Как работает гидротрансформатор: Гидротрансформатор: устройство и принцип работы

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором — ДРАЙВ

Не падайте в обморок, ничего сложного здесь нет. Сейчас всё растолкуем. Но сначала давайте определимся с терминологией. Дело в том, что многие по ошибке автоматической коробкой передач называют два агрегата, соединённых воедино: собственно саму коробку и гидротрансформатор.

Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса и центростремительной турбины. Между ними расположен направляющий аппарат — реактор. Насосное колесо жёстко связано с коленчатым валом двигателя, турбинное — с валом коробки передач. Реактор же, в зависимости от режима работы, может свободно вращаться, а может быть заблокирован при помощи обгонной муфты.

Полезная энергия в гидротрансформаторной трансмиссии расходуется на перелопачивание (и нагрев) масла гидротрансформатором. Также немало энергии «жрёт» насос, который создаёт рабочее давление в управляющих магистралях. Отсюда более низкий КПД. Именно по этой причине механические роботизированные коробки и вариаторы более предпочтительны.

Гидротрансформатор является идеальным демпфером крутильных колебаний и способен гасить сильные толчки, которые передаются от двигателя на трансмиссию и наоборот. Это, кстати, очень благоприятно сказывается на ресурсе двигателя, трансмиссии и ходовой части. Но хлопот гидротрансформатор тоже может принести массу. Например, он не позволяет завести автомобиль с «толкача».

Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач осуществляется потоками рабочей жидкости (масла), которая отбрасывается лопатками насосного колеса на лопасти колеса турбинного. Между насосным колесом и турбиной обеспечены минимальные зазоры, а их лопастям придана специальная геометрия, которая формирует непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. Так что получается, что жёсткая связь между двигателем и трансмиссией отсутствует. Это обеспечивает работу двигателя и остановку автомобиля с включённой передачей, а также способствует плавности передачи тягового усилия.

Схема устройства гидротрансформатора

Масло в гидротрансформаторе двигается по такой вот замысловатой траектории. Чтобы увеличить скорость и повысить крутящий момент на турбинном колесе, реактор блокируется. Правда, при этом КПД передачи несколько снижается.

Надо сказать, что по описанной выше схеме работает гидромуфта, которая просто передаёт крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введён реактор. Это такое же колесо с лопатками, но оно, имея связь с картером (корпусом) коробки передач, не вращается (заметим, до определённого момента). Лопатки реактора расположены на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос, и они имеют особый профиль. Когда реактор неподвижен (гидротрансформаторный режим), он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем выше его кинетическая энергия, тем она большее оказывает воздействие на турбинное колесо. Благодаря этому эффекту момент, развиваемый на валу турбинного колеса, удаётся значительно поднять.

Гидротрансформатор ZF и многодисковое сцепление Sachs, блокирующее насосное и турбинное колёса.

Представьте себе стандартную ситуацию — передача в коробке уже включена, а мы стоим на месте и жмём себе на педаль тормоза! Что происходит в этом случае? Турбинное колесо находится в неподвижном состоянии, а момент на нём в полтора-два раза выше (в зависимости от конструкции) того, что развивает двигатель на этих оборотах. Кстати, момент на выходном валу гидротрансформатора будет тем больше, чем будут выше обороты двигателя. Стоит отпустить педаль тормоза, и автомобиль тронется. Разгон будет продолжаться до тех пор, пока момент на колёсах не сравняется с моментом сопротивления движению машины.

Алюминиевый селектор управления автоматической трансмиссией BMW X5.

Когда турбинное колесо приближается по оборотам к скорости вращения насосного колеса, реакторное колесо освобождается и начинает вращаться вместе с двумя «напарниками». В этом случае говорят, что гидротрансформатор перешёл в режим гидромуфты. Так снижаются потери, и увеличивается КПД гидротрансформатора.

А поскольку в некоторых случаях надобность в преобразовании крутящего момента и скорости отпадает, в определённые моменты гидротрансформатор и вовсе может быть заблокирован при помощи фрикционного сцепления. Этот режим помогает довести КПД передачи практически до единицы, проскальзывание между лопаточными колёсами в этом случае исключено по определению.

Но представьте себе такую ситуацию. Вы едете по прямой с постоянной скоростью и вдруг начинаете подниматься в горку. Скорость автомобиля начнёт падать, а нагрузка на ведущие колёса увеличится. На это изменение тут же отреагирует гидротрансформатор. Как только станет уменьшаться частота вращения турбины, реакторное колесо начнёт автоматически затормаживаться, в результате скорость циркуляции рабочей жидкости возрастёт, что автоматически приведёт к увеличению крутящего момента, который будет передаваться на вал от турбинного колеса (читай на колёса). В некоторых случаях увеличившегося момента хватит для того, чтобы преодолеть подъём без перехода на низшую передачу.

Поскольку гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в широких пределах, к нему присоединяют многоступенчатую коробку передач, которая, вдобавок ко всему, способна обеспечить и реверсивное вращение (иными словами — задний ход). Те коробки, которые работают в паре с гидротрансформаторами, обычно включают в себя ряд планетарных передач и имеют много общего с привычными нам «ручными» коробками.

Когда передача работает в режиме повышения частоты, двигатель вращает водило. Выходной вал передачи при этом соединён с солнечной шестернёй, в это время кольцевая шестерня зафиксирована. Если кольцевую шестерню отпустить и в это время при помощи фрикциона её зафиксировать относительно водила, передача получится прямой.Передача получается понижающей в том случае, когда движок приводит в действие солнечную шестерню, и при этом водило зафиксировано. Мощность при этом снимается с кольцевой шестерни.

В механической коробке шестерни находятся в постоянном зацеплении, при этом ведомые — свободно вращаются на вторичном валу. Включая какую-либо передачу, мы механически блокируем соответствующую шестерню на ведомом валу. Работа автоматической коробки передач построена на таком же принципе. Но планетарные передачи (или редукторы) имеют некоторые интересные особенности. Они включают в себя несколько элементов: водило, сателлиты, солнечную и кольцевую шестерни.

Планетарная передача

Приводя во вращение одни элементы и фиксируя другие, такие редукторы позволяют менять передаточные отношения, то есть скорость вращения и передаваемое через планетарную передачу усилие. Приводятся планетарные передачи от выходного вала гидротрансформатора, а их соответствующие элементы фиксируются при помощи фрикционных лент или фрикционных пакетов (в механической коробке эту роль играют синхронизаторы и блокирующие муфты).

Планетарные передачи. Водило (1), сателлиты (2), шлицы солнечной шестерни (3).

Включается передача следующим образом. На фрикцион давит гидравлический толкатель, который в свою очередь приводится в действие давлением рабочей жидкости, той самой, что используется в гидротрансформаторе. Давление это создаётся специальным насосом, а распределяется оно между соответствующими фрикционами передач под неусыпным контролем электроники при помощи специальной системы электромагнитных клапанов — соленоидов в соответствии с алгоритмом работы коробки.

Пакеты фрикционов состоят из нескольких колец — неподвижных и подвижных. Они свободно вращаются друг относительно друга до тех пор, пока не возникнет необходимость включить передачу. Гидравлический толкатель зажмёт фрикционы тогда, когда в соответствующей магистрали будет создано рабочее давление. Подвижные элементы фрикциона, жёстко связанные, например, с водилом планетарной передачи, будут застопорены, водило остановится, передача включится.

Существенное отличие АКПП от обычных механических коробок заключается в том, что передачи в них переключаются практически без разрыва потока мощности. Одна выключилась, другая почти в тот же момент включилась. Сильные рывки при переключениях практически исключены, поскольку их гасит уже упомянутый выше гидротрансформатор. Хотя, надо отметить, современные коробки со спортивной настройкой не могут похвастать плавной работой. Толчки при их работе обусловлены более быстрой сменой передач: такой расклад позволяет отыграть некоторое количество времени при разгоне, но приводит к ускоренному износу фрикционов. На трансмиссии и ходовой части в целом это тоже сказывается не лучшим образом.

Автоматическая трансмиссия Audi Q7

В автоматических трансмиссиях первого поколения системы управления были целиком гидравлическими. В дальнейшем гидравлику оставили только в качестве исполнительной части системы управления, задавать же алгоритм работы стала электроника. Благодаря ей возможно реализовывать различные алгоритмы работы коробки — режим резкого ускорения, спортивный, экономичный, зимний…

Одна из последних разработок компании ZF — восьмиступенчатая гидромеханическая коробка передач. Как сообщают сами создатели, коробка позволяет экономить до 6% топлива по сравнению с аналогичными шестиступенчатым «автоматом» и 14% по сравнению с пятиступенчатым. Всё логично, большое количество передач позволяет увеличить время, при котором двигатель работает в наиболее «эффективном» режиме и удельный расход топлива минимален. Теряется время на лишние переключения? Совсем немного.

В спортивном режиме, например, тяга двигателя используется на все сто процентов. Включение каждой последующей передачи происходит при частотах коленчатого вала, близких к частотам, на которых развивается максимальный крутящий момент. При дальнейшем ускорении частота вращения коленчатого вала доводится до максимальных значений, при которых двигатель развивает максимальную мощность. И так далее. Автомобиль в этом случае развивает значительно большие ускорения по сравнению с теми, что осуществляются при работе «экономичной» или «нормальной» программ.

Управляющие клапаны гидравлического блока управления.

На большинстве современных автомобилей с автоматической трансмиссией те или иные алгоритмы управления активизируются в зависимости от манеры вождения. Электроника адаптирует работу тандема двигатель-трансмиссия самостоятельно. Компьютер, анализируя информацию от многочисленных датчиков, принимает решение о переключении передач в те или иные моменты, в зависимости от требуемого характера переключений. Если манера движения размеренная и плавная, контроллер делает соответствующие поправки, при которых двигатель не выводится на мощностные режимы работы, что положительно сказывается на расходе топлива. Как только водитель «занервничал» и начал чаще и резче нажимать на педаль газа, искусственный интеллект тут же понимает, что ускорения и разгоны нужно производить резвее, и силовой агрегат сразу же начнёт работать по «спортивной» программе. Если же водитель станет педалировать плавно, «умная» электроника переведёт коробку и двигатель в штатный режим работы.

Шестиступенчатая трансмиссия полноприводной Audi A8

Всё большее количество автомобилей оснащается коробками, в которых наряду с автоматическим предусмотрен и полуавтоматический режим управления. Здесь команды на переключение передач даёт водитель, а сами переключения обеспечивает система управления. Но это совсем не означает, что электроника позволит вам сильно разгуляться. Часто скорость перехода с одной передачи на другую в этом режиме увеличивают, но многие производители, заботясь о ресурсе силового агрегата, время переключений оставляют таким же, как в автоматическом режиме. Машиностроители называют эти системы по-разному — Autostick, Steptronic, Tiptronic.

Американцы любят устанавливать селектор автоматической трансмиссии на рулевую колонку. Европейцы и японцы ставят их на центральный тоннель.

Кстати, с недавних пор некоторые АКПП можно тюнинговать. А возможно это стало благодаря перепрограммированию блоков управления двигателем и коробки. В угоду скорости разгона в программе управления АКПП меняют моменты перехода с передачи на передачу и существенно сокращают время переключений.

