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 АКПП | Признаки неисправности

По мере развития технологии конструкция усложнялась и модернизировалась. В настоящее время трансформатор на автоматической коробкой передач выполняет функции сцепления. То есть во время приключений передач данный элемент размыкает связь коробки с двигателем. Сразу же после включения повышающей или понижающей передачи гидротрансформатор берет на себя часть крутящего момента, что позволяет обеспечить максимально плавное переключение ступеней.

 

Принцип работы | Общая информация | Устройство |

Конструкция гидротрансформатора для автоматической коробки передач состоит из трёх колец с лопастями. Все три кольца согласно вращаются и располагаются в одном корпусе. Внутри корпуса находится рабочая жидкость, которая позволяет смазывать и охлаждать подвижные элементы. Насаживается гидротрансформатор на коленчатый вал, и далее соединяется непосредственно с коробкой передач. Рабочая жидкость нагнетается внутрь корпуса устройства при помощи специальной помпы. Помпа позволяет обеспечить необходимое давление, а при проблемах с герметичностью конструкции появляются активные утечки рабочей жидкости, что в свою очередь приводит к повреждению механических вращающихся элементов.

 

Современные гидротрансформаторы, которые используются на автомобилях с АКПП, имеют полностью компьютерное управление, а многочисленные датчики следят за давлением и скоростью движения валов внутри ядра трансформатора. Необходимо сказать, что подобное усложнение конструкции привело к снижению надёжности устройства и на устройство гидротрансформатора в целом. В особенности на эксплуатационный срок и показатели надёжности сказывается эксплуатация в максимально жёстких режимах, что характерно для современных автомобилей.

 

Работа гидротрансформатора Видео

 

Контроль работы гидротрансформатора и его оптимизация с работой коробки передач выполняется при помощи специального блока управления. Это полностью автоматическая система управления получает данные с многочисленных датчиков, установленных в коробке и самом гидротрансформаторе. При появлении каких-либо проблем в работе устройства автоматика выводит сообщение об ошибке. В отдельных случаях может отмечаться полная блокировка работы гидротрансформатора, что приводит к отключению двигателя при изменении режимов работы коробки. Также  необходимо отметить, что большинство поломок трансформаторов происходит на механическом уровне. Поэтому при выполнении диагностики автомобиля точно определить характер и место поломки затруднительно. Необходимо разбирать повреждённый элемент и визуально проводить его осмотр. Только так возможно определить имеющуюся поломку.

 

 

Инженеры ведущих автопризводителей постоянно проводят изыскания, которые должны позволить повысить показатели надёжности техники и устранить проблемы в работе данного устройства. Появление новых конструкторских разработок позволяет существенно модернизировать гидротрансформатор, который сегодня может с легкостью использоваться на автомобилях, оснащенных дизельными моторами. Для таких дизельных моторов характерен высокий показатель крутящего момента. Если ранее трансмиссии с трудом справлялись с высокими показателями крутящего момента и достаточно быстро выходили из строя, то сегодня существенным образом повысилась надёжность автоматических коробок передач и гидротрансформаторов.

 

Гидротрансформатор АКПП устройство

 

Теоретически срок эксплуатации гидротрансформатора совпадает с эксплуатационным сроком автоматической коробки передач. Однако, как и любой другой механический элемент, он может выходить из строя и требовать ремонта. В отдельных случаях необходимо проводить полную замену гидротрансформатора, что приводит к существенным расходам автовладельца на ремонт гидротрансформатора.

 

Гидротрансформатор АКПП Признаки неисправности

Опишем основные симптомы поломок гидротрансформаторов, которые должны являться поводом для скорейшего обращения в специализированные ремонтные мастерские.

 

1 При переключении передач может быть слышен лёгкий механический звук. При увеличении оборотов и под нагрузкой механический звук исчезает. Подобное может свидетельствовать о проблемах с опорными подшипниками. Необходимо разбирать гидротрансформатор и оценивать состояние подшипников.

 

2 В скоростном диапазоне от 60 до 90 километров в час может отмечаться лёгкая вибрация. По мере ухудшения проблем с гидротрансформатором вибрация будет увеличиваться. Подобное может быть вызвано тем, что продукты износа рабочей жидкости могут забивать масляный фильтр. В данном случае ремонт гидротрансформатора заключается в замене масляного фильтра и рабочей жидкости гидротрансформатора. Как правило, требуется провести одновременно замену масла в самом моторе и коробке передач.

 

3 Наличием проблем с динамикой автомобиля свидетельствует о выходе из строя так называемой обгонной муфты. В данном случае необходимо разбирать гидротрансформатор и менять вышедшую из строя муфту.

 

4 Остановка автомобиля без возможности продолжения движения свидетельствует о повреждении шлица на турбинном колесе. Устранение неисправности заключается в установке новых шлицов или же замене всего турбинного колеса.

 

5 Появление характерного шуршащего шума при заведённом автомобиле свидетельствует о проблемах с подшипником, которые располагаются между турбинным или же реакторным колесом и крышкой гидротрансформатора. При движении такой шуршащий звук может полностью исчезать. В данном случае вам необходимо как можно раньше обратиться в сервисный центр и провести ремонтные работы. В большинстве случаев необходимо будет провести замену повреждённых игольчатых упорных подшипников. Стоимость такого ремонта неисправности гидротрансформатора не слишком высока.

 

6 При переключении передач может быть слышен громкий металлический стук. Подобное свидетельствует о деформации и выпадении лопаток. Ремонт заключается в замене повреждённого колеса в гидротрансформаторе.

 

7 Необходимо регулярно проверять состояние масла в гидротрансформаторе и коробке передач. При появлении на масляном щупе коробки передач алюминиевой пудры необходимо выполнить проверку муфты свободного хода, которая изготовлена из алюминиевого сплава. В большинстве случаев появления такой пудры на щупе свидетельствует о проблеме в «бублике» и износе торцевой шайбы.

 

8 На работающем стоящем автомобиле в районе коробки передач может появляться характерный запах плавящейся пластмассы. Подобное происходит по причине перегрева гидротрансформатора и плавления полимерных элементов и деталей данного устройства. Перегрев гидротрансформатора может возникать по нескольким причинам. В первую очередь это проблемы со смазкой. Так, например, при падении уровня масла отмечаются характерные признаки голодания коробки и гидротрансформатора. Также могут отмечаться проблемы с системой охлаждения акпп, которая не может качественно охлаждать масло в забитом теплообменнике. Ремонт в данном случае заключается в замене масла и проверке работоспособности системы охлаждения смазки.

 

9 При переключении передач или же при смене режимов работы коробки двигатель может глохнуть. Подобное свидетельствует о выходе из строя управляющей автоматики, которая блокирует работу гидротрансформатора. Ремонт заключается в замене вышедшего из строя блока управления.

Необходимо отметить тот факт, что каких-либо конкретных признаков неисправности гидротрансформатора нет. Поэтому в отдельных случаях специалисты сервисного центра не могут сразу определить признаки и характер поломки. Все это приводит к увеличению расходов на ремонт и неизменному простою автомобиля в сервисе.

 

Ремонт гидротрансформатора

Несмотря на кажущуюся сложность, ремонт гидротрансформатора не представляет особой сложности и может быть выполнен автовладельцем самостоятельно. Единственный нюанс состоит лишь в демонтаже гидротрансформатора с коробки передач. В данном случае необходимо использовать специальный ремкомплект, который позволит провести демонтажные работы. При проведении ремонтных работ корпус устройства  разрезается, после чего проводится проверка состояния гидротрансформатора. Именно поэтому при ремонтных работах необходимо заменять не только уплотняющие кольца, но и сам корпус устройства. При ремонтных работах проводится замена сальника и уплотнительных колец. Использовать старые, пускай даже хорошо сохранившиеся, кольца и сальники запрещается. В отдельных случаях возможна сварка корпуса гидротрансформатора, что позволяет добиться полной герметичности устройства. После завершения работы вам необходимо установить отремонтированное устройство на коробку передач и провести балансировочные работы.

 

 

Необходимо отметить, что при определённых видах поломок гидротрансформатора его ремонт и замена вышедших из строя элементов нецелесообразна с экономической точки зрения. Куда проще приобрести новые устройства и установить его вместо повреждённого элемента.

 

Ремонт гидротрансформатора Видео

 

Как вы можете видеть, ремонт гидротрансформатора относительно несложен. Однако без соответствующей подготовки и опыта работы по ремонту автомобиля провести его самостоятельно не представляется возможным. Поэтому если вы сомневаетесь в своих силах, лучше всего обратиться к профессиональным специалистам. Стоимость нового гидротрансформатора может составить порядка тысячи долларов в зависимости от марки автомобиля.

