Test Drive Avtomobil Transmissiyalarının Tarixi - 1-ci Hissə

Bir sıra məqalələrdə biz sizə minik avtomobilləri və yük maşınları üçün ötürücü qutuların tarixi haqqında məlumat verəcəyik - bəlkə də ilk avtomatik transmissiyanın yaradılmasının 75 illiyi münasibəti ilə baş işarəsi olaraq.

1993 Silverstounda yarışqabağı sınaq zamanı Williams test pilotu David Coulthard yeni Williams FW 15C-də növbəti sınaq üçün trası tərk etdi. Yaş səkidə avtomobil hər yerə sıçrayır, amma yenə də hər kəs on silindrli mühərrikin qəribə monoton yüksək sürətli səsini eşidə bilər. Aydındır ki, Frank William fərqli bir ötürmə növündən istifadə edir. Maarifçilərə aydındır ki, bu, Formula 1 mühərrikinin ehtiyaclarını ödəmək üçün nəzərdə tutulmuş davamlı dəyişən transmissiyadan başqa bir şey deyil.Sonradan məlum oldu ki, o, hər yerdə geniş yayılmış Van Doorn mütəxəssislərinin köməyi ilə hazırlanıb. infeksiyanın ötürülməsi. İki sui-qəsdçi şirkət idman kraliçasında dinamika qaydalarını yenidən yaza biləcək tam funksional prototip yaratmaq üçün son dörd il ərzində bu layihəyə böyük mühəndislik və maliyyə resursları sərf ediblər. Bu gün YouTube videosunda siz bu modelin sınaqlarını görə bilərsiniz və Coulthard özü onun işini bəyəndiyini iddia edir - xüsusən də sürəti azaltmağa vaxt itirməyə ehtiyac olmayan küncdə - hər şey elektronika tərəfindən həll edilir. Təəssüf ki, layihədə çalışan hər kəs öz zəhmətinin bəhrəsini itirdi. Qanunvericilər, iddiaya görə, "ədalətsiz üstünlük" səbəbiylə Formulada bu cür keçidlərin istifadəsini qadağan etməyə tələsdilər. Qaydalar dəyişdirildi və V-kəmərli CVT və ya CVT transmissiyaları yalnız bu qısa görünüşlə tarix idi. İş bağlanıb və Williams Formula 1-də hələ də standart olan və öz növbəsində 80-ci illərin sonlarında inqilaba çevrilən yarı avtomatik transmissiyalara qayıtmalıdır. Yeri gəlmişkən, hələ 1965-ci ildə Variomatic transmissiyası olan DAF motor idman trekinə girməyə cəhdlər etdi, lakin o zaman mexanizm o qədər kütləvi idi ki, hətta subyektiv amillərin müdaxiləsi olmadan da uğursuzluğa məhkum idi. Amma bu başqa hekayədir.

Müasir avtomobil sənayesində nə qədər yeniliklərin olması son dərəcə istedadlı və ağıllı insanların başında doğulmuş köhnə fikirlərin nəticəsi olduğuna dair dəfələrlə nümunələr verdik. Mexanik təbiətinə görə, sürət qutuları, vaxt gəldikdə necə tətbiq oluna biləcəyinin ən yaxşı nümunələrindən biridir. İndiki vaxtda, qabaqcıl materialların və istehsal proseslərinin və e-hökumətin birləşməsi bütün ötürmə formalarında inanılmaz dərəcədə təsirli həllər üçün fürsət yaratdı. Bir tərəfdən daha az istehlaka meyl və ölçüləri aşağı olan yeni mühərriklərin spesifikliyi (məsələn, bir turbo çuxurunu tez bir zamanda aşmaq ehtiyacı) daha geniş ötürücü əmsalları olan avtomatik transmissiyaların yaradılmasına ehtiyac yaradır. çox sayda dişli. Onların daha əlverişli alternativləri, Yapon avtomobil istehsalçıları tərəfindən tez -tez istifadə edilən kiçik avtomobillər üçün CVT -lər və Easytronic kimi avtomatik mexaniki ötürmələrdir. Opel (həmçinin kiçik avtomobillər üçün). Paralel hibrid sistemlərin mexanizmləri spesifikdir və emissiyanın azaldılması səylərinin bir hissəsi olaraq, sürücü elektrifikasiyası əslində ötürücülərdə baş verir.

