Принцип работы автоматической коробки передач с гидротрансформатором

Устройство и принцип работы современного гидротрансформатора

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

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.

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.

Устройство и принцип работы

Гидротрансформатор представляет собой закрытую камеру тороидальной формы, внутри которой вплотную друг к другу соосно размещены насосное, реакторное и турбинное лопастные колеса. Внутренний объем гидротрансформатора заполнен циркулирующей по кругу, от одного колеса к другому, жидкостью для автоматических трансмиссий. Насосное колесо выполнено в корпусе гидротрансформатора и жестко соединено с коленчатым валом, т.е. вращается с оборотами двигателя. Турбинное колесо жестко связано с первичным валом автоматической коробки передач.

Между ними находится реакторное колесо, или статор. Реактор установлен на муфте свободного хода, которая позволяет ему вращаться только в одном направлении. Лопасти реактора имеют особую геометрию, благодаря которой поток жидкости, возвращаемый с турбинного колеса на насосное, изменяет свое направление, тем самым увеличивая крутящий момент на насосном колесе. Этим различаются гидротрансформатор и гидромуфта. В последней реактор отсутствует, и соответственно крутящий момент не увеличивается.

Гидротрансформатор — принцип работы

Принцип работы гидротрансформатора основан на передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством рециркулирующего потока жидкости, без жесткой связи.

Ведущее насосное колесо, соединенное с вращающимся коленчатым валом двигателя, создает поток жидкости, который попадает на лопасти расположенного напротив турбинного колеса. Под воздействием жидкости оно приходит в движение и передает крутящий момент на первичный вал трансмиссии.

С повышением оборотов двигателя увеличивается скорость вращения насосного колеса, что приводит к нарастанию силы потока жидкости, увлекающей за собой турбинное колесо. Кроме того, жидкость, возвращаясь через лопасти реактора, получает дополнительное ускорение.

Поток жидкости трансформируется в зависимости от скорости вращения насосного колеса. В момент выравнивания скоростей турбинного и насосного колес реактор препятствует свободной циркуляции жидкости и начинает вращаться благодаря установленной муфте свободного хода. Все три колеса вращаются вместе, и система начинает работать в режиме гидромуфты, не увеличивая крутящий момент. При увеличении нагрузки на выходном валу скорость турбинного колеса замедляется относительно насосного, реактор блокируется и снова начинает трансформировать поток жидкости.

Преимущества

  1. Плавность движения и троганья с места.
  2. Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссию от неравномерности работы двигателя.
  3. Возможность увеличения крутящего момента двигателя.
  4. Отсутствие необходимости обслуживания (замены элементов и т.д.).

Недостатки

  1. Низкий КПД (по причине отсутствия гидравлических потерь и жесткой связи с двигателем).
  2. Плохая динамика автомобиля, связанная с затратами мощности и времени на раскручивание потока жидкости.
  3. Высокая стоимость.

Режим блокировки

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.

Источник: techautoport.ru

“Бублик”, убийца АКПП: что ломается в гидротрансформаторах и как их чинят

Казалось бы, это чисто гидравлический узел и ломаться там нечему, разве что протечь может… Но нет, современный гидротрансформатор много сложнее в устройстве, чем картинка в старом учебнике и скорее является узлом с ограниченным сроком службы, после чего должен пройти процедуру восстановления. Что же с ним происходит, что у него внутри и как это починить?

Как устроен “бублик”?

Основной задачей гидротрансформатора всегда было преобразование крутящего момента и оборотов: он работает как гидравлический редуктор, который умеет снижать обороты и повышать крутящий момент с коэффициентом трансформации до 2.4. Основана его работа на передаче энергии через поток жидкости — в данном случае трансмиссионного масла, которое мы все знаем как ATF (automatic transmission fluid).

Коленчатый вал мотора связан с насосным колесом, которое разгоняет жидкость и отправляет ее на турбинное колесо. Турбинное колесо в свою очередь связано с коробкой передач. Жидкость раскручивает турбинное колесо и отправляется обратно на насосное. Но перед этим она попадает на лопатки направляющего аппарата, выполненного в виде колеса-реактора, которые ускоряют поток жидкости и направляют его в сторону вращения.

