Гидротрансформатор выполняет важную роль в , 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 с коробкой передач. Гидротрансформатор АКПП частично принимает на себя силу . 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.

Когда гидротрансформатор полностью передает вращение на АКПП от силового агрегата, потери мощности равны нулю. Данная функция гидротрансформатора напоминает действие педали механизма сцепления на коробке перемены передач механического типа.

Во время работы гидротрансформатора кинетическая энергия двигателя расходуется на движение масла, которое разогревается от трения. При взаимном касании фрикциона со стальным диском происходит интенсивное истирание накладки, фрагменты износа в виде пыли попадают в масляный состав гидротрансформатора. Стабильность работы автоматической трансмиссии и ходовой части находится в прямой зависимости от степени износа фрикционных накладок и смазочного материала.

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 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.

Для многих автовладельцев ремонт гидротрансформатора АКПП является сложной процедурой.Не все люди обладают необходимыми знаниями, свободным временем, желанием, чтобы качественно восстановить функции гидротрансформатора своими руками. Самая большая сложность в ремонте гидротрансформатора состоит в его демонтаже с автомобиля. Профессиональные механики обладают набором специальных инструментов и приспособлений, чтобы благополучно снять гидротрансформатор с коробки передач.

Непосредственный ремонт гидротрансформатора АКПП начинается с механического разрезания корпуса на токарном станке и внимательной диагностики состояния каждого механизма. В процессе ремонта гидротрансформатора необходимо заменить следующие элементы:

• корпус бублика;
• сальники;
• уплотнительные кольца.

В последнее время большим спросом начали пользоваться автомобили с И сколько бы ни говорили автомобилисты, что АКПП - это ненадежный механизм, который дорог в обслуживании, статистика утверждает обратное. С каждым годом машин с МКПП становится меньше. Удобство «автомата» оценили многие водители. Что касается дорогого обслуживания, самая ответственная деталь в этой коробке - гидротрансформатор АКПП. Фото механизма и его устройство - далее в нашей статье.

Характеристика

В конструкцию помимо данного элемента входит множество других систем и механизмов. Но основную функцию (это передача крутящего момента) выполняет именно гидротрансформатор АКПП. В просторечии его называют «бубликом» за счет характерной формы конструкции.

Стоит отметить, что на для переднеприводных авто гидротрансформатор АКПП включает в себя дифференциал и главную передачу. Помимо функции передачи крутящего момента «бублик» принимает на себя все вибрации и удары от маховика двигателя, тем самым сглаживая их до минимума.

Конструкция

Давайте рассмотрим, как устроен гидротрансформатор АКПП. Данный элемент состоит из нескольких узлов:

• Турбинного колеса.
• Блокировочной муфты.
• Насоса.
• Реакторного колеса.
• Муфты свободного хода.

Все эти механизмы помещены в единый корпус. Насос непосредственно связан с коленвалом двигателя. Турбина сопрягается с шестернями коробки передач. Реакторное колесо размещено между насосом и турбиной. Также в конструкции колеса «бублика» имеются лопасти особой формы. Работа гидротрансформатора АКПП основана на перемещении специальной жидкости внутри (трансмиссионного масла). Поэтому АКПП включает в себя также масляные каналы. Кроме этого, здесь есть свой радиатор. Для чего он нужен, рассмотрим немного позже.

Что касается муфт, блокировочная предназначена для фиксации положения гидротрансформатора в определенном режиме (например, «паркинг»). Муфта свободного хода служит для вращения реакторного колеса в обратной стороне.

Принцип работы гидротрансформатора АКПП

Как действует данный элемент в коробке? Все действия «бублика» осуществляются по замкнутому циклу. Так, главная рабочая жидкость здесь - это «трансмиссионка». Стоит отметить, что она отличается по вязкости и составу от тех, что используются в механических коробках. Во время работы гидротрансформатора смазка поступает от насоса на турбинное колесо, а затем - на реакторное.

Благодаря лопастям жидкость начинает быстрее вращаться внутри «бублика», тем самым увеличивая крутящий момент. Когда частота вращения коленвала увеличивается, угловая скорость турбины и насосного колеса выравнивается. Поток жидкости меняет свое направление. Когда автомобиль набрал уже достаточную скорость, «бублик» будет работать только в режиме гидромуфты, то есть передавать лишь крутящий момент. Когда скорость движения увеличивается, ГТФ блокируется. При этом замывается муфта, и передача момента от маховика на коробку производится напрямую, с одинаковой частотой. Элемент разъединяется снова при переключении на следующую передачу. Так заново происходит сглаживание угловых скоростей до того момента, как скорость вращения турбин не сравняется.

