Тест вожња Историја преноса аутомобила - 3. део

У овом последњем делу наћи ћете разне врсте савремених решења у овој области.

Данас је свет мењача разноврснији него икада, а аутомобилске компаније и добављачи су везани сложеним односима и споразумима који воде до стварања изузетно високотехнолошких производа, од малих ЦВТ мењача до деветостепених аутоматских мењача.

У 50-им годинама, све је изгледало као да је попримило кристално јасну слику: за Американце је аутоматски мењач сада најважнији, а за Европљане ручни мењач остаје приоритет. Међутим, иста констатација се може применити и на 70-те – не смемо заборавити да је права „моторизација” Европе (западне) почела управо тада, јер су 80-те године још увек године за обнову од ратних рушевина. Историја показује да слика није била много другачија ни 2000-их, иако су у неким местима у Европи аутоматика почела да се појављује у луксузнијим аутомобилима. Тек деведесетих година прошлог века долазак е-управе је почео да мења ток у корист аутоматских мењача и Старог континента. Али чак и 90. године, када је удео аутоматизације у новим аутомобилима достигао 80 одсто у САД и 15 одсто у Јапану, само 4 одсто Европљана је изабрало ово решење. Наравно, не може се потценити психолошка компонента у овом случају и веома сврсисходна жеља потоњих да сами мењају брзине. У то време, они су још увек били претежно 5. и 2002. брзина - тек '6. ЗФ је представио прву генерацију свог шестостепеног мењача од 8 КС да би их повећао до 8 КС, седам година касније на ЗФ XNUMX КС. Ово последње постаје права револуција, не само по броју брзина, већ и по савршеном комфору рада, који је захваљујући БМВ инжењерима и њиховој прецизној интеграцији у седму серију доведен до савршенства.

Ово је заиста период невероватних промена јер је у то време ЗФ наставио да испоручује 4 КС за Пеугеот 407 и 5 КС за ВВ и Шкоду. У ствари, током 13 година, удео аутоматских мењача широм света је нагло порастао, достигавши 46 процената у 2014. Упркос повећању броја зупчаника, величина и тежина су смањени, а овде већ има понешто за свакога. Чак и мали аутомобили као што је Хонда Јазз такође ће добити мењаче са двоструким квачилом. Мерцедес и ЗФ представљају девет степеница за редом. Активни заједнички развој ГМ и Форд вредно раде на пројекту десетостепеног аутоматског мењача како би се супротставили Цхрислеру у Америци, који у међувремену објављује лиценцирану верзију ЗФ 8ХП. Док се еволуција мануелних мењача креће ка бољим брзинама, поједностављењу и прецизнијем мењању, доводећи неке аутомобиле до таквог савршенства да би било светогрђе лишити их, аутоматика сада има огроман избор опција. Од свих аутомобила са аутоматским мењачем продатих у 2014. години, 49 одсто су класични аутоматски мењачи са 6 и више брзина, а само 15 одсто има мање од 6 брзина. ЦВТ-ови чине 20 одсто, мењачи са двоструким квачилом 9 одсто, а аутоматизовани ручни мењачи само 3 одсто, као и хибридни и електрични мењачи возила. Ове бројке крију неке строге специфичности: главни удео ДСГ мењача је, на пример, на тржишту у Европи, класичних у Европи и САД, а висок удео ЦВТ мењача је у Јапану. У исто време, нове јединице никако нису теже или веће од својих претходника – ако Мерцедесов 5-брзински аутоматски мењач из 2004. захтева четири планетарна зупчаника и седам уређаја за закључавање, захваљујући својој интелигентној архитектури, нови 9Г-Трониц је то такође управља четири планетарна зупчаника, али са шест квачила као елементима за закључавање. Једно је јасно – врло брзо ће чак и брендови средње класе пратити произвођаче луксузне робе и сада ће прећи на мењаче са више брзина – добар пример за то је чињеница да је Опел у завршној фази развоја осмостепеног аутоматског мењача . Идеја о аутомобилу са аутоматским мењачем који чини да мотор непријатно убрзава и ствара чудан синтетички осећај сада је потпуно у аналима историје.

Савези и споразуми

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.