Таким образом поток жидкости ускоряется до тех пор, пока скорости вращения насосного и турбинного колес не выравниваются, и тогда гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты, при котором преобразования крутящего момента не происходит, а направляющий аппарат начинает свободно вращаться, не мешая току жидкости.

Чем больше разница скоростей вращения турбинного и насосного колес, тем больше ускоряется ток жидкости, но при этом она начинается нагреваться, а КПД гидротрансформатора падает — больше энергии уходит в нагрев. Когда же скорости вращения колес выравниваются, то в передаче момента через жидкость с большими потерями смысла нет.

Поэтому со временем в гидротрансформаторы стали внедрять элементы обычного фрикционного сцепления, основанного на трении. Называется это блокировкой гидротрансформатора. Суть блокировки — в соединении входного и выходного валов, чтобы передавать момент напрямую. Без нее старые машины с АКПП, как говорится, “не ехали”.

На самых старых конструкциях блокировка срабатывала автоматически, за счет давления рабочей жидкости, но с появлением АКПП с электронным управлением функция стала управляться отдельным клапаном. Говорить же о способах реализации блокировки нужно в отдельной статье, потому что их великое множество. Но смысл один — соединять валы и временно исключать из цепочки передачи крутящего момента трансмиссионное масло.

А вскоре на фрикционы блокировки возложили задачи, сходные с задачами обычного сцепления механической КПП — при разгоне они немного смыкались, пробуксовывая и помогая передавать крутящий момент, а сама блокировка стала срабатывать очень рано, чтобы уменьшить потери в гидротрансформаторе. Собственно, современные гидромеханические “автоматы” уже нельзя назвать классическими — это уже некий гибрид.

И чем мощнее становились двигатели, тем сильнее нагревалась жидкость в ГТД, тем сложнее было обеспечить его охлаждение, и тем больше работы по передаче крутящего момента старались переложить на сцепление блокировки.

Что ломается в гидротрансформаторе?

Раз есть сцепление внутри “бублика”, значит, оно изнашивается — вечных фрикционных пар не бывает. К тому же продукты их износа загрязняют внутренности ГТД, поток горячей жидкости с абразивом “выедает” металл лопаток и других внутренних частей. Также потихоньку стареют, выходят из строя от перегрева или просто разрушаются уплотнения-сальники, а иногда выходят из строя подшипники или даже ломаются лопасти турбинных колес.

Продукты износа фрикционной накладки попадают и в саму АКПП, ведь охлаждение ГТД идет прокачкой масла через насос коробки и общий теплообменник. А в гидроблоке АКПП (о нем нужно рассказывать отдельно) есть еще много разных мест, где грязь может что-то забить или жидкость может проточить лишние отверстия, повредить соленоидные клапаны, замкнуть проводники…

В общем, со временем ГТД становится основным источником “грязи” в АКПП, которая обязательно выведет ее из строя. У некоторых АКПП проблема осложняется тем, что материал накладок “приклеен” к основе, и по мере износа в жидкость начинают попадать клеющие вещества, ускоряя процессы загрязнения в разы.

Читайте также:  Признаки неисправности вакуумного усилителя тормозов ваз 2114

Таким образом, поживший “бублик” нужно менять или ремонтировать, пока он не сломал всю коробку передач. К слову, старые АКПП, у которых блокировка срабатывала редко, только на высших передачах или ее не имелось вовсе, имеют заметно большие интервал замены масла и ресурс.

Наиболее печальный случай

К чему это приводит, можно увидеть на примере широко распространенной 5-ступенчатой АКПП Mercedes 722.6. Она ставилась на несколько десятков моделей Mercedes-Benz, Jaguar, Chrysler, Dodge, Jeep и SsangYong c 1996 года и ставится по сей день.

В этой коробке передач гидротрансформатор блокируется на всех передачах, и специальный клапан регулирует его прижатие. Даже при плавном разгоне включается частичная блокировка, а при резком блокировка включается почти сразу. Машина получается экономичной и динамичной.

Источник: www.kolesa.ru

Что такое гидротрансформатор?

