Развитие конструкции коробок переменых передач

Основная компоновка механической коробки перемены передач была разработа­на в 1890 году: крутящий момент от двигателя и сцепления передается на ведущий вал, на котором уста­новлена шестерня. Параллельно ведущему валу располага­ется промежуточный вал с набором шестерен. Внутри коробки передач ведущий вал может быть соединен непосред­ственно с ведомым валом для получения прямой передачи с передаточным числом, равным единице, когда входящая и выходящая скорости равны. Кроме того, одна из шестерен промежуточного вала находится в постоянном зацеплении с шестерней ведущего вала. Для обеспечения заднего хода необходимо добавить третью шестерню в передачу момента между двумя валами, и тогда ведомый вал изменит направ­ление вращения. Переключение передач осуществляется маневрированием шестернями на ведомом и промежуточном валу.

Для обеспечения выравнивания скоростей шестерен перед зацепле­нием и во избежание зацеплений в 1928 году был изобретен Чарльзом Кеттерингом (Charles Kettering, Cadillac) механизм синхрони­зации (до этого использовалась двойная муфта), ставший эффективным только после снижения массы шестерен. Первую коробку передач с синхронизаторами всех ступеней сконструировали инженеры немецкой фабрики ZF в 1931 году.

Для перемещения шестерней вдоль вала требовалось большое пространство, поэтому коробки передач получались большого размера. Применили принцип коробки передач с постоянным зацеплением, быстро вытеснивший первоначальную коробку передач скользящего типа, по крайней мере, в легковых автомобилях.

Шестерни ведущего вала могут свободно вращаться, а соединение их с валом осуществляется специальными се­лекторами, скользящими вдоль шлицев вала и замыка­ющимися через втулку шестерни.

Перемещение селекторов требует меньше места и усилия, чем перемещение группы шестерен, поэтому в целом коробка передач становится компактнее, намного легче, скорость селекторов мо­жет быть синхронизирована с шестернями гораздо быстрее.

В трехступенчатых коробках перемены передач 1940-х годов синхронизаторы применялись между второй и высшей передачей, а переключение на первую требовало двойного выжима сцепления. Сегодня едва ли есть автомобиль, который не имел бы синхронизаторов на всех передачах, независимо от их количества.

Представляет инте­рес способ, которым ры­чаг управления соединяется с коробкой перемены передач. Устойчиво наблюда­лась тенденция использования тросового при­вода переключения передач, частично связанная с простотой установки, частично в связи с проблемой поворота поперечно установленного двигателя при передаче крутящего мо­мента, но главное, чтобы предотвратить вибрации, передаваемые от двигателя через привод, содержащий жест­кие звенья. Появляется интерес к будущим гидростатическим системам привода переключе­ния