Главная Техосмотр Как работает гидротрансформатор? Автоматическая коробка передач: устройство и принцип работы Назначение муфты блокировки турбинного колеса гидротрансформатора.

Как работает гидротрансформатор? Автоматическая коробка передач: устройство и принцип работы Назначение муфты блокировки турбинного колеса гидротрансформатора.

СТАТЬЯ ВИДЕО Как работает коробка передач автомат? В чем заключаются все плюсы и прелести управления автомобилем с автоматической коробкой, насколько надежна и долговечна автоматика, что можно и чего нельзя делать если у вас коробка автомат, и действительно ли автоматическая трансмиссия такая «тупая» как о ней говорят или же она сможет «сделать» автомобиль на механике и оставить его далеко позади? Читайте в этой статье!

Устройство АКПП

Коробка передач автомат состоит из нескольких основных узлов:

Расположение элементов в коробке автомат:

Планетарная система шестерен

Сердцем автоматической коробки является планетарный механизм.

Планетарные механизмы имеют 3 степени свободы. Это обозначает, что для передачи вращения один из 3-х элементов (сателлиты не в счет) должен быть остановлен.

Если не останавливать ни один из элементов, то каждый сможет совершать свободное движение, и в этом случае передачи вращения не будет.

Можно тормозить и другие элементы, а также менять местами точки входа и выхода, получая разные передаточные отношения и обратные направления вращения.

При этом внешние размеры конструкции изменятся незначительно. Такие свойства и определили использование планетарных механизмов в коробке автомат.

Коробка передач автомат, небольшое видео на тему устройства:

Гидротрансформатор

Для передачи крутящего момента от коробки передач автомат на двигатель служит гидротрансформатор. По сути он выполняет практически те же функции что и сцепление в механике.

Помимо этого он может увеличивать крутящий момент за счет уменьшения реактором скорости потока жидкости.

Принцип работы гидротрансформатора:

Гидротрансформатор состоит из трех основных элементов.

Это две лопасти, одна со стороны коробки, другая со стороны двигателя. Между ними находится так называемый реактор. Все эти три детали не соединены между собой механически, они находятся в специальной жидкости.

При вращении лопастей соединенных с двигателем крутящий момент при помощи жидкости передается на лопасти, соединенные с коробкой, и коробка начинает работать.

Геометрические характеристики лопаток гидротрансформатора и сечения подобраны таким образом, что на оборотах холостого хода передаваемый от двигателя крутящий момент очень мал и его можно парировать даже легким нажатием на педаль тормоза.

Однако небольшое нажатие на педаль газа, и незначительное увеличение оборотов, вызывает существенный рост передаваемого крутящего момента.

Происходит это потому, что при увеличении оборотов двигателя изменяется направление тока жидкости в сторону увеличения давления на лопатки турбины

Гидротрансформаторы современных АКПП могут увеличивать крутящий момент передаваемый от двигателя от двух до трѐх раз. Этот эффект имеет место только тогда, когда коленвал вращается значительно быстрее чем входной вал АКПП.

По мере набора автомобилем скорости эта разница уменьшается и настает момент, когда входной вал вращается, практически с той же скоростью что и коленвал, но не точно, так как передача крутящего момента от двигателя на АКПП осуществляется через жидкость, т.е. с проскальзыванием.

Это часть объяснения почему автомобили с АКПП менее экономичны и динамичны нежели точно такие же с МКПП.

Для минимизации этих потерь, гидротрансформаторы оснащаются блокировками. Когда угловые скорости лопастного колеса и турбины выравниваются, блокировка соединяет их в единое целое, исключая проскальзывание.

Для подключения элементов планетарного механизма к входному валу коробки автоматиспользуют муфты, а для останова относительно корпуса тормозы. И те и другие чаще всего представляют собой многодисковые сцепления.

Гидросистема

Рабочая жидкость в гидросистеме коробки передач автомат — масло ATF, обеспечивает смазку, охлаждение, переключение передач и соединение трансмиссии с двигателем. Как правило масло в коробке находится в картере.

Т.к. объем масла при работе АКПП изменяется, он соединен с атмосферным воздухом через щуп.

В качестве источника давления в АКПП используются шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением. Преимущество шестеренчатых насосов с внутренним зацеплением заключается в высокой мощности насоса, особенно при малой частоте вращения.

Гидротрансформатор - это внешний узел автоматической трансмиссии, который передавая крутящий момент от двигателя к трансмиссии служит для разгона при помощи двух вращающихся в масле турбин, ведомой и ведущей) и амортизации (и трансформации) вращательного момента от двигателя.

Гидротрансформатор часто называют по имени своего предшественника: "гидромуфта", потому что он соединяет как муфта (сцепление) двигатель с коробкой. Блокируясь с помощью фрикциона сцепления, гидротрансформатор выключается, передавая момент напрямую, без потери мощности.

На сленге мастеров гидротрансформатор из-за своей формы называется "бубликом ".

Гидротрансформатор, хотя и вынесен за пределы конструкции АКПП, является частью коробки передач , потому что управляется гидроблоком через общую гидравлическую систему трансмиссии. А его неисправности напрямую влияют на работу маслонасоса, гидроблока и на ресурс всей коробки, как (подробнее - ) .