Такмичење у класичној аутоматизацији

У претходном делу детаљно смо вам рекли о стварању и развоју класичних аутоматских мењача. Додаћемо да се у ранијим верзијама хидраулични систем под притиском који активира елементе закључавања (види доле) механички контролише на основу вакуума у разводницима и помоћу центрифугалног регулатора. Касније се све заснива на електроници и параметрима који се односе на управљање мотором. Важно је напоменути да нова синтетичка уља такође значајно доприносе прецизним перформансама савремених мењача. Међутим, брзи развој класичних аутоматских мењача последњих година помогао им је да данас постану ненадмашни у погледу удобности пребацивања брзина са изузетном углађеношћу и великом брзином, и до сада су лидер у броју брзина (већ 9). Брзо ископчавање претварача обртног момента чини их ефикаснијим и без прекида вуче, што их приближава ДСГ-у, времена пребацивања постају све краћа, а уз помоћ акумулатора притиска систем старт-стоп није интегрисан. питање. Занимљиво је напоменути да док аутобуси користе углавном класичне аутоматске мењаче, приоритет за велике камионе је ручни мењач са аутоматским пнеуматским мењањем брзина.

Аутоматски мењачи

Пре само једне деценије, њихова будућност је изгледала обећавајуће... Након што су ушли у мото спорт 80-их и прешли на брзе секвенцијалне мењаче, сада су све ређе и мање уобичајени у серијским аутомобилима, уступајући место двобрзинским мењачима. квачило. Опције механичког преноса са пнеуматским и хидрауличним мењањем остају приоритет за камионе, а секвенцијалне за тркачке аутомобиле. Ово последње је прилично парадоксална чињеница и ФИА га аргументује жељом да смањи трошкове. Дошло је до тачке у којој ће ускоро сви аутомобили Формуле 1 вероватно добити мењаче од истог добављача. Поред тога, ограничени су и у материјалима, иу броју брзина, иу ширини зупчаника - прилично чудна одлука на позадини увођења нових турбо мотора.

У ствари, све је почело као револуција у екстремном инкубатору Формуле 1, а његов концептуални генератор био је главни дизајнер Ферарија средином 80-их, Џон Барнард. Његова дубока идеја у пракси није да пронађе нови начин за пребацивање, већ да елиминише сложене и тешке механизме у кабини аутомобила. Пошто је у то време већ постојала технолошка основа у виду електро-хидрауличних уређаја (као елемент активне суспензије аутомобила), одлучио је да се такав активатор може користити за ову сврху. Не ради се чак ни о томе да прво уклоните педалу квачила. Први прототипови су укључивали уређаје за мењање сваке брзине, а ово решење је омогућавало померање ручица на волану. Тек тада је дошла идеја да се отпусти педала квачила и истовремено отвори уз помоћ контролног електронског мозга. Ова архитектура и побољшања микропроцесора, као и увођење електронски контролисаних гасова, омогућавају потпуно аутоматско мењање брзина. Да ли ће ово бити последњи ексер у ковчегу класичног аутоматског мењача - деведесетих година су такви гласови почели да се чују све више. Штавише, аутоматски мењачи се убрзано побољшавају, крећући се ка потпуно новој архитектури са уређеним (секвенцијалним) дизајном, у коме су полуге система мењача постављене у канале или прате контуре ротирајућег бубња.

Класични аутоматски сада са ручним пребацивањем

Али у исто време када су полуаутоматски мењачи засновани на мануелним мењачима направили прве кораке у великом спорту, Порше је решио супротан проблем креирањем класичног аутоматског мењача са могућношћу мењања помоћу полуга на волану. Наравно, пренос припада ЗФ-у, који заједно са Бошом игра водећу улогу у пројекту (Порше креира главну идеју и води пројекат, ЗФ развија опрему, а Босцх је менаџмент). Реализација пројекта је приказана у виду додатне опреме за 911 и 968, а касније Ауди и Мицубиши купују лиценце за пројекат. Назив овог типтрониц мењача потиче од немачке речи типпен (гурати) због могућности мењања гурањем и повлачењем полуге. Овај тип мењача већ има функцију промене свог режима у зависности од стила вожње возача.

