Акп с гидротрансформатором. зачем коробке

Исторически так сложилось, что нежелание что-либо делать руками приводит к появлению всевозможных механизмов, которые так облегчают нашу жизнь!

Что предвещало появление АКП?

Конечно же сразу АКП не стала такой, какой мы ее привыкли видеть: у нее не было гидротрансформатора (а именно его называют «бубликом»), передач было две (и еще задняя), а за автоматизацию отвечали сложные механизмы выбора режима движения ( так выглядела разработка 30-х годов ХХ века от Chrysler семейства Fluid-Drive М4 Vacamatic).

Полуавтоматическая Chrysler Fluid-Drive М4 Vacamatic

Эта коробка уже не просто механика, а полуавтоматическая коробка передач, переход между пониженным рядом и повышенным сопровождался выжимом педали сцепления, хотя трогаться можно было «со второй» и останавливаться, ничего не выключая.

Сейчас же серийно выпускаются 9-ти ступенчатые АКП (например, 9G-Tronic от Mercedes и ZF9HP48 для LandRover, а Toyota приближается к выводу на рынок 10-ти ступенчатой АКП), которые призваны помогать ДВС, зажатому экологами со всех сторон, максимально эффективно толкать вперед автомобиль, потяжелевший в угоду 5-ти звезд от страховщиков.

Советую ознакомиться с моим нарративом, где Вы проследите подробнее 8 основных (по моему мнению) исторических вех развития АКП с гидротрансформатором. Как только закончите – возвращайтесь в статью, разберёмся зачем все-таки нужен гидротрансформатор.10-ступенчатая АКП Direct Shift-10AT от TOYOTA

Конструктив АКП с гидротрансформатором

Принципиально указанный тип коробок передач состоит из:

· Набора планетарных рядов, кинематически образующих необходимое количество передач;

· Насоса с приводом от входного вала АКП или электрического;

· Фрикционных элементов, которые замыкают звенья планетарных рядов между собой или на корпус;

· Элементов управления, в виде гидроблока и электромагнитных клапанов, которые позволяют создавать требуемое давление в нужном контуре для замыкания фрикционов;

· Электронного блока управления АКП;

· Вспомогательных механизмов, таких как парковочный;

· Гидротрансформатора — «бублика», призванного сглаживать колебания в трансмиссии, минимизировать ударные нагрузки, увеличивать крутящий момент, делать переключения плавными.

Устройство АКП с гидротрансформатором автомобилей MercedesКаждый из узлов мы сможем рассмотреть подробнее в будущих публикациях, если Вы, читатели, проголосуете за это «пальцем вверх» и комментарием.

Устройство гидротрансформатора

Гидротрансформатор сменил гидромуфту, получив всего одну дополнительную деталь в свою конструкцию — статор (реактор), но тем самым приобрел в эффективности.

Итак, гидротрансформатор состоит из 3-х основных деталей:

· Насосное колесо;

· Реактор;

· Турбинное колесо.

Конструкция современного гидротрансформатора от АКП 9G-Tronic

В конструкцию современного гидротрансформатора также входят:

· обгонная муфта реактора;

· механизм блокировки;

· демпфер крутильных колебаний.

О том, как каждый из элементов качественно влияет на работу всего механизма и изменяет его характеристики, читайте в моей следующей статье, которую я полностью посвящу конструкции гидротрансформатора! Не забудьте подписаться на канал!Вы узнаете зачем гидравлическому узлу демпфер, и что за безразмерная характеристика есть у гидротрансформатора.Так выглядят реактор, турбинное и насосное колеса. Обратите внимание на форму и направление лопаток!

Рассмотрим взаимодействие основных элементов

Насосное колесо жестко связано с маховиком ДВС через корпус гидротрансформатора, а турбинное — с первичным валом редукторной части АКП. Реактор в свою очередь не связан ни с насосом , ни с турбиной, а закреплен на корпусе АКП. Как видим, жесткой связи между ДВС и АКП нет — она гидравлическая.

Нагнетаемый поток масла от насосного колеса попадает на турбинное, тем самым передавая вращение в трансмиссию. Поток масла не прекращает свое движение и, огибая лопасти турбины, попадает на реактор (статор), который абсолютно неподвижен. Лопатки статора имеют наклон, который заставляет повернуть поток жидкости (попутно создав дополнительное давление на турбинном колесе) и направить его под большим углом снова в сторону насосного колеса, тем самым повышая при больших разницах в скоростях крутящий момент до 2,5 раз!

