Статьи

Подписаться на RSS

Популярные теги Все теги

АКПП - Гидротрансформатор

АКПП - Гидротрансформатор


Гидродинамический трансформатор ("Гидротрансформатор" или "ГДТ") это герметично заваренный узел (в форме тора или бублика), передающий вращательный момент от Двигателя - к Автоматической Трансмиссии при помощи двух вращающихся в масле турбин. Его предшественник носил название "гидромуфта", потому что не трансформировал вращение в дополнительный момент, а лишь соединял как муфта (сцепление) двигатель с колесами.


Название "Гидротрансформатор" или Torque Converter произошло от того, что при разгоне происходит примерно 2-х кратное увеличение вращающего момента за счет такого же кратного уменьшения скорости вращения на выходном валу. Чем выше скорость (и меньше ускорение) - тем уменьшается эта кратность.

Немного об истории Гидротрансформатора:


  • Первая гидромуфта была изобретена в 1902 году и установлена в 1907-м на скоростном судне.
  • В 1928 году фирма "Lysholm-Smith" впервые применила гидромуфту для трансмиссии автобуса.
  • В 1940 году гидромуфтами оснастили первые легковые Oldsmobile.
  • А с 1946 года – гидромуфта стала использоваться в производстве серийных автомобилей(Дженерал Моторс и Крайслер, США).


Симптомы неисправности Гидротрансформатора.

Гидротрансформатор очень часто - первый узел АКПП, который вырабатывает свой ресурс до капремонта. Фрикцион истирается (часто неравномерно) начинает перегревать масло, забивать клапана гидроблока, который недодает масла насосу, что приводит к букету неисправностей АКПП.

Если задержаться с заменой изношенного фрикциона блокировки гидротрансформатора, то могут проявляться такие проблемы как перегрев хаба, вибрации выходного вала, которые запускают следующее звено проблем -масляный насос. А насос это - "сердце" автомата, которое качает масло в "мозги"(гидроблок) и к "рукам-ногам"(пакеты сцепления) АКПП.


Как устроен и для чего нужен Гидротрансформатор в АКПП?

ГДТ позволяет устранить педаль сцепления, обеспечивает плавность разгона и как дополнительная опция - увеличивает крутящий момент при разгоне. Этим гидротрансформатор бережет двигатель от пиковых нагрузок.

Гидротрансформатор осуществляет гидравлическое сцепление между двигателем и автоматической коробкой передач. В отличии от механического сцепления в МКП, ГДТ передает крутящий момент от ведущего вала ведомому не через механическое трение фрикционов, а посредством гидравлического давления масла. Как ветер вращает крылья мельницы.

Наглядно об устройстве и принципе работы ГДТ рассказывают многочисленные видео.

Когда скорости вращения входного и выходного валов сравняются (а это конструктивно наступает после 60-70 км/ч), включается механическая блокировка ГДТ, с помощью фрикционной накладки поршня вращение масла останавливается, а валы двигателя и трансмиссии соединяются напрямую. Гидротрансформатор в этом режиме выключается и уже механически передает 100% вращения. Аналогично отжиманию педали сцепления после переключения скорости на МКП.

Пока ГДТ работает, он тратит кинетическую энергию от двигателя на перемешивание масла и как следствие - нанагрев его трением. А в момент, когда он блокируется сжиманием фрикциона - истирается накладка и фрикционная пыль попадает в масло. Эти две побочных функции ГДТ и являются главными проблемами, которые негативно влияют на продолжительность жизни автоматической трансмиссии.

КПД Гидротрансформатора.

- Средний КПД типичных 3-х и 4-х ступенчатых АКПП 20-го века при режиме "городской езды" составлял от 75 до 85%. И ГДТ автоматически выключался на скорости ок. 60 км/час. В момент, когда включается механическая блокировка, КПД этого узла сразу подтягивается к 100%. Аналог МКП - замкнутое сцепление. Но пока нагрузку от двигателя к трансмиссии передает вращающееся масло - КПД этого узла резко снижается.

Чем быстрее замыкается муфта блокировки и короче период работы турбин ГДТ - тем выше средневзвешенный КПД автомата.

В 21-м веке для всех 5-ти и 6-ти ступенчатых АКПП с началом использования бортового компьютера и линейных соленоидов (электрорегуляторов) средневзвешенный кпд гидротрансформатора удалось довести до рекордных 94-95%.