У међувремену, креација Џона Барнарда има своје право место у аутомобилима – наравно, за оне са спортским духом, или бар са претензијама на то – као што су Феррари Ф360 Модена и много скромнија Алфа 147 Селеспеед са секвенцијалним мењачем (базираним на на стандардном петостепеном мењачу са додатним мењачем и мозгом Магнетти-Мареллија. Али, као што смо поменули, рођење мењача са двоструким квачилом као да је спржило амбиције аутоматских мењача у свету великих аутомобила, а овај други окренуо скромнијим моделима и могућности јефтиније аутоматизације постојећих мењача (као што је Опел Еаситрониц у међувремену добио своје ново, треће издање). Ово се спроводи једноставнијим средствима од серијске архитектуре - за то се користи додатна контролна јединица, која је већ прилично компактна. Међутим, решење дугогодишњег сна дизајнера о синхронизованом аутоматском мењању и искључивању остаје само утопија – у пракси се то никада не дешава, а сви мењачи овог типа пате од недостатка хармоничног пребацивања из једне брзине у другу. . Произвођачи спортских аутомобила су се фокусирали на мењаче са двоструким квачилом (ДЦТ или ДСГ). Типичан пример у овом правцу је сарадња између БМВ-а и Гетраг-а, који се материјализовао као секвенцијални СМГ мењач за претходну генерацију М5 и конвертован у седмостепени ДЦТ мењач за садашњу.

Са две спојке без прекида вуче

Све је почело 2003. године када је ВВ представио директни мењач (или Дирецт Сцхалт Гетриебе на немачком) који је развијен заједно са БоргВарнер-ом. Чим је представљен, показао је могућност бржег мењања брзина и без трзаја мануелних и аутоматских мењача, без губитка вучне силе и без погоршања потрошње услед недостатка претварача. Међутим, враћање у историју показује да је Ауди користио сличан мењач у својим рели аутомобилима средином 80-их (попут Спорт Куаттро С1 Пикес Пеак), али ће технологија морати да сачека неко време пре него што довољно брзи електронски системи буду доступни. контрола за серијску производњу, одговарајући материјали спојница и брзи хидраулични актуатори. За разлику од конвенционалног мењача, ДСГ има две коаксијалне осовине, свака са својим квачилом. Ови конектори су распоређени концентрично један у односу на други, при чему је спољашњи спојен са унутрашњом од две осовине, а унутрашњи са шупљим спољним делом. Једна од осовина прихвата непарне, а друга - парне зупчанике. Када је, на пример, укључен први степен преноса, други је већ припремљен, а укључивање се одвија тако што се истовремено искључи један и укључи други без прекида вуче. Зупчаници се покрећу помоћу класичних синхронизатора, али уместо механичких шипки и виљушки то се ради помоћу хидрауличних елемената. Вишеплочаста квачила се по дизајну разликују од механичких мењача и у том погледу су блиска механизмима који служе као елементи за закључавање у аутоматици – њихов развој је допринео еволуцији ДСГ-а. Међутим, ова два типа нису слична само у погледу отварања и затварања хидрауличних квачила, већ и у погледу електронске контроле засноване на више сензора. У ранијим верзијама, мењач је имао квачила у уљном купатилу за бољи пренос топлоте, али са напретком у материјалима, сада се користе ефикаснија сува квачила. ДСГ мењачи су сада приоритет углавном за спортске моделе, али се такође често користе као алтернатива за компактне и мале моделе као што су Форд Фоцус и Ренаулт Мегане (опремљен Гетраг), ВВ Голф, Ауди А3, Шкода Оцтавиа (ВВ-БоргВарнер). аутоматски и аутоматизовани. Тако данас уз помоћ електронике све врсте аутоматских мењача имају могућност механичког пребацивања различитих начина рада аутоматских машина.

А шта се у међувремену догодило са варијатором?

Идеја о непрекидно променљивом преносу стара је колико и свет, а пројекти укључују многе варијације. Њихов проблем је обично што нема зупчаника и пренос обртног момента на клизне површине доводи до бокса. Још почетком 20. века швајцарски Вебер је имао такав мењач, али су тек 1955. браћа Дорн успела да створе практично решење ове врсте – потоњи се појавио у облику Вариоматица у холандском аутомобилу ДАФ. Главни проблем са једноставном и обећавајућом бесконачном променом у широком спектру дизајна са аксијално помереним хидрауличним актуаторима и конусним елементима повезаним косим појасом је њихово хабање. Због тога је у каснијим изведбама замењен челичним сегментираним металним елементом високог трења, у коме се кретање не одвија повлачењем, већ гурањем, што обезбеђује већи обртни момент. Крајем 80-их, многе компаније као што су Форд, Фиат, Субару и ЗФ почеле су копродукцију са Ван Доорном, а да би пренео више обртног момента него 2000. Ауди је направио ЦВТ мењач користећи ланац. Године 2003. Ниссан, који свакако поштује ове мењаче, у великој мери захваљујући локалном произвођачу Јатцо, опремио је Мурано ЦВТ мењачем, а тренутна верзија аутоматског мењача Субару Легаци користи један од ЛУК-а.