Чем дальше мы изучаем устройство автомобиля, тем больше возникает вопросов. Сегодня у нас на очереди гидротрансформатор. В этой статье мы разберемся что это, его основное предназначение, устройство и принцип работы. Погнали…

Назначение гидротрансформатора

Большинство современных коробок «автоматов» совмещены с гидротрансформатором, основное назначение которого передать вращение вала двигателя на вал коробки. Гидротрансформатор является самостоятельным агрегатом, но АКПП не способна работать без него. Цель разработки этого узла — сделать вождение более простым и комфортным за счет отсутствия необходимости пользоваться педалью сцепления. Устройство и принцип работы понять не сложно благодаря простоте конструкции.

Расположение гидротрансформатора

Гидравлический трансформатор в коробке «автомат» является аналогом сцепления, работающим автоматически.

Этот узел нужен для:

  1. Увеличения и передачи крутящего момента с двигателя на коробку.
  2. Защиты автомата при резком увеличении/снижении оборотов.
  3. Нормализации передачи вращения во время разгона (гашения двойного увеличения вращения).
  4. Прерывания связи между двигателем и трансмиссией при смене передачи (трансформатор забирает часть крутящего момента на себя).

Из-за характерного внешнего вида автомеханики этот агрегат часто называю «бубликом». Он тесно связан с коробкой, из которой получает трансмиссионную жидкость, необходимую для работы.

Устройство гидротрансформатора

Гидротрансформаторы устанавливаются на легковые и грузовые машины, автобусы, тракторы, спецтехнику вместе с коробкой автомат (реже с вариаторной коробкой). По конструкции это гидравлическая муфта со статором.

Устройство гидротрансформатора: 1 — блокировочная муфта; 2 — турбинное колесо; 3 — насосное колесо; 4 — реакторное колесо; 5 — механизм свободного хода.

Гидротрансформатор состоит из:

  • корпуса;
  • реакторного колеса (статора) на муфте;
  • насосного (центробежного) колеса;
  • турбинного колеса;
  • механизма блокировки.

Устройство лучше всего рассматривать в разрезе, так как в собранном виде корпус запаян. По краям располагаются турбинное и насосное колесо, между ними реакторное (реактивное). Турбинное колесо связано с валом коробки, насосное с коленвалом двигателя. Реакторное колесо с лопастями особой геометрии установлено на муфту, которая вращается лишь в одном направлении. Трансформатор заполнен трансмиссионной жидкостью, которая во время работы активно циркулирует.

Принцип работы гидротрансформатора

Принцип работы сравнительно простой, и наглядно показан на видео-уроке, ниже.

  1. Крутящий момент от двигателя через насосное колесо и трансмиссионную жидкость АТФ (без жесткой связи) передается на турбинное колесо, которое в свою очередь жорстко связано с коробкой передач. То есть поток создает насосное колесо, после попадания жидкости на турбинное колесо оно начинает вращаться.
  2. При увеличении оборотов двигателя сила потока тоже увеличивается. Масло, отбиваясь от турбинного колеса, попадает обратно на насосное, только уже через реактивное колесо, которое в свою очередь усиливает поток жидкости. Таким образом происходит увеличение крутящего момента (трансформация) — от этого и названия агрегата.
  3. Трансформация происходит до тех пор, пока скорость вращения насосного и турбинного колеса не сравняются. В этом случае реакторное колесо начинает крутится свободно, не увеличивая поток жидкости. В итоге гидротрансформатор начинает работать в режиме гидромуфты. Собственно в этом и их отличие — гидромуфта не трансформирует крутящий момент.

Блокировка гидротрансформатора (ГДТ)

Гидротрансформатор важен для коробки до достижения определенного показателя скорости, при которой насосное и турбинное колесо вращаются с одинаковой скоростью, вращение реактора обеспечивает муфта. В результате все колеса вращаются вместе, крутящий момент перестает увеличиваться. В этом случае передача крутящего момента через жидкость не целесообразна. В этом случае, на современных гидротрансформаторах электроника соединяет входной и выходной валы ГДТ, блокирует бублик, и для передачи момента включается жесткая сцепка. При такой блокировке существенно экономится расход топлива.

