Test Drive Sejarah Transmisi Otomotif - Bagean 1

Ing seri saka artikel kita bakal pitutur marang kowe bab sajarah transmisi kanggo mobil lan trek - mbok menawa minangka manthuk kanggo kesempatan mengeti 75th saka nitahaken transmisi otomatis pisanan.

1993 Sajrone tes pra-balapan ing Silverstone, pembalap tes Williams David Coulthard ninggalake trek kanggo tes sabanjure ing Williams FW 15C anyar. Ing trotoar teles, mobil splashes nang endi wae, nanging isih kabeh wong bisa krungu swara kacepetan dhuwur monoton aneh saka mesin sepuluh-silinder. Temenan, Frank William nggunakake jinis transmisi sing beda. Cetha yen iki ora luwih saka transmisi variabel sing terus-terusan sing dirancang kanggo nyukupi kabutuhan mesin Formula 1. Mengko ternyata dikembangake kanthi bantuan spesialis Van Doorn sing ana ing ngendi-endi. transmisi infèksi. Loro perusahaan conspiring wis diwutahake engineering lan sumber daya financial ageng menyang project iki liwat patang taun kepungkur kanggo nggawe prototipe kanthi fungsi sing bisa nulis ulang aturan dinamika ing ratu olahraga. Ing video YouTube dina iki sampeyan bisa ndeleng tes model iki, lan Coulthard piyambak claims sing seneng karya dheweke - utamané ing sudhut, ngendi ana ora perlu kanggo sampah wektu downshifting - kabeh wis dijupuk care saka electronics. Sayange, saben wong sing kerja ing proyek kasebut ilang asil kerjane. Legislator cepet-cepet nglarang panggunaan pass kasebut ing Formula, diduga amarga "kauntungan sing ora adil". Aturan padha diganti lan V-sabuk CVT utawa CVT transmisi sajarah karo mung katon singkat iki. Kasus iki ditutup lan Williams kudu bali menyang transmisi semi-otomatis, sing isih standar ing Formula 1 lan sing, ing siji, dadi revolusi ing pungkasan 80s. Miturut cara, bali ing taun 1965, DAF karo transmisi Variomatic nyoba kanggo mlebu ing trek motorsport, nanging ing wektu mekanisme iki dadi massive sing malah tanpa melu-melu faktor subyektif wis pinasthi gagal. Nanging iki crita liyane.

Kita wis bola-bali nyebutake conto babagan inovasi ing industri otomotif modern minangka asil saka ide-ide lawas sing dilahirake ing wong-wong sing duwe bakat lan cerdas. Amarga sifat mekanik, kothak gir minangka salah sawijining conto utama babagan cara implementasine nalika wis pas. Saiki, kombinasi bahan canggih lan proses manufaktur lan e-government nggawe kesempatan kanggo solusi sing efektif banget ing kabeh bentuk transmisi. Tren babagan konsumsi sing luwih murah ing tangan siji lan kekhususan mesin anyar kanthi dimensi sing dikurangi (contone, kebutuhan kanggo ngrampungake bolongan turbo kanthi cepet) nyebabake kebutuhan nggawe transmisi otomatis kanthi rasio gir sing luwih akeh lan, manut, nomer akeh gir. Alternatif sing luwih terjangkau yaiku CVT kanggo mobil cilik, asring digunakake dening para produsen mobil Jepang, lan transmisi manual kanthi otomatis kayata Easytronic. Opel (uga kanggo mobil cilik). Mekanisme sistem hibrida paralel khusus, lan minangka bagean saka upaya nyuda emisi, elektrifikasi drive pancen ana ing transmisi.

Mesin ora bisa dilakoni tanpa girboks

Nganti saiki, manungsa durung nemokake cara transmisi langsung energi mekanik sing luwih efisien (kajaba, mekanisme hidrolik lan sistem listrik hibrida) tinimbang cara nggunakake sabuk, rantai lan gir. Mesthi wae, ana macem-macem variasi ing topik iki, lan sampeyan bisa luwih ngerti intine kanthi nyathet pangembangan sing paling luar biasa ing wilayah iki sajrone taun-taun pungkasan.