На новом Mitsubishi Lancer управлять коробкой в ручном режиме можно и при помощи селектора, и посредством удобных магниевых подрулевых переключателей.

Электроника из года в год становится всё умнее. Компьютеры научили анализировать степень износа фрикционов и генерировать соответствующее давление, необходимое для включения каждой муфты. Регистрируя давление, можно прогнозировать степень износа фрикционных дисков, а следовательно, и коробки в целом. Блок управления постоянно контролирует исправность системы, записывая в свою память коды неисправностей тех элементов, в которых происходили сбои в процессе работы.

Четырёхступенчатая коробка и гидротрансформатор Hydra-Matic 2002 4T65-E (M76) концерна GM в составе силового агрегата устанавливаются на автомобиле поперечно.

В некоторых форс-мажорных случаях блок управления начинает работать по обходной программе. Обычно в аварийном режиме в коробке передач запрещаются все переключения, и включается какая-либо одна передача, как правило, — вторая или третья. Эксплуатировать, в этом случае автомобиль не рекомендуется (да и не получится), но доехать своим ходом до мастерской программа поможет.

Все типы коробок способны доставлять радость владельцам автомобилей своей службой при пробеге в 200 тысяч километров с лишним. Но есть одно «но» — безотказная работа возможна при правильной эксплуатации и регулярном квалифицированном ТО.

Режимы автоматической трансмиссии

«P» — parking. В этом режиме все передачи выключены, выходной вал КПП и «ветка» трансмиссии, связанная с ведущими колёсами, заторможены блокирующим механизмом коробки. При работающем двигателе ограничитель частоты вращения коленчатого вала срабатывает гораздо раньше, чем при разгоне. Такая «защита от дурака» не позволяет «перекручивать» мотор и без толку перелопачивать трансмиссионную жидкость.

«R» — reverse, по-русски — задний ход.

«N» — нейтраль. В этом режиме двигатель и ведущие колёса не связаны. Автомобиль может двигаться накатом, его можно также буксировать без вывешивания ведущей оси.

Режим «D» или «Drive» разрешает движение. В этом режиме смена передач осуществляется автоматически.

«S», «Sport», «PWR», «Power» или «Shift» — спортивный режим. Самый динамичный и самый расточительный. При разгонах двигатель «загоняется» в режим максимальной мощности. Скорость перехода с одной передачи на другую (в зависимости от конструкции и программы) может быть увеличена. Двигатель в этом случае всегда находится в тонусе, как правило, работая на оборотах, которые не ниже тех, на которых развивается максимальный крутящий момент. Забудьте об экономичности.

«Kick-down» — режим, в котором осуществляется переход на пониженную передачу для осуществления интенсивного ускорения, например, при обгоне. Резкий подхват происходит за счёт того что двигатель выводится в режим максимальной отдачи, и за счёт большего передаточного отношения понижающей передачи. Чтобы трансмиссия перешла в этот режим, по педали газа нужно хорошенько топнуть. В трансмиссиях более старшего поколения для срабатывания «кикдауна» нужно было обязательно нажать педаль газа, что называется, «в пол» до характерного щелчка.

При работе в режиме «Overdrive» или «O/D» повышающая передача будет включаться чаще, переводя двигатель на пониженные обороты. «Овердрайв» обеспечивает экономичное передвижение, но его активация может привести к существенной потере в динамике.

«Norm» реализует наиболее сбалансированный режим движения. Переключения на повышающие передачи, как правило, происходят по достижении средних оборотов и на оборотах несколько выше средних.

Если поставить селектор напротив «1» (L, Low), «2» или «3», ваша коробка не будет переходить выше выбранной передачи. Режимы востребованы в тяжёлых дорожных условиях, например, при движении по горным дорогам, при буксировке прицепа или другого автомобиля. В этом случае двигатель может работать в области средних и высоких нагрузок без перехода на повышающую передачу.

«W», «Winter», «Snow» — так называемый «зимний» режим работы АКПП. В целях предотвращения пробуксовки ведущих колёс трогание с места осуществляется со второй передачи. Дабы не спровоцировать лишние проскальзывания, переход с одной передачи на другую в этом случае тоже может осуществляться более мягко и при более низких оборотах. Разгон при этом может быть не слишком динамичным.

Наличие значков «+» и «-» определяет совсем не полюсность, а возможность ручного переключения передач. Разные производители «перемешивать» передачи позволяют по-разному: селектором управления АКПП, кнопками на руле или подрулевыми переключателями… В этом режиме электроника не позволит перейти на те передачи, которые, по её мнению, неуместны в данный момент. При работе со знаками «сложения» и «вычитания» скорость смены ступеней не будет выше той, что определена программой в режиме «Sport». Достоинство ручного режима — возможность действовать на опережение.

Гидротрансформатор АКПП: все об устройстве и неисправностях

Гидротрансформатор – это далеко не новое изобретение для автомобильной индустрии. Впервые он появился порядка ста лет назад, но за долгое время своего существования устройство претерпело значительные изменения. Сегодня гидротрансформаторы используют для передачи крутящего во многих отраслях промышленности. Разумеется, автомобильная промышленность исключением не стала. Об особенностях устройства гидротрансформаторов, принципе их работы, а также неисправностях вы сможете узнать из материала Avto.pro.

Экскурс в историю

Прообраз современных гидротрансформаторов был создан еще в 1905 году Германом Феттингером – талантливым немецким инженером, который работал над устройствами для передачи передачи крутящего момента. Свой механизм он назвал гидромуфтой. Изначально его планировалось использовать в судах. Суть работы муфты сводилась к передаче крутящего момента с помощью рециркуляции жидкости, которая заполняла пространство между парой лопастных колес. Такое техническое решение должно было решить проблемы обратной нагрузку на валы, двигатель и их соединительные элементы – жидкость решила бы недостатки жесткой связи между агрегатами и смежными с ними деталями.

Первый автомобиль, оснащенный гидротрансформатором, выпустил концерн General Motors. Это была модель Oldsmobile Custom 8 Cruiser 1939 года. Автолюбители отметили, что управление данным автомобилем было очень легким, простым и, разумеется, комфортным. Чуть позже аналогичные устройства начали применять и в других моделях личного транспорта. Сегодня гидротрансформатор является верным спутников автоматических коробок передач. Автолюбители часто называют его «бубликом» из-за специфической геометрии.

Достоинства и недостатки

Прежде чем мы начнем изучать устройство гидротрансформаторов, давайте разберемся, почему их вообще стали применять. Трансмиссия с жестким соединением первичного вала с двигателем имеет серьезный недостаток: в определенных режимах работы двигателя на трансмиссию приходятся сильные нагрузки, которые становятся причиной ускоренного износа деталей. Трансформатор решил эту проблему. Но у него есть и другие достоинства. Среди них:

• Обеспечение плавного троганья с места;
• Потенциальная возможность увеличения крутящего момента от автомобильного двигателя;
• Устройство практически не нуждается в обслуживании.

Где есть достоинства, там есть и недостатки. Главная особенность гидротрансфортматора – передача момента посредством движения жидкости – является и его главным недостатком. Вот почему автоконцерны продолжают работать над его улучшением:

• Устройство имеет относительно невысокий КПД;
• Оно пагубно сказывается на динамике автомобиля;
• Стоимость устройства довольно высока.

Так как на раскручивание жидкости в гидротрансформаторе требуется время и мощность, динамика автомобиля может пострадать. Кроме того, проектирование и сборка гидротрансформатора требует больших экспертных мощностей и денежных трат. Автомобиль, оснащенный АКПП с трансформатором стоит дороже моделей с наиболее простой механической трансмиссией. Но с учетом того, что устройтсво не только делает работу трансмиссии более плавной, но и увеличивает ее эксплуатационный ресурс, денежные траты окупаются. 

Подробнее о принципе работы

Принцип работы гидротрансформатора сводится к передаче момента от двигателя к автомобильной трансмиссии без создания жесткой связи. Момент передается посредством рециркуляции жидкости. По сути, работает трансформатор АКПП так же, как и гидравлическая муфта. Но не стоит путать два этих устройства – гидротрансформатор несколько сложнее. Он состоит из таких элементов:

1. Корпус;
2. Насосное колесо / насос;
3. Статор / реактор;
4. Обгонная муфта;
5. Механизм блокировки / плита блокировки;
6. Турбинное колесо / турбина.

Если разобрать гидротрансформатор, то можно увидеть следующее: на одной оси размещено турбинное, насосное и реакторное колесо, а весь внутренний объем механизма заполнен трансмиссионной жидкостью. Между каждым из лопастных колес нет жесткого соединения, но оно и не требуется. Насосное колесо имеет жесткое соединение с коленвалом, а значит, при запуске двигателя оно будет проворачиваться вместе с ним. Турбинное колесо имеет жесткое соединение с первичным валом автомобильной АКП. Между этими колесами расположен реактор, иначе называемый статором. Сам же реактор имеет смежный элемент – муфту свободного хода, которая не дает ему вращаться в двух направлениях. Кстати, в обычных гидравлических муфтах, которые часто сравнивают с гидравлическими трансформаторами, статора и муфты нет.

Лопасти всех колес имеет особую геометрию, которая позволяет им захватывать как можно больший объем трансмиссионной жидкости. Работает устройство так: при включении двигателя и по ходу повышения оборотов насосное колесо начинает вращаться со все большей скоростью, постепенно раскручивая и жидкость. Так как турбинное колесо имеет схожую геометрию лопастей, оно начнет вращаться, увлекаемое трансмиссионной жидкостью. Выделяется здесь только реактор – он придает жидкости ускорение. Это становится возможным благодаря особой конструкции лопаток. Они имеют специфический профиль с сужающимися межлопаточными каналами. Жидкость, входя в сужающиеся каналы, выбрасывается в сторону выходного вала с увеличенной скоростью.

Формирование потока жидкости в гидротрансформаторе напрямую определяется скоростью насосного колеса. Скорость вращения последнего, в свою очередь, зависит от скорости вращения коленчатого вала. Как только лопастные колеса синхронизируется, гидротрансформатор начинает работать как гидромуфта – он не увеличивает крутящий момент. Если же нагрузка на выходной вал увеличивается, турбинное колесо немного замедляется. Реактор (статор) блокируется, начиная трансформировать поток трансмиссионной жидкости.

Режимы работы

Для полного понимания принципов работы гидротрансформатора стоит уделить внимание режимам его работы. Как стало понятно из предыдущих разделов, этот агрегат передает крутящий момент без жесткого соединения вращающихся деталей. Однако в силу отсутствия такого соединения агрегат имеет несколько недостатков. В частности, уже упомянутые низкий КПД и посредственная динамика автомобиля. Проблемы удалось решить на конструктивном уровне – введением механизма блокировки, иначе называемого блокировочной плитой. У современных гидротрансформаторов есть несколько режимов работы:

1. Блокировка;
2. Проскальзывание.

Блокировочная плита соединена с турбинным колесом, а значит, и с первичным валом коробки передач при помощи пружин демпфера крутильных колебаний. Получив команду от блока управления трансмиссией, она прижимает к внутренней поверхности корпуса агрегата под действием давления жидкости. Так как на плите расположены фрикционные накладки, она может обеспечить жесткое соединение и передачу крутящего момента от силового агрегата трансмиссии даже без участия жидкости. Блокировка может включаться на любой из передач.