Функции гидротрансформатора :

Беречь коробку при резком разгоне и торможении двигателем. (Эту работу выполняют демпфер и гидравлическая жидкость между турбинами)

Повышение момента вращения. Само название "Гидротрансформатор" или Torque Converter произошло от того, что при разгоне происходит примерно 2-х кратное увеличение вращающего момента за счет такого же кратного уменьшения скорости вращения на выходном валу. Чем выше скорость (и меньше ускорение) - тем меньше эта кратность.

Симптомы неисправности Гидротрансформатора

Гидротрансформатор - главный «пачкун» и основная «грелка» трансмиссии, один из первых узлов АКПП, который вырабатывает свой ресурс до капремонта. блокировки истирается (часто неравномерно - что приводит к вибрациям), начинает пачкать и перегревать масло, забивать клапана гидроблока, который из-за этого недодает масла пакетам сцеплений, что приводит к АКПП.

Если задержаться с заменой изношенного фрикциона блокировки гидротрансформатора, то могут проявляться такие проблемы, как перегрев хаба, вибрации выходного вала, которые запускают следующее звено проблем - масляный насос . А насос это - "сердце" автомата, которое качает масло в "мозги"() и к "рукам-ногам"(пакеты сцепления) АКПП.

Более детально «симптомы болезней» АКПП описаны .

Какие работы производятся при ремонте ГДТ?

В типичный (минимальный) ремонт гидротрансформатора входят: «вскрытие» шва корпуса, ревизия и чистка\мойка деталей, замена фрикциона муфты, сальников, сборка и сварка шва корпуса.

Чтобы выполнить разборку агрегата, требуется срез сборочного сварного шва по экватору ГДТ на токарном станке, и только после разгерметизации производится диагностика и замена расходников. Ниже работы по переборке этого узла.

Устройство Гидротрансформаторам

Гидро трансформатор осуществляет гидра влическое сцепление между двигателем и автоматической коробкой передач. В отличии от механического сцепления в МКП, ГДТ передает крутящий момент от ведущего вала ведомому не через механическое трение фрикционов, а посредством гидравлического давления масла. Как ветер вращает крылья мельницы.

Этот способ передачи момента (через масло) позволяет выполнять важную функцию "амортизатора" - предохранять коробку от пиковых нагрузок.

Наглядно об устройстве и принципе работы ГДТ рассказывают многочисленные видео .

Когда скорости вращения входного и выходного валов сравняются (а это конструктивно наступает на скорости 60-70 км/ч), включается механическая блокировка ГДТ. С помощью фрикционной накладки поршня блокировки вращение масла останавливается, а входной и выходной валы ГДТ блокируются и двигатель с трансмиссией соединяются напрямую. Гидротрансформатор в этом режиме выключается и уже механически передает 100% вращения без потерь. Аналогично отжиманию педали сцепления на МКП.

Пока ГДТ работает, он тратит кинетическую энергию от двигателя на перемешивание масла и как следствие - на нагрев его трением. А в момент блокировки, касания фрикционом стального диска - истирается накладка и фрикционная пыль попадает в масло. Эти две побочных функции ГДТ и являются главными проблемами, которые негативно влияют на здоровье автоматической трансмиссии.

КПД Гидротрансформатора

Средний КПД типичных 3-х и 4-х ступенчатых АКПП 20-го века при режиме "городской езды" составлял от 75 до 85%. И ГДТ раньше автоматически выключался на скорости ок. 60 км/час. В момент, когда включается механическая блокировка, КПД этого узла сразу подтягивается к 100%. Аналог замкнутого сцепления МКП. Но пока нагрузку от двигателя к трансмиссии передает вращающееся масло - КПД этого узла резко снижается.

Чем быстрее замыкается муфта блокировки и короче период работы турбин ГДТ - тем выше средневзвешенный КПД автомата и тем ниже расход топлива и нагрев масла.

В 21-м веке для всех 6-ти и 8-ми ступенчатых АКПП с началом использования бортового компьютера и (электрорегуляторов) средневзвешенный кпд гидротрансформатора удалось довести до рекордных 94-95%.

Оптимизация достигается за счет того, что муфта блокировки подключается с проскальзыванием для разгона так рано, как это возможно (иногда уже со 2-й скорости - слева ) и разблокируется как можно позднее при снижении скорости. Практически приближаясь к спортивному режиму работы педали сцепления на МКП. Что приводит к ускоренному износу фрикциона блокировки.

Регулируемое проскальзывание муфты

"Режим регулируемого проскальзывания" фрикциона блокировки - это когда фрикцион (или несколько их - по моде, введенной ), управляемый тонконастроенным и компьютером, поджимается давлением масла на такое расстояние к корпусу, что в зазоре между ними остается тончайшая пленка масла, достаточно большая для проскальзывания и отвода температуры от поверхностей, и достаточно тонкая, чтобы заставить вращаться ведомый вал.

Похоже на проскальзывание сухого сцепления при агрессивном разгоне с МКП или на регулируемое притормаживание колес тормозной колодкой.

Таким образом фрикцион блокировки совместно с крыльчатками турбин раскручивает вал трансмиссии. Совместная работа механического и гидравлического разгона.

