Test Drive Sejarah Transmisi Otomotif - Bagian 1
Uji jalan

Test Drive Sejarah Transmisi Otomotif - Bagian 1

Test Drive Sejarah Transmisi Otomotif - Bagian 1

Dalam serangkaian artikel kami akan memberi tahu Anda tentang sejarah transmisi untuk mobil dan truk - mungkin sebagai anggukan untuk peringatan 75 tahun pembuatan transmisi otomatis pertama.

1993 Selama tes pra-balapan di Silverstone, test driver Williams David Coulthard meninggalkan trek untuk tes berikutnya di Williams FW 15C yang baru. Di trotoar basah, mobil memercik ke mana-mana, tetapi tetap saja semua orang bisa mendengar suara aneh berkecepatan tinggi yang monoton dari mesin sepuluh silinder. Jelas, Frank William menggunakan jenis transmisi yang berbeda. Jelas bagi yang tercerahkan bahwa ini tidak lebih dari transmisi variabel kontinu yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan mesin Formula 1. Belakangan ternyata dikembangkan dengan bantuan spesialis Van Doorn yang ada di mana-mana. penularan infeksi. Dua perusahaan yang berkonspirasi telah menuangkan sumber daya teknik dan keuangan yang sangat besar ke dalam proyek ini selama empat tahun terakhir untuk membuat prototipe yang berfungsi penuh yang dapat menulis ulang aturan dinamika ratu olahraga. Dalam video YouTube hari ini Anda dapat melihat pengujian model ini, dan Coulthard sendiri mengklaim bahwa dia menyukai pekerjaannya - terutama di tikungan, di mana tidak perlu membuang waktu untuk menurunkan gigi - semuanya ditangani oleh elektronik. Sayangnya, setiap orang yang mengerjakan proyek tersebut kehilangan hasil kerja mereka. Legislator dengan cepat melarang penggunaan umpan seperti itu di Formula, diduga karena "keuntungan yang tidak adil". Aturan diubah dan V-belt CVT atau transmisi CVT adalah sejarah dengan hanya penampilan singkat ini. Kasing ditutup dan Williams harus kembali ke transmisi semi-otomatis, yang masih standar di Formula 1 dan, pada gilirannya, menjadi revolusi di akhir tahun 80-an. Ngomong-ngomong, pada tahun 1965, DAF dengan transmisi Variomatic mencoba memasuki jalur motorsport, tetapi pada saat itu mekanismenya sangat masif sehingga bahkan tanpa campur tangan faktor subjektif pun pasti gagal. Tapi itu cerita lain.

Kami telah berulang kali mengutip contoh betapa banyak inovasi dalam industri otomotif modern adalah hasil dari ide-ide lama yang lahir di kepala orang-orang yang sangat berbakat dan cerdas. Karena sifat mekanisnya, gearbox adalah salah satu contoh paling jelas tentang bagaimana mereka dapat diimplementasikan pada waktu yang tepat. Saat ini, kombinasi bahan canggih dan proses manufaktur dan e-government telah menciptakan peluang untuk solusi yang sangat efektif dalam semua bentuk transmisi. Tren konsumsi yang lebih rendah di satu sisi dan kekhususan mesin baru dengan dimensi yang lebih kecil (misalnya, kebutuhan untuk mengatasi lubang turbo dengan cepat) mengarah pada kebutuhan untuk membuat transmisi otomatis dengan rentang rasio roda gigi yang lebih luas dan, karenanya, sejumlah besar roda gigi. Alternatif mereka yang lebih terjangkau adalah CVT untuk mobil kecil, yang sering digunakan oleh pembuat mobil Jepang, dan transmisi manual otomatis seperti Easytronic. Opel (juga untuk mobil kecil). Mekanisme sistem hibrida paralel bersifat spesifik, dan sebagai bagian dari upaya pengurangan emisi, elektrifikasi penggerak sebenarnya terjadi pada transmisi.

Sebuah mesin tidak dapat bekerja tanpa kotak roda gigi

Sampai saat ini, umat manusia belum menemukan cara yang lebih efisien untuk transmisi langsung energi mekanik (kecuali, tentu saja, mekanisme hidraulik dan sistem kelistrikan hibrid) daripada metode yang menggunakan sabuk, rantai, dan roda gigi. Tentu saja, ada banyak variasi tentang topik ini, dan Anda dapat lebih memahami esensi mereka dengan membuat daftar perkembangan paling menonjol di bidang ini dalam beberapa tahun terakhir.