Mühərrik sürət qutusu olmadan edə bilməz

Bu günə qədər bəşəriyyət mexaniki enerjinin birbaşa ötürülmə yolunu (əlbəttə ki, hidravlik mexanizmlər və hibrid elektrik sistemləri istisna olmaqla) kəmərlər, zəncirlər və dişlilərdən istifadə üsullarından daha çox ixtira etməmişdir. Əlbətdə ki, bu mövzuda saysız-hesabsız dəyişiklik var və son illərdə bu sahədə baş verən inkişafları sadalayaraq onların mahiyyətini daha yaxşı başa düşə bilərsiniz.

Elektron dəyişdirmə və ya idarəetmə mexanizminin sürət qutusuna elektron dolayı qoşulması konsepsiyası son fəryaddan uzaqdır, çünki 1916-cı ildə Pensilvaniya ştatının Pullman şirkəti dişliləri elektriklə dəyişdirən sürət qutusu yaratdı. Təkmilləşdirilmiş formada eyni iş prinsipindən istifadə edərək, iyirmi ildən sonra avanqard Cord 812-də quraşdırıldı - ən futuristik və ecazkar avtomobillərdən biri yalnız yaradıldığı 1936-cı ildə deyil. Bu şnurun sənaye dizaynının nailiyyətləri haqqında bir kitabın üz qabığında tapılması kifayət qədər əhəmiyyətlidir. Onun ötürülməsi fırlanma anı mühərrikdən ön oxa (!) ötürür və dişlilər də daxil olmaqla, vakuum diafraqması olan elektromaqnit qurğularının mürəkkəb sistemini aktivləşdirən xüsusi elektrik açarlarını işə salan sükan sütununun o zamankı təmsili üçün birbaşa filiqrandır. Kordon dizaynerləri bütün bunları uğurla birləşdirə bildilər və bu, təkcə nəzəri cəhətdən deyil, həm də praktikada əla işləyir. Ötürücü dəyişdirmə və mufta əməliyyatı arasında sinxronizasiya qurmaq əsl kabus idi və dövrün sübutlarına görə, bir mexaniki psixiatriya xəstəxanasına göndərmək mümkün idi. Bununla belə, Kord lüks bir avtomobil idi və onun sahibləri bir çox müasir istehsalçının bu prosesin düzgünlüyünə təsadüfi münasibətini ödəyə bilmədilər - praktikada əksər avtomatlaşdırılmış (çox vaxt robot və ya yarı avtomatik adlanır) ötürücülər xarakterik bir gecikmə ilə dəyişir, və tez-tez küləklər.

