Тест возење Историјата на автомобилски преноси - Дел 3

Во овој последен дел, ќе најдете разни видови на современи решенија во оваа област.

Денес, светот на преносите е поразновиден од кога и да е, а автомобилските компании и добавувачи се обврзани со сложени односи и договори што водат до создавање на производи со исклучително висока технологија, од мали CVT преноси до девет брзински автоматски менувачи.

Во 50-тите, се чинеше дека сè добива кристално јасна слика: за Американците, автоматскиот менувач сега е најважен, а за Европејците, рачниот менувач останува приоритет. Сепак, истата констатација може да се примени и за 70-тите - не смееме да заборавиме дека вистинската „моторизација“ на Европа (западна) започна токму тогаш, бидејќи 80-тите се уште години за обнова од урнатините на војната. Историјата покажува дека сликата не била многу поинаква во 2000-тите, иако на некои места во Европа автоматски почнале да се појавуваат во полуксузни автомобили. Дури во 90-тите доаѓањето на е-влада почна да го менува бранот во корист на автоматските менувачи и Стариот континент. Но, дури и во 80 година, кога уделот на автоматизацијата на новите автомобили достигна 15 проценти во САД и 4 проценти во Јапонија, само 5 проценти од Европејците го избраа ова решение. Се разбира, не може да се потцени психолошката компонента во овој случај и многу намерната желба на вторите сами да ги префрлат брзините. Во тоа време, тие сè уште беа претежно 2002 година и 6-та брзина - дури во 8-ма година ZF ја претстави првата генерација на својот шест-брзински менувач 8 КС за да ги однесе до XNUMX КС, седум години подоцна со ZF XNUMX КС. Последново станува вистинска револуција, не само со бројот на брзини, туку и со совршениот комфор при работењето, кој благодарение на инженерите на BMW и нивната прецизна интеграција во седмата серија е доведена до совршенство.

Ова е навистина период на неверојатни промени бидејќи во тоа време ZF продолжи да снабдува 4 КС за Peugeot 407 и 5 КС за VW и Skoda. Всушност, во текот на 13 години, уделот на автоматските менувачи ширум светот вртоглаво порасна, достигнувајќи 46 проценти во 2014 година. И покрај зголемувањето на бројот на брзини, големината и тежината се намалени, а тука веќе има по нешто за секого. Дури и малите автомобили како Honda Jazz ќе добијат менувачи со двојна спојка. Mercedes и ZF претставуваат девет чекор единици последователно. Активниот заеднички развој GM и Ford напорно работат на проект за автоматска трансмисија со десет брзини за да се спротивстават на Chrysler во Америка, кој во меѓувреме издава лиценцирана верзија на ZF 8HP. Додека еволуцијата на мануелните менувачи се движи кон подобри брзини, поедноставување и попрецизно менување, доведувајќи ги некои автомобили до такво совршенство што би било светољубивост да се лишат, автоматиката сега има огромен избор на опции. Од сите автомобили со автоматски менувач продадени во 2014 година, 49 проценти се класични автоматски менувачи со 6 или повеќе степени на пренос, а само 15 проценти имаат помалку од 6 степени на пренос. CVT сочинуваат 20 проценти, менувачите со двојна спојка 9 проценти, а автоматските рачни менувачи само 3 проценти, исто како и менувачите на хибридни и електрични возила. Овие бројки кријат некои строги специфики: главниот удел на DSG преносите, на пример, е на пазарот во Европа, класичните во Европа и САД, а висок удел на CVT преносите се во Јапонија. Во исто време, новите агрегати во никој случај не се потешки или поголеми од нивните претходници - ако 5-брзинскиот автоматски менувач Мерцедес од 2004 година бара четири планетарни брзини и седум уреди за заклучување, благодарение на неговата интелигентна архитектура, новиот 9G-Tronic е тоа управува и со четири планетарни запчаници, но со шест спојки како елементи за заклучување. Едно е јасно - многу наскоро дури и брендовите од средната класа ќе ги следат производителите на луксузни стоки и сега ќе преминат на менувачи со повеќе брзини - добар пример за ова е фактот што Opel е во завршна фаза на развој на осумстепен автоматски менувач. . Идејата за автомобил со автоматски менувач што го прави моторот непријатно да забрзува и создава чудно синтетичко чувство сега е целосно во аналите на историјата.