Konsep perpindahan elektronik, utawa sambungan ora langsung elektronik saka mekanisme kontrol menyang gearbox, adoh saka tangisan pungkasan, amarga ing 1916 perusahaan Pullman saka Pennsylvania nggawe gearbox sing nggeser gear kanthi listrik. Nggunakake prinsip kerja sing padha ing wangun sing luwih apik, rong puluh taun sabanjure dipasang ing kabel avant-garde 812 - salah sawijining mobil sing paling futuristik lan apik ora mung ing 1936, nalika digawe. Iku cukup pinunjul sing ari iki bisa ditemokaké ing tutup saka buku bab prestasi desain industri. Transmisi kasebut ngirimake torsi saka mesin menyang poros ngarep (!), Lan gearshift yaiku filigree langsung kanggo perwakilan kolom setir, sing ngaktifake saklar listrik khusus sing ngaktifake sistem kompleks piranti elektromagnetik kanthi diafragma vakum, kalebu gear. Desainer kabel bisa nggabungake kabeh iki kanthi sukses, lan kerjane apik ora mung ing teori, nanging uga ing praktik. Iku ngipi elek nyata kanggo nyetel sinkronisasi antarane pindah pindah lan operasi kopling, lan, miturut bukti wektu, iku bisa kanggo ngirim mekanik menyang rumah sakit jiwa. Nanging, Cord minangka mobil kemewahan, lan sing nduweni ora bisa menehi sikap sembrono saka akeh manufaktur modern kanggo akurasi proses iki - ing laku, paling otomatis (asring disebut robot utawa semi-otomatis) transmisi shift karo wektu tundha karakteristik. lan asring gusts.

Ora ana sing ngaku yen sinkronisasi minangka tugas sing luwih gampang karo transmisi manual sing luwih prasaja lan nyebar saiki, amarga pitakonan "Napa kudu nggunakake piranti kasebut?" Nduweni karakter dhasar. Alesan kanggo acara rumit iki, nanging uga mbukak ceruk bisnis kanggo miliaran, adhedhasar mesin pembakaran. Ora kaya, contone, mesin uap, ing ngendi tekanan uap sing diwenehake menyang silinder bisa diganti kanthi gampang, lan tekanan bisa diganti nalika wiwitan lan operasi normal, utawa saka motor listrik, ing ngendi medan magnet nyopir kuwat. uga ana ing kacepetan nol. saben menit (nyatane, iku paling dhuwur, lan amarga nyuda efisiensi motor listrik kanthi kacepetan tambah, kabeh manufaktur transmisi kanggo kendaraan listrik saiki ngembangake opsi rong tahap) internal. engine pangobongan nduweni karakteristik kang daya maksimum wis ngrambah ing kacepetan cedhak maksimum, lan torsi maksimum - ing sawetara relatif cilik saka kacepetan, kang pangolahan pangobongan paling optimal dumadi. Sampeyan uga kudu nyathet yen ing kasunyatan, mesin kasebut arang digunakake ing kurva torsi maksimum (cocog karo kurva pangembangan daya maksimum). Sayange, torsi ing rev paling murah paling sithik, lan yen transmisi disambungake kanthi langsung, sanajan kopling sing ilang lan bisa diwiwiti, mobil ora bakal bisa nindakake kegiyatan kayata miwiti, nyepetake lan nyopir kanthi kacepetan sing jembar. Punika conto prasaja - yen engine ngirimake kacepetan 1: 1, lan ukuran ban 195/55 R 15 (saiki, abstrak saka ngarsane pindah utama), banjur miturut teori mobil kudu pindhah ing kacepetan saka 320 km. / jam kanthi 3000 révolusi engkol per menit. Mesthi wae, mobil duwe gir langsung utawa cedhak lan uga gir crawler, mula drive final uga ana ing persamaan lan kudu dipikirake. Nanging, yen terus logika pertimbangan asli babagan nyetir kanthi kecepatan normal 60 km / jam ing kutha, mesin kasebut mung butuh 560 rpm. Mesthine, ora ana motor sing bisa nggawe twine kaya ngono. Ana siji liyane rinci - amarga, sejatine sifate fisik, daya sebanding langsung karo torsi lan kacepetan (rumus kasebut uga bisa ditetepake minangka kacepetan x torsi / koefisien tartamtu), lan akselerasi awak fisik gumantung saka gaya sing ditrapake. . , ngerti, ing kasus iki, kekuwatan, iku logis manawa kanggo akselerasi sing luwih cepet, sampeyan butuh kacepetan sing luwih dhuwur lan luwih akeh beban (yaiku torsi). Kayane rumit, nanging ing praktik iki tegese kaya ing ngisor iki: saben driver, sanajan sing ora ngerti babagan teknologi, ngerti manawa supaya cepet nyalip mobil, sampeyan kudu ngalih siji utawa loro roda gigi luwih murah. Mangkono, ing kothak gir kasebut langsung ngasilake revs sing luwih dhuwur lan mula luwih akeh daya kanggo tujuan iki kanthi tekanan pedal sing padha. Iki tugas saka piranti - njupuk menyang akun karakteristik saka mesin pembakaran internal, kanggo mesthekake operasi ing mode optimal. Nyopir gir pisanan kanthi kacepetan 100 km / jam bakal cukup ekonomis, lan ing nomer enem, cocog karo trek kasebut, ora bisa ditindakake. Ora ketepakan manawa nyopir ekonomis mbutuhake shift gir awal lan mesin sing mbukak kanthi kebak (yaiku nyopir rada ngisor kurva torsi maksimum). Para ahli nggunakake istilah "konsumsi daya spesifik sing kurang", sing ana ing kisaran rev tengah lan cedhak karo beban maksimum. Banjur katup throttle mesin bensin mbukak luwih akeh lan nyuda kerugian pompa, nambah tekanan silinder lan banjur nambah kualitas reaksi kimia. Kacepetan sing luwih murah nyuda gesekan lan ngidini luwih akeh wektu kanggo ngisi. Mobil balap mesthi mlaku kanthi kecepatan dhuwur lan duwe gir nomer akeh (wolung ing Formula 1), sing bisa nyuda kacepetan nalika ganti lan matesi transisi menyang wilayah sing kurang tenaga.

