Устройство, принцип работы, неисправности гидротрансформатора акпп

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.

Неисправности гидротрансформатора

АКПП с гидротрансформатором является надежным агрегатом, но иногда встречаются поломки как в планетарном узле, так и в бублике.

Симптомы неисправности гидравлического трансформатора:

• незначительное пробуксовывание при начале движения;
• вибрации и жужжание при движении транспортного средства;
• толчки при смене положения рычага селектора;
• механические шумы и стуки;
• снижение разгонных характеристик;
• запах расплавленной пластмассы;
• при выборе ступеней мотор глохнет;
• появление металлической стружки на щупе;
• снижение уровня трансмиссионной жидкости;
• шуршание в области бублика, которое может исчезнуть при начале движения.

Основные поломки гидротрансформатора:

1. Повышенный износ опорных или промежуточных подшипников. При работе автомобиля в холостом режиме появляется характерный незначительный механический шум, исчезающий по мере увеличения скорости движения транспорта. Устраняется заменой вышедших из строя деталей.
2. Вибрация, сначала появляющаяся при движении на высокой скорости, со временем увеличивающаяся и возникающая при всех режимах движения машины. Причиной этого является снижение свойств рабочей жидкости и загрязненность масляного фильтра. Лечится заменой старой трансмиссионной жидкости на новую качественную ATF жидкость, установкой нового фильтра.
3. Падение разгонных характеристик автомобиля. Происходит из-за высокого износа обгонной муфты, вызывающей прекращение функционирования статора бублика и невозможности повышения вращающего момента. Для устранения неисправности необходимо заменить поврежденную деталь.
4. При движении возникает сильный металлический стук и скрежет. Причиной такой поломки является разрушение лопастей насоса, турбины или статора. Данная неисправность устраняется заменой вышедших из строя составляющих или установкой нового гидротрансформатора.
5. Запах расплавленного пластика возникает из-за перегрева агрегата, причиной которого может стать снижение уровня рабочей жидкости, засоренность охлаждающей системы коробки. Для устранения последствий перегрева необходимо заменить поврежденные пластиковые компоненты, прочистить систему охлаждения АКПП и полностью обновить трансмиссионную жидкость.
6. Появление мелкой металлической стружки на щупе указывает в большинстве случаев на высокий износ торцевой шайбы. Эта неисправность устраняется путем установки новой детали, взамен поврежденной, и обновлением рабочей жидкости для удаления стружки.
7. Машина глохнет при изменении режима функционирования АКПП или смене положения селектора. Причиной этого являются сбои в работе электроники, приводящие к блокировке бублика. Для устранения данной неисправности необходима профессиональная диагностика блока управления АКПП, при необходимости замена вышедших из строя электронных проборов.
8. Прекращение движения транспортного средства. Происходит из-за отсутствия передачи вращающего момента от мотора к АКПП вследствие срезания шлиц на центростремительной турбине. В редких случаях подобная неисправность возникает при сбоях в электронном управлении. Проблема устраняется восстановлением шлиц (при возможности — это осуществить) или установкой нового гидравлического трансформатора.
9. Уменьшение уровня рабочей жидкости. Причиной этого является нарушение герметичности корпуса (течи в районе сальников и уплотнителей). Устраняется заделыванием места протекания, заменой протекающих компонентов или установкой нового бублика.

При появлении любого из вышеперечисленных симптомов необходимо срочно обратиться на станцию техобслуживания для проведения диагностических процедур и осуществления ремонта узла или его замены. Своевременный ремонт гидротрансформатора позволит избежать возникновения дальнейших поломок и существенно сократит затраты на ремонт АКПП.

Самостоятельный ремонт бублика достаточно сложная процедура из-за цельности и герметичности агрегата. Для замены вышедших из строя деталей следует аккуратно разрезать корпус, а после ремонта тщательно и герметично запаять.

