Гидротрансформатор акпп- он же «бублик»

Гидротрансформатор АКПП, принцип работы

Чтобы обеспечить плавность переключения передач и обеспечения беспрерывной передачи крутящего момента (для вариатора) используется совсем иной вид сцепления.

В автомобилях с вариатором и АКПП в качестве сцепления – элемента, передающего крутящий момент от силовой установки на коробку передач, выступает гидротрансформатор.

Особенность этого элемента, входящего в конструкцию трансмиссии, заключается в том, что передача усилия происходит посредством жидкости, то есть жесткой связи между мотором и КПП нет 

Гидротрансформатор позволяет осуществить бесступенчатую передачу усилия, причем с возможностью изменения крутящего момента и скорости вращения.

Также в момент изменения ступени (в АКПП) гидротрансформатор позволяет разъединить между собой мотор и трансмиссию, а после плавно возобновить передачу усилия.

По сути устройство выполняет роль сцепления, но с некоторыми дополнительными функциями.

Виды АКПП и их отличие друг от друга

Принцип работы всех видов АКПП сводится к перемене передаточного числа, которая обеспечивает преобразование мощности двигателя. Производители современных машин устанавливают трансмиссию таким образом, чтобы потенциал можно было использовать полностью. За счёт работы коробки передач, усилие передаётся от мотора к колёсам автомобиля с самыми маленькими потерями. Достигается это за счёт отсутствия разрыва сцепления.

Работа коробки запускается сразу после пуска мотора. В движение приходит маслонасос, нагнетающий давление жидкости. Колесо гидротрансформатора раскручивается в соответствии со скоростью вращения коленвала. Реакторные и турбинные остаются неподвижными.

Водитель за счёт нажима на педаль газа переключает передачи. Двигатель при этом раскручивается, провоцируя на движение насосное колесо. От лопастей под влиянием центробежной силы моторное масло переходит к турбине, обеспечивается вращение. Жидкость в результате переходит обратно к насосному колесу.

В отдельных коробках передач, при скорости 20-60 км/ч происходит автоматическая блокировка гидротрансформатора муфтой. Автомат при этом жёстко сцепляется с мотором, потому потеря мощности не прослеживается. Интересно, что при эксплуатации в таких условиях, масло быстрее приходит в негодность из-за перегрева и износа фрикционной накладки. Крутящий момент от двигателя переходит по выходному валу в АКПП.

Автоматическая система занимает передовое место среди числа всех известных вариантов. Новые системы постоянно разрабатываются и совершенствуются. Из общих списков можно выделить вариаторные, роботизированные и классические типы.

Классическая автоматическая коробка передач

Гидротрансформаторный модуль популярен до сих пор, несмотря на наличие других, более совершенных вариантов. Такая трансмиссия используется и сейчас. Её устанавливают на авто, сходящие с конвейера.

Стандартная АКПП

Коробка автомат включает планетарный редуктор, управляющую систему и гидравлический трансформатор. Последний элемент механизма является самым значимым, отсюда и название конструкции. Модуль активно используют на легковых и грузовых транспортных средствах.

Кому подойдёт автомобиль с АКПП сказать довольно трудно. Управлять автоматом после механики бывает достаточно сложно. Многим владельцам, несмотря на видимое упрощение режима эксплуатации, бывает тяжело перестроиться.

Роботизированная

Роботизированная коробка является достойной и более современной альтернативой для классического варианта АКПП. Переключение скоростей в ней обеспечивается за счёт взаимосвязи электрических механизмов, проявляющих активность за счёт электронного блока. Главное сходство этой системы с классической – наличие сцепления в корпусе КПП.

Роботизированная АКПП

Вариатор

Это устройство плановой бесступенчатой передачи, обеспечивающее передачу крутящего момента на колёса. Такая конструкция производит уменьшенный расход топлива при условии сохранения или приумножения динамических показателей.

Вариатор

При правильном использовании, вариатор помогает бережно эксплуатировать мотор транспортного средства. Модуль бывает цепным, ремённым, тороидальным.