Nyatane, bisa dilakoni tanpa kothak gir klasik, nanging ...

Kasus sistem hibrida lan utamane sistem hibrida kayata Toyota Prius. Mobil iki ora duwe transmisi saka sembarang jinis kadhaptar. Wis meh ora gearbox! Iki bisa uga amarga kekurangan sing kasebut ing ndhuwur dikompensasi dening sistem listrik. Transmisi diganti karo sing disebut power splitter, gear planet sing nggabungake mesin pembakaran internal lan rong mesin listrik. Kanggo wong sing durung maca panjelasan selektif babagan operasi kasebut ing buku babagan sistem hibrida lan utamane babagan nggawe Prius (sing terakhir kasedhiya ing versi online situs ams.bg), kita mung bakal ujar manawa mekanisme kasebut ngidini. Bagéyan saka energi mekanik mesin pembakaran internal sing bakal ditransfer langsung, sacara mekanis lan sebagian, diowahi dadi listrik (kanthi bantuan siji mesin minangka generator) lan maneh dadi mekanik (kanthi bantuan mesin liyane minangka motor listrik). . Genius nggawe iki dening Toyota (kang idea asli saka perusahaan Amérika TRW saka 60s) iku kanggo nyedhiyani torsi wiwitan dhuwur, kang nyingkiri perlu kanggo pindah banget kurang lan ngidini engine kanggo operate ing mode efisien. ing mbukak maksimum, simulating pindah paling bisa, karo sistem electrical tansah tumindak minangka buffer a. Nalika simulasi akselerasi lan downshift dibutuhake, kacepetan mesin tambah kanthi ngontrol generator lan, kanthi kacepetan nggunakake sistem kontrol arus elektronik sing canggih. Nalika simulasi pindah dhuwur, malah loro mobil kudu ngalih peran kanggo matesi kacepetan engine. Ing jalur iki, sistem mlebu ing mode "circulation daya" lan efficiency wis suda Ngartekno, kang nerangake tampilan cetha konsumsi bahan bakar saka jinis kendaraan hibrida ing kacepetan dhuwur. Mangkono, teknologi iki minangka kompromi sing trep kanggo lalu lintas kutha, amarga jelas manawa sistem listrik ora bisa ngimbangi kanthi ora ana gearbox klasik. Kanggo ngatasi masalah iki, insinyur Honda nggunakake solusi sing prasaja nanging cerdik ing sistem hibrida hibrida sing anyar kanggo saingan karo Toyota - mung nambah transmisi manual kaping enem sing nggunakake mekanisme hibrida kacepetan dhuwur. Kabeh iki bisa uga cukup mestekake kanggo nuduhake perlu kanggo gearbox. Mesthi, yen bisa karo nomer akeh Gir - kasunyatan sing karo kontrol manual iku mung ora nyaman kanggo driver kanggo nomer akeh, lan rega bakal nambah. Saiki, transmisi manual 7-kacepetan kayata sing ditemokake ing Porsche (adhedhasar DSG) lan Chevrolet Corvettes cukup langka.