Радиатор

Теперь о радиаторе. Для чего в автоматических коробках он выведен отдельно, ведь на «механике» такой системы не применяют? Все очень просто. На механической коробке масло выполняет лишь смазывающую функцию.

При этом его заливают лишь наполовину. Жидкость содержится в поддоне КПП, и в ней смачиваются шестерни. В автоматической коробке масло выполняет функцию передачи крутящего момента (откуда пошло название «мокрое сцепление»). Здесь нет фрикционных дисков - вся энергия идет через турбины и масло. Последнее постоянно двигается в каналах под высоким давлением. Соответственно, маслу необходимо охлаждаться. Для этого и предусмотрен в такой трансмиссии собственный теплообменник.

Неисправности

Выделяют следующие поломки трансмиссии:

• Неисправность ГТФ.
• Поломка и
• Неисправность масляного насоса и контролирующих датчиков.

Как определить поломку?

Выяснить, какой именно элемент вышел из строя, без демонтажа коробки и ее разбора довольно трудно. Однако предугадать серьезный ремонт можно по нескольким признакам. Так, если наблюдаются неисправности гидротрансформатора АКПП или тормозной ленты, коробка будет «пинаться» при переключении режимов. Машина начинает дергаться, если вы ставите ручку с одного режима на другой (причем когда нога находится на педали тормоза). Также коробка входит сама в аварийный режим. Машина двигается только на трех передачах. Это говорит о том, что коробке нужна серьезная диагностика.

Что касается замены гидротрансформатора, она выполняется при полном демонтаже коробки (отсоединяются приводные валы, «колокол» и прочие детали). Этот элемент - самая дорогая составляющая любой АКПП. Цена на новый ГДТ начинается от 600 долларов для бюджетных моделей авто. Поэтому важно знать, как правильно использовать коробку, чтобы максимально отсрочить ремонт.

Как сохранить КПП?

Считается, что ресурс у данной трансмиссии на порядок ниже, чем у механики. Однако специалисты отмечают, что при должном обслуживании узла вам не потребуется ремонт или замена гидротрансформатора АКПП. Так, первая рекомендация - это своевременная замена масла. Регламент - 60 тысяч километров. И если на МКПП масло залито на весь срок эксплуатации, то в «автомате» оно является рабочей жидкостью. Если смазка черная или имеет запах гари, ее нужно срочно заменить.

Вторая рекомендация касается соблюдения температурных режимов. Не стоит слишком рано начинать движение - температура масла коробки должна быть не ниже 40 градусов. Для этого переведите рычаг по всем режимам с задержкой в 5-10 секунд. Так вы прогреете коробку и подготовите ее к эксплуатации. На холодном масле ездить нежелательно, так же как и на сильно горячем. В последнем случае жидкость будет буквально гореть (при замене вы услышите запах гари). АКПП не подходит для дрифта и жесткой эксплуатации. Также не стоит на ходу включать нейтральную передачу, а затем снова включать «драйв». Так вы сломаете тормозную ленту и ряд других важных элементов в коробке.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет гидротрансформатор АКПП. Как видите, это весьма ответственный узел в коробке. Именно через него передается крутящий момент на коробку, а затем на колеса. И поскольку масло здесь является рабочей жидкостью, нужно соблюдать регламенты его замены. Так коробка будет радовать вас долгим ресурсом и плавными переключениями.

Автоматическая коробка переключения передач (сокращено: АКПП) - это один из типов трансмиссии машины. Коробка автомат самостоятельно (исключает прямое вмешательство водителя в процесс) устанавливает нужное соотношение передаточных чисел, исходя из условий движения и различных факторов.
Инженерная терминология признает «автоматом» лишь планетарный элемент узла, который напрямую связан с переключением передач и вкупе с гидротрансформатором создает единую автоматическую ступень. Важный момент: автоматическая трансмиссия всегда работает в связке с гидротрансформатором – он гарантирует корректную работу агрегата. Роль гидротрансформатора заключается в передаче определенной величины крутящего момента входному валу, а также в предотвращении рывков при смене ступеней.