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.

Гидротрансформатор акпп, его устройство и принцип работы

Одним из важных и непонятных для простых водителей механизмов АКПП является гидротрансформатор акпп. Когда-то, основываясь на его внешних визуальных признаках, с легкой руки, а точнее языка мастеров гидротрансформатор получил название бублик акпп. Действительное сходство с большим бубликом не позволяет усомниться в важности роли, которую выполняет гидротрансформатор акпп.

Гидротрансформатор акпп в разрезе

 

На самом деле трансформатор является усовершенствованной гидромуфтой. Если простая гидромуфта выполняет простейшую задачу по передаче вращения, то бублик акпп еще и увеличивает вращающий момент в 2 – раза. Поэтому и называется по научному – гидротрансформатор.

 

Устанавливается трансформатор, как и положено по логике вещей между двигателем, который производит вращающий момент, на трансмиссию, которая преобразует вращающий момент двигателя во вращение ведущих колес в конечном итоге. В данном материале мы не будем вдаваться в подробности, где и каким образом устанавливается гидротрансформатор АКПП. Эти моменты мы рассмотрим в следующих материалах. Здесь мы рассмотрим общие

Бублик акпп в разрезанной коробке

принципы.

 

Если посмотреть на бублик в разрезе, то видна сложность его устройства. По краям располагаются насосные и турбинные колеса, а между ними встроен так называемый реактор. В функции реактора входит направление движения трансмиссионной жидкости, а вращающий момент передается вращением жидкости, на лопатки ведомого колеса, которым является турбинное колесо. Для увеличения коэффициента передачи момента конструкция турбинного колеса имеет сложный профиль, позволяющий распределять энергию трансмиссионной жидкости от центра к периферии. За счет такого распределения увеличивается КПД. Следует отметить, что производство всех составляющих деталей требует особой точности. В разделе ремонт гидротрансформатора остановимся на моменте точности.

Бублик акпп устройство

 

Переднее насосное колесо, которое жестко соединено с валом двигателя захватывает трансмиссионную жидкость и начинает ее продавливать через реактор на лопатки турбинного колеса. Реактор в своем составе имеет обгонную муфту, которая при больших оборотах как бы выводит из работы реактор, блокируя его вращение. Получается аналог прямой передачи. Кинематика движения жидкости в описанном процессе достаточно сложная, поэтому мы рассмотрим ее только в случае необходимости.

 

Гидротрансформатор выполняет также демпфирующие функции при передаче крутящего момента. Однако возникающие потери эффективности при практически постоянной разнице в скорости вращения ведущего и ведомого колес привели к необходимости встроить в ступицу турбинного колеса автоматическую блокировочную муфту. При достижении автомобилем скорости около70 км, происходит блокировка, и теперь

Гидротрансформатор акпп в разрезе

вращающий момент передается через демпфирующие пружины (на рисунке эти пружины хорошо видны). Получается, что блокировочная муфта выполняет полезную работу по предотвращению повышения расхода топлива. В момент выравнивания частоты вращения колес в действие вступает нажимной диск, соединенный с поршнем муфты, который прижимается к фрикционной накладке. Странно, но в некоторых форумах можно набрести на высказывания знатоков о том, что в бублике нет фрикционов, однако откуда тогда берутся абразивные крошки, которые разносятся по всей системе трансмиссионной жидкостью (помимо крошек, которые образуются дальше в самой коробке).  Мы еще будем говорить о принципах ремонта гидротрансформаторов, почему их надо ремонтировать, в каких случаях и где. Это все важные вопросы, впрямую влияющие на качество работы акпп и длительность ее безремонтного пробега.

 

Если у вас появились вопросы, то позвоните прямо сейчас и задайте их

Виктору Павловичу                          +7 928 11 800 22

или Андрею                           +7 928 11 800 33

Если вам необходим ремонт, то лучше созвониться и ехать по адресу:

г. Ростов-на-Дону, ул. В.Черевичкина, 106/2

Удачи вам всем и безремонтной езды!

назначение, устройство и принцип работы

Чем дальше мы изучаем устройство автомобиля, тем больше возникает вопросов. Сегодня у нас на очереди гидротрансформатор. В этой статье мы разберемся что это, его основное предназначение, устройство и принцип работы. Погнали…

Назначение гидротрансформатора

Большинство современных коробок «автоматов» совмещены с гидротрансформатором, основное назначение которого передать вращение вала двигателя на вал коробки. Гидротрансформатор является самостоятельным агрегатом, но АКПП не способна работать без него. Цель разработки этого узла — сделать вождение более простым и комфортным за счет отсутствия необходимости пользоваться педалью сцепления. Устройство и принцип работы понять не сложно благодаря простоте конструкции.

Расположение гидротрансформатора

Гидравлический трансформатор в коробке «автомат» является аналогом сцепления, работающим автоматически.

Этот узел нужен для:

1. Увеличения и передачи крутящего момента с двигателя на коробку.
2. Защиты автомата при резком увеличении/снижении оборотов.
3. Нормализации передачи вращения во время разгона (гашения двойного увеличения вращения).
4. Прерывания связи между двигателем и трансмиссией при смене передачи (трансформатор забирает часть крутящего момента на себя).

Из-за характерного внешнего вида автомеханики этот агрегат часто называю «бубликом». Он тесно связан с коробкой, из которой получает трансмиссионную жидкость, необходимую для работы.

Устройство гидротрансформатора

Гидротрансформаторы устанавливаются на легковые и грузовые машины, автобусы, тракторы, спецтехнику вместе с коробкой автомат (реже с вариаторной коробкой). По конструкции это гидравлическая муфта со статором.

Устройство гидротрансформатора: 1 — блокировочная муфта; 2 — турбинное колесо; 3 — насосное колесо; 4 — реакторное колесо; 5 — механизм свободного хода.

Гидротрансформатор состоит из:

• корпуса;
• реакторного колеса (статора) на муфте;
• насосного (центробежного) колеса;
• турбинного колеса;
• механизма блокировки.

Устройство лучше всего рассматривать в разрезе, так как в собранном виде корпус запаян. По краям располагаются турбинное и насосное колесо, между ними реакторное (реактивное). Турбинное колесо связано с валом коробки, насосное с коленвалом двигателя. Реакторное колесо с лопастями особой геометрии установлено на муфту, которая вращается лишь в одном направлении. Трансформатор заполнен трансмиссионной жидкостью, которая во время работы активно циркулирует.

Принцип работы гидротрансформатора

Принцип работы сравнительно простой, и наглядно показан на видео-уроке, ниже.

1. Крутящий момент от двигателя через насосное колесо и трансмиссионную жидкость АТФ (без жесткой связи) передается на турбинное колесо, которое в свою очередь жорстко связано с коробкой передач. То есть поток создает насосное колесо, после попадания жидкости на турбинное колесо оно начинает вращаться.
2. При увеличении оборотов двигателя сила потока тоже увеличивается. Масло, отбиваясь от турбинного колеса, попадает обратно на насосное, только уже через реактивное колесо, которое в свою очередь усиливает поток жидкости. Таким образом происходит увеличение крутящего момента (трансформация) — от этого и названия агрегата.
3. Трансформация происходит до тех пор, пока скорость вращения насосного и турбинного колеса не сравняются. В этом случае реакторное колесо начинает крутится свободно, не увеличивая поток жидкости. В итоге гидротрансформатор начинает работать в режиме гидромуфты. Собственно в этом и их отличие — гидромуфта не трансформирует крутящий момент.

Блокировка гидротрансформатора (ГДТ)

Гидротрансформатор важен для коробки до достижения определенного показателя скорости, при которой насосное и турбинное колесо вращаются с одинаковой скоростью, вращение реактора обеспечивает муфта. В результате все колеса вращаются вместе, крутящий момент перестает увеличиваться. В этом случае передача крутящего момента через жидкость не целесообразна. В этом случае, на современных гидротрансформаторах электроника соединяет входной и выходной валы ГДТ, блокирует бублик, и для передачи момента включается жесткая сцепка. При такой блокировке существенно экономится расход топлива.

Устройство гидротрансформатора с муфтой блокировки

Также на современных авто, блокировка включается на любых передачах и даже для торможения двигателем. Делается это для эффективного и динамичного разгона и торможения автомобиля. Схема блокирующего устройства простая. На входном и выходном валах есть система фрикционных дисков, которые в определенный момент, после команды блока управления, специальный клапан прижимает их друг к другу. Крутящий момент начинает передаваться без участия жидкости.

