» и «вычитания» скорость смены ступеней не будет выше той, что определена программой в режиме «Sport». Достоинство ручного режима — возможность действовать на опережение.

Режим блокировки

Устройство гидротрансформатора с блокировкой

Для того, чтобы справиться с основными недостатками гидротраснформатора (низкий КПД и плохая динамика автомобиля), был разработан механизм блокировки. Принцип его работы схож с классическим сцеплением. Механизм состоит из блокировочной плиты, которая связана с турбинным колесом (а следовательно, с первичным валом КПП) через пружины демпфера крутильных колебаний. Плита на своей поверхности имеет фрикционную накладку. По команде блока управления трансмиссией, плита прижимается накладкой к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора при помощи давления жидкости. Крутящий момент начинает передаваться напрямую от двигателя к коробке передач без участия жидкости. Таким образом достигается снижение потерь и более высокий КПД. Блокировка может быть включена на любой передаче.

Режим проскальзывания

Блокировка гидротрансформатора может также быть неполной и работать в так называемом «режиме проскальзывания». Блокировочная плита не полностью прижимается к рабочей поверхности, тем самым обеспечивается частичное проскальзывание фрикционной накладки. Крутящий момент предается одновременно через блокировочную плиту и циркулирующую жидкость. Благодаря применению данного режима у автомобиля значительно повышаются динамические качества, но при этом сохраняется плавность движения. Электроника обеспечивает включение муфты блокировки как можно раньше при разгоне, а выключение – максимально позже при понижении скорости.

Однако режим регулируемого проскальзывания имеет существенный недостаток, связанный с истиранием поверхностей фрикционов, которые к тому же подвергаются сильнейшим температурным воздействиям. Продукты износа попадают в масло, ухудшая его рабочие свойства. Режим проскальзывания позволяет сделать гидротрансформатор максимально эффективным, но при этом существенно сокращает срок его службы.

Типовые неисправности гидротрансформатора

Рассмотрев принцип работы гидротрансформатора, каждый мог понять, что данный механизм нагружен лишь при разгоне машины до некоторой скорости. В эти моменты гидромеханическое устройство потребляет получаемую энергию от мотора на раскручивание регулирующих лопастей, тем самым снижая КПД его работы до 80-85 %. Именно в этот момент своего функционирования, элементы гидротрансформатора испытывают колоссальные нагрузки и быстро изнашиваются.

Условно, поломки гидромеханического механизма можно разделить на две большие группы:

Износ и выход из строя составляющих самого гидротрансформатора;
Неисправности контактирующей с ним гидроблочной плиты.

Стоит отметить, что гидротрансформатор в отличие от гидроблока является неразборным узлом и, соответственно, неремонтируемым. Несмотря на это, в авторемонтной сфере принято просто срезать сварочный шов, соединяющий две половины механизма, ремонтировать его и проводить обратную сварку. Зачастую с гидротрансформатором случается одна из следующих неисправностей:

Износ фрикционов;
Расшатывание или износ входных и выходных валов;
Забивание или износ каналов подачи масла, что провоцирует перегрев устройства.

Реже встречаются проблемы с более мелкими составляющими устройства (накладками, сальниками, уплотнителями), которые особых сложностей в ремонт гидротрансформатора АКПП не вносят.

Помимо этого, в работе всей автоматической коробки передач, в частности и в функционировании гидротрансформатора, немаловажен гидроблок. Гидравлическая плита чаще всего имеет поломки по типу:

Забитости гидрофильтра или каналов подачи масла;
Неисправности соленоидов и датчиков, ответственных за подачу смазки в гидротрансформатор;
Некорректной работы масляного насоса.

Любые неисправности гидротрансформатора АКПП и гидроблока проявляются в виде трёх основных симптомов: перегрев данных узлов, вибрация и некорректная работа коробки. Появление таких признаков требует от автомобилиста принятия некоторых мер, так как в ремонте быстро убиваемого автомата важна скорость, и медлить при его организации нельзя.

Ремонт гидротрансформатора и гидроблока

Как было выяснено выше, неисправности гидротрансформатора могут спровоцировать как ремонт именно этого механизма, так и починку гидроблока АКПП. Сразу отметим, что данные процедуры желательно доверить профессионалам, но если конкретно у вас имеется желание отремонтировать коробку своей машины собственноручно, то делать это нужно с умом. Как минимум, при ремонте трансформатора следует придерживаться следующего порядка:

В первую очередь, нужно осуществить диагностику и, при необходимости, ремонт гидроблока АКПП. Для этого достаточно:
1. Демонтировать гидроблочную плиту с коробки;
2. Разобрать её;
3. Продуть все каналы;
4. Проверить целостность составляющих гидроблока;
5. «Прозвонить» все соленоиды.
Неисправности не выявлены? Тогда придётся разрезать гидротрансформатор. В ином случае все неполадки с гидроблоком следует устранить и проверить, нормализуется ли работа АКПП или нет. Если ответ отрицательный, то приступаем к следующему шагу;
Допустим, разборка и промывка гидроблока АКПП ничего не дала. Что делать дальше? Естественно, проводить ремонт гидротрансформатора. Для этого придётся:
- Отсоединить механизм от коробки;
- Снять его с автомобиля;
- Аккуратно, неглубоко разрезать сварочный шов между половинками гидротрансформатора;
- Разобрать внутреннюю конструкцию механизма;
- Проверить состояние всех элементов гидротрансформатора, если требуется – заменить;
- Продуть все каналы подачи масла и проверить стабильность кручения фрикционов валов.
После этого проводится сбор устройства в единое целое и обратная сварка половинок.

Если эффекта собственноручный ремонт не принёс, то стоит задуматься об обращении к профессионалам или поискать поломки в других составляющих АКПП. В любом случае, при решении чинить коробку «автомат» своими руками следует:

Подготовить весь необходимый инструмент и место для ремонта;
Слить всё масло с коробки и дать ей остыть после работы;
Приобрести требуемые запчасти.

Не забывайте, что реально эффективный ремонт гидротрансформатора или гидроблока возможен только при грамотном подходе к проведению данной операции, поэтому в организации ремонтных работы важно подходить с должным уровнем ответственности и неплохим уровнем знаний.

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.