Konsep pemindahan gigi elektronik, atau koneksi tidak langsung elektronik dari mekanisme kontrol ke kotak roda gigi, jauh dari seruan terakhir, karena pada tahun 1916 perusahaan Pullman di Pennsylvania menciptakan kotak roda gigi yang memindahkan gigi secara elektrik. Menggunakan prinsip kerja yang sama dalam bentuk yang ditingkatkan, dua puluh tahun kemudian dipasang di avant-garde Cord 812 - salah satu mobil paling futuristik dan indah tidak hanya pada tahun 1936, ketika dibuat. Cukup signifikan bahwa kabel ini dapat ditemukan di sampul buku tentang pencapaian desain industri. Transmisinya mentransmisikan torsi dari mesin ke gandar depan (!), dan perpindahan gigi adalah kerawang langsung untuk representasi kolom kemudi, yang mengaktifkan sakelar listrik khusus yang mengaktifkan sistem kompleks perangkat elektromagnetik dengan diafragma vakum, termasuk roda gigi. Perancang kabel berhasil menggabungkan semua ini dengan sukses, dan ini bekerja dengan baik tidak hanya dalam teori, tetapi juga dalam praktik. Benar-benar mimpi buruk untuk mengatur sinkronisasi antara perpindahan gigi dan pengoperasian kopling, dan, menurut bukti waktu itu, seorang mekanik dapat dikirim ke rumah sakit jiwa. Namun, Cord adalah mobil mewah, dan pemiliknya tidak dapat menerima sikap santai dari banyak pabrikan modern terhadap keakuratan proses ini - dalam praktiknya, sebagian besar transmisi otomatis (sering disebut robot atau semi-otomatis) bergeser dengan penundaan yang khas, dan sering angin kencang.

Tidak ada yang mengklaim bahwa sinkronisasi adalah tugas yang jauh lebih mudah dengan transmisi manual yang lebih sederhana dan tersebar luas saat ini, karena pertanyaan "Mengapa perlu menggunakan perangkat seperti itu?" Memiliki karakter mendasar. Alasan untuk acara yang kompleks ini, tetapi juga membuka ceruk bisnis untuk miliaran, terletak pada sifat mesin pembakaran. Tidak seperti, misalnya, mesin uap, di mana tekanan uap yang disuplai ke silinder dapat berubah relatif mudah, dan tekanannya dapat berubah selama penyalaan dan operasi normal, atau dari motor listrik, di mana medan magnet penggerak yang kuat juga ada pada kecepatan nol per menit (sebenarnya, itu yang tertinggi, dan karena penurunan efisiensi motor listrik dengan peningkatan kecepatan, semua pabrikan transmisi untuk kendaraan listrik saat ini sedang mengembangkan opsi dua tahap) internal mesin pembakaran memiliki karakteristik di mana tenaga maksimum dicapai pada kecepatan mendekati maksimum, dan torsi maksimum - dalam kisaran kecepatan yang relatif kecil, di mana proses pembakaran paling optimal terjadi. Perlu juga dicatat bahwa dalam kehidupan nyata, mesin jarang digunakan pada kurva torsi maksimum (sesuai dengan kurva pengembangan daya maksimum). Sayangnya, torsi pada putaran rendah sangat minim, dan jika transmisi terhubung langsung, bahkan dengan kopling yang terlepas dan memungkinkan untuk dihidupkan, mobil tidak akan pernah dapat melakukan aktivitas seperti menyalakan, berakselerasi, dan mengemudi pada kisaran kecepatan yang lebar. Berikut adalah contoh sederhana - jika mesin mentransmisikan kecepatannya 1: 1, dan ukuran ban 195/55 R 15 (untuk saat ini, mengabstraksikan keberadaan roda gigi utama), maka secara teoritis mobil harus bergerak dengan kecepatan. 320 km. / jam pada 3000 putaran poros engkol per menit. Tentu saja, mobil memiliki roda gigi langsung atau dekat dan bahkan roda gigi crawler, dalam hal ini penggerak akhir juga ikut diperhitungkan dan harus diperhitungkan. Namun, jika kita melanjutkan logika orisinal tentang mengemudi dengan kecepatan normal 60 km / jam di dalam kota, mesin hanya akan membutuhkan 560 rpm. Tentu saja, tidak ada motor yang mampu melakukan benang seperti itu. Ada satu detail lagi - karena, murni secara fisik, tenaga berbanding lurus dengan torsi dan kecepatan (rumusnya juga dapat didefinisikan sebagai kecepatan x torsi / koefisien tertentu), dan percepatan benda fisik bergantung pada gaya yang diterapkan padanya . , pahami, dalam hal ini, kekuatan, adalah logis bahwa untuk akselerasi yang lebih cepat Anda akan membutuhkan kecepatan yang lebih tinggi dan lebih banyak beban (mis. torsi). Kedengarannya rumit, tetapi dalam praktiknya ini berarti sebagai berikut: setiap pengemudi, bahkan yang tidak memahami apa pun dalam teknologi, tahu bahwa untuk menyalip mobil dengan cepat, Anda perlu menurunkan satu atau bahkan dua gigi. Jadi, dengan gearbox yang langsung menghasilkan putaran yang lebih tinggi dan oleh karena itu lebih banyak tenaga untuk tujuan ini dengan tingkat tekanan pedal yang sama. Inilah tugas perangkat ini - dengan mempertimbangkan karakteristik mesin pembakaran internal, untuk memastikan pengoperasiannya dalam mode optimal. Mengemudi dengan gigi pertama dengan kecepatan 100 km / jam akan sangat tidak ekonomis, dan gigi keenam, cocok untuk lintasan, tidak mungkin untuk melaju. Bukan kebetulan bahwa pengemudian yang ekonomis memerlukan perpindahan gigi lebih awal dan mesin bekerja dengan beban penuh (yaitu mengemudi sedikit di bawah kurva torsi maksimum). Para ahli menggunakan istilah "konsumsi daya spesifik rendah", yang berada di kisaran putaran menengah dan mendekati beban maksimum. Kemudian katup throttle mesin bensin terbuka lebih lebar dan mengurangi kehilangan pemompaan, meningkatkan tekanan silinder dan dengan demikian meningkatkan kualitas reaksi kimia. Kecepatan yang lebih rendah mengurangi gesekan dan memberikan lebih banyak waktu untuk mengisi sepenuhnya. Mobil balap selalu berjalan dengan kecepatan tinggi dan memiliki jumlah gigi yang banyak (delapan di Formula 1), yang memungkinkan pengurangan kecepatan saat memindahkan gigi dan membatasi transisi ke area dengan tenaga yang jauh lebih kecil.