Неисправности гидротрансформатора, их причины

Гидротрансформатор считается неразъемным узлом, но в мастерских сварочный шов срезают, после ремонта «бублик» сваривают. ГДТ устроен так, что все поломки условно можно разделить на 2 группы:

1. Неисправности трансформатора (износ валов и соединений между ними, засорение или износ клапанов, подающих масло).
2. Неисправности блочной плиты (сбои в работе масляного насоса, выход из строя датчиков, отвечающих за подачу масла, засорение каналов и фильтров системы подачи масла).

Признаков неисправности много:

1. Автомобиль немного пробуксовывает в начале движения.
2. Во время движение слышится жужжание, стуки.
3. При смене передачи ощущаются толчки, мотор глохнет.
4. Замедленный разгон, сопровождающийся шуршанием.
5. Перегрев бублика.
6. Появление запаха горения пластмассы.
7. Вибрация трансформатора.
8. Недостаточный уровень трансмиссионной жидкости.

Причины проявления симптомов:

1. Механический шум во время холостого хода появляется при износе подшипников.
2. При появлении вибраций необходимо проверить качество трансмиссионной жидкости и степень загрязненности фильтра (вибрация исчезает после очистки фильтра и замены жидкости).
3. Характеристики разгона меняются из-за износа муфты, на которой закреплен статор (деталь нужно заменить).
4. Скрежет, стук во время движения появляется при разрушении лопастей колес (бублик чаще всего меняется из-за нецелесообразности ремонта).
5. Расплавленной пластмассой пахнет при засорении системы охлаждения коробки или уменьшении объема трансмиссионной жидкости.
6. Автомобиль глохнет при смене передачи, если вышла из строя электроника, блокирующая трансформатор, требуется профессиональная диагностика.
7. Авто самопроизвольно останавливается при выходе из строя электроники, срезании шлиц, засорении клапана блокировки, бублик необходимо поменять.
8. Уровень трансмиссионной жидкости снижается, если нарушена герметичность корпуса, агрегат чаще всего меняется.

В автомастерскую следует обращаться при проявлении любого из симптомов. После диагностики будет проведен ремонт, если восстановление невозможно, ГДТ заменят. В противном случае не исключена вероятность выхода из строя коробки. Самостоятельно провести ремонт гидротрансформатора сложно из-за герметичного корпуса. Чтобы заменить детали, его необходимо разрезать, потом запаять, что в бытовых условиях сделать практически невозможно.

Преимущества и недостатки гидротрансформатора

На автомобилях с гидротрансформаторами устанавливаются менее мощные двигатели, что позволяет сэкономить при покупке и на топливе. Но как и все агрегаты ГДТ имеет свои плюсы и минусы.

К преимуществам можно отнести:

1. Плавное троганье с места, в том числе на сыпучем грунте и подъеме.
2. Ход без рывков.
3. Удобство управления в городе, в том числе в пробках.
4. Снижение нагрузок и вибраций на трансмиссию при неравномерной работе двигателя.
5. Избавление от прогорания сцепления.
6. Отсутствие пробуксовываний.
7. Гидротрансформатор предотвращает возникновение условий, способствующих изгибанию валов, поэтому на них можно ставить подшипники меньших размеров.
8. ГДТ небольшие, поэтому узел с коробкой компактный.

Недостатки гидравлических трансформаторов:

1. Низкий КПД из-за проскальзывания турбинного и насосного колес.
2. Снижение динамики из-за затрат мощности на создание движения потока жидкости.
3. Высокая стоимость узла.
4. Дорогое обслуживание (жидкость стоит дорого, ее нужно много, причем охлажденной при помощи специальной системы, масло и фильтр необходимо часто менять).
5. На грузовиках узлы коробок объемные из-за больших размеров колес.
6. Дорогой ремонт и замена.

Заключение

Исходя из устройства и принципа работы гидротрансформатора можно сделать вывод, что срок службы можно продлить, если использовать качественную трансмиссионную жидкость, своевременно менять не только ее, но и сальники, прокладки, фильтр. Свое назначение этот узел выполняет дольше при регулярной диагностике и обслуживании.

Устройство и принцип работы, неисправности|center-at

Гидротрансформатор по своему принципу работы представляет собой асинхронную машину, то есть его работа – передача крутящего момента — возможна только при относительном скольжении его лопастных колес. В лучшем случае это скольжение достигает 5-10% и больше у легковых автомобилей и доходит до 2-4% у тяжелых автомобилей. Это значит, что при частоте вращения двигателя, например, 2000 об/мин турбинное колесо будет отставать от двигателя на 100-200 об/мин. Это приводит к увеличению расхода топлива по сравнению с обычным сцеплением на 3-5%.

Для устранения этого недостатка в него встраивается дополнительное сцепление блокировки, которое связывает вал турбинного колеса (входной вал коробки передач) с двигателем, минуя гидравлическую часть.

Устройство гидротрансформатора АКПП

• Колесо насосное
• Колесо Турбинное
• Муфта свободного хода
• Колесо реактора
• Сцепление блокировки

Сцепление блокировки включается по команде с гидравлической системы управления.

Для большей экономии топлива на современных автомобилях стремятся включать блокировку гидротрансформатора как можно раньше, на частоте вращения 1200-1500 об/мин, но на такой частоте высока вероятность вибрации из-за неравномерной работы двигателя. Поэтому включение происходит не полностью, а частично, и вибрации гасятся гидравлической связью между его колесами, а крутящий момент передается двумя потоками частично через сцепление, а частично через колеса гидротрансформатора. По мере увеличения частоты вращения двигателя доля крутящего момента, передаваемая сцеплением, увеличивается, и доходит до 100% примерно при 1800- 2000 об/мин, когда неравномерность вращения двигателя практически отсутствует. Данный режим работы называется скользящая или частичная блокировка.

Конструкция сцеплений

Наиболее распространенной является конструкция, приведенная на рисунке выше. Она представляет собой сцепление с одной поверхностью трения, при этом фрикционная накладка может быть наклеена как на поверхность поршня, так и на поверхность крышки ГТ. Жидкость под давлением, подаваемая в полость между поршнем и крышкой, отжимает поршень, далее попадает в полость колес и отводится на охлаждение по кольцевому зазору между валами. Для включения блокировки гидравлическая система меняет каналы местами – полость между крышкой и поршнем соединяется со сливом, а в полость между колесами подается жидкость под давлением, прижимая поршень к крышке. Величина давления жидкости определяет величину крутящего момента, передаваемого сцеплением блокировки.

Конструкция сцепления блокировки Мерседес 722.6.

Мерседес применяет в своих коробках многодисковую муфту с 3-х канальным управлением. Два канала используются для организации циркуляции жидкости в рабочих полостях, а третий канал – для включения сцепления блокировки.

Аналогичная конструкция применяется и в 5 и 7-ступенчатых коробках JATCO, причем у обоих производителей даже размерности дисков одинаковы.

Фирма ZF применила в этой серии коробок конструкцию с предварительно поджатым сцеплением. Это обеспечивает уменьшение времени задержки включения сцепления, но при этом сильно усложняет его устройство.

Поджатие осуществляется тарельчатой пружиной, расположенной между диском ступицы поршня и прижимающей его к дискам сцепления.У нового гидротрансформатора эта пружина обеспечивает момент срыва сцепления в диапазоне 8-12 н*м, допустимый разброс от 4 до 20 н*м. В дальнейших коробках семейства 8HP ZF отказался от такой конструкции.

Неисправность гидротрансформатора АКПП связана с системой сцепления блокировки. Основные проблемы, которые могут возникнуть.

1. Не включение блокировки (ошибка P0741). Причиной может являться заедание электромагнитного клапана или золотника, а также износ дисков или накладки сцепления, конусность крышки гидротрансформатора или неисправность уплотнения поршня сцепления блокировки.

С этого поршня фрикционная накладка сошла полностью

2. Вибрация при работе сцепления на режиме скользящей блокировки. Причины могут быть те же.

3. Двигатель глохнет при включении передачи на стоящем автомобиле или при остановке автомобиля. Причиной может являться заедание электромагнитного клапана или золотника включения блокировки.

При возникновении одного из признаков неисправности гидротрансформатора АКПП необходимо сначала проверить гидравлическую систему управления, а при отсутствии дефектов в ней снимать коробку передач и производить работы по его ремонту.

