Но достоинства коробок WSK этим не ограничиваются. Данный своеобразный "гибрид" вобрал в себя плюсы ГМП и традиционной механической коробки передач.

Так, на тяжелых участках дорог гидротрансформатор блокируется автоматически, позволяя тем самым сократить в несколько раз число переключений передач и уменьшить расход топлива автомобилем. (Например, на тягачах МЗКТ при их полной загрузке и движении по грунтовой дороге гидротрансформатор всегда заблокирован.) Правда, блокировка не исключена и при движении по хорошим дорогам. Но здесь цель — не экономия топлива, а увеличение скорости: она возрастает на 5 %, т. е. величину, пропорциональную устраненному скольжению колес гидротрансформатора.

Второй плюс — бесфрикционная система включения сцепления. Дело в том, что используемые для включения передач в коробках, применяемых на тех же тягачах МЗКТ, а также БелАЗ и КЗКТ, фрикционы довольно сложны и дороги, что удорожает коробку в целом.

Кроме того, фрикционы при износе деталей масляных насосов и связанного с этим буксования дисков очень быстро выходят из строя (сгорают). Наконец, у коробок передач с фрикционами, как уже упоминалось, значительно ниже К.ПД, так как мощность расходуется на постоянный привод переднего и заднего насосов, а также преодоление сопротивления скольжению дисков невключенных фрикционов и т. п.

Конечно, без фрикционов в автоматических коробках обойтись трудно. Но в неавтоматических коробках, особенно если они рассчитаны на большую мощность, включать передачи предпочтительнее более простыми способами. И конструкторы знают об этом давно. Поэтому, например, на грузовых автомобилях широкое распространение в свое время получил способ, основанный на смещении шестерен относительно друг друга. Хотя все понимали, что назвать его идеальным нельзя, поскольку в зацепление входят лишь по 1,2—1,5 зуба шестерен, что ведет к ударам ("скрежет" при переключении передач), быстрому изнашиванию и сколам зубьев со стороны начала зацепления. Причем чем больше отношение передаточных чисел соседних передач, тем эти явления существеннее. Поэтому данное отношение берут, как правило, в пределах 1,5—2. Результат — увеличение числа ступеней. Например, в коробках передач американских магистральных тягачей, где данное отношение принято равным 1,2—3,3, число ступеней составляло 16—18 и более. Правда, у таких коробок есть одно достоинство: они без синхронизаторов. Потому что сопротивление вращению шестерен залитого в коробку масла, выдавливание его из зацепления зубьев шестерен и в подшипниках, а также дисковые потери довольно быстро выравнивают скорости вращения шестерен, которые должны войти в зацепление при переходе на низшую передачу. Если при переключении передач требуется увеличить частоту вращения промежуточного вала, водитель может это сделать, нажав на педаль подачи топлива. То есть двойным выжимом педали сцепления и изменением положения педали подачи топлива водитель всегда в состоянии бесшумно включить передачу. Однако в настоящее время применение синхронизаторов узаконено. Выполнить это требование при непрерывно возрастающих мощностях двигателей и, следовательно, мощностей, проходящих через элементы конструкции трансмиссии, крайне трудно. Чем больше мощность, тем массивнее должны быть шестерни и валы, а значит, и их моменты инерции. Таким образом, чтобы при переходе на новую передачу быстро уравнять скорости вращения валов и шестерен, синхронизатор должен быть довольно большим. Потому что давление в стыке поверхностей пары трения "бронза—сталь" не может превышать 1—1,5 МПа (10—15 кгс/см2), а пары "сталь—сталь" — 1,5—2 МПа (15—20 кгс/см2). Встроить синхронизатор таких размеров в коробку передач крайне сложно. В итоге конструкторам приходится идти обходными путями. В частности, применять в коробке передач два или даже три промежуточных вала. Но решив таким образом эту проблему, они создают новые. Достаточно сказать, что при трех промежуточных валах для включения передачи заднего хода нужно иметь семь шестерен. А это — габаритные размеры коробки передач, трудоемкость ее изготовления и ремонта, надежность и т. д.

Гидротрансформатор проблему синхронизаторов решает лишь частично. Он, как известно, не дает полного разрыва потока мощности: турбинный вал всегда вращается. Поэтому, чтобы включить передачу в коробке передач типа WSK, необходимо отсоединить гидротрансформатор. То есть установить сцепление между ним и коробкой передач.