Оптимизация достигается за счет того, что муфта блокировки подключается с проскальзыванием для разгона так рано, как это возможно (иногда уже со 2-й скорости - слева) и разблокируется как можно позднее при снижении скорости. Практически приближаясь к спортивному режиму работы педали сцепления на МКП.

Регулируемое проскальзывание муфты.

"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 (справа)

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 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 мягко - то "режим проскальзывания" не включается и работают в ГДТ-е в большей степени "вечные" турбины и масло.

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 фрикционы ГДТ стали работать в режиме "Регулятора", вроде тормозных колодок колеса.

Это привело к таким особенностям:


  1. Материал нагруженной накладки фрикционауже 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.

Полустертый фрикцион ГДТ все менее предсказуемо держит контакт и все сильнее проскальзывает и вибрирует, еще сильнее нагревая корпус "бублика" и само масло. А компьютер не понимает, что фрикцион стерт и продолжает прижимать его, увеличивая давление, 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 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.

Самое неприятное от изношенного фрикциона - это его остатки, то есть клеевой слой, с помощью которого накладка приклеивается к металлу. Именно частицы клея фрикциона наиболее вредны для гидроблока и клапанов-золотников. Ну и фильтра конечно. На этот клей налипает грязь и забивает даже самые "продуваемые" фильтры с металлической сеткой, не говоря уже о фетровых мембранах. Поэтому разработчики гидроблоков и соленоидов слезно умоляют водителей своевременно менять накладку гидротрансформатора, не дожидаясь ее окончательного износа.


Перегретое "бубликом" масло (свыше 140°) за несколько часов такого кипения убивает резину сальников и уплотнителей и 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 с карбоновой основой (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.


Чем вредит автомату грязь на поверхностях изношенного Гидротрансформатора?

Качество внутренних поверхностей ГДТ напрямую влияет на:

- динамические характеристики разгона и потери мощности (представьте днище, корабля обросшее толстым слоем ракушек)

- на нагрев масла, (худшая гидродинамика деталей быстрее перегревает масло)

- разбалансированность турбин и появление вибраций, убивающих втулки и сальники соседнего узла - маслонасоса.

- на загрязнение масла.

- на экономию топлива.

и поэтому сейчас ремонт гидротрансформатора с резкой корпуса превратился в регламентную операцию вроде смены масла двигателя, которую необходимо производить, чтобы заменить полустертый фрикцион и восстановить все крыльчатки и сочленения. Очистить этот нагар с помощью жидкостей без разборки - напрасная надежда. Промывка гидротрансформатора без вскрытия это - хобби, чтобы занять беспокойный ум. Промывка может привести к окончательной разбалансировке колес и добить прокладки и сальник.

Возрастные ГДТ, пережившие период работы с горелым маслом, нуждаются в капремонте ГДТ как непременном условии продления ресурса трансмиссии.

Гидротрансформаторы 21 века

Фрикционные накладки/ Фрикционы ГДТ

Новые гидротрансформаторы 6+ ступенчатых авто имеют два режима работы:


  1. Спокойный. Когда педаль газа разгоняет авто примерно в первой трети своего хода. Тогда нагружена в основном старая добрая пара турбин, использующая вихрь масла, а фрикционы ГДТ подключаются в момент выравнивания скоростей (ок. 60 км\ч) вращения обоих валов быстрым сцеплением.
  2. Агрессивныйрежим. Когда педаль газа нажата в последней трети - у пола. Тогда в дело подключаются фрикционы блокировки ГДТ, отодвигая в сторону гидравлические турбины и скользя, передают колесам крутящий момент ревущего двигателя. Представьте площадь этих "проскальзывающих" фрикционов ГДТ и силу тяги двигателя!


Материалы для этого инновационного графитового (или кевларового) фрикциона много раз модифицировались (щадя масло и гидроблок) и сейчас имеются множество их типов: HTE, HTS, HTL, XTL. (смотри слева таблицу) для разного крутящего момента, разных настроек компьютера и под разного водителя...

Сальники и прокладки

Следующими в этой пирамиде поломок ГДТ стоят:- Сальники (насосного колеса, ...) вследствие их износа и старения материала (слева), и Уплотнители. Если машина прошла более 150 ткм или водитель нещадно насиловал "бублик", то эти расходники меняют почти всегда. (цифры - "средние по больнице", есть множество семейств АКПП, где массовые ремонты бублика начинаются и после 50 ткм и после 250 ткм)




Какие работы производятся при ремонте ГДТ?


