§ 15. Гидромеханические автоматические передачи

На некоторых моделях легковых автомобилей высшего класса вместо сцепления и механической коробки переключения передач применены гидромеханические автоматические передачи в виде гидромуфты или гидротрансформатора.

Гидромуфта — одна из разновидностей сцепления, в которой передача крутящего момента осуществляется с помощью жидкости. Основными рабочими частями гидромуфты являются насосное 4 и турбинное 3 колеса (рис. 66), расположенные одно против другого. Внутри колес установлены радиальные лопатки, передающие и воспринимающие крутящий момент от двигателя.

Рис. 66. Схема гидромуфты: 1 — коленчатый вал, 2 — корпус, 3 — турбинное колесо, 4 — насосное колесо, 5 — уплотнение, 6 — выходной вал

Насосное колесо 4 выполнено вместе с корпусом 2 гидромуфты. Ступица колеса жестко соединена с коленчатым валом 1 двигателя. Турбинное колесо 3 соединено с выходным валом 6. Внутренняя полость корпуса гидромуфты заполнена жидкостью, например веретенным маслом. Когда насосное колесо гидромуфты при работе двигателя вращается, масло, находящееся между его лопатками, под действием центробежной силы вытекает наружу от центра на лопатки турбинного колеса, увлекая его за насосным колесом. В результате проскальзывания между насосным и турбинным колесами — из-за отсутствия между ними жесткой связи — число оборотов турбинного колеса меньше числа оборотов насосного, а к.п.д. гидромуфты меньше единицы. Проскальзывание особенно велико при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя, с увеличением частоты вращения оно уменьшается.

Гидромуфта по сравнению с сухим фрикционным сцеплением имеет ряд преимуществ: она обеспечивает торможение автомобиля без выключения передачи, уменьшение износа деталей, снижение толчков в трансмиссии, повышение плавности хода, упрощение и облегчение управления автомобилем.

Рис. 67. Схема гидропередачи для легкового автомобиля:

1 — корпус, 2 и 3 — турбинное и насосное колеса, 4 и 19 — большой и малый масляные насосы, 5, 13 и 17 — первичный, вторичный и промежуточный валы, 6, 10, 12, 14, 15, 16, 18 — шестерни, 7,9 — фрикционы, 8 — корпус фрикционов, 11 — зубчатая муфта, 20 — колесо-реактор

В гидропередачах легковых автомобилей применен гидротрансформатор, имеющий много сходного с гидромуфтой. Основными частями одноступенчатого гидротрансформатора (рис. 67) являются насосное 3 и турбинное 2 колеса, расположенное между ними дополнительное неподвижное колесо 20 с лопатками — реактор. Насосное колесо через корпус закреплено на конце коленчатого вала двигателя, а турбинное установлено на первичном валу 5 редуктора гидропередачи. Реактор 20 соединен с неподвижной частью гидротрансформатора через муфту свободного хода. При вращении насосного колеса масло, находящееся во внутренней полости гидротрансформатора, отбрасывается на лопатки турбинного колеса и вращает его. Затем масло поступает на лопатки колеса реактора, откуда направляется к насосному колесу.

Наличие неподвижного реактора, лопатки которого изменяют направление потока жидкости (масла), дает возможность получить на турбинном колесе крутящий момент, отличный от момента двигателя. Чем медленнее вращается турбинное колесо по сравнению с насосным, тем значительнее лопатки реактора изменяют направление проходящей через него жидкости и тем больший дополнительный момент передается от реактора колесу. Крутящий момент на турбинном колесе равен сумме моментов на насосном колесе и реакторе.

На первичном валу 5 редуктора гидропередачи свободно установлена ведущая шестерня 6 первой передачи и передачи заднего хода. При включении фрикциона 7 шестерня 6 соединяется с первичным валом и вращается вместе с ним. Шестерни 15, 16, 18 укреплены неподвижно на промежуточном валу 17 и находятся в постоянном зацеплении с шестерней 6 первичного вала, шестерней 10 вторичного вала и через паразитную шестерню 14 с шестерней 12 заднего хода. Все шестерни редуктора косозубые. Шестерни 10 и 12, установленные на вторичном валу свободно, могут быть соединены с валом зубчатой муфтой 11, которая показана в положении переднего хода. Для включения заднего хода небходимо ее переместить в крайнее правое положение и соединить вторичный вал 13 с шестерней 12.

Большой масляный насос 4 приводится во вращение от насосного колеса гидротрансформатора, малый масляный насос 19 — от промежуточного вала гидропередачи. Все передачи переднего хода переключаются автоматически в зависимости от скорости движения автомобиля и степени открытия дроссельной заслонки.