Также на современных авто, блокировка включается на любых передачах и даже для торможения двигателем. Делается это для эффективного и динамичного разгона и торможения автомобиля. Схема блокирующего устройства простая. На входном и выходном валах есть система фрикционных дисков, которые в определенный момент, после команды блока управления, специальный клапан прижимает их друг к другу. Крутящий момент начинает передаваться без участия жидкости.

Неисправности гидротрансформатора, их причины

Гидротрансформатор считается неразъемным узлом, но в мастерских сварочный шов срезают, после ремонта «бублик» сваривают. ГДТ устроен так, что все поломки условно можно разделить на 2 группы:

  1. Неисправности трансформатора (износ валов и соединений между ними, засорение или износ клапанов, подающих масло).
  2. Неисправности блочной плиты (сбои в работе масляного насоса, выход из строя датчиков, отвечающих за подачу масла, засорение каналов и фильтров системы подачи масла).

Признаков неисправности много:

  1. Автомобиль немного пробуксовывает в начале движения.
  2. Во время движение слышится жужжание, стуки.
  3. При смене передачи ощущаются толчки, мотор глохнет.
  4. Замедленный разгон, сопровождающийся шуршанием.
  5. Перегрев бублика.
  6. Появление запаха горения пластмассы.
  7. Вибрация трансформатора.
  8. Недостаточный уровень трансмиссионной жидкости.

Причины проявления симптомов:

  1. Механический шум во время холостого хода появляется при износе подшипников.
  2. При появлении вибраций необходимо проверить качество трансмиссионной жидкости и степень загрязненности фильтра (вибрация исчезает после очистки фильтра и замены жидкости).
  3. Характеристики разгона меняются из-за износа муфты, на которой закреплен статор (деталь нужно заменить).
  4. Скрежет, стук во время движения появляется при разрушении лопастей колес (бублик чаще всего меняется из-за нецелесообразности ремонта).
  5. Расплавленной пластмассой пахнет при засорении системы охлаждения коробки или уменьшении объема трансмиссионной жидкости.
  6. Автомобиль глохнет при смене передачи, если вышла из строя электроника, блокирующая трансформатор, требуется профессиональная диагностика.
  7. Авто самопроизвольно останавливается при выходе из строя электроники, срезании шлиц, засорении клапана блокировки, бублик необходимо поменять.
  8. Уровень трансмиссионной жидкости снижается, если нарушена герметичность корпуса, агрегат чаще всего меняется.

В автомастерскую следует обращаться при проявлении любого из симптомов. После диагностики будет проведен ремонт, если восстановление невозможно, ГДТ заменят. В противном случае не исключена вероятность выхода из строя коробки. Самостоятельно провести ремонт гидротрансформатора сложно из-за герметичного корпуса. Чтобы заменить детали, его необходимо разрезать, потом запаять, что в бытовых условиях сделать практически невозможно.

Преимущества и недостатки гидротрансформатора

На автомобилях с гидротрансформаторами устанавливаются менее мощные двигатели, что позволяет сэкономить при покупке и на топливе. Но как и все агрегаты ГДТ имеет свои плюсы и минусы.

К преимуществам можно отнести:

  1. Плавное троганье с места, в том числе на сыпучем грунте и подъеме.
  2. Ход без рывков.
  3. Удобство управления в городе, в том числе в пробках.
  4. Снижение нагрузок и вибраций на трансмиссию при неравномерной работе двигателя.
  5. Избавление от прогорания сцепления.
  6. Отсутствие пробуксовываний.
  7. Гидротрансформатор предотвращает возникновение условий, способствующих изгибанию валов, поэтому на них можно ставить подшипники меньших размеров.
  8. ГДТ небольшие, поэтому узел с коробкой компактный.

Недостатки гидравлических трансформаторов:

  1. Низкий КПД из-за проскальзывания турбинного и насосного колес.
  2. Снижение динамики из-за затрат мощности на создание движения потока жидкости.
  3. Высокая стоимость узла.
  4. Дорогое обслуживание (жидкость стоит дорого, ее нужно много, причем охлажденной при помощи специальной системы, масло и фильтр необходимо часто менять).
  5. На грузовиках узлы коробок объемные из-за больших размеров колес.
  6. Дорогой ремонт и замена.

