§ 3. Гідрооб'ємна трансмісія
На відміну від гідротрансформатора в гідрооб’ємному перетворювачі використовують не гідродинамічний (швидкісний), а гідростатичний напір.
Гідрооб'ємна трансмісія (мал.4,а) складається з гідронасоса 7, пов'язаного з валом двигуна, декількох (число їхнє залежить від числа ведучих коліс) гідро двигунів 10, що з’єднані з маточними, магістралей високого 8 і низького 9 тиску, редукційних клапанів 11, охолоджувача 12, дренажної системи 13 і системи підживлення, у яку входять резервуар 1, фільтр 2, охолоджувач 3 системи, підживлюючий насос 4, редукційний 5 і запобіжний 6 клапани. Гідронасос, гідро двигуни, магістралі й система підживлення заповнені робочою рідиною.
При обертанні колінчастого вала гідронасос 7 створює гідростатичний напір, під дією якого рідина по магістралі 8 поступає до гідро двигунів 10. В гідро двигунах цей напір перетвориться в механічну роботу, а рідина по магістралі 9 повертається до гідронасоса. При цьому частина рідини, яка просочується через зазори в гідронасосі і гідро двигунах, по трубкам дренажної системи 13 стікає в резервуар 1. Для поповнення робочою рідиною перетворювач має систему підживлення, насос 4 який нагнітає її в магістраль 9 через правий запобіжний клапан 6.
Гідронасос плунжерного типу (мал.4,б), що одержав найбільше поширення, складається із статора 14, ексцентрично щодо нього розташованого ротора 15 із циліндрами 16 і плунжерами 17, і розподільника 18 з перегородкою, що розділяє магістралі, високого і низького тиску. Циліндри ротора каналами з'єднані з порожнинами розподільника. Точно така ж будова і в плунжерного гідро двигуна.
Якщо обертати ротор гідронасоса, то останній починає працювати на режимі насоса. При цьому однин плунжер, висуваючись під дією відцентрових сил і пружин у серповидну порожнину, засмоктують рідина в циліндри з магістралі низького тиску, а інші, втуплюються через ексцентриситет ε, витісняють її із циліндрів в магістраль високого тиску.
Мал. 4. Гідрооб’ємна трансмісія.
а) схема; б) гідронасос плунжерного типу; в) схема роботи гідронасоса в режимі двигуна
Якщо обертати ротор гідронасоса, то останній починає працювати на режимі насоса. При цьому однин плунжер, висуваючись під дією відцентрових сил і пружин у серповидну порожнину, засмоктують рідина в циліндри з магістралі низького тиску, а інші, втуплюються через ексцентриситет ε, витісняють її із циліндрів в магістраль високого тиску.
Для переходу гідронасоса на режим двигуна потрібно нагнітати рідину в одну з порожнин розподільника. При цьому діюча на плунжер сила гідростатичного тиску (мал.4,в) створює при ексцентриситеті ε реакцію N з боку статора, який можна розкласти на складові Z і Т. Складову Z урівноважує сила гідростатичного тиску, а складова Т створює крутний момент, що повертає ротор проти годинникової стрілки.
Звичайно в гідро об’ємній трансмісії регульованим є гідронасос. Подача гідронасоса залежить від ротора, що витісняється їм за один оберт ротора об’єму рідини АН, який змінюють автоматично, зменшуючи або збільшуючи ексцентриситет ε. Так, у випадку його зменшення знижується кутова швидкість гідро двигуна, тобто підвищується передаточне число (коефіцієнт трансформації) гідро об’ємного перетворювача:
КГО.П = АГ / АН
де АН = const - обсяг рідини, що витісняється за один оборот ротора гідро двигуна. При цьому плавно й безупинно по гіперболічній залежності у випадку установки відповідного регулятора збільшується тяговий момент на ведучих колесах. Якщо ексцентриситет ε = 0, то потужність від двигуна до них не передається. Якщо ж змінити його в протилежному напрямку в порівнянні з розглянутим вище, то в результаті зміни напрямку тягового моменту автомобіль починає рухатися назад.
До переваг гідрооб'ємної трансмісії слід віднести безступінчаста автоматична зміна її передаточного числа, що забезпечує плавне рушання автомобіля з місця, а також спрощує й полегшує керування автомобілем і знижує втому водія; зручність компонування; підвищення прохідності автомобіля внаслідок плавного і безперервного змінення величини тягового моменту; можливість повної заміни ступінчастої механічної трансмісії і робочої гальмової системи.
Недоліками гідрооб'ємної трансмісії в порівнянню зі ступінчастою механічною є більші габаритні розміри й маса, трохи менший ККД, висока вартість і недостатня зносостійкість.