Сојузи и договори

Однако Mercedes – скорее один из исключений как производитель автомобилей, который разрабатывает и производит собственные трансмиссии. На него похожи Mazda, PSA и Hyundai/ Kia, но на практике большинство производителей автомобилей в значительной степени связаны сложными отношениями и совместными предприятиями как друг с другом, так и с такими поставщиками коробок передач, как ZF и Aisin. С 8-ступенчатым автоматом ZF в разных вариантах, например, модели оснащены Audi, BMW и Rolls-Royce. По лицензионному соглашению Chrysler производит такую ​​же трансмиссию для моделей Уклонение, Крайслер, и Jeep, но и для Maserati и Fiat. GM производит восьмиступенчатую Hydra-Matic для самого Corvette, но совместно с Aisin разработала восьмиступенчатую коробку передач для Cadillac, а десять лет назад поставила автоматические коробки передач для BMW. В то же время американский гигант работает с Ford над созданием десятиступенчатой ​​коробки передач, а его европейское подразделение Opel разрабатывает собственную восьмиступенчатую коробку передач. Hyundai / Kia также разработали собственную восьмиступенчатую коробку передач. Компания Getrag, которая тем временем приобрела обширный опыт в производстве коробок передач с двойным сцеплением, предлагает свои агрегаты как для компактных моделей Ford, так и для Renault, а также для M-версий BMW, и два сцепления для них в большинстве случаев поставляет LUK. Знаменитая трансмиссия DSG от VW и Audi была сконструирована с помощью BorgWarner, а трансмиссия для Veyron была разработана Рикардо. Коробка передач с двумя сцеплениями и семью включенными передачами. Porsche PDK – это работа… ZF, BorgWarner и Aichi Machine Industry, которые совместно разрабатывают и производят трансмиссию для Nissan GT-R.

Натпревар за класична автоматизација

Во претходниот дел, детално ви кажавме за создавањето и развојот на класичните автоматски менувачи. Addе додадеме дека во претходните верзии, хидрауличниот систем под притисок што ги активира елементите за заклучување (види подолу) се контролира механички врз основа на вакуум во колекторите и се користи центрифугален регулатор. Подоцна сè се заснова на електроника и параметри поврзани со контролата на моторот. Важно е да се напомене дека новите синтетички масла, исто така, даваат значителен придонес во прецизната работа на современите менувачи. Сепак, брзиот развој на класичните автоматски менувачи во последните неколку години им помогна да станат ненадминливи во смисла на удобност при менување на брзините со исклучителна мазност и голема брзина, и досега тие се лидери по бројот на запчаници (веќе 9). Брзото исклучување на конверторот на вртежниот момент ги прави поефикасни и без прекинување на влечењето, што ги приближува до DSG, времињата на менување стануваат сè пократки, а со помош на акумулатори на притисок системот за старт-стоп не е интегриран. прашање Интересно е да се напомене дека додека автобусите користат претежно класичен автоматски менувач, приоритет за големите камиони е рачен менувач со автоматско менување на пневматскиот степен на пренос.

Автоматски менувачи

Пред само една деценија, нивната иднина изгледаше ветувачка… Откако влегоа во мотоспортот во 80-тите и се префрлија на брзи секвенцијални менувачи, тие сега се сè поретко и поретко во сериските автомобили, отстапувајќи го местото на менувачите со две брзини. спојката. Опциите за механички менувачи со пневматско и хидраулично менување остануваат приоритет за камионите, а секвенцијалните за тркачките автомобили. Последново е прилично парадоксален факт и ФИА го аргументира со желбата да ги намали трошоците. Дојде до точка што наскоро сите Формула 1 болиди најверојатно ќе добијат менувачи од истиот снабдувач. Покрај тоа, тие се ограничени во материјалите, и во бројот на брзини и во ширината на брзините - прилично чудна одлука во однос на позадината на воведувањето на нови турбо мотори.

