Особенности устройства гидромеханической АКПП

Как работает гидромеханическая коробка передач

История создания гидромеханической коробки передач может быть использована для иллюстрации титанических усилий автопроизводителей, постаравшихся сделать комфорт автомобиля, оснащенного автоматической КПП, одним из основных преимуществ.

В первой половине прошлого века, даже после получения легковым автомобилем мягкой пневматической резины, более или менее рациональной компоновки и распределения массы машины, езда, особенно в городских условиях, по-настоящему «выматывала душу». Что лучше всего чувствуют пассажиры – это рывки и дерганье автомобиля из-за резкой смены крутящего момента на колесах.

На полки истории был отправлен не один десяток всевозможных приспособлений, делающих момент переключения передачи менее болезненным, пока в 50-х годах прошлого века не появился гидротрансформатор, лежащий в основе принципа работы гидромеханической коробки передач. По-настоящему новая конструкция коробки передач начала массово применяться в 60-е на дорогих и тяжелых лимузинах и машинах представительского класса.

Помимо дискомфорта для пассажиров, скачкообразное изменение вращающего момента разрушает узлы и детали трансмиссии. Для тяжелых магистральных грузовиков можно использовать повышенное число передач, позволяющих сглаживать перегрузки трансмиссии. Но для легковых автомобилей гидромеханическая коробка передач была реальным способом улучшить условия управления.

С внедрением гидромеханической передачи автомобиль получил неоспоримые преимущества:

• появилась возможность трогаться с места настолько плавно, что момент начала движения можно было просто не уловить визуально;
• при движении и маневрировании на малых скоростях, сопоставимых со скоростью движения пешехода, управление машиной осуществляется легко и точно, что практически невозможно при механической КПП из-за ее очень длинной первой передачи;
• ударные колебания и крутящие нагрузки практически не оказывают негативного воздействия на элементы трансмиссии.
• для водителя комфорт управления машиной увеличился как минимум вдвое.

Наряду с гидромеханическими автоматами в легковом автомобильном сегменте прочно закрепились автоматические трансмиссии с вариаторами и роботизированная «механика», практически не уступающая в удобстве и комфорте первым двум, но значительно экономичнее и дешевле. Но до сих пор гидромеханическая коробка передач остается основой для самых надежных и совершенных «автоматов».

Конструктивно автоматическая трансмиссия на основе гидромеханической коробки передач очень сильно отличается от устройства механической КПП, сложнее ее и значительно дороже, поэтому она более уязвима к нарушениям в обслуживании и использовании.

Устройство гидромеханической автоматической коробки передач

Принцип работы гидромеханической коробки передач основан на способности гидротрансформатора выступать в качестве немеханического преобразователя-регулятора крутящего момента двигателя.

Первая и основная особенность гидромеханического автомата – это отсутствие механизма включения-выключения сцепления . Практически всем водителям нравится управление без использования педали сцепления. Если учесть, что при движении в городской черте водителю с ручной механической коробкой приходится выжимать педаль не менее ста раз в течение часа, избавление от подобной нагрузки не прошло незамеченным. Поэтому для современного городского автомобиля автоматическая коробка передач становится фактически признанным стандартом, для дизельных двигателей – особенно.

В устройстве гидромеханической коробки выделяют три основных узла – гидротрансформатор, блок управления и планетарный механизм переключения передач.

Сердце гидромеханической коробки передач

Гидротрансформатор коробки работает по схеме: «насос – гидравлическая турбина» и обеспечивает посредством динамического давления масла на лопатки турбины передачу вращающего момента на вал коробки переключения передач. Задача насоса или насосного колеса мало чем отличается от аналогичного, используемого в центробежных насосах: под действием центробежных сил придать потоку масла больший динамический напор. Раскрученное маховиком коленвала колесо выбрасывает под определенным углом мощный масляный поток на периферийную часть наружной части обода турбины – на лопатки турбинного колеса. Под напором масла турбина преобразует энергию масла во вращение.