Программисты некоторых производителей так отрегулировали это усилие, что в "спортивных" режимах разгона до 80% тяги приходится на фрикцион и остальные 20-30% всей работы по разгону выполняют масло и турбины.

Это увеличение КПД хотя и снижает расход топлива и нагрев масла, но приводит к загрязнению масла продуктами износа самого фрикциона. Нужно отметить, что это - дополнительная опция работы ГДТ. Если педаль газа нажимается спокойно, то "режим проскальзывания" не включается и работают в большей степени "вечные" турбины и масло. А фрикцион при таком режиме работы может прожить 300-400 ткм пробега.

Если раньше машину разгонял поток масла между крыльчатками турбин, а муфта блокировки только чуть помогала в конце перед блокировкой, то в ГДТ 21-го века все чаще разгоняют машину именно "проскальзывающие" фрикционы, а турбины - только помогают. Это идея Мерседеса - переложить большую часть работы на фрикционы в современных ступенчатых .

Тем самым, введено революционное изменение самого принципа работы фрикциона. Если фрикционы 20-го века работали в режиме "Он-Офф" (сцепление происходило как можно короче, с ударом, чтобы ускорить переключение передач), то новые поколения фрикционов ГДТ стали работать в режиме "Регулятора", вроде тормозных колодок колеса. ()

Это привело к таким особенностям:

1. Материал нагруженной накладки уже не тот, что был у "лениво" работающих вечных бумажных фрикционных накладок 4-х ступок, а - графитовые "хай-энерджи" составы, отличающиеся износо- и температуро-стойкостью и главное - «клейкостью»(слева). Именно эта "клейкость" накладки позволяет передавать сумасшедшие крутящие моменты от ревущего двигателя колесам.

И как обратная сторона медали, эти суперстойкие и суперклейкие микрочастицы, оторвавшиеся от фрикциона от многомесячного трения путешествуют вместе с маслом и "набрызгом" ввариваются-вклеиваются во все неудобные места, начиная от деталей гидротрансформатора, кончая золотниками и каналами и .

2. Полустертый фрикцион ГДТ все менее предсказуемо держит контакт и главное - вибрирует , еще сильнее нагревая корпус "бублика" и само масло. А компьютер не понимает, что фрикцион стерт и усиливает давление на него, что приводит к ускоренному перегреву и окончательному износу накладки до клеевого слоя.

На первом месте в ремонте с большим отрывом стоят "бублики" 5HP19, которые почти всегда приходят в ремонт с перегретым хабом пилота (справа ) . Чтобы этот участок железа конструкции вырезать и вварить новый хаб, в каждом сервисе ГДТ есть специальное сварочное оборудование. Довольно тонкая и ответственная работа.

2А. Самое неприятное от изношенного фрикциона - это его остатки, то есть клеевой слой, на который накладка приклеивается к металлу. Именно частицы клея фрикциона наиболее вредны для гидроблока и клапанов-золотников. Ну и фильтра конечно. На эти горячие капли клея, попавшие в самые важные места налипает грязь и забивает каналы. Поэтому разработчики гидроблоков и соленоидов слезно умоляют водителей своевременно менять накладку гидротрансформатора, не дожидаясь ее окончательного износа.

3. Перегретое "бубликом" масло (свыше 140°) за несколько часов такого кипения убивает резину сальников и уплотнителей, а также - остатки фрикционов (обугливается целлюлозная основа ). И хотя в новых 6-ти ступенчатых АКПП немецких и американских производителей вместо приклеиваемой на тело поршня фрикционной накладки стали использовать настоящие фрикционные диски на карбоновой основе (см. выше слева ), перегретый фрикцион служит дольше, но зато грязь от него гораздо агрессивнее предыдущего "бумажного" поколения. Поэтому плановые замены фрикционов гидротрансформатора - стали обязательной регламентной работой на АКПП Мерседеса и ZF 6HP26 /28.

Как стареет Гидротрансформатор

1. Если накладка износилась неравномерно и слышны вибрации на скорости 50-70 км, то это убивает как сам "бублик" так и сальник и масляный насос. А неисправная работа насоса похожа на проблемы сердца и сосудов, которое недодает давления "мозгу", вызывая старческое слабоумие.

2. Если накладка износилась до нуля (а это может наступить от 100 ткм до 250- ... ткм) то фрикцион начинает "тормозить" клеевым слоем, а попадание этого клея в "сосуды" гидромозгов приводит к "инсульту" и проблемам с переключениями. Если вовремя это заметить, то еще можно ремонтировать гидроблок, но если покататься с месяц-другой, то на этом клеевом налете налипает абразивная пыль, которая съедает тело золотников до состояния запятой: "ремонтировать нельзя, менять".

3. Когда клеевой слой стерся и поршень тормозит металлом по металлу, то кроме того что повышается расход топлива и уменьшается мощность передаваемого момента на колеса, начинается усиленный нагрев масла. А далее происходит износ до таких вибраций, что возникает состояние: "менять - нельзя ремонтировать". А в этом случае вместо обычных 7 тр за ремонт бублика, затраты сразу вырастают в разы.

Кроме того в "бублике" поверхности турбин и корпуса со временем теряют гладкость из-за налета, как дно корабля обрастает ракушками (справа ).