Заключение

Исходя из устройства и принципа работы гидротрансформатора можно сделать вывод, что срок службы можно продлить, если использовать качественную трансмиссионную жидкость, своевременно менять не только ее, но и сальники, прокладки, фильтр. Свое назначение этот узел выполняет дольше при регулярной диагностике и обслуживании.

Источник: vaznetaz.ru

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.

Читайте также:  Неисправен датчик кислорода симптомы

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.

Видео на тему


Источник: avtonov.com

Устройство и принцип работы АКПП с гидротрансформатором

Bones

Well-known member

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 – 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.

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.

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:

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 вращение 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.

Читайте также:  Литые диски на ниву р16

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

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.

Источник: automania.ru

Автоматическая коробка передач

Как ни странно, но в настоящее время АКПП ( автоматическая коробка переключения передач ) набирает популярность у автолюбителей и будущих автовладельцев. (Ваш покорный слуга относится к противникам данного вида коробок). Но об этом ниже.

Основное назначение АКПП – такое же, как и у механики – прием, преобразование, передача и изменения направления крутящего момента. Различаются автоматы по количеству передач, по способу переключения, по типу сцепления и по типу применяемых актуаторов.

Работу АКПП лучше рассмотреть на конкретном примере, а именно на классической трехступенчатой коробке передач с гидравлическими актуаторами (приводами) и гидротрансформатором. Надо отметить, что существуют и преселективные АКПП.

В устройство АКПП входит:

  1. Гидротрансформатор – механизм, обеспечивающий преобразование, передачу крутящего момента, используя рабочую жидкость. Рабочая жидкость для АКПП обычно, готовое трансмиссионное масло для автоматических коробок передач. Но многие автолюбители используют жидкость для гидравлических приводов большегрузной техники (веретенку), хотя это и неправильно. Веретенка не предназначена для работы в условиях высокой скорости движения шестерен.
  2. Планетарный редуктор – узел, состоящий из «солнечной шестерни», сателлитов, и планетарного водила и коронной шестерни. Планетарка является главным узлом автоматической коробки.
  3. Система гидравлического управления – комплекс механизмов, предназначенных для управления планетарным редуктором.

Для того чтобы более полно объяснить принцип работы АКПП начнем с гидротрансформатора.

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор служит одновременно сцеплением и гидромуфтой для передачи крутящего момента к планетарному механизму.

Представьте себе две крыльчатки с лопастями, расположенными друг напротив друга на минимальном расстоянии и заключенных в одном корпусе. В нашем случае одна крыльчатка называется насосное колесо , которое соединено жестко с маховиком, вторая крыльчатка называется турбинным колесом и соединено посредством вала с планетарным механизмом. Между лопастными крыльчатками находится рабочая жидкость.

Принцип работы гидротрансформатора

Во время работы двигателя, при вращении маховика вращается и насосное колесо, его лопасти подхватывают рабочую жидкость и направляют ее на лопасти турбинного колеса, под действием центробежной силы. Соответственно лопасти турбинного колеса приходят в движение, но рабочая жидкость после выполнения работы отлетает от поверхности лопастей и направляется обратно на насосное колесо, тем самым тормозя его. Но не тут то было! Для изменения направления отлетающей рабочей жидкости между колесами располагается реактор , у которого так же имеются лопасти и расположены они под определенным углом. Получается следующее – жидкость от турбинного колеса возвращаясь через лопасти реактора ударяет вдогонку лопасти насосного колеса, тем самым увеличивая крутящий момент ДВС, потому что сейчас действуют две силы – двигателя и жидкости. Надо отметить, что при начале движения насосного колеса, реактор стоит неподвижно. Так продолжается до тех пор, пока обороты насосного не сравняются с оборотами турбинного колеса и стоящий неподвижно реактор только будет мешать своими лопастям – притормаживать обратное движение рабочей жидкости. Для исключения этого процесса в реакторе находится муфта свободного хода , которая позволяет реактору крутиться со скоростью крыльчаток, этот момент называется точкой сцепления .