Отличная статья в тему: Вариатор или автомат: что лучше и надежнее, плюсы и минусы, чем отличаются коробки передач, в чем разница

DSG

DSG это тоже роботизированная система, обеспечивающая автоматическое включение первой и второй скорости, при разомкнутости сцепления. Так модуль начинает подготовку ко включению повышенной передачи. При переключении сцепление первой ступени размыкается, а второй смыкается, действие происходит и в обратном порядке.

DSG-7

Сходство с механикой в том, что синхронизаторы способны переключать скорость при блокировки шестерни. Работа муфт обеспечивается с помощью движения цилиндров. Сцепление работает за счёт гидропривода.

Многовальные коробки прямого переключения

Такие коробки передач используют в спорткарах. Например, в Koenigsegg Jesko применяют КПП с 3-мя валами, 9 передачами и 7-ю фрикционами. Автомобиль моментально может переходить в спортивный режим, так и в экономичный городской. Регулируется это при помощи кнопки: полунажатие левой кнопки снижает передачу, полное нажатие – включает спортивный режим. Если полунажать на правую – передача повысится, если нажать до конца – включится экономичный режим.

А в некоторых спортивных Mercedes есть АКПП со сцеплением, который по стиля езды похож на вышеуказанный, но имеющий совсем другие внутренние составляющие.

Трехвальная 6-ступенчатая коробка передач Mercedes-Benz C-class sport coupe

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.

Признаки неисправности

Признаков серьезных неисправностей гидротрансформатора АКПП может быть несколько. Все они свидетельствуют о скорой поломке ГДТ и выходе из строя.

Признак. Слышен шум, напоминающий биение металлического предмета. При нагрузке он пропадает.

Проблема и решение. Износ подшипников, находящихся между турбиной и насосом. Чтобы удалить эти симптомы и устранить поломку, нужно разобрать гидротрансформатор и заменить подшипники.

Признак. Вибрация АКПП во время разгона выше 60 км/ч или движения автомобиля по ровной поверхности на большой скорости.

Проблема и решение. Загрязнения фильтрующего устройства. Потеря функциональных свойств смазывающего средства. Необходимо сделать полную замену ATF в АКПП и установить новый фильтр. Вполне возможно, что наступило масляное голодание. Необходимо проверить поддон АКПП на потеки.

Признак. Нет движения ни назад, ни вперед.

Проблема и решение. Оборвалось соединение турбины с валом АКПП. Для решения этой неисправности понадобится замена гидротрансформатора. В редких случаях можно обойтись просто заменой шлицевого соединения.

Признак. Автомобиль не может разогнаться и набрать необходимую скорость за короткое время.

Проблема и решение. Вышла из строя обгонная муфта. Необходимо разобрать гидротрансформатор и заменить ее.

Признак. Перегрев масла. АКПП дергается и пинается.

Проблема и решение. Например, при проблемах износа фрикционной накладки поршня блокировки гидротрансформаторного тормоза очень трудно заметить неправильную работу устройства. Из-за этого масло часто перегревается до 140 градусов Цельсия. Перегретая смазка вызывает уничтожает резину сальников ГДТ. Масло начинает течь.

В продолжение этой неисправности является полный износ накладки фрикциона. Ее клееная часть отрывается и путешествует по АКПП. Затем она оседает и приклеивается в неположенных местах вызывая засор. Засор мешает свободной циркуляции масла. Падает давление.

Поэтому и эксперты, и опытные механики на СТО просят автовладельцев проводить регулярное техническое обслуживание. При износе фрикциона — неисправность незаметна. Но в последствие она приводит к полной замене АКПП. Хотя на первоначальных этапах можно было обойтись только сменой накладки фрикциона.

К нечастым поломкам ГДТ относятся следующие проблемы:

• разрушение лопастей турбины и насосного колеса. Приводит к поломке ГДТ. Требуется его полная замена. Проблема определяется только после вскрытия;
• клин обгонной муфты;
• разблокировка обгонной муфты;
• перегрев с разрушением ступицы.