Још крајем 19. века створени су први ЦВТ мењачи, који су користили директно захватање са дисковима различитих пречника, а 20-их година Цитроен и ГМ су први произвели прве производне верзије. Њихово интересовање за ово технолошко решење вратило се крајем 80-их, поново са развојем материјала, а њени чувари су били британска компанија Торотрак и поменути Јатцо – потоњи као лидер у ЦВТ мењачима. У последње време се појављује све више нових решења ове врсте, као што је Доубле Роллет ЦВТ Ултимате Трансмиссион, која још нису показала своју одрживост.

У стандардном ЦВТ мењачу, мали планетарни зупчаник се обично поставља испред главног зупчаника да би се обезбедио напред, назад и неутрал. Различита почетна решења користе магнетне конекторе или стандардни претварач (Субару или ЗФ Ецотрониц ЦВТ). ЦВТ мењачи, који су последњих година дуго занемаривани, поново привлаче повећано интересовање, посебно јапанских произвођача. Они и даље имају велики удео у укупној производњи аутоматских мењача. Босцх-ове технологије преноса постају све активније у овој области. Као и код осталих, у помоћ долазе нови материјали и електроника.

Основни дизајн класичног аутоматског мењача

Мерцедес у свом новом 9Г-Трониц мењачу користи такозвани хидродинамички претварач обртног момента, који је изузетно сложен уређај, али се принцип његовог рада не разликује од оног код првих таквих уређаја (погледајте фотографију). У пракси се састоји од пумпе повезане са замајцем мотора, турбине повезане са зупчаницима и међуелемента који се зове статор. Динамика флуида у овом уређају је изузетно сложена, али једноставно уље које се налази у њему се пумпа по његовој периферији кружним покретима, слично врху слике 8, али у 50Д верзији у којој су линије које се секу померене. једни према другима. Специфичан облик турбинских лопатица, као знак крака, је у ствари изузетно прецизно прорачуната кривина која оптимално апсорбује силу струјања, која, пак, нагло мења правац. Као резултат, обртни момент се повећава. Нажалост, чим се смер промени, проток већ има негативан ефекат, јер је усмерен назад на лопатице пумпе. Овде у помоћ долази статор, чија је улога да промени смер струјања, а управо овај елемент претвара уређај у претварач обртног момента. Дизајниран је на такав начин да има механизам за закључавање који га држи непомично под овим притиском. Као последица свега наведеног, при стартовању долази до највећег повећања обртног момента. Иако је ток обрнут при одређеној брзини, како се њена обимна брзина турбине постепено повећава у супротном смеру, њена нето брзина постаје иста као у смеру турбине. Да бисте ово разумели, замислите да возите трамвај брзином од 30 км/х и одбијате лопту од 20 км/х. У том случају, ток уља пролази иза лопатица статора, његово блокирање је онемогућено и почиње да се окреће слободно, а када се достигне 90 процената брзине пумпе, вртложни ток постаје радијални и повећање обртног момента престаје. Дакле, аутомобил се покреће и убрзава, али то је увек повезано са губицима, чак и са модерним јединицама. У савременим мењачима, убрзо након покретања, претварач се искључује, тачније, његово деловање се блокира уз помоћ тзв. квачило за закључавање, што повећава укупну ефикасност мењача. У хибридним верзијама, као што је ЗФ 8ХП, замењен је електромотором који повећава обртни момент, а у неким решењима, као што је АМГ 7Г-ДЦТ, претварач је замењен сетом плочастих квачила. А ипак - да би се оптимизовала динамика протока уља, у неким случајевима, лопатице статора имају променљив угао напада, што, у зависности од ситуације, мења обртни момент.