Получается, что при достижении номинальных оборотов двигателя, сила от двигателя передается на планетарный механизм через… жидкость. Другими словами гидротрансформатор АКПП превращается в гидромуфту. Значит, крутящий момент уже передался дальше – на планетарный механизм?

Нет! Для того чтобы передать силу от двигателя, необходимо чтобы сработала муфта привода от ведущего вала. Но все по порядку…

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор состоит из:

  1. планетарных элементов
  2. муфт сцепления и тормозов
  3. ленточных тормозов

Планетарный элемент представляет собой узел из солнечной шестерни, вокруг которой расположены сателлиты, которые в свою очередь крепятся на планетарное водило. Вокруг сателлитов находится коронная шестерня. Вращаясь, планетарный элемент передает крутящий момент на ведомую шестерню.

Муфта сцепления представляет собой набор дисков и пластин, чередующихся друг с другом. Чем-то муфта АКПП представляет собой сцепление мотоцикла. Пластины муфты вращаются одновременно с ведущим валом, а вот диски соединены с элементом планетарного ряда. Для трехступенчатой коробки планетарных рядов два – первой-второй передачи и второй-третьей. Привод в действие муфты обеспечивается сжатием между собой дисков и пластин, этот работу выполняет поршень. Но поршень не может сам двигаться, в действие он приводится гидравлическим давлением.

Ленточный тормоз выполнен в виде обхватывающей пластины одного из элементов планетарного ряда и приводится в действие гидравлическим актуатором.

Для понятия работы всей коробки разберем работу одного планетарного ряда. Представим себе, что затормозилась солнечная шестерня (в центре), значит, в работе остаются коронная и сателлиты на планетарном водило. В этом случае скорость вращения водило будет меньше, чем скорость коронной шестерни. Если позволить солнечной шестерне вращаться с сателлитами, а затормозить водило, то коронная шестерня изменит направление вращения ( задний ход ). Если скорости вращения коронной шестерни, водило и солнечной шестерни, будут одинаковые, планетарный ряд будет вращаться как единое целое, то есть, не преобразовывая крутящий момент ( прямая передача ). После всех преобразований крутящий момент передается на ведомую шестерню и далее на хвостовик коробки. Надо отметить что мы рассматриваем принцип работы автоматической коробки передач у которой ступени расположены на одной оси, такая коробка предназначена для авто с задним приводом и передним расположением двигателя. Для переднеприводных авто, размеры коробки должны быть уменьшены, поэтому как и МКПП вводятся несколько ведомых валов.

Таким образом, затормаживая и отпуская один или несколько элементов вращения можно добиться изменения скорости вращения и изменения направления . Всем этим процессом управляет гидравлическая система управления.

Гидравлическая система управления

Гидравлическая система управления состоит из масляного насоса, центробежного регулятора, системы клапанов, исполняющих устройств и масляных каналов. Весь процесс управления зависит от скорости вращения двигателя и нагрузки на колеса. При движении с места масляный насос создает такое давление, при котором обеспечивается алгоритм фиксации элементов планетарного ряда так, что бы крутящий момент на выходе был минимальным, это и есть первая передача (как говорилось выше – затормаживается солнечная шестерня в двух ступенях). Далее при росте оборотов, давление увеличивается и в работу входит вторая ступень на уменьшенных оборотах, первая ступень работает в режиме прямой передачи. Увеличиваем еще обороты двигателя – коробка передач начинает работать вся в режиме прямой передачи.

Как только нагрузка на колеса увеличится, то центробежный регулятор начнет понижать давление от масляного насоса и весь процесс переключения повторится с точностью до наоборот.

При включении пониженных передач на рычаге переключения, выбирается такая комбинация клапанов масляного насоса, при которой включение повышенных передач невозможно.

Достоинства и недостатки АКПП

Главным достоинством автоматической коробки передач, конечно, служит комфорт при вождении – дамы просто в восторге! И, бесспорно, с автоматом двигатель не работает в режиме повышенных нагрузок.

Недостатки (и они очевидны) – низкий КПД, полное отсутствие «драйва» при трогании с места, большая цена, а главное – авто с автоматом нельзя завести с «толкача»!

Подводя итоги, скажем, что выбор коробки это дело вкуса и… стиля вождения!

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Источник: autoustroistvo.ru