Перегрев трансмиссионной жидкости может вызывать быструю потерю функциональных свойств.

Признак. Запах горелой пластмассы, распространяющийся в салоне. Частая проблема на тойотах Камри 50.

Проблема и решение. Забитый радиатор является проблемой в этом случае. Рекомендуется снять и прочистить его. Заменить масло и фильтрующее устройство – обязательно.

Признак. Пинки, задержки во время переключения скоростей зимой.

Причина и решение. Этому может способствовать запуск на холодную. Чтобы избежать этих симптомов у автомата нужен прогрев АКПП зимой. При температуре ниже 0, автовладелец должен прогреть АКПП до рабочей температуры в 70 градусов по Цельсию и только потом начинать движение.

На автомобилях старого года выпуска выходит из строя сама кулиса. Она стопорится в одном положении. Здесь понадобится замена селектора и ручки переключения скоростей. Это можно сделать без снятия автоматической коробки.

Устройство

Конструкция гидротрансформатора включает в себя всего несколько элементов:

• Насосное колесо;
• Турбинное колесо;
• Статор, он же – реактор;
• Корпус;
• Механизм блокировки;

Монтируется гидротрансформатор на маховике двигателя, но одна из составляющих его имеет жесткую связь с валом коробки передач.

Если провести аналогию этого типа передачи с обычным сцеплением фрикционного типа, то насосное колесо выполняет роль ведущего диска (жестко соединено с коленчатым валом мотора), а турбинное – ведомого (прикрепленного к валу КПП). Вот только физического контакта между этими колесами нет.

Примечательно, что даже расположение этих колес идентично фрикционному сцеплению – турбинное колесо располагается между маховиком и насосным колесом.

Все составные части гидротрансформатора заключены в герметичный корпус, заполненный специальной рабочей жидкостью — маслом ATF. За счет своей формы этот элемент трансмиссии получил народное название «бублик».

Суть работы гидротрансформатора очень проста. На колесах устройства имеются лопасти, которые перенаправляют жидкость в определенном направлении.

Вращаясь вместе с маховиком, насосное колесо создает поток жидкости и направляет его на лопасти турбины, тем самым и обеспечивается передача усилия.

Если бы конструкция включала только эти два колеса, то гидротрансформатор не отличался бы от гидромуфты, у которой вращающий момент на обеих составляющих практически одинаков.

Но в задачу гидротрансформатора входит не только передача усилия, а и его изменение.

Так, при старте необходимо обеспечить увеличение крутящего момента на ведомом колесе (при начале движения), а во время равномерного движения – исключить так называемое «проскальзывание».

Для выполнения этих функций в конструкции предусмотрены реактор и механизм блокировки.

Реактор представляет собой еще одно лопастное колесо, но значительно меньшего диаметра и располагается оно между турбиной и насосом, с последним реактор связан посредством обгонной муфты.

В задачу этого элемента входит увеличение скорости потока жидкости, что и приводит к повышению крутящего момента.

Работает реактор так: при возникновении большой разницы между основными колесами гидротрансформатора, обгонная муфта блокирует реактор, не давая ему вращаться (из-за этого еще одно название составляющей – статор).

При этом его лопасти, имеющие специальную форму, увеличивают скорость движения потока жидкости, попадающего на него после прохождения турбинного колеса, и направляют его снова на насос.

Таким образом реактор значительно повышает крутящий момент, необходимый для создания достаточного усилия при начале движения.

При равномерном движении гидротрансформатор блокируются, то есть в нем появляется жесткая связь, и делает это используемый в конструкции механизм блокировки.

Ранее в АКПП эта составляющая срабатывала только на повышенных скоростях движения. Сейчас же, используемые электронные системы управления коробкой блокируют гидротрансформатор практически на всех ступенях.

То есть, как только крутящий момент для определенной передачи подходит к требуемым параметрам, механизм срабатывает.

При смене ступени он отключается, чтобы обеспечить плавность переключения и снова включается. Тем самым исключается вероятность «проскальзывания» гидротрансформатора, что повышает его ресурс, снижает потери усилия и уменьшает потребление топлива.

