Принцип работы автоматической коробки передач с гидротрансформатором

Автомобили

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

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

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.
  • 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:  Заводская резина на ниву шевроле

Читайте также: Что такое кикдаун в машине с АКПП.

Видео на тему

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.

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.

Читайте также:  Шумка моторного щита со стороны двигателя

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.

Содержание:

Каждый автовладелец знает, что выбор трансмиссии является ключевым фактором, который влияет на динамические показатели автомобиля. Разработчики постоянно пытаются совершенствовать коробки передач, но большинство автолюбителей все же отдают предпочтение МКПП, так как, из-за сложившегося стереотипа, считают, что она более надежная и простая в использовании. Однако причина кроется в другом – большинство людей просто не знакомы с принципом работы автомата, поэтому и опасаются ее.

В сегодняшней статье мы попытаемся максимально подробно и доступно описать принцип работы автоматической трансмиссии.

Что такое АКПП?

АКПП – это основной элемент конструкции трансмиссии автомобиля, главной целью которой является изменение крутящего момента, а также изменения скорости движения. Различают три варианта автоматической трансмиссии:

Что лучше – механика или автомат?

Как многие уже могли заметить, большинство российских автолюбителей отдают предпочтение МКПП. Одни эксперты считают, что это связано с менталитетом нации, другие – с установленными негативными стереотипами.

Другое дело американцы, 95% которых не представляют себе процесс вождения автомобиля, без наличия автоматической коробки. Но это совсем не удивляет, ведь АКПП была придумана американскими инженерами, которые хотели упростить жизнь водителей.

Такая же ситуация и в Европе. Если 15-20 лет назад все поголовно использовали механику, то уже сейчас она почти вытеснена из рынка.

В России также наблюдается рост популярности автомата, но, как утверждают эксперты и аналитики, россияне не умеют правильно использовать автоматическую коробку. Каждый день в автомастерские обращается масса автолюбителей с неисправностями, основной причиной которых как раз и является неправильная эксплуатация.

Как работает АКПП?

Для того, чтобы принцип работы автоматической трансмиссии стал более понятным, мы условно разобьем ее на три части: механическая, электронная и гидравлическая.

Начнем обсуждение, конечно же, с механической, так как именно данный элемент и переключает передачи.

Гидравлическая часть является неким посредником, который является связующим звеном.

И, наконец, электронная, которая считается мозгом трансмиссии, отвечающим за переключение режимов, а также обратную связь.

Все понимают, что сердцем автомобиля является мотор. Трансмиссия вовсе не претендует на эту роль, ведь ее смело можно называть мозгом автомобиля. Главной целью АКПП считается преобразование КМ мотора в силу, которая создает условия для движения ТС. Немаловажную роль в этом процессе выполняет гидротрансформатор и планетарные передачи.

Гидротрансформатор

По аналогии с МКПП, гидротрансформатор выполняет функции сцепления, а также регулирует КМ, с учетом частоты вращения и продуцируемой мощности двигателя.

Конструкция гидротрансформатора состоит из трех частей:

  • Центростремительная турбина;
  • Центробежный насос;
  • Направляющий аппарат-реактор;

За счет того, что турбина и насос максимально сближены друг с другом, рабочие жидкости находятся в постоянном движении. Именно благодаря этому удается добиться минимальных потерь энергии. К тому же, гидротрансформатор может похвастаться очень компактными размерами.

Стоит отметить, что коленвал напрямую связан с насосным колесом, а коробочный вал – с турбиной. Именно за счет этого, в гидротрансформаторе отсутствует жесткая связь между ведущими и ведомыми элементами. Рабочие жидкости передают энергию от мотора к трансмиссии, которая, в свою очередь, через лопатки насоса передает ее на лопасти турбины.

Гидромуфта

Если говорить о гидромуфте, то ее принцип работы очень похож – она также передает КМ, не влияя на его интенсивность.

Гидротрансформатор оснащен реактором в первую очередь для того, чтобы изменять КМ. По сути, это такое же колесо с лопатками, разве что жестче посаженное и менее маневренное. По нему масло возвращается из турбины в насос. Некоторые особенности имеют лопатки реактора, каналы которых постепенно сужаются. За счет этого скорость движения рабочих жидкостей существенно увеличивается.

Из чего состоит АКПП?

Гидротрансформатор – взаимодействует со сцеплением, и не контактирует с водителем.

Планетарный ряд – взаимодействует с шестернями в коробке, и при переключении передач изменяет конфигурацию трансмиссии.

Тормозная лента, задний и передний фрикцион – напрямую переключают передачи.

Устройство управления – это узел, который состоит из насоса, клапанной коробки и маслосборника.

Гидроблок – система клапанных каналов, которые контролируют и управляют нагрузкой двигателя.

Гидротрансформатор – предназначен для передачи крутящего момента от силового агрегата до элементов автоматической трансмиссии. Расположен он между коробкой и мотором, и таким образом выполняет функцию сцепления. Он наполнен рабочей жидкостью, которая улавливает и передает усилия двигателя в масляный насос, находящейся непосредственно в коробку.