Сет планетарних зупчаника

Као што је поменуто у претходном одељку, планетарни зупчаник је изабран као најпогоднији зупчаник због своје способности да рукује различитим зупчаницима без зупчаника или синхронизатора. Механизам је прстенасти зупчаник (круна) са унутрашњим зупцима, сунчани зупчаник и планетарни точкови који га трљају и спојени са крунским прстеном, који су повезани на заједничку вођицу. Када је један од елемената (круна, вођица или сунчани точак) блокиран, обртни момент се преноси између друга два, а однос преноса зависи од дизајна. Елементи за закључавање могу бити квачила или тракасте кочнице и активирају се хидрауличним актуаторима механички у старијим мењачима и електронски контролисани у новијим. Чак и рани аутоматски мењачи као што су ГМ Хидра-Матиц или Цхрислер Торкуе-Флите нису користили конвенционалне планетарне зупчанике већ композитне дизајне као што је Симпсон. Овај последњи је назван по свом творцу, америчком инжењеру Хауарду Симпсону, и укључује два потпуно идентична планетарна (епициклична) зупчаника, у којима је један од делова другог повезан са првим (на пример, водич са сунчаним точком). У овом случају, елементи за причвршћивање су две квачила са више плоча, два кочиона појаса, као и једносмерно квачило које обезбеђује директан пренос обртног момента. Трећи механизам, који обезбеђује такозвани овердриве, може се додати засебно у мењач. Бројни модернији дизајни користе сложенији планетарни зупчаник од конвенционалног, као што је Равигнеаук (назван по свом творцу, Паулу Равигнеау), који је комбинован са једним и два стандардна зупчаника како би се број брзина повећао на пет. Укључује заједничку корону и комбинацију два различита типа сателита и соларних точкова, између којих се одвијају још сложенији енергетски токови. ЗФ-ов први 6-брзински аутоматски мењач, представљен 2002. године, користи механизам Лепеллетиер (дизајнер Паул Лепеллетиер), што је резултирало мањим бројем компоненти, мањом тежином и запремином. Интелигенција савремених решења лежи углавном у способности, захваљујући компјутерској анализи, да се интегришу компактнији механизми за закључавање, осовине и зупчаници, омогућавајући интеракцију више елемената и, према томе, постизање више зупчаника.

На челу од 9 брзина: Мерцедес 9Г-Трониц.

Нови Мерцедес 9Г-Трониц мењач има преносни однос (преносни однос од првог до деветог) од 9,15. Дакле, опремљен овим мењачем, Е 350 Блуетец може да вози у деветом степену преноса при 120 км / х при само 1350 о / мин. Способност кретања мањим брзинама подржана је и двоструким торзионим пригушивачем који замењује замајац у комбинацији са центрифугалним клатном. Иако може да поднесе обртни моменат и до 1000 Нм, овај погон, заснован на огромном броју рачунарских симулација, лакши је и компактнији него раније. Дводелно кућиште је направљено од алуминијума у хидродинамичком претварачу обртног момента и легура магнезијума, иначе са полимерном картерима. Извршене су бројне анализе пре него што је постигнута могућност реализације девет зупчаника са само четири планетарна зупчаника. Овај пренос ће се широко користити у другим моделима са попречним носачима, а ДСГ ће се користити за компактне моделе.

Фантастичан одбој ЗФ: 9кс

Корени 9ХП могу се пратити од 2006. године када је ЗФ одлучио да се врати у попречни сегмент (претходни производи су били четворостепени и ЦВТ мењачи, који су прекинути крајем 90-их). Обично треба око 4 године да се развије, али компанија не жели да се врате са 6-степеним аутоматским мењачем јер већ постоје. Чињеница да компанији треба 7 година да постигне циљ говори о огромном дизајнерском раду који је уложен у стварање овог преноса. Решење је невероватно високотехнолошко решење које чак и у верзији од 480 Нм тежи само 86 кг. Захваљујући новом мењачу, потрошња горива смањена је за око 10 процената у поређењу са 6-степеним мењачем, а при константној брзини од 120 км / х смањење је за 16 процената. Интелигентна архитектура укључује постављање четири планетарна зупчаника угнежђена један у други и додавање додатних пин конектора који имају мање заосталог трења када су отворени. У претварач обртног момента додан је вишестепени систем пригушивања.

Текст: Георгије Колев