Kabeh diwiwiti nganggo rantai lan sabuk

Dadi, macem-macem kahanan mbutuhake nilai tartamtu saka daya sing dibutuhake gumantung saka kacepetan lan torsi. Lan ing persamaan iki, kabutuhan operasi mesin sing efisien lan nyuda konsumsi bahan bakar, saliyane teknologi mesin modern, transmisi dadi tantangan sing saya penting.

Mesthine, masalah pisanan sing muncul yaiku wiwitan - ing mobil penumpang pisanan, bentuk gearbox sing paling umum yaiku drive chain, dipinjam saka sepeda, utawa drive sabuk sing tumindak ing pulley sabuk kanthi diameter sing beda. Ing laku, ora ana surprises karu ing drive sabuk. Ora mung rame kaya mitra rantai, nanging uga ora bisa ngilangi untu, sing dikenal saka mekanisme gear primitif sing diarani "lettuce transmisi". Wiwit wiwitan abad iki, eksperimen ditindakake kanthi disebut "friction wheel drive", sing ora ana kopling utawa gear, lan nggunakake Nissan lan Mazda ing gearbox toroidal (sing bakal dibahas mengko). Nanging, alternatif kanggo gembong gear uga wis sawetara drawbacks serius - sabuk ora bisa tahan kathah ingkang dipun danguaken lan nambah kacepetan, padha cepet dadi ngeculke lan ambruk, lan "bantalan" gesekan gesekan kena nyandhang cepet banget. Ing kasus apa wae, sakcepete sawise esuke industri otomotif, Gir dadi perlu lan tetep mung pilihan ing tataran iki kanggo ngirim torsi kanggo dangu.

Lair saka transmisi mekanik

Leonardo da Vinci ngrancang lan ngasilake cogwheel kanggo mekanisme, nanging produksi cogwheel sing kuat, cukup akurat lan awet, mung bisa ditindakake ing taun 1880 amarga kasedhiya teknologi metalurgi sing cocog kanggo nggawe baja lan mesin logam kanthi kualitas tinggi. akurasi kerja sing cukup dhuwur. Kerugian gesekan ing gir dikurangi mung 2 persen! Iki minangka wayahe nalika dheweke dadi penting banget minangka bagean saka kothak gir, nanging masalah kasebut tetep ana ing penyatuan lan penempatan ing mekanisme umum. Tuladha solusi inovatif yaiku Daimler Phoenix taun 1897, ing endi gir ukuran kanthi macem-macem ukuran "dipasang" dadi nyata, miturut pangerten saiki, kothak gir, sing saliyane patang kacepetan, uga duwe gir kuwalik. Rong taun mengko, Packard dadi perusahaan pertama sing nggunakake posisi tuas gir ing ujung huruf "H". Ing dekade sabanjure, gir kasebut ora ana maneh, nanging mekanisme kasebut terus ditingkatake kanthi jeneng kerja sing luwih gampang. Carl Benz, sing nyedhiyakake mobil produksi pertama nganggo girboks planet, slamet saka gir gir sing pertama disinkronake dening Cadillac lan La Salle ing taun 1929. Rong taun sabanjure, sinkronisasi wis digunakake dening Mercedes, Mathis, Maybach lan Horch, lan banjur Vauxhall, Ford lan Rolls-Royce liyane. Siji rinci - kabeh duwe gear pertama sing ora disinkronake, sing ngganggu driver lan mbutuhake katrampilan khusus. Kotak gir sing pertama diselarasake digunakake dening Inggris Alvis Speed ​​Twenty ing Oktober 1933 lan digawe dening perusahaan Jerman sing misuwur, sing isih duwe jeneng "Gear Factory" ZF, sing bakal asring kasebut ing crita iki. Nganti pertengahan taun 30-an, sinkronisasi wiwit dipasang ing merek liyane, nanging ing mobil lan truk sing luwih murah, para sopir terus berjuang karo tuas gir kanggo mindhah lan ngalih gir. Nyatane, solusi kanggo masalah iki ora nyaman wis digoleki luwih dhisik kanthi bantuan saka macem-macem struktur transmisi, uga ngarahake terus-terusan nyambungake pasangan gear lan nyambungake menyang poros - ing periode saka 1899 nganti 1910, De Dion Bouton. dikembangaké transmisi menarik kang Gir saya bolong, lan sambungan menyang poros secondary wis digawa metu nggunakake couplings cilik. Panhard-Levasseur duweni pangembangan sing padha, nanging nalika pangembangan, gir sing dipasang kanthi permanen disambungake kanthi kuat karo poros kanthi nggunakake pin. Desainer, mesthine ora mandheg mikir babagan cara supaya luwih gampang sopir lan nglindhungi mobil saka karusakan sing ora perlu. Ing taun 1914, insinyur Cadillac mutusake yen bisa nggunakake tenaga mesin gedhe lan nglengkapi mobil kanthi drive final sing bisa diatur sing bisa ngalih kanthi listrik lan ngganti rasio gir saka 4,04: dadi 2,5: 1.