Блокировка гидротрансформатора может быть и частичной. Если плита прижимается к корпусу устройства неполностью, гидротрансформатор переходит в режим проскальзывания. Крутящий момент при этом передаваться как через механизм блокировки, так и через циркулирующую жидкость. В этом режиме автомобиль имеет достойные динамические характеристики, а его трансмиссия продолжает работать плавно. Электроника включает частичную блокировку при разгоне и отключает при понижении скорости. У данного режима есть только один недостаток: частое его включение приводит к истиранию фрикционной накладки плиты. Продукты износа попадают в трансмиссионное масло, что отрицательно сказывается на его рабочих свойствах.

Применение гидротрансформаторов

Возьмем пример того, когда гидротрансформатор упрощает пользование автомобилем. Предположим, начинается подъем на гору после движения по ровному участку дороги. Водитель забыл о манипуляциях с педалью акселератора. Так как нагрузка на ведущие колеса увеличилась, а автомобиль сбросил скорость, частота вращения турбины должна уменьшиться. При этом уменьшилось гидравлическое сопротивление – скорость циркуляции трансмиссионного масла в гидротрансформаторе увеличилась. Это означает, что крутящий момент, передаваемый валу турбинного колеса, вырос. Водитель обнаружит, что пока лопастные колеса не синхронизировались, автомобиль двигается так, будто произошел переход на низшую передачу, как это делается в автомобилях с механической коробкой передач.

Пытливый автолюбитель может обнаружить следующее: крутящий момент может преобразовываться гидротрансформатором слишком большое число раз. Что при этом происходит? Необходимая скорость уже достигнута, однако жидкость продолжает набирать скорость вращения. Здесь на выручку приходит механизм блокировки. Он создает жесткую связь между ведущим и ведомым валом. Блокировка устроена так, что потери  мощности будут минимальными. При этом гидротрансформатор не увеличит расход топлива как до, так и после блокировки.

Вот еще один вопрос: если гидротрансформатор сам может менять величину крутящего момента, зачем присоединять его к автоматической коробке передач? Дело в том, что коэффициент изменение крутящего момента данного устройства равен 2,0 – 3,5 (обычно 2,4). Это не тот диапазон передаточных чисел, который нужен для эффективной работа автомобильной трансмиссии. К тому же, гидротрансформатор никак не поможет в движении задним ходом или в случаях, когда ведущие колеса разъединены с двигателем.

Неисправности гидротрансформаторов

Конструкция гидротрансформатора не кажется слишком сложной. Да, каждая деталь устройства спроектирована с учетом того, что к ней будут прилагаться большие нагрузки. Однако учтите тот факт, что в тандеме с трансформатором работает и электроника. Механические и электронные компоненты рано или поздно выходят из строя, причем у разных моделей авто могут быть свои специфические неисправности. Чаще всего автолюбители отмечают следующее:

• Появление посторонних звуков при работе трансмиссии без приложения нагрузки. Причина: износ опорных или промежуточных подшипников;
• Появление вибрации на высоких скоростях, реже – во всех режимах работы АКПП. Причина: засоренность масляного фильтра и загрязнение трансмиссионной жидкости;
• Выход реактора из строя и падение динамике автомобиля. Здесь стоит проверить обгонную муфту;
• Скрежет, стук гидротрансформатора. Причина: разрушение лопастей;
• Самопроизвольное переключение ступеней АКПП. Причина: неисправность электронной системы управления;
• Полный выход трансмиссии из строя. Такое может произойти при обрыве соединения колеса с первичным валом коробки передач. Иногда помогает восстановление шлицевого соединения.

Отдельно стоит сказать об опасности перегрева гидротрансформатора. Если автолюбитель игнорировал необходимость замены трансмиссионного масла, трансформатор будет страдать от сухого трения и перегрева. Также стоит уделять внимание остаточному ресурсу фильтра АКПП и чистоте системы охлаждения агрегата. Обычно проблема устраняется заменой расходников, чисткой и заливкой нового масла. В запущенных случаях требуется замена отдельных узлов гидротрансформатора.

Общие признаки выхода гидротрансформатора из строя: повышенный расход топлива, рывки при движении на постоянной скорости, а также при торможении двигателем, плохое состояние масла при замене. Как правило, масло в агрегате с изношенным гидротрансформатором имеет черный цвет. Некоторые неисправности могут указывать на поломку других деталей автоматической коробки передач, так что если вы заметили ненормальную работу трансмиссии, скорее обращайтесь к специалисту для диагностики своего авто.

Выбор нового агрегата

Найти новый гидротрансформатор не так уж сложно. Автолюбителям важно понимать, что при подборе нельзя допускать ошибок – если он выберет неподходящий агрегат, его не получится установить на свой автомобиль. Как результат, устройство нужно будет возвращать продавцу и начинать поиски снова. Чтобы не допустить ошибку, гидротрансформатор обычно ищут по:

• VIN-коду;
• Коду имеющегося агрегата.

Особняком стоит поиск по параметрам автомобиля. Он не всегда дает точный результат, но если вести поиски в проверенных электронных каталогах, то вероятность ошибки становятся меньше. Необходимо указывать практически все технические параметры транспортного средства – от марки, модели и года выпуска до характеристик двигателя и коробки передач.

Отдельно стоит рассказать о ремонте гидротрансформатора. Новое устройство в сборе стоит от 600 до 1000$, а иногда и больше. Ремонт же обходится в среднем в 4-6 раза дешевле. Впрочем, важно учитывать и стоимость снятия коробки передач. Как правило, мастера проводят мойку и дефектовку деталей, меняют уплотнители, гидроцилиндры, фрикционные накладки блокировочной плиты, а также по необходимости балансируют лопаточные колеса. Полный выход гидротрансформатора из строя – это запущенный случай. Автолюбителям достаточно менять расходники и вовремя проводить диагностику.

Вывод

Гидротрансформатор – это один из важных компонентов автоматических коробок передач, который делает эксплуатацию автомобиля еще более простой и комфортной. В силу относительной простоты устройства и применения деталей с большим эксплуатационным ресурсом, он редко выходит из строя. Но не стоит думать, что довести дело до капитального ремонта будет сложно. Если водитель игнорирует необходимость регулярной замены масла и фильтров, поломка случится в самый неожиданный момент. Впрочем, даже изношенный гидротрансформатор можно отремонтировать. Добиться полного выхода устройства из строя нелегко. Если вы заметили, что трансмиссия начала работать ненормально, мы советуем для начала обратиться к специалисту. Он локализует проблему и выяснит, подлежат ли компонента АКП ремонту. Так как новый гидротрансформатор стоит немалых денег, ремонт будет предпочтительнее.

Гидротрансформатор. Что это, зачем он нужен и как работает?

Большинство современных автомобилей оснащено двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Одним из недостатков ДВС по сравнению с электродвигателем является то, что он не запускается под нагрузкой, и ему требуется внешнее пусковое устройство (электростартер). Следовательно, чтобы избежать остановки двигателя на неподвижном автомобиле, нам необходимо отсоединить двигатель от колес.

На автомобиле с механической коробкой передач (МКПП) отключение двигателя можно выполнить двумя способами:

• нажатием педали сцепления
• выбрав нейтральную передачу с помощью рычага переключения передач

На автомобиле с автоматической коробкой передач (АКПП) отключение двигателя от трансмиссии происходит автоматически, без вмешательства водителя. Это возможно благодаря принципу работы гидротрансформатора.

Гидротрансформатор (он же преобразователь крутящего момента) расположен между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач. Автоматическая коробка передач внутри корпуса состоит из трех основных частей: гидротрансформатора, планетарной коробки передач и электрогидравлического модуля управления.

Коленчатый вал ДВС механически связан с гидротрансформатором. Внутри гидротрансформатора мощность двигателя передается на коробку передач гидродинамически. Когда гидротрансформатор не заблокирован, механическая связь между входом (двигатель) и выходом (коробка передач) отсутствует.

Чтобы лучше понять, как работает гидротрансформатор, давайте рассмотрим следующий пример. Что произойдет, если у вас есть два настольных электрических вентилятора, расположенных друг напротив друга (как на изображении ниже), и один из них работает?

Левый вентилятор питается от сети электрическим током. Во время вращения он создает поток воздуха. Воздушный поток попадет в правый вентилятор (без питания), который начнет вращаться. Мощность передается от левого вентилятора к правому вентилятору через рабочее тело (в данном случае воздух). Очевидно, что эффективность этой системы очень низкая, так как много воздуха будет рассеиваться вокруг лопастей правого вентилятора.

Тот же принцип применяется к гидротрансформатору, но с некоторыми отличиями. В случае преобразователя крутящего момента оба «вентилятора» расположены очень близко друг к другу, чтобы минимизировать потери мощности. Рабочая среда в данном случае жидкость (масло АКПП). Кроме того, между двумя «вентиляторами» есть еще один компонент, который перенаправляет поток жидкости, чтобы минимизировать потери и усиливает передаваемый крутящий момент.

«Вентилятор», который вырабатывает энергию, называется крыльчаткой, и он механически соединен с коленчатым валом двигателя. «Вентилятор», получающий гидравлическую энергию, называется турбиной, и он механически связан с входным валом коробки передач. Между рабочим колесом и турбиной находится статор, который перенаправляет поток масла. Объем, созданный этими компонентами, заполнен маслом.

Когда ДВС работает на холостом ходу, вращение крыльчатки «выбрасывает» масло в турбину. Поскольку частота вращения двигателя низкая, кинетической энергии движущегося масла недостаточно для привода транспортного средства. Передается небольшой крутящий момент, который называется тормозным моментом.

Момент сопротивления увеличивается, если вязкость масла увеличивается (при низкой температуре). Крутящий момент сопротивления заставляет автомобиль «ползать». Это означает, что, когда селектор переключения передач находится в режиме движения (D), при отпущенной педали акселератора и тормоза, тормозной момент немного перемещает автомобиль. Если водитель нажмет на педаль тормоза, транспортное средство остановится, поскольку тормозной момент незначителен по сравнению с тормозным моментом на колесах.

Когда водитель нажимает на педаль акселератора, частота вращения двигателя увеличивается. Рабочее колесо будет вращаться быстрее и увеличит кинетическую энергию масла. Турбина получит больше энергии, что приведет к передаче большего крутящего момента на коробку передач.

На схеме выше мы можем легко различить компоненты гидротрансформатора. Рабочее колесо (зеленое) соединено с двигателем, а турбина (желтая) — с первичным валом коробки передач. Статор (синий), как следует из названия, большую часть времени является статическим (фиксированным).

Движение потока масла в гидротрансформаторе состоит из двух компонентов:

• вращение вокруг центральной оси вместе с рабочим колесом и турбиной
• вращение (красные стрелки) вокруг радиального центра гидротрансформатора

Вращательное движение — это переход жидкости от рабочего колеса к турбине, статору и обратно к рабочему колесу.

Между рабочим колесом гидротрансформатора и турбиной происходит постоянное скольжение. Это означает, что они вращаются с разной скоростью. Соотношение между скоростью турбины и скоростью крыльчатки называется передаточным числом преобразователя крутящего момента. Передаточное число равно 0, когда турбина статична и рабочее колесо вращается, и 1, когда обе вращаются с одинаковой скоростью.