В конструкции гидротрансформатора коробки передач предусмотрено еще одно колесо с лопатками. Между двумя основными колесами установлен очень важный элемент – специальный спрямляющий аппарат, именуемый реактором, или статором. Он выполнен в виде кольца с профилированными лопатками, направляющими поток жидкости, выходящий из гидравлической турбины, на вход насосного колеса.

Вначале, когда автомобиль только начинает движение, и педаль тормоза еще не отпущена, реактор полностью заблокирован. Отпускаем педаль, и турбина гидромеханической части коробки передач начинает работать. При достижении скорости вращения турбины в 80% от скорости насосного колеса реактор выводится из работы обгонной муфтой. Благодаря кратковременному и плавному увеличению момента вращения, скорость вращения турбинного колеса и связанных с ним всех элементов трансмиссии происходит тоже плавно. С применением реактора вращающий момент на выходном валу гидротрансформатора в момент старта или разгона автомобиля увеличивается примерно до двух с половиной раз.

Система управления переключением передач

Малый диапазон возможного изменения момента и скорости вращения вынудил проектировщиков дополнить гидротрансформатор механической коробкой переключения передач. В гидромеханической коробке-автомате для легкового транспорта используют несколько редукторов планетарной передачи, включаемых в работу с помощью фрикционных муфт. Включение фрикциона осуществляется сжатием пакета фрикционных накладок с помощью гидравлического поршня особой конструкции.

Насос, запитывающий гидравлику привода, обычно устанавливается в непосредственной близости от гидротрансформатора. Для управления гидравлическими клапанами и золотниками системы в современных авто применяют электромагнитные соленоиды, управляемые электроникой. Для компенсации ударных контактных нагрузок применяют обгонные муфты, что добавляет плавности при вхождении в зацепление шестерен коробки.

Перспективы использования гидромеханической коробки передач

Очень серьезным аргументом автоматов с гидромеханическим «бубликом» является относительно отработанная и совершенная конструкция устройства. Большой ресурс, тщательно подобранные гидравлические жидкости и сплавы для валов и зубчатых передач. При надлежащем уходе и аккуратном использовании гидромеханическая коробка передач служит значительно дольше новомодных конкурентов в виде вариаторов, роботизированных или преселективных коробок DSG.

Многие специалисты считают, что за гидромеханической коробкой передач останется значительный сегмент легкового автотранспорта – внедорожники и автомобили повышенной проходимости.

Косвенным подтверждением того факта, что коробка передач на основе гидромеханической схемы еще длительное время будет интенсивно применяться в широком спектре моделей легковых автомобилей, являются последние разработки законодателей автомобильной моды – немецких автопроизводителей. Известной в Германии фирмой ZF практически для всех топовых моделей BMW, AUDI и MERCEDES уже сейчас запущена в пробную эксплуатацию гидромеханическая коробка-автомат с 7-ю ступенями и рекордными характеристиками включения. Кроме того, концерн MERCEDES-BENZ выпустил свой вариант гидромеханической коробки передач с 7-ю ступенями под названием 7G-Tronic.

Причина такой популярности достаточно проста и очевидна. Ведь кроме надежности, гидромеханическая коробка позволяет уверенно работать с двигателями большой мощности и с рабочим объемом более трех литров. Гидромеханическая коробка уйдет в небытие не раньше самого двигателя внутреннего сгорания.

На видео показано строение гидромеханической коробки-автомат:

Гидромеханическая трансмиссия – что это такое

Что представляет собой гидромеханическая трансмиссия

Гидромеханическая трансмиссия представляет собой комплекс узлов и механизмов, который соединяет двигатель внутреннего сгорания транспортного средства с его ведущими колесами. К тому же такое устройство может применяться для сопряжения мотора и рабочего органа станка.