Heç kim iddia etmir ki, sinxronizasiya bu gün daha sadə və daha geniş yayılmış mexaniki ötürmələr ilə daha asan işdir, çünki "Ümumiyyətlə belə bir cihazdan istifadə etmək niyə lazımdır?" Əsas xarakterə malikdir. Bu çətin hadisənin səbəbi, eyni zamanda milyardlarla iş yeri açması yanma mühərrikinin təbiətindədir. Məsələn, silindrlərə verilən buxarın təzyiqinin nisbətən asanlıqla dəyişə bildiyi buxar mühərrikindən fərqli olaraq, onun təzyiqi işə salma və normal işləmə zamanı və ya güclü hərəkət edən maqnit sahəsi olan elektrik mühərrikindən fərqli olaraq. sıfır sürətlə də mövcuddur.dəqiqədə (əslində, bu, ən yüksəkdir və artan sürətlə elektrik mühərriklərinin səmərəliliyinin azalması səbəbindən, elektrik nəqliyyat vasitələri üçün ötürücülərin bütün istehsalçıları hazırda iki mərhələli variantları inkişaf etdirirlər) daxili yanma mühərriki maksimum gücün maksimuma yaxın sürətlərdə əldə edildiyi bir xüsusiyyətə malikdir və maksimum fırlanma anı - ən optimal yanma proseslərinin baş verdiyi nisbətən kiçik bir sürət diapazonunda. Həm də qeyd etmək lazımdır ki, real həyatda mühərrik nadir hallarda maksimum tork əyrisində (müvafiq olaraq, maksimum güc inkişaf əyrisində) istifadə olunur. Təəssüf ki, aşağı dövrlərdə fırlanma anı minimaldır və şanzıman, birbaşa ayrılan və işə düşməyə imkan verən bir debriyajla da birbaşa əlaqələndirilirsə, avtomobil heç vaxt işə düşmə, sürətlənmə və sürət kimi geniş bir sürətlə hərəkət edə bilməz. Budur sadə bir nümunə - əgər mühərrik sürətini 1: 1 ötürürsə və təkər ölçüsü 195/55 R 15-dirsə (hələlik əsas dişlinin mövcudluğundan mücərrəddirsə), o zaman nəzəri olaraq avtomobil sürətlə hərəkət etməlidir. 320 km. / dəqiqədə 3000 krank mili dövrəsində. Əlbətdə ki, avtomobillər birbaşa və ya yaxın dişlilərə və hətta sürət dişlilərinə sahibdirlər, bu halda son sürücünün də tənliyə girməsi və nəzərə alınması lazımdır. Bununla birlikdə, şəhərdə normal 60 km / saat sürətlə sürmək barədə orijinal məntiqə davam etsək, mühərrikin yalnız 560 dövr / dəqiqəyə ehtiyacı olacaqdır. Əlbətdə ki, belə bir ipi edə biləcək bir motor yoxdur. Daha bir detal var - çünki sırf fiziki olaraq güc fırlanma momenti və sürətlə birbaşa mütənasibdir (onun düsturu sürət x fırlanma anı / müəyyən bir əmsal kimi də müəyyən edilə bilər) və fiziki cismin sürətlənməsi ona tətbiq olunan qüvvədən asılıdır. . , anlayın, bu vəziyyətdə güc, daha sürətli sürətlənmə üçün daha yüksək sürətə və daha çox yükə ehtiyac duyacağınız məntiqlidir (yəni. tork). Çox mürəkkəb səslənir, amma praktikada bu aşağıdakı mənanı verir: hər sürücü, hətta texnologiyada heç bir şey başa düşməyən biri də bilir ki, sürətlə bir avtomobili keçmək üçün bir və ya hətta iki dişli aşağıya sürüşdürməlisiniz. Beləliklə, sürət qutusundadır, daha yüksək dövriyyəni dərhal təmin edir və buna görə də eyni dərəcədə pedal təzyiqi ilə bu məqsəd üçün daha çox güc verir. Bu cihazın vəzifəsi budur - daxili yanma mühərrikinin xüsusiyyətlərini nəzərə alaraq, onun optimal rejimdə işləməsini təmin etmək. İlk sürətdə 100 km / saat sürətlə hərəkət etmək kifayət qədər qənaətli olmayacaq və altıncısı, parkur üçün əlverişlidir. Təsadüfi deyil ki, qənaətcil sürücülük üçün erkən sürət dəyişdirmələri və mühərrikin tam yüklə işləməsi lazımdır (yəni maksimum tork əyrisinin bir qədər aşağı sürülməsi). Mütəxəssislər, orta dövr aralığında və maksimum yükə yaxın olan "aşağı spesifik enerji istehlakı" ifadəsini istifadə edirlər. Sonra benzin mühərriklərinin qaz klapanı daha geniş açılır və nasos itkilərini azaldır, silindr təzyiqini artırır və bununla kimyəvi reaksiyaların keyfiyyətini artırır. Aşağı sürətlər sürtünməni azaldır və tam doldurma üçün daha çox vaxt verir. Yarış avtomobilləri həmişə yüksək sürətlə işləyir və çox sayda dişli ötürücüyə malikdir (Formula 1-də səkkiz), bu da sürüşərkən azaldılmış sürətə imkan verir və xeyli az gücə malik ərazilərə keçidi məhdudlaşdırır.

Əslində, klassik bir sürət qutusu olmadan edə bilər, amma ...

