Гидростатическая трансмиссия как прорывная конкурентная технология

В предыдущей статье мы рассмотрели основные этапы роста ООО «ДСТ-УРАЛ» от небольшого частного предприятия по ремонту и восстановлению техники и до сегодняшнего дня, когда завод является одним из лидеров отечественного тракторостроения. В сегодняшней статье речь пойдет об одном из важнейших решений, позволивших заводу достичь таких результатов.

Конец 2010-х годов: мировой финансовый кризис ударил по России, курс доллара вырос в 1,5 раза. Объем рынка строительно-дорожной техники в целом и в бульдозерной тематике, в частности, упал в 5–7 раз, впоследствии начав расти только в 2011 г. Но как известно, кризис – это и лучшее время для роста, и для принятия нестандартных решений. Руководство «ДСТ-УРАЛ» принимает решение о разработке нового серийного бульдозера, способного полностью заменить устаревшую конструкцию с механической трансмиссией.

В то время на рынке бульдозеров легкого и среднего класса, как в мире, так и России, преобладали машины с классической гидромеханической трансмиссией либо с устаревшей механической. Конструкторами завода был проведен глубокий анализ преимуществ и недостатков всех видов трансмиссий. В результате выбор пал на гидростатическую трансмиссию (по-научному правильно называть ее гидрообъемным приводом передачи мощности, но из-за перевода с английского языка прижился термин именно ГСТ – гидростатическая трансмиссия).

В тот момент в России были попытки сделать массовый бульдозер с ГСТ: в начале 2000-х годов был разработан ТС10 «Добрыня» производства ЧСДМ (г. Челябинск), позже документация на эту машину была передана на ХТЗ (г. Харьков) и в «Орёлдормаш» (г. Орёл), где появилась модернизированная версия Б-100. Но эти машины не выдержали проверку временем и к 2010 г. уже практически не выпускались.

Среди мировых производителей полностью на ГСТ-приводе свои трактора делали фирмы Liebherr, Case, John Deere и New Holland. Крупнейшие производители в лице Caterpillar и Komatsu, а также массовые производители китайских тракторов данную трансмиссию на тот момент всячески критиковали и в своей технике практически не использовали. Но как показало время, гидростатический привод доказал свою конкурентоспособность как в экономическом, так и в эксплуатационном плане, и сейчас все больше новых тракторов выпускается с таким видом трансмиссии, увеличивается их общая доля рынка.

В чем же преимущества гидростатической трансмиссии? Начать стоит с описания принципа работы: ГСТ бульдозера – это гидрообъемная передача с закрытым замкнутым гидроконтуром (в этом основное отличие от популярного экскаваторного варианта трансмиссии, где контур открытый). В состав трансмиссии входят два гидронасоса и два гидромотора (по одному на каждый борт, в более тяжелых бульдозерах, начиная от 40 т, количество агрегатов может быть увеличено). Насосы преобразуют механическую энергию вращения вала ДВС в энергию потока масла под определенным давлением, передавая мощность посредством рукавов высокого давления гидромоторам. Те преобразуют энергию обратно в механическое вращение, приводя в действие исполнительный механизм – приводной редуктор. Сам гидравлический контур закрыт, жидкость в нем обновляется примерно на 10% каждую минуту с помощью специальных клапанов промыва и насосов подпитки, тем самым контур охлаждается и очищается. Это помогает избежать больших сечений РВД подвода и отвода жидкости от приводного контура и компактно разместить всю трансмиссию.

Одним из ключевых достоинств ГСТ является возможность плавного бесступенчатого изменения передаточного отношения в широком диапазоне частот вращения, что позволяет намного эффективнее использовать крутящий момент двигателя машины по сравнению со ступенчатым приводом во всем диапазоне нагрузок и скоростей машины. Объем насосов регулируется пропорционально от нуля до максимума, что делает возможным плавный разгон машины с места без применения сцепления. А пропорциональное уменьшение объема гидромоторов позволяет реализовать разгон машины до транспортной скорости без разрыва потока мощности, рывков и потерь.

Благодаря электронному контролю всей трансмиссии и топливоподачи ДВС даже значительное и резкое изменение нагрузки не влияет на выходную частоту вращения, поэтому машина сама держит обороты ДВС на нужном уровне согласно требуемой нагрузке, что позволяет существенно экономить топливо в условиях высокой маневренности бульдозера и непрерывности тягового усилия. Когда нагрузка с бульдозера снимается, обороты двигателя автоматически падают до холостых. При этом ГСТ позволяет обеспечить максимальную тягу машины даже на низкой скорости и низких оборотах ДВС.