В некоторых случаях при наличии серьезных и многочисленных повреждений различных составляющих гидравлического трансформатора со стороны финансовой составляющей проблемы бывает дешевле установить новый агрегат, чем устранять неисправности в старом.

Как работает гидротрансформатор?

Как показано на рисунке выше, существуют четыре компонента внутри очень крепкого корпуса гидротрансформатора:

1. Насос
2. Турбина
3. Статор
4. Трансмиссионное масло

Корпус гидротрансформатора крепится болтами к маховику двигателя, то есть корпус всегда крутится с той же скоростью, с какой крутится коленвал двигателя. Плавники, которые составляют насос гидротрансформатора, крепятся к корпусу, поэтому они также вращаются с одинаковой скоростью, что и двигатель. Гидротрансформатор в разрезе на рисунке ниже показывает, как всё это связано внутри гидротрансформатора.

Насос внутри гидротрансформатора является одним из видов центробежных насосов. В то время как он вращается, жидкость движется направленно от центра к краям, примерно как вращающийся барабан стиральной машины во время отжима бросает воду и одежду по своим стенкам. В то же время, так как жидкость устремляется от центра, в это центре создаётся вакуум, который привлекает ещё больше жидкости.

Затем жидкость поступает в лопасти турбины, которая связана с передачей. Именно турбина заставляет передачу крутиться, что в основном и приводит в движение Ваш автомобиль. Так как же жидкость (точнее, масло) поступает из насоса к турбине?! Дело в том, что в то время, как жидкость эта устремляется от центра к краям насоса, она встречает на своём пути лопасти насоса, которые направлены таким образом, что жидкость рикошетит о них и направляется уже вдоль оси вращения насоса прочь от него – к турбине, которая как раз и расположена напротив насоса.

Лопасти турбины также немного искривлены. Это означает, что жидкость, которая поступает в турбину снаружи, должна изменить своё направление, переместившись в центр турбины. Именно это направленное изменение вызывает вращение турбины.

Чтобы ещё проще представить принцип работы гидротрансформатора, представим ситуацию с расположенными друг напротив друга на небольшом расстоянии (допустим, около одного метра) комнатными вентиляторами и направленными друг напротив друга – если включить один из вентиляторов, то он за счёт своих искривлённых лопастей погонит воздух от себя к вентилятору, который стоит напротив него, а тот, в свою очередь, начнёт вращаться, потому как его лопасти также искривлены и поток воздуха толкает их все в какую-либо одну сторону (именно в ту сторону, в какую и начнёт вращаться вал вентилятора).

Но мы всё ещё двигаемся далее: жидкость выходит из турбины в её центре, двигаясь опять же в другом – противоположном направлении, чем то, в котором она когда-то вошла в турбину – то есть снова по направлению к насосу. И вот здесь заключается большая проблема – дело в том, что по своей конструкции (точнее, по конструкции своих лопастей, насос и турбина вращаются в противоположные стороны, и, если жидкости будет разрешено попасть обратно в насос, то это будет сильно замедлять двигатель. Вот почему гидротрансформатор имеет статор, который, благодаря своей конструкции, изменяет направление движения масла, и, таким образом, остаточная энергия, которая возвращается от турбины к насосу, идёт в дело – немного помогая двигателю раскручивать насос. 

Важно отметить, что скорость вращения турбины никогда не будет равной скорости вращения насоса, а КПД в гидротрансформаторе даже близко не будет стоять к механическим шестерёнчатым механизмам, передающим крутящий момент. Именно поэтому у автомобиля с АКПП значительно более высокий расход топлива. Для борьбы с этим эффектом, большинство автомобилей имеет гидротрансформатор, снабжённый блокировочной муфтой

Когда требуется, чтобы две половинки гидротрансформатора (насос и турбина) вращались с одинаковой скоростью (это происходит, например, когда автомобиль движется на высокой скорости), блокировочная муфта блокирует их вместе намертво, что исключает проскальзывание насоса относительно турбины и, таким образом, повышает эффективность расхода топлива.