Hibrid sistemlər və xüsusən də Toyota Prius kimi hibrid sistemlər. Bu avtomobildə sadalanan növlərdən heç birinin ötürücü qutusu yoxdur. Demək olar ki, sürət qutusu yoxdur! Bu, yuxarıda göstərilən çatışmazlıqların elektrik sistemi tərəfindən kompensasiya edildiyi üçün mümkündür. Transmissiya daxili yanma mühərriki və iki elektrik maşını birləşdirən planetar ötürücü olan sözdə güc ayırıcı ilə əvəz edilmişdir. Hibrid sistemlər və xüsusilə Prius-un yaradılması haqqında kitablarda onun işləməsinin seçmə izahatını oxumamış insanlar üçün (sonuncular ams.bg saytımızın onlayn versiyasında mövcuddur) yalnız mexanizmin imkan verdiyini söyləyəcəyik. daxili yanma mühərrikinin mexaniki enerjisinin birbaşa, mexaniki və qismən ötürüləcək hissəsi elektrikə (generator kimi bir maşının köməyi ilə) və yenidən mexanikiyə (elektrik mühərriki kimi başqa bir maşının köməyi ilə) çevrilmək . Toyota-nın (əsl ideyası 60-cı illərdən Amerikanın TRW şirkəti idi) bu yaradılmasının dahisi çox aşağı dişlilərə ehtiyacın qarşısını alan və mühərrikin səmərəli rejimlərdə işləməsinə imkan verən yüksək başlanğıc torkunu təmin etməkdir. maksimum yükdə, mümkün olan ən yüksək ötürücüləri simulyasiya edərək, elektrik sistemi həmişə bufer rolunu oynayır. Sürətlənmənin və sürətin azaldılmasının simulyasiyası tələb olunduqda, mühərrik sürəti generatoru idarə etməklə və müvafiq olaraq mürəkkəb elektron cərəyan idarəetmə sistemindən istifadə edərək sürəti ilə artırılır. Yüksək dişliləri simulyasiya edərkən, hətta iki avtomobil də mühərrikin sürətini məhdudlaşdırmaq üçün rolları dəyişməli olur. Bu zaman sistem “güc dövriyyəsi” rejiminə daxil olur və onun səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə azalır ki, bu da bu tip hibrid avtomobillərin yüksək sürətlə yanacaq sərfiyyatının kəskin şəkildə göstərilməsi ilə izah olunur. Beləliklə, bu texnologiya praktikada şəhər nəqliyyatı üçün əlverişli bir kompromisdir, çünki elektrik sisteminin klassik sürət qutusunun olmamasını tam kompensasiya edə bilməyəcəyi aydındır. Bu problemi həll etmək üçün Honda mühəndisləri Toyota ilə rəqabət aparmaq üçün öz yeni mürəkkəb hibrid hibrid sistemlərində sadə, lakin dahiyanə bir həlldən istifadə edirlər - onlar sadəcə olaraq yüksək sürətli hibrid mexanizminin yerinə altıncı mexaniki transmissiya əlavə edirlər. Bütün bunlar sürət qutusuna ehtiyacı göstərmək üçün kifayət qədər inandırıcı ola bilər. Əlbəttə ki, çox sayda dişli ilə mümkünsə - fakt budur ki, mexaniki idarəetmə ilə sürücünün çox sayda olması sadəcə rahat olmayacaq və qiymət artacaq. Hazırda Porsche (DSG əsasında) və Chevrolet Corvettes-də tapılan 7 pilləli mexaniki transmissiyalar olduqca nadirdir.

Hər şey zəncir və kəmərlərdən başlayır

Beləliklə, fərqli şərtlər sürət və torkdan asılı olaraq tələb olunan gücün müəyyən dəyərlərini tələb edir. Və bu tənlikdə, mühərrikin səmərəli işlədilməsinə və azaldılmış yanacaq istehlakına ehtiyac, müasir mühərrik texnologiyasına əlavə olaraq, şanzıman getdikcə daha vacib bir problem halına gəlir.