Большим достоинством гидростатической трансмиссии является простота реверсирования гусениц с возможностью разворота на месте с нулевым радиусом, что дает исключительную маневренность машине.

Отсутствие механической связи ДВС и приводных редукторов позволяет сильно упростить кинематическую схему, существенно облегчить компоновку машины на этапе разработки, упростить ремонтные и обслуживающие мероприятия, значительно повысить надежность. Количество элементов сведено к минимуму – их всего два: гидронасос и гидромотор, тогда как в ГТР это сам гидротрансформатор, планетарная коробка передач, главная передача, многодисковый бортовой фрикцион и гидравлический привод дифференциального поворота. В случае поломки весь ремонт осуществляется путем замены гидронасоса или гидромотора в сборе (что достаточно быстро), а затем дефектовки вышедшего из строя агрегата на стенде. Учитывая, что данные агрегаты производит множество мировых компаний, обеспечивается поддержание конкурентной среды среди поставщиков, а значит, низкий уровень цены при высоком уровне качества.

Недостатком гидростатической трансмиссии можно считать более низкий КПД по сравнению с механической или гидромеханической передачей. Однако по сравнению с трансмиссиями, включающими коробки передач, ГСТ оказывается экономичнее, проще и быстрее. Также ранее применение ГСТ ограничивали цена изделия, требования к маслам и сложность реализации электронного управления. Однако со временем совершенствование технологий механообработки и широкое распространение синтетических масел, производимых под заранее заданные параметры использования, развитие микроэлектроники, позволившее реализовывать сложные алгоритмы управления ГСТ, позволили значительно снизить себестоимость такого вида привода.

Еще одним недостатком ГСТ-привода можно считать предвзятое отношение к нему со стороны эксплуатирующих организаций. Но опробовав новые технологии, назад уже никто не хочет возвращаться. Еще недавно все автолюбители боялись ставить автоматическую коробку передач, предпочитая механику. Сейчас механических коробок передач практически не осталось, а автоматы используют не только на легковом транспорте, но и на большегрузных машинах, внедорожных самосвалах, автобусах и т. д. Причем эти машины успешно работают в диапазоне температур от +50 до –50 °С. В аналогичных условиях работает и бульдозер ГСТ, причем проблем не возникает как в трансмиссии, так и в электронной системе управления.

Бытует также ошибочное мнение, что для ГСТ необходимо только иностранное, самое дорогое и специализированное масло. Это не так, качество отечественных масел давно подтверждено, они соответствуют мировым стандартам качества, и эксплуатация возможна во всем температурном диапазоне. Заводом была проведена большая работа по изучению темы смазочных материалов, на текущий момент руководством по эксплуатации разрешается применение масел около 50-ти производителей, из которых пять отечественных. В качестве дополнительной меры защиты работа бульдозера с ГСТ построена таким образом, что контроллер запрещает движение на слишком холодном масле, а подогрев от –50° до оптимальной температуры происходит в автоматическом режиме в течение 15–20 минут.

Выбор ГСТ с электронным управлением, с учетом всех описанных преимуществ, подтолкнул завод «ДСТ-УРАЛ» разработать полностью электронную систему управления всеми остальными системами машины, что позволило легко реализовывать и внедрять любые программы по управлению машиной, получать удаленный доступ и контроль параметров, существенно упростить управление машиной, адаптировать ее под оператора. Все это помогло существенно снизить требования к квалификации бульдозериста, и теперь для управления машиной ему достаточно лишь двух джойстиков: левый отвечает за все движение, правый за навесное оборудование.

В итоге все вышеописанные преимущества позволили технике «ДСТ-УРАЛ» прочно занять свою нишу на дорожно-строительном рынке СНГ, с каждым годом завод наращивает выпуск конкурентной продукции и внедряет передовые технологии контроля и управления машинами.

«Гидроход-49061» Часть 1

Опытный «Гидроход-49061»представляет собой уникальную, не имеющую аналогов в мировой практике машину, появление которой связано с проведением обширных научных исследований и работ по созданию полноприводных автомобилей нового поколения с так называемыми «гибкими» трансмиссиями. Создаваемый опытный образец и должен был стать той исследовательской базой, с помощью которой можно было экспериментально проверить полученные теоретические положения и отработать на практике основные конструктивные решения «гибких» трансмиссий.

