Гидротрансформатор устройство и принцип действия

Изучаем детальное устройство

Понимание того, как работает АКПП, облегчает её эксплуатацию. Рассмотрим устройство гидротрансформатора – одного из важнейших узлов автоматической коробки. Без него движение невозможно, поскольку именно он ответственен за передачу крутящего момента по маршруту «двигатель — система АКПП». Новичкам-автомобилистам следует обратить внимание и на его жаргонное название – «бублик» (ввиду формы). А если вы предпочитаете пользоваться зарубежными источниками, там встретится определение «torque converter». Но в нашем случае важным является не лингвистика, а само назначение и устройство гидротрансформатора. Его-то мы и рассмотрим.

Основная типовая конструкция

Устройство гидротрансформатора АКПП следующее:

Корпус, изготовленный из прочного материала.
Насос.
Муфта обгонная.
Блокировочная плита.
Турбина, участвующая в системе передачи крутящего момента.
Реактор.
Регулирующий статор.
Вспомогательные элементы – крепежи, уплотнения.

Как уже упоминалось, устройство и работа гидротрансформатора направлены на качественную передачу крутящего момента. Выглядит процесс следующим образом: насосное колесо, как и все остальные элементы АКПП, соединено с двигателем. В момент его запуска оно начинает вращение. Создаётся давление масла, передаваемое на турбину. Та посредством шлицев тесно связана с валом АКПП. Таким образом, под воздействием масляного давления турбинное колесо начинает своё вращение. Разумеется, последовательность вышеописанных процессов происходит в течение считаных секунд, незаметных для водителя.

Особенности функционирования

Когда взаимодействуют только турбина и насос, в результате происходит передача крутящего момента без его изменения. За его же регулировку отвечает такая деталь, как статор. В этот процесс заложено применение остаточной энергии масла, используемой для вращения турбинного колеса. Тем временем статор направляет поток на насос, интенсифицируя его вращение. В результате фиксируется значительное увеличение крутящего момента. Существует закономерность, истоки которой берутся из физики: чем медленнее вертится турбинное колесо по отношению к насосному, тем больше выработка остаточной энергии. И этот избыток делает крутящий момент сильнее.

Турбина всегда вращается медленнее, чем насос. Это и служит практически неиссякаемым источником свободной энергии. И поэтому при увеличении скорости машины разница вращения насоса и турбины уменьшается. Обгонная муфта связывает статор с гидротрансформатором. Её особенность заключается в том, что она никогда не меняет направления движения. Благодаря этому она выводит масляный поток на лопатки статора, обеспечивая ему неподвижность, за счёт чего на насос передаётся больше энергии от турбины. Эта модель работы трансформатора гарантирует максимальную передачу крутящего момента. Получается так, что она лишь на этапе разгона автомобиля увеличивается втрое.

В процессе нарастания движения машины внутри АКПП происходят следующие явления. Как уже упоминалось выше, снижается разница скоростей турбины и насоса. Со временем наступает момент, когда масляные потоки направляют статор строго по ходу обгонной муфты. После этого гидротрансформатор перестаёт оказывать какое-либо влияние на крутящий момент. Описанный механизм имеет побочную сторону в виде снижаемого КПД. Этот показатель в данном режиме не превышает восьмидесяти пяти процентов. К тому же выделяется избыточное тепло, которое отрицательно сказывается на состоянии комплектующих автомобиля, ведёт к их перегреву.

Оптимизация работы

Для того чтобы нейтрализовать негативные проявления, описанные выше, конструкция гидротрансформатора предусматривает наличие блокировочной плиты. Она тесно связана с турбиной. Её преимущество – в подвижности, что, собственно, и обеспечивает рабочий процесс. Его основой является подача потока масла между корпусом и плитой. Образуется своеобразная механическая развязка, не влияющая на работу гидротрансформатора. Тем временем блокировочная плита смещается влево.

