Гидрообъёмный вариатор для автомобилей

Универсальный ролико-лопастной гидравлический привод типа ГОТр-V₀ предназначен для бесступенчатого регулирования частоты вращения приводов трансмиссий как мобильных (тракторов, танков, грузовых автомобилей, вездеходов, амфибий и т.п.), так и стационарных машин различного назначения, транспортёров, приводов лебёдок, вариаторов транспортных передач и др. Привод имеет плавно изменяющееся передаточное число i от ≤1 до ≥200, заменяя в существующих трансмиссиях транспортных средств коробку перемены передач и муфту сцепления, обеспечивая необходимое отсоединение двигателя от движителя.

ГОТр-V₀ может быть выполнен в двух вариантах: с внутренним распределением (ВР) рабочей жидкости (РЖ) и с наружным распределением (НР) РЖ.

1. Вариатор типа ГОТр может применяться в качестве автомобильной трансмиссии нового поколения, созданной на базе выпускаемых и эксплуатируемых в различных отраслях промышленности гидравлических моторов и насосов ролико-лопастного (роторного) типа мощностью N_max от 0,5 до 700 кВт. Их конструкция защищена более 90-ами авторских свидетельств СССР и патентов России и 11 патентами США, Германии, Японии и других промышленно-развитых стран мира.
2. Целесообразно применение ГОТр на транспортных средствах, требующих полной автоматизации управления трансмиссией. Управление всей трансмиссией объединяется и выполняется одним органом (рукояткой или педалью). Микропроцессор согласовывает режимы работы силовой установки и трансмиссии автомобиля. При этом обеспечивается минимальный расход топлива на 100 км пути. Применение ГОТр на автомобилях позволяет реализовать бесступенчатое оптимальное использование нагрузочных характеристик двигателя и легко поддерживать баланс мощности при изменении условий движения. Двигатель с ГОТр будет работать устойчивее с более высокими параметрами приспособляемости и приёмистости. Среднеэксплуатационная топливная экономичность повысится на 7-30%, а содержание токсических компонентов на основных скоростных режимах работы двигателя снизится на 20-25%.
3. Сопоставление ГОТр с существующей широко распространенной механической трансмиссией и механическим вариатором представлено в сравнительной таблице. Можно ожидать, что создание автомобиля с ГОТр в сочетании с рядом других улучшений его узлов и агрегатов позволит получить принципиально новую модель с улучшенными основными характеристиками при примерно том же уровне цены.

Некоторые недостатки механической трансмиссии и механических вариаторов:

1. узкий диапазон передаточного числа i. Трудность получения больших передаточных чисел (i ≥ 10:1);
2. дискретная разгонная характеристика с разрывами силы тяги;
3. худшая приёмистость первичного двигателя с нагружением через коробку перемены передач;
4. невозможность длительной работы на малых «ползучих» скоростях движения;
5. требование обязательного применения муфты сцепления и сложность управления;
6. необходимость в дополнительном механизме заднего хода;
7. низкая долговечность (наличие многих узлов трения, требующих качественной смазки);
8. низкий КПД трансмиссии;
9. отсутствие устройств для предохранения от перегрузок.

Преимущества гидрообъёмного вариатора ГОТр:

1. передача обладает высоким моментом страгивания на стоповом режиме (практически равном 100% от теоретического);
2. малая удельная металлоемкость (порядка 0,3 кг•кВт^-1 против существующих аксиально-поршневых передач с металлоемкостью в 1 кг•кВт^-1);
3. отсутствие в схеме узлов трения «металл — по металлу» и гидравлическая разгрузка всех основных деталей обеспечивает высокую надёжность в эксплуатации и бесшумность в работе. В среднем долговечность возрастает более чем в 10 раз;
4. работа по закрытой схеме питания на небольшом (порядка 1-3 литра) количестве минерального масла не требует отдельной системы охлаждения, так как КПД вариатора достигает величины ≈97%;
5. по сравнению с аксиально-поршневыми гидравлическими машинами трудоёмкость изготовления ролико-лопастного гидровариатора в 2 — 3 раза меньше. К тому же более 95% деталей вариатора могут быть изготовлены на станках с ЧПУ по «безлюдной» технологии;
6. возможность применения принципов подобия для получения типоразмеров с любыми необходимыми мощностными и скоростными параметрами;
7. универсальность, технологичность, простота конструкции, компактность, низкая стоимость изготовления (практически на уровне обычной серийной механической КПП);
8. имеется дополнительная возможность работы навесного и вспомогательного гидрооборудования машины от гидросистемы ГОТр-V₀ (привод винтового движителя, пилы и т.п.);
9. выполняет функции ГИДРОТОРМОЗА, запасая энергию торможения в гидроаккумуляторе, что позволяет решить проблему рекуперации и последующего полезного использования энергии торможения для быстрого разгона автомобиля (машины) и повышения её приёмистости. Это преимущество позволяет не только обеспечить продолжительность работы тормозных колодок или вообще исключить их использование, но и снизить мощность первичного двигателя машины на 20-30% и увеличить его долговечность;
10. в ГОТр-V₀ удобно компонуется простая автоматика, управляющая производительностью насосной части и простое устройство заднего хода (ЗХ);
11. ГОТр-V₀ выполняется в едином блоке, который легко компануется вместо КПП или АКПП, после их демонтажа. Присоединительные размеры ГОТр-V₀ унифицированы с широкораспространёнными КПП и АКПП.

Изготовлен действующий макетно-экспериментальный образец

Возможность производства ГОТр-V₀ и ГОТ-V₀ опирается на уже имеющийся опыт производства подобных машин и расходомеров на ряде предприятий страны (ЗАО НПП «Импульс», г. Химки, Московской области; Ковровском электромеханическом заводе, г. Ковров, Владимирской области; Экспериментальном заводе научного приборостроения, пос. Черноголовка, Московской области и др.). Для начала производства серийных образцов необходимы поэтапные финансовые вложения в размере не менее 400 000 € (экспериментальный и опытный образцы, первая промышленная партия, серийное производство). На каждый из этих этапов требуется не менее 100 000 €.