Гидротрансформатор также имеет передаточное число. Это соотношение, на которое входной крутящий момент (двигателя) умножается перед передачей на коробку передач. Максимальное значение передаточного числа (около 2,3–3,0), когда передаточное число составляет 0,0, и минимальное (1,0), когда передаточное число выше 0,85–0,9.

Статор зафиксирован до тех пор, пока между рабочим колесом и турбиной имеется значительное скольжение. Когда скорости близки друг к другу, когда передаточное число составляет около 0,85–0,9; направление жидкости изменяется, и статор также начинает вращаться. Это возможно, потому что статор установлен на ходовой механизм.

Гидротрансформатор также имеет довольно низкий КПД. Поскольку он имеет постоянное скольжение, существует большое трение между рабочей жидкостью (маслом) и механическими компонентами (крыльчатка, турбина и статор). Эффективность минимальна (ниже 10%), когда передаточное число близко к 0 и достигает пика 85 — 90% при передаточном числе около 0,85.

Для повышения эффективности преобразователя крутящего момента, когда скольжение между крыльчаткой и турбиной относительно невелико, преобразователь крутящего момента блокируется. Это возможно за счет использования муфты блокировки, которая механически связывает рабочее колесо с турбиной. Таким образом, больше нет трения между маслом и компонентами, а мощность двигателя механически передается на коробку передач.

Гидротрансформатор блокируется обычно на более высоких передачах (выше 2-й) или когда скорость автомобиля превышает 20 км / ч. Когда коробка передач выполняет переключение передач, муфта блокировки переводится в состояние проскальзывания, что помогает гасить колебания трансмиссии.

Подобно сцеплению в механической коробке передач, муфта блокировки имеет гаситель колебаний, который гасит колебания во время фазы блокировки гидротрансформатора.

Гидротрансформатор является соединительным устройством по умолчанию в большинстве эпициклоидных автоматических трансмиссий (АКПП), а также в некоторых бесступенчатых трансмиссиях (на английском CVT). Основными характеристиками гидротрансформатора являются автоматическое отключение двигателя от трансмиссии при низких оборотах двигателя, усиление крутящего момента и гашение вибрации (за счет гидродинамической передачи мощности).

Ссылочка на видео, где очень наглядно объясняется принцип работы гидротрансформатора:

Гидротрансформаторы АКПП. Устройство, Ремонт, Типичные проблемы, Болезни

«Режим регулируемого проскальзывания» фрикциона блокировки — это когда фрикцион (или несколько их — по моде, введенной Мерседесом), управляемый тонконастроенным соленоидом 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 АКПП.

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. (подробнее)

Это привело к таким особенностям:

 1. Материал нагруженной накладки фрикциона 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 гидроблока и соленоидов.

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.

Принцип работы и устройство гидротрансформатора АКПП

Идея внедрения гидродинамической передачи крутящего момента изначально принадлежит военным. Конструкторы искали способ повысить проходимость автомобилей путем уменьшения риска срыва верхнего слоя грунта. Осуществить эту цель помог гидродинамический трансформатор, который за счет проскальзывания насосного и турбинного колес позволял плавно передать крутящий момент на ведущие колеса. Давайте рассмотрим устройство, принцип работы и неисправности гидротрансформатора автоматической коробки передач (АКПП).

Устройство гидротрансформатора

1. Насосное колесо посредством ступицы крепится к коленчатому валу. Скорость вращения насосного колеса всегда соответствует частоте вращения коленвала.
2. Турбинное колесо связано с первичным валом АКПП, через который крутящий момент передается на редуктор, приводные валы и колеса.
3. Реакторное колесо – закреплено на ступице турбинного колеса и служит для перенаправления потока рабочей жидкости от насосной части к турбинной и обратно. До момента выравнивания скоростей вращения колес перенаправление потока позволяет увеличить крутящий момент, передаваемый на выходной вал АКПП. Именно наличием реактора (статора) отличается работа гидротрансформатора от простейшей гидромуфты.
4. Блокировочная плита с механизмом блокировки ГДТ служит для прямого соединения насосного и турбинного колес. При ее замыкании жидкость АТФ не участвует в передаче крутящего момента от коленвала к первичному валу коробки передач.

На маховик гидротрансформатора напрессован зубчатый венец. С его помощью стартер вращает коленчатый вал при запуске двигателя.

Как работает коробка автомат с гидротрансформатором?

Назначение гидротрансформатора АКПП – передавать крутящий момент и при необходимости отсоединять коленчатый вал от первичного вала коробки передач. В насосное колесо от масляного насоса подается рабочая жидкость (ATF), которая при его вращении центробежной силой выталкивается от центра к краям. Лопастные колеса гидропередачи образуют в плоскости оси вращения круг циркуляции жидкости АТФ. Созданный вихревой поток посредством лопастей воздействует на реактор, перенаправляющий поток жидкости к турбинной части.

Воздействие рабочей жидкости на лопасти турбинного колеса заставляет его вращаться, передавая крутящий момент на выходной вал КПП. Прошедшая через турбинную часть жидкость возвращается на реактор, увеличивая общее давление жидкости на его лопасти. Таким образом, внутри гидротрансформатора до момента уравнения скорости вращения насосной и реакторной частей устанавливается циркуляция масла.

Из-за потерь энергии в жидкости в режиме проскальзывания скорость вращения турбины будет ниже частоты вращения насоса. На практике это приводит к значительной потере КПД. Для увеличения коэффициента полезного действия в конструкцию всех современных автоматических коробок передач внедрена муфта блокировки гидротрансформатора.

Муфта блокировки ГДТ

Муфта блокировки установлена на шлицах входного вала АКПП и предназначена для механического соединения насосной части и ротора.

Составные части муфты блокировки:

• поршень блокировки, посредством которого идет нажим на зону роторного колеса с фрикционным слоем;
• задняя крышка кожуха гидротрансформатроа, на которой также имеется фрикционный слой. Крышка сварена с насосной секцией;
• фрикционная накладка;
• демпфер крутильных колебаний. Является аналогом двухмассового маховика на авто с механической КПП. Призван гасить неравномерность вращения коленчатого вала, минимизируя негативное воздействие крутильных колебаний на детали коробки передач. Также демпфер смягчает момент включения/выключения муфты блокировки, что делает ее работу для водителя незаметной.

Работа системы невозможна без клапана муфты гидротрансформатора и блока управления АКПП, который считывает показания датчиков и управляет исполнительными механизмами.

Режимы работы гидротрансформатора

1. Проскальзывание – муфта блокировки разомкнута. Посредством клапана управления рабочая жидкость подается по каналу «В», отжимая тем самым клапан от стенки задней крышки кожуха ГДТ. Масло по каналу «Б» отводится через полость внутри вала. Используется при старте с места и разгоне. Размыканием муфты блокировки гидротрансформатора на высших передачах позволяет автомобилю динамично разгоняться без перехода на низшую ступень.
2. Режим зацепления – муфта заблокирована. Масло по каналу «А» поступает в полость за муфтой, заставляя поршень прижаться к задней крышке кожуха. Сила трения между фрикционными накладками ведет к зацеплению корпуса ГДТ с  турбинным колесом. Муфта замыкается преимущество при движении на высших передачах.На большинстве АКПП блокировка гидротрансформатора  включается после 3 передачи. Но из-за ужесточения экологических норм на современных авто муфта может быть заблокирована на любой передаче при частоте работы двигателя свыше 1000 об/мин.
3. Режим управляемой пробуксовки – муфта работает с небольшим проскальзыванием. В вариантах конструкции, не оборудованных демпфером, режим используется для гашения крутильных колебаний. В таком случае между турбинной секцией и насосной частью допускается небольшое проскальзывание. При этом повышается плавность переключения и КПД.

Управление системой блокировки

Регулирует режимы работы электромагнитный клапан гидротрансформатора, а точнее, мехатроник, который управляет питающим напряжением на клапане. Изменение силы тока на клапане регулирует распределение жидкости между каналами и силу нажима поршня блокировки. В выборе режима блокировки ЭБУ ориентируется на следующие входные параметры:

• частота вращения коленчатого вала;
• скорость вращения роторной секции;
• частота вращения выходного вала АКПП;
• фактический крутящий момент при заданном положении дроссельной заслонки;
• температура жидкости ATF;
• задействованная передача (перечень включенных пакетов фрикционов, определяющий передаточное число на выходном валу).

Видео: Гидротрансформатор. Принцип работы. ОЧЕНЬ ПОНЯТНО!

Неисправности гидротрансформатора

1. Износ опорного подшипника. Характерные симптомы – легкий металлический звук при переключениях.
2. Рост оборотов двигателя не соответствует разгонной динамики. Проблема в обгонной муфте. Если неисправность проявляется только на одной либо нескольких ступенях, проблема в сожженных пакетах фрикционов.
3. Шуршащий шум при работе двигателя на холостых и низких оборотах (в движении может пропадать). Неисправность игольчатого упорного подшипника между турбинным/реакторным колесом и задней крышкой кожуха ГДТ.
4. Громкий металлический звук при переключении. Причина в поврежденных лопастях (случается крайне редко).
5. Потеря динамики на высших передачах. Износ фрикционных накладок муфты блокировки гидротрансформатора. Без должного опыта заметить разницу в динамике на авто с неправильно работающей муфтой бывает сложно. Поэтому чаще всего владельцы сталкиваются уже с последствиями данной неисправности. Фрикционная пыль, клеевой слой накладки загрязняют масло, забивают каналы циркуляции масла. Постоянное проскальзывание перегревает сам «бублик», масло, а вместе с ним и электронику мехатроника. Все это со временем приводит к толчкам, пинкам при смене передач, увеличении времени переключения. Поэтому так важно понимать принцип работы гидротрансформатора и своевременно менять масло в «автомате».

Гидромуфта и гидротрансформатор

Гидравлическая муфта (она же гидромуфта), а также впоследствии вытеснивший ее гидротрансформатор представляют собой закрытые механизмы полуавтоматических и автоматических коробок передач.

Трансмиссия

Оба устройства  используются для передачи крутящего момента от ведущего вала двигателя к АКПП. В обоих механизмах между ведущим и ведомым валами нет жесткой связи, поэтому они передают вращение от одной оси к другой плавно и равномерно, без каких-либо рывков и толчков.

История

Своим рождением гидротрансформатор и гидромуфта обязаны развитию судостроения в конце XIX века. С появлением на кораблях морского флота паровых машин возникла острая необходимость в новом дополнительном механизме, который позволял бы плавно передавать крутящий момент от паровых двигателей к большим и тяжелым гребным винтам, погруженным в воду. Такими устройствами стали гидромуфта и гидротрансформатор, которые запатентовал в 1905 году немецкий инженер и изобретатель Герман Феттингер. Позже эти механизмы адаптировали для установки на лондонские автобусы, а затем на автомобили и первые дизельные локомотивы для более плавного начала движения.

Гидротрансформатор

Устройство и принцип работы гидромуфты

Внутри гидромуфты очень близко друг к другу соосно размещены два вращающихся колеса с лопастями. Одно соединено с ведущим валом (насосное), а второе с ведомым (турбинное). Все пространство вокруг них в гидромуфте заполнено рабочей жидкостью (масло).