Варианты

Автоматическая коробка является, все же, условным понятием, ибо существуют ее подвиды. Но родоначальником класса является гидромеханическая планетарная коробка передач. Именно гидроавтомат ассоциируется с АКПП, по большой части. Хотя в настоящее время существуют альтернативы:

• роботизированная коробка («робот»). Это вариант «механики», но переключение между ступенями происходит автоматизировано. Это возможно посредством наличия в конструкции «робота» электромеханических (электропневматических) исполнительных устройств, которые приводятся в действие электроникой;
• вариатор. Подвид бесступенчатой трансмиссии. Не имеет прямого отношения к коробкам передач, но осуществляет реализацию мощности силового агрегата. Процесс смена передаточного соотношения происходит постепенно. Клиноцепной вариатор не имеет ступеней. Вообще, принцип его работы можно сравнить с велосипедной скоростной звездочкой, которая по мере раскручивания придает велосипеду ускорение посредством цепи. Автопроизводители, с целью приближения работы данной трансмиссии к традиционным (со ступенями) и для избавления от заунывного гула при разгоне, создают виртуальные передачи.

Устройство

Гидромеханическая коробка - «автомат» состоит из гидротрансформатора крутящего момента и автоматической планетарной коробки передач.

Конструкция гидротрансформатора включает в себя три рабочих колеса:

Каждый элемент ГДТ (гидротрансформатор) требует строго подхода при производстве, синхронной интеграции, балансировки. На основании этого, ГДТ изготовляется как неразборный и не пригодный к ремонту агрегат.

Конструктивное расположение гидротрансформатора: между картером трансмиссии и силовой установкой – что аналогично нише установки под сцепление на «механике».

Предназначение ГДТ

Гидротрансформатор (относительно обычной гидромуфты) преобразует крутящий момент двигателя. Иными словами, происходит непродолжительное повышение показателей тяги, которую принимает коробка - «автомат» при ускорении транспортного средства.

Органический недостаток ГДТ, следующий от его принципа действия – проворот турбинного колеса при взаимодействии с насосным. Это отражается в потерях энергии (КПД ГДТ в момент равномерного движения авто – не более 85 процентов), и приводит к возрастанию тепловых выделений (некоторые режимы гидротрансформатора провоцируют больший выброс тепла, нежели сам силовой агрегат), повышенному расходу топлива. Сейчас автопроивзодители на своих машинах интегрируют в трансмиссию фрикционную муфту, которая блокирует ГДТ в момент равномерного движения на высокой скорости и высших ступенях – это уменьшает потери на трение гидротрансформаторного масла и снижает расход горючего.

Для чего нужна фрикционная муфта

В задачу пакета фрикционов входит переключение между передачами посредством сообщения/разобщения частей автоматической трансмиссии (входной/выходной валы; элементы планетарных редукторов и из замедление по отношению к корпусу АКП) .

Конструкция муфты:

• барабан. Оснащен необходимыми шлицами внутри;
• хаб. Имеет выдающиеся наружные зубья прямоугольной формы;
• комплект фрикционных дисков (кольцеобразные). Располагается между хабом и барабаном. Одна часть пакета состоит из металлических внешних выступов, которые входят в барабанные шлицы. Другая – пластмассовая с внутренними вырезами под зубья хаба.

Фрикционная муфта сообщается посредством сжатия кольцеобразным поршнем (интегрирован в барабан) дискового комплекта. Подводка масла к цилиндру осуществляется при помощи барабанных, валовых и корпусных (АКПП) канавок.

Обгонная муфта имеет свободное проскальзывание в определенном направлении, а в противоположном – заклинивается и передает крутящий момент.

Обгонная муфта включается в себя:

• внешнее кольцо;
• сепаратор с роликами;
• внутренне кольцо.

Задача узла:

Блок управления автоматической коробкой: устройство

Блок состоит из комплекта золотников. Они управляют масляными потоками по направлению к поршням (тормозные ленты)/фрикционным муфтам. Золотники располагаются в последовательности, которая зависит от движения селектора КПП/автоматики (гидравлическая/электронная).

Гидравлическая . Применяет: масляное давление центробежного регулятора, который взаимодействует с выходным валом коробки/масляное давление, которое образуется в ходе нажатия на педаль акселератора. Эти процессы передают электронному блоку управления данные о угле наклона педали газа/скорости авто, далее следует переключение золотников.