Так что же такое «гибкие» трансмиссии и в чем их преимущества?
Немного теории

К 1980-м гг. в отечественной автомобильной науке сложились несколько весьма сильных научных школ, в центре внимания которых находились вопросы проходимости и совершенствования конструкции полноприводных автомобилей. Исследователи ставили перед собой задачу на основе многолетнего опыта выбрать наиболее рациональную конструкцию, которая сможет обеспечить наилучшие тягово-динамические качества, проходимость, топливную экономичность и другие эксплуатационные свойства. Опытным путем было установлено, что эти важнейшие свойства автомобиля в значительной мере определяются тем, насколько эффективно в трансмиссии распределяется мощность двигателя между ведущими колесами.

Казалось бы, предел совершенствования «классических» полноприводных трансмиссий уже достигнут, но, тем не менее, эффективность существующих автомобилей высокой проходимости была недостаточной. Особенно сильно это проявлялось в многоосных машинах, в которых с увеличением числа ведущих колес трансмиссия становилась все более сложной и громоздкой, а потери мощности в ней возрастали.

Трансмиссии современных полноприводных автомобилей выполнены по двум основным схемам — блокированной и дифференциальной. Блокированная трансмиссия характеризуется жесткой связью всех ведущих колес, а дифференциальная — распределением мощности между ведущими мостами и колесами через дифференциальный механизм. Существуют также различные комбинированные схемы, в которых часть колес обьединена дифференциальной связью, часть — блокированной (например, при блокировке нескольких дифференциалов). Их всех объединяет одна особенность — невозможность принудительного изменения подводимой мощности на одном или нескольких колесах или мостах независимо от других. Но для чего это нужно?

Как известно, автомобиль способен двигаться лишь при условии, что развиваемая его ведущими колесами суммарная сила тяги превышает суммарную силу сопротивления движению. Следовательно, для повышения проходимости автомобиля необходимо решить две задачи — повысить его тяговые свойства и снизить затраты мощности на движение. Исследованиями доказано, что эти задачи взаимосвязаны: режим движения с минимальными потерями мощности эквивалентен режиму движения с максимально возможной силой тяги при заданной величине подводимой мощности. Однако это условие выполняется только при определенном соотношении крутящих моментов, подводимых к ведущим колесам в каждый момент времени. Ведь для того, чтобы каждое ведущее колесо автомобиля развивало максимально возможную силу тяги в любых условиях, необходимо контролировать непрерывно изменяющиеся сцепные свойства каждого колеса и подводить к нему крутящий момент строго определенной величины, который колесо может реализовать в данных условиях. Очевидно, что для решения этой задачи необходимо иметь возможность подводить мощность к каждому колесу индивидуально, а также регулировать ее плавно и независимо от других колес, в соответствии с условиями движения, т.е. «гибко» перераспределять мощность в трансмиссии. Такие трансмиссии и получили название «гибких».

Построить «гибкую» трансмиссию на базе традиционной механической, реализовав индивидуальный привод каждого колеса, практически невозможно — предельное усложнение сведет на нет все преимущества такого привода. Между тем, трансмиссии с индивидуальным приводом колес существуют — это электрические и гидрообъемные. Именно они представляются исследователям базой для «гибких» трансмиссий, наиболее перспективной, прежде всего, для многоосных полноприводных автомобилей.

Можно возразить: ведь существуют еще различные фрикционные, вязкостные и другие муфты с электронным управлением, перераспределяющие мощность между ведущими мостами или колесами одного моста в зависимости от условий движения. Эти муфты сегодня все чаще применяются на легковых полноприводных автомобилях, придавая механическим трансмиссиям свойства «гибких». Действительно, эти устройства хорошо подходят для легковых автомобилей типа 4×4, но применение фрикционных муфт на тяжелых многоосных автомобилях лишь увеличит потери мощности в их и без того сложных трансмиссиях.

Для того чтобы эффективно управлять независимыми колесными приводами, необходима система управления, действующая по оптимальным законам управления. Эти законы требуется установить, разработать алгоритмы управления «гибкой» трансмиссией и ввести их в систему управления.