Так схематично выглядит поток жидкости и его поворот на реакторе

Так в чем плюсы «бублика»?

Из-за того, что отсутствует механическая связь между ДВС и АКП — исключаются ударные нагрузки в трансмиссии и увеличивается плавность хода автомобиля.

Увеличение крутящего момента при разнице скоростей вращения колес гидротрансформатора — еще один неоспоримый плюс, позволяющий минимизировать необходимость включения пониженных передач.

А минусы?

К минусам можно отнести снижение общего КПД трансмиссии, т.к. часть мощности ДВС тратится на нагрев и перемешивание масла в гидротрансформаторе, особенно когда он работает при большой разнице скоростей при увеличении крутящего момента.

Не самый быстрый отклик и задумчивость из-за гидравлической передачи вращения от ДВС в трансмиссию — в этом она по определению не может сравниться с жесткой связью.

P.S.Ставьте лайк, подписывайтесь на канал, комментируйте эту статью — это поможет мне понять, на чем стоит остановиться подробнее, какие темы осветить, что Вам, читатели, интересно!

Коробка-автомат: «бублик» АКПП, назначение, поломки и ремонт

Начнем с того, что АКПП является сложным механизмом, основной задачей которого является максимально плавное и своевременное переключение передач в автоматическом режиме (без участия водителя).

Хотя сегодня существует несколько типов коробок автомат, гидромеханический автомат и вариатор продолжают оставаться самыми распространенными и востребованными версиями автоматических трансмиссий.

При этом устройство таких АКПП сильно отличается от привычной «механики» и роботизированных коробок передач. Более того, сцепление также реализовано при помощи отдельного механизма, который зачастую принято считать единым целым с АКПП.

Речь идет от так называемом «бублике» коробки автомат. Далее мы рассмотрим «бублик» в коробке автомат, что это такое, какие функции выполняет данный элемент, а также какие поломки возникают и как выполняется ремонт.

«Бублик» в коробке автомат: что это такое

Итак, «бубликом» в обиходе принято называть гидротрансформатор. Такое название устройство получило благодаря своей форме. Как правило, ГДТ устанавливается в паре с «клаccическими» гидромеханическими АКПП и вариаторами CVT. Также изредка данный элемент ставится в паре с преселективными коробками.

Чтобы было понятно, гидротрансформатор фактически является сцеплением коробки-автомат. Основной его задачей является преобразование и передача крутящего момента от двигателя на коробку. При этом в устройстве нет дисков сцепления (по аналогии с МКПП), которые взаимодействуют между собой путем замыкания и прямого контакта.

Если просто, «бублик» АКПП работает подобно гидравлическому редуктору. ГДТ (гидромуфта) снижает обороты, повышает крутящий момент с коэффициентом трансформации до 2.4. При этом энергия передается через поток трансмиссионной жидкости ATF (трансмиссионного масла АКПП). Результат — мягкое включение передач, отсутствие ударных нагрузок.

В двух словах, коленвал двигателя связан с насосным колесом. Это колесо внутри ГДТ разгоняет трансмиссионное масло, после чего происходит его перенаправление на турбинное колесо. Турбинное колесо связано с АКПП. Масло раскручивает турбинное колесо, после чего перенаправляется обратно на насосное колесо.

Также жидкость попадает на лопатки направляющего колеса-реактора. Это колесо ускоряет поток жидкости и перенаправляет его в сторону вращения. В результате поток жидкости ускоряется до момента выравнивания скорости вращения насосного и турбинного колес.

В этот момент гидротрансформатор начинает работать в режиме гидромуфты, когда крутящий момент уже не преобразуется, колесо-реактор крутится свободно, не влияя на поток жидкости.

Чем большей оказывается разница в скорости вращений насосного и турбинного колес, тем большее ускорение получает поток жидкости ATF. Однако минусом является высокий нагрев. От нагрева КПД «бублика» падает. Если же происходит выравнивание скорости вращения колес, передавать кутящий момент через жидкость уже нет острой необходимости (с учетом потерь).

