Вариатор с гидротрансформатором что это

ВАРИАТОР.
Вариатор в разрезе:

Количество возможных режимов при движении автомобиля бесконечно велико. Поэтому оптимальную работу двигателя можно обеспечить, если бесконечным будет и количество ступеней в коробке передач. Вариатор – единственный из существующих на сегодняшний день видов КПП позволяет бесступенчато изменять передаточное отношение между двигателем и трансмиссией. А это значит, что для каждого режима работы автомобиля (т.е. скорости и сопротивления движению) удается подобрать наиболее эффективное значение передаточного отношения, а не усредненное, как в любой другой коробке передач.
Следствием постоянной работы двигателя в зоне оптимальных оборотов является высокая экономичность, снижение токсичности выхлопных газов и лучшая динамика разгона автомобилей с вариаторами. А так как передаточное отношение изменяется плавно, а не ступенчато, то такие автомобили отличаются и плавностью хода. Отсутствие рывков при переключениях увеличивает срок службы узлов трансмиссии. Вариаторы имеют небольшой вес, простую конструкцию (по сравнению с АКПП) и достаточно надежны. Так же, как и «автоматы» они избавляют водителя от «ручного» труда.
Так что, имеем идеальную коробку передач? Увы, нет. Главный недостаток вариаторов состоит в том, что они фрикционные (работают за счет трения, а не зубчатого зацепления), и поэтому могут передавать ограниченный крутящий момент, при превышении которого рабочие поверхности начинают проскальзывать и интенсивно изнашиваться. А это означает, что их нельзя использовать в паре с мощными двигателями.
Вариатор не любит долгой работы в режиме максимальных нагрузок. "Спортивный" стиль вождения, резкие рывки и торможения приводят к его быстрому износу. Стихия вариатора — спокойное, плавное движение.
Принцип действия

В настоящее время на автомобилях применяют два типа вариатора: клиноременной и торовый. Клиноременной состоит из двух раздвижных шкивов и натянутого между ними ремня. Один шкив соединен с двигателем, и является ведущим, второй, ведомый, — с ведущими колесами. Шкивы, как уже говорилось, раздвижные, то есть, состоят из двух половинок. Если половинки шкива сближаются, ремень выталкивается наружу, если раздвигаются, ремень проваливается внутрь. Изменение радиусов, по которым вращается ремень, происходит синхронно — когда один шкив увеличивает радиус, другой его уменьшает. В итоге плавно изменяется передаточное отношение: пока радиус ведущего шкива меньше, чем ведомого, имеем пониженную передачу;

если радиусы равны — передача прямая; если же ремень на ведущем шкиве вращается по большему радиусу, чем на ведомом — получаем повышенную передачу.

Почему же при такой простоте и прочих своих достоинствах вариатор стали применять на автомобилях сравнительно недавно? Проблема заключалась в резиновом ремне, который не позволял передавать большой крутящий момент. Только с изобретением металлического наборного ремня стала возможной установка вариатора на легковых автомобилях (о грузовых даже и речи не идет). Такой ремень представляет собой две металлические ленты с нанизанными на них металлическими пластинками специальной формы. Он передает усилие путём прижима звеньев друг к другу и толкания их ведущим шкивом. Ведущий шкив толкает зажатые между его дисков звенья, те толкают соседние, и так далее к звеньям, зажатым в ведомый шкив. То есть такой ремень является толкающим, а не тянущим, что позволяет передавать значительно большее усилие.
В некоторых вариаторах вместо ремня применяется цепь. Принципиальных различий с ремнем нет, есть некоторые отличия. Первое — цепь передает тянущее усилие, а не толкающее. Второе – мощность передается скошенными торцами осей звеньев цепи.

В торовых вариаторах вместо раздвижных шкивов применяются конусовидные диски, а ремень заменяют ролики. Один диск (ведущий) соединяется с коленвалом двигателя, другой (ведомый) — с трансмиссией. К дискам прижимаются ролики, которые могут вращаться вокруг горизонтальной оси, передавая крутящий момент, и смещаться относительно вертикальной, соприкасаясь с дисками в разных точках. Изменяя положение роликов, меняем передаточное отношение. Если ролик соприкасается с ведущим диском по малому радиусу, то с ведомым он контактирует по большому — получаем понижающую передачу. При вращении по одинаковым радиусам передача будет прямой, а если ролик прижат к ведущему диску по большему радиусу — повышающей.

Торовые вариаторы способны передавать больший крутящий момент, чем клиноременные. При этом им присущи недостатки клиноременных, так как усилие передается также за счет трения. Торовый вариатор дороже, ввиду того, что для изготовления его деталей требуется высокопрочная сталь, а для смазки — специальное фрикционное масло.

