Гидромеханическая коробка передач (ГМП) – это тип автоматической коробки, которая использует гидравлический привод для изменения передач. В данной статье мы рассмотрим, что такое ГМП, как она работает, как устроена и какие принципы лежат в ее основе. Это позволит вам лучше понять принцип работы автоматических коробок передач в автомобилях.
Конструкция и применение гидромеханических передач являются ключевыми факторами, определяющими популярность классических ГМП в автомобилестроении.
- Гидромеханическая коробка передач – общее описание
- Конструкция гидромеханики
- Как работает ГМП
- Функции гидротрансформатора
- Электронный блок управления
- Планетарная передача
- Виды гидромеханических АКПП и их особенности
- Перспективы использования гидромеханических коробок в автомобильной промышленности
- Плюсы и минусы гидромеханической коробки
Гидромеханическая коробка передач – общее описание
С усложнением дорожных условий из-за увеличения автомобильного парка и роста потока грузов и пассажиров, стала актуальной необходимость улучшения условий для водителей, повышения эффективности управления автомобилями и обеспечения безопасности на дорогах.Один из мощных способов решения этих задач заключается в автоматизации управления автомобилями с использованием автоматических трансмиссий.
Самым распространенным типом такой автоматической трансмиссии является гидромеханическая передача. За рубежом она часто называется просто “автоматической трансмиссией” из-за ее широкого распространения.
Коробка передач с гидромеханической передачей (ГМП) – это сложный механизм, который объединяет функции сцепления и переключения скоростей. Она автоматически выбирает наиболее подходящее передаточное соотношение, исходя из текущих условий движения, без прямого вмешательства водителя, в пределах установленного режима.
Гидромеханическое управление в коробке передач упрощает жизнь водителю, освобождая его от некоторых обязанностей. Благодаря этой системе, автоматическая коробка передач работает более плавно и без лишнего шума при трогании и ускорении, что повышает уровень комфорта во время вождения. Кроме того, гидромеханическая коробка передач защищает двигатель и трансмиссию от потенциальных динамических нагрузок, которые могли бы возникнуть, если бы водитель постоянно переключал передачи вручную.
Конструкция гидромеханики
Гидрокоробка МКПП состоит из 6 компонентов:
- Гидротрансформатор, который заменяет сцепление и связывает двигатель с трансмиссией.
- Набор фрикционов с дисками и тормозными лентами, который обеспечивает выбор нужной передачи при различных комбинациях этих устройств.
- Планетарный ряд, который передает вращение на последующий привод.
- Маслонасос, который создает необходимое давление трансмиссионной жидкости в ГМП системе.
- Гидроблок, который распределяет масло по каналам для выбора определенной передачи.
- ЭБУ. Он контролирует работу ГМП, учитывая текущие условия дорожного движения.
Как работает ГМП
Классическая гидромеханическая коробка передач работает похоже на механическую трансмиссию, но имеет ряд отличий из-за специфики ГМП. При управлении автомобилем с МКПП водитель должен выполнить несколько последовательных действий:
- Разъединить двигатель и трансмиссию, нажав на педаль сцепления.
- Перевести рычагом переключения передач коробку в нужное положение передаточного отношения.
- Отпустить сцепление, восстанавливая связь между двигателем и трансмиссией.
- Необходимо повторить эти действия, если требуется изменить скорость.
В МКПП, при нажатой педали тормоза, водитель устанавливает передачу вперед, и после отпускания тормоза, автоматическая коробка передач самостоятельно осуществляет переключение, не отключая двигатель от привода, учитывая особенности АКПП.
Гидроавтомат имеет возможность работать в четырех режимах:
- Режим движения вперед – Драйв.
- Режим обратного хода – Реверс.
- Режим парковки – Паркинг, используется для постановки автомобиля на стоянку.
- Режим нейтрали – отключение коробки передач от двигателя.
Существуют различные режимы работы гидромеханической коробки передач (ГМП) в ряде моделей автомобилей, как, например, Спортивный, Овердрайв и другие. Они предоставляют возможность изменять передачи, имитировать ручное переключение и выполнять другие функции.