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.

Рекомендации по обслуживанию и эксплуатации ГДТ

Применение «бублика» в трансмиссии упрощает и облегчает управление автомобилем даже в тяжелых условиях. Однако, АКПП с гидротрансформатором при сравнении с МКПП проигрывает по параметрам:

• низкий КПД без применения блокировки;
• расход топлива на 10% выше;
• малый диапазон изменения крутящего момента «бублика» и необходимость установки планетарного редуктора;
• сложность конструкции и обслуживания;
• высокая стоимость.

Чтобы стать постоянным клиентом мастерской по ремонту гидротрансформатора АКПП, нужно соблюдать два правила:

• как можно чаще вжимать педали газа и тормоза в пол, чтобы быстрее истереть фрикцион муфты блокировки в абразивную пудру, загрязнить масло и ускорить износ автомата;
• никогда не менять жидкость, особенно, если она черная, горячая, а уровень выше или ниже нормы.

Если серьезно, то ГДТ выходит из строя медленно и незаметно для водителя. Явный сигнал неисправности — течь масла в месте соединения гидротрансформатора и двигателя. Другие признаки неполадки могут проявляться уже на стадии распространения «заболевания» по все АКПП. Поэтому, если автомобиль ведет себя странно: медленно разгоняется, увеличил расход топлива, при движении появляется вибрация — нужно отправить машину на проверку.

Перед самостоятельным осмотром коробки нужно изучить устройство и особенности конкретной модели АКПП. Чтобы добраться до гидротрансформатора, придется снимать всю коробку. Без распила и разборки отремонтировать «бублик» не получится. Промывка гидротрансформатора растворителями может повредить колесам и «разъесть» сальники.

После ремонта и сборки АКПП необходима балансировка гидротрансформатора. Не все сервисы проводят эту операцию, поскольку она трудоемка и проблематична. ГДТ работает на высоких оборотах — дисбаланс или нарушение соосности валов выведут из строя не только «бублик», но и всю АКПП.

Как продлить жизнь гидромуфте автоматической КПП

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

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

Срок службы АКПП с гидротрансформатором при своевременной замене масла и фильтров может составить более 300 тыс. км. При пробеге более 150 тыс. км в большинстве случаев требуется ремонт или замена основных деталей устройства — корпуса, муфт, турбины и др.

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

Признака поломки ГДТ:

• наличие пропадающих при начале движения или повышении оборотов механических или металлических звуков при смене скоростей;
• присутствие посторонних вибраций при наборе скорости более шестидесяти километров в час;
• рывки при переключении передач;
• увеличение потребления топлива;
• плохая динамика разгона автомобиля;
• полная остановка транспортного средства на передачи и невозможность дальнейшего движения;
• следы масла, остающиеся на месте стоянки под моторным отделом автомобиля;
• запах гари и другие признаки перегрева.

При появлении любых из перечисленных симптомов неисправности гидротрансформатора коробки передач, необходимо немедленно обратиться на станцию технического обслуживания для проведения диагностики и выяснения причин поломки. Стоит понимать, что без применения специального оборудования точно определить причину проблемы в данном случае навряд ли удастся.

Поведенческие симптомы выхода из строя гидротрансформатора АКПП

Существует ряд типовых признаков в поведении машины, явно указывающих на то, что гидротрансформатор неисправен. Так, к ним относится:

