Принцип работы акпп с гидротрансформатором тойота

Обновлено: 28.06.2024

Узнай первым о выходе нового полезного контента

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

Устройство гидротрансформатора

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

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

Как работает коробка автомат с гидротрансформатором?

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

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

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

Муфта блокировки ГДТ

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

Составные части муфты блокировки:

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

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

Режимы работы гидротрансформатора

Управление системой блокировки

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

Конструкция современной АКПП имеет сложную, многоступенчатую структуру призванную обеспечить водителю комфорт и удобство за рулем. Одним из ее компонентов является гидротрансформатор. Устройство, разработанное еще в конце прошлого века, до сих пор играет важную роль в работе автоматической коробки передач. Сегодня мы расскажем для чего нужен гидротрансформатор, как он работает, и когда есть причины усомниться в его исправности.

Что такое гидротрансформатор и для чего он нужен

Устройство гидротрансформатора: 1 — маховик двигателя; 2 — корпус; 3 — первичный вал АКПП; 4 — насосное колесо; 5 — статор (реактор); 6 — турбинное колесо;

Гидротрансформатор представляет собой механизм через который осуществляется взаимодействие двигателя и трансмиссии. Благодаря их совместной работе осуществляется плавное переключение скорости, а также эффективная передача крутящего момента от двигателя к колесам.

Гидротрансформатор представляет собой камеру тороидальной формы, которая включает в себя три колеса с лопастями. Насосное колесо соеденено валом с двигателем автомобиля, турбинное колесо подключается к коробке переключения передач, а реактор закрепляется на корпусе гидротрансформатора.

Корпус гидротрансформатора заполнен специальной смазывающей жидкостью. Данная жидкость помогает охлаждать всю конструкцию, предохраняет от механических повреждений и является связующим звеном между лопастями разных колес. .

Как работает гидротрансформатор в АКПП

Движение жидкости в гидротрансформаторе АКПП.

Принцип работы трансформатора основан на передаче энергии путем рециркуляции жидкости в замкнутом пространстве, механически его компоненты между собой не соприкасаются. Благодаря непосредственной связи одного из винтов с коленчатым валом двигателя, а второго — с первичным валом трансмиссии вместе они обеспечивают плавное переключение передач при наборе скорости. При этом он также не дает двигателю заглохнуть в момент нажатия на педаль тормоза и принудительной остановке первичного вала.

Насосное колесо гидротрансформатора вращается вместе с коленвалом двигателя и перемещает жидкость, которая расположена между его лопастями. В результате жидкость вращается относительно оси гидротрансформатора и перемещается вдоль лопастей насосного колеса. После выхода из насосного колеса жидкость попадает на лопасти турбинны и передает ей энергию. После этого поток жидкости попадает на статор и возвращается на насосное колесо. В результате, жидкость внутри гидротрансформатора постоянно перемещается по замкнутому кругу перемещая энергию от насоса к турбине и от двигателя к коробке переключения передач.

Для управления этим процессорм используется электроника, десятки датчиков установленных в автомобиле делают это с безупречной точностью. Автоматика неустанно следит за уровнем давления жидкости и скоростью вращения лопастей в механизме.

Признаки неисправности гидротрансформатора АКПП

Даже самые надежные трансмиссии подвержены износу и неисправностям, в том числе причина поломки может крыться и в работе гидротрансформатора. Определить, что именно он является источником проблем можно по следующим характерным признакам:

Появление легкой вибрации при наборе скорости, особенно это заметно при переключении на третью и четвертую передачи. Причиной может быть загрязнение смазывающей жидкости и, как следствие, загрязнение фильтра. Если долгое не обращать внимание, то со временем вибрационные шумы будут усиливаться, а компоненты гидротрансформатора выходить из строя. Помочь в данном случае может замена фильтра, а также всех смазывающей жидкостей.

При переключении скоростей в коробке отчетливо слышны посторонние звуки. Как правило, их причиной являются опорные подшипники, которые со временем изнашиваются и требуют замены. Также источником шума иногда становятся игольчатые подшипники, но их износ характеризуется появлением шуршания, которое при разгоне автомобиля постепенно исчезает.

Как выглядит гидротрансформатор АКПП.

Автомобиль не может начать движения. Это происходит лишь в крайне запущенных ситуациях, когда были повреждены лопасти турбинного колеса. В основном это происходит при механической деформации корпуса трансформатора и требует непосредственной разборки устройства и замены поврежденных деталей.

Запах горелой пластмассы. Пахнуть может как сама АКПП, так и гидротрансформатор, в котором недостаточно смазывающей жидкости. Это может произойти вследствие разгерметизации корпуса и недостаточном уровне охлаждение крутящихся винтов.

При движении или торможении автомобиля глохнет двигатель. Это явное свидетельство некорректной работы электроники, которая во время не подает гидротрансформатору команды активации.

Несмотря на достаточно простую конструкцию гидротрансформатор выполняет ряд важных функций в составе АКПП автомобиля. Поэтому важно следить за его техническим состоянием и проводить диагностику при появлении первых признаков неисправности.

Самостоятельно диагностировать и устранить проблемы с гидротрансформатором достаточно сложно. Это связано с тем, что симптомы неисправности не всегда точно свидетельствуют о ее источнике и причины шумов из-под капота или подергивании машины на трассе могут быть в совсем другом узле автомобиля.

Чтобы надежно проверить гидротрансформатор на неисправность его необходимо разобрать, при этом слив смазочную жидкость. После чего можно будет оценить состояние лопастных колец, степень их износа и в случае необходимости произвести соответствующий ремонт или замену. Процедура разборки гидротрансформатора достаточно длительна и требует как наличия специального оборудования, так и навыков работы с ним. Кроме того, чтобы добраться до этого узла автомобиля придется сперва выполнить демонтаж коробки передач. Поэтому при возникновении проблес этим узлом лучше сразу обратиться на СТО.