Таким образом, было обозначено направление развития полноприводных автомобилей, заключающееся в применении «гибких» трансмиссий. Но здесь предстояла еще большая исследовательская работа.
Генератор идей

Идея создания «гибкой» трансмиссии для полноприводного автомобиля связана с научными исследованиями профессоров Ю.В. Пирковского и СБ. Шухмана, изучавших сопротивление движению полноприводного автомобиля по твердой дороге и различным фунтам. Результаты их работ заложили основы научной школы, с которой тесно сотрудничали известные в этой области ученые — В.Ф. Платонов (НАГИ), М.П. Чистов (НИИИ-21), Н.Ф. Бочаров, АА Полунгян и Г.О. Котиев (МГТУ им. Н.Э. Баумана) и многие другие.
В начале 1990-х гг., в кризисное для российской науки время, эти исследования получили продолжение, когда в результате реорганизации НАМИ была основана небольшая научно-исследовательская фирма «НАМИ-Сервио. Ее руководителем стал СБ. Шухман. Вскоре в коллектив новой фирмы вошли опытные инженеры отдела специальных автомобилей НАМИ — Е.И. Прочко и В.И. Соловьев. «НАМИ-Сервис» поддерживала тесные связи с ведущими научными организациями — МГТУ им. Н.Э. Баумана, НИИИ-21, МГТУ «МАМИ», НИЦИАМТ (автополигон НАМИ).
Результаты совместных исследований позволили к концу 1990-х гг. сформулировать основные требования к конструкции «гибкой» трансмиссии полноприводного автомобиля высокой проходимости и приступить к разработке опытного образца
Но решение о создании автомобиля было принято не сразу. Первоначально рассматривалось предложение опробовать идею «гибкой» трансмиссии на упрощенном ходовом макете, например, в виде самоходной тележки с колесной формулой 4×4. Подобные «идееносители» в конструкторской практике применяются достаточно часто. Однако в итоге преобладала другая точка зрения: целесообразно создать именно полноценный многоосный автомобиль — это позволит получить максимум информации о работе «гибкой» трансмиссии на автомобиле, особенно в сравнении опытного образца с аналогичными автомобилями традиционной конструкции.
Гидрообъемный или электрический?

В принципе, для реализации идеи «гибкой» трансмиссии на многоосном полноприводном автомобиле выбор гидрообъемного или электрического привода можно считать равнозначным. Оба привода обеспечивают индивидуальный подвод мощности к колесам и ее бесступенчатое регулирование в широком диапазоне. Электропривод имеет преимущество перед гидроприводом одинаковой мощности по общему КПД, простоте монтажа агрегатов. Однако при прочих равных условиях гидропривод компактнее, устойчивее к воздействию неблагоприятных погодных условий, что очень важно для автомобиля высокой проходимости и, кроме того, его диапазон регулирования, как правило, больше, чем у электропривода. Другими преимуществами гидрообъемного привода колес, которые способствуют повышению проходимости автомобиля, является возможность быстрого реверсирования (движения «враскачку») и длительного движения на минимальной скорости с высоким тяговым усилием. Реализация этих режимов движения на автомобиле с электротрансмиссией чревата перегревом и выходом из строя тяговых электродвигателей.

Несомненно, что для автомобиля конкретного типа и назначения наиболее подходящим может быть как гидрообъемный, так и электрический привод. Однако на данном этапе было решено отдать предпочтение гидрообъемной трансмиссии.

Не будет преувеличением сказать, что решающую роль в выборе типа привода сыграло мнение Е.И. Прочко, воспитанника конструкторской школы В.А. Грачева. Евгений Игнатьевич более сорока лет жизни посвятил созданию гидравлических приводов и являлся одним из наиболее авторитетных специалистов в этой области. На его счету создание в СКБ ЗИЛ уникального вездехода ЗИЛ-3906 с пневмогусеничным движителем типа «Аэролл» и гидрообъемной трансмиссией. Позже, работая в НАМИ, Е.И. Прочко предложил гидрообъемную трансмиссию для самоходного тяжеловоза НАМИ-0309 и других машин. К сожалению, работы по спроектированным им машинам по разным причинам были прекращены, поэтому новая задача по созданию опытного образца автомобиля с гидрообъемной трансмиссией позволила бы использовать накопленный опыт и собрать воедино на одном образце новые и уже проверенные решения. Совершенно обоснованно, что именно Е.И. Прочко стал главным конструктором нового проекта.