Электронная . Используются соленоиды, которые перемещают золотники. Проводные каналы соленоидов находятся снаружи корпуса АКП, и проходят к блоку управления (в некоторых случаях – к совмещенному БУ системы впрыска топлива и зажигания). Полученная информация о скорости авто/угла наклона газа определяет дальнейшее передвижение соленоидов посредством электронной системы/рукояти селектора АКП.

Иногда автоматическая коробка работает даже при неисправной электронной системе автоматики. Правда, при условии включенной третьей передачи (либо все ступени) в ручном режиме управления коробкой.

Управление селектором

Разновидности положения селекторов (рычага АКП):

• напольный. Традиционное расположение в большинстве авто – на центральном тоннеле;
• подрулевой. Такая компоновка часто встречается у американских машин (Крайслер, Додж), а также у Мерседеса. Активация нужного режима трансмиссия происходит через вытягивание рычага на себя;
• на центральной консоли. Применяется на минивэнах и на некоторых обычных автомобилях (пр.: Хонда Цивик VII, CR-V III), благодаря чему освобождается пространство между передними сиденьями;
• кнопочный. Схема расположения получило широкое применение на спорткарах (Феррари, Шевроле Корвет, Ламборджини, Ягуар и прочие). Хотя сейчас интегрируется и на гражданские машины (премиум-класс).

Прорези напольных селекторов бывают:

Эксплуатация коробки

Как пользоваться коробкой - «автомат» правильно? Две педали и множество режимов трансмиссии могут ввергнуть в ступор неопытного в этом деле водителя. На первый взгляд, все просто, но существуют нюансы. Ниже даются пояснения того, как пользоваться автоматической коробкой передач правильно.

Режимы

В основном, коробка - «автомат» имеет на селекторе следующие положения:

• Р - это осуществление парковочной блокировки: блокировка ведущих колес (интегрирована внутри КПП и не взаимодействует со стояночным тормозом). Аналог установки машины на передачу («механика») при ее постановки на стоянку;
• R - передача заднего хода (запрещено активировать в момент движения авто, хотя сейчас применяется блокировка);
• N - режим нейтральной передачи (активация возможна при непродолжительной стоянке/ буксировке);
• D - передний ход (задействован весь передаточный ряд коробки, иногда – отсекаются две высшие передачи);
• L - активация режима пониженной передачи (малый ход) с целью передвижения вне дороги или по таковой, но со сложными условиями.

Вспомогательные (расширенные) режимы

Присутствуют на коробках с обширными рабочими диапазонам (также могут иначе маркироваться основные режимы):

• (D) (либо O/D)- овердрайв. Режим экономии и размеренного перемещения (при любой возможности коробка переключается наверх);
• D3 (O/D OFF) - дезактивация высшей ступени для активной езды. Задействуется торможением силовым агрегатом;
• S - передачи раскручиваются до максимальных оборотов. Может присутствовать возможность ручного управления коробкой.

Принять во внимание:

«автомат» относительно механической КПП тормозит двигателем только в определенных режимах, в остальных же трансмиссия имеет свободное проскальзывание черз обгонные муфты, и машина едет «накатом».

Пример – режим ручного управления коробкой (S) предусматривает замедление мотором, а автоматизированный D – нет.

Во время движения

Как пользоваться коробкой «автомат» правильно по ходу движения? Современные трансмиссии допускают переход от одного режима к другому без выжима кнопки на рычаге селектора (кроме R). А чтобы не предотвратить произвольное начало движения машины во время остановки, надо нажать на педаль тормоза при переключении режимов.

Также необходимо знать, как правильно буксировать авто с АКПП. Нужно придерживаться следующих рекомендаций:

• проверить уровень масляной жидкости в коробке на соответствие заводским нормам;
• провернуть ключ зажигания, снять блокировку с рулевой колонки;
• перевести селектор в режим N;
• буксировка рекомендована не более 50 километров, со скоростью 50 километров в час, и меньше. При остановках желательно охлаждать коробку;
• запрещено запускать мотор при буксировке.

Устройство и принцип действия гидротрансформатора

Гидротрансформатор представляет собой гидравлический механизм, включаемый между двигателем и механической силовой передачей автомобиля и обеспечивающий автоматическое изменение передаваемого от двигателя крутящего момента в соответствии с изменениями нагрузки на ведомом валу.