Всушност, се започна како револуција во екстремниот Формула 1 инкубатор, а негов концептуален генератор беше главниот дизајнер на Ферари во средината на 80-тите, Џон Барнард. Неговата длабока идеја во пракса не е да најде нов начин за префрлување, туку да ги елиминира сложените и тешки механизми во кабината на автомобилот. Бидејќи во тоа време веќе постоеше технолошка основа во форма на електрохидраулични уреди (како елемент на активната суспензија на автомобилите), тој одлучи дека таков активатор може да се користи за оваа намена. Не станува збор ни за прво отстранување на педалата на куплунгот. Првите прототипови вклучуваа уреди за менување на секоја брзина, а ова решение овозможи поместување на рачките на воланот. Дури тогаш дојде идејата да се ослободи педалата на куплунгот и истовремено да се отвори со помош на контролниот електронски мозок. Оваа архитектура и подобрувања на микропроцесорот, како и воведувањето електронски контролирани гасови, овозможуваат целосно автоматско префрлување. Дали ова ќе биде последната шајка во ковчегот на класичен автоматски менувач - во деведесеттите се повеќе почнаа да се слушаат вакви гласови. Уште повеќе, автоматските менувачи брзо се подобруваат, придвижувајќи се кон сосема нова архитектура со уреден (секвенцијален) дизајн, во кој лостовите на системите за менување се поставени во канали или ги следат контурите на ротирачкиот барабан.

Класичен автоматски сега со рачно прескокнување

Но, во исто време кога полуавтоматските менувачи засновани на мануелни менувачи ги направија своите први чекори во големиот спорт, Porsche го реши спротивниот проблем создавајќи класичен автоматски менувач со можност за префрлување со помош на рачки на воланот. Се разбира, преносот му припаѓа на ZF, кој заедно со Bosch игра водечка улога во проектот (Porsche ја создава главната идеја и го води проектот, ZF ја развива опремата, а Bosch е менаџмент). Имплементацијата на проектот се демонстрира во форма на дополнителна опрема за 911 и 968, а подоцна Audi и Mitsubishi купуваат лиценци за проектот. Името на овој типтроник менувач доаѓа од германскиот збор tippen (да се турка) поради способноста да се префрли со туркање и влечење на рачката. Овој тип на менувач веќе има функција да го менува својот режим во зависност од стилот на возење на возачот.

Во меѓувреме, креацијата на Џон Барнард го има своето заслужено место во автомобилите - се разбира, за оние со спортски дух, или барем со претензии кон него - како што се Ferrari F360 Modena и многу поскромната Alfa 147 Selespeed со секвенцијален менувач (базиран на стандарден менувач со пет брзини со додаден менувач и мозокот на Magnetti-Marelli Но, како што споменавме, раѓањето на менувачот со двојна спојка се чинеше дека ги изгоре амбициите на автоматските менувачи во светот на големите автомобили, а вториот се сврте кон поскромни модели и можноста за поевтина автоматизација на постоечките преноси (како што е Opel Easytronic во меѓувреме го доби своето ново, трето издание). Ова се спроведува со поедноставни средства од сериската архитектура - за ова се користи дополнителна контролна единица, која е веќе доста компактна. Сепак, решението за долгогодишниот сон на дизајнерите за синхронизирано автоматско менување и исклучување останува само утопија - во пракса тоа никогаш не се случува, а сите преноси од овој тип страдаат од недостаток на хармонично префрлање од една брзина во друга. . Производителите на спортски автомобили се фокусираа на менувачите со двојна спојка (DCT или DSG). Типичен пример во оваа насока е соработката помеѓу BMW и Getrag, која се материјализираше како секвенцијален SMG менувач за претходната генерација M5 и претворена во седумстепен DCT менувач за сегашната.

Со две спојки без прекин на влечење

Сè започна во 2003 година кога VW го претстави Direct Shift Transmission (или Direct Schalt Getriebe на германски) заеднички развиен со BorgWarner. Веднаш штом беше претставен, демонстрираше способност за побрзо менување и без грчеви на рачните и автоматските менувачи, без губење на влечната сила и без влошување на потрошувачката поради недостаток на конвертор. Сепак, враќањето во историјата покажува дека Audi користел сличен менувач во своите рели автомобили уште во средината на 80-тите (како Sport Quattro S1 Pikes Peak), но технологијата ќе мора да почека некое време пред да бидат достапни доволно брзи електронски системи. контрола за сериско производство, соодветни материјали за спојување и брзи хидраулични актуатори. За разлика од конвенционалниот менувач, DSG има две коаксијални вратила, секоја со своја спојка. Овие конектори се наредени концентрично еден во однос на друг, при што надворешниот се поврзува со внатрешниот дел од двете вратила, а внатрешниот со шупливиот надворешен дел. Едната од вратилата прифаќа непарни, а другата - парни запчаници. Кога, на пример, првата брзина е ставена, втората е веќе подготвена, а вклучувањето се одвива со истовремено откачување на едниот и вклучување на другиот без прекин на влечењето. Запчаниците се движат со класични синхронизатори, но наместо механички шипки и вилушки, тоа се прави со помош на хидраулични елементи. Спојките со повеќе плочи се разликуваат по дизајн од оние на механичките менувачи и во овој поглед се блиску до механизмите кои служат како елементи за заклучување во автоматиката - нивниот развој придонесе за еволуцијата на DSG. Сепак, двата типа не се слични само во однос на отворање и затворање на хидрауличните спојки, туку и во однос на електронската контрола врз основа на повеќе сензори. Во претходните верзии, менувачот имаше спојки за капење со масло за подобар пренос на топлина, но со напредокот во материјалите, сега се користат поефикасни суви спојки. DSG менувачите сега се приоритет главно за спортски модели, но често се користат и како алтернатива за компактни и мали модели како што се Ford Focus и Renault Megane (опремен со Getrag), VW Golf, Audi A3, Skoda Octavia (VW-BorgWarner). автоматски и автоматизиран. Така денес, со помош на електрониката, сите видови на автоматски менувачи имаат можност механички да префрлаат различни начини на работа на автоматските машини.

И, што се случи со варијаторот во меѓувреме?

Идејата за постојано променлив пренос е стара колку и светот, а проектите вклучуваат многу варијации. Нивниот проблем обично е што нема брзини и пренесувањето на вртежниот момент на лизгачките површини доведува до бокс. Уште во почетокот на 20 век, швајцарскиот Вебер имаше таков менувач, но дури во 1955 година браќата Дорн успеаја да создадат практично решение од овој вид - вториот се појави во форма на Variomatic во холандскиот автомобил DAF. Главниот проблем со едноставната и ветувачка безстепена промена во широк спектар на дизајни со аксијално поместени хидраулични погони и заострените елементи поврзани со закосениот појас е нивното абење. Затоа, во подоцнежните дизајни, тој беше заменет со челичен сегментиран метален елемент со високо триење, во кој движењето не е со влечење, туку со туркање, што обезбедува поголем вртежен момент. Во доцните 80-ти, многу компании како Ford, Fiat, Subaru и ZF започнаа копродукција со Van Doorne, а со цел да се пренесе повеќе вртежен момент отколку во 2000 година, Audi создаде CVT менувач користејќи синџир. Во 2003 година, Nissan, кој секако ги почитува овие преноси, во голема мера благодарение на локалниот производител Jatco, го опреми Murano со CVT менувач, а сегашната верзија на автоматскиот менувач на Subaru Legacy користи таков од LUK.

Назад кон крајот на 19 век, беа создадени првите CVT менувачи, кои користеа директно вклучување со дискови со различни дијаметри, а во 20-тите, Citroen и GM за прв пат ги произведоа првите производствени верзии. Нивниот интерес за ова технолошко решение се врати во доцните 80-ти, повторно со развојот на материјалите, а негови чувари беа британската компанија Torotrak и споменатиот Jatco - вториот како лидер во CVT преносите. Во последно време се појавуваат сè повеќе нови решенија од овој вид, како што е Double Rollet CVT Ultimate Transmission, кои се уште не ја покажале својата одржливост.