Конструкция стандартной механической трансмиссии

В большинстве случаев трансмиссия используется для передачи крутящего момента от силового агрегата к рабочим органам. Дополнительно это устройство помогает изменять тяговые усилия, скоростной режим и направление движения транспортного средства.
Конструктивная система трансмиссии достаточно сложная. В нее входят такие элементы, как:

1. Сцепление. Оно представляет собой специальный механизм, работа которого основана на силе трения и скольжения. Он используется для передачи крутящего момента, плавного изменения передач и некоторых других функций.
2. Коробка передач. Этот агрегат, основное предназначение которого заключается в изменении частоты и крутящего момента на ведущих колесах, используется во всех без исключения транспортных средствах.
3. Раздаточная коробка. Она позволяет распределять крутящий момент от ДВС на несколько механизмов посредством использования привода.
4. Коробка отбора мощности. Эта система используются для привода имеющихся в машине органов оборудования, что установление на шасси. Для этого применяется карданный вал и гидравлический насос.
5. Главная передача. Его основная функция – увязка мощностных характеристик используемого ДВС с конструкцией автомобиля.
6. Дифференциал. Этот механизм используется для передачи мощностей. Это происходит посредством того, что он делит единый поток на два дифференциально связанных друг с другом потоки. К тому же он может выполнять аналогичную работу в обратном порядке.
7. Карданная передача. Ее основное предназначение – передача крутящего момента между валами, что пересекаются.

Дополнительно в состав трансмиссии может входить много других элементов. Это напрямую зависит от того, на каком конкретном транспортном средстве используется данный механизм. К дополнительным агрегатам относятся такие системы, как шарнир равных угловых скоростей, главный фрикцион, входной редуктор, механизм поворота и т.д.

Особенности гидромеханического агрегата

В автомобилях по всему миру большое количество лет использовалась механическая трансмиссия. Для того чтобы ею пользоваться, водителям постоянно приходилось выполнять следующие действия:

• отключение ДВС транспортного средства на момент переключения;
• перемещение рычага КПП в нужное положение;
• возвращение связи ДВС с колесами.

Со временем ситуация немного изменилась, так как инженеры разработали систему гидромеханической трансмиссии. Она существенно облегчает процесс управления автомобилем, так как не требуется от водителя переключения передач самостоятельно. Вместо него это делают специальные автоматические устройства.

Гидромеханическая трансмиссия требует от автомобилиста пользоваться лишь тремя элементами, такими как:

Для того чтобы тронуться с места, человеку за рулем необходимо выжать педаль тормоза, переместить селектор в положение D (Drive), отпустить педаль тормоза и начать движение. В дальнейшем между передачами АКПП самостоятельно будет осуществлять регулировку посредством анализа скорости ТС, положении педали газа, оборотов ДВС и многих других факторов.

Таким образом, конструкция гидромеханической трансмиссии имеет определенные изменения. В данный механизм входят такие элементы, как:

1. Гидротрансформатор. Он работает таким же образом, как и муфта сцепления – передает вращение от работающего силового агрегата на АКПП.
2. ЭБУ, то есть электронный блок управления. Он принимает информацию от контрольных датчиков, анализирует ее и принимает решение о необходимости изменения передачи в автоматическом режиме.
3. Фрикционные элементы. Они применяются для того чтобы осуществлять переключение передачи в нужный момент. Отличительной особенностью этих дисков является то, что они постоянно находятся в масляной пропитке. Вследствие этого данные элементы обладают длительным сроком эксплуатации, почти не изнашиваясь во время работы.
4. Насос. Его основное предназначение заключается в создании давления масла.
5. Пружины и каналы. Они используются в гидромеханической системе для взаимодействия всех остальных конструктивных деталей в ней.
6. Механическая коробка. Как и в стандартной КПП, данный механизм обязательно присутствует В АКПП, являясь ее основой.

Таким образом, в настоящее время вследствие большей удобности гидромеханической трансмиссии, она обретает все большую популярность по всему миру.