По этой причине ГДТ получили элементы фрикционного сцепления, то есть передача момента основана на трении. Такой режим называется блокировка гидротрансформатора, когда происходит соединение входного и выходного валов, то есть передача момента идет напрямую.

На начальном этапе блокировка срабатывала в автоматическом режиме (к срабатыванию приводило давление рабочей жидкости). В дальнейшем АКПП получили электронное управление, а за блокировку ГДТ стал отвечать отдельный клапан.

В любом случае, основной задачей стало решение соединять валы напрямую, исключая передачу момента через масло. Также несколько изменились и функции фрикционных накладок блокировки. Подобно сцеплению механической коробки,  при разгоне автомобиля с АКПП фрикционы блокировки  ГДТ немного смыкаются, слегка пробуксовывают, при этом момент передается на коробку более эффективно, без сильных потерь.

При этом блокировка гидротрансформатора в современных АКПП происходит как можно раньше, чтобы повысить КПД. Получается, «бублик» сегодня эффективно объединяет в себе функции гидравлического редуктора и обычного механического сцепления.

Как может показаться на первый взгляд, решение оптимальное. Однако вполне очевидно, что высокий нагрев жидкости ATF никуда не делся (особенно в паре с мощными ДВС), а наличие фрикционных (трущихся) элементов блокировки в конструкции говорит о том, что они подвержены износу.

Именно по этой причине гидравлический узел, который кажется очень надежным, на самом деле  испытывает значительные нагрузки,  быстро изнашивается и вполне может выйти из строя при определенных условиях.

Другими словами, в гидротрансформаторе вполне могут возникать преждевременные и неожиданные поломки. Специалисты также не без оснований считают «бублик» слабым звеном в устройстве АКПП.

Признаки проблем с гидротрансформатором АКПП

Как правило, на проблемы с ГДТ указывает состояние масла в коробке автомат. Проверять состояние смазки рекомендуется, как минимум, один раз в месяц. Зачастую это позволяет своевременно выявить неполадки АКПП или гидротрансформатора и сразу заняться их устранением.

• Если цвет ATF после замены быстро меняется (изначально прозрачное масло мутнеет, темнеет и становится непрозрачным), это часты признак проблем с фрикционными накладками.
• Также на неполадки ГДТ указывают признаки, когда автомобиль хуже тянет, теряется динамика разгона, увеличился расход топлива, заметны рывки при спокойном движении или в режиме торможения двигателем, появились вибрации, слышен вой при замедлении, машина стала откатываться назад при трогании в гору.

Таки или иначе, указанные выше признаки и симптомы являются основанием для того, чтобы проверить «бублик». Зачастую вовремя принятые меры позволяют избежать серьезного повреждения как ГДТ, так и самой АКПП.  

Частые поломки гидротрансформатора и ремонт

Прежде всего, частой проблемой ГДТ является загрязнение его «внутренностей» и масла АТФ продуктами износа уже известных фрикционных накладок.

К этому нужно добавить, что горячая жидкость (нагрев вполне может быть выше 100 градусов по Цельсию), смешанная с абразивными частицами, циркулирует по системе, буквально «выедая» металл на лопатках колес и других элементах внутри «бублика».

Еще высокий нагрев приводит к тому, что быстро выходят из строя сальники, прокладки, уплотнители и другие элементы. Высокие температуры негативно воздействуют на подшипники, может произойти разрушение колес ГДТ.

Также мелкая абразивная пыль от фрикционной накладки из ГДТ попадает вместе с маслом и в саму АКПП, повреждая каналы гидроблока, загрязняя клапана (соленоиды), ухудшая охлаждение масла ATF и т.д.

Получается, именно гидротрансформатор сильно загрязняет трансмиссионное масло,  ухудшая работу и повреждая детали АКПП. Если учесть, что часто фрикционные накладки приклеены к поверхностям, по мере износа в масло попадает не только абразив, но и клей, что еще сильнее ускоряет процесс загрязнения трансмиссионного масла в коробке автомат.

Не трудно догадаться, что если гидротрансформатор отработал около 150-200 тыс. км., его нужно полностью менять или выполнять ремонт гидротрансформатора. С учетом того, что цена на новый ГДТ достаточно высокая (иногда сопоставима со стоимостью самой АКПП), ремонт бублика АКПП  по понятным причинам намного более предпочтителен. 