Качество внутренних поверхностей ГДТ напрямую влияет на:

Динамические характеристики разгона и потери мощности (представьте как падает скорость шхуны с нечищеным днищем )

На нагрев масла, (худшая гидродинамика деталей быстрее перегревает масло )

Разбалансированность турбин и появление вибраций, убивающих втулки и сальники соседнего узла - маслонасоса. (как меняется балансировка колеса, на ободе которого за ночь образовалась наледь)

На загрязнение масла из-за вышеперечисленных причин,

На перерасход топлива,

и поэтому сейчас ремонт гидротрансформатора с резкой корпуса считается регламентной операцией вроде смены масла двигателя, которую необходимо производить, чтобы заменить полустертый фрикцион и восстановить все сочленения. Очистить этот нагар с помощью жидкостей без разборки - напрасная надежда. Промывка гидротрансформатора без вскрытия это - хобби, чтобы занять беспокойный ум. Промывка растворителями может привести к окончательной разбалансировке колес и добить накладки и сальники.

Гидротрансформаторы 21 века, слабые места.

Фрикционные накладки/ Фрикционы ГДТ

Новые гидротрансформаторы 6+ ступенчатых авто имеют два режима работы:

1. Спокойный . Когда педаль газа разгоняет авто примерно в первой трети своего хода. Тогда нагружена в основном старая добрая пара турбин, использующая вихрь масла, а фрикционы ГДТ подключаются в момент выравнивания скоростей (ок. 60 км\ч) вращения обоих валов быстрым сцеплением.

2. Агрессивный/Спортивный режим. Когда педаль газа нажата в последней трети - у пола. Тогда в дело подключаются фрикционы блокировки ГДТ, отодвигая в сторону гидравлические турбины и скользя, передают колесам крутящий момент ревущего двигателя. Представьте площадь этих "проскальзывающих" фрикционов ГДТ и силу тяги двигателя!

Материалы для этого инновационного графитового (или кевларового) фрикциона много раз модифицировались (щадя масло и гидроблок) и сейчас имеются множество их типов: HTE, HTS, HTL, XTL... (смотри слева таблицу ) для разного крутящего момента, разных настроек компьютера и под разного водителя…

Фрикцион блокировки обычно съедается первым в большинстве типов гидротрансформаторов.

Что изнашивается в гидротрансформаторах? (Фрикцион блокировки муфты гидротрансформатора)

Проблемы ГДТ можно представить как пирамиду:

Самая распространенная причина, вызывающая необходимость ремонта гидротрансформаторов (низ пирамиды) - износ Фрикционной накладки Поршня блокировки ГДТ - тормоза . (справа )

При ремонте старую накладку удаляют, очищают место установки от остатков клея и наклеивают новую фрикционную накладку сцепления. Это аналог замены сцепления в авто с механической КПП.

Без этой накладки или работе со "съеденным" фрикционом гидротрансформатор вполне может выполнять основные функции разгона и мало кто замечает разницу в задержке блокировки, или нештатной работе фрикциона или перегреве масла и тем более - загрязнении масла. А увеличение расхода топлива многие готовы терпеть месяцами лишь бы не отдавать АКПП лекарям - вдруг "залечат"?

Но если накладку вовремя не заменить, то:

1. Износившиеся и отслоившиеся остатки фрикциона и клеевого состава попадают в линию и забивают каналы ("мозги"), приводя к цепной реакции масляного голодания - нагрева - износа - сгорания муфт, ступиц и втулок.

2. Проскальзывающая "лысая" муфта блокировки перегревает корпус и масло, что приводит многочисленным проблемам как электрики (датчиков и ), так и фрикционов.

3. Лысая муфта скользя неоднородно съеденным фрикционом начинает вибрировать при блокировке и этими вибрациями разбивать смежные узлы сальника и втулки насоса. И эти вибрации ведут уже к ускоренному старению "железа ".

4. Грязь и неравномерный износ вызывают повреждения турбин, а когда отрывается кусок металла, то в этой мясорубке начинают лавинообразно разрушаться лопасти всех 3-х колес. Обычно это сопровождается скрежетом, дребежжанием и другими неприятными звуками.

Если вовремя начать ремонт, то можно достаточно дешево спасти родной ГДТ. Но чаще приходится искать дорогую замену.

Сальники и прокладки

Следующими после фрикционов в этой пирамиде износа ГДТ стоят:- Сальники (насосного колеса, ...) вследствие их износа и старения материала (слева), и Уплотнители .

Сколько стоит средний ремонт Гидротрансформатора?

Минимальный объем работы с ревизией и заменой обязательно заменяющихся расходников в среднем стоит... " " .

В процессе дефектовки мастера могут определить дополнительные работы, которые нужно выполнить. Что происходит нечасто, если ГДТ не превратился в "погремушку". Здесь: - .

Более редкие проблемы гидротрансформаторов:

поломки лопастей колес. (случается не так часто, но приводит к поломке ГДТ ). Определяется только при вскрытии.
перегрев и разрушение ступицыЗаметно при осмотре.
разблокировка обгонной муфты,
полное заклинивание обгонной муфты ; (случается не часто, проверка)
Замена изношенных игольчатых подшипников. (случается не часто, но при их поломке разрушается сам ГДТ, проверка)
замена сгоревшего хаба, передающего вращение трансмиссии. (выше )

Для ремонта гидротрансформаторов недостаточно обычного заводского токарного или сварочного оборудования. От качества и точности обработки зависит ресурс работы этого сложного узла АТ и все это требует организации специализированного цеха, поставки запчастей и расходников, большого опыта специалистов - системы отдельного бизнеса.