Sebenarnya, ini bisa dilakukan tanpa gearbox klasik, tapi ...

Kasus sistem hybrid dan khususnya sistem hybrid seperti Toyota Prius. Mobil ini tidak memiliki transmisi jenis apa pun yang terdaftar. Hampir tidak ada gearbox! Ini dimungkinkan karena kekurangan tersebut dikompensasi oleh sistem kelistrikan. Transmisinya diganti dengan apa yang disebut power splitter, roda gigi planet yang menggabungkan mesin pembakaran internal dan dua mesin listrik. Bagi orang yang belum membaca penjelasan selektif tentang operasinya dalam buku tentang sistem hybrid dan terutama tentang pembuatan Prius (yang terakhir tersedia di versi online situs kami ams.bg), kami hanya akan mengatakan bahwa mekanismenya memungkinkan bagian dari energi mekanik mesin pembakaran dalam untuk ditransfer secara langsung, mekanis dan sebagian, diubah menjadi listrik (dengan bantuan satu mesin sebagai generator) dan lagi menjadi mekanik (dengan bantuan mesin lain sebagai motor listrik) . Kejeniusan ciptaan Toyota ini (yang ide awalnya adalah perusahaan Amerika TRW dari tahun 60-an) adalah untuk memberikan torsi awal yang tinggi, yang menghindari kebutuhan gigi yang sangat rendah dan memungkinkan mesin beroperasi dalam mode efisien. pada beban maksimum, mensimulasikan gigi setinggi mungkin, dengan sistem kelistrikan selalu bertindak sebagai penyangga. Ketika simulasi akselerasi dan penurunan gigi diperlukan, kecepatan engine dinaikkan dengan mengontrol generator dan, karenanya, dengan kecepatannya menggunakan sistem kontrol arus elektronik yang canggih. Saat mensimulasikan gigi tinggi, bahkan dua mobil harus berganti peran untuk membatasi kecepatan mesin. Pada titik ini, sistem memasuki mode "sirkulasi daya" dan efisiensinya berkurang secara signifikan, yang menjelaskan tampilan konsumsi bahan bakar yang tajam dari kendaraan hybrid jenis ini pada kecepatan tinggi. Dengan demikian, teknologi ini dalam praktiknya merupakan kompromi yang nyaman untuk lalu lintas perkotaan, karena jelas bahwa sistem kelistrikan tidak dapat sepenuhnya mengimbangi ketiadaan kotak roda gigi klasik. Untuk mengatasi masalah ini, para insinyur Honda menggunakan solusi sederhana namun cerdik dalam sistem hybrid hybrid baru mereka yang canggih untuk bersaing dengan Toyota - mereka hanya menambahkan transmisi manual keenam yang menggantikan mekanisme hybrid berkecepatan tinggi. Semua ini mungkin cukup meyakinkan untuk menunjukkan perlunya kotak roda gigi. Tentu saja, jika memungkinkan dengan jumlah gigi yang banyak - faktanya adalah dengan kontrol manual pengemudi tidak akan nyaman memiliki jumlah yang banyak, dan harganya akan naik. Saat ini transmisi manual 7 percepatan seperti yang terdapat pada Porsche (berbasis DSG) dan Chevrolet Corvette cukup langka.