Когда автомобиль достигает определённой скорости, на это тут же реагирует электронный блок управления (ЭБУ) АКПП. Происходит смена потока масла, а плита прижимается вправо, непосредственно к корпусу. В этом случае одновременно блокируются и насос, и турбина. Для того чтобы сцепление плиты и внутренней части корпуса гидротрансформатора было более эффективным, последняя покрывается фрикционным слоем. И так происходит, когда нарастает скорость. При торможении данная блокировка отключается.

Суть подобного механизма сводится к тому, чтобы исключить проскальзывание турбины, совершаемое относительно насоса. Непосредственная передача крутящего момента – не единственная функция гидротрансформатора. Этот важный элемент оказывает влияние на привод масляного насоса автоматической коробки переключения передач. Для этой операции конструкция гидротрансформатора предусматривает специальный валик. Он очень прочно связан с корпусом узла посредством шлицевого соединения.

Неисправность гидротрансформатора обычно выражается неприятными рывками, пробуксовками. В этом случае предпочтительно не затягивать с ремонтом. Приблизительный перечень работ, к которым прибегают в процессе диагностики и устранения неполадок:

Вскрытие корпуса.
Промывка деталей, их ревизия, замена изношенных расходников. Особое внимание уделяется сальнику и уплотнительным кольцам.
Сборка трансформатора с применением сварки.
Проверка герметичности.
Балансировка.

Вышеуказанные работы требуют специальных навыков. Промывка деталей осуществляется особыми жидкостями. Поэтому её необходимо проводить только в автосервисе, специализирующемся на АКПП. Ведь именно там досконально знают гидротрансформатор, устройство и принцип работы этой конструкции. А наличие специального оборудования и методик компьютерной диагностики практически исключит ошибки в ремонте. Обращайтесь к нам, выполним качественные ремонт гидротрансформатора АКПП.

По мере развития технологии конструкция усложнялась и модернизировалась. В настоящее время трансформатор на автоматической коробкой передач выполняет функции сцепления. То есть во время приключений передач данный элемент размыкает связь коробки с двигателем. Сразу же после включения повышающей или понижающей передачи гидротрансформатор берет на себя часть крутящего момента, что позволяет обеспечить максимально плавное переключение ступеней.

Содержание :

Принцип работы | Общая информация | Устройство |

Конструкция гидротрансформатора для автоматической коробки передач состоит из трёх колец с лопастями. Все три кольца согласно вращаются и располагаются в одном корпусе. Внутри корпуса находится рабочая жидкость, которая позволяет смазывать и охлаждать подвижные элементы. Насаживается гидротрансформатор на коленчатый вал, и далее соединяется непосредственно с коробкой передач. Рабочая жидкость нагнетается внутрь корпуса устройства при помощи специальной помпы. Помпа позволяет обеспечить необходимое давление, а при проблемах с герметичностью конструкции появляются активные утечки рабочей жидкости, что в свою очередь приводит к повреждению механических вращающихся элементов.

Современные гидротрансформаторы, которые используются на автомобилях с АКПП, имеют полностью компьютерное управление, а многочисленные датчики следят за давлением и скоростью движения валов внутри ядра трансформатора. Необходимо сказать, что подобное усложнение конструкции привело к снижению надёжности устройства и на устройство гидротрансформатора в целом. В особенности на эксплуатационный срок и показатели надёжности сказывается эксплуатация в максимально жёстких режимах, что характерно для современных автомобилей.

Работа гидротрансформатора Видео

Контроль работы гидротрансформатора и его оптимизация с работой коробки передач выполняется при помощи специального блока управления. Это полностью автоматическая система управления получает данные с многочисленных датчиков, установленных в коробке и самом гидротрансформаторе. При появлении каких-либо проблем в работе устройства автоматика выводит сообщение об ошибке. В отдельных случаях может отмечаться полная блокировка работы гидротрансформатора, что приводит к отключению двигателя при изменении режимов работы коробки. Также необходимо отметить, что большинство поломок трансформаторов происходит на механическом уровне. Поэтому при выполнении диагностики автомобиля точно определить характер и место поломки затруднительно. Необходимо разбирать повреждённый элемент и визуально проводить его осмотр. Только так возможно определить имеющуюся поломку.