Но почему до сих пор ни один автомобиль с гидрообъемной трансмиссией не стал серийным?
Гидрообъемные приводы в машиностроении применяются достаточно широко, но попытки внедрения их на автомобилях, как правило, оказывались неудачными — конструкция получалась тяжелой, сложной и ненадежной, а ее показатели (прежде всего КПД) оставляли желать лучшего. Это и определило то стойкое предубеждение, которое сложилось по отношению к гидрообъемным трансмиссиям среди инженеров.

Однако развитие гидрообъемных трансмиссий не прекратилось: на тракторах, комбайнах, самоходных кранах, тяжеловозах, экскаваторах, дорожных катках, бульдозерах и других специальных машинах со множеством приводов различных рабочих органов и движителей, где преимущества гидрообъемных передач раскрывались в полной мере, они постепенно вытесняли механические. Это стало возможным благодаря появлению более совершенных гидромашин. Применение новых материалов и совершенствование технологии позволило повысить точность изготовления, благодаря чему КПД гидромашин возрос до 0,95, снизились потери, увеличилась долговечность, развиваемое давление достигло 50 МПа. Увеличение рабочего давления позволило уменьшить размеры и массу гидромашин, снизить их стоимость. Появились гидромашины с электронным управлением и комплексные встраиваемые приводы, включающие насос, гидромотор, блоки клапанов и электронные устройства.
Воплощение в жизнь

Техническое задание на разработку гидрообъемной трансмиссии для полноприводного автомобиля было в целом сформулировано к 2001 г. В дальнейшем оно уточнялось и было окончательно утверждено в 2002 г. как техническое задание на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы «с выходом технического проекта на опытный образец». Эти работы рассматривались как первый этап обширных исследований по созданию опытного образца полноприводного автомобиля многоцелевого назначения, которые позволят решить множество практических задач и внести вклад в теорию автомобиля. Помимо реализации самой идеи создания гидрообъемной трансмиссии для автомобиля высокой проходимости, была поставлена задача разработки и исследования различных алгоритмов управления гидрообъемной трансмиссией, а также проверки и уточнения полученных теоретических положений. Накопленный инженерный опыт должен был лечь в основу научной методики построения гидрообъемных трансмиссий для транспортных машин, которая прежде никем не разрабатывалась
Техническое задание предусматривало, что в особо тяжелых дорожных условиях опытный образец по проходимости, тягово-динамическим качествам, средней скорости движения должен на 15—20% превосходить автомобиль аналогичного класса и назначения, оснащенный механической трансмиссией, а его расход топлива при этом определялся на 12-15% ниже, что достигается за счет снижения потерь на буксование и более эффективного использования мощности двигателя.

Для того чтобы максимально расширить силовой диапазон трансмиссии, что особенно важно для автомобиля высокой проходимости, было изначально решено использовать на опытном образце только регулируемые гидромашины — и насосы, и гидромоторы, с возможностью дистанционного управления, которое можно легко автоматизировать. В результате поиска гидромашин, удовлетворяющих всем требованиям, выбор пал на продукцию известной немецкой фирмы «Rexroth», ныне входящей в концерн «Bosch». В широком типоразмерном ряду гидромашин «Rexroth» имеются агрегаты в различных исполнениях, с различными способами управления — электрическим или гидравлическим. Наиболее подходящими были признаны гидромашины с электрическим пропорциональным управлением, в которых рабочие объемы изменяются пропорционально току в обмотке управляющего соленоида (регулируемого электромагнита).

Идея использования на опытном образце мотор-колес была отвергнута: гидромоторы привода колес решили установить на раме автомобиля и связать их с колесами карданными валами через понижающие редукторы. Е.И. Прочко критически относился к схеме «мотор-колесо», объясняя свою позицию тем, что если вся гидравлическая часть трансмиссии будет находиться в пределах рамы (корпуса) автомобиля, это позволит обойтись без гибких шлангов в гидромагистралях высокого давления, что повышает надежность всей системы, а кроме того, способствует уменьшению неподрессоренных масс автомобиля.
От того, как связаны между собой насосы и гидромоторы, напрямую зависят эксплуатационные свойства автомобиля. Конечно, идеальная «гибкая» трансмиссия должна состоять из независимых колесных приводов «насос-мотор», но при большом числе ведущих колес автомобиля ее конструкция будет очень сложной. Поэтому по схеме гидрообъемной трансмиссии было принято компромиссное решение: гидромоторы привода каждых двух колес одной оси соединены параллельно и связаны с одним насосом, образуя своеобразный силовой модуль. В такой трансмиссии число насосов соответствует числу осей автомобиля (в данном случае можно говорить об «условных осях», имея в виду, что колеса не имеют жесткой связи); связь между условными осями является блокированной с принудительно регулируемым передаточным числом, а связь между колесами одной условной оси — дифференциальной. Но, учитывая, что гидромоторы используются регулируемые, такой дифференциал позволяет изменять перераспределение крутящих моментов между колесами одной условной оси. Эта схема выгодно отличается и от блокированной механической трансмиссии (гидродифференциальная связь не ухудшает управляемость машины), и от дифференциальной (за счет регулирования гидромоторов одной условной оси можно исключить буксование колес и повысить проходимость).