Отремонтированные ГДТ имеют минимально возможный процент брака и как правило ходят еще до 70-80% своего первоначального ресурса. И всегда ремонт оказывается дешевле замены ГДТ. Хотя в одном случае из ста тысячи оказывается, что убитый ГДТ дешевле заменить на БУ, чем ремонтировать.

О необходимости своевременного ремонта ГДТ не стоит убеждать того, кто уже один раз "попал" на капремонт автомата.

Типичный перечень работ по популярному в ремонте ГДТ 5НР19 обходится в 7-8 тыс. р. и выглядит примерно так:

В редких случаях после вскрытия ГДТ выясняется необходимость замены не расходников, а узлов, в этом случае менеджер звонит и согласовывает работы и стоимость ремонта.

АТПШоп после приемки,

Дефектовки\ремонта связывается с клиентом, сообщает о дефектах и замененных расходниках,

Выставляет счет на оплату, и после получения оплаты отправляет его обратно Транспортной компанией.

(В большинстве случаев ремонт - стандартный, как описано выше)

Признаки выхода из строя ГДТ можно найти - .

Формальным признаком износа фрикциона муфты ГДТ или перегрева хаба, а с ним и самого насоса является протечка масла через сальник насоса .

На более поздних и серьезных этапах болезни ГДТ встречаются такие симптомы:

Посторонние вибрации и звуки,

Рывки при переключении передач, особенно в районе 60-70 км/ч - или перестает тянуть после набора скорости или до этого тянет необычно долго итд.

Увеличение расхода топлива, перегрев масла (косвенные признаки)

Практически невозможно без спецоборудования точно диагностировать износ фрикциона ГДТ, что чаще всего и является причиной выхода из строя гидроблока АКПП и как следствие и самой трансмиссии.

Чем мощнее автомобиль, тем короче средний срок службы ГДТ до капремонта. И если после 150 ткм (а у неубиваемых 4-х ступок - после 250 ткм) сальник насоса начинает подтекать - значит пришла пора отдавать долг своему коню, делать капремонт.

Можно ли самостоятельно восстановить, очистить или промыть гидротрансформатор?

Ответ будет возможно и неприятный, но единственный - НЕТ, никому еще не удавалось восстановить гидротрансформатор без вскрытия. Промыть - удавалось, но такой способ ремонта похож на борьбу с запахом в машине установкой освежителя, вместо того, чтобы очистить и промыть пепельницу.

Что нельзя делать при "самолечении":

Однозначно не рекомендуется заливать в гидротрансформатор разные растворители. Растворители кроме масла и нагара растворяют и резиновые уплотнители, что приводит к ускоренной смерти узлов и концу ресурса ГДТ. И не растворяют клеевой состав фрикциона, который из поршня распределился равномерно по всем вращающимся деталям. Самолечение - это хобби, за которое придется платить больше, чем штатный капремонт от того, кто делает эту работу каждый день.

Ниже - сравнительная статистика (на 2012 год) по популярности Гидротрансформаторов в ремонте :

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

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

Что такое АКПП?

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

Вариатор;
Гидроавтомат;
Роботизированная;

Что лучше – механика или автомат?

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

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

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

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

Как работает АКПП?

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

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

Гидравлическая часть является неким посредником, который является связующим звеном.

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

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

Гидротрансформатор

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

Конструкция гидротрансформатора состоит из трех частей:

Центростремительная турбина;
Центробежный насос;
Направляющий аппарат-реактор;

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

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

Гидромуфта

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

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

Из чего состоит АКПП?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Фрикционные диски передают КМ непосредственно колесам автомобиля.

Тормозная лента – используется для блокировки элементов планетарного механизма.

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

Виды АКПП

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

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

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

Основные преимущества коробки-автомат:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Разница между коробкой-автомат у заднеприводных и переднеприводных ТС

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

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

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

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

Видео

В последнее время все больше автотранспортных средств оборудуются автоматической трансмиссией. Она более легкая и удобная в использовании и идеально подходит для новичков и движению в городе с пробками и регулярными остановками.

Что такое АКПП и ее виды

Автоматическая коробка переключения передач - один из видов трансмиссии, при которой без вмешательства водителя выставляется необходимое передаточное число, подобранное под режим движения и другие факторы.

С технической точки зрения автоматической КПП считается только планетарная часть узла, напрямую связанная с переключением передач, и совместно с гидравлическим трансформатором образовывает единый автоматический агрегат.

К автоматическим коробкам передач принято относить классическую с гидротрансформатором, роботизированную КПП и вариатор.

Классическая автоматическая коробка передач

Гидротрансформаторная КПП является популярной и классической моделью трансмиссии, устанавливаемой на большинстве сходящих с конвейера в настоящее время автомобилях.