Инженеры ведущих автопризводителей постоянно проводят изыскания, которые должны позволить повысить показатели надёжности техники и устранить проблемы в работе данного устройства. Появление новых конструкторских разработок позволяет существенно модернизировать гидротрансформатор, который сегодня может с легкостью использоваться на автомобилях, оснащенных дизельными моторами. Для таких дизельных моторов характерен высокий показатель крутящего момента. Если ранее трансмиссии с трудом справлялись с высокими показателями крутящего момента и достаточно быстро выходили из строя, то сегодня существенным образом повысилась надёжность автоматических коробок передач и гидротрансформаторов.

Гидротрансформатор АКПП устройство

Теоретически срок эксплуатации гидротрансформатора совпадает с эксплуатационным сроком автоматической коробки передач. Однако, как и любой другой механический элемент, он может выходить из строя и требовать ремонта. В отдельных случаях необходимо проводить полную замену гидротрансформатора, что приводит к существенным расходам автовладельца на ремонт гидротрансформатора.

Гидротрансформатор АКПП Признаки неисправности

Опишем основные симптомы поломок гидротрансформаторов, которые должны являться поводом для скорейшего обращения в специализированные ремонтные мастерские.

1 При переключении передач может быть слышен лёгкий механический звук. При увеличении оборотов и под нагрузкой механический звук исчезает. Подобное может свидетельствовать о проблемах с опорными подшипниками. Необходимо разбирать гидротрансформатор и оценивать состояние подшипников.

2 В скоростном диапазоне от 60 до 90 километров в час может отмечаться лёгкая вибрация. По мере ухудшения проблем с гидротрансформатором вибрация будет увеличиваться. Подобное может быть вызвано тем, что продукты износа рабочей жидкости могут забивать масляный фильтр. В данном случае ремонт гидротрансформатора заключается в замене масляного фильтра и рабочей жидкости гидротрансформатора. Как правило, требуется провести одновременно замену масла в самом моторе и коробке передач.

3 Наличием проблем с динамикой автомобиля свидетельствует о выходе из строя так называемой обгонной муфты. В данном случае необходимо разбирать гидротрансформатор и менять вышедшую из строя муфту.

4 Остановка автомобиля без возможности продолжения движения свидетельствует о повреждении шлица на турбинном колесе. Ремонт гидротрансформатора заключается в установке новых шлицов или же замене всего турбинного колеса.

5 Появление характерного шуршащего шума при заведённом автомобиле свидетельствует о проблемах с подшипником, которые располагаются между турбинным или же реакторным колесом и крышкой гидротрансформатора. При движении такой шуршащий звук может полностью исчезать. В данном случае вам необходимо как можно раньше обратиться в сервисный центр и провести ремонтные работы. В большинстве случаев необходимо будет провести замену повреждённых игольчатых упорных подшипников. Стоимость такого ремонта неисправности гидротрансформатора не слишком высока.

6 При переключении передач может быть слышен громкий металлический стук. Подобное свидетельствует о деформации и выпадении лопаток. Ремонт заключается в замене повреждённого колеса в гидротрансформаторе.

7 Необходимо регулярно проверять состояние масла в гидротрансформаторе и коробке передач. При появлении на масляном щупе коробки передач алюминиевой пудры необходимо выполнить проверку муфты свободного хода, которая изготовлена из алюминиевого сплава. В большинстве случаев появления такой пудры на щупе свидетельствует о неисправности гидротрансформатора и износе торцевой шайбы.

8 На работающем стоящем автомобиле в районе коробки передач может появляться характерный запах плавящейся пластмассы. Подобное происходит по причине перегрева гидротрансформатора и плавления полимерных элементов и деталей данного устройства. Перегрев гидротрансформатора может возникать по нескольким причинам. В первую очередь это проблемы со смазкой. Так, например, при падении уровня масла отмечаются характерные признаки голодания коробки и гидротрансформатора. Также могут отмечаться проблемы с системой охлаждения акпп, которая не может качественно охлаждать масло в забитом теплообменнике. Ремонт в данном случае заключается в замене масла и проверке работоспособности системы охлаждения смазки.