• Небольшая пробуксовка автомобиля при старте. Особенно хорошо это чувствуется в автомобилях, которые трогаются со второй скорости (предусмотрено автопроизводителем). Так, при старте с места машина короткое время (около двух секунд) не реагирует на педаль акселератора, и очень слабо разгоняется. Однако по прошествии этого короткого времени все симптомы пропадают и автомобиль двигается в обычном режиме.
• Вибрация в городском режиме езды. Зачастую при скорости движения около 60 км/ч ± 20 км/ч.
• Вибрация автомобиля при нагрузке. В частности, при езде в гору, буксировке тяжелого прицепа или просто при перевозке тяжелого груза. В таких режимах на коробку передач, и в том числе на гидротрансформатор, оказывается значительная нагрузка.
• Рывки автомобиля с АКПП при равномерном движении или при торможении двигателем. Зачастую рывки сопровождаются ситуациями, когда двигатель попросту глохнет в движении и/или при переключении передач. Зачастую подобные симптомы указывают на то, что вышла из строя электроника, управляющая гидротрансформатором. В таких аварийных случаях автоматика может попросту заблокировать «бублик».

Поломки гидротрансформатора по своим признакам очень похожи с поломками других элементов автоматической трансмиссии. Поэтому необходимо выполнять дополнительную диагностику.

Звуковые симптомы

Симптомы выхода из строя гидротрансформатора АКПП можно определить и на слух. Выражается это в следующих признаках:

• Шум гидротрансформатора при переключении скоростей. После того как двигатель набирает обороты, и соответственно, увеличивается скорость, указанный шум пропадает.
• В более редких случаях вой гидротрансформатора будет слышен при движении машины на указанной скорости около 60 км/ч. Зачастую указанный вой сопровождается вибрацией.

Шум исходит из коробки-автомата, поэтому водителю на слух порой сложно определить, что гудит именно гидротрансформатор. Поэтому при появлении посторонних шумов, исходящих из системы трансмиссии желательно выполнить дополнительную диагностику, поскольку посторонние шумы всегда указывают на какие-либо, даже незначительные, неисправности.

Дополнительные признаки

Существует и ряд дополнительных признаков, указывающих на то, что гидротрансформатор умирает. Среди них:

• Неприятный горелый запах, исходящий из коробки передач. Он явно указывает на то, что системы трансмиссии перегревается, в ней недостаточно смазки и ее элементы, в частности, гидротрансформатор работает в критическом режиме. Зачастую при этом «бублик» частично выходит из строя. Это очень опасный признак и диагностику необходимо выполнить как можно быстрее.
• Обороты двигателя не подымаются выше определенного значения. Например, выше 2000 оборотов в минуту. Эта мера предусматривается управляющей электроникой принудительно в качестве защиты узла.
• Машина перестает ехать. Это самый худший случай, указывающий на то, что гидротрансформатор или его управляющая электроника полностью умерла. В данном случае необходимо выполнить дополнительную диагностику, поскольку причиной данной поломки может быть и другие неисправности.

При возникновении одного или нескольких признаков частичного выхода гидротрансформатора из строя необходимо как можно быстрее диагностировать поломку. И если ремонт «бублика» обойдется в более-менее приемлемую сумму, то использование неисправного гидротрансформатора может привести к поломке более дорогостоящих элементов трансмиссии вплоть до всей АКПП.

Как продлить жизнь гидромуфте автоматической КПП

Чтобы избежать неисправностей в гидротрансформаторе АКПП нужно следовать элементарным правилам, которые помогут продлить срок службы его.

раз в полгода делать профилактику транспортному средству в виде технического осмотра на СТО;
один раз на 90 000 километров делать полную замену масла, один раз на 40000 километров делать частичную замену смазки. Раз в десять тысяч километров проверять уровень трансмиссионной жидкости

Масляное голодание может вызвать поломку гидротрансформатора;
обязательно при замене смазывающей жидкости менять фильтрующее устройство;
раз на 250 тысяч километров делать капитальный ремонт АКПП;
прогревать АКПП в зимнее время перед началом движения в течение пяти минут;
вовремя обращать внимание на различные запахи в салоне, стуки в АКПП, вибрацию, толчки. Если самостоятельно владелец не может определить причину, то обязательно посетить станцию технического обслуживания;
не стартовать резко на автомобилях, которые не предназначены для этого;
не дергать кулису АКПП и резко не переключать передачи;
добавить второй радиатор охлаждения для АКПП в жарких странах или регионах России

Перегрев АКПП может привести к выходу из строя не только гидротрансформатора.