Принцип работы гидромуфты очень прост. Её ведущий вал вращается двигателем. Вместе с валом в корпусе гидромуфты циркулирует и масло. За счет своей вязкости оно постепенно все больше и больше вовлекает за собой в это вращение ведомый вал. Таким образом, крутящий момент от двигателя плавно нарастая постепенно через жидкость передается на ведомый вал.

Гидромуфта Источник: web-mechanic.ru

Устройство и принцип работы гидротрансформатора

По сути, гидротрансформатор это та же гидромуфта в которой между вращающимися колёсами добавлено третье лопастное колесо – реактор (статор). Посредством муфты свободного хода оно может вращаться на ведущем валу, образуя единое целое с насосным колесом. Это происходит  до тех пор, пока обороты вращения насоса и турбины различаются. Как только они уравниваются, реактор начинает вращаться независимо от насоса, превращая гидротрансформатор в гидромуфту.

Гидротрансформатор. С ростом скорости автомобиля (а значит, и частоты вращения турбинного колеса) колесо реактора растормаживается, и гидротрансформатор переходит в режим гидромуфты. Соотношение крутящих моментов на входе и на выходе в обоих режимах на рисунке отражено весом гирек, «подвешенных» к насосному и к турбинному колесам. Источник: autoreview.ru

Плюсы и минусы

Главным достоинством гидромуфты и гидротрансформатора является возможность плавного изменения крутящего момента, передаваемого на трансмиссию от двигателя. Еще одним важным плюсом этих устройств является ограничение максимального передаваемого крутящего  момента. Иными словами, эти механизмы никогда не смогут передать слишком большое вращение, способное повредить трансмиссию. Они предохранят от перегрузок приводной двигатель (особенно в момент пуска).

Самый большой недостаток гидротрансформатора и гидромуфты, в свою очередь, является низкий КПД в сравнении с механическими муфтами, имеющими жесткую связь ведущего и ведомого вала. Часть крутящего момента в них попросту тратится на перемешивание масла. Вместо того чтобы превратиться в полезный крутящий момент на выходном валу энергия вращения трансформируется в тепло, нагревая корпус муфты. Соответственно, это приводит к увеличению расхода топлива. Чтобы избежать этого, у современных автомобилей с АКПП для гидротрансформаторов предусмотрен механизм блокировки, который жестко связывает насос и турбину при достижении определенной скорости.

Что такое Гидротрансформатор и зачем он нужен?

Гидротрансформатор — устройство, необходимое автомобилям с автоматической коробкой передач для отделения трансмиссии от двигателя, заменяя сцепление.

Краткое описание

Гидротрансформатор дает возможность машинам с автоматической трансмиссией работать на холостых оборотах, благодаря полному отсоединению трансмиссии от двигателя. Располагается гидротрансформатор между двигателем и трансмиссией.

В данном устройстве для передачи движения от двигателя трансмиссии используется жидкость. При работе двигателя на малых оборотах (остановка на светофоре и т.д.) входящий крутящий момент мал, поэтому для удержания машины на месте достаточно лишь слегка удерживать педаль тормоза.

Внутри гидротрансформатор состоит из 4 элементов:

• насос
• турбина
• реактор
• трансмиссионная жидкость

 

Корпус гидротрансформатора прикреплен болтами к маховику двигателя, поэтому скорость его вращения равна скорости вращения двигателя. Плавники (они создают давление масла в гидротрансформаторе) так же  соединены с корпусом, поэтому их скорость вращения, тоже совпадает со скоростью работы двигателя.

 

Соединение гидротрансформатора  с трансмиссией и двигателем

Принцип работы насоса в гидротрансформаторе основан на принципе работы центрифуги. Когда происходит вращение гидротрансформатора, то жидкость отбрасывается наружу, создавая разреженное давление в центре и притягивая, тем самым, жидкость к центру. Все это очень напоминает принцип действия стиральной машины, в которой белье и вода прижимаются к стенкам барабана.

Жидкость попадает на лопасти турбины, соединенной с трансмиссией. Таким образом турбина вызывает вращение трансмиссии и машина начинает движение.

 

Достоинства и недостатки наличия гидротрансформатора

Современные гидротрансформаторы могут обеспечивать увеличение крутящего момента в 2-3 раза. Добиться этого возможно только если двигатель работает гораздо быстрее гидротрансформатора.

При движении с высокой скоростью частота вращения трансмиссии уравнивается с частотой работы двигателя. Разница скоростей вращения ведет к потере энергии. Эта причина приводит к перерасходу топлива (по сравнению с машинами с механическими трансмиссиями).

Для устранения данного эффекта в  некоторые машины дополнительно к  гидротрансформатору устанавливают блокировочную муфту. Когда обе половины гидротрансформатора набирают скорость, эта муфта соединяет их жестко, ликвидируя возможные потери производительности.

 

Как работает гидротрансформатор?

Преобразователи крутящего момента представляют собой герметичные блоки; их внутренности редко видят свет, а когда они появляются, их все еще довольно сложно понять!

Представьте, что у вас два вентилятора повернуты друг к другу. Включите один вентилятор, и он будет обдувать лопасти второго вентилятора воздухом, заставляя его вращаться. Но если вы будете держать второй вентилятор неподвижно, первый вентилятор будет продолжать вращаться.

Именно так работает гидротрансформатор. Один «вентилятор», называемый крыльчаткой, соединен с двигателем (вместе с передней крышкой он образует внешнюю оболочку преобразователя).Другой вентилятор, турбина, соединен с входным валом трансмиссии. Если трансмиссия не находится в нейтральном или парковочном положении, любое движение турбины приведет к перемещению автомобиля.

Вместо воздуха в гидротрансформаторе используется жидкая среда, которую нельзя сжимать — масло, также известное как трансмиссионная жидкость. В автомобилях с автоматической коробкой передач используется гидротрансформатор. В этой статье мы обсудим, зачем автомобилям с автоматической коробкой передач нужен гидротрансформатор и как он работает.

Гидротрансформатор в автоматической коробке передач выполняет те же функции, что и сцепление в механической коробке передач.

Двигатель должен быть подключен к задним колесам, чтобы автомобиль двигался, и отключен, чтобы двигатель мог продолжать работать, когда автомобиль остановлен. Один из способов сделать это — использовать устройство, которое физически соединяет и разъединяет двигатель и трансмиссию — сцепление. Другой метод заключается в использовании гидравлической муфты определенного типа, например, гидротрансформатора, который расположен между двигателем и трансмиссией.

Внутри очень прочного корпуса гидротрансформатора находятся три компонента, которые работают вместе для передачи мощности на трансмиссию:

Насос внутри гидротрансформатора представляет собой центробежный насос.Во время вращения жидкость выбрасывается наружу, подобно тому, как в процессе отжима стиральной машины вода и одежда выбрасываются наружу из стирального бака. Когда жидкость выбрасывается наружу, создается вакуум, который втягивает больше жидкости в центр.

Затем жидкость поступает на лопасти турбины , которая соединена с трансмиссией (шлиц посередине — это место, где он соединяется с трансмиссией). Турбина заставляет трансмиссию вращаться, что в основном приводит в движение ваш автомобиль.Лопатки турбины изогнуты так, что жидкость, которая входит в турбину снаружи, должна изменить направление, прежде чем она покинет центр турбины. Именно это изменение направления вызывает вращение турбины.

Поскольку турбина заставляет текучую среду менять направление, текучая среда заставляет турбину вращаться.

Жидкость выходит из турбины в центре, двигаясь в другом направлении, чем при входе. Жидкость выходит из турбины, двигаясь против направления вращения насоса (и двигателя).Если позволить жидкости попасть в насос, это замедлит двигатель, теряя мощность. Вот почему гидротрансформатор имеет статор.

Статор находится в самом центре гидротрансформатора. Его задача — перенаправить жидкость, возвращающуюся из турбины, прежде чем она снова попадет в насос. Это резко увеличивает эффективность гидротрансформатора.

Вкратце, гидротрансформатор представляет собой тип гидравлической муфты, которая позволяет двигателю вращаться в некоторой степени независимо от трансмиссии.Он отвечает за нагнетание жидкости для автоматической коробки передач, нагнетание давления, которое обеспечивает усилие, необходимое для переключения передач трансмиссии.

Изношенный или неисправный гидротрансформатор может препятствовать созданию надлежащего давления в трансмиссионной жидкости, что, в свою очередь, отрицательно влияет на работу и работу трансмиссии. Систематический осмотр у профессионала — лучший способ выявить причину неисправности и порекомендовать наиболее эффективное решение.

При правильной настройке это сложное устройство может оказать огромное влияние на производительность, экономичность и долговечность вашего автомобиля, а также превратить вашу автоматическую коробку передач в двигатель!

Хотите узнать больше?
Посетите одно из наших мест!

Как работают преобразователи крутящего момента | HowStuffWorks

Как показано на рисунке ниже, внутри очень прочного корпуса гидротрансформатора есть четыре компонента:

• Насос
• Турбина
• Статор
• Трансмиссионная жидкость

Корпус гидротрансформатора прикреплен болтами к маховику двигателя, поэтому он вращается с любой скоростью, на которой работает двигатель.Ребра , ребра , составляющие насос гидротрансформатора, прикреплены к корпусу, поэтому они также вращаются с той же скоростью, что и двигатель. На разрезе ниже показано, как все соединено внутри гидротрансформатора.

Насос внутри гидротрансформатора представляет собой центробежный насос. Во время вращения жидкость выбрасывается наружу, подобно тому, как в процессе отжима стиральной машины вода и одежда выбрасываются наружу из стирального бака. Когда жидкость выбрасывается наружу, создается вакуум, который втягивает больше жидкости в центр.

Затем жидкость поступает на лопатки турбины , которая соединена с трансмиссией. Турбина заставляет трансмиссию вращаться, что в основном приводит в движение ваш автомобиль. На рисунке ниже вы можете видеть, что лопасти турбины изогнуты. Это означает, что жидкость, которая поступает в турбину снаружи, должна изменить направление, прежде чем она выйдет из центра турбины. Именно это изменение направления заставляет турбину вращаться.

Чтобы изменить направление движущегося объекта, вы должны приложить к этому объекту силу — не имеет значения, является ли объект автомобилем или каплей жидкости.И все, что применяет силу, заставляющую объект поворачиваться, также должно ощущать эту силу, но в противоположном направлении. Так как турбина заставляет жидкость менять направление, жидкость заставляет турбину вращаться.

Жидкость выходит из турбины в центре, двигаясь в другом направлении, чем при входе. Если вы посмотрите на стрелки на рисунке выше, вы увидите, что жидкость выходит из турбины, двигаясь против направления вращения насоса (и двигателя). Если позволить жидкости попасть в насос, это замедлит двигатель, теряя мощность.Вот почему гидротрансформатор имеет статор .

В следующем разделе мы подробнее рассмотрим статор.

Как работают преобразователи крутящего момента?

Вы когда-нибудь задумывались, что у автоматической коробки передач вместо сцепления? Он называется гидротрансформатором, и он делает всю тяжелую работу за вас

Передача мощности от любой трансмиссии к трансмиссии может быть довольно сложным процессом с сотнями движущихся частей, которые все должны быть синхронизированы одновременно.Из кабины вы просто нажимаете на педаль и перемещаете рычаг переключения передач или, может быть, просто переворачиваете весло, но все, что происходит под днищами пола, тщательно спроектировано и разработано, чтобы обеспечить плавное соединение длинного списка компонентов, чтобы ваша машина была на месте. двигаться.