9 При переключении передач или же при смене режимов работы коробки двигатель может глохнуть. Подобное свидетельствует о выходе из строя управляющей автоматики, которая блокирует работу гидротрансформатора. Ремонт заключается в замене вышедшего из строя блока управления.

Необходимо отметить тот факт, что каких-либо конкретных признаков неисправности гидротрансформатора нет. Поэтому в отдельных случаях специалисты сервисного центра не могут сразу определить признаки и характер поломки. Все это приводит к увеличению расходов на ремонт и неизменному простою автомобиля в сервисе.

Ремонт гидротрансформатора

Несмотря на кажущуюся сложность, ремонт гидротрансформатора не представляет особой сложности и может быть выполнен автовладельцем самостоятельно. Единственный нюанс состоит лишь в демонтаже гидротрансформатора с коробки передач. В данном случае необходимо использовать специальный ремкомплект, который позволит провести демонтажные работы. При проведении ремонтных работ корпус устройства разрезается, после чего проводится проверка состояния гидротрансформатора. Именно поэтому при ремонтных работах необходимо заменять не только уплотняющие кольца, но и сам корпус устройства. При ремонтных работах проводится замена сальника и уплотнительных колец. Использовать старые, пускай даже хорошо сохранившиеся, кольца и сальники запрещается. В отдельных случаях возможна сварка корпуса гидротрансформатора, что позволяет добиться полной герметичности устройства. После завершения работы вам необходимо установить отремонтированное устройство на коробку передач и провести балансировочные работы.

Необходимо отметить, что при определённых видах поломок гидротрансформатора его ремонт и замена вышедших из строя элементов нецелесообразна с экономической точки зрения. Куда проще приобрести новые устройства и установить его вместо повреждённого элемента.

Ремонт гидротрансформатора Видео

Как вы можете видеть, ремонт гидротрансформатора относительно несложен. Однако без соответствующей подготовки и опыта работы по ремонту автомобиля провести его самостоятельно не представляется возможным. Поэтому если вы сомневаетесь в своих силах, лучше всего обратиться к профессиональным специалистам. Стоимость нового гидротрансформатора может составить порядка тысячи долларов в зависимости от марки автомобиля.

Гидротрансформатор выполняет важную роль в автоматической коробке передач, он занимает пространство между корпусом силового агрегата и трансмиссией авто. Гидротрансформатор в АКПП работает, как муфта сцепления – передает вращение от работающего мотора непосредственно на автомат. Внешнее сходство гидротрансформатора АКПП с характерной формой тора позволяет называть данное устройство бубликом. Гидротрансформатор автоматической коробки передач – составная часть гидросистемы трансмиссии. Управление его работой осуществляется при помощи специального гидроблока.

Устройство гидротрансформатора коробки-автомат

Основное предназначение гидротрансформатора АКПП – это обеспечение плавного и своевременного перехода автоматической трансмиссии с одной передачи на другую. Первые образцы гидротрансформаторов для КПП были созданы в ХХ веке. С целью модернизации устройства ГТР, применялись новые технологии. Гидротрансформаторы АКПП становились более сложными по конструкции.

Помимо обеспечения плавности перехода на различные передачи, новые гидротрансформаторынаделены дополнительной функцией сцепления. При этом в момент переключения скоростей (понижающей либо повышающей) гидротрансформатор размыкает непосредственную связь двигателя внутреннего сгорания с коробкой передач. Гидротрансформатор АКПП частично принимает на себя силу крутящего момента. Именно это обеспечивает уникальную плавность при переключении скоростей.

В отличие от механической КПП, в автомате передача крутящего момента осуществляется не под воздействием механического трения между фрикционными дисками гидротрансформатора АКПП. Соединение двигателя и автоматической коробки передач происходит, благодаря давлению трансмиссионной жидкости. Срабатывает эффект вращения мельницы от ветра.Устройство гидротрансформатора обеспечивает сохранение целостности автоматической коробки и защиту от механических повреждений за счет важной функции – амортизации.