Примечательно, что механизм блокировки, по сути, представляет собой фрикционное сцепление, и работает он по тому же принципу. То есть в конструкции имеется фрикционный диск, который закреплен на турбине.

В отключенном состоянии блокировочного механизма этот диск находится в отжатом состоянии. При включении же блокировки, фрикционы прижимаются к корпусу гидротрансформатора, тем самым и достигается жесткая передача крутящего момента от мотора на КПП.

В целом, если рассмотреть функционирование гидротрансформатора, то существует три режима его работы:

• Трансформация (включается, когда требуется повышение крутящего момента для создания большего усилия. В этом режиме работает реактор, обеспечивая повышение скорости движения потока);
• Гидромуфта (в этом режиме реактор не задействован и вращающий момент на ведущем и ведомом колесе практически одинаков);
• Блокировка (турбина жестко связана с корпусом для уменьшения потерь на «проскальзывание»).

Используемая для управления работой гидротрансформатора электронная система обеспечивает очень быструю смену режима его работы, подстраивая функционирование этого элемента под возникающие условия.

Неисправности гидротрансформатора

АКПП с гидротрансформатором является надежным агрегатом, но иногда встречаются поломки как в планетарном узле, так и в бублике.

Симптомы неисправности гидравлического трансформатора:

• незначительное пробуксовывание при начале движения;
• вибрации и жужжание при движении транспортного средства;
• толчки при смене положения рычага селектора;
• механические шумы и стуки;
• снижение разгонных характеристик;
• запах расплавленной пластмассы;
• при выборе ступеней мотор глохнет;
• появление металлической стружки на щупе;
• снижение уровня трансмиссионной жидкости;
• шуршание в области бублика, которое может исчезнуть при начале движения.

Основные поломки гидротрансформатора:

1. Повышенный износ опорных или промежуточных подшипников. При работе автомобиля в холостом режиме появляется характерный незначительный механический шум, исчезающий по мере увеличения скорости движения транспорта. Устраняется заменой вышедших из строя деталей.
2. Вибрация, сначала появляющаяся при движении на высокой скорости, со временем увеличивающаяся и возникающая при всех режимах движения машины. Причиной этого является снижение свойств рабочей жидкости и загрязненность масляного фильтра. Лечится заменой старой трансмиссионной жидкости на новую качественную ATF жидкость, установкой нового фильтра.
3. Падение разгонных характеристик автомобиля. Происходит из-за высокого износа обгонной муфты, вызывающей прекращение функционирования статора бублика и невозможности повышения вращающего момента. Для устранения неисправности необходимо заменить поврежденную деталь.
4. При движении возникает сильный металлический стук и скрежет. Причиной такой поломки является разрушение лопастей насоса, турбины или статора. Данная неисправность устраняется заменой вышедших из строя составляющих или установкой нового гидротрансформатора.
5. Запах расплавленного пластика возникает из-за перегрева агрегата, причиной которого может стать снижение уровня рабочей жидкости, засоренность охлаждающей системы коробки. Для устранения последствий перегрева необходимо заменить поврежденные пластиковые компоненты, прочистить систему охлаждения АКПП и полностью обновить трансмиссионную жидкость.
6. Появление мелкой металлической стружки на щупе указывает в большинстве случаев на высокий износ торцевой шайбы. Эта неисправность устраняется путем установки новой детали, взамен поврежденной, и обновлением рабочей жидкости для удаления стружки.
7. Машина глохнет при изменении режима функционирования АКПП или смене положения селектора. Причиной этого являются сбои в работе электроники, приводящие к блокировке бублика. Для устранения данной неисправности необходима профессиональная диагностика блока управления АКПП, при необходимости замена вышедших из строя электронных проборов.
8. Прекращение движения транспортного средства. Происходит из-за отсутствия передачи вращающего момента от мотора к АКПП вследствие срезания шлиц на центростремительной турбине. В редких случаях подобная неисправность возникает при сбоях в электронном управлении. Проблема устраняется восстановлением шлиц (при возможности — это осуществить) или установкой нового гидравлического трансформатора.
9. Уменьшение уровня рабочей жидкости. Причиной этого является нарушение герметичности корпуса (течи в районе сальников и уплотнителей). Устраняется заделыванием места протекания, заменой протекающих компонентов или установкой нового бублика.