Коробка автомат состоит из планетарного редуктора передач, управляющей системы и гидравлического трансформатора, который и дал ей название - гидротрансформаторная КПП. Устанавливается как на легковых автомобилях, так и на грузовых транспортных средствах.

Роботизированная КПП

Коробка робот является своеобразной альтернативой механической КПП, только переключение скоростей происходит автоматизировано посредством электрических механизмов, приводящихся в действие электронным блоком.

Единственным сходством роботизированной КПП с классической автоматической коробкой является наличие сцепления в самом корпусе коробки.

Вариатор

Вариатор - устройство плавной бесступенчатой передачи крутящего момента на колеса.

Обеспечивает уменьшение расхода топлива и улучшает динамические показатели, щадящее состояние работы двигателя автотранспорта по сравнению с АКПП или МКПП.

Вариаторы бывают ременные, цепные и тороидальные. Из вариаторов наиболее распространен с клиновидным ремнем.

Принцип работы АКПП

На автотранспорт устанавливается несколько видов автоматических КПП со своими характерными особенностями.

Упрощенно механизм работы классической АКПП состоит в передачи крутящего момента от коленвала двигателя на устройства трансмиссии, при этом происходит варьирование передаточного числа в соответствии с положением рычага селектора и условиями передвижения автотранспорта.

При пуске двигателя в гидравлический трансформатор попадает рабочая жидкость, давление увеличивается. Лопасти центробежного насоса начинают двигаться, реакторное колесо и главная турбина неподвижны в таком режиме.

При переключении рычага селектора и подачи топлива с помощью педали акселератора, лопасти насоса увеличивают обороты. Возрастающая скорость движения вихревых потоков начинает вращать лопасти турбины. Вихри масла то перекидываются к неподвижному реактору, то возвращаются назад к турбине, увеличивая ее эффективность. Крутящий момент переходит на колеса, и машина начинает движение.

По достижении требуемой скорости насосное колесо и лопастная центральная турбина движутся с одинаковой скоростью, при этом вихри трансмиссионной жидкости попадают на реакторное колесо с противоположной стороны (движение возможно только в одну сторону) и оно начинает вращение. Агрегат переходит в состояние гидравлической муфты.

Если противодействие на колеса возрастает (движение на подъем), реакторное колесо останавливает вращение и добавляет крутящий момент центробежному насосу. При достижении требуемой скорости и крутящего момента происходит смена передачи в планетарном узле.

Электронный блок управления передает команду, вследствие чего тормозящая лента и фрикционные диски замедляют пониженную передачу, а увеличившееся движение потоков жидкости через клапан разгоняют повышенную передачу и обеспечивается изменение передач без уменьшения мощности.

При полной остановке машины или уменьшении скорости, давление рабочей жидкости снижается и происходит понижение передачи.

На заглушенном двигателе в гидротрансформаторе отсутствует давление, поэтому запуск автомобиля с помощью толчка неосуществим.

Устройство коробки автомат

Классический автомат состоит из четырех основных компонентов:

Гидравлический трансформатор — заменяет сцепление, преобразовывает и передает крутящий момент на колеса. Состоит из центробежного насоса, лопастной турбины и реактора, обеспечивающего плавные и точные перемены крутящего момента. Насос связан с коленвалом, а турбина - с валом коробки. Трансформация энергии осуществляется за счет потоков жидкости и давления, образованного ими. Гидротрансформатор изменяет обороты вращения и крутящий момент в незначительном интервале, поэтому к нему добавляют планетарный узел (коробку).
Планетарный редуктор состоит из центральной шестеренки (солнечной), сателлитов, коронной шестеренки и планетарного водила. Производит переключение передач за счет блокирования одних шестеренок и разблокирования других.
Тормозная лента , задний и передний фрикционные диски обеспечивают непосредственное включение передач.
Система управления состоит из шестереночного насоса, маслосборника, гидравлического блока и электронного блока управления (ЭБУ). Гидравлический блок состоит из каналов с соленоидами (клапанами) и плунжерами, осуществляющими функции контроля и управления. ЭБУ осуществляет управление за счет сведений от датчиков, собирающих разнообразные показатели.

Роботизированная КПП является более совершенным вариантом МКПП с высокопродуктивными системами управления.

В вариаторе трансформация передаточного числа выполняется механизмом, имеющим в составе ведущий и ведомый шкивы, через которые проходит клиновидный ремень.

Как пользоваться автоматической коробкой передач

По утверждениям автослесарей в СТО, основные неисправности автоматических трансмиссий появляются вследствие нарушения правил эксплуатирования и несвоевременного техобслуживания коробки.

Режимы работы

В зависимости от вида автоматических коробок существуют различные режимы АКПП. Каждое положение рычага селектора или кнопки на нем предназначены для разных условий движения со своими особенностями.

Основные виды режимов АКПП и их влияние на работу автомобиля:

Р (паркинг) - блокировка ведущих колес, вала коробки, используется только при нахождении на стоянке и прогреве;
N (нейтраль) - вал не блокирован, автомобиль можно буксировать, равносильно нейтральной передачи у МКПП;
D (драйв) - движение в нормальных условиях с автоматическим подбором передач;
L (D2) - пониженная передача для движения в тяжелых условиях - бездорожье, крутые спуски и подъемы, скорость менее 40 км/ч;
D3 - понижение передачи при небольших спусках и подъемах;
R (реверс) - движение задним ходом, включается при полной остановке и нажатой педали тормоза;
О/D - включение четвертой передачи при движении на высокой скорости;
PWR - спортивный режим, для улучшения динамических качеств повышение передачи происходит на более высоких оборотах двигателя;
Normal - для плавного и экономичного движения;
Manu - ручной режим включения передач, рекомендуется для использования зимой.