ГДТ (гидротрансформатор) – устройство, которое преобразует и передает крутящий момент от ДВС на ведомые валы КПП. При этом изменение крутящего момента и частоты вращения происходит бесступенчато.

Как правило, конвертер крутящего момента (от англ. torque converter) в устройстве трансмиссии автомобилей используется на машинах с АКПП или вариаторной коробкой передач.

Гидротнасформатор: устройство и принцип работы

ГДТ включает в себя следующие детали:

Насосное колесо;
Реактор (статор);
Турбинное колесо;
Блокировочный механизм;

Указанные детали находятся в едином прочном и герметичном корпусе, который обычно закрепляется на маховике ДВС. Также гидротрансформатор заполнен рабочей трансмиссионной жидкостью ATF, причем в процессе работы масло заметно нагревается и перемешивается внутри ГДТ.

К корпусу гидротрансформатора жестко прикреплено насосное колесо, которое вращается от вала двигателя и создает внутри конвертера потоки трансмиссионной жидкости. Указанные потоки, в свою очередь, вращают реактор, а также турбинное колесо. При этом ГДТ отличается от обычной гидромуфты именно наличием реактора.

Реактор (он же статор) соединяется с насосным колесом при помощи обгонной муфты. Такое соединение позволяет добиться того, что если обороты насоса и турбины сильно отличаются, тогда реактор блокируется в автоматическом режиме.

Блокировка статора позволяет передать на насосное колесо больше рабочей трансмиссионной жидкости. Наличие в устройстве ГДТ реактора позволяет увеличить крутящий момент в 3 раза во время разгона автомобиля с АКПП. Турбина соединена с валом коробки передач, соединение жесткое.

Важно понимать, что передача крутящего момента внутри гидротрансформатора происходит без прямой связи отдельных составных элементов, то есть крутящий момент фактически передается через жидкость.

Это значит, что ударные нагрузки минимизированы, машина с гидротрансформатором плавно разгоняется со старта, отсутствуют рывки, далее во время езды переключения передач происходят мягко.

Однако данное решение также имеет определенные недостатки. Внутри ГДТ часто возникает повышенный нагрев. Такое повышение температуры происходит по причине того, что турбинное колесо проскальзывает относительно насосного, так как в большинстве режимов работы момент вращения турбинного и насосного колеса не равен.

Результат проскальзывания — значительное тепловыделение, снижение КПД трансмиссии и увеличение расхода горючего. При этом в целях снижения расхода топлива применяется блокировка гидротрансформатора, которая реализуется при помощи механизма блокировки ГДТ.

Механизм блокировки ГДТ

Указанный механизм блокировки обеспечивает возможность жесткой связи насоса и турбины. Если гидротрансформатор заблокирован, автоматическая коробка работает в таком режиме, когда двигатель и трансмиссия жестко связаны между собой, передача крутящего момента от ДВС на АКПП происходит без потерь.

Блокировка ГДТ в Коробке — автомат с электронным управлением работает так, что сигнал о включении блокировочного механизма поступает от ЭБУ коробкой передач, само включение блокировки происходит по заданному алгоритму, прописанному в программе.

В результате достигается экономия горючего не только в режиме езды по трассе, но и в черте города, где скорость движения обычно низкая. Еще заблокированный гидротрансформатор позволяет добиться эффекта торможения двигателем на АКПП при определенной скорости.

Казалось бы, блокировка гидротрансформатора позволяет улучшить характеристики трансмиссии данного типа, добиться топливной экономичности, повысить КПД и т.д. С одной стороны, это так, однако жесткая связь ДВС и коробки путем блокировки ГДТ также означает, что на мотто и трансмиссию начинают передаваться ударные нагрузки.

В результате уменьшается ресурс коробки автомат, так как включение блокировочного механизма повышает нагрузки и быстрее изнашивает фрикционы АКПП. Также происходит быстрое загрязнение трансмиссионного масла, передачи с заблокированным гидротрансформатором включаются не так плавно.

Что в итоге

Напоследок отметим, что даже с учетом прочности корпуса, высокие нагрузки на гидротрансформатор (в том числе и температурные) могут вывести данный элемент из строя. В результате гидротрансформатор начинает течь, возникают сбои в работе внутренних компонентов устройства.

С учетом того, что стоимость гидротрансформаторов на разные модели АКПП достаточно высока, многие квалифицированные СТО по ремонту автоматических коробок передач выполняют ремонт гидротрансформаторов. В процессе ремонта производится разборка ГДТ, замена изношенных элементов, после чего корпус заваривается в целях восстановления герметичности.

Почему коробка-автомат пинается, дергается АКПП при переключении передач, в автоматической коробке возникают толчки рывки и удары: основные причины.

Как работает коробка-автомат: классическая гидромеханическая АКПП, составные элементы, управление, механическая часть. Плюсы, минусы данного типа КПП.

Автоматическая коробка передач (АКПП, АКП) "классического" типа с гидротрансформатором: устройство и принцип работы. Плюсы и минусы гидромеханической АКПП.

Устройство и принцип работы роботизированной КПП. Отличия роботизированных коробок передач от гидротрансформаторной АКПП и вариатора CVT.

Стыковка коробки передач и двигателя автомобиля. Соединение механической и автоматической трансмиссии с ДВС: на что обратить внимание, особенности и нюансы.

Что такое КПП в автомобиле: назначение коробки передач, виды коробок передач, принцип работы, отличительные особенности трансмиссий.

Читайте также: