Test Drive Automozio Transmisioen Historia - 1. zatia

Artikulu sorta batean auto eta kamioien transmisioen historia kontatuko dizugu, agian lehen transmisio automatikoaren sorreraren 75. urteurrenari keinu gisa.

1993 Silverstoneko lasterketa aurreko probetan, David Coulthard Williams probako gidariak pista utzi zuen Williams FW 15C berrian hurrengo probarako. Espaloi hezean, autoak zipriztinak egiten ditu nonahi, baina hala ere denek entzuten dute hamar zilindroko motor baten abiadura handiko soinu monotono arraroa. Jakina, Frank Williamek beste transmisio mota bat erabiltzen du. Argi dute argituek 1 Formulako motor baten beharrei erantzuteko diseinatutako transmisio etengabe aldakorra baino ez dela. Geroago, Van Doorn nonahiko espezialistaren laguntzarekin garatu zela ikusi zen. infekzioaren transmisioa. Konspiratutako bi konpainiek ingeniaritza eta finantza baliabide handiak jarri dituzte proiektu honetan azken lau urteotan kirol erreginaren dinamikaren arauak berridatzi ditzakeen prototipo guztiz funtzionala sortzeko. Gaur YouTube-ko bideoan modelo honen probak ikus daitezke, eta Coulthardek berak dio bere lana gustatzen zaiola -batez ere txokoan, non denborarik galdu beharrik ez dagoenean-, dena elektronikaz arduratzen da. Zoritxarrez, proiektuan lan egin zuten guztiek euren lanaren fruituak galdu zituzten. Legegileek azkar egin zuten Formulan pase horiek erabiltzea debekatu zuten, ustez "abantaila bidegabeagatik". Arauak aldatu ziren eta V-gerriko CVT edo CVT transmisioak historia izan ziren itxura labur honekin soilik. Kasua itxita dago eta Williams-ek transmisio erdi-automatikoetara itzuli beharko luke, 1 Formulan oraindik estandarrak direnak eta, aldi berean, 80ko hamarkadaren amaieran iraultza bihurtu zirenak. Bide batez, 1965ean, Variomatic transmisioarekin DAFek motor kiroleko pistan sartzeko saiakerak egin zituen, baina garai hartan mekanismoa hain zen masiboa, non faktore subjektiboen esku hartu gabe ere porrot egitera kondenatuta zegoen. Baina hori beste istorio bat da.

Behin eta berriz aipatu ditugu automobilgintza modernoaren berrikuntza zenbaterainokoa den dohaintasun handiko pertsonen buruetan jaiotako ideia zaharren ondorioa. Izaera mekanikoa dela eta, engranaje-kutxak momentu egokian ezarri daitezkeen adibide nagusietako bat dira. Gaur egun, material aurreratuen eta fabrikazio prozesuen eta administrazio elektronikoaren konbinazioak irtenbide izugarri eraginkorrak lortzeko aukera sortu du transmisio mota guztietan. Alde batetik, kontsumo baxuagorako joerak eta dimentsio txikiak dituzten motor berrien berezitasunak (adibidez, turbo-zulo bat azkar gainditu beharrak) transmisio automatikoak sortzeko beharra dakar, eta, horrenbestez, engranaje-kopurua zabalagoa izango dute. engranaje kopuru handia. Haien alternatiba merkeagoak auto txikientzako CVTak dira, sarritan Japoniako autogileek erabiltzen dituztenak, eta Easytronic bezalako eskuzko transmisio automatikoak. Opel (auto txikietarako ere). Sistema hibrido paraleloen mekanismoak espezifikoak dira, eta emisioak murrizteko ahaleginen barruan, transmisioetan benetan gertatzen da diskoaren elektrifikazioa.

Motor batek ezin du abiadura kutxarik gabe egin

Orain arte gizateriak ez du asmatu energia mekanikoa zuzenean transmititzeko modu eraginkorragorik (noski, mekanismo hidraulikoak eta sistema elektriko hibridoak izan ezik) gerrikoak, kateak eta engranajeak erabiltzen dituzten metodoak baino. Jakina, hamaika aldaera daude gai honen inguruan, eta haien esentzia hobeto ulertu dezakezu azken urteetako arlo honetako garapen aipagarrienak zerrendatuta.

Aldaketa elektronikoaren kontzeptua, edo kontrol-mekanismoaren engranaje-kutxaren zeharkako konexio elektronikoa, azken oihutik urrun dago, 1916an Pennsylvaniako Pullman enpresak engranajeak elektrikoki aldatzen dituen kaxa bat sortu zuelako. Funtzionamendu-printzipio bera modu hobetuan erabiliz, hogei urte geroago Cord 812 abangoardian instalatu zen - auto futurista eta zoragarrienetako bat, ez bakarrik 1936an, sortu zenean. Aski esanguratsua da kable hori diseinu industrialaren lorpenei buruzko liburu baten azalean aurkitzea. Bere transmisioak momentua transmititzen du motorretik aurreko ardatzera (!), eta engranaje-aldaketa zuzeneko filigrana da, gero direkzio-zutabearen irudikapenerako, eta horrek etengailu elektriko bereziak aktibatzen ditu, hutseko diafragmak dituzten gailu elektromagnetikoen sistema konplexua aktibatzen dutenak, engranajeak barne. Kordoen diseinatzaileek hori guztia arrakastaz konbinatzea lortu zuten, eta oso ondo funtzionatzen du teorian ez ezik, praktikan ere. Benetako amesgaiztoa zen engranajeak aldatzearen eta enbragearen funtzionamenduaren arteko sinkronizazioa ezartzea, eta, garaiko ebidentziaren arabera, posible zen mekanikaria ospitale psikiatriko batera bidaltzea. Hala ere, Cord luxuzko autoa zen, eta bere jabeek ezin zuten prozesu honen zehaztasunari buruzko fabrikatzaile moderno askoren jarrera kasualean ordaindu - praktikan, transmisio automatizatu gehienak (askotan robotizatu edo erdi-automatiko deitzen direnak) atzerapen berezi batekin aldatzen dira, eta askotan boladak.

Inork ez du aldarrikatzen gaur egun eskuzko transmisio sinple eta hedatuagoekin sinkronizazioa askoz lan errazagoa denik, "Zergatik da beharrezkoa horrelako gailu bat erabiltzea?" Oinarrizko izaera du. Gertakari konplexu honen arrazoia, baina negozio-nitxo bat milaka milioitan irekitzea ere errekuntza-motorren izaeran dago. Esaterako, lurrun-makina bat ez bezala, non zilindroetara hornitzen den lurrunaren presioa nahiko erraz alda daitekeen, eta haren presioa abiarazteko eta funtzionamendu arruntean alda daitekeen, edo motor elektriko batetik, zeinetan eremu magnetiko indartsu bat gidatzen duen. zero abiaduran ere existitzen da minutuko (hain zuzen ere, orduan altuena da, eta abiadura gero eta handiagoa den motor elektrikoen eraginkortasuna murrizten denez, ibilgailu elektrikoentzako transmisioen fabrikatzaile guztiak bi etapako aukerak garatzen ari dira gaur egun) barne. errekuntza-motorrak ezaugarri bat du, non potentzia maximoa maximotik hurbileko abiaduran lortzen den, eta momentu maximoa - abiadura tarte nahiko txiki batean, errekuntza-prozesurik egokienak gertatzen direnean. Gainera, kontuan hartu behar da bizitza errealean motorra oso gutxitan erabiltzen dela momentu maximoko kurban (hurrenez hurren, potentzia maximoa garatzeko kurban). Zoritxarrez, bira txikietan dagoen momentua txikia da eta transmisioa zuzenean konektatuta badago, nahiz eta askatu eta abiatzea ahalbidetzen duen enbragea izan, autoak ezingo du inoiz abiadura-tarte zabalean abiatu, azkartu eta gidatzea bezalako jarduerak burutu. Hona hemen adibide sinple bat: motorrak bere abiadura 1: 1 transmititzen badu eta pneumatikoen tamaina 195/55 R 15 bada (oraingoz, engranaje nagusiaren presentziatik aldenduz), orduan teorikoki autoak abiaduran mugitu beharko luke. 320 km. / h 3000 biela birakariaren birak minutuko. Jakina, autoek engranaje zuzenak edo estuak dituzte eta baita arakatzaileak ere; kasu horretan, azken unitatea ere ekuazioan sartzen da eta kontuan hartu behar da. Hala ere, hirian 60 km / h-ko abiadura normalean gidatzearen inguruko arrazoibidearen jatorrizko logikarekin jarraitzen badugu, motorrak 560 bira / min besterik ez ditu beharko. Jakina, ez dago motako bat egiteko gai den motorrik. Xehetasun bat gehiago dago, zeren eta, fisikoki, potentzia momentuarekin eta abiadurarekin zuzenean proportzionala baita (bere formula abiadura x momentua / koefiziente jakin bat bezala ere defini daiteke), eta gorputz fisiko baten azelerazioa aplikatzen zaion indarraren araberakoa da. . , ulertu, kasu honetan, potentzia, logikoa da azelerazio azkarragoa lortzeko abiadura handiagoa eta karga gehiago behar izatea (hau da, momentua). Konplikatua dirudi, baina praktikan horrek hau esan nahi du: gidari orok, teknologian ezer ulertzen ez duen batek ere, badaki auto bat azkar aurreratzeko, martxa bat edo bi aldatu behar direla. Horrela, abiadura kutxarekin batera berehala bira handiagoak ematen ditu eta, beraz, potentzia handiagoa da horretarako pedalaren presio maila berarekin. Hau da gailu honen zeregina - barne-errekuntzako motorraren ezaugarriak kontuan hartuta, bere funtzionamendua modu optimoan ziurtatzeko. 100 km / h-ko lehen abiaduran gidatzea nahiko ekonomikoa izango da eta seigarrenean, pistarako egokia, ezinezkoa da abiaraztea. Ez da kasualitatea gidatze ekonomikoak martxa-aldaketa goiztiarrak behar izatea eta motorra karga betean martxan jartzea (hau da, momentu maximoko kurba azpitik zertxobait gidatzea). Adituek "energia kontsumo espezifiko txikia" terminoa erabiltzen dute, biraketa ertaineko tartean eta gehieneko kargatik gertu dagoena. Ondoren, gasolina motorren gasaren balbula zabalago irekitzen da eta ponpaketa galerak murrizten ditu, zilindroaren presioa handitzen da eta, horrela, erreakzio kimikoen kalitatea hobetzen da. Abiadura txikiagoek marruskadura murrizten dute eta betetze denbora gehiago ematen dute. Lasterketa autoek beti abiadura handian ibiltzen dira eta abiadura ugari dituzte (zortzi 1 Formulan), eta horrek abiadura murriztea ahalbidetzen du aldatzean eta potentzia nabarmen txikiagoa duten guneetara igarotzea mugatzen du.

Izan ere, abiadura kutxa klasikorik gabe egin daiteke, baina ...

Sistema hibridoen kasua eta bereziki Toyota Prius bezalako sistema hibridoak. Auto honek ez du zerrendatutako motaren transmisiorik. Ia ez du aldagairik! Hori posible da, aipatutako gabeziak sistema elektrikoak konpentsatzen dituelako. Transmisioa potentzia banatzaile deritzon batek ordezkatzen du, barne-errekuntzako motor bat eta bi makina elektriko konbinatzen dituen engranaje planetarioa. Sistema hibridoei buruzko liburuetan eta bereziki Prius-en sorrerari buruzko liburuetan bere funtzionamenduaren azalpen selektiboa irakurri ez duten pertsonentzat (azken hauek gure ams.bg webgunearen sareko bertsioan eskuragarri daude), mekanismoak ahalbidetzen duela esango dugu soilik. Barne-errekuntzako motorraren energia mekanikoaren zati bat zuzenean, mekanikoki eta partzialki transferitzeko, elektriko bihurtzeko (makina baten laguntzaz sorgailu gisa) eta berriro mekaniko bihurtzeko (beste makina baten laguntzaz motor elektriko gisa) . Toyotaren sorkuntza honen jenioa (haren jatorrizko ideia 60ko hamarkadako TRW enpresa estatubatuarra izan zen) abiarazte-momentu altua ematea da, oso engranaje baxuen beharra saihesten duena eta motorra modu eraginkorrean funtzionatzea ahalbidetzen duena. gehienezko kargarekin, ahalik eta engranajerik altuena simulatuz, sistema elektrikoa beti buffer gisa jokatuz. Azelerazioa eta beheranzko aldaketaren simulazioa behar denean, motorraren abiadura handitzen da sorgailua kontrolatuz eta, horren arabera, haren abiadura korronte elektronikoko kontrol sistema sofistikatua erabiliz. Martxa altuak simulatzean, bi autok ere rolak aldatu behar dituzte motorraren abiadura mugatzeko. Une honetan, sistema "potentzia-zirkulazio" moduan sartzen da eta bere eraginkortasuna nabarmen murrizten da, eta horrek abiadura handiko ibilgailu hibridoen erregai-kontsumoaren erakustaldi zorrotza azaltzen du. Beraz, teknologia hau hiriko trafikorako erosoa den konpromisoa da praktikan, bistakoa baita sistema elektrikoak ezin duela guztiz konpentsatu kaxa klasikorik ez egotea. Arazo hori konpontzeko, Hondako ingeniariek soluzio sinple baina adimentsua erabiltzen ari dira beren sistema hibrido hibrido sofistikatu berrian Toyotarekin lehiatzeko; besterik gabe, seigarren eskuzko transmisioa gehitzen dute abiadura handiko mekanismo hibridoaren ordez. Hau guztia nahikoa konbentzigarria izan daiteke aldaketa-kutxa baten beharra erakusteko. Jakina, engranaje kopuru handiarekin posible bada - kontua da eskuzko kontrolarekin ez dela erosoa izango gidariak kopuru handi bat edukitzea eta prezioa igo egingo dela. Momentuz, 7 abiadurako eskuzko transmisioak, hala nola, Porsche-n (DSGn oinarrituta) eta Chevrolet Corvetteetan aurkitzen direnak nahiko arraroak dira.

Kate eta gerrikoekin hasten da guztia

Beraz, baldintza desberdinek beharrezko potentziaren zenbait balio eskatzen dute abiaduraren eta momentuaren arabera. Eta ekuazio horretan, motorraren funtzionamendu eraginkorraren eta erregai kontsumo murriztuaren beharra, motorren teknologia modernoaz gain, transmisioak gero eta garrantzi handiagoa du.

Berez, sortzen den lehen arazoa hastea da: lehen bidaiari-kotxeetan, kate-kutxa ohikoena kate-transmisioa zen, bizikleta batetik maileguan hartuta, edo diametro ezberdineko uhalen poleetan jarduten zuen gerrikoa. Praktikan, ez zen ezusteko desatseginik izan gerrikoaren transmisioan. Bere kate-kide bezain zaratatsua ez ezik, ezin zituen hortzak hautsi, garai hartan gidariek "transmisio-letxuga" deitzen zuten engranaje-mekanismo primitiboengatik ezagutzen zena. Mende hasieratik, "marruskadura gurpilen trakzioa" deritzonarekin esperimentuak egin dira, enbragerik edo engranajerik ez duena, eta Nissan eta Mazda erabiltzen ditu bere kaxa toroidaletan (aurrerago aztertuko dena). Dena den, engranajeen gurpilen alternatibek eragozpen larri batzuk ere izan zituzten: uhalek ezin zituzten karga luzeak eta abiadura handiagoak jasan, azkar askatu eta urratu ziren eta marruskadura gurpilen "kusxinak" higadura azkarregi jasan zituzten. Nolanahi ere, automobilgintzaren hasieratik gutxira, engranajeak beharrezkoak bihurtu ziren eta momentu honetan momentua transmititzeko aukera bakarra izaten jarraitzen zuten denbora luzez.

Transmisio mekaniko baten jaiotza

Leonardo da Vinci-k bere mekanismoetarako gurpilak diseinatu eta fabrikatu zituen, baina 1880an baino ez zen posible izan gurpil sendoak, nahiko zehatzak eta iraunkorrak ekoiztea kalitate handiko altzairuak eta metalak lantzeko makinak sortzeko metalurgia-teknologia egokien eskuragarritasunari esker. lanaren zehaztasun altu samarra. Marruskadura galerak ehuneko 2ra murrizten dira! Aldagailuaren zati gisa ezinbesteko bihurtu ziren momentua izan zen, baina arazoa haien bateratzearekin eta mekanismo orokorrean kokatzearekin geratzen zen. Irtenbide berritzaile baten adibidea 1897ko Daimler Phoenix da, zeinetan hainbat tamainatako engranajeak "muntatzen" ziren erreal batean, gaur egungo ulermenaren arabera, kaxa bat, zeinak, lau abiaduraz gain, alderantzizko engranajea ere badu. Bi urte geroago, Packard izan zen "H" hizkiaren muturretan engranaje-palankaren kokapen ezaguna erabili zuen lehen enpresa. Hurrengo hamarkadetan, engranajeak ez ziren gehiago izan, baina mekanismoak hobetzen jarraitu zuten lan errazaren izenean. Carl Benzek, bere lehen ekoizpen-autoak engranaje planetario batekin hornitu zituenak, Cadillac-ek eta La Sallek garatutako lehen kaxa sinkronizatuen agerpenetik bizirik irautea lortu zuen 1929an. Bi urte geroago, Mercedes, Mathis, Maybach eta Horch-ek jada erabiltzen zituzten sinkronizagailuak, eta gero beste Vauxhall, Ford eta Rolls-Royce-k. Xehetasun bat - guztiek sinkronizatu gabeko lehen martxa zuten, eta horrek asko gogaitzen zituen gidariak eta trebetasun bereziak eskatzen zituen. Erabat sinkronizatutako lehen engranaje-kutxa Alvis Speed ​​​​Twenty ingelesak erabili zuen 1933ko urrian eta Alemaniako konpainia ospetsuak sortu zuen, oraindik ere "Gear Factory" ZF izena daramana, gure istorioan maiz aipatuko duguna. 30eko hamarkadaren erdialdera arte ez ziren sinkronizatzaileak jartzen beste marka batzuetan, baina kotxe eta kamioi merkeagoetan, gidariek martxa mugitzeko eta aldatzeko palankarekin borrokan jarraitu zuten. Izan ere, eragozpen mota honen arazoari irtenbidea askoz lehenago bilatu zen transmisio-egitura ezberdinen laguntzarekin, engranaje-pareak etengabe uztartzera eta ardatzera konektatzera ere zuzenduta - 1899tik 1910era bitartean, De Dion Bouton. transmisio interesgarri bat garatu du, zeinetan engranajeak etengabe uztartzen diren, eta bigarren mailako ardatzarekin lotura akoplamendu txikien bidez egiten da. Panhard-Levasseur-ek antzeko garapena izan zuen, baina haien garapenean, etengabeko engranajeak ardatzari irmo konektatu ziren pinen bidez. Diseinatzaileek, noski, ez zuten pentsatzen utzi nola erraztu gidariei eta autoak alferrikako kalteetatik babestu. 1914an, Cadillac-eko ingeniariek erabaki zuten beren motor erraldoien potentzia aprobetxatu eta autoak elektrikoki alda zezakeen azken unitate erregulagarri batekin hornitu zezaketela eta engranaje-erlazioa 4,04: 2,5: 1era alda zezaketela.