Центр АТ МАИ производит ремонт гидротрансформаторов любой сложности в течение 1-2 дней, включая замену дисков или накладок сцепления блокировки.

Ремонт гидротрансформатора АКПП своими руками + Видео

Что такое гидротрансформатор?

 

С применением автоматической коробки передач, управление автомобилем стало намного проще. Водителю теперь не нужно отвлекаться на рычаг переключения передач, вместо этого он полностью сосредотачивает свое внимание на дорожной ситуации. АКПП в своем конструктивном исполнении появилась достаточно давно, ведь ее применяли еще на первых автомобилях, таких как, Ford T. Постепенно конструкция менялась, но неизменным оставался ее главный узел – гидротрансформатор.

Гидротрансформатор (или, как его еще называют, турботрансформатор) – это механическое устройство, предназначенное для передачи крутящего момента с двигателя на коробку переключения передач. Проще говоря, также как и сцепление, осуществляет связь двигателя и трансмиссии автомобиля. Гидротрансформатор имеет возможность бесступенчатого изменения крутящего момента, который передается на ведомые валы трансмиссионного узла.

Устройство и принцип действия гидротрансформатора

Конструкция гидротрансформатора представлена двумя колесами: насосным  и турбинным, а также статором (также широко применяется название «реактор») и специальным механизмом блокировки. Внутри всего агрегата находится масло, которое имеет возможность свободного перемещения по механизму, для максимального снижения трения деталей. Однако, во многих конструкциях есть свои исключения. Так, например, в трансмиссии трактора ДТ-175С связь двигателя и гидротрансформатора может обеспечиваться карданным валом. То же самое относится и к автобусу ЛиАЗ-677.

 

Насосное колесо имеет связь с двигателем и при вращении маховика перемещает масло по механизму, которое, в свою очередь, возникшем потоком заставляет вращаться турбину и колесо реактора. Турбина же, передает вращение на вал АКПП.

Связь насосного колеса и статора достигается применением обгонной муфты. Получается, что при возникновении большой разницы оборотов насоса и турбины, статор в автоматическом режиме самоблокируется и передает на насос еще больший объем масла. Таким образом, крутящий момент увеличивается в 3 раза, и автомобиль начинает движение с места. 

Так как передача крутящего момента осуществляется без применения жесткой связи элементов, то исключается возможность возникновения ударных нагрузок на механизм. Это позволяет избежать рывков при движении, в связи с этим, достигается высокая плавность хода, по сравнению со сцеплением механической коробки переключения передач.

Однако, в данной конструкции имеется свой недостаток. Дело в том, что отсутствие жесткой связи элементов вызывает «проскальзывание» турбины, что, в свою очередь, влечет за собой нагрев смазочного вещества. Выделение тепла со стороны АКПП становится выше, чем у двигателя, что приводит к неизбежному повышенному расходу топлива. Тем не менее, на современных автомобилях эта проблема устраняется применением специального механизма блокировки, что повышает надежность работы гидротрансформатора.

Неисправности гидротрансформатора и их признаки

Насколько бы не была совершенна система переключения передач, она имеет свои особенности работы, а значит, и свои виды неисправностей. Ниже перечислен перечень неисправностей, которые легко можно определить самостоятельно.

1. Во время переключения передачи появился необычный металлический звук. При увеличении количества оборотов или движении под нагрузкой такой звук, обычно, исчезает. Данное явление свидетельствует о том, что неполадка случилась с опорными подшипниками. Состояние подшипника диагностируют после разборки гидротрансформатора и, если есть такая необходимость, меняют.

2. На скорости от 60 до 100 километров в час может появиться небольшая вибрация. Это связано с тем, что отходы износа жидкости внутри гидротрансформатора забивают масляный фильтр. Чем дольше продолжается такая езда, тем сильнее увеличивается вибрация. Масляный фильтр, при этом, необходимо заменить, а также провести замену масла в коробке передач и двигателе.

3. Если автомобиль слишком долго разгоняется, то проблема кроется в обгонной муфте. Гидротрансформатор нужно разобрать и поменять изношенный узел.

4. Бывает такое, что автомобиль останавливается и не имеет возможности двигаться дальше. Такая неисправность связана с повреждением шлицов на турбине. В этом случае, меняются либо шлицы, либо турбина целиком.

5. При работающем двигателе появляется шуршание. Во время движения шум исчезает, но при переключении на нейтральную передачу, шум появляется снова. Это говорит о том, что подшипник, расположенный между турбинным или статорным колесом и крышкой корпуса, пришел в негодность. Замене подлежит не только он, но и игольчатый упорный подшипник.

 

6. Кстати, металлический стук при переключении может быть вызван не только поломкой опорных подшипников, но и деформацией или выпадением специальных лопаток. Поврежденное колесо гидротрансформатора подлежит замене.

7. Старайтесь как можно чаще контролировать количество и состояние масла в коробке передач. Обычно, при осмотре измерительного щупа, можно обнаружить на нем следы металлической пыли. В этом случае, потребуется замена торцевой шайбы муфты свободного хода.

8. При стоянке с работающим двигателем можно почувствовать запах расплавленной пластмассы. Это связано с плавлением полимерных материалов, которые плавятся из-за перегрева гидротрансформатора. Перегрев возникает из-за недостатка смазочного материала и наблюдается при падении уровня масла. Кроме того, высокая температура может наблюдаться при проблемах в системе охлаждения автоматической коробки переключения передач. Ремонт будет заключаться в замене масла или устранении проблем в системе охлаждения.

9. Иногда переключение передач может заглушить двигатель. Обычно, это говорит о том, что из строя вышла управляющая автоматика, которая блокирует все действия гидротрансформатора. В данном случае, необходима замена неисправного блока управления.

Стоит знать, что нельзя выделить конкретные признаки неисправности гидротрансформатора. Так как он является составной частью АКПП, то и диагностика неисправности коснется целиком коробки передач.

Как отремонтировать гидротрансформатор АКПП своими руками

Ремонт ГДТ может провести любой автолюбитель самостоятельно. Основная особенность при проведении ремонтных работ заключается в том, что корпус гидротрансформатора необходимо срезать. После этого проводится замена уплотняющих колец и сальников, а также проводится оценка состояния остальных узлов и, при необходимости, их замена. В конце работ корпус заваривается, чтобы создать герметичность.

Стоит отметить, что ремонт гидротрансформатора совершенно нецелесообразен, так как ресурс ремонтного комплекта достаточно мал. Во всех случаях, лучше всего, менять узел целиком. Это избавит от лишнего «геморроя» при замене изношенных частей.

Как работают преобразователи крутящего момента | HowStuffWorks

Как показано на рисунке ниже, внутри очень прочного корпуса гидротрансформатора находятся 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 , 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, как в стиральной машине в процессе отжима 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 более подробно рассмотрим статор.

  Гидротрансформаторы — муфты автоматических трансмиссий

  Все мы почти инстинктивно знаем, что механическая коробка передач имеет для правильной работы сцепление , устройство, которое позволяет включать или отключать передачи в зависимости от скорости автомобиля.

  Двигатель — это компонент, который во время использования транспортного средства большую часть времени вращается, однако мы можем не захотеть вращать трансмиссию транспортного средства с той же скоростью, что и двигатель, особенно при трогании с места.При этом сцепление может обеспечивать плавное зацепление (в зависимости от нагрузки!) Между вращающимся двигателем и невращающейся трансмиссией путем отсоединения двигателя от входного вала коробки передач.

  Теперь важный вопрос, который возобновляет тему этого сообщения в блоге, но как насчет АКПП , используют ли они также сцепления? В этих типах трансмиссии используется совершенно другое устройство под названием «Преобразователь крутящего момента », хотя реализована та же концепция, которая заключается в разделении или разрешении относительной угловой скорости между двигателем и коробкой передач.

  СТРУКТУРА

  Гидротрансформатор состоит из турбины, насоса или рабочего колеса, статора и муфты блокировки (имеется только в современных преобразователях крутящего момента), как показано на рисунке 1.

  Рисунок 1. Пример гидротрансформатора
  (Holley, 2019)

  ЭКСПЛУАТАЦИЯ

  Этап 1 — Срыв

  • Рабочее колесо или насос получает механическую энергию, вырабатываемую двигателем, но турбина не вращается, потому что тормоза все еще задействованы.

  Фаза 2 — Разгон

  • Тормоза больше не применяются и педаль ускорения нажата, в результате чего рабочее колесо вращается быстрее и производит увеличение крутящего момента, работая совместно с турбиной.