  1. В типичный (минимальный) ремонт гидротрансформатора входят: резка шва корпуса на токарном станке, чистка деталей, замена фрикциона муфты, сальников, ревизия деталей и сварка.


Чтобы выполнить разборку агрегата, требуется срез сборочного сварного шва по экватору ГДТ на высокоточном токарном станке, и только после разгерметизации производится диагностика и замена износившихся расходников и деталей. Производятся описанные ниже дефектовки и замены, а также очистка турбин и корпуса от грязи и нагара. В сборку гидротрансформаторов входит высокоточная сварка корпуса , проверка на герметичность и балансировка.


Что изнашивается в гидротрансформаторах? (Фрикцион блокировки муфты гидротрансформатора)

Проблемы ГДТ можно представить как пирамиду:

Самая распространенная причина, вызывающая необходимость ремонта гидротрансформаторов (низ пирамиды) - износ Фрикционной накладки Поршня блокировки ГДТ - тормоза. 

При ремонте старую накладку удаляют, очищают место установки от остатков клея и наклеивают новую фрикционную накладку сцепления. Это аналог замены сцепления в авто с механической КПП.

Без этой накладки или работе со "съеденным" фрикционом гидротрансформатор вполне может выполнять основные функции разгона и мало кто замечает разницу в задержке блокировки, или нештатной работе фрикциона или перегреве масла и тем более - загрязнении масла. А увеличение расхода топлива многие готовы терпеть месяцами лишь бы не отдавать АКПП лекарям - вдруг "залечат"?

Но если накладку вовремя не заменить, то:


  1. Износившиеся и отслоившиеся остатки фрикциона и клеевого состава попадают в линию изабивают каналы гидроплиты ("мозги"), приводя к цепной реакции масляного голодания - нагрева - износа - сгорания муфт, ступиц и втулок.
  2. Проскальзывающая "лысая" муфта блокировкиперегревает корпус и масло, что приводит многочисленным проблемам как электрики (датчиков и соленоидов), так и фрикционов.
  3. Лысая муфта скользя неоднородно съеденным фрикционом начинает вибрировать при блокировке и этими вибрациями разбивать смежные узлы сальника и втулки насоса. И эти вибрации ведут уже к ускоренномустарению "железа".


Сколько стоит средний ремонт Гидротрансформатора?

Минимальный объем работы с ревизией и заменой обязательно заменяющихся расходников в среднем стоит от 7 - 8 т.р. В процессе дефектовки мастера могут определить еще дополнительные работы, которые нужно выполнить. Что происходит нечасто, если ГДТ не превратился в "погремушку". По статистике редко когда ремонт ГДТ превышает 9 тр.

Более редкие проблемы гидротрансформаторов:


  • поломки лопастей колес. (случается не так часто, но приводит к поломке ГДТ). Определяется только при вскрытии.
  • перегрев и разрушение ступицыГДТ. Заметно при осмотре.
  • разблокировка обгонной муфты,(случается не часто, проверка)
  • полноезаклинивание обгонной муфты; (случается не часто, проверка)
  • Замена изношенных подшипников.(случается не часто, но при их поломке разрушается сам ГДТ, проверка)
  • замена сгоревшего хаба, передающего вращение трансмиссии. (выше)


Для ремонта гидротрансформаторов недостаточно обычного заводского токарного или сварочного оборудования. От качества и точности обработки зависит ресурс работы этого сложного узла АТ и все это требует организации специализированного цеха, поставки запчастей и расходников, большого опыта специалистов - системы отдельного бизнеса.

Отремонтированные ГДТ имеют минимально возможный процент брака и как правило ходят еще до 70-80% своего первоначального ресурса. И всегда ремонт оказывается дешевле замены ГДТ. Хотя в одном случае из 100 случается, что убитый ГДТ дороже ремонтировать, чем заменить.

О необходимости своевременного ремонта ГДТ не стоит убеждать того, кто уже один раз "попал" на капремонт автомата.

Может проще купить новый гидротрансформатор взамен старого?

Такой вопрос часто задают водители, которые опасаются связываться с ремонтом, а привыкли решать проблемы радикально и сразу, невзирая на траты.