Конструкция.
Практические конструкции вариаторов включают в себя устройства для обеспечения плавного трогания с места, движения задним ходом, систему управления, гидронасос.
В роли сцепления могут выступать либо пакет фрикционов, либо гидротрансформатор. Пакет фрикционов проще, компактнее, но по плавности включения и долговечности уступает гидротрансформатору. Поэтому такая конструкция применяется на недорогих автомобилях. Гидротрансформатор имеет большие габариты и массу, зато обеспечивает более плавное трогание, сглаживание рывков, что увеличивает ресурс работы вариатора. Кроме того, вариатор с гидротрансформатором быстрее переходит с низших передач на высшие при резком разгоне.
Для обеспечения движения задним ходом применяется простая планетарная передача.
Система управления состоит из блока управления, датчиков, гидросистемы управления шкивами. Получая данные об оборотах двигателя, скорости автомобиля и положении педали акселератора, блок управления определяет оптимальное для данного режима движения передаточное число. По показаниям датчиков скорости вращения первичного и вторичного валов определяется реальное передаточное отношение. При их несовпадении блок управления выдает команду гидросистеме на изменение диаметра шкивов.
Рабочее давление в гидросистеме и смазку деталей вариатора обеспечивает насос, приводимый от первичного вала. Причем давление в системе зависит не от оборотов двигателя, а поддерживается пропорциональным развиваемому крутящему моменту. Чем больше момент, тем сильнее сжимаются диски, предотвращая проскальзывание ремня. От давления, создаваемого насосом, зависит быстродействие вариатора – чем оно выше, тем быстрее изменяется передаточное отношение. Масло в системе применяется специальное, с маркировкой CVT. В качестве напоминания такая же надпись ставится на маляном щупе вариатора.
Электронная система управления позволяет наделить вариатор большим перечнем дополнительных функций: адаптация к стилю вождения, экономичный или спортивный режим, «ручное» переключение передач.
Последняя опция введена больше в связи с субъективным восприятием некоторыми водителями особенностей работы вариатора, чем с технической необходимостью. При резком нажатии на педаль акселератора двигатель вначале выводится на обороты, соответствующие максимальной мощности, и далее разгон происходит за счет изменения передаточного отношения вариатора. При этом мотор все время работает «на одной ноте». Водителей «с музыкальным слухом» это раздражает. Поэтому и вводится «ручной» режим с 6-8 фиксированными передачами, и тогда звук двигателя с вариатором приобретает ласкающую слух переменную тональность.
Еще один нюанс конструкции вариаторных трансмиссий связан с диапазоном передаточных чисел. Прямой передаче соответствует положение, когда диаметры дисков одинаковы. Поэтому низшее и высшее передаточные числа симметричны относительно единицы. А значит, высших передач получается слишком много, а низших, наоборот, недостаточно. Чтобы компенсировать этот недостаток, увеличивают передаточное число главной передачи.

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.

Содержание :

1. Устройство и принцип работы
2. Неисправности гидротрансформатора
3. Ремонт + Видео

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.

• Справочник по неисправностям АКПП

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.

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. Ремонт гидротрансформатора 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 неисправности гидротрансформатора 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.

• Ремонт гидротрансформатора — цена в нашем сервисе

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.

Каковы преимущества и недостатки каждого типа, с точки зрения производителя и потребителя? Что надежнее, насколько такие трансмиссии ремонтопригодны? Как тип трансмиссии влияет на расход топлива и количество вредных выбросов? Как правильно обслуживать различные типы автоматических трансмиссий?

Все эти вопросы до сих пор волнуют потребителей, поскольку на нашем рынке автомобили с автоматическими трансмиссиями появились относительно недавно и культура их эксплуатации и обслуживания не успела окончательно сформироваться. Даже у многих крупных официальных дилеров нет оборудования для ремонта автоматических трансмиссий.

Многие автопроизводители заявляют, что трансмиссионное масло не требует замены в течение всего срока службы автомобиля, в то время так у всех поставщиков автоматических трансмиссий срок службы масла ограничен, как правило, он не превышает 60–80 тысяч км, в тяжелых условиях (например, постоянная эксплуатация в городских условиях) замена требуется в два раза чаще.

Вообще, первые два десятилетия XXI века войдут в историю автомобилестроения как период с самым большим выбором коробок передач: «механика», «роботы» различных конструкций, «автоматы» и вариаторы. Немудрено, что покупателю трудно разобраться. Но уже в ближайшем времени такого разнообразия не будет. Первыми сойдут со сцены «роботы» с одним сцеплением. Еще недавно такую конструкцию широко применяли французские и итальянские производители, но сейчас она массово используется только на автомобилях LADA. Недостатки такой конструкции очевидны: неудобный алгоритм работы и ограниченный ресурс сцеплений.

При этом роботизированные коробки передач с двумя сцеплениями, наоборот, получат более широкое распространение. Раньше их в основном использовали европейские автопроизводители, теперь они широко применяются и на корейских автомобилях. На сегодняшний день коробки передач данного типа имеют самый высокий КПД, что позволяет сэкономить топливо и снизить вредные выбросы в атмосферу. У первых образцов «роботов» с двумя сцеплениями были проблемы с надежностью различных компонентов, но постепенно их удалось решить.