Фрикционные диски гидротрансформатора АКПП образуют сборный пакет, состоящий из деталей мобильного и неподвижного типов. При включении передачи в магистралях создается необходимое давление. При помощи специального устройства – гидравлического толкателяфрикционы гидротрансформатора АКПП взаимно сжимаются, включается заданная скорость.

Как действует гидротрансформатор АКПП

Современный гидротрансформатор блокируется при сравнивании скоростей оборотов валов – входного и выходного. На практике это случается после развития скорости транспортного средства, равной более 70 км/час. Тормозная накладка поршня гидротрансформатора замедляет вращение масляной жидкости. Валы двигателя внутреннего сгорания и коробки передач взаимно фиксируются. Силовой агрегат и трансмиссия образуют единое целое, происходит синхронное вращение валов.

Описание конструкции гидротрансформатора АКПП

Гидротрансформатор АКПП передает мощность от двигателя внутреннего сгорания непосредственно на узлы и детали автоматической трансмиссии. Принцип работы АКПП –гидротрансформатор не только передает вращение на коробку передач, он эффективно погашает амплитуду вибраций и сводит к минимуму силы механических ударов со стороны маховика.

Составные части гидротрансформатора:

Насосное и турбинное колеса.
Блокировочная муфта.
Насос.
Реакторное колесо.
Муфта свободного хода.

Все рабочие механизмы размещены в корпусе устройства гидротрансформатора:

насос напрямую работает от коленвала движка;
турбина сопряжена с шестеренками АКПП;
реакторное турбинное колесо – с турбиной и насосом;
в гидротрансформатор вставлены уникальные лопасти оригинальной конфигурации;
масло движется по внутреннему пространству коробки, благодаря гидротрансформатору;
назначение блокировочной муфты – блокировать гидротрансформатор в заданных режимах;
муфта свободного хода вращает реакторное колесо в противоположном направлении.

Принцип работы гидротрансформатора

Работа «бублика» осуществляется по замкнутому циклу. Смазочное вещество является главным рабочим материалом гидротрансформатора. Его вязкостные характеристики существенно отличаются от свойств масла, используемого в МКПП. При работе гидротрансформатора АКПП смазочное вещество под воздействием насосного колеса принудительно подается на лопатки реактора и турбины. Лопатки создают дополнительные завихрения и ускоряют движение масла,скорость вращения рабочих колес гидротрансформатора существенно падает, момент соответственно возрастает.

Ускорение вращения коленвала способствует выравниванию скоростей колеса насоса и турбины гидротрансформатора. При большой скорости автомобиля гидротрансформатор только передает крутящий момент по аналогии с работой гидромуфты. При блокировке ГТР вращение передается напрямую от силового агрегата на АКПП.

При переходе на другую передачу элементы гидротрансформатора разъединяются. Процесс сглаживания угловых скоростей возобновляется до окончательного выравнивания вращенияработающих турбин.

Функционирование гидротрансформатора происходит под постоянным контролем электронного блока управления ЭБУ. Датчики, установленные на гидротрансформаторе, подают сигналы на ЭБУ. Исходя из поступающих данных, формируются выходные управляющие команды. Если электронные приборы сообщают об ошибке, это означает, что возникли какие-то проблемы с ГТР.

Важно: Признаки неисправностей гидротрансформатора АКПП могут проявляться как в механической, так и электронной частях механизма. При экстренной остановке коробки-автомата необходимо провести тщательную диагностику с последующим ремонтом элементов гидротрансформатора.

На представленной схеме показано в разрезе, из чего состоит гидротрансформатор автоматической коробки перемены передач.

Спираль справа – схематическое изображение траектории движения масла внутри корпуса гидротрансформатора.

Здесь изображен принцип работы гидротрансформатора в различных режимах.