Təbii ki, ortaya çıxan ilk problem başlayır - ilk minik avtomobillərində sürət qutusunun ən çox yayılmış forması velosipeddən götürülmüş zəncir ötürücü və ya müxtəlif diametrli kəmər kasnaklarında hərəkət edən bir kəmər sürücüsü idi. Praktikada kəmər sürücüsündə xoşagəlməz sürprizlər olmadı. O, nəinki zəncir partnyorları kimi səs-küylü idi, həm də o dövrdə sürücülərin "transmissiya kahı" adlandırdıqları ibtidai dişli mexanizmlərdən məlum olan dişləri qıra bilmədi. Əsrin əvvəllərindən etibarən, heç bir mufta və ya dişli çarxı olmayan, toroidal ötürücü qutularında Nissan və Mazda-dan istifadə edən (bunlar haqqında daha sonra danışılacaq) "sürtünən təkər ötürücü" adlanan cihazla təcrübələr aparılır. Bununla belə, dişli çarxların alternativlərinin bir sıra ciddi çatışmazlıqları da var idi - kəmərlər uzunmüddətli yüklərə və artan sürətlərə tab gətirə bilmədi, onlar tez boşaldı və cırıldı, sürtünmə təkərlərinin "yastıqları" çox sürətli aşınmaya məruz qaldı. Hər halda, avtomobil sənayesinin şəfəqindən qısa müddət sonra dişlilər lazım oldu və bu mərhələdə kifayət qədər uzun müddət fırlanma anı ötürmək üçün yeganə seçim olaraq qaldı.

Mexaniki ötürülmənin doğuşu

Leonardo da Vinci mexanizmləri üçün dişli çarxlar hazırladı və istehsal etdi, lakin yüksək keyfiyyətli çeliklər və metal emalı maşınları yaratmaq üçün uyğun metallurgiya texnologiyalarının mövcudluğu sayəsində güclü, olduqca dəqiq və davamlı dişli təkərlərin istehsalı yalnız 1880-ci ildə mümkün oldu. işin nisbətən yüksək dəqiqliyi. Dişlilərdəki sürtünmə itkiləri yalnız 2 faizə endirilir! Bu, sürət qutusunun bir hissəsi olaraq əvəzolunmaz hala gəldikləri an idi, amma problem birləşmə və ümumi mexanizmə yerləşdirilməsində qaldı. Yenilikçi bir həll nümunəsi, 1897 -ci il Daimler Phoenix -dir, burada müxtəlif ölçülü dişlilər, bu günün anlayışına görə, dörd sürətlə yanaşı, həm də arxa ötürücüyə sahib olan bir sürət qutusuna real olaraq "yığılmışdır". İki il sonra Packard, "H" hərfinin ucundakı dişli qolunun tanınmış mövqeyini istifadə edən ilk şirkət oldu. Sonrakı onilliklərdə dişlilər artıq yox idi, amma mexanizmlər daha asan iş adı ilə təkmilləşdirilməyə davam etdi. İlk istehsal avtomobillərini planet sürət qutusu ilə təchiz edən Carl Benz, 1929 -cu ildə Cadillac və La Salle tərəfindən yaradılan ilk sinxron sürət qutularının görünüşündən sağ çıxmağı bacardı. İki il sonra sinxronizatorlar artıq Mercedes, Mathis, Maybach və Horch, sonra başqa Vauxhall, Ford və Rolls-Royce tərəfindən istifadə olunurdu. Bir detal - hamısının sinxronlaşdırılmamış birinci ötürücü var idi, bu da sürücüləri çox qıcıqlandırdı və xüsusi bacarıq tələb etdi. İlk tam senkronize sürət qutusu 1933 -cü ilin oktyabr ayında İngilis Alvis Speed ​​Twenty tərəfindən istifadə edildi və hekayəmizdə tez -tez istinad edəcəyimiz "Gear Factory" ZF adını daşıyan məşhur Alman şirkəti tərəfindən yaradıldı. Yalnız 30-cu illərin ortalarına qədər sinxronizatorlar digər markalarda quraşdırılmağa başladı, lakin daha ucuz avtomobillərdə və yük maşınlarında sürücülər dişliləri hərəkət etdirmək və dəyişdirmək üçün dişli qolu ilə mübarizəni davam etdirdilər. Əslində, bu cür narahatçılıq probleminin həlli daha əvvəl müxtəlif ötürmə strukturlarının köməyi ilə axtarıldı, həmçinin dişli cütləri daim birləşdirməyə və onları şafta birləşdirməyə yönəldildi - 1899-1910-cu illərdə De Dion Bouton dişli çarxların daim hörülmüş olduğu və onların ikincil şafta qoşulmasının kiçik muftalardan istifadə edilərək həyata keçirildiyi maraqlı bir ötürmə hazırladı. Panhard-Levasseur oxşar bir inkişafa sahib idi, lakin inkişaf edərkən, daimi olaraq işləyən dişlilər, sancaqlar istifadə edərək şaftla möhkəm bağlandı. Dizaynerlər, əlbəttə ki, sürücülərin işini asanlaşdırmaq və avtomobilləri lazımsız zədələrdən necə qorumaq barədə düşünməyi dayandırmadılar. 1914 -cü ildə Cadillac mühəndisləri nəhəng mühərriklərinin gücündən istifadə edə biləcəklərini və avtomobillərə elektrik dəyişə bilən və dişli nisbətini 4,04: 2,5: 1 -ə dəyişə bilən tənzimlənən son sürücü ilə təchiz edə biləcəklərinə qərar verdilər.