  Фаза 3 — муфта

  • На этом этапе скорость транспортного средства увеличилась, следовательно, турбина достигает примерно 90% скорости рабочего колеса, и увеличение крутящего момента прекращается.
  • В современных преобразователях крутящего момента используется муфта блокировки для уменьшения потерь энергии в жидкости муфты за счет механической блокировки турбины на крыльчатке.

  ТИПЫ
  

  На основе таблицы — К-фактор (также существуют составы C и MPC).

  Гидротрансформатор, работающий на основе входной таблицы К-фактора.

  К-фактор = об / мин / кв {крутящий момент}

  Динамический

  Гидротрансформатор, моделирующий поведение трансмиссионной жидкости на основе механики жидкости.

  СРАВНЕНИЕ

  В этом сообщении блога было проведено сравнение преобразователя крутящего момента на основе таблицы и гидротрансформатора с целью выявить их различия.

  Было проведено два моделирования с использованием одного и того же эксперимента (TCRig в VeSyMA — Powertrain) , единственная разница заключалась в настройках гидротрансформатора.

  Рисунок 2. TCRig эксперимент

  Рисунок 3 отображает полученные результаты. Для первого графика гидротрансформатор был настроен на характеристики К-фактора, а для второго — на динамические характеристики.

  Рисунок 3. Результаты гидротрансформатора

  Характеристики К-фактора (вверху)

  Из рисунка 3 видно, что нет задержки между входным и выходным крутящими моментами, равно как и долгота между сигналами почти одинакова (небольшая разница из-за умножения крутящего момента).Значит, речь идет об идеальном случае.

  Динамические характеристики (внизу)

  Между тем, из второго графика можно понять, что динамические характеристики вызывают явную задержку между входным и выходным сигналами и затухающий крутящий момент на выходном валу по сравнению с результатами K-фактора.

  Задержка крутящего момента и уменьшение амплитуды связаны с инерцией жидкости и трением, которые моделируются в динамическом преобразователе крутящего момента.

  ВЫВОДЫ

  После проведения сравнения между обеими моделями преобразователя крутящего момента можно сделать вывод, что динамические характеристики воссоздают более реалистичную модель, поскольку она четко показывает задержку движения трансмиссионной жидкости от рабочего колеса к турбине (фазовый сдвиг) и потери энергии. внутри системы (уменьшение амплитуды выходного крутящего момента).

  В противном случае, если требуемые результаты должны быть консервативными, может быть реализована модель К-фактора.В VeSyMA — Powertrain существует функция калибровки, позволяющая откалибровать динамический преобразователь крутящего момента.

  ПОСЛЕДНИЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ЗАЯВКИ

  Шведский бренд Koenigsegg популярен для разработки собственных компонентов, таких как 7-сцепление и 9-ступенчатая автоматическая трансмиссия LST или Light Speed ​​Transmission (о чем говорилось в предыдущем сообщении в блоге — синхронизаторы в Dymola ), на этот раз это не было исключением.

  Одно из его последних творений называется «Регера» .Подключаемый гиперкар с 5,0-литровым V8 с двойным турбонаддувом и тремя электромоторами, что делает эту машину мощностью 1500+ л.с.

  Рисунок 4. Карбоновое волокно Koenigsegg Regera
  (Road & Track, 2018)

  Однако здесь нас не совсем интересует источник питания, это автомобиль, не похожий ни на какой другой из-за отсутствия трансмиссии. Основным устройством, соединяющим трансмиссию с колесами, является преобразователь крутящего момента , способный передавать крутящий момент 1475 фунт-фут на задние колеса.

  Скажем так, так как настоящих редукторов нет, двигатель все время находится в режиме «переменной передачи».Вот область, в которой преобразуется гидротрансформатор, поскольку он призван мгновенно передавать мощность на дорогу без включения и выключения, требуемых кроме муфты блокировки, если она установлена.

  Автор: Хосе Мигель Ортис Санчес, инженер проекта

  Пожалуйста, свяжитесь с нами, если у вас есть какие-либо вопросы или у вас есть тема, о которой вы хотели бы, чтобы мы написали. Вы можете отправить свои вопросы / темы через: Вопросы из технического блога / Предложение по теме.

  Общие сведения о преобразователях крутящего момента — ASNU

  Гидротрансформатор — одна из самых непонятых или, возможно, непонятых частей силовой передачи. Преобразователи крутящего момента представляют собой герметичные агрегаты; их внутренности редко видят дневной свет, а когда они появляются, их все еще довольно сложно понять! Эта статья проведет вас по гидротрансформатору спереди назад (ну, технически мы вернемся назад) и поможет вам понять, как части работают вместе.

  Начнем с небольшой теории. Гидротрансформатор в автоматической коробке передач служит той же цели, 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 — использовать какой-либо тип гидравлической муфты, например, гидротрансформатор.

  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. Вращающаяся крыльчатка толкает масло к турбине, заставляя ее вращаться. Но если турбина не двигается (автомобиль останавливается с включенными тормозами), крыльчатка может продолжать вращаться. Отпустите тормоза, и турбина сможет свободно вращаться. Нажмите на акселератор, и крыльчатка будет вращаться быстрее, прижимая больше масла к лопастям турбины и заставляя ее вращаться быстрее.

  Как только масло было прижато к лопаткам турбины, оно должно вернуться к крыльчатке, чтобы его можно было использовать снова. (В отличие от нашей аналогии с вентилятором, где у нас есть комната

  , полная воздуха, трансмиссия представляет собой герметичный сосуд, в котором содержится только определенное количество масла.) Вот здесь и вступает статор.

  Статор — это небольшое колесо с оребрением, которое находится между рабочим колесом и турбиной. Статор не прикреплен ни к турбине, ни к рабочему колесу — он вращается на выбеге, но только в том же направлении, что и другие части преобразователя (односторонняя муфта гарантирует, что он может вращаться только в одном направлении).Когда крыльчатка вращается, движущееся масло давит на ребра статора. Односторонняя муфта удерживает статор в неподвижном состоянии, а ребра направляют масло обратно к крыльчатке. Когда турбина набирает скорость, масло начинает течь обратно к крыльчатке самостоятельно (сочетание конструкции турбины и центробежной силы). Теперь масло давит на заднюю сторону ребер статора, и односторонняя муфта позволяет ему вращаться. Теперь его работа выполнена, статор вращается свободно и не влияет на поток масла.

  Поскольку в гидротрансформаторе нет прямого соединения, крыльчатка всегда будет вращаться быстрее, чем турбина — фактор, известный как «проскальзывание».«Пробуксовку необходимо контролировать; в противном случае автомобиль может никогда не двинуться с места. Вот тут-то и вступает в силу скорость сваливания. Скажем, гидротрансформатор имеет скорость сваливания 2500 об / мин. Если автомобиль не движется к моменту включения двигателя (и, следовательно, крыльчатка) достигает 2500 об / мин, произойдет одно из двух: либо транспортное средство начнет двигаться, либо частота вращения двигателя перестанет увеличиваться. перегружен или водитель тормозит.)

  Скорость остановки является ключевым фактором, поскольку она определяет, как и когда мощность будет подаваться на трансмиссию при любых условиях. Двигатели для дрэг-рейсинга вырабатывают мощность на высоких оборотах, поэтому дрэг-рейсеры часто используют преобразователь с высокой скоростью сваливания, который будет проскальзывать до тех пор, пока двигатель не будет развивать максимальную мощность. Дизельные грузовики вырабатывают большую часть своей мощности на низких оборотах, поэтому гидротрансформатор с низкой скоростью остановки является лучшим способом двигаться с большой нагрузкой. (Для получения дополнительной информации см. «Общие сведения о скорости сваливания».)

  И теперь мы подходим к одному из наиболее охраняемых секретов производительности: изменив конструкцию гидротрансформатора, можно настроить скорость сваливания в соответствии с кривой мощности двигателя.

  Пробуксовка гидротрансформатора важна во время разгона, но становится помехой, когда автомобиль достигает крейсерской скорости. Вот почему практически все современные гидротрансформаторы используют муфту блокировки.

  Назначение муфты блокировки — прямое соединение двигателя и трансмиссии, когда проскальзывание больше не требуется.Когда муфта блокировки включена, пластина, прикрепленная к турбине, гидравлически прижимается к передней крышке (которая, как вы помните, связана с крыльчаткой), создавая прочное соединение между двигателем и трансмиссией. Прямое соединение двигателя и трансмиссии снижает частоту вращения двигателя для данной скорости автомобиля, что увеличивает экономию топлива.

