Планетарная трансмиссия: как Toyota «изобрела велосипед»
Принципы работы и устройство планетарной трансмиссии, которой концерн Toyota оснащает все свои гибридные автомобили, вызывает массу вопросов у пользователей. Более того: в большинстве каталогов с характеристиками авто такая КПП незаслуженно именуется вариатором (CVT) или электронным вариатором(eCVT), хотя от вариатора в классическом понимании у «планетарки» мало что осталось. Так что же такое планетарная трансмиссия и в чем ее достоинства?
Немного истории
На самом деле, планетарная коробка передач – отнюдь не японское изобретение. Такие КПП в механическом варианте применялись еще на заре автомобилестроения в машинах Ford T. Трансмиссия была двухступенчатой, но ее использование было настоящим прорывом: такая коробка эффективней распределяла мощность двигателя между колесами. Конечно, первая планетарная трансмиссия была механической. И сегодня такие устройства широко используются для гусеничной техники различного назначения и даже велосипедов. Планетарки выбирают за надежность, ремонтопригодность и высокий КПД.
Инженеры Toyota, по сути, изобрели велосипед. Взяв классическую схему планетарной трансмиссии, состоящей из системы отдельных шестерней – сателлитов, вращающихся вокруг центральной шестерни–солнца, и соединив этот механизм с двигателем, работающим по циклу Аткинсона в сочетании с электромотором, японцы произвели настоящую революцию в автомобилестроении. Результатом ее стало появление первого массового гибридного автомобиля – Toyota Prius. Планетарки же стали неизменной «фишкой» Toyota, которую концерн использует во всех своих гибридах. Причина такого решения очевидна, ведь у планетарной трансмиссии – целый ряд преимуществ:
- Надежность. Система крайне редко выходит из строя, по оценкам специалистов планетарная трансмиссия не нуждается в ремонте как минимум 400 – 500 тыс. км пробега. Ломаться там фактически нечему: основные компоненты трансмиссии – это шестерни и валы.
- Компактность. Небольшие размеры механизма позволяют устанавливать планетарную трансмиссию в любые автомобили – от минивэнов до ультракомпактных кей–каров, а возможность использования большого количества планетарных механизмов – повысить динамику автомобилей.
- Высокий КПД. Такая трансмиссия обеспечивает работу ДВС и электромотора с максимальной отдачей. Если традиционные ступенчатые КПП, «автоматы» и вариаторы с 4 –6 ступенями имеют ограниченный диапазон регулирования передач (как правило, в пределах от 4 до 5,5, данный показатель демонстрирует, на сколько первая передача отличается от самой высокой), то у планетарной трансмиссии это число варьируется в пределах 10–15. Это значит, что двигатель при минимуме «оборотов» выдает максимум Нм.
Конструктивные особенности: как это работает?
В конструкции планетарной трансмиссии нет фрикционов, гидравлики, муфт, различных ремней и цепей. Скорость вращения колес при использовании такой передачи изменяется не за счет применения ременных и цепных механизмов, а через планетарный редуктор, который суммирует мощность ДВС и электромоторов.
Планетарная трансмиссия состоит из:
- Внешнего основного кольца – круговой шестерни
- «солнечной» шестерни, расположенной в центре механизма. Она является центральной
- Шестерен –саттелитов, которые вращаются вокруг центральной, солнечной шестерни.
Устройство распределения мощности или редуктор в системе от Тойота называется Power Split Device. В схеме гибридной силовой установки он связывает между собой 2 электромотора и бензиновый ДВС. Один из электродвигателей соединен с центральной шестерней трансмиссии. Второй двигатель подключен к планетарной оси с соответствующими шестернями. Через ось крутящий момент передается на круговую шестерню, затем – на центральную и после – на саттелиты. Они вращаются с одинаковой скоростью.
Классического сцепления здесь нет: мощность мотора и электродвигателей передается через PSD, а помимо передачи крутящего момента планетарка работает и в качестве дифференциала. Нет и ступеней: передаточное число меняется очень быстро и плавно.
Благодаря использованию планетарной трансмиссии, достигается и высокая экономия топлива. Высокий расход привычных бензиновых моторов связан с дроссельной заслонкой. На средней скорости она только слегка приоткрыта, и ДВС буквально «всасывает» воздух через эту щель, растрачивая массу энергии. Планетарка, которая позволяет двигателю на меньших оборотах передавать на колеса больший крутящий момент, позволяет ДВС работать с максимально открытым дросселем. А это значит, что КПД мотора при низком расходе топлива возрастает в несколько раз. Силовой установке просто не нужно тратить лишнюю энергию, чтобы работать в качестве воздушного насоса.
Использование планетарной трансмиссии даже в бюджетных машинах – это настоящий прорыв в автомобилестроении. Такая КПП обеспечивает плавность хода, работает без рывков и фактически бесшумно, а главное – заметно повышает производительность двигателя. Как всегда, японские инженеры смогли использовать это практичное изобретение для того, чтобы повысить технологичность своих автомобилей.
Хотите машину с надежной планетарной трансмиссией? Звоните в Сферакар! Мы с удовольствием подберем для вас подходящий вариант.