Кроме этого, по мере роста производства снижалась стоимость комплектующих и, как следствие, ремонт стал более доступным. Конструктивно такие трансмиссии делятся на два типа: с сухими сцеплениями и сцеплениями, погруженными в масляную ванну. Второй вариант сложнее, такая конструкция более тяжелая, но при этом способна передавать больший крутящий момент и обладает более высоким ресурсом. У роботизированных трансмиссий с двумя сцеплениями большое будущее, они легко интегрируются в автомобили с гибридной силовой установкой.

Не сдают позиций и классические автоматические коробки передач с гидротрансформаторами. Основные преимущества трансмиссий такого типа следующие: комфорт для пользователей, нет ограничений по крутящему моменту, возможность интеграции с системами автономного управления. Недостатки также хорошо известны: сложность конструкции, большой вес, КПД ниже, чем у вариаторов и роботизированных трансмиссий. С последним недостатком научились бороться путем блокировки гидротрансформатора на высших передачах. Также КПД удалось повысить благодаря увеличению количества передач в трансмиссии. Еще недавно 4–6 передач было нормой, сейчас и 8–10 передач не редкость. Благодаря большему количеству передач в трансмиссии удается обеспечить оптимальный режим работы двигателя в широком диапазоне оборотов, что позволяет снизить расход топлива. Обратная сторона медали – при увеличении количества передач растет вес трансмиссии, которая и так тяжелая, из-за более частого переключения передач износ компонентов происходит быстрее. Тем не менее при условии грамотной эксплуатации классические автоматические коробки передач по надежности превосходят трансмиссии другого типа. Главное, своевременно менять масло, также для «автоматов» с гидротрансформатором критичен тепловой режим, они ускоренно изнашиваются как при перегреве, так и при работе в условиях низких температур. Многие автопроизводители не комплектуют автоматическую коробку передач отдельным радиатором, что приводит к ускоренному износу. Автоматические трансмиссии ремонтопригодны, полностью сломать их почти невозможно, но, чтобы, как говорится, снизить масштаб бедствия, уже при первых признаках неисправности надо заниматься ремонтом, иначе неисправные элементы и продукты износа начнут ускоренно убивать исправные детали. Ремонт автоматических коробок передач не так сложен и дорог, как может показаться на первый взгляд, но требует высокой культуры производства, поэтому в основном выполняется специализированными мастерскими. Стоимость ремонта обычно не превышает 100 тысяч рублей.

Конструкция автоматических коробок передач постоянно совершенствуется. Такой тип трансмиссий лучше всего подходит для автономных автомобилей, за которыми будущее.

Также такие коробки передач хорошо интегрируются с гибридными силовыми установками. В частности, если между двигателем внутреннего сгорания и автоматической трансмиссией установить электромотор, то можно обойтись без гидротрансформатора и тем самым значительно увеличить КПД «автомата».

И, наконец, третий тип автоматической трансмиссии, широко используемой сегодня, – вариатор, который еще называют CVT. Вариатор изобретен гораздо раньше автомобиля, во времена Леонардо да Винчи он был уже известен. Данный тип бесступенчатой трансмиссии широко применялся в ткацкой промышленности, в приводах сельскохозяйственных машин и механизмов. Первый серийный автомобиль с вариатором начал выпускать DAF в 1958 году, затем он по наследству достался Volvo. Однако ресурс конструкции того времени не превышал 60 000 км, и от него отказались. Затем эстафету подхватили японцы, современные материалы позволили значительно увеличить ресурс, сегодня он сопоставим со сроком службы самого автомобиля, особенно если речь идет о клиноцепной конструкции, которую применяет, например, Subaru. Основные преимущества трансмиссии CVT следующие: конструктивно она чуть проще «автомата», имеет меньший вес, себестоимость производства ниже, КПД более высокий.

Недостатки: меньший ресурс по сравнению с «автоматом», ограничения по крутящему моменту, поэтому такие трансмиссии не устанавливают на тяжелые машины, вариатор плохо переносит ударные нагрузки. Частично эти недостатки производители устранили, но путем усложнения конструкции, что привело к удорожанию и снижению ремонтопригодности. Например, на некоторых автомобилях Nissan и Renault установлен вариатор модели JF015E разработки Jatco. Фактически это гибрид трансмиссии CVT и классического «автомата», у него есть гидротрансформатор и двухступенчатая планетарная передача.

Современные вариаторы ремонтопригодны, но их восстановление не всегда целесообразно по экономическим причинам. Дело в том, что круг производителей запчастей для ремонта вариаторов ограничен, поэтому детали дорогие. В результате стоимость ремонта оценивается в 150–200 тысяч рублей, в то время как новый оригинальный вариатор стоит от 200 до 300 тысяч рублей.

Чтобы продлить срок службы вариатора, необходимо своевременно (обычно через каждые 60 000 км) менять масло и фильтры.