Функции гидротрансформатора
Гидромеханическая коробка передач (ГМКП) функционирует путем использования движения специальной жидкости, которую масляный насос перекачивает. Одним из ключевых компонентов системы является гидротрансформатор (ГДТ), который выполняет функцию преобразования и передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии при помощи жидкости.
Конструктивно, гидротрансформатор представляет собой комплекс лопастных колес, закрытых в герметичной камере с формой, напоминающей бублик:
- Насосное колесо сварено с корпусом и связано с коленвалом двигателя.
- Турбина насажена на вал трансмиссии и механически не связана с насосным колесом.
- Реакторное колесо размещено между турбиной и насосом и служит для усиления крутящего момента.
Работа гидромеханической коробки передач начинается с запуска двигателя: масляный насос активируется, и жидкость начинает двигаться по системе. При этом на лопасти насосного колеса попадает жидкость, которая начинает вращать его вокруг оси ГДТ. Затем, под воздействием центробежной силы, масло направляется на лопасти турбины, проходит через реактор и возвращается к насосному колесу. Этот процесс позволяет передавать крутящий момент через вал к коробке передач.
Скорость вращения колес ГДТ зависит от оборотов двигателя: чем выше обороты, тем быстрее вращаются лопасти, и крутящий момент снижается. Важно отметить, что без реактора “бублик” мог бы работать только как гидромуфта, передавая вращение без изменений. Однако реактор играет важную роль, усиливая давление жидкости на лопасти насоса.
Однако большая часть энергии двигателя расходуется на перемещение и нагрев масла в гидротрансформаторе. Это снижает общий КПД и увеличивает расход топлива. Для борьбы с этой проблемой в гидромеханическом трансформаторе устанавливают муфту блокировки с фрикционными накладками. Когда муфта включается, двигатель и трансмиссия жестко связываются, и передача момента происходит без потерь.
Важно отметить, что передаточное число гидротрансформатора ограничено и может достигать максимум 2,5-3, что не всегда позволяет обеспечивать стабильную работу двигателя в разных ситуациях. Гидромеханическая коробка передач также имеет некоторые ограничения, такие как невозможность использования заднего хода на гидротрансформаторе. Для решения этих проблем в систему вводятся дополнительные узлы и механизмы.
Электронный блок управления
Функцию трансмиссией с ГМП электроника управляет. Для активации электромагнитных клапанов гидроблока (соленоидов) электронный блок подаёт команды. При управлении коробкой передачи автоматика принимает исходные данные от датчиков, которые регистрируют обороты, нагрузку на механизм трансмиссии и другие параметры.
Электронный блок управления программируют с использованием программного обеспечения, которое имеет соответствующие настройки для работы трансмиссионного агрегата.
Планетарная передача
Планетарная коробка передач использует различные варианты конструкции для передачи вращения на фрикционные муфты. Простейший механизм включает центральную солнечную шестерню, которая взаимодействует с сателлитами, то есть дополнительными зубчатыми колесами. Коронная шестерня передает вращение ведомому валу, который принимает передаваемое усилие.
Для переключения скоростей используются фрикционные пакеты. Диски на пакетах имеют специальное покрытие, обеспечивающее сцепление между различными элементами. Гидравлический поршень, управляемый давлением трансмиссионной жидкости через гидроблок, нажимает на эти диски, чтобы активировать передачу.
При снятии давления гидравлического поршня пружина разжимает фрикционный пакет, отключая передачу. В конструкции также предусмотрены тормозные устройства для сцепления и передачи вращающего момента.
Виды гидромеханических АКПП и их особенности
Гидромеханика — это достаточно сложный механизм. Каждая конкретная модель с ГМП спроектирована с учетом определенных условий эксплуатации и характеристик транспортного средства.
Существуют следующие виды автоматических трансмиссий:- многовальные;
- двухвальные;
- трехвальные;
- с планетарным редуктором.
Грузовая автомобильная техника и автобусы часто используют системы с несколькими валами, которые обладают большим спросом. В этих системах применяются различные компоненты, включая:
- многодисковые муфты, которые работают в масляной ванне;
- зубчатые муфты для включения первой скорости и реверсного режима.