В автомобиле с ручным управлением у вас есть узел сцепления, который позволяет соединять и разъединять двигатель и трансмиссию — и, следовательно, приводить к колесам. У двигателей есть холостой ход, который устанавливается с помощью упора дроссельной заслонки, что означает минимальную скорость двигателя, при которой двигатель может работать, прежде чем он заглохнет из-за нехватки воздушно-топливной смеси, поступающей в цилиндры.

Таким образом, без сцепления при замедлении до полной остановки двигатель заглох бы, поскольку нагрузка от трансмиссии затащила бы его ниже допустимого предела оборотов. Сцепление обеспечивает отключение, необходимое для поддержания работы двигателя, а затем повторное включение вместе с некоторым дросселем, чтобы автомобиль снова заработал.

Гидротрансформатор во всей красе

Однако в автомобиле с автоматической коробкой передач надлежащего сцепления нет — вместо него установлен гидротрансформатор.Он должен выполнять ту же работу, что и сцепление — позволяя двигателю продолжать работу, пока трансмиссия и колеса замедляются до полной остановки, — но он делает это по-другому и довольно изобретательно. Гидротрансформатор — это так называемая гидравлическая муфта — устройство, используемое для передачи механической энергии вращения посредством движения жидкости от одной механической движущейся системы к другой.

Он может заменить сцепление, поскольку позволяет двигателю свободно вращаться за счет значительного уменьшения передачи крутящего момента от трансмиссии к трансмиссии.Он никогда не отключается полностью, так как вы можете почувствовать «ползучесть», которая возникает, если вы снимаете ногу с тормоза автомобиля с автоматической коробкой передач из неподвижного состояния.

Регулировка крутящего момента достигается за счет использования насоса, который перекачивает жидкость вокруг преобразователя крутящего момента в зависимости от вращения коленчатого вала. Внутри преобразователя крутящего момента находится турбина, которая вращается, когда перекачиваемая жидкость входит в контакт с лопатками турбины, таким образом измеряя величину крутящего момента, который передается на передачу через входной вал.

Koenigsegg Regera использует систему, аналогичную гидротрансформатору, чтобы обеспечить плавное переключение между выходной электрической мощностью и внутренним сгоранием.

Корпус гидротрансформатора соединен с маховиком (который, следовательно, вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал), а внутри корпуса находится турбина, гидравлический центробежный насос (или рабочее колесо) и статор.Центробежный насос эффективно перекачивает трансмиссионную жидкость в лопасти турбины, которая, в свою очередь, вращается и передает крутящий момент на трансмиссию. Статор служит препятствием для сброса жидкости обратно в турбину, а не обратно в насос, что значительно увеличивает эффективность системы.

На этом вырезе показаны лопатки центробежного насоса вместе с муфтой блокировки, зажатой посередине и закрывающей обзор турбины.

Таким образом, на холостом ходу скорость жидкости, перекачиваемой в турбину, очень низкая, что означает, что очень маленький крутящий момент проходит от двигателя к трансмиссии.Затем, когда коленчатый вал вращается быстрее с увеличением дроссельной заслонки и, в свою очередь, вращает маховик, больше жидкости перемещается с большей скоростью от насоса в турбину.

Турбина тогда вращается быстрее, передавая больший крутящий момент на трансмиссию. К сожалению, передача энергии от насоса к турбине никогда не может быть эффективной на 100% — через эту систему происходят дополнительные потери энергии, которые усиливаются, когда крутящий момент двигателя также передается через коробку передач и из дифференциала.

Послушайте Томаса здесь, чтобы получить краткий обзор. Видео на YouTube-канале Thomas Schwenke

Эта небольшая потеря энергии между насосом и турбиной означает, что турбина всегда вращается немного медленнее, чем насос, что является основной причиной того, что автоматические системы в целом имеют более низкие показатели топливной эффективности, чем их аналоги с ручным управлением.К счастью, недавно были разработаны преобразователи крутящего момента, которые содержат блокирующую муфту, которая на определенной скорости блокирует турбину и насос вместе, чтобы исключить падение энергии.

Компоненты гидротрансформатора, включая муфту блокировки

Таким образом, хотя автоматические трансмиссии могут показаться простыми из-за руля, технология, заложенная в туннеле трансмиссии, на самом деле довольно сложна, но чрезвычайно эффективна.

Конструкция, лежащая в основе системы гидротрансформатора, действительно впечатляет и, безусловно, заслуживает большого уважения, поскольку она способна плавно соединять и регулировать привод от двигателя к колесам, что большинство водителей, вероятно, считают это полностью само собой разумеющимся. .

Поскольку сегодня подавляющее большинство трансмиссий являются полностью автоматическими, дни простого педального сцепления кажутся немногочисленными и далекими друг от друга, что делает гидротрансформатор одним из самых важных компонентов большинства автомобилей, производимых сегодня.

Как работает гидротрансформатор?

Преобразователи крутящего момента с автоматической коробкой передач

Вы когда-нибудь задумывались, что делает гидротрансформатор?

Преобразователь крутящего момента передает мощность от двигателя к коробке передач.

Без гидротрансформатора ваша автоматическая коробка передач не будет работать.
Автомобили с автоматической коробкой передач не имеют сцепления, поэтому им нужен способ, позволяющий двигателю продолжать работать, пока колеса и шестерни трансмиссии останавливаются.В автомобилях с механической коробкой передач используется сцепление, которое отключает двигатель от трансмиссии. В автоматических трансмиссиях используется гидротрансформатор.

Гидротрансформатор — это муфта, в которой гидродинамика жидкости позволяет двигателю вращаться независимо от трансмиссии.

Когда двигатель работает на холостом ходу, например, при включенном стоп-сигнале, величина крутящего момента, проходящего через преобразователь крутящего момента, мала, но все же достаточна, чтобы потребовать некоторого давления на педаль тормоза, чтобы остановить движение автомобиля. Когда вы отпускаете тормоз и нажимаете на газ, двигатель ускоряется и закачивает больше жидкости в гидротрансформатор, в результате чего на колеса передается большая мощность (крутящий момент).

Как работает гидротрансформатор?

Гидротрансформатор состоит из трех основных частей.

1. Рабочее колесо

Первая часть гидротрансформатора в сборе называется крыльчаткой , также известной как насос. Он наполнен жидкостью и вращается вместе с коленчатым валом двигателя. Чем быстрее он вращается, тем больше силы создается, поскольку жидкость течет через него все быстрее и сильнее.

2. Турбина

Рабочее колесо нагнетает жидкость в узел лопаток, называемый турбиной .Турбина находится напротив крыльчатки и вращается, когда жидкость из крыльчатки ударяется о ее лопасти. По мере того, как жидкость протекает через турбину, она многократно переносится из внешней секции во внутреннюю секцию турбины, а затем возвращается в рабочее колесо. Эта постоянная циркуляция жидкости от рабочего колеса к турбине, а затем обратно к рабочему колесу, создает гидравлическую «муфту».

3. Статор

Статор переворачивает жидкость и отправляет ее обратно к крыльчатке, тем самым замедляя движение жидкости.Когда трансмиссионная жидкость возвращается к крыльчатке, чтобы поддерживать цикл, создается крутящий момент. В этот момент жидкость течет в другом направлении, чем это было первоначально, когда она выходила из рабочего колеса. Здесь на помощь приходит статор. Статор — это еще одна серия ребер, расположенных между двумя турбинами на трансмиссионном валу. Его лопасти расположены под углом, так что, когда трансмиссионная жидкость втекает в них, она меняет направление и направляется обратно к крыльчатке. Когда автомобиль останавливается, односторонняя «муфта» статора заставляет его перестать вращаться, что приводит к разрыву гидродинамической цепи.

Наряду с крыльчаткой, турбиной и статором работают три ступени.

1. Стойло

Двигатель подает мощность на крыльчатку, но крыльчатка не вращается, потому что водитель продолжает нажимать на тормоз, например, при включении стоп-сигнала. Автомобиль не движется, но не глохнет.

2. Разгон

Ускорение происходит, когда водитель снимает ногу с тормоза и нажимает на педаль газа. Рабочее колесо начинает вращаться быстрее, и есть большая разница между частотой вращения рабочего колеса и турбины.Это создает крутящий момент, а гидротрансформатор увеличивает крутящий момент, необходимый для ускорения.

3. Муфта

Когда транспортное средство достигает крейсерской скорости, турбина вращается примерно с той же скоростью, что и крыльчатка, и наращивание крутящего момента прекращается. На данном этапе гидротрансформатор представляет собой просто гидравлическую муфту. В автоматической трансмиссии используется так называемая муфта блокировки, чтобы «заблокировать» турбину на крыльчатке. Это исключает потерю мощности и обеспечивает плавное движение автомобиля.Поскольку крыльчатка установлена ​​на корпусе гидротрансформатора, а преобразователь соединен с двигателем, крыльчатка получает энергию от двигателя. Турбина соединена с выходным валом, который передает мощность на трансмиссию. Вот почему вы можете почувствовать дрожь или дрожь, когда что-то пойдет не так с гидротрансформатором.

Проблемы с трансмиссией на самом деле могли быть преобразователем крутящего момента.

Проблемы с гидротрансформатором могут быть неверно истолкованы как симптомы неисправной трансмиссии.

Не заблуждайтесь, думая, что вам нужен дорогой ремонт или даже полная замена трансмиссии.

Точная проверка транспортного средства, проводимая квалифицированным и честным специалистом по трансмиссиям, расскажет вам, в чем проблема и какой ремонт вам нужен. Конечно, замена гидротрансформатора стоит недешево, но определенно дешевле, чем новая трансмиссия. Выявить причину проблемы с трансмиссией непросто. Местные специалисты AAMCO Colorado могут помочь. Это может быть просто утечка жидкости или что-то еще — наша проверка трансмиссии и проверка вежливости автомобиля помогают нам найти проблемы и порекомендовать подходящие услуги.

Признаки неисправности гидротрансформатора очень похожи на признаки неисправности трансмиссии. Вот некоторые вещи, о которых следует знать.

Дрожь и дрожь

Если ваш автомобиль трясется и вздрагивает, это может означать, что муфта блокировки вышла из строя или нуждается в регулировке. Вы почувствуете, как машина трясется на скорости около 35-45 миль в час. Это проблема, которую нельзя пропустить. Такое ощущение, что едешь по тертой грунтовой дороге с множеством небольших гребней. Изношенная муфта блокировки может сделать переход от ускорения к крейсерской скорости, мягко говоря, неудобным — и это признак того, что вам нужно проверить трансмиссию.

Перегрев

Если ваш автомобиль регулярно перегревается, это может быть признаком низкого уровня трансмиссионной жидкости. Низкий уровень жидкости приводит к низкому давлению, что означает, что гидротрансформатор не может выполнять свою работу. Кроме того, недостаток жидкости может вызвать неисправность гидротрансформатора. Если преобразователь перегревается, он не сможет передавать мощность от двигателя на трансмиссию. Это приводит к плохому ускорению и чрезмерному износу трансмиссии.

Скольжение

Поврежденное ребро гидротрансформатора может вызвать сбои в трансмиссии при переключении или полное выключение передачи.Это связано с тем, что крутящий момент двигателя не преобразуется в гидравлическое давление, необходимое трансмиссии для переключения передач. Пробуксовка также может быть вызвана слишком малым или слишком большим количеством жидкости в трансмиссии.

