Устройство гидротрансформатора АКПП

Гидротрансформатор — это внешняя составляющая системы трансмиссии, которая передает крутящий момент от мотора на автоматическую коробку переключения передач (АКПП). Эта деталь имеет форму тора и состоит из двух соединенных турбин — ведомой и ведущей.

Управление гидротрансформатором АКПП осуществляется с помощью гидроблока, поэтому при возникновении ошибок проверяются и гидромеханическая, и электронная составляющие устройства.

Зачем нужен гидротрансформатор (бублик) в АКПП

Гидротрансформатор заменяет систему сцепления и позволяет избежать выключения двигателя при остановках. Система из двух турбин передает крутящий момент на коробку-автомат с преобразованием значения в 2-3,5 раза.

Во время перехода между передачами гидравлический преобразователь забирает часть крутящего момента, что делает переключение плавным и безопасным для трансмиссии. При быстром разгоне или резком торможении трансформатор служит дополнительным барьером, который предохраняет АКПП от перегрева и выхода из строя.

Как действует гидротрансформатор АКПП

Передача крутящего момента между валами двигателя и трансмиссии осуществляется за счет движения масла в насосе и ведомой турбине. Насос нагнетает давление в гидромеханическую систему и стимулирует вращение центростремительной турбины. На лопатки этой турбины подается рабочая жидкость.

Трансмиссионное масло является не только рабочей средой для трансформатора, но и охлаждающей жидкостью для деталей АКПП и смазкой для контактирующих поверхностей. Реактор устройства, который располагается между насосом и турбиной, регулирует увеличение крутящего момента и возвращение масла с турбины на насосное кольцо. При большой разнице моментов колес реактор блокируется с помощью муфты, которая соединена с насосом.

Часть энергии, которая вырабатывается двигателем, расходуется на движение и нагрев жидкости. Когда скорость вращения валов мотора и трансмиссии синхронизируется, необходимость в повышении момента исчезает, а потери мощности становятся весомым недостатком. Чтобы избежать этих потерь, гидротрансформатор блокируется.

Блокировка устройства позволяет напрямую передавать крутящий момент с коленчатого вала на трансмиссионный. Как только скорость их вращения рассинхронизируется, трансформатор снова включается в систему переключения.

Устройство гидротрансформатора коробки-автомат

Гидравлический трансформатор состоит из следующих деталей:

• насос и насосное колесо — помпа сохраняет нужное давление в системе, а колесо насоса сопряжено с коленчатым валом;
• турбина с лопатками — прочно соединяется с валом, передающим усилие мотора на АКПП;
• реакторное колесо (реактор) — сопряжено с турбинным и насосным колесом;
• блокировочная муфта — останавливает работу трансформатора для прямого сцепления коленвала и трансмиссии;
• муфта свободного хода (обгонная) — вращает реактор в направлении, противоположном движению других колес.

Все детали трансформатора заключены в герметичную систему, а рабочая жидкость движется по замкнутому циклу. Если в корпусе устройства образуется течь, то рабочее давление падает, что сказывается на разгонных характеристиках автомобиля и состоянии фрикционных дисков АКПП.

Принцип работы гидротрансформатора

Принцип работы гидромеханического трансформатора основан на передаче энергии и крутящего момента через рециркуляцию рабочей жидкости (ATF) между лопастями насосного кольца и лопатками турбины. Компоненты связаны между собой опосредованно, через движение масла и обгонную муфту.

Кольцо насоса вращается в такт с коленчатым валом мотора, перемещая масло между своими лопастями. Жидкость одновременно перемещается вдоль поверхности лопастей и вращается относительно центральной оси устройства. После того как насосное кольцо выбрасывает масло, оно попадает на лопатки турбины. Давление на лопатки заставляет турбину вращаться.

Статор может регулировать скорость потока жидкости в замкнутой системе. Если он не препятствует прохождению масла, то конструкция превращается из трансформатора в муфту. Гидромуфта является одним из основных режимов работы гидротрансформатора АКПП.

Работа системы гидравлического преобразователя контролируется электронным блоком управления (ЭБУ). Для этого внутри тора установлены датчики, измеряющие давление рабочей жидкости, скорость вращения лопаток и другие параметры.

Принцип работы трансформатора несложно понять на примере движения при подъеме. При езде в гору нагрузка на ведущие колеса автомобиля постепенно увеличивается, что приводит к снижению скорости машины и вращения турбины. При уменьшении скорости вращения падает сопротивление движению жидкости, что позволяет ускорить ее перемещение по турбине.

Рост скорости циркуляции автоматически приводит к увеличению крутящего момента турбинного колеса. Процесс продолжается до достижения равновесия между усилием сопротивления и скоростью потока.

При блокировке трансформатора подача топлива в цилиндры приостанавливается, что позволяет сэкономить горючего. Движение автомобиля осуществляется «накатом», поэтому при выключенном преобразователе можно добиться торможения двигателем.

В зависимости от модели машины и алгоритмов, заложенных в ЭБУ, блокировочный механизм может запускаться как при высоких скоростях (не менее 60-70 км/ч), так и при низких (около 20 км/ч).