Во стандардниот CVT менувач, мала планетарна опрема обично се поставува пред главната опрема за да обезбеди брзини нанапред, наназад и неутрално. Различните решенија за стартување користат приклучоци за магнетни приклучоци или стандарден конвертор (Subaru или ZF Ecotronic CVT). CVT менувачите, кои долго време се занемаруваа во последниве години, повторно привлекуваат зголемен интерес, особено од јапонските производители. Тие сè уште имаат голем удел во вкупното производство на автоматски менувачи. Преносните технологии на Bosch сè повеќе работат во оваа област. Како и со другите, нови материјали и електроника доаѓаат на помош.

Основен дизајн на класичен автоматски менувач

Во својот нов менувач 9G-Tronic, Mercedes користи таканаречен хидродинамички конвертор на вртежен момент, кој е исклучително сложен уред, но принципот на неговото функционирање не се разликува од оној на првите такви уреди (види слика). Во пракса, тој се состои од пумпа поврзана со замаецот на моторот, турбина поврзана со запчаници и среден елемент наречен статор. Динамиката на течности во овој уред е исклучително сложена, но едноставно маслото сместено во него се пумпа околу неговата периферија со кружни движења, слично на горниот дел од Слика 8, но во 50D верзија во која линиите што се пресекуваат се поместуваат. релативно едни на други. Специфичната форма на лопатките на турбината, како знак на раката, е всушност исклучително прецизно пресметана кривина која оптимално ја апсорбира силата на протокот, кој, пак, нагло го менува правецот. Како резултат на тоа, вртежниот момент се зголемува. За жал, штом се промени правецот, протокот веќе има негативен ефект, бидејќи е насочен назад кон сечилата на пумпата. Тука на помош доаѓа статорот, чија улога е да ја промени насоката на протокот, а токму овој елемент го претвора уредот во конвертор на вртежен момент. Дизајниран е на таков начин што има механизам за заклучување што го држи во мирување под овој притисок. Како последица на сето горенаведено, при стартување, најголемото зголемување на вртежниот момент. Иако протокот е обратен со одредена брзина, како што неговата периферна брзина на турбината постепено се зголемува во спротивна насока, нејзината нето брзина станува иста како и во насоката на турбината. За да го разберете ова, замислете дека возите трамвај со 30 km/h и отскокнувате топка назад со 20 km/h. Во овој случај, протокот на маслото поминува зад сечилата на статорот, неговото блокирање е оневозможено и почнува да се ротира. слободно, и кога ќе се достигне 90 проценти од брзината на пумпата, протокот на вител станува радијален и зголемувањето на вртежниот момент престанува. Така, автомобилот започнува и забрзува, но тоа е секогаш поврзано со загуби, дури и со модерни единици. Во современите преноси, кратко време по стартувањето, конверторот се исклучува, или подобро кажано, неговото дејство е блокирано со помош на т.н. спојка за заклучување, што ја зголемува вкупната ефикасност на менувачот. Во хибридните верзии, како што е ZF 8HP, тој се заменува со електричен мотор кој го зголемува вртежниот момент, а во некои решенија, како што е AMG 7G-DCT, конверторот се заменува со комплет плочести спојки. А сепак - за да се оптимизира динамиката на протокот на маслото, во некои случаи, сечилата на статорот имаат променлив агол на напад, што, во зависност од ситуацијата, го менува вртежниот момент.

