О природе вещей - гидромуфта: вентиляторы

Почти каждый наверняка помнит первую самостоятельную попытку тронуться с места на машине с механической коробкой передач. Левая нога злится на правую, та отвечает тем же. Мотор глохнет либо рывком бросает вас вперед. А трогаться в горку совсем весело. Столь же весело учиться ездить на о-о-очень маленькой скорости: так и хочется придавить педаль сцепления, не обращая внимания на недовольство инструктора и запах подгорающих накладок. И каким же кайфом после всего этого представляется открытие: педалей в машине может быть не три, а всего две… И мотор не будет глохнуть, какой бы неумелой ни была ваша правая нога.

Каким образом двигатель, который неустанно крутится, связан с колесами, неподвижно замирающими, если автомобиль встал перед светофором? Почему он не глохнет и ничего не подгорает? Автоматическая коробка передач – устройство довольно сложное, однако простейший эксперимент поможет кое-что прояснить.

Задачу сформулируем по-ученому: требуется передать момент от вращающегося вала на неподвижный, не соединяя их механически! Решение – на фото. Ставим друг против друга два вентилятора: первый изображает коленчатый вал двигателя, второй – вал коробки передач. Первый включаем в розетку: лопасти завертелись, создали напор воздуха – вот и вторая крыльчатка пришла в движение! И ее энергию уже можно использовать. Если затормозить лопасти (поберегите пальцы!) ведомого устройства, то ведущий вентилятор никак на это не отреагирует и продолжит вращаться. Вот, собственно, и все.

Настоящая коробка-автомат гораздо сложнее, но момент от двигателя передается на нее похожим образом. Крыльчатка на коленчатом валу выполняет роль насоса, создающего поток специального масла, лопасти ведомого «вентилятора» работают как турбина. Масло гоняют по кругу, возвращая часть энергии обратно к насосу. Вся конструкция обрела форму бублика – его устанавливают между двигателем и собственно коробкой передач с планетарными рядами шестерен. Передает энергию поток рабочей жидкости, которая отбрасывается с лопаток насоса на лопасти турбины.

На практике бублик усовершенствовали (и усложнили!) настолько, что он из гидромуфты (такая стояла, например, на ЗИМе) превратился в гидротрансформатор. Здесь между насосным и турбинным колесами стоит еще одно – так называемый реактор, связанный с насосным колесом через обгонную муфту. При большой разнице оборотов насоса и турбины реактор блокируется, – тогда на насосное колесо поступает больше жидкости, крутящий момент увеличивается при большой нагрузке примерно втрое.

Зачем же вообще нужна обычная коробка с ее шестеренками? Если бублик умеет изменять величину крутящего момента в зависимости от нагрузки на ведущие колеса, то «чего же боле?» Увы, способности бублика сильно ограничены, а потому заменить собой диапазон в пять-шесть передач он не может. Кроме того, нужно ведь организовать режим заднего хода, «нейтралку», «паркинг».

Долгое время недостатком гидротрансформатора считалось проскальзывание ведомой и ведущей крыльчаток друг относительно друга, приводившее к повышенному расходу топлива, но сегодня научились автоматически замыкать их между собой в режиме равномерного движения, так что машины с такой коробкой расходуют почти столько же топлива, как и с механикой.