Эти устройства объединяют в себе несколько параллельных и совмещенных механизмов, где один ряд отвечает за четные передачи, а другой – за нечетные. Первый ряд находится в работе, пока в то же время на втором устанавливается нужная скорость.
Легковые автомобили чаще всего оснащают автоматическими коробками планетарного типа. Эти механизмы компактны и обеспечивают плавную работу даже при длительной эксплуатации.
Перспективы использования гидромеханических коробок в автомобильной промышленности
Гидромеханическая коробка передач с гидротрансформатором представляет собой устойчивую и долговечную технологию в автомобильной индустрии. Она характеризуется высоким ресурсом работы, тщательным подбором гидравлических жидкостей и качественными материалами для валов и зубчатых передач. При правильном уходе и аккуратном эксплуатации, гидромеханическая коробка передач имеет более долгий срок службы по сравнению с новыми конкурентами, такими как вариаторы, роботизированные или преселективные коробки передач DSG.
Многие эксперты считают, что гидромеханические коробки передач будут продолжать использоваться в автомобилях, особенно внедорожниках и автомобилях повышенной проходимости.
Свидетельством этой тенденции служат последние разработки немецких автопроизводителей, таких как BMW, AUDI и MERCEDES. Они внедряют в свои топовые модели гидромеханические коробки передач с 7-ю ступенями и выдающимися характеристиками включения. MERCEDES-BENZ также выпустил свою гидромеханическую коробку передач с 7-мя ступенями под названием 7G-Tronic.
Эта популярность обосновывается надежностью и способностью гидромеханических коробок передач справляться с мощными двигателями, включая те, у которых рабочий объем превышает три литра. В итоге гидромеханическая коробка передач, кажется, останется актуальной еще долгое время, и, возможно, станет неотъемлемой частью автомобильной индустрии до появления новых технологий, конкурирующих с двигателями внутреннего сгорания.
Плюсы и минусы гидромеханической коробки
ГМП привлекает водителей своей простотой управления, плавностью переключения и более низкой ценой по сравнению с вариаторами или коробками передач DSG. Однако это не все её достоинства.
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Высокая безопасность движения, поскольку водитель больше концентрируется на дороге. | Дорогой ремонт из-за сложной конструкции и наличия большого количества электроники. |
| Лёгкая и быстрая обучаемость вождения для новичков. | Высокий расход и стоимость оригинальной трансмиссионной жидкости. |
| Защита двигателя от перегрузок, благодаря автоматическому переключению скоростей и адаптации к стилю вождения. | При долгих и частых пробуксовках масло в АКПП может перегреваться, поэтому рекомендуется избегать езды по грязи. |
| КПД гидротрансформатора достигает 97% при включении муфты блокировки. | Фрикционы, используемые в коробке, изнашиваются, загрязняя и перегревая трансмиссионное масло. |
| За счёт использования реактора момент на турбинном колесе ГДТ увеличивает крутящий момент двигателя, что повышает ресурс и проходимость автомобиля. | В мороз гидромеханику нужно долго прогревать, чтобы масло достигло рабочей температуры. |
| Возможность автоматизации каждого узла делает гидромеханическую коробку передач перспективной. | Автоматизация ГМП ограничивает возможность водителя полностью «прочувствовать» управление автомобилем. |
Также к плюсам можно отнести то, что такая трансмиссия позволяет легко контролировать скорость автомобиля и количество передаваемого крутящего момента к колесам только с помощью педали акселератора.
Это существенно улучшает проходимость автомобиля. Это делает более простым предотвращение прокручивания колес на скользкой или обледенелой дороге, а также предотвращение потери сцепления с грунтом при движении по нестабильным поверхностям. Гидромеханическая трансмиссия также облегчает движение в других сложных дорожных условиях.
Автоматические трансмиссии с гидромеханической коробкой передач, в течение времени своего использования, доказали свою надежность и удобство, что объясняет их популярность и широкое применение в различных автомобилях от разных производителей. При условии правильного ухода и обслуживания, коробка передач может прослужить столько же, сколько и двигатель автомобиля.
Не забудьте добавить эту статью в закладки, чтобы сохранить доступ к полезной информации.