Сет на планетарни запчаници

Како што беше споменато во претходниот дел, планетарната опрема беше избрана како најпогодна опрема поради неговата способност да ракува со различни брзини без запчаници или синхронизатори. Механизмот е прстенест запчаник (круна) со внатрешни заби, запчаник за сончање и планетарни тркала кои го тријат и се споени со прстенот на круната, кои се поврзани со заеднички водич. Кога еден од елементите (круна, водилка или сончево тркало) е заклучен, вртежниот момент се пренесува помеѓу другите два, а односот на менувачот зависи од дизајнот. Елементите за заклучување можат да бидат спојки или бенд сопирачки и се активираат со хидраулични актуатори механички во постарите преноси и електронски контролирани во поновите. Дури и раните автоматски менувачи како што се GM Hydra-Matic или Chrysler Torque-Flite не користеа конвенционални планетарни запчаници, туку композитни дизајни како што е Симпсон. Вториот е именуван по неговиот творец, американскиот инженер Хауард Симпсон, и вклучува две целосно идентични планетарни (епициклични) запчаници, во кои еден од деловите на вториот е поврзан со првиот (на пример, водич со сончево тркало). Во овој случај, елементите за прицврстување се две спојки со повеќе плочи, два ремени за сопирање, како и еднонасочна спојка која обезбедува директен пренос на вртежниот момент. Трет механизам, кој обезбедува таканаречен пребрзување, може да се додаде посебно во менувачот. Голем број помодерни дизајни користат покомплексна од конвенционалната планетарна опрема, како што е Равињо (именуван по неговиот творец Пол Равињо), кој е комбиниран со еден и два стандардни брзини за да се зголеми бројот на брзини на пет. Вклучува заедничка корона и комбинација од два различни типа на сателити и соларни тркала, меѓу кои се одвиваат уште посложени енергетски текови. Првиот 6-брзински автоматски менувач на ZF, претставен во 2002 година, го користи механизмот Lepelletier (дизајнерот Paul Lepelletier), што резултираше со помалку компоненти, помала тежина и волумен. Интелигенцијата на современите решенија главно лежи во способноста, благодарение на компјутерската анализа, да се интегрираат покомпактни механизми за заклучување, вратила и запчаници, овозможувајќи повеќе елементи да комуницираат и, според тоа, да постигнат повеќе брзини.

На чело на 9 брзини: Mercedes 9G-Tronic.

Новиот менувач Мерцедес 9G-Tronic има сооднос на брзината (сооднос на пренос од првиот до деветтиот) од 9,15. Така, опремен со овој менувач, E 350 Bluetec може да патува со деветти степен со 120 км на час со само 1350 вртежи во минута. Способноста да се движите со помала брзина е исто така поддржана од двоен амортизер за вртење кој го заменува замаецот, во комбинација со уред за центрифугално нишало. Иако може да поднесе вртежен момент до 1000 Nm, овој погонски систем, базиран на огромен број компјутерски симулации, е полесен и покомпактен од порано. Дводелното куќиште е изработено од алуминиум во хидродинамичкиот конвертор на вртежен момент и легури на магнезиум инаку со карпесто полимер. Беа извршени бројни анализи пред да се постигне можноста да се реализираат девет брзини со само четири планетарни брзини. Овој менувач ќе биде широко користен во другите модели со попречно монтирање, а DSG ќе се користи за компактни модели.

Фантастична повлеченост ZF: 9HP

Корените на 9HP може да се пронајдат уште во 2006 година кога ZF одлучи да се врати во попречниот сегмент (претходните производи беа четирибрзински и CVT менувач, кои беа прекинати на крајот на 90-тите). Обично се потребни околу 4 години за да се развие, но компанијата не сака да се вратат со 6-степен автоматски менувач бидејќи тие веќе постојат. Фактот дека на компанијата и требаат 7 години да ја заврши целта зборува за огромната работа во дизајнот што се работеше на создавањето на овој менувач. Решението е неверојатно високотехнолошко решение кое тежи само 480 кг дури и во верзијата со 86 Nm. Благодарение на новиот менувач, потрошувачката на гориво е намалена за околу 10 проценти во споредба со 6-степен менувач, а при постојана брзина од 120 км на час намалувањето е 16 проценти. Интелигентната архитектура вклучува поставување на четири планетарни запчаници вгнездени едни во други и додавање на дополнителни пински конектори кои имаат помалку преостанато триење кога се отворени. Во конверторот на вртежниот момент е додаден повеќестепен систем на амортизација.

Текст: Георги Колев