Такой вывод, на первый взгляд, очевиден. Однако он не совсем верен. Частоты вращения соединяемых в гидромеханической коробке передач деталей можно уравнять и еще одним способом — притормозив или разогнав промежуточный вал. Для этого достаточно выполнить два условия: предусмотреть на данном валу тормозное устройство, а на двигателе — регулятор подачи топлива. Причем выравнивание угловых скоростей соединяемых промежуточного и вторичного валов коробки с помощью электроники легко сделать автоматическим. Например, установив на валах датчи-ки-тахогенераторы и применив блок управления, который может сравнивать сигналы (напряжения), выдаваемые этими датчиками, и дать команду на торможение промежуточного вала или его разгон.

Сигналы, выдаваемые датчиком каждого вала, по величине будут разными. Но их можно скорректировать, включив в одну из цепей резистор. Причем скорректировать так, чтобы в момент, когда относительная скорость вращения валов станет равной нулю, отношение сигналов (напряжений) будет равно единице. (Величина резистора, очевидно, должна быть своей для каждой передачи.)

Работа того или иного регулятора (тормоза или двигателя) перед включением передачи зависит от того, какой из сигналов меньше. Так, если меньше напряжение на датчике, соединенном с промежуточным валом, включается регулятор подачи топлива в двигатель, и частота вращения промежуточного вала возрастает, в результате чего увеличивается напряжение, выдаваемое его датчиком; если, наоборот, меньше напряжение, выдаваемое датчиком промежуточного вала, то включается тормозное устройство, и частота вращения вала снижается. При выравнивании напряжений блок управления подает сигнал на электропневмо-клапан, сжатый воздух направляется в цилиндр пневмоусилителя и необходимая передача включается.

Данная система начинает работать по команде водителя, которую он подает, перемещая рычаг переключения передач из нейтрального положения в положение, соответствующее включаемой передаче: рычаг воздействует на электрический переключатель.

Применение в гидромеханических коробках устройств торможения и разгона промежуточного вала делает ненужным сцепление и синхронизаторы. Причем такие устройства можно применять как в коробках передач, оборудованных фрикционами (см. рисунок), так и коробках, не имеющих таковых.

Испытания модернизированной серийной вальной коробки передач типа WSK (из трансмиссии изъято сцепление, а из коробки — синхронизаторы, но введены тормозное устройство на промежуточном валу и устройство для воздействия на рейку ТНВД) показали: первая передача на месте, а другие передачи в движении включаются без затруднений; изменение частоты вращения коленчатого вала перед включением передачи за счет регулирования подачи топлива было таким, каким оно должно быть для эффективного включения передач.

Аналогичным испытаниям подверглась также раздаточная коробка, объединенная с гидротрансформатором. Установлено: торможение входного вала раздаточной коробки перед включением передачи позволяет без затруднений включать эту передачу на ходу (по инструкции для этого необходимо тягач остановить и заглушить двигатель). То есть и в случае раздаточной коробки вполне можно обойтись без синхронизаторов.

Испытания показали также, что пневмоусилитель может работать и при выключении передачи. Для чего достаточно иметь один пневмоци-линдр двухстороннего действия, поршень которого располагается в его середине и создает усилия в обе стороны. С рычагом переключения передач шток пневмоцилиндра соединяется тягой, которая поворачивается при поперечном смещении рычага, или вилкой, имеющей паз шириной, достаточной для перемещения этого рычага. Усилие на последнем может быть не большим, чем на рычаге легкового автомобиля. Причем оно при наличии следящей системы, аналогичной той, которая применяется на усилителе тормоза, не зависит от мощности двигателя.

Испытаниями, кроме того, установлено: при использовании в трансмиссии рассмотренной системы предварительного выравнивания угловых скоростей соединяемых деталей переключение передач осуществляется плавно, без "рывков", которые очень часто наблюдаются после отпускания педали сцепления или включения фрикционов в коробке. Причем для коробок с фрикционами нужды в механизмах плавного включения передач, особенно первой (при трогании с места), нет.

Таким образом, можно считать и теоретически, и практически доказанным: устанавливая в ГМП грузовых автомобилей устройства выравнивания угловых скоростей ведущего и ведомого валов коробки передач, можно исключить такие сложные, сильно нагруженные узлы, как сцепление и синхронизаторы; отсутствие последних дает возможность снять ограничения на величину мощности, закладываемую при проектировании однопоточных коробок с синхронизаторами; при наличии пневмоусилителя включение передач может быть быстрым, с минимальным усилием со стороны водителя.