В простейшем гидротрансформаторе имеются три рабочих колеса с лопатками: вращающиеся насосное и турбинное колеса и неподвижное колесо - реактор. Колеса обычно изготовляют путем точного литья из легких прочных сплавов; лопатки делают криволинейными. Изнутри лопатки колес закрыты круглыми стенками, образующими внутри колес малую кольцевую полость круглого сечения небольшого диаметра (тор). Рядом расположенные колеса с лопатками образуют кольцевую замкнутую по окружности полость, в которой циркулирует залитая в гидротрансформатор рабочая жидкость (специальное масло).

Насосное колесо соединено с корпусом (ротором) и через него с коленчатым валом двигателя. Турбинное колесо связано через ведомый вал с силовой передачей автомобиля. Реактор закреплен неподвижно на втулке, соединенной с картером. Ротор гидротрансформатора с расположенными в нем рабочими колесами установлен на подшипниках внутри закрытого картера.

Для того чтобы Масло постоянно заполняло рабочую полость колес, а также в целях охлаждения, масло при работе гидротрансформатора непрерывно нагнетается из масляного резервуара в рабочую полость колес шестеренчатым насосом и сливается обратно в резервуар.

При работе гидротрансформатора масло, нагнетаемое в рабочую полость колес, захватывается лопатками вращающегося насосного колеса, отбрасывается центробежной силой к наружной окру?кности, попадает на лопатки турбинного колеса 3 и вследствие создаваемого при этом напора приводит его в движение вместе с ведомым валом. Далее масло поступает на лопатки неподвижно закрепленного колеса-реактора, изменяющего направление потока жидкости, и затем опять поступает в насосное колесо, непрерывно циркулируя по замкнутому кругу внутренней полости рабочих колес (как указано стрелками) и участвуя в общем вращении с колесами.

Наличие неподвижного колеса-реактора, лопатки которого расположены так, что они изменяют направление проходящего через него потока жидкости, способствует возникновению на лопатках реактора некоторого усилия, вызывающего появление реактивного момента, воздействующего через жидкость на лопатки турбинного колеса дополнительно к моменту, передаваемому на него от насосного колеса.

Таким образом, наличие реактора дает возможность получать на валу турбинного колеса крутящий момент, отличный от момента, передаваемого двигателем.

Чем медленнее вращается турбинное колесо по сравнению с насосным колесом (например, при возрастании приложенной к валу турбинного колеса внешней нагрузки), тем значительнее лопатки реактора изменяют направление проходящего через него потока жидкости и тем больший дополнительный момент передается от реактора турбинному колесу, вследствие чего увеличивается крутящий момент на его валу.

Рис. 1. Схемы и характеристики гидротрансформаторов: а - одноступенчатого; б - комплексного

Свойство гидротрансформаторов автоматически изменять (трансформировать) соотношение моментов на валах в зависимости от соотношения чисел оборотов на ведущем и ведомом валах (и, следовательно, от величины внешней нагрузки) является их основной особенностью. Таким образом, действие гидротрансформатора аналогично действию коробки передач с автоматическим изменением передаточных чисел.

Основными показателями, характеризующими свойства гидротрансформатора, являются: отношение моментов на ведомом и ведущем валах, оцениваемое коэффициентом трансформации; отношение чисел оборотов на ведомом и ведущем валах, оцениваемое передаточным отношением, и к. п. д. гидротрансформатора.

Изменение основных показателей гидротрансформатора в зависимости от числа оборотов ведомого вала или в зависимости от величины передаточного отношения i может быть представлено в виде графика, называемого внешней характеристикой гидротрансформатора.

Как видно из внешней характеристики, при уменьшении числа оборотов ведомого вала щ и уменьшения передаточного отношения крутящий момент М2 значительно возрастает с соответственным возрастанием коэффициента трансформации К. При полной остановке ведомого вала из-за значительной перегрузки крутящий момент М2 на ведомом валу и соответственно коэффициент трансформации К достигают максимального значения. Такое протекание момента М2 обеспечивает машине, на которой установлен гидротрансформатор, возможность автоматически приспосабливаться к изменяющимся нагрузкам и преодолевать их, заменяя собой действие коробки передач.

В случае, если изменение нагрузки и крутящего момента М2 на ведомом валу оказывает влияние на величину крутящего момента двигателя Мх и число его оборотов пх и они при разных передаточных числах изменяются, то такой гидротрансформатор называется прозрачным в отличие от непрозрачного гидротрансформатора, у которого изменение внешней нагрузки не оказывает влияния на режим работы двигателя.