Читайте также:  Шины на шевроле авео т300

Что касается масляного насоса, то он уже передает рабочую жидкость в гидротрансформатор, создавая, таким образом, наиболее оптимальное давление в системе. Поэтому, миф о том, что автомобиль с коробкой-автомат можно завести без стартера – чистая ложь.

Шестеренчатый насос получает энергию прямо от двигателя, из чего можно сделать вывод, что при выключенном моторе давление в системе полностью отсутствует, даже если рычаг переключения АКПП находиться не в начальном состоянии. Поэтому, принудительное вращение карданного вала не сможет завести двигатель.

Планетарный ряд – используется зачастую в автоматической трансмиссии, так как считается более современным и технологичным, нежели параллельный вал, используемый в механике.

Части фрикциона – поршень заставляет двигаться чрезмерное давление масла. Сам поршень очень плотно прижимает ведущие элементы к ведомым, заставляя их вращаться как единое целое, и передавать КМ ко втулке. Стоит отметить, что в АКПП находится сразу несколько таких планетарных механизмов.

Фрикционные диски передают КМ непосредственно колесам автомобиля.

Тормозная лента – используется для блокировки элементов планетарного механизма.

Гидроблок – один из наиболее сложных механизмов в АКПП, который называют «мозгами трансмиссии». Стоит отметить, что ремонт данного элемента очень дорогостоящий.

Виды АКПП

Перманентная гонка технического оснащения автомобилей, заставляет разработчиков придумывать все более изощренные технологии и конструкции, для того, чтобы обогнать конкурентов. Стоит отметить, что это положительно сказывается на развитии ходовой части ТС. Одним из наиболее важных открытий, стало изобретение автоматической коробки передач. Она сразу же начала пользоваться невероятно большим спросом, так как заметно упрощает процесс управления. К тому же она весьма простая в эксплуатации и надежная. Аналитики утверждают, что в скором будущем она полностью вытеснит из рынка МКПП.

На сегодняшний день коробка-автомат используется, как в легковых автомобилях, так и грузовиках, в независимости от типа привода.

Известно, что при управлении автомобилем с МКПП, приходится постоянно держать руку на переключателе передач, что значительно снижает концентрацию на дороге. Коробка-автомат практически лишена подобных недостатков.

Основные преимущества коробки-автомат:

  • Повышается эффективность управления;
  • Более плавный переход между передачами даже на высокой скорости;
  • Двигатель не перегружается;
  • Передачи можно переключать как вручную, так и в автоматическом режиме;

Современные АКПП, с точки зрение системы контроля и управления, можно разделить на два типа:

  • Трансмиссия с гидравлическим устройством;
  • Трансмиссия с электронным устройством, или так называемая роботизированная коробка;

Более понятным это должно стать после ознакомления с приведенным ниже примером:

«Представьте себе ситуацию, что автомобиль двигается по ровной дороге и постепенно приближается к крутому подъему. Если какое-то время просто со стороны наблюдать за этой ситуацией, то можно заметить, что после увеличения нагрузки, машина начинает терять скорость, и, следовательно, интенсивность вращения турбины также снижается. Это приводит к тому, что рабочая жидкость начинает противодействовать движению. В таком случае резко возрастает скорость циркуляции, что способствует увеличению КМ до того показателя, при котором возникнет равновесие в системе».

Такой же принцип работы и в момент начала движения автомобиля. Единственное отличие в том, что в данном случае еще задействуется и акселератор. Благодаря ему увеличивается интенсивность оборотов коленвала и насосного колеса, при том, что турбина остается неподвижной, что позволяет двигателю работать в холостом режиме. Стоит отметить, что КМ резко возрастает, и при достижении определенной отметки, гидротрансформатор начинает выполнять функции звена, которое соединяет воедино ведомый и ведущий элементы. Именно все эти моменты, позволяют во время движения значительно уменьшать уровень потребления горючего, и более эффективно проводить торможение двигателем в случае надобности.

Так для чего же тогда подключать АКПП к гидротрансформатору, если тот самостоятельно способен изменять интенсивность КМ?

Вот почему: коэффициент изменения крутящего момента с помощью гидротрансформатора обычно не превышает 2-3.5. Этого мало для полноценной работы автоматической коробки.

В отличие от механической, автоматическая коробка переключает скорости с помощью фрикционных муфт и ленточных тормозов. Система автоматически определяет нужную скорость с учетом скорости движения и усилия на педаль акселератора.

Помимо планетарного механизма и гидротрансформатора, АКПП включает в себя также насос, который смазывает коробку. Охлаждением масла занимается радиатор охлаждения.

Разница между коробкой-автомат у заднеприводных и переднеприводных ТС

Существует ряд отличий между компоновкой АКПП автомобилей с передним и задним приводом. Автоматическая трансмиссия переднеприводных автомобилей более компактная, и имеет отдельное отделение, которое называют – дифференциал.

Во всех других аспектах обе трансмиссии идентичны, как в конструктивном, так и функциональном плане.

Для эффективного выполнения всех функций, коробка автомат имеет следующие элементы: гидротрансформатор, узел контроля и механизм выбора режима движения.

Надеемся, что наша статья стала максимально полезной для вас, и помогла вам разобраться в принципах работы АКПП.

Видео

Добавить комментарий

1 × 5 =