20ko eta 30eko hamarkadak asmakizun ikaragarrien garaia izan zen, urteetan zehar etengabeko ezagutzaren metaketaren parte direnak. Esaterako, 1931n, Cotal konpainia frantsesak bolantean palanka txiki baten bidez kontrolatutako eskuzko transmisio elektromagnetikoz desplazatua sortu zuen, eta, aldi berean, lurrean jarritako palanka inaktibo txiki batekin konbinatzen zen. Azken ezaugarri hau aipatzen dugu, autoak atzerantz lau martxa adina aurreratzeko aukera ematen duelako. Garai hartan, Delage, Delahaye, Salmson eta Voisin bezalako marka ospetsuek interesa zuten Kotalen asmakizunean. Atzeko gurpileko engranaje moderno askoren aipatutako "abantaila" bitxi eta ahaztuaz gain, engranaje-kutxa ikaragarri honek Fleschel aldagailu automatiko batekin "interakzionatzeko" gaitasuna ere badu, motorraren kargaren ondorioz abiadura jaisten den heinean engranajeak aldatzen dituena eta hain zuzen ere. prozesua automatizatzeko lehen saiakeretako bat.

40. eta 50. hamarkadetako auto gehienek hiru martxa zituzten, motorrek 4000 rpm baino gehiago garatzen ez zutelako. Itzuliak, momentua eta potentzia kurbak handitzearekin batera, hiru engranajeek ez zuten jada giroa estaltzen. Emaitza mugimendu desarmonikoa izan zen, igotzerakoan transmisio "txundigarri" bereizgarriarekin eta gehiegizko bortxaketa beheko batera aldatzean. Arazoaren irtenbide logikoa 60. hamarkadan lau abiadurako martxetara aldatzea izan zen, eta 70. hamarkadako bost abiadurako lehen engranajeak mugarri garrantzitsua izan ziren fabrikatzaileentzat, harro nabarmentzen baitzuten halako engranaje baten presentzia modeloarekin batera autoan. Berriki, Opel Commodore klasikoaren jabeak esan zidan autoa erosi zuenean 3 martxatan zegoela eta batez beste 20 l / 100 km. Abiadura-kutxa lau abiadurako abiadura-kaxarekin ordezkatu zuenean, 15 l / 100 km-ko kontsumoa zen eta, azkenean, bost abiadura lortu ondoren, azken hau 10 litrora jaitsi zen.

Gaur egun, ia ez dago bost martxa baino gutxiagoko autoik, eta sei abiadura ohiko bihurtzen ari dira modelo trinkoen bertsio altuagoetan. Seigarren ideia kasu gehienetan abiadura murrizketa handia da bira handietan, eta zenbait kasutan, hain luzea ez denean eta abiadura murriztea mugitzean. Etapa anitzeko transmisioek bereziki eragin positiboa dute diesel motorren artean, momentu handia duten unitateek baina funtzionamendu autonomia nabarmen murrizten dute diesel motorraren funtsezko izaeragatik.

(jarraitu)

Testua: Georgy Kolev