  Если автомобиль имеет достаточно большую нагрузку, возможно проскальзывание муфты блокировки, что может вызвать чрезмерный нагрев и износ.Как предотвратить пробуксовку сцепления? Поскольку муфта гидротрансформатора удерживается на месте давлением масла, можно увеличить давление для более прочной блокировки, хотя слишком высокое давление может повредить сальники трансмиссии. Другой способ — использовать многоэлементное сцепление, которое помещает дополнительный слой фрикционного материала между диском сцепления и передней крышкой. Третий метод — использовать более качественный материал на поверхности сцепления, четвертый — увеличить поверхность сцепления. Гидротрансформатор ASNU Taipan использует два последних метода, если это применимо.Поверхность сцепления покрыта углеродно-керамическим материалом, который тонко протравлен, чтобы масло могло стекать во время блокировки. Это улучшает удерживающую способность муфты блокировки. В моделях Dodge общая площадь сцепления также увеличивается на 33%.

  Какие еще есть способы улучшить гидротрансформатор? Мы уже обсуждали использование настроенной скорости сваливания и более прочной муфты блокировки. Еще одна область, которую можно улучшить, — это передняя крышка, то есть сторона преобразователя, обращенная к маховику двигателя или гибкой пластине (и прикрепленная к нему).

  Поскольку передняя крышка соединяется непосредственно с двигателем, она подвергается невероятным нагрузкам. Многие серийные гидротрансформаторы используют штампованную стальную переднюю крышку, потому что они дешевле, но при высоких нагрузках они могут согнуться или деформироваться. Решение — использовать переднюю крышку заготовки.

  С технической точки зрения деталь заготовки — это то, что изготовлено из цельного куска материала. Некоторые производители гидротрансформаторов используют сплошной диск и приваривают его к боковой стенке, в то время как другие просто приваривают усиливающее кольцо к стандартной крышке из штампованной стали.Это снижает прочность покрытия и может привести к его деформации под нагрузкой. Самые прочные крышки изготавливаются с высокой точностью из цельной стальной заготовки, которая затем приваривается к рабочему колесу, образуя внешнюю оболочку. Как видите, гидротрансформатор — это не просто «черный ящик». Это сложное устройство, которое при правильной настройке может оказать огромное влияние на производительность, экономичность и долговечность вашего автомобиля, а также превратить вашу автоматическую коробку из «слякоти» в электростанцию!

  Преобразователи крутящего момента

  — обзор

  Автоматическая коробка передач

  Подавляющее большинство легковых и легких грузовиков, продаваемых в США, оснащены автоматическими коробками передач.Большинство этих трансмиссий имеют электронное управление. Конфигурация автоматической коробки передач состоит из гидротрансформатора и ряда планетарных редукторов.

  Коробка передач (автоматическая или ручная) — это система передач, которая регулирует соотношение частоты вращения двигателя к частоте вращения колес. По сути, трансмиссия позволяет двигателю работать в оптимальном рабочем диапазоне независимо от нагрузки или скорости автомобиля. Он обеспечивает передаточное отношение между частотой вращения двигателя и скоростью транспортного средства, так что двигатель обеспечивает достаточную мощность для движения транспортного средства на любой скорости.Любая зубчатая передача, соединяющая пару валов, по которым передается крутящий момент / мощность, является механическим эквивалентом электрического трансформатора. Подобно тому, как трансформатор может максимизировать мощность, передаваемую от источника к нагрузке, система зубчатых передач имеет возможность максимизировать передачу мощности двигателя нагрузке на ведущих колесах при поддержании частоты вращения двигателя (под нагрузкой) на приемлемых значениях.

  Для достижения оптимальной передачи мощности на нагрузку с механической коробкой передач водитель выбирает правильное передаточное число из набора возможных передаточных чисел (обычно от трех до пяти для легковых автомобилей).Автоматическая коробка передач выбирает передаточное число с помощью системы автоматического управления.

  Конфигурация автоматической коробки передач состоит из механизма гидравлической муфты, известного как гидротрансформатор, и системы планетарных передач. Гидротрансформатор образован парой структур полутороидальной формы (т. Е. Объекта в форме пончика, разделенного по плоскости симметрии). Рис. 6.28 представляет собой схематический эскиз преобразователя крутящего момента, показывающий два полутороида.

  Фиг.6.28. Конфигурация гидротрансформатора.

  Один из тороидов приводится в движение двигателем через входной вал и называется насосом. Другой находится в непосредственной близости и называется турбиной. И насос, и турбина имеют лопатки, расположенные почти в осевых плоскостях. Кроме того, к раме прикреплен ряд лопаток, которые называются реактором. Вся конструкция установлена ​​в герметичной камере и заполнена гидравлической жидкостью (то есть трансмиссионной жидкостью). Когда насос вращается двигателем, гидравлическая жидкость циркулирует, как показано стрелками на рис.6.28. Жидкость сталкивается с лопатками турбины, передавая ей крутящий момент. Гидротрансформатор представляет собой гидравлическую муфту для передачи крутящего момента двигателя и мощности на турбину от двигателя. Крутящий момент, который прикладывается к насосной части гидротрансформатора, является крутящим моментом моторного тормоза ( T _b ). Обозначая крутящий момент, прилагаемый к выходному валу турбиной T _T , этот последний крутящий момент определяется как T _T = T _R T _b , где T _R — это коэффициент увеличения крутящего момента гидротрансформатора.Однако свойства преобразователя крутящего момента таковы, что, когда транспортное средство остановлено в соответствии с неподвижной турбиной, двигатель может продолжать вращаться (как это происходит, когда транспортное средство остановлено при работающем двигателе). Обычно, когда автомобиль остановлен и выходной вал гидротрансформатора не вращается, двигатель работает на холостом ходу и производит минимальную мощность T _b . Лопатки турбины заблокированы, а значение T _T достаточно низкое, чтобы только небольшой крутящий момент, прикладываемый к колесам тормозами, мог остановить транспортное средство.

  Подробная аналитическая модель гидротрансформатора приводится в статье Аллена Котвицкого. ¹ В этой статье объясняется, что преобразователь крутящего момента представляет собой форму устройства гидравлической муфты, в которой добавлен реактор, который жестко соединен с корпусом трансмиссии и обычно не вращается. Однако эффективность преобразователя крутящего момента повышается всякий раз, когда реакция крутящего момента на жидкость равна нулю, позволяя реактору свободно вращаться. Гидротрансформатор заполнен трансмиссионной жидкостью, которая циркулирует через насос-турбину-реактор за счет вращения насоса за счет вращения коленчатого вала двигателя.Эта жидкость течет по кольцевому пути, как показано на рис. 6.28. Физический принцип работы, на котором основана гидравлическая муфта или преобразователь крутящего момента, заключается в том, что крутящий момент в любой такой системе является результатом скорости изменения углового момента во времени. В приведенной выше ссылке показано, что крутящие моменты насоса T _p и турбины T _t равны

  (6.60) Tp = AωpQ + BQ2TT = AωpQ − CωtQ + DQ2

  . где ω _p = угловая скорость насоса (рад / с), ω _t = угловая скорость турбины (рад / с) и Q = объемный расход жидкости

  A = ρRpx2

  B = ρRpxtanαpxApx − RrxtanαrxArx

  C = ρRtx2

  и

  D = ρRpxApxtanαpx − RrxAtxtanαtx

  , где ρ — плотность трансмиссионной жидкости.

  В этих уравнениях двойной индекс у переменной означает первый индекс p → насос, r → реактор и t → турбина, а второй индекс e → вход и x → выход. Параметры с двойным индексом имеют следующее значение:

  A — это площадь поперечного сечения преобразователя по нормали к кольцевому потоку ( p ).

  R — радиус от оси преобразователя.

  α — угол лезвия элемента относительно оси.

  Далее показано, что объемный расход определяется как

  (6,61) Q = −Hωt − Gωp2I + Hωt − Gωp2 + 4IEωp2 + Fωt22I12

  , где E , F , G , H и I — константы, указанные в цитируемой ссылке. В этой ссылке разработана эмпирическая оценка коэффициентов полинома первого порядка на основе линейной регрессии для Q вида:

  Q≈α1ωp + βωt

  , где предполагается ωt≅Sωp

  , где S — соотношение скоростей.

