С двумя педалями

КЛУБ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ

/ЗАГЛЯНЕМ ВНУТРЬ

С ДВУМЯ ПЕДАЛЯМИ

ПРЕЛЕСТЬ ЕЗДЫ С "АВТОМАТОМ" НЫНЕ ДОСТУПНА ДАЖЕ ВЛАДЕЛЬЦУ НЕДОРОГОЙ ИНОМАРКИ

ТЕКСТ / АЛЕКСАНДР ДМИТРИЕВ

В стремлении облегчить труд водителя когда-то пришли к идее автоматической трансмиссии. Самой подходящей оказалась получившая распространение уже в 40-е годы гидромеханическая коробка передач. Она и поныне лидирует среди "автоматов", несмотря на мудреное устройство и высокую цену.

А состоит такая коробка из двух основных узлов - гидродинамического трансформатора и планетарных рядов.

Гидротрансформатор (рис. 1) похож на полый бублик, разрезанный на три части - насосное и турбинное колеса и реактор. Они снабжены сложной формы лопастями и расположены на одной оси, но механически друг с другом не связаны. Насосное колесо жестко соединено через корпус гидротрансформатора с маховиком двигателя, турбина - с входным валом коробки передач. Реактор связан с корпусом коробки обгонной муфтой: он может оставаться неподвижным, направляя поток жидкости, поступающей с турбины, на насосное колесо - и этим увеличивая передаваемый муфтой крутящий момент - это режим гидротрансформатора. По мере сближения оборотов турбины и насоса на реакторе исчезает "подпор", и реактор, благодаря обгонной муфте, вращается в ту же сторону. Это режим гидромуфты: момент турбины равен моменту насоса.

Гидротрансформатор передает крутящий момент через жидкость, циркулирующую между лопатками его колес. Двигатель вращает насосное колесо, оно направляет жидкость на турбину, вынуждая ее вращаться. Отражаясь от лопаток турбины, жидкость попадает на реактор, а от него - снова на насосное колесо. Траектория жидкости напоминает цилиндрическую пружину, свернутую в кольцо (рис. 2).

За что гидротрансформатор получил свое имя? За способность увеличивать (трансформировать) передаваемый крутящий момент при взаимодействии всех трех колес. Напор жидкости на лопатки турбины и создает крутящий момент. Нетрудно понять, каков он: достаточно сложить силы на всех ее лопатках и умножить на приведенный радиус вращения.

При этом взаимодействие колес гидротрансформатора таково, что наибольшие гидродинамические усилия на лопатках турбины возникают, когда она полностью заторможена, а насосное колесо работает с полной эффективностью - например, при высоких оборотах коленвала.

Итак, максимум момента при нуле оборотов! Не правда ли, идеал для автомобилиста, привыкшего к тому, что обычные "Жигули" при слишком низких оборотах двигателя вообще не тронутся с места. Мотор заглохнет, так как его крутящий момент слишком мал и не может одолеть сил сопротивления. Если же мотор и трансмиссия связаны гидротрансформатором, то к ведущим колесам, едва начинающим движение, можно подвести большой (вплоть до максимально возможного) крутящий момент. Причем момент, создаваемый насосным колесом, увеличивается на турбине более чем в два раза (в соответствии с коэффициентом трансформации К на рис. 3). В том случае, когда мотор при остановке у светофора работает на холостом ходу, отпустите тормоз - и машина с такой трансмиссией плавно двинется... Соотношение оборотов насосного колеса и турбины (I на рис. 3) определяет характер их взаимодействия.

По мере разгона оно меняется. При этом, конечно, увеличивается скорость вращения турбины. А плата за это - снижение развиваемого на ней крутящего момента. Так будет до тех пор, пока с ростом скорости снижающийся момент турбины не сравняется с моментом сопротивления ведомой ветви трансмиссии - вплоть до колес. (Понятно: с ростом скорости сопротивление движению машины растет, а гидротрансформатор это "ощущает" по моменту сопротивления ведомой ветви трансмиссии.) При передаточном отношении около I=0,9 направление потока жидкости расклинивает обгонную муфту реактора и тот начинает вращаться вместе с насосным колесом. Теперь трансформатор работает в режиме гидромуфты, тоже гидродинамического устройства, но лишенного реактора. В ней крутящий момент турбины не превышает момента насоса, но КПД близок к максимальному (рис. 3).

Чтобы вообще исключить здесь потери мощности при равномерном движении, насосное колесо и турбину на высших передачах механически блокируют между собой. Устройство блокировки - это дисковый фрикцион с демпферными пружинами, как на обычном (сухом) сцеплении. Они гасят крутильные колебания коленвала. В других режимах демпферы не нужны - гидротрансформатор прекрасно справляется сам.