Повышенная скорость сваливания

Неисправный или неисправный преобразователь крутящего момента приведет к тому, что трансмиссии потребуется больше времени для взаимодействия с двигателем. Это приводит к высокой скорости сваливания. Есть способ проверить это, но вы должны знать характеристики частоты вращения вашего двигателя и гидротрансформатора.Проще просто доставить свой автомобиль в AAMCO и позволить специалистам диагностировать его.

Странные звуки всегда являются признаком неприятностей…

Любые странные звуки, такие как щелчки, обороты, лязг или нытье, указывают на возможные проблемы с преобразователем крутящего момента или коробкой передач. Каким бы ни был случай, вы не узнаете, пока не обратите внимание на эти шумы, не примете во внимание и не отнесете свой автомобиль к квалифицированному специалисту по трансмиссиям.

Связанные : Поддержание здоровой передачи

Плохое обслуживание — плохой повод для проблем с трансмиссией.

Даже плохо построенная трансмиссия пострадает от плохого обслуживания. Такие вещи, как неправильный тип жидкости или неправильное количество жидкости, могут вызвать серьезные повреждения коробки передач. Неправильный уровень жидкости обычно возникает из-за плохого или несуществующего графика технического обслуживания, а также из-за незнания того, что требуется для эффективного обслуживания автомобиля. Если вы регулярно проверяете трансмиссионную жидкость и меняете или промываете ее в соответствии с графиком технического обслуживания, рекомендованным производителем, вам не о чем беспокоиться.Если вы проверяете жидкость самостоятельно, обратите внимание не только на уровни, но и на цвета. Вот удобная диаграмма:

Игнорирование простых вещей, которые могут помочь или помешать вашей передаче, ускорит ее исчезновение.

AAMCO Colorado — Ваши эксперты по трансмиссии

Посетите ближайший к вам центр по ремонту трансмиссий и полный автосервис AAMCO Colorado. Когда возникают более серьезные проблемы и вам требуется ремонт, восстановление или замена трансмиссии, назначьте встречу, пока не стало слишком поздно.

Если у вас есть вопросы о готовности вашего автомобиля к дороге или о ремонте и техническом обслуживании автомобилей, вам может помочь AAMCO Colorado. Вы также можете выйти в Интернет и использовать функцию «Спроси механика» AAMCO Colorado, чтобы задать вопросы по ремонту автомобилей. На них как можно скорее ответит настоящий механик AAMCO Colorado.

Как работает гидротрансформатор — x-engineer.org

Большинство современных автомобилей оснащено двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Одним из недостатков ДВС по сравнению с электродвигателем является то, что он не запускается под нагрузкой и для него требуется внешнее пусковое устройство (электростартер).Следовательно, чтобы избежать остановки двигателя на неподвижном автомобиле, нам необходимо отсоединить двигатель от колес.

На автомобиле с механической коробкой передач (МКПП) выключение двигателя может быть выполнено двумя способами:

• нажатием педали сцепления
• путем выбора нейтрального положения с помощью рычага переключения передач

На автомобиле с автоматической коробкой передач трансмиссия (AT) , отключение двигателя от трансмиссии происходит автоматически, без вмешательства водителя.Это возможно благодаря принципу работы преобразователя крутящего момента .

Изображение: Автоматическая коробка передач с гидротрансформатором

Гидротрансформатор расположен между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач. Автоматическая коробка передач внутри корпуса состоит из трех основных частей: гидротрансформатора, планетарной коробки передач и электрогидравлического модуля управления.

Коленчатый вал ДВС механически связан с гидротрансформатором. Внутри гидротрансформатора мощность двигателя передается на коробку передач гидродинамически .Когда гидротрансформатор не заблокирован, нет механической связи между входом (двигатель) и выходом (коробка передач).

Чтобы лучше понять, как работает гидротрансформатор, давайте рассмотрим следующий пример. Что произойдет, если у вас есть два настольных электрических вентилятора, расположенных друг напротив друга (как на изображении ниже), и один из них запитан?

Изображение: Гидротрансформатор — принцип работы

Левый вентилятор запитывается электрическим током от сети.Во время вращения он создает осевой поток воздуха. Поток воздуха попадет в правый вентилятор (не включенный), который начнет вращаться. Мощность передается от левого вентилятора к правому вентилятору через рабочее тело (в данном случае воздух). Очевидно, что эффективность этой системы очень низкая, так как много воздуха будет рассеиваться вокруг лопастей правого вентилятора.

Тот же принцип применяется к гидротрансформатору , но с некоторыми отличиями. В случае преобразователя крутящего момента оба «вентилятора» расположены очень близко друг к другу, чтобы минимизировать потери мощности.Рабочая жидкость — жидкость (масло АТ). Кроме того, между двумя «вентиляторами» есть еще один компонент, который перенаправляет поток жидкости, чтобы минимизировать потери и усиливает передаваемый крутящий момент.

Изображение: Гидротрансформатор — основные компоненты
Кредит: Luk

«Вентилятор», который вырабатывает энергию, называется крыльчаткой и механически соединен с коленчатым валом двигателя. «Вентилятор», получающий гидравлическую энергию, называется турбиной и механически соединен с входным валом коробки передач.Между рабочим колесом и турбиной находится статор , который перенаправляет поток масла. Объем, созданный этими компонентами, заполнен маслом.

Когда ДВС работает на холостом ходу, вращение крыльчатки «выбрасывает» масло в турбину. Поскольку частота вращения двигателя низкая, кинетической энергии движущегося масла недостаточно для привода транспортного средства. Передается небольшой крутящий момент, этот крутящий момент называется тормозным моментом .

Момент сопротивления увеличивается, если вязкость масла увеличивается (при низкой температуре).Крутящий момент сопротивления заставляет автомобиль « ползать ». Это означает, что, когда селектор переключения передач находится в режиме движения (D), при отпущенной педали акселератора и тормоза, тормозящий момент немного перемещает автомобиль. Если водитель нажмет на педаль тормоза, автомобиль остановится, поскольку тормозной момент незначителен по сравнению с тормозным моментом на колесах.

Когда водитель нажимает на педаль акселератора, частота вращения двигателя увеличивается. Рабочее колесо будет вращаться быстрее и увеличит кинетическую энергию масла.Турбина получит больше энергии, что приведет к более высокому крутящему моменту, передаваемому на коробку передач.

Изображение: Гидротрансформатор — схема

На схеме выше мы можем легко различить компоненты гидротрансформатора. Рабочее колесо (зеленое) соединено с двигателем, а турбина (желтая) — с первичным валом коробки передач. Статор (синий), как следует из названия, большую часть времени является статическим (фиксированным).

Движение потока масла в гидротрансформаторе имеет две составляющие:

• оборот , вокруг центральной оси вместе с рабочим колесом и турбиной
• вращение (красные стрелки), вокруг радиального центра гидротрансформатора

Вращательное движение — это переход жидкости от рабочего колеса к турбине, к статору и обратно к рабочему колесу.

Изображение: Гидротрансформатор — статор
Кредит: Luk

Между рабочим колесом и турбиной имеется постоянное скольжение . Это означает, что они вращаются с разной скоростью. Соотношение между скоростью турбины и скоростью рабочего колеса называется передаточным числом преобразователя крутящего момента. Передаточное число составляет 0 , когда турбина статична и рабочее колесо вращается, и 1 , когда обе вращаются с одинаковой скоростью.

Гидротрансформатор также имеет передаточное число .Это соотношение, на которое входной крутящий момент (двигателя) умножается перед передачей на коробку передач. Максимальное значение передаточного числа (около 2,3–3,0 ), когда передаточное число составляет 0,0 , и минимальное ( 1,0 ), когда передаточное число выше 0,85–0,9 .

Статор неподвижен, пока между рабочим колесом и турбиной имеется значительное скольжение. Когда скорости близки друг к другу, когда передаточное число составляет около 0,85 — 0.9 , направление жидкости изменяется, и статор также начинает вращаться. Это возможно, потому что статор установлен на ходовом механизме .

Изображение: Гидротрансформатор — муфта блокировки
Кредит: Luk

Гидротрансформатор также имеет довольно низкий КПД . Поскольку он имеет постоянное скольжение, между рабочей жидкостью (маслом) и механическими компонентами (крыльчаткой, турбиной и статором) возникает сильное трение. КПД минимален (ниже 10% ), когда передаточное число приближается к 0 , и пики 85-90% , когда передаточное число составляет около 0.85 .

Для повышения эффективности преобразователя крутящего момента, когда скольжение между крыльчаткой и турбиной относительно невелико, преобразователь крутящего момента блокируется. Это возможно за счет использования муфты блокировки , которая механически связывает рабочее колесо с турбиной. Таким образом, больше нет трения между маслом и компонентами, и мощность двигателя механически передается на коробку передач.

Гидротрансформатор блокируется обычно на более высоких передачах (выше 2-й) или когда скорость автомобиля превышает 20 км / ч.Когда коробка передач выполняет переключение передач, муфта блокировки переводится в состояние скольжения , чтобы помочь гасить колебания трансмиссии.

Изображение: Гидротрансформатор — гаситель колебаний муфты блокировки
Кредит: Luk

Подобно сцеплению в механической коробке передач, муфта блокировки имеет гаситель колебаний , который гасит колебания во время блокировки гидротрансформатора. фаза вверх.

Гидротрансформатор является соединительным устройством по умолчанию в большинстве эпициклоидных автоматических трансмиссий (AT) , а также в некоторых бесступенчатых трансмиссиях (CVT) .Основными характеристиками гидротрансформатора являются автоматическое отключение двигателя от трансмиссии при низких оборотах двигателя, усиление крутящего момента и гашение вибрации (за счет гидродинамической передачи мощности).

Для любых вопросов или замечаний относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Общие сведения о преобразователях крутящего момента — Журнал «Штанга и нестандартный»

Если бы проводилось голосование за наиболее непонятый автомобильный компонент, мы готовы поспорить, что автоматическая трансмиссия заняла бы довольно высокое место, а сам гидротрансформатор, возможно, еще выше.Хорошо, это что-то вроде сцепления для автоматической коробки передач, но как оно работает? И что конкретно означают скорость сваливания и блокировка? Как выбрать гидротрансформатор, идеально подходящий для вашего проекта или стиля вождения?

Пожалуй, стоит начать с основ работы преобразователя. По сути, это модифицированная гидравлическая муфта, которая, как и сцепление, позволяет отделить трансмиссию от двигателя, поэтому последний может работать, пока автомобиль неподвижен, но позволяет передавать мощность, когда автомобиль находится в движении.Однако, в отличие от обычной гидравлической муфты, гидротрансформатор умножает крутящий момент, когда есть разница между входной и выходной скоростью, как в редукторе.

Просмотреть все 10 фотографий

Гидротрансформатор состоит из трех основных внутренних компонентов: насоса, турбины и статора, а также трансмиссионной жидкости. Корпус преобразователя прикручен к маховику двигателя, а ребра насоса прикреплены к корпусу. Это центробежный насос, выбрасывающий жидкость наружу при вращении.Это создает вакуум, который втягивает больше жидкости в центр. Затем жидкость поступает в турбину, которая соединена с трансмиссией через выходной вал, поэтому трансмиссия начинает движение автомобиля, когда турбина начинает вращаться.