  Используя это приближение, в ссылке показано, что коэффициент крутящего момента T _R определяется как

  (6,62) TR = TTTp = A + Dα1ωp + Dβ − CωtA + Bα1ωp + Bβωt

  , где

  α1 = EIE + FG2 / h3 + G2I

  β = FGHIE + FG2 / h3-h3I

  Эта упрощенная модель, показанная в ссылке, хорошо коррелирует с экспериментальными данными и обычно достаточна для разработки средств контроля передачи.

  Планетарная зубчатая передача состоит из трех типов зубчатых колес, соединенных вместе, как показано на рис.6.29A. Внутренняя шестерня известна как солнечная шестерня. Есть три шестерни, зацепленные с одной и той же шестерней под равными углами, которые известны как планетарные шестерни. Эти три шестерни связаны между собой клеткой, которая поддерживает их оси. Третья шестерня, известная как кольцевая шестерня, представляет собой часть цилиндра с зубьями шестерни внутри. Кольцевая шестерня входит в зацепление с тремя планетарными шестернями.

  Рис. 6.29. Схема конфигурации АКПП. (A) Конфигурация планетарной передачи; (B) Иллюстративная конфигурация трансмиссии.

  Во время работы одна или несколько из этих зубчатых передач закреплены на картере коробки передач с помощью набора муфт с гидравлическим приводом. Действие планетарной зубчатой ​​передачи определяется тем, какой комплект или комплекты сцеплений включены. Например, если коронная шестерня удерживается неподвижно и входная мощность (крутящий момент) подается на солнечную шестерню, планетарные шестерни вращаются в том же направлении, что и солнечная шестерня, но с увеличенным крутящим моментом. Обозначим входной крутящий момент, приложенный к солнечной шестерне, и угловую скорость вала, приводящего в движение эту зубчатую систему, как T _i и ω _i , соответственно.Выходной крутящий момент и его частота вращения обозначены T _o и ω _o соответственно. Модель для этой системы зубчатых колес составляет

  (6,63) To = gTiωo = ωi / g

  , где g — передаточное число:

  g = Np / Ns

  N _s — число зубьев солнечной шестерни, а N _p — количество зубьев планетарной шестерни.

  Если сепаратор планетарной шестерни зафиксирован, солнечная шестерня приводит в движение коронную шестерню в противоположном направлении, как это происходит при передаче заднего хода.Если все три набора шестерен прикреплены друг к другу, а не к корпусу трансмиссии, достигается прямой привод (передаточное число = 1).

  Типичная автоматическая трансмиссия имеет ряд планетарных зубчатых передач (обозначенных г ₁ , г ₂ и г ₃ на рис. 6.29B), каждая со своим собственным набором гидравлических задействованные муфты, как схематически изображено на рис. 6.29B. В автоматической коробке передач с электронным управлением муфты приводятся в действие электрически или электрогидравлически с помощью приводов соленоидного типа, описанных в главе 5.

  Большинство автоматических трансмиссий имеют три передаточных числа переднего хода, хотя у некоторых есть два, а у некоторых четыре и более, и все имеют задний ход. Правильно используемая механическая коробка передач обычно имеет преимущества по эффективности по сравнению с автоматической коробкой передач (из-за потерь мощности в гидротрансформаторе), но автоматическая коробка передач является наиболее часто используемой трансмиссией для легковых автомобилей в Соединенных Штатах. В прошлом автоматические трансмиссии управлялись с помощью гидравлической и пневматической системы, но в современных транспортных средствах обычно используется электронное управление как часть интегрированной системы управления трансмиссией.Система управления должна определять правильное передаточное число, определяя выбранную водителем команду, положение педали акселератора, нагрузку на двигатель и движение автомобиля. Еще раз, как и в случае электронного управления двигателем, электронное управление коробкой передач может оптимизировать управление коробкой передач. Однако, поскольку двигатель и трансмиссия функционируют вместе как единое целое, разумно управлять обоими компонентами в одном электронном контроллере. Правильное передаточное число фактически вычисляется в блоке электронного управления трансмиссией системы управления трансмиссией.

  На рис. 6.29B схематично изображена трансмиссия, обозначающая двигатель E , преобразователь крутящего момента (TC), систему передач, дифференциал D (с передаточным числом g, _D ) и оси с ведущие колеса (которые могли быть передними или задними). Конфигурация и принципы работы дифференциала объясняются далее в этой главе. Для простоты удобно предположить, что правое и левое ведущие колеса (или все четыре ведущих колеса для полного привода) идентичны и представляют комбинированный момент нагрузки T _L на ведущую ось.В этом случае выходной крутящий момент трансмиссии T _o равен

  To = TL / gD

  . n = 1,2,…, N ). Соответствующая передача выбирается системой управления, которая управляет правильным набором муфт через электрогидравлический привод (например, электромагнитный клапан, подающий трансмиссионную жидкость под давлением к комплекту муфт).Для систем шестерен, соединенных последовательно, общее передаточное число g от выхода гидротрансформатора к нагрузке равно

  (6,64) gT = gD∏n = 1Ngn

  В противном случае для параллельно соединенной системы шестерен, как показано на рис. . 6.29B, передаточное число задается формулой

  (6,65) gT = gDgn

  . Хотя существует множество возможных режимов управления трансмиссией в зависимости от условий эксплуатации транспортного средства и команд водителя, в иллюстративном примере режима максимизируется мощность, передаваемая на нагрузку. (ведущие колеса) для заданной мощности торможения двигателем ( P _b = T _b ω _e ).Простая приближенная и искусственная модель для объяснения максимальной передачи мощности через зубчатую передачу основана на электрической эквивалентной схеме, в которой крутящий момент аналогичен напряжению ( В, ), а угловая скорость вала, по которому прилагается крутящий момент, аналогична току. Я . Как и в случае с механической мощностью, электрическая мощность P _e для чисто резистивных цепей определяется как

  Pe = VI

  Импеданс z определяется как

  z = V / I

  Для переменного тока электрическая цепь, мощность, передаваемая на нагрузку через трансформатор отношения витков N ₂ / N ₁ = r максимизируется, когда

  r = RLRs

  R _s = источник сопротивление и R _L = сопротивление нагрузки.

  Механический эквивалент импеданса Z _м определяется как T / ω . Для этой искусственной модели предполагается, что доступная мощность двигателя фиксируется углом дроссельной заслонки и что внутренние потери на трение пропорциональны ω _e . В данной модели зубчатая передача с передаточным числом г аналогична трансформатору с передаточным числом г .

  Основываясь на аналогии трансформатора с зубчатой ​​передачей, передаточное число, которое максимизирует передачу мощности двигателя на мощность нагрузки ( P _L = T _L ω _L ) g ∗ равно приблизительно равным

  g * = TL / ωLTb / ωe

  В этой простой модели трансмиссии контроллер запрограммирован на выбор ближайшего доступного передаточного числа из набора возможных вариантов до g *.Однако на практике критерии выбора передачи основаны на оптимизации топливной экономичности двигателя, за исключением условий сильного ускорения, для которых выбор передачи обычно таков, что двигатель работает с почти максимальным крутящим моментом.

  Другой режим управления трансмиссией заключается в максимальном увеличении крутящего момента ведущей оси T _L , тем самым максимизируя ускорение транспортного средства всякий раз, когда команда водителя приводит к полностью открытой дроссельной заслонке (WOT). Этот режим требует максимально доступного передаточного числа при условии, что частота вращения двигателя остается близкой к точке максимального тормозного момента.

  Соответствующие муфты приводятся в действие давлением трансмиссионной жидкости, действующим на поршневые механизмы. Давление включается в соответствующей муфте через электромагнитные клапаны, на которые под давлением подается жидкость для автоматической коробки передач. Соленоиды представляют собой исполнительные механизмы, которые получают электрический сигнал от системы управления трансмиссией, как описано в главе 5.

  Во время нормального движения электронный контроллер трансмиссии определяет желаемое передаточное число на основе измерений нагрузки двигателя и числа оборотов в минуту, а также числа оборотов выходного вала коробки передач.Эти измерения частоты вращения выполняются с использованием бесконтактных датчиков угловой скорости (обычно магнитных по своей природе), как объяснено в главе 5. После определения этого желаемого передаточного числа однозначно определяется набор включаемых муфт, и управляющие сигналы отправляются на соответствующие муфты. .

  Обычно наивысшее передаточное число (то есть отношение скорости входного вала к скорости выходного вала) желательно, когда транспортное средство движется на низкой скорости, например, при ускорении после остановки. Когда скорость автомобиля увеличивается после остановки, достигается уровень переключения, при котором выбирается следующее низшее передаточное число.Этот порог переключения (переключения передач) является возрастающей функцией нагрузки, измеряемой датчиком массового расхода воздуха или абсолютного давления в газе.