По статистике, после выяснения всех деталей ремонта ГДТ или покупки нового, в 98% случаев принимается решение - "ремонт бублика". Редко ищется восстановленный.

Заказ нового гидротрансформатора - вещь настолько уникальная, что такие случаи можно пересчитать по пальцам. Также мы не практикуем замену ГДТ на восстановленный, обычно риски замены превышают выгоду от экономии 2х-3х дней.

Ремонт занимает в среднем 2-3 дня от приема до отправки.

Более дорого (до 10 т.р.) обходится ремонт - гидротрансформаторов ZF6 и Мерседес 722.6. Около этого обходится и ремонт "погремушек" - совсем убитых ГТ, с разбитыми лопастями.

В редких случаях после вскрытия ГДТ выясняется необходимость замены не расходников, а узлов, в этом случае менеджер звонит и согласовывает работы и стоимость ремонта. Стандартный перечень работ по самому популярному в ремонте ГДТ 5НР19 обходится в 7-8 тыс. р. и выглядит примерно так:

1. Накладка (материал)

2. Вклейка накладки (работа)

3. Сальник (материал)

4. Уплотнение (материал)

5. Вошер (материал)

6. Разборка-сборка (работа)



Признаки выхода из строя ГДТ можно найти - здесь.

Формальным признаком износа фрикциона муфты ГДТ и перегрева хаба, а с ним и самого насоса является протечка масла через сальник насоса.

Если владелец экономит и заменив сальник, который стоит 200 рублей и не отремонтирует при этом гидротрансформатор (что стоит 5-6 т.р.) опять устанавливает на место АКПП, то через совсем короткое время сальник опять потечет, и возможно на этот раз трущийся и греющийся ГДТ съест и втулку насоса а заодно убьет и сам насос. Одновременно с этим съеденный фрикцион забивает гидроблок остатками фрикционной накладки.

А на более поздних и серьезных этапах болезни ГДТ встречаются такие симптомы:

- посторонние вибрации и звуки,

- рывки при переключении передач, особенно в районе 60-70 км/ч - или перестает тянуть после набора скорости или до нее тянет необычно долго, протечки масла через сальник насоса итд..

Практически невозможно без спецоборудования точно диагностировать приближающуюся смерть фрикциона ГДТ, что чаще всего и является причиной выхода из строя гидроблока АКПП и как следствие и самой трансмиссии.

Чем мощнее автомобиль, тем короче средний срок службы ГДТ до капремонта. И если после 150 ткм (а у неубиваемых 4-х ступок - после 250 ткм) сальник насоса начинает подтекать - значит пришла пора отдавать долг своему коню, делать капремонт.


В ремонте встречаются обычно Гидротрансформаторы легковых автомашин. Но изредка встречаются и гидротрансформаторы грузовиков большого диаметра (св 35 см)



Можно ли самостоятельно восстановить, очистить или промыть гидротрансформатор?

Ответ будет возможно и неприятный, но - НЕТ, никому еще не удавалось восстановить гидротрансформатор без вскрытия.

Что можно сделать:


  1. Проверить как вращаются валы и оценить люфт и наличие повреждений "железа".
  2. По исходным данным\анамнезу машины (типичные проблемы АКПП, психотип водителя, пробег, жалобы на АКПП, коды неисправностей ...) оценить - нужно ли сразу сдавать в ремонт и тратить на восстановление 6-7 т.р. или можно еще чуть-чуть оттянуть время капремонта.



Что нельзя делать:

- Однозначно нельзя промывать гидротрансформатор сильными растворителями. Они кроме масла и нагара растворяют и резиновые уплотнители, что приводит к ускоренной смерти узлов и концу ресурса ГДТ.

Можно найти такие растворители, которые уберут часть грязи и не тронут сальники, но промывка не решает главной проблемы - износа фрикциона муфты (читай выше) - Самой главной проблемы. Некоторым бывшим хирургам, которые освоили операции с эндоскопом в закрытых полостях удается ультразвуком как-то очищать скрытые полости бублика и находить другие экзотические способы воздействия на гидротрансформатор, но это уже не для работы, а для хобби.

Мы ежедневно сдаем ГДТ в ремонт нашим проверенным партнерам для наших постоянных клиентов. И всегда тщательно отслеживаем качество работы и наличие рекламаций.