Эксперты говорят, что, следуя всем перечисленным правилам, автовладельцу не понадобиться покупать контрактную или новую АКПП после пробега в 200000 километров.

Признаки неисправности

Признаков серьезных неисправностей гидротрансформатора АКПП может быть несколько. Все они свидетельствуют о скорой поломке ГДТ и выходе из строя.

Признак. Слышен шум, напоминающий биение металлического предмета. При нагрузке он пропадает.

Проблема и решение. Износ подшипников, находящихся между турбиной и насосом. Чтобы удалить эти симптомы и устранить поломку, нужно разобрать гидротрансформатор и заменить подшипники.

Признак. Вибрация АКПП во время разгона выше 60 км/ч или движения автомобиля по ровной поверхности на большой скорости.

Проблема и решение. Загрязнения фильтрующего устройства. Потеря функциональных свойств смазывающего средства. Необходимо сделать полную замену ATF в АКПП и установить новый фильтр. Вполне возможно, что наступило масляное голодание. Необходимо проверить поддон АКПП на потеки.

Признак. Нет движения ни назад, ни вперед.

Проблема и решение. Оборвалось соединение турбины с валом АКПП. Для решения этой неисправности понадобится замена гидротрансформатора. В редких случаях можно обойтись просто заменой шлицевого соединения.

Признак. Автомобиль не может разогнаться и набрать необходимую скорость за короткое время.

Проблема и решение. Вышла из строя обгонная муфта. Необходимо разобрать гидротрансформатор и заменить ее.

Признак. Перегрев масла. АКПП дергается и пинается.

Проблема и решение. Например, при проблемах износа фрикционной накладки поршня блокировки гидротрансформаторного тормоза очень трудно заметить неправильную работу устройства. Из-за этого масло часто перегревается до 140 градусов Цельсия. Перегретая смазка вызывает уничтожает резину сальников ГДТ. Масло начинает течь.

В продолжение этой неисправности является полный износ накладки фрикциона. Ее клееная часть отрывается и путешествует по АКПП. Затем она оседает и приклеивается в неположенных местах вызывая засор. Засор мешает свободной циркуляции масла. Падает давление.

Поэтому и эксперты, и опытные механики на СТО просят автовладельцев проводить регулярное техническое обслуживание. При износе фрикциона – неисправность незаметна. Но в последствие она приводит к полной замене АКПП. Хотя на первоначальных этапах можно было обойтись только сменой накладки фрикциона.

К нечастым поломкам ГДТ относятся следующие проблемы:

• разрушение лопастей турбины и насосного колеса. Приводит к поломке ГДТ. Требуется его полная замена. Проблема определяется только после вскрытия;
• клин обгонной муфты;
• разблокировка обгонной муфты;
• перегрев с разрушением ступицы.

Читать

Устройство и принцип работы гидромеханической коробки передач

Перегрев трансмиссионной жидкости может вызывать быструю потерю функциональных свойств.

Признак. Запах горелой пластмассы, распространяющийся в салоне. Частая проблема на тойотах Камри 50.

Проблема и решение. Забитый радиатор является проблемой в этом случае. Рекомендуется снять и прочистить его. Заменить масло и фильтрующее устройство – обязательно.

Признак. Пинки, задержки во время переключения скоростей зимой.

Причина и решение. Этому может способствовать запуск на холодную. Чтобы избежать этих симптомов у автомата нужен прогрев АКПП зимой. При температуре ниже 0, автовладелец должен прогреть АКПП до рабочей температуры в 70 градусов по Цельсию и только потом начинать движение.

На автомобилях старого года выпуска выходит из строя сама кулиса. Она стопорится в одном положении. Здесь понадобится замена селектора и ручки переключения скоростей. Это можно сделать без снятия автоматической коробки.