Гидротрансформатор. Устройство и принцип действия

Гидротрансформатор. Устройство и принцип действия

Гидротрансформатор (бублик), или torque converter в зарубежных источниках, служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач (АКПП) и состоит из следующих основных частей:  
 
1. насосное колесо или насос (pump) 
2. плита блокировки гидротрансформатора (lock – up piston) 
3. турбинное колесо или турбина (turbine) 
4. статор (stator) 
5. обгонная муфта (one – way clutch) 
 
Насосное колесо или насос, механически связан с двигателем, в качестве турбины выступает турбинное колесо, соединенное через шлицы с валом АКПП. Крыльчатка насосного колеса гидротрансформатора, враща- 
ясь, создает давление жидкости (масла). Поток масла, как и в случае с турбиной, заставляет вращаться турбинное колесо гидротрансформатора. В этой ситуации гидротрансформатор работает как обыкновенная гидромуфта, только передавая при помощи жидкости крутящий момент от двигателя на вал АКПП, не увеличи- 
вая его. Повышение оборотов двигателя не приводит к какому-либо существенному увеличению передавае- 
мого крутящего момента.

В гидротрансформаторе в  процесс преобразования крутящего  момента, кроме насосного и турбинного колес, включен статор, который изменяет направление потока жидкости. Масло вращавшее турбинное колесо гидротрансформатора, все еще обладает существенной остаточной энергией, статор направляет этот поток обратно на крыльчатку насосного колеса, заставляя ее вращаться более быстро, увеличивая этим крутящий момент, и чем меньше скорость вращения турбинного колеса гидротрансформатора по отношению к скорости вращения насосного колеса, тем большей остаточной энергией обладает масло, возвращаемое статором на насос, и тем большим будет крутящий момент в гидротрансформаторе.  
 
Турбина постоянно имеет скорость вращения меньшую, чем насос. Это соотношение скоростей вращения турбины и насоса в максимальной степени при неподвижном автомобиле и уменьшается с увеличением его скорости. Так как статор связан с гидротрансформатором через обгонную муфту, которая может вращаться лишь в одном направлении, то, благодаря специальной форме лопаток статора и турбины поток масла направляется на обратную сторону лопаток статора, благодаря чему статор заклинивается и остается неподвижным, передавая на вход насоса максимальное число остаточной энергии масла, сохранившееся после вращения им турбины. Подобный режим работы гидротрансформатора обеспечивает максимальную передачу им крутящего момента. К примеру, при трогании с места гидротрансформатор увеличивает крутящий момент практически втрое.

По мере разгона автомобиля проскальзывание турбины сравнительно насоса уменьшается и наступает  момент, когда поток масла подхватывает колесо статора и начинает вращать его в сторону свободного хода обгонной муфты. Гидротрансформатор перестает увеличивать крутящий момент и переходит в режим обычной гидромуфты. В таком режиме гидротрансформатор имеет КПД, не превышающий 85%, что приводит к выделе- 
нию в нем избыточного тепла и, в конечном счете, увеличению расхода топлива двигателем автомобиля.  
 
Для устранения данного недостатка применяется блокировочная плита. Она механически связана с турбиной, однако, может перемещаться влево и вправо. Для ее смещения влево поток масла, питающий гидротрансфор- 
матор, подается в пространство между плитой и корпусом гидротрансформатора, обеспечивая их механичес- 
кую развязку, то есть, плита в таком положении никак не оказывает воздействие на работу гидротрансформа- 
тора.

При достижении автомобилем  высокой скорости по специальной  команде от устройства управления АКПП поток масла меняется так, что  он прижимает блокировочную плиту  вправо к корпусу гидротранс- 
форматора. Для увеличения силы сцепления на внутреннюю сторону корпуса наносится фрикционный слой. Происходит механическая блокировка насоса и турбины при помощи плиты. Гидротрансформатор перестаёт исполнять свои функции. Мотор жестко связывается с входным валом АКПП. Конечно, при малейшем торможении автомобиля блокировка сразу выключается.  
 
Существуют и иные способы блокировки гидротрансформаторов, однако, суть всех способов одна – исключить проскальзывание турбины сравнительно насоса. В заграничных источниках подобный режим работы гидротрансформатора называется Lock – up.

Корпус гидротрансформатора  выполняет ещё одну весьма важную функцию. С его помощью производится привод масляного насоса АКПП. Для  этого используется дополнительный валик, размещённый внутри вала турбины. С корпусом гидротрансформатора  этот валик связан шлицевым соединением. В большинстве АКПП масляный насос  вращается именно горловиной гидротрансформатора.