На легковых автомобилях применяют в основном прозрачные гидротрансформаторы, так как они при наличии карбюраторного двигателя обеспечивают лучшие тяговые и экономические качества автомобиля при разгоне и уменьшают шум при работе двигателя вследствие падения числа его оборотов при трогании автомобиля с места.

На грузовых автомобилях с дизелями применяют малопрозрачные гидротрансформаторы.

К. п. д. гидротрансформатора, как видно из характеристики, при различных режимах работы не остается постоянным и изменяется от нуля при полном торможении ведомого вала до некоторого максимального значения и снова падает до нуля при полной разгрузке ведомого вала.

Максимальное значение к. п. д. для существующих конструкций гидротрансформаторов колеблется в пределах 0,85-0,92.

Рассмотренный характер изменения к. п. д. гидротрансформатора ограничивает зону его действия с малыми потерями мощности и удовлетворительными значениями к. п. д.

Основным мероприятием, улучшающим протекание к. п. д. гидротрансформатора и увеличивающим диапазон режима работы его при благоприятных значениях к. п. д., является сочетание в одном механизме свойств гидротрансформатора и гидромуфты. Такие гидротрансформаторы называются комплексными.

Особенностью конструкции комплексного гидротрансформатора (рис. 308, б) является то, что реактор в нем закреплен па неподвижной втулке 6 не жестко, а установлен на муфте свободного хода.

При числе оборотов ведомого вала, значительно меньшем числа оборотов ведущего вала, что соответствует повышенной нагрузке на ведомом валу, поток жидкости, выходящий из турбинного колеса, ударяется в лопатки реактора с тыльной (по отношению к направлению вращения) стороны. При этом, стремясь вращать колесо в обратную сторону от общего вращения, поток создаваемым усилием заклинивает реактор неподвижно на муфте свободного хода. При неподвижном реакторе вся система работает как гидротрансформатор, обеспечивая необходимую трансформацию крутящего момента и способствуя преодолению изменяющихся нагрузок.

При снижении нагрузки на ведомом валу и значительном повышении числа оборотов турбинного колеса направление потока жидкости, поступающего с лопаток турбины, изменяется, и жидкость ударяется в лицевую поверхность лопаток реактора, стремясь вращать его в сторону общего вращения. Тогда муфта свободного хода, расклиниваясь, освобождает.реактор, и он начинает свободно вращаться в общем направлении с насосным колесом. При этом, вследствие отсутствия неподвижных лопаток на пути потока жидкости, трансформация (изменение) момента прекращается, и вся система работает как гидромуфта.

В результате сочетания в одном механизме свойств гидротрансформатора и гидромуфты, вступающих в действие в зависимости от соотношения чисел оборотов ведущего и ведомого валов, характеристика комплексного гидротрансформатора представляет собой комбинацию характеристик гидротрансформатора и гидромуфты.

До соотношения чисел оборотов ведущего и ведомого валов, определяемого передаточным отношением, равным примерно 0,75-0,85, т. е. до того момента, когда ведомый вал вследствие приложенной к нему нагрузки вращается медленнее ведущего, механизм работает как гидротрансформатор с соответствующим законом протекания к. п. д. При повышении числа оборотов ведомого вала, когда необходимость в трансформации крутящего момента из-за падения нагрузки отпадает, механизм переходит на режим работы гидромуфты с соответствующим законом протекания к. п. д. и возрастанием его при полной разгрузке до значений 0,97-0,98.

Таким образом, у комплексного гидротрансформатора зона действия механизма с высокими значениями к. п. д. значительно расширяется, в результате чего повышается эффективность работы автомобиля, что и является основным преимуществом комплексного гидротрансформатора.

Для еще большего расширения зоны действия высоких значений к. п. д. и сохранения хороших трансформирующих свойств применяют комплексные гидротрансформаторы с двумя реакторами, выключаемыми из работы в определенной последовательности.

Гидротрансформатор с одним турбинным колесом называется одноступенчатым. Применяются также гидротрансформаторы, у которых установлены два турбинных колеса со своими реакторами, что повышает трансформирующие свойства гидротрансформатора, называемого в этом случае двухступенчатым.

Максимальное значение коэффициента трансформации для большинства не сильно усложненных по конструкции (одноступенчатых) гидротрансформаторов не превышает обычно значений 2,0-3,5.

К атегория: - Шасси автомобиля

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.

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.