Semuanya dimulai dengan rantai dan ikat pinggang

Jadi, kondisi yang berbeda membutuhkan nilai daya tertentu yang dibutuhkan tergantung kecepatan dan torsi. Dan dalam persamaan ini, kebutuhan akan pengoperasian mesin yang efisien dan konsumsi bahan bakar yang berkurang, selain teknologi mesin yang modern, transmisi menjadi tantangan yang semakin penting.

Secara alami, masalah pertama yang muncul adalah start - pada mobil penumpang pertama, bentuk gearbox yang paling umum adalah penggerak rantai, yang dipinjam dari sepeda, atau penggerak sabuk yang bekerja pada katrol sabuk dengan diameter berbeda. Dalam praktiknya, tidak ada kejutan yang tidak menyenangkan pada penggerak sabuk. Tidak hanya berisik seperti mitra rantainya, tetapi juga tidak dapat mematahkan gigi, yang diketahui dari mekanisme roda gigi primitif yang oleh pengemudi pada saat itu disebut sebagai "selada transmisi". Sejak pergantian abad, percobaan telah dilakukan dengan apa yang disebut "penggerak roda gesekan", yang tidak memiliki kopling atau roda gigi, dan menggunakan Nissan dan Mazda di kotak roda gigi toroidalnya (yang akan dibahas nanti). Namun, alternatif roda gigi juga memiliki sejumlah kelemahan serius - sabuk tidak dapat menahan beban yang berkepanjangan dan kecepatan yang meningkat, sabuk dengan cepat menjadi longgar dan robek, dan "bantalan" roda gesekan mengalami keausan yang terlalu cepat. Bagaimanapun, tak lama setelah fajar industri otomotif, persneling menjadi penting dan tetap menjadi satu-satunya pilihan pada tahap ini untuk mentransmisikan torsi untuk jangka waktu yang cukup lama.

Kelahiran transmisi mekanis

Leonardo da Vinci merancang dan memproduksi roda gigi untuk mekanismenya, tetapi produksi roda gigi yang kuat, cukup akurat, dan tahan lama hanya dimungkinkan pada tahun 1880 berkat ketersediaan teknologi metalurgi yang sesuai untuk membuat baja dan mesin pengerjaan logam berkualitas tinggi. akurasi kerja yang relatif tinggi. Kerugian gesekan pada roda gigi berkurang menjadi hanya 2 persen! Ini adalah saat ketika mereka menjadi sangat diperlukan sebagai bagian dari gearbox, tetapi masalahnya tetap pada penyatuan dan penempatan mereka dalam mekanisme umum. Contoh dari solusi inovatif adalah Daimler Phoenix tahun 1897, di mana roda gigi dari berbagai ukuran "dirakit" menjadi nyata, menurut pemahaman hari ini, gearbox, yang, selain empat kecepatan, juga memiliki gigi mundur. Dua tahun kemudian, Packard menjadi perusahaan pertama yang menggunakan posisi tuas persneling yang terkenal di ujung huruf "H". Dalam dekade berikutnya, roda gigi tidak ada lagi, tetapi mekanisme terus ditingkatkan atas nama pekerjaan yang lebih mudah. Carl Benz, yang melengkapi mobil produksi pertamanya dengan gearbox planet, berhasil bertahan dari kemunculan gearbox tersinkronisasi pertama yang dikembangkan oleh Cadillac dan La Salle pada tahun 1929. Dua tahun kemudian, sinkronisasi sudah digunakan oleh Mercedes, Mathis, Maybach dan Horch, dan kemudian Vauxhall lain, Ford dan Rolls-Royce. Satu detail - semuanya memiliki gigi pertama yang tidak sinkron, yang sangat mengganggu pengemudi dan membutuhkan keahlian khusus. Gearbox tersinkronisasi penuh pertama digunakan oleh Alvis Speed ​​Twenty Inggris pada Oktober 1933 dan dibuat oleh perusahaan Jerman yang terkenal, yang masih menyandang nama "Gear Factory" ZF, yang akan sering kita rujuk dalam cerita kita. Baru pada pertengahan 30-an sinkronisasi mulai dipasang pada merek lain, tetapi di mobil dan truk yang lebih murah, pengemudi terus berjuang dengan tuas persneling untuk memindahkan dan memindahkan persneling. Faktanya, solusi untuk masalah ketidaknyamanan semacam ini telah dicari jauh lebih awal dengan bantuan berbagai struktur transmisi, juga ditujukan untuk terus menyambungkan pasangan roda gigi dan menghubungkannya ke poros - pada periode 1899 hingga 1910, De Dion Bouton mengembangkan transmisi yang menarik di mana roda gigi terus-menerus disatukan, dan hubungannya ke poros sekunder dilakukan dengan menggunakan kopling kecil. Panhard-Levasseur memiliki perkembangan serupa, tetapi dalam perkembangannya, roda gigi yang terhubung secara permanen terhubung dengan kuat ke poros menggunakan pin. Para desainer, tentu saja, tidak berhenti memikirkan cara untuk memudahkan pengemudi dan melindungi mobil dari kerusakan yang tidak perlu. Pada tahun 1914, para insinyur Cadillac memutuskan bahwa mereka dapat memanfaatkan kekuatan mesin besar mereka dan melengkapi mobil dengan final drive yang dapat disesuaikan yang dapat menggeser secara elektrik dan mengubah rasio gigi dari 4,04: menjadi 2,5:1.