Если обеспечить гидравлическую связь насосов всех условных осей, то данная схема будет идентична полностью дифференциальной трансмиссии. При отключении этой связи трансмиссия становится блокированной. Если же предусмотреть возможность синхронного управления гидромашинами, это позволит реализовать на автомобиле все известные типы колесного привода — блокированный, дифференциальный, с индивидуальным регулированием и их различные комбинации. Для опытного образца, предназначенного для проведения исследований, такая возможность является исключительным преимуществом, в связи с чем она также была заложена в конструкцию автомобиля.

Опыт создания гидрообъемных приводов заставил очень обстоятельно подойти к проектированию вспомогательных гидросистем — фильтрации, охлаждения, гидроавтоматики и ряда других, без которых гидрообъемная трансмиссия не может нормально функционировать. Их проектирование велось практически с чистого листа, но при этом удалось использовать некоторые уже имевшиеся элементы гидрообъемной трансмиссии недостроенного самоходного тяжеловоза НАМИ-0309.

Поскольку все силы инженерного коллектива были направлены на разработку гидрообъемного привода колес и системы управления им, абсолютно логичным шагом выглядело применение в конструкции автомобиля серийных узлов ходовой части, рулевого и тормозного управления, электросистемы и других систем, проектирование которых выходило за рамки поставленной задачи. Наиболее целесообразным решением выглядело использование серийного шасси, которое требовалось доработать под установку агрегатов гидрообъемной трансмиссии.
По предложению главного конструктора-начальника ОГК СТ АМО ЗИЛ В. П. Соловьева, для постройки опытного образца была использована находящаяся в ОГК СТ грузопассажирская амфибия ЗИЛ-49061. Шасси «Синей птицы» являлось более подходящим для реализации индивидуального привода колес, чем шасси с мостовой схемой раздачи мощности: в бортовой трансмиссии ЗИЛ-4906 привод колес от раздаточной коробки осуществляется через индивидуальные угловые и колесные редукторы, связанные карданными валами. Такая конструкция позволяла с минимальными доработками организовать привод каждого колеса от гидромотора, жестко закрепленного на раме.

Итак, от шасси ЗИЛ-4906 на опытном образце были использованы: рама из алюминиевого сплава; бортовые редукторы; карданные валы колесных редукторов и колесные редукторы; колеса с шинами 16.00-20 модели И-159 и система регулирования давления воздуха в шинах. На «Гидроход» перешел «по наследству» ряд нетрадиционных конструктивных решений «Синей птицы». В их числе — равномерное расположение осей по базе, независимая торсионная подвеска всех колес, рулевой привод с передними и задними управляемыми колесами, тормозная система с дисковыми тормозными механизмами, установленными в приводах колес.

Высота лонжеронов алюминиевой рамы (400 мм) позволила раз-местить гмдромоторы и редукторы привода колес внутри нее, что обеспечило машине дорожный просвет не меньше, чем у исходного шасси, и позволило защитить элементы гидрообъемного привода от повреждения при движении по бездорожью и преодолении препятствий.

В течение 2000-2001 гг. совместными усилиями «НАМИ-Сервис» и ОГК СТ АМО ЗИЛ была подготовлена конструкторская документация на автомобиль.

Logan 4×4 — Renault испытывает трансмиссию с гидроприводом

Сергей Знаемский

Хотите полноприводный Logan или Sandero Stepway? Но оснащать их трансмиссией от Дастера нерентабельно: слишком дороги и тяжелы узел отбора мощности в коробке передач, карданный вал, задний редуктор с дифференциалом. Тем не менее весной этого года в Тольятти доставлены для ходовых испытаний две полноприводные машины, Logan и Sandero, — причем с задним приводом на основе экзотической гидрообъемной трансмиссии!