20s lan 30s minangka wektu panemuan sing luar biasa sing minangka bagean saka akumulasi kawruh sing terus-terusan sajrone pirang-pirang taun. Contone, ing taun 1931, perusahaan Prancis Cotal nggawe transmisi manual sing dipindhah sacara elektromagnetik sing dikontrol dening tuas cilik ing setir, sing, ing siji, digabungake karo tuas nganggur cilik sing diselehake ing lantai. Kita sebutno fitur terakhir amarga ngidini mobil duwe persis akeh Gir maju minangka ana papat Gir mbalikke. Ing wektu iku, merek prestisius kayata Delage, Delahaye, Salmson lan Voisin kasengsem ing penemuan Kotal. Saliyane "kauntungan" sing aneh lan dilalekake saka akeh gear drive mburi modern, gearbox sing luar biasa iki uga nduweni kemampuan kanggo "interaksi" karo shifter otomatis Fleschel sing ngganti gear minangka kacepetan mudhun amarga beban mesin lan nyatane. salah siji saka usaha pisanan kanggo ngotomatisasi proses.

Umume mobil wiwit 40-an lan 50-an duwe telung gir, amarga mesin kasebut ora luwih saka 4000 rpm. Kanthi nambah rev, torsi lan kurva daya, telung gir kasebut ora nutupi kisaran rev. Asil kasebut yaiku gerakan sing ora harmoni kanthi transmisi karakteristik "nggumunake" nalika ngangkat lan meksa gedhe banget nalika ganti menyang sisih ngisor. Solusi logis kanggo masalah kasebut yaiku pindah gedhe menyang gir papat kacepetan ing taun 60-an, lan girboks limang kacepetan pisanan ing taun 70-an minangka tonggak penting kanggo pabrikan, sing kanthi bangga nyathet anane kothak gir kasebut bebarengan karo gambar model ing mobil. Bubar iki, pamilik Opel Commodore klasik ngandhani yen nalika tuku mobil kasebut, ana 3 gir lan rata-rata 20 l / 100 km. Nalika dheweke ngganteni kothak gir kanthi kothak gir papat-kacepetan, konsumsi 15 l / 100 km, lan sawise pungkasane entuk limang kacepetan, sing terakhir mudhun dadi 10 liter.

Saiki, meh ora ana mobil sing kurang saka limang roda gigi, lan enem kacepetan dadi norma ing versi model kompak sing luwih dhuwur. Gagasan nomer enem ing umume kasus yaiku nyuda kacepetan sing kuat ing revs dhuwur, lan ing sawetara kasus, nalika ora suwe lan nyuda kacepetan mudhun nalika ganti. Transmisi multi-tahap duwe efek khusus positif ing mesin diesel, sing isine torsi dhuwur, nanging kisaran operasi sing suda banget amarga sifat dhasar mesin diesel.

(ngetutake)

Teks: Georgy Kolev