20-30-cu illər illər ərzində daimi bilik toplanmasının bir hissəsi olan inanılmaz ixtiralar dövrü idi. Məsələn, 1931-ci ildə Fransanın Cotal şirkəti sükan çarxındakı kiçik qolu ilə idarə olunan elektromaqnitlə dəyişdirilmiş mexaniki ötürmələr qutusu yaratdı ki, bu da öz növbəsində yerə yerləşdirilən kiçik bir boş qolu ilə birləşdirildi. Biz sonuncu xüsusiyyəti qeyd edirik, çünki bu, avtomobilin dörd geri dişli olduğu qədər irəli ötürücülərə malik olmasına imkan verir. O zamanlar Kotalın ixtirası ilə Delage, Delahaye, Salmson və Voisin kimi nüfuzlu brendlər maraqlanırdı. Bir çox müasir arxa ötürücülü dişlilərin yuxarıda qeyd olunan qəribə və unudulmuş “üstünlüyünə” əlavə olaraq, bu inanılmaz sürət qutusu həm də mühərrikin yüklənməsi səbəbindən sürət azaldıqca dişliləri dəyişdirən Fleschel avtomatik dəyişdiricisi ilə “qarşılıqlı əlaqədə olmaq” qabiliyyətinə malikdir və əslində prosesi avtomatlaşdırmaq üçün ilk cəhdlərdən biridir.

40-50-ci illərin əksər avtomobillərində üç dişli var idi, çünki mühərriklər 4000 dev / dəq-dən çox inkişaf etməmişdir. Dönüşlər, tork və güc əyrilərindəki artımla, üç dişli artıq dövrü əhatə etmədi. Nəticədə qaldırma zamanı xarakterik bir "təəccüblü" ötürülmə və aşağıya keçərkən həddindən artıq məcburetmə ilə uyğunlaşma hərəkəti oldu. Problemin məntiqi həlli 60-cı illərdə dörd vitesli sürət qutusuna kütləvi keçid idi və 70-ci illərdə ilk beş pilləli sürət qutuları avtomobildə olan model görünüşü ilə birlikdə belə bir sürət qutusunun olduğunu qürurla qeyd edən istehsalçılar üçün əhəmiyyətli bir mərhələ idi. Bu yaxınlarda klassik bir Opel Commodore sahibi mənə dedi ki, avtomobili alanda 3 dişli və orta hesabla 20 l / 100 km. Sürət qutusunu dörd pilləli bir sürət qutusuna dəyişdirəndə istehlak 15 l / 100 km idi və nəhayət beş pilləli olduqdan sonra ikincisi 10 litrə düşdü.

Bu gün praktik olaraq beşdən az dişli avtomobil yoxdur və altı sürət kompakt modellərin daha yüksək versiyalarında normaya çevrilir. Əksər hallarda altıncı fikir yüksək sürətlərdə sürətdə güclü bir azalma və bəzi hallarda bu qədər uzun olmadığında və sürüşmə azalması sürüşmə zamanı azaldıqda. Çox mərhələli transmissiyalar vahidləri yüksək fırlanma anına malik olan, lakin dizel mühərrikinin əsas təbiəti sayəsində xeyli azalmış iş aralığında olan dizel mühərrikləri üzərində xüsusilə müsbət təsir göstərir.

(izləmək)

Mətn: Georgy Kolev