Как заводить машину на автомате

Особенности требуют грамотного запуска. Для защиты коробки от неправильных действий и последующих поломок были разработаны степени защиты.

В момент запуска автомобиля селектор должен находиться в положении «Р» (парковка) или «N» - нейтраль. Только в таких положениях система защиты даст пройти сигналу о пуске двигателя. В других положениях рычага повернуть ключ не получится или никаких изменений после оборота ключа не будет.

Для старта лучше воспользоваться парковочным режимом, так как у автотранспорта будут блокированы ведущие колеса и это не позволит ему скатиться. Нейтральный режим следует использовать только для экстренной буксировки.

Помимо выбора правильного режима, для запуска двигателя в большинстве автомобилей с АКПП необходимо выжать тормозную педаль, что тоже является защитой и спасает от случайного отката машины при положении селектора в режиме «нейтраль».

Большинство современных автомобилей оборудованы блокировкой рулевого колеса и замком от угона. Если при правильном выполнении всех предыдущих действий руль не крутится и ключ не проворачивается - включилась защита. Для разблокирования требуется вставить ключ в замок зажигания и попробовать аккуратно его повернуть, одновременно крутя руль в разные стороны. При синхронности этих действий блокировка снимется.

Как ездить на автоматической КПП и чего нельзя делать

Грамотная езда на автомобиле с АКПП увеличат эксплуатационный ресурс коробки и сэкономит немало средств и нервов.

Для обеспечения долговременной работы АКПП необходимо правильно подбирать режимы в зависимости от условий эксплуатации.

Для правильной езды с АКПП следует:

трогаться после толчка, показывающего полное включение передачи;
в условиях буксования следует включить пониженную передачу и, работая педалью тормоза, контролировать медленное вращение колес;
используя разные режимы можно применять торможение двигателем или ограничить разгон;
возможно буксирование автотранспорта с заведенным двигателем на скорости не больше 50 км/ч в положении селектора «нейтраль» и на расстояние не более 50 км;
не рекомендуется буксировать другое транспортное средство, если приходится - буксируемый автомобиль должен быть не тяжелее буксирующего, режим выбрать надо D2 или L и скорость до 40 км/ч при плавном движении.

Чего не стоит делать при езде с АКПП:

запрещено включать режим «Р» - паркинг при движении автомобиля;
движение на нейтрали по спуску;
запуск с толчка;
при кратковременной остановке (на светофоре, в пробке) выбирать парковочный режим или нейтраль, это уменьшает ресурс АКПП;
при длительной остановке в городском режиме селектор нужно поставить в положение «паркинг»;
запрещено включение заднего хода с режима «драйв» или до полной остановки;
нельзя на склоне сначала ставить парковочный режим, при парковке машины на уклоне следует сначала поставить на ручной тормоз, а потом в положение селектора «паркинг», для начала движения с уклона сначала педаль тормоза, потом снятие машины с ручника, а только потом выбрать режим для движения.

Как эксплуатировать АКПП зимой

Суровые погодные условия зимой приносят много забот и проблем хозяевам автомобилей с АКПП.

правильный прогрев коробки - несколько минут после запуска автотранспорт должен прогреваться, перед началом движения рекомендовано при выжатой тормозной педали поочередно включать все режимы для ускорения прогрева трансмиссионного масла;
первые 5-10 км после начала движения следует избегать резких разгонов и пробуксовывания колес;
чтобы выбраться со снега или льда необходимо включить пониженную передачу и используя поочередную работу педалью тормоза и газа аккуратно выехать;
раскачка не рекомендуется, так как этот метод пагубно отразится на гидротрансформаторе;
использование пониженных передач или полуавтоматического режима для торможения двигателем на более или менее сухом дорожном покрытии, а на скользких спусках пользоваться педалью тормоза;
на заледеневших подъемах следует избегать пробуксовки колес и резких нажатий на педаль акселератора;
кратковременный, но четкий и аккуратный, переход на режим «нейтраль» способствует стабилизации машины выравниванием вращения колес и выходу из заноса.

Плюсы и минусы автоматической КПП

На каждый вид трансмиссии найдется свой любитель. В связи все с большим распространением автоматических КПП следует обозначить их плюсы и минусы для грамотного подбора под нужды автовладельца.

Плюсами являются:

автоматическое переключение передач, при котором не нужно отвлекаться, что особенно актуально для начинающих водителей;
облегченный процесс трогания с места;
более щадящая эксплуатация ходовой части и двигателя благодаря работе гидротрансформатора;
улучшенная проходимость в большинстве условий.

К минусам можно отнести:

не подходит для любителей быстрых разгонов;
более низкая приемистость по сравнению с аналогичным автомобилем с МКПП;
невозможно завести с толчка;
буксирование нежелательно и возможно только при соблюдении определенных условий;
неправильная эксплуатация приводит к поломкам;
дорогой ремонт и обслуживание.