При появлении любого из вышеперечисленных симптомов необходимо срочно обратиться на станцию техобслуживания для проведения диагностических процедур и осуществления ремонта узла или его замены. Своевременный ремонт гидротрансформатора позволит избежать возникновения дальнейших поломок и существенно сократит затраты на ремонт АКПП.

Самостоятельный ремонт бублика достаточно сложная процедура из-за цельности и герметичности агрегата. Для замены вышедших из строя деталей следует аккуратно разрезать корпус, а после ремонта тщательно и герметично запаять.

В некоторых случаях при наличии серьезных и многочисленных повреждений различных составляющих гидравлического трансформатора со стороны финансовой составляющей проблемы бывает дешевле установить новый агрегат, чем устранять неисправности в старом.

Что в гидротрансформаторах ломается чаще и быстрее всего

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

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

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

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

Как проверить ГДТ АКПП

Автовладельцев интересует, как проверить работу гидротрансформатора. Эксперты утверждают, что без разборки ГДТ проверка «бублика» невозможна. На мониторе приборной панели могут вылезать коды ошибки о неисправностях, аварийный режим, но окончательный вердикт может быть вынесен только после разбора ГДТ.

Так происходит потому, что большинство неисправностей случается на механическом уровне. Это требует разобрать каждую комплектующую по отдельности и осматривать визуально.

В домашних условиях, в гараже автовладелец сможет разобрать гидротрансформатор только в том случае, если хорошо понимает принцип работы и устройства аппарата. Необходимо иметь специальный станок, на котором можно зажать «бублик» и аккуратно разрезать его, чтобы добраться до внутренней части. А также понадобятся специализированные инструменты, чтобы определить неисправность и удалить ее.

Читать

Ремонт АКПП Renault Megane своими руками

Если автовладелец не силен в этом или не механик со стажем, то, при первых признаках неисправностей, лучше обратиться к опытным механикам на СТО. Какими могут внешние проявления поломки ГДТ АКПП в следующем блоке.

История разработки

Мало кто знает, кто изобрёл и придумал АКПП, но ведь именно это стало основой того автомобиля, к которому мы привыкли. Базой автоматической трансмиссии является планетарная коробка передач, оснащённая гидротрансформатором.

АКПП появилась благодаря инженеру из Германии Герману Фиттенгеру  (Hermann Föttinger) в 1902 году. В тот момент она применялась для судостроения. Позднее в 1904 году братья-изобретатели из Бостона предоставили свою конструкцию, она выглядела как усовершенствованная механика.

Первый автомобиль, оснащённый планетарной коробкой передач — Ford Т. Принцип её действия состоял в плавности регулировки скоростного режима за счёт наличия двух педалей. Одна из них повышала и понижала передачу, а вторая включала заднюю. Таким образом, делаем вывод, что первая страна изобрела АКПП – это США.

Первая в мире АКПП Hydramatic

В 1930 году над улучшением трансмиссии хорошо поработали инженеры компании General Motors, вышла в свет полуавтоматическая коробка. Сцепление в машине присутствовало, но управление над планетарным механизмом получила гидравлика. В ближайшее время наработку доработала фирма Крайслер, оснастив модуль гидромуфтой. С этим в мир пришла достойная замена двухступенчатой коробке передач, это – овердрайв.

Полностью автоматическую КПП миру подарила компания Дженерал Моторс в начале 40 годов прошлого века. Она представляла соединение четырёхступенчатой планетарной коробки с автоматической регулировкой гидравликой, оснащённую гидромуфтой.

Эта историческая сводка поможет читателям расширить свой кругозор. Благодаря этим знаниям, без труда можно ответить на вопросы: какая страна первая изобрела АКПП и в каком году получили её.