Гидромеханическая коробка передач: принцип работы и устройство

Несмотря на растущую популярность автомобилей с автоматической коробкой передач, классическая механика по-прежнему в почете у многих водителей. Она надежнее, чем АКПП. Но при эксплуатации водитель постоянно вынужден работать с педалью сцепления. Это доставляет некие неудобства, особенно в пробке. Так появилась гидромеханическая коробка передач. Принцип работы ее и устройство рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Характеристика

Те водители, которые не хотят работать со сцеплением, отдают предпочтение именно этой трансмиссии. Гидромеханическая коробка передач выполняет сразу несколько функций. Она совмещает в себе сцепление и классическую коробку.

О конструкции

Устройство гидромеханической коробки передач предполагает наличие гидравлического трансформатора. Данный элемент, в зависимости от конструктивных особенностей, может быть двух-, трех- и многовальным. Сейчас производителями применяется планетарная автоматическая гидромеханическая коробка передач.

Как работает вальная КПП

На грузовых автомобилях и крупных автобусах чаще всего используется многовальная трансмиссия. Для того чтобы переключить передачу, здесь используются многодисковые муфты. Для их работы необходима смазка. Масло гидромеханической коробки передач значительно отличается по консистенции от «механики». В последнем случае оно более густое. Для того чтобы включить первую и заднюю скорость на гидромеханике, используются зубчатые муфты. Такая конструкция позволяет максимально плавно передавать крутящий момент от маховика на колеса.

Планетарные

Сейчас это более распространенная гидромеханическая коробка передач.

Как работает планетарная КПП

Ее алгоритм работы предельно прост. Переключение скоростей на планетарной гидромеханической трансмиссии производится при помощи фрикционных муфт. Также для сглаживания ударов при переключении на пониженную, применяют специальную тормозную ленту. Именно при работе «тормоза» снижается сила передачи крутящего момента. Но при этом переключение скоростей более плавное, нежели у вальных аналогов.

В основе планетарной трансмиссии лежит гидравлический трансформатор. Данный элемент расположен между двигателем и КПП. ГДФ состоит из нескольких составляющих:

В народе данный элемент называют «бубликом» из-за его характерной формы.

Особенности конструкции планетарной КПП

Планетарная гидромеханическая коробка передач состоит из ведущего вала, на котором находится сочлененная шестерня. Также здесь имеются сателлиты, вращающиеся на отдельных осях. Данные элементы вводятся в зацепление с внутренними зубьями коробки и коронной шестерней. Передача крутящего момента осуществляется благодаря действию тормозной ленты. Она затормаживает коронную шестерню. По мере разгона автомобиля, их обороты растут. Задействуется ведомый вал, который воспринимает передачу крутящего момента от ведущего.

О КПД

Что касается коэффициента полезного действия, он на порядок ниже, чем на вальных КПП.

Обслуживание и ремонт гидромеханической коробки передач

При эксплуатации данной трансмиссии, необходимо следить за уровнем масла. Данная жидкость здесь является рабочей. Именно масло задействует турбины для передачи крутящего момента. На механических же коробках оно просто смазывает трущиеся шестерни. Производители рекомендуют производить замену масла на гидромеханических коробках каждые 60 тысяч километров. Стоит отметить, что в конструкции такой КПП имеется свой фильтр. Он тоже меняется при достижении данного срока. Эксплуатация на низком уровне масла грозит пробуксовкой и перегревом трансмиссии.

Как продлить ресурс

Чтобы увеличить срок эксплуатации гидромеханической коробки, необходимо следить за уровнем масла. При его недостаточном количестве возникает перегрев коробки. Рабочая температура не должна превышать 90 градусов. Современные автомобили оснащаются датчиком давления масла. Его загорелась контрольная лампа, не стоит игнорировать ее. В дальнейшем это может спровоцировать поломку гидротрансформатора.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет гидромеханическая коробка передач. Как видите, при должном обслуживании она будет такой же надежной, как механическая. При этом водителю не придется постоянно выжимать сцепление.