В гидрообъемных передачах усилие от двигателя к ведущим колесам передает рабочая жидкость под высоким давлением, напор которой создается насосом и реализуется в виде крутящего момента на валу гидромотора. Одним из достоинств такой схемы являются компактность и отсутствие механической связи между двигателем и колесами — можно обойтись без раздаточной коробки и карданного вала, а также без больших переделок пола кузова и задней подвески. Кроме того, гидрообъемные трансмиссии позволяют реализовывать высокий крутящий момент на низкой скорости.

Однако есть и существенные минусы, главный из них — двойное преобразование энергии и, как следствие, низкий суммарный КПД (примерно 70%), который снижается в режимах максимального крутящего момента и с ростом скорости. А еще гидронасосы и гидромоторы недешевы и нуждаются в высококвалифицированном обслуживании. Поэтому гидрообъемные трансмиссии на серийных легковых автомобилях до сих пор не применялись, хотя давно и широко используются на спецтехнике — в сельском хозяйстве, строительстве и транспорте для негабаритных грузов.

В Renault, скорее всего, испытывают узлы и агрегаты французской компании Poclain Hydraulics, известного производителя строительной техники. Например, Poclain c 2005 года поставляет компаниям Renault Trucks, MAN, Mercedes-Benz и Volvo вспомогательную трансмиссию под торговой маркой AddiDrive — c гидромоторами для установки в ступицы передних колес тяжелых грузовиков. А после поглощения компаний Tork и FAM инжиниринговое подразделение фирмы Poclain выступает подрядчиком для проектирования и постройки гоночных автомобилей и концепт-каров Renault и Dacia. И в качестве дилерской опции предлагает установку механических самоблокирующихся дифференциалов на массовые автомобили Renault, Dacia, Nissan, Peugeot, Citroen, Fiat и Mercedes.

С 2013 года подразделение Poclain Powertrain предлагает компактное исполнение системы AddiDrive — специально для легковых машин и легких коммерческих автомобилей. В нем предусмотрен монтаж компактного гидронасоса (диаметром 130 мм) в штатную коробку передач, а сзади — установка либо одного 30-киловаттного гидромотора с дифференциалом и полуосями (по нашим данным, как раз такой вариант выбран для Логана), либо пары мотор-колес. Рабочее давление в системе — 450 бар. В обычных дорожных условиях гидропривод не активен, так что автомобиль остается обыкновенным переднеприводником. А подключается он автоматически при пробуксовке передних колес и работает на скоростях до 40 км/ч.

Интересно, что эксперименты с гидрообъемной трансмиссией в 2013 году вела и группа PSA Peugeot Citroen, правда, в сотрудничестве с компанией Bosch. Гидромотор на концепт-каре Peugeot 2008 HYbrid Air был применен не ради полного привода, а в качестве компонента гибридной трансмиссии. Насос с приводом от традиционной коробки передач закачивал масло в гидроаккумулятор, сжимая газ. При движении в городе для экономии топлива этот процесс запускался в обратном направлении: сжатый азот, расширяясь, нагнетал масло в гидромотор, также встроенный в коробку передач. Двигатель внутреннего сгорания при этом не работал. Компании Peugeot и Citroen построили несколько ходовых образцов, но в итоге проект был заморожен из-за высокой стоимости системы и низкого потенциального спроса.

Компания Poclain утверждает, что себестоимость ее гидрообъемного полного привода вдвое меньше, чем у традиционного механического, а масса не превышает 40 кг. Однако система AddiDrive пока не нашла массового применения — сейчас ее предлагают только для доработки фургонов Peugeot Boxer.

Станут ли Logan и Sandero первыми серийными легковушками с гидроприводом задних колес? Если такие модификации и попадут на конвейер АвтоВАЗа, то не раньше 2018 года.

Источник https://os1.ru/article/20455-gidrostaticheskaya-transmissiya-kak-proryvnaya-konkurentnaya-tehnologiya

Источник https://www.drive2.ru/c/387837/

Источник https://autoreview.ru/articles/kak-eto-rabotaet/logan-4×4-renault-ispytyvaet-transmissiyu-s-gidroprivodom