При правильном эксплуатировании машины с АКПП ресурс коробки достаточно высок и практически не уступает МКПП. Комфортность вождения, особенно в городских условиях, доставит немало приятных минут.

Конструкцией любой гидромеханической автоматической коробкой передач предусмотрено наличие гидротрансформатора. Без него сама по себе АКПП теряет всякий смысл и недооценивать роль этого устройства в современных трансмиссионных система совершенно недопустимо. Сегодня мы ближе познакомимся с конструкцией и принципом его работы, а также разберёмся в некоторых неполадках.

При чем тут гидромуфта

Есть такое нехитрое устройство, которое называется гидромеханическая муфта. Если разобраться в её конструкции и понять как она работает, с любым гидротрансформатором проблем не возникнет. Так вот, гидравлическая муфта служит для передачи вращения от одного агрегата на другой. В принципе, для этого же можно использовать и обычный жёсткий вал, но когда стоит задача передать крутящий момент плавно и без жёсткой связи, без гидромуфты не обойтись.

Устроена она довольно просто: есть ведущий и ведомый вал, на которых установлены крыльчатки, не связанные между собой и способные вращаться независимо друг от друга. Обе крыльчатки помещены в единый корпус, который заполнен трансмиссионной жидкостью. Лопасти обеих крыльчаток расположены на небольшом расстоянии друг от друга, поэтому при вращении ведущего вала энергия вращения неминуемо передаётся на ведомую, жёстко связанную с ведомым валом. За счёт того, что трансмиссионная жидкость имеет определённую вязкость, крутящий момент передаётся плавно, без рывков и без особых потерь. Собственно, гидротрансформатор это и есть гидромуфта, только с более сложной конструкцией и более широкими возможностями.

Как устроен гидротрансформатор

Мы выяснили, что гидромуфта состоит из трёх основных элементов:

Ведущая турбина.
Ведомая турбина.
Корпус с трансмиссионной жидкостью.

Конструкция гидротрансформатора отличается в общих чертах только наличием ещё одного элемента - реактора. Он представляет собой ещё одно колесо с лопастями, которое в принципе управляет работой гидротрансформатора.

Принцип работы гидротрансформатора тоже прост. Реактор свободно вращается на ведущем валу и до поры до времени образует одно целое с ведущей турбиной. Но только до тех пор, пока ведущее и ведомое лопастные колеса вращаются с разновеликими скоростями. Применительно к двигателю и к АКПП, гидротрансформатор выполняет роль сцепления в этом случае. Как только угловые скорости ведущего и ведомого колес выравниваются, реактор растормаживается и весь гидротрансформатор работает точно так же, как и гидромуфта.

Роль реактора в гидротрансформаторе

Конструктивно реактор устроен так, что его лопасти имеют точно заданный профиль и угол наклона. Благодаря этому и центробежной силе, скорость выбрасываемой трансмиссионной жидкости из лопастей реактора постоянно возрастает с увеличением скорости вращения коленчатого вала. Поэтому жидкость постоянно воздействует на лопасти ведущего колеса, стараясь его подтолкнуть. Это сделано вот для чего:

При увеличении скорости циркуляции трансмиссионной жидкости при стабильном режиме работы трансформатора, а точнее, стабильных оборотах коленвала, энергия внутри устройства накапливается, крутящий момент, естественно, увеличивается и передаётся на ведомый вал, на коробку передач.
Независимо от того, какое усилие прикладывают ведущие колеса для движения и преодоления препятствий, крутящий момент в гидротрансформаторе (режим его работы) изменяется бесступенчато и плавно.

Практически это выглядит так - автомобиль движется по ровной дороге, не меняя оборотов двигателя, но стоит ему начать преодолевать подъём, как усилие на ведущих колёсах изменится, автомобиль теряет скорость, следовательно, скорость вращения жидкости внутри трансформатора возрастает, автоматически и бесступенчато увеличивая усилие на ведущих колёсах. Примерно так вела бы себя обычная механическая коробка передач, но меняя передаточные отношения шестерён.

Признаки неисправности гидротрансформатора

Современные автоматические коробки с ног до головы окружены управляющей электроникой, а тот трансформатор, который мы только что рассмотрели, применялся ещё в 50-х годах прошлого века. Тем не менее общие проблемы старых и новых АКПП остаются:

Механический шум во время переключения передач говорит об износе опорных подшипников.
Вибрация на скоростях около 80 км/ч говорят о засорённой рабочей жидкости, которая срывает блокировку гидротрансформатора.
Срыв шлица на турбинном колесе.
Появившийся внезапно специфический запах говорит о перегреве АКПП и о возможном плавлении полимерных элементов.
Течи сальника гидротрансформатора.
При контроле уровня трансмиссионной жидкости иногда можно обнаружить на щупе металлическую пудру. Это говорит об износе торцевой шайбы, который стал следствием некорректной работы гидротрансформатора.

Ремонт гидротрансформатора проводится только а условиях специальной мастерской и квалифицированными специалистами, поскольку при восстановлении или замене деталей устройства могут возникнуть непредвиденные сложности. Берегите свои автоматы, удачных и увлекательных всем путешествий!