Если же «бублик» не ремонтировать или не менять, АКПП в  скором времени выйдет из строя. Исключением можно считать только старые АКПП, где блокировка  ГДТ или отсутствовала, или  срабатывала редко на повышенных передачах. Такие коробки имеют как больший ресурс, так и увеличенный интервал замены масла по сравнению с современными аналогами.

Если рассматривать проблемы и поломки гидротрансформатора на обычном примере, с одной стороны, производители стараются сделать машину динамичной и экономичной.  Для этого гидротрансформатор блокируется на всех передачах, причем срабатывает блокировка всегда (степень блокировки, полная или частичная, зависит от интенсивности разгона и нагрузок, этим управляет электроника).

Однако изнашиваются накладки блокировки очень быстро. В результате масло сильно загрязняется, постепенно повреждая АКПП. Часто в случае с современным автоматами на пробегах чуть более 100 тыс. км. плавная блокировка пропадает, вместо этого машина с автоматом дергается при разгоне, появляются рывки АКПП, пробуксовки и т.д.

Единственным способом увеличения ресурса коробки автомат является своевременная замена масла и фильтров АКПП, а также щадящая эксплуатация с минимальными нагрузками (без резких стартов, пробуксовок в грязи, на льду или в снегу, буксировки прицепа и т.д.).

При этом добавим, что даже регулярная замена масла в ряде случаев не позволяет увеличить ресурс современных ГДТ более чем до 200 тыс. км. К этому пробегу фрикционные накладки обычно уже сильно изношены, становясь источником абразива и мусора.

Не удивительно, что автоматическая коробка с таким ГДТ будет пинаться, толкаться, переключаться с ударами и сильно изнашиваться. Проблему можно решить только своевременным ремонтом или заменой ГДТ до появления первых признаков неполадок уже самой АКПП.

Замена или ремонт гидротрансформаторов

Что касается замены, новый «бублик»  для современных версий АКПП стоит дорого. Если к этому добавить стоимость снятия коробки и другие услуги, получается внушительная сумма. Если говорить о контрактных запчастях, в этом случае не следует спешить покупать гидротрансформатор б/у. Причина — возможен сильный износ такого ГДТ, то есть замена может не решить проблему.   

В случае с ремонтом гидротрансформатора, данная услуга позволяет значительно сэкономить средства. При этом операция сложная и ее можно качественно реализовать только в специализированных мастерских, которые имеют опыт выполнения подобных работ, штат квалифицированных мастеров и профессиональное специализированное оборудование.

Прежде всего,  «бублик» нужно разрезать, отмыть, провести дефектовку, поменять все уплотнения и сальники, заменить фрикционные накладки, гидроцилиндры и другие сломанные или изношенные элементы. Затем ГДТ нужно собрать и снова заварить, причем так, чтобы устройство стало максимально герметичным. 

При этом важно доверять такие работы исключительно профессионалам, та как гидротрансформатор является высокоточным гидравлическим и одновременно механическим устройством, работает в тяжелых условиях (обороты, нагрев, нагрузки).

Любые нарушения и ошибки (дисбаланс, соосность валов), повреждения могут стать причиной немедленного выхода из строя как самого ГДТ, так и АКПП и даже ДВС автомобиля.

Что в итоге

Как видно,  «бублик» АКПП является сцеплением коробки-автомат, при этом данное устройство  в современном исполнении объединяет в себе элементы механического сцепления и гидравлики.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как промыть коробку автомат. Из этой статьи вы узнаете о способах промывки АКПП при замене масла, когда необходима такая процедура и каких результатов следует ожидать после выполнения данной манипуляции.

Именно благодаря ГДТ удается обеспечить плавность движения и мягкость при переключении передач на малой скорости, а также снизить потери и повысить КПД автоматических коробок.

При этом особенности конструкции и нагрузки могут стать причиной быстрого выхода из строя указанной дорогостоящей и сложной детали. Чтобы максимально увеличить срок службы гидротрансформатора АКПП, необходимо отказаться от агрессивной езды на высоких оборотах, активных разгонов, пробуксовок.

Также важно регулярно менять масло в коробке автомат, постоянно следить за уровнем и состоянием жидкости ATF, регулярно менять масло и фильтры АКПП,  а также не допускать перегревов автоматической коробки передач.