За счет опосредованного контакта деталей гидротрансформатор является эффективным амортизирующим устройством.

Признаки неисправности гидротрансформаторов АКПП

Признаками неполадок в гидротрансформаторе являются:

• вибрация, жужжание во время езды — часто свидетельствуют о повышении вязкости масла, снижении его охлаждающих и смазочных характеристик, засорении масляного фильтра;
• механический шум в коробке передач, шуршание, которое становится слабее во время движения, — могут возникать вследствие износа подшипников трансформатора;
• скрежет и стук в области тора или АКПП — являются признаком критической деформации, выпадения или разрушения лопастей насоса, лопаток турбины и реактора;
• запах расплавленного пластика в салоне, который усиливается при наборе скорости, — свидетельствует о перегреве деталей трансформатора, засорении системы охлаждения или снижении уровня масла вследствие потери герметичности;
• снижение способности к разгону — может быть обусловлено износом или повреждением муфты свободного хода;
• резкие толчки при автоматическом и полуавтоматическом переключении передач — могут свидетельствовать как о загрязнении и низком уровне масла, так и о проблемах с гидроблоком;
• пробуксовка — является признаком износа муфты, загрязнения рабочей жидкости или падения давления масла в системе;
• остановка автомобиля — возникает при повреждении шлицев, которые соединяют турбинное кольцо и вал коробки-автомата;
• активация аварийного режима — может быть связана с неисправностями муфт и контактирующих деталей, наличием металлической стружки в ATF, попаданием крупного обломка детали в турбину или неисправностями электроники;
• выключение двигателя при смене передач — может свидетельствовать о неисправностях в ЭБУ или перегреве электронной системы управления.

При самостоятельной проверке трансмиссионной жидкости и техобслуживании машины могут обнаружиться и другие симптомы неполадок: снижение уровня масла в АКПП, помутнение ATF, загрязнение металлической пудрой и др. Эти поломки устраняются после диагностики трансформатора. Причиной снижения уровня масла часто становится наличие течи в корпусе устройства.

Наиболее уязвимыми зонами являются уплотнители и сальники. Появление металла в пробе ATF свидетельствует об износе торцевой шайбы, реже — других деталей гидромуфты.

Неисправность может быть вызвана комплексом факторов. Например, при износе фрикционной накладки устройства блокировки ее остатки забивают каналы системы, приводя к масляному голоданию трансформатора, перегреву его механической и электронной частей, вибрации и неравномерному износу сальников и втулок. Несвоевременная замена изношенных частей может привести к тому, что грязь и куски деталей повредят лопасти всех трех рабочих колец.

Замена или ремонт

Гидротрансформатор хорошо поддается ремонту. Все его детали, включая лопатки и кольца насоса, турбины и реактора, доступны на рынке запчастей.

Ремонт трансформатора проходит в несколько этапов:

• срезание сварного шва и разборка устройства;
• очищение частей гидротрансформатора от грязи и масла специальным раствором (сольвентом);
• диагностика деталей (осмотр, дефектация различными методами);
• снятие изношенных частей, высверливание или срезание их крепления;
• прикрепление, приваривание или приклеивание новых запчастей;
• проверка герметичности блокировочного поршня, замена сальников и уплотнителей;
• сборка трансформатора, балансировка (выравнивание биения) на станке;
• сварка корпуса;
• проверка качества сварных швов, внутреннего зазора, функциональности блокировки;
• повторная балансировка гидротрансформатора;
• проверка исправности отремонтированного устройства.

При разрушении нескольких деталей, сильном износе трансформатора или сочетании этих факторов может быть рекомендована полная замена устройства. Стоимость замены может на порядок превышать среднюю цену ремонта. Восстановленные и бывшие в употреблении устройства могут стоить дешевле, но и ресурс их работы будет на 20-40% меньше, чем у новых.

Как продлить жизнь гидромуфте автоматической КПП

Чтобы продлить срок эксплуатации гидромеханического трансформатора, нужно соблюдать следующие рекомендации:

• регулярно проверять цвет и прозрачность масла в АКПП и проводить замену ATF и фильтров не реже чем 1 раз на 40-60 тыс. км пробега;
• заливать жидкость, рекомендованную производителем автомобиля;
• менять уплотнители и сальники при каждом капитальном ремонте и переборе трансформатора, обязательно заменить все прокладки при пробеге более 150 тыс. км без ремонта;
• избегать резкого набора и сброса скорости, при агрессивной езде чаще менять расходники и масло;
• после запуска двигателя поочередно включить все передачи и режимы, удерживая тормоз и задержавшись на каждой по 2-3 секунды;
• избегать буксировки и в положении ведомой машины (при выключенном моторе), и в положении ведущей;
• при низких температурах прогревать машину не менее 10 минут на холостом ходу, в теплое время года — 2-3 минуты (трансмиссия и гидромуфта прогреваются отдельно, при включенном двигателе).

При неосторожной эксплуатации или наличии дефектов в конструкции капитальный ремонт может понадобиться существенно раньше.