Когда автомобиль взбирается на подъем, сила сопротивления движению возрастает, но... турбина начинает вращаться медленнее! Поток жидкости заклинивает обгонную муфту реактора, и трансформатор увеличивает передаваемый момент. В этом заключается еще один плюс - переход на режим гидромуфты и обратно - автоматический.

Можно ли, однако, обойтись одним гидротрансформатором? При разумных соотношениях мощности двигателя и массы машины - нет. Дело в том, что гидротрансформатор способен увеличить передаваемый через него крутящий момент немногим более чем в два раза. Стало быть, гидротрансформатор лишь удачно заменяет муфту сцепления (с определенными оговорками, конечно!). А дальше напрашиваются какая-то коробка передач, главная передача и т. п. - чтобы к ведущим колесам приходил крутящий момент, достаточный для любых эксплуатационных режимов. Машина должна и быстро ездить по шоссе, и уверенно продвигаться по песчаной дороге, и преодолевать подъемы...

Поэтому гидравлику дополняет механика. Основу ее составляют планетарные ряды. Такой выбор не случаен. При работающем двигателе и отпущенном тормозе турбинное колесо, а с ним и входной вал коробки передач на таких автомобилях постоянно вращаются - включить передачу с "ручной" схемой здесь не удастся. В планетарном же ряду все элементы находятся в постоянном зацеплении. Вращая один из них и тормозя другие, можно менять передаточные отношения. Названием своим передача обязана сателлитам, вращающимся вокруг солнечного колеса, подобно планетам вокруг Солнца. Выглядит она так, как показано на рис. 4.

Для наглядности "развернем" солнечную шестерню и эпицикл в линию. При заторможенном эпицикле В и двигающемся солнечном колесе А ось сателлита С (водило D) будет перемещаться в направлении движения солнечного колеса, но с меньшей скоростью. Заблокированные между собой "солнце" и эпицикл увлекают сателлит - скорость у всех одинакова. Если усилие приложено к оси сателлита, то "солнце" и эпицикл будут двигаться с ним в одну сторону. Но скорость последних будет обратно пропорциональна сопротивлению движению (больше сопротивление - меньше скорость). Кстати, так работает и межколесный дифференциал, тоже относящийся к планетарным передачам. Переключение передач в коробке происходит при затормаживании тех или иных элементов соответствующих планетарных рядов. Тормозные механизмы - ленточного типа или фрикционы. Последние состоят из нескольких колец, вращающихся свободно до тех пор, пока их не сожмут давлением жидкости.

Жидкость та же самая, что и в гидротрансформаторе. Подачей ее к тормозным механизмам управляет целая система распределительных клапанов. Прежде они приводились в действие разрежением от впускного коллектора. (Кстати, засорение воздушного фильтра - одна из причин "неправильной" работы этих "автоматов".) На современных моделях включением передач заведует электроника. Пользоваться такой трансмиссией - одно удовольствие. Правда, при соблюдении некоторых условий.

Нельзя включать заднюю передачу, если автомобиль даже с небольшой скоростью движется вперед. Это может вывести из строя гидротрансформатор, так как его колеса начнут вращаться в разные стороны. По этой же причине нельзя "раскачивать" застрявший автомобиль. Нельзя буксировать автомобиль с неработающим двигателем на большие расстояния, так как многие элементы коробки-"автомата" смазываются под давлением и одного разбрызгивания недостаточно. Обычно пользуются правилом 50х50, то есть тащат со скоростью 50 км/ч на расстояние не более 50 км. При буксировке на большие расстояния ведущие колеса погружают на эвакуатор или отсоединяют коробку от трансмиссии. Поскольку механической связи между двигателем и колесами нет, непросто (или невозможно) завести машину с буксира. Агрессивный стиль вождения значительно снижает ресурс "автомата".

Жидкость в гидромеханической коробке выполняет разнообразные функции. По своим свойствам она значительно отличается от обычных трансмиссионных масел, поэтому использовать следует только ту, которая предписана производителем, иначе поломок не миновать. Заменять жидкость надо вовремя - как правило, через 60 тыс. км и чаще всего вместе с фильтром.

Гидромеханическая коробка - довольно сложный и дорогой агрегат. Большинство моделей ходит 150-200 тыс. км. Восстановить механическую часть под силу только квалифицированному мастеру. Гидротрансформатор же без специального оборудования не только отремонтировать, но и вскрыть не удастся - корпус у него сварной. Поэтому, приобретая иномарку с "автоматом" и пробегом более ста тысяч, будьте готовы в дальнейшем выложить за ремонт круглую сумму.

Рис. 4. Принцип работы планетарной передачи: А - солнечное колесо; В - эпицикл; С - сателлиты, D - водило.

Рис. 1. Схема гидротрансформатора.

Рис. 2. Так выглядит поток жидкости в гидротрансформаторе.

Рис. 3. Характеристика гидротрансформатора.