Usia 20-an dan 30-an adalah masa penemuan luar biasa yang merupakan bagian dari akumulasi pengetahuan yang konstan selama bertahun-tahun. Misalnya, pada tahun 1931, perusahaan Prancis Cotal menciptakan transmisi manual yang digerakkan secara elektromagnetik yang dikendalikan oleh tuas kecil di roda kemudi, yang kemudian digabungkan dengan tuas diam kecil yang diletakkan di lantai. Kami menyebutkan fitur terakhir karena memungkinkan mobil memiliki gigi maju sebanyak empat gigi mundur. Saat itu, merek bergengsi seperti Delage, Delahaye, Salmson dan Voisin tertarik dengan penemuan Kotal. Selain "keuntungan" yang aneh dan terlupakan dari banyak roda gigi penggerak roda belakang modern, kotak roda gigi yang luar biasa ini juga memiliki kemampuan untuk "berinteraksi" dengan pemindah gigi otomatis Fleschel yang memindahkan gigi saat kecepatan turun karena beban mesin dan sebenarnya salah satu upaya pertama untuk mengotomatisasi proses.

Kebanyakan mobil dari tahun 40-an dan 50-an memiliki tiga gigi, karena mesin tidak berkembang lebih dari 4000 rpm. Dengan peningkatan putaran, torsi, dan kurva tenaga, ketiga gigi tidak lagi menjangkau kisaran putaran. Hasilnya adalah gerakan tidak harmonis dengan transmisi karakteristik "memukau" saat mengangkat dan memaksa berlebihan saat berpindah ke yang lebih rendah. Solusi logis untuk masalah ini adalah peralihan besar-besaran ke gearbox empat kecepatan di tahun 60-an, dan gearbox lima kecepatan pertama di tahun 70-an merupakan tonggak penting bagi pabrikan yang dengan bangga mencatat kehadiran gearbox seperti itu bersama dengan gambar model pada mobil. Baru-baru ini, pemilik Opel Commodore klasik memberi tahu saya bahwa ketika dia membeli mobil itu, dalam 3 gigi dan rata-rata 20 l / 100 km. Saat mengganti girboksnya dengan girboks empat percepatan, konsumsinya 15 liter / 100 km, dan setelah akhirnya dia bisa lima percepatan, yang terakhir turun jadi 10 liter.

Saat ini, praktis tidak ada mobil dengan gigi kurang dari lima, dan enam kecepatan menjadi norma dalam versi model kompak yang lebih tinggi. Ide keenam dalam banyak kasus adalah pengurangan kecepatan yang kuat pada putaran tinggi, dan dalam beberapa kasus, ketika tidak terlalu lama dan pengurangan kecepatan turun saat menggeser. Transmisi multi-tahap memiliki efek yang sangat positif pada mesin diesel, yang unitnya memiliki torsi tinggi, tetapi rentang operasi yang berkurang secara signifikan karena sifat dasar mesin diesel.

(mengikuti)

Teks: Georgy Kolev

Tambah komentar