Признаки неисправности гидротрансформаторов АКПП

Гидротрансформатор занимает лидирующие позиции по надежности среди различных узлов и деталей АКПП. Он полностью вырабатывает заявленный эксплуатационный срок. Однако, это не означает, что ГТР вечен. С помощью характерных симптомов опытные водители могут определить место возможных поломок в гидротрансформаторе и автоматической коробке передач.

Признаки неисправности гидротрансформатора:

Возникновение характерного звука (шуршащего, механического) при переключении скоростей. Этот малозаметный звук уходит, когда увеличиваются обороты, и машина ускоряется. Данный симптом указывает на деформации опорных игольчатых подшипников гидротрансформатора.
При громком стуке металла нужно проверить состояние лопастей и колеса гидротрансформатора в сборе.
Вибрации коробки передач на скорости 60 – 90 км/час (причина – неравномерное истирание фрикционов системы блокировки).
Загрязнение масла (запах гари, темный оттенок, густая консистенция).
Перегрев гидротрансформатора.
Засорение клапана гидроблока.
Снижение уровня трансмиссионного масла.
Проблемы с динамикой машины (обгонная муфта нуждается в замене).
Неожиданная остановка транспортного средства означает, что повреждены шлицы на турбинном колесе гидротрансформатора. При этом требуется установить новые шлицы или полностью менять деформированное колесо на новый механизм.
Глохнет двигатель при переходе на другую передачу. Здесь виновата управляющая автоматика.

Появившиеся признаки и неполадки в гидротрансформаторе АКПП игнорировать не рекомендуется. Если вовремя не заменить изношенный фрикцион блокировки, гидротрансформатор начнет чрезмерно перегреваться, выходной вал коробки передач – вибрировать, масляный насос преждевременно выйдет из строя. Соответственно, прекратится подача масла в гидроблок и к пакетам сцепления АКПП.

Совет: При смене масляного фильтра рекомендуется производить полную замену масла в автоматической коробке передач и двигателе внутреннего сгорания одновременно. В случае, когда на контрольном щупе замечены следы пыли алюминия, следует проверить муфту свободного хода, которая изготовлена из данного материала, а также степень выработки торцовой шайбы.

Если на остановке при работающем моторе остро ощущается запах оплавленного пластика, это свидетельствует о чрезмерном перегреве гидротрансформатора. Основная причина повышения температуры ГТР – снижение объема смазочного материала (эффект масляного голодания гидротрансформатора и автоматической коробки передач). Охлаждающая система автоматической коробки передач тоже часто отказывает в работе. Причина дефекта СО кроется в чрезмерной засоренности теплообменника гидротрансформатора. После замены масла и тщательного обследования системы охлаждения неприятный запах гидротрансформатора улетучится.

Ремонт ГТР

Что в гидротрансформаторах ломается чаще и быстрее всего

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

Изношенная прокладка удаляется.
Место ее расположения тщательно очищается от засохшего клеевого состава.
Наносится новый клеевой состав.
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).

Прочие поломки гидротрансформаторов АКПП

Автомеханики сервисных компаний в процессе диагностики ГТР часто выявляют дополнительные дефекты в гидротрансформаторах автоматических коробок передач:

Деформации и поломка лопастей гидротрансформатора.
Износ ступицы вследствие работы при повышенных температурах.
Нарушение блокировки, заклинивание муфты обгона.
Разрушение подшипников.
Прогорание корпуса гидротрансформатора АКПП.

Почти все перечисленные дефекты выявляются только при вскрытии корпусной детали гидротрансформатора. После определения поломок производится их замена на новые рабочие элементы.

Если ремонт гидротрансформатора производится в условиях специализированных мастерских, оснащенных современным оборудованием, технологическими приспособлениями, оригинальными запчастями, восстановленный гидротрансформатор будет служить в течение длительного срока. Время эксплуатации отремонтированного механизма составляет около 80% от первоначального ресурса. Частичная либо полная замена трансмиссионного масла также входит в перечень ремонтных услуг. Длительность ремонта гидротрансформатора автоматической коробки передач в среднем занимает три рабочих дня.