  Иногда (особенно при постоянной скорости движения транспортного средства) водитель требует увеличения мощности двигателя (например, для резкого ускорения). В этом случае контроллер переключается на более высокое передаточное число, что приводит к более высокому ускорению, чем было бы возможно при предыдущей настройке передачи. В условиях устойчивого крейсерского движения передаточное число трансмиссии равно единице, а общее передаточное число от двигателя к ведущим колесам составляет г _D (т.е.е., передаточное число дифференциала). Функциональную взаимосвязь между передаточным числом и рабочим режимом часто называют «графиком переключения», который программируется в ПЗУ.

  Причины успеха в автомобильной промышленности

  1. Название

  В традиционной автоматической коробке передач преобразователь крутящего момента устанавливается между двигателем и трансмиссией. Этот основной компонент содержит рабочее колесо, рабочее колесо турбины и направляющее колесо. Приводимая двигателем, лопасть крыльчатки улавливает масло в корпусе, которое создает поток, который задерживает движение турбинного колеса.Этот принцип обеспечивает плавный запуск и отделяет трансмиссию от вибраций двигателя (называемых отклонениями двигателя).

  2. Планетарная передача
  

  Автоматическая трансмиссия с гидротрансформатором содержит несколько подключенных планетарных шестерен. Каждый состоит из солнечной шестерни и трех планетарных шестерен. Различные способы соединения вращающихся компонентов (разъединение или торможение) создают различные передаточные числа или переключения. Сегодня планетарные редукторы выделяются своей высокой эффективностью, которая стала возможной благодаря интеллектуальному управлению и высокоэффективным компонентам.Таким образом, миллионы планетарных шестерен могут быть изготовлены всего за несколько секунд, как показано в этом видео:

  3. Разработка автоматических преобразователей крутящего момента
  

  Автоматические преобразователи крутящего момента помогают обеспечить максимальную отдачу от водителей. уровень комфорта вождения. Автомобиль запускается и приводится в движение очень плавно (с помощью гидротрансформатора), при этом поддерживаются постоянно комфортные условия движения. В последние годы количество шестерен, встроенных в трансмиссии, увеличивалось, что позволяет двигателю полностью соответствовать скорости вращения колес.Это позволяет двигателю работать в оптимальном диапазоне оборотов даже на относительно высоких оборотах. Это, естественно, приводит к снижению расхода топлива и повышению комфорта водителя.

  4. Будущее автоматических преобразователей крутящего момента
  

  Подключаемые гибридные двигатели все чаще используют автоматические преобразователи крутящего момента. Они сочетают в себе мощность двигателей внутреннего сгорания и электродвигателей. В результате эксперты прогнозируют, что в будущем потребуется меньше шестерен.Это связано с тем, что электродвигатели будут управлять движением автомобиля в зависимости от конкретных дорожных ситуаций (например, при запуске автомобиля). Следовательно, двигатель внутреннего сгорания будет использоваться реже, и количество необходимых передач уменьшится. Например, автоматические преобразователи крутящего момента в некоторых современных подключаемых гибридах используют только шесть передач.

  5. Проникновение на рынок автоматических гидротрансформаторов
  

  Проникновение гидротрансформаторов на рынок в Европе и Северной Америке на протяжении десятилетий было неодинаковым.Согласно статье в немецком автомобильном журнале Automobilwoche за 2016 год, только 16,7% легковых автомобилей в Европе оснащены автоматическим преобразователем крутящего момента по сравнению с 73,7% в США. постоянно растет в Европе. Для некоторых автомобилей класса люкс механические коробки передач доступны только для ограниченного числа типов двигателей. Многие эксперты считают, что гибридизация, электрификация и системы автономного вождения будут продолжать расти на рынке.

  Конкуренция

  (Рынок) Конкуренция между автоматическими преобразователями крутящего момента и трансмиссиями с двойным сцеплением доминирует в производстве автоматических трансмиссий в течение многих лет. В этом контексте коробки передач с двойным сцеплением выделяются среди других своей эффективностью и быстрым переключением, а автоматические преобразователи крутящего момента отличаются повышенным комфортом.

  Производство трансмиссий: пять фактов об автоматических преобразователях крутящего момента Последнее изменение: 18 марта 2021 г., Маркус Исгро

  Что такое преобразователь крутящего момента 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. Движение? 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 автоматическими автомобилями, 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 многими способами, особенно сейчас, когда технологии стали настолько продвинутыми.

  Это решение использует немного физики и много умственных способностей, используя гидравлическую муфту, ряд 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 нее.

  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 уехать, 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 одинаковой скоростью двигателя. По мере того, как 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

  6 признаков неисправности гидротрансформатора

  Автомобили с автоматической коробкой передач имеют преобразователь крутящего момента как часть трансмиссии. Это один из ключевых компонентов, который позволяет автомобилю или грузовику автоматически переключаться между передачами. Он преобразует мощность двигателя в гидравлическое давление, которое в конечном итоге управляет переключением передач.Отказ гидротрансформатора — одна из наиболее распространенных проблем трансмиссии, которую мы видим, и когда он выходит из строя, это обычно приводит к другим внутренним повреждениям трансмиссии.

  Гидротрансформатор — это чувствительный элемент оборудования, наполненный жидкостью для автоматической коробки передач, которая создает гидравлическое давление, необходимое для правильной работы. Есть несколько признаков того, что у вас может быть проблема с гидротрансформатором:

  1. Потеря ускорения

  Если ваш автомобиль кажется более медленным, чем обычно, или он физически вздрагивает, когда вы нажимаете на педаль газа — как будто он изо всех сил пытается разогнаться, как обычно, — это признак того, что возможны проблемы с трансмиссией, а преобразователь крутящего момента неисправен. вероятный виновник.

  2. Проскальзывание между шестернями

  Автомобили с автоматической коробкой передач должны плавно переключаться между передачами. Обычно это до некоторой степени чувствуется, особенно при быстром ускорении или замедлении. Однако вы также можете почувствовать скольжение автомобиля при переключении между передачами или заметить, что у него проблемы с удержанием определенной передачи. Если переключение передач кажется грубым или странным, велика вероятность, что у вас проблема с гидротрансформатором.

  3. Автомобиль вообще не переключается

  Верным признаком неисправности гидротрансформатора является то, что автомобиль вообще не переключается на определенную передачу.Если вы не можете заставить его включить задний ход или передний привод не включается, то, вероятно, что-то не так с гидротрансформатором.

  4. Трансмиссия перегревается

  Как и ваш двигатель, ваша трансмиссия оснащена чувствительным датчиком температуры, который предупредит вас о перегреве трансмиссии. Перегрев трансмиссии — серьезная проблема, поэтому вам нужно, чтобы ваш автомобиль осмотрел специалист по трансмиссии как можно скорее. Это может быть неисправный преобразователь крутящего момента или какое-либо другое внутреннее повреждение, которое необходимо устранить.

  5. Утечка трансмиссионной жидкости

  Трансмиссионная жидкость жизненно важна для исправности и работоспособности гидротрансформатора (и трансмиссионной системы в целом). Уплотнения гидротрансформатора могут быть легко повреждены или со временем изношены, поэтому они являются частым источником утечек трансмиссионной жидкости. Каждый раз, когда вы видите утечку трансмиссионной жидкости, вы не хотите рисковать. Это ранний признак того, что что-то не так, и если его игнорировать, то это может привести к серьезным внутренним повреждениям.

  6. Неисправная трансмиссионная жидкость

  Если вы проверите свою трансмиссионную жидкость и заметите, что она темная, подгоревшая, молочно-белого цвета или заполнена мусором, например металлической стружкой, то вам нужно немедленно отремонтировать трансмиссию. Это может быть все, что вам нужно, чтобы снова запустить свежую жидкость в системе. Это также может быть признаком внутренних проблем трансмиссии или гидротрансформатора, поэтому надлежащий осмотр у опытного специалиста по трансмиссии также является хорошей идеей.

  Это несколько общих признаков отказа гидротрансформатора и других потенциальных проблем с трансмиссией.Если вы находитесь в районе Центральной долины и думаете, что у вас могут быть проблемы с трансмиссией, обратитесь в компанию Ralph’s Transmission в Модесто за лучшими услугами по ремонту и техническому обслуживанию трансмиссии.