Устройство и принцип работы современного гидротрансформатора

Многие из Вас наверняка знают элементарные вещи об устройстве механической коробки передач — Вы знаете, что двигатель подключен к передаче путём сцепления, ведь без этой связи автомобиль не сможет прийти к полной остановке, разумеется, не убив двигатель. Но автомобили с автоматической коробкой передач не имеют сцепления, которое отключало бы трансмиссию от двигателя. Вместо этого в них используется удивительное устройство под названием гидротрансформатор. Может быть, его устройство Вам покажется несколько сложным, но то, что он делает и какое удобство доставляет, просто очень интересно!

В этой статье мы узнаем, почему автоматическая коробка передач автомобиля так нуждается в гидротрансформаторе, как работает гидротрансформатор и его некоторые недостатки.

Основы гидротрансформатора

Так же, как и в случае с ручной трансмиссией, автомобилю с автоматической коробкой передач необходимо найти способ, чтобы одновременно держать двигатель работающим (крутящимся коленчатым валом), а колеса и шестерни в коробке передач остановленными.Автомобили с МКПП используют для этого сцепление, которое полностью отключает двигатель от коробки передач, а вот автоматическая коробка передач использует гидротрансформатор.

Гидротрансформатор является одним из видов гидромуфты, которая позволяет двигателю вращаться независимо от трансмиссии. Если двигатель вращается медленно, например, когда автомобиль работает на холостом ходу на красном сигнале светофора, количество крутящего момента, который передаётся через гидротрансформатор, очень мало, и его достаточно, чтобы удержать автомобиль на месте путём лишь лёгкого давления на тормозную педаль.

Если бы Вы надавили на педаль газа в то время как автомобиль остановился, Вам пришлось бы также нажать сильнее на тормоза, чтобы удержать машину от перемещения. Это происходит потому, что при нажатии на газ двигатель ускоряется, и насос из-за этого ускорения подаёт больше жидкости в гидротрансформатор, вызывая больший крутящий момент, который, в свою очередь передаётся на колеса.

Типовые неисправности гидротрансформатора

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Режим блокировки

Устройство гидротрансформатора с блокировкой

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

Читайте также:  Устройство и принцип работы классической АКПП

Как работает гидротрансформатор?

Как показано на рисунке выше, существуют четыре компонента внутри очень крепкого корпуса гидротрансформатора:

1. Насос
2. Турбина
3. Статор
4. Трансмиссионное масло

Корпус гидротрансформатора крепится болтами к маховику двигателя, то есть корпус всегда крутится с той же скоростью, с какой крутится коленвал двигателя. Плавники, которые составляют насос гидротрансформатора, крепятся к корпусу, поэтому они также вращаются с одинаковой скоростью, что и двигатель. Гидротрансформатор в разрезе на рисунке ниже показывает, как всё это связано внутри гидротрансформатора.

Насос внутри гидротрансформатора является одним из видов центробежных насосов. В то время как он вращается, жидкость движется направленно от центра к краям, примерно как вращающийся барабан стиральной машины во время отжима бросает воду и одежду по своим стенкам. В то же время, так как жидкость устремляется от центра, в это центре создаётся вакуум, который привлекает ещё больше жидкости.

Затем жидкость поступает в лопасти турбины, которая связана с передачей. Именно турбина заставляет передачу крутиться, что в основном и приводит в движение Ваш автомобиль. Так как же жидкость (точнее, масло) поступает из насоса к турбине?! Дело в том, что в то время, как жидкость эта устремляется от центра к краям насоса, она встречает на своём пути лопасти насоса, которые направлены таким образом, что жидкость рикошетит о них и направляется уже вдоль оси вращения насоса прочь от него — к турбине, которая как раз и расположена напротив насоса.

Лопасти турбины также немного искривлены. Это означает, что жидкость, которая поступает в турбину снаружи, должна изменить своё направление, переместившись в центр турбины. Именно это направленное изменение вызывает вращение турбины.

Чтобы ещё проще представить принцип работы гидротрансформатора, представим ситуацию с расположенными друг напротив друга на небольшом расстоянии (допустим, около одного метра) комнатными вентиляторами и направленными друг напротив друга — если включить один из вентиляторов, то он за счёт своих искривлённых лопастей погонит воздух от себя к вентилятору, который стоит напротив него, а тот, в свою очередь, начнёт вращаться, потому как его лопасти также искривлены и поток воздуха толкает их все в какую-либо одну сторону (именно в ту сторону, в какую и начнёт вращаться вал вентилятора).

Но мы всё ещё двигаемся далее: жидкость выходит из турбины в её центре, двигаясь опять же в другом — противоположном направлении, чем то, в котором она когда-то вошла в турбину — то есть снова по направлению к насосу. И вот здесь заключается большая проблема — дело в том, что по своей конструкции (точнее, по конструкции своих лопастей, насос и турбина вращаются в противоположные стороны, и, если жидкости будет разрешено попасть обратно в насос, то это будет сильно замедлять двигатель. Вот почему гидротрансформатор имеет статор, который, благодаря своей конструкции, изменяет направление движения масла, и, таким образом, остаточная энергия, которая возвращается от турбины к насосу, идёт в дело — немного помогая двигателю раскручивать насос. 

Важно отметить, что скорость вращения турбины никогда не будет равной скорости вращения насоса, а КПД в гидротрансформаторе даже близко не будет стоять к механическим шестерёнчатым механизмам, передающим крутящий момент. Именно поэтому у автомобиля с АКПП значительно более высокий расход топлива. Для борьбы с этим эффектом, большинство автомобилей имеет гидротрансформатор, снабжённый блокировочной муфтой . Когда требуется, чтобы две половинки гидротрансформатора (насос и турбина) вращались с одинаковой скоростью (это происходит, например, когда автомобиль движется на высокой скорости), блокировочная муфта блокирует их вместе намертво, что исключает проскальзывание насоса относительно турбины и, таким образом, повышает эффективность расхода топлива.

Ремонт гидротрансформатора и гидроблока

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

1. В первую очередь, нужно осуществить диагностику и, при необходимости, ремонт гидроблока АКПП. Для этого достаточно:
   1. Демонтировать гидроблочную плиту с коробки;
   2. Разобрать её;
   3. Продуть все каналы;
   4. Проверить целостность составляющих гидроблока;
   5. «Прозвонить» все соленоиды.

   Неисправности не выявлены? Тогда придётся разрезать гидротрансформатор. В ином случае все неполадки с гидроблоком следует устранить и проверить, нормализуется ли работа АКПП или нет. Если ответ отрицательный, то приступаем к следующему шагу;

2. Допустим, разборка и промывка гидроблока АКПП ничего не дала. Что делать дальше? Естественно, проводить ремонт гидротрансформатора. Для этого придётся:
   • Отсоединить механизм от коробки;
   • Снять его с автомобиля;
   • Аккуратно, неглубоко разрезать сварочный шов между половинками гидротрансформатора;
   • Разобрать внутреннюю конструкцию механизма;
   • Проверить состояние всех элементов гидротрансформатора, если требуется – заменить;
   • Продуть все каналы подачи масла и проверить стабильность кручения фрикционов валов.

   После этого проводится сбор устройства в единое целое и обратная сварка половинок.

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

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

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

Пожалуй, на этом повествование об устройстве и ремонте гидротрансформатора можно заканчивать. Надеемся, сегодняшняя статья была для вас полезна и дала ответы на интересующие вопросы. Удачи в ремонте авто и на дорогах!

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.