Когда жидкость выходит из турбины, она движется в направлении, противоположном направлению движения двигателя и насоса. Функция статора, расположенного в центре гидротрансформатора, заключается в перенаправлении жидкости перед ее повторным поступлением в насос. Статор установлен на неподвижном валу, но имеет внутреннюю одностороннюю муфту, так как он должен вращаться на выбеге при определенных рабочих скоростях.

Просмотреть все 10 фото

Гидротрансформатор имеет три стадии работы: остановка, ускорение и сцепление. Срыв — это когда трансмиссия включена, но тормоза не позволяют машине двигаться. При остановке гидротрансформатор может производить максимальное увеличение крутящего момента, называемое передаточным числом, если подана достаточная входная мощность.

На этапе разгона автомобиль движется, но при относительно большой разнице между скоростями насоса и турбины, преобразователь будет производить меньшее увеличение крутящего момента, чем можно было бы достичь в условиях сваливания.

Муфта — это когда турбина достигает примерно 90 процентов скорости насоса. Больше нет увеличения крутящего момента, и именно на этом этапе сработает муфта блокировки. Преобразователи блокировки имеют внутреннюю муфту блокировки, которая блокирует две половины гидротрансформатора вместе, устраняя любое проскальзывание, когда двигатель и трансмиссия не могут физически работать с той же скоростью. Это, в свою очередь, исключает любую потерю мощности и, таким образом, повышает топливную экономичность на 65 процентов.

Посмотреть все 10 фотографий

Что касается скорости сваливания, Грег Дукато из Phoenix Transmission Products объяснил, что «гидротрансформатор подобен сцеплению. Представьте, когда сцепление полностью отпущено, и вы получаете всю мощность от двигателя. Скорость сваливания 2500 оборотов не означает, что вам нужно увеличить скорость мотора до 2500 об / мин, чтобы транспортное средство двинулось с места ». В данном случае это означает, что 2500 об / мин — это предел, при котором преобразователь будет удерживать частоту вращения двигателя, если выходной сигнал трансмиссии запрещен.Запрещая дальнейшее усиление, увеличение оборотов двигателя «глохнет». Скорость, при которой происходит заглохание данного гидротрансформатора, является функцией максимального крутящего момента двигателя.

Вы можете приблизительно проверить скорость остановки вашего преобразователя, поставив автомобиль в режим Drive, сильно нажав на тормоз и полностью нажав дроссельную заслонку на пару секунд. Скорость сваливания будет максимальной об / мин, показанной на тахометре. Конечно, шины могут вращаться, поскольку двигатель, скорее всего, преодолеет способность тормозной системы сдерживать их.Этот метод называется скоростью срыва при торможении, которая ниже, чем истинная скорость срыва, но он позволит вам подойти достаточно близко, хотя это не рекомендуется.

Просмотреть все 10 фотографий

Чтобы определить, какая скорость сваливания подходит для вашего проекта, необходимо принять во внимание ряд факторов, таких как максимальный крутящий момент двигателя, форма кривой крутящего момента двигателя, вес автомобиля, передаточное отношение заднего хода и кулачок. спецификации. Вес и сопротивление имеют большое значение для скорости сваливания. По словам Грега, «преобразователь скорости сваливания на 2500 об / мин в Т-образном ковше, вероятно, остановится около 1800 об / мин, но если поставить тот же преобразователь в пикап, он повысится примерно до 2800 об / мин.«Имея такое множество переменных, вооружитесь как можно большим объемом информации о вашем автомобиле, прежде чем обращаться к гидротрансформатору или специалисту по трансмиссии.

Максимальное увеличение крутящего момента зависит от размера и геометрии лопастей в турбине и статоре, и он генерируется только тогда, когда преобразователь находится в фазе остановки или около нее. Типичные коэффициенты увеличения крутящего момента в режиме остановки находятся в диапазоне от 1,8: 1 до 2,5: 1. Всегда будет существовать компромисс между максимальным увеличением крутящего момента и эффективностью.Преобразователи с высоким передаточным числом обычно относительно неэффективны ниже скорости муфты, тогда как преобразователи с низким передаточным числом имеют тенденцию обеспечивать меньшее возможное увеличение крутящего момента.

Посмотреть все 10 фотографий

Хотя умножение крутящего момента увеличивает крутящий момент на выходном валу турбины, оно также увеличивает проскальзывание внутри преобразователя, повышая температуру жидкости и снижая общий КПД. Вот почему внутренние детали и характеристики преобразователя должны соответствовать характеристикам предполагаемого автомобиля.Следует отметить, что преобразователи с нижним стояком ограничивают внутреннее производство тепла, которое является главным убийцей любой передачи.

Однако нагрев — не единственная причина поломки, и внезапное включение мощности в мощных транспортных средствах может привести к поломке муфты статора, деформации или поломке лопастей турбины или насоса. Продолжительные чрезмерные нагрузки, очень высокие обороты или резкие запуски могут исказить или взорвать корпус, а в крайних случаях даже разрушить его.

Одним из аспектов преобразователей, о котором мы пока не говорили, является их размер.Зак Фара из Gear Star Performance Transmissions объяснил, почему некоторые преобразователи больше других и как два преобразователя разного размера могут иметь одинаковую скорость остановки. «Два конвертера разного размера могут иметь одинаковую скорость остановки, но их эффективность будет сильно различаться», — сказал он. «Насос гидротрансформатора будет иметь более высокий КПД, когда его лопасти расположены под положительным углом к ​​ним, поскольку он подает наибольшее количество жидкости в турбину. Чем больше жидкости вы подаете в турбину, тем сильнее она давит на нее и тем больше крутящий момент. доставлен в трансмиссию.

Просмотреть все 10 фотографий

«Для 12-дюймового преобразователя, который обычно останавливается при 1600 об / мин, чтобы преобразовать его в остановку при 2600 об / мин, лопасти насоса можно согнуть назад под отрицательным углом, чтобы подавать в турбину меньше жидкости. насос должен будет увеличить количество оборотов в минуту, чтобы заставить турбину с тем же количеством жидкости, и эффективность несколько упадет.

«9-дюймовый преобразователь глохнет выше, потому что он генерирует меньше жидкости из-за своего меньшего размера. Для достижения того же количества гидравлического усилия, что и для более крупного 12-дюймового гидротрансформатора, требуется больший срыв.9-дюймовый насос более эффективен при работе с большим срывом, поскольку лопасти насоса сохраняют положительный шаг. Таким образом, в сущности, изгибая лопасти 12-дюймового преобразователя, он превращается в тяжелый, неэффективный преобразователь с более высокой стойкостью по сравнению с меньшей версией. Вот почему Gear Star использует специальные комбинации насоса и статора для достижения высокой эффективности наряду с высокими опорами для установки в 12-дюймовых преобразователях Stealth ».

Этот совет о том, чтобы не сгибать лопасти, кажется, противоречит практике Phoenix Transmission, которая делает именно это, но Технические специалисты Phoenix восстанавливают и модифицируют стандартные преобразователи для конкретных применений, тогда как Gear Star производит новые устройства.Как и в большинстве случаев, я полагаю, что есть более чем один способ добиться аналогичных результатов.

Посмотреть все 10 фотоЭто преобразователь Phoenix 4L80E на базе 245 мм с передней крышкой из стальной заготовки и муфтой из заготовки. Этот преобразователь будет иметь скорость сваливания 3000 об / мин при использовании этой комбинации компонентов и по-прежнему будет иметь муфту блокировки для холодного хода и пониженных крейсерских оборотов за 750-сильным блоком клиента.

Что такое гидротрансформатор и как он работает?

Преобразователи крутящего момента

— это то, о чем никогда не следует говорить во время разговора на званом ужине.

Плохие драйверы? Может быть. Трафик? Абсолютно. Преобразователи крутящего момента? Возможно нет.

Если вы заправляетесь бензином, вы, вероятно, хорошо представляете, что такое «крутящий момент». Вы, вероятно, также хорошо понимаете, как работает сцепление с механической коробкой передач. Но если вы не механик или не проводите много времени с автоматами, вы вряд ли встретите много гидротрансформаторов или сможете заглянуть внутрь одного.

Гидротрансформатор в автомобиле с автоматической коробкой передач выполняет ту же функцию, что и сцепление в автомобиле с ручным управлением, — позволяя двигателю продолжать работать, когда колеса останавливаются.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

Гидротрансформатор — это элегантное решение очень сложной проблемы. Сложная проблема, которую можно решить множеством способов, особенно сейчас, когда технологии стали настолько продвинутыми.

Это решение использует немного физики и много умственных способностей, используя гидравлическую муфту, серию муфт и турбин, чтобы двигатель и трансмиссия вращались независимо друг от друга.

Если вы посмотрите на гидротрансформатор, он немного похож на промышленный салатник.Учитывая тот факт, что он работает с использованием гидравлической муфты, вся сборка герметична и закрыта, а это означает, что вам будет сложно найти возможность заглянуть внутрь.

Вместо воды, которая очень легко сжимается под высоким давлением, преобразователь крутящего момента использует трансмиссионное масло для привода турбины, чтобы трансмиссия вращалась независимо от двигателя.

ПОЧЕМУ ЭТО ВАЖНО?

Когда вы едете со скоростью 50 миль в час, 6 ^{-й передачей} и 2900 об / мин, ваша трансмиссия будет вращаться практически с той же скоростью, что и двигатель.

Вы начинаете подъезжать на светофоре и в автомобиле с ручным управлением; вы, вероятно, сначала сбрасываете передачи, если сможете снова тронуться с места, не останавливаясь. По мере того, как вы ползете до остановки и ваши обороты становятся все ниже и ниже, вам нужно будет опустить сцепление, чтобы отделить трансмиссию от двигателя и предотвратить его остановку.

В автомобиле с автоматической коробкой передач у нас нет такой роскоши, как ручное разделение. По определению, автомобиль с автоматической коробкой передач делает это автоматически.Здесь в игру вступает гидротрансформатор.

Гидротрансформатор состоит из следующих основных частей: корпуса, ребер, насоса и крыльчатки.

Корпус и ребра прикреплены непосредственно к маховику, что означает, что они всегда вращаются с той же скоростью, что и двигатель. Когда насос вращается, он циклирует трансмиссионное масло, выталкивая его наружу и всасывая больше в центре с помощью вакуума. Затем это нагнетает трансмиссионное масло в крыльчатку, которая начинает вращать трансмиссию независимо от двигателя.

ДОВОЛЬНО УМНЫЙ, ПРАВИЛЬНО?

Что еще более впечатляет, так это то, что это может увеличить крутящий момент, когда вы опускаете ногу и набираете высокие обороты.

Автомобили с автоматом раньше были изрядно бесполезны. Они были неэффективными, резкими, дорогими и даже не очень хорошо переключали передачи. Как и все остальное, технологии сделали их лучше. Не просто немного лучше — осмелимся ли мы так сказать, лучше, чем автомобиль с механической коробкой передач?

Современные семиступенчатые и восьмиступенчатые системы с двойным сцеплением столь же экономичны и часто быстрее, чем их аналоги с ручным управлением, в 0–60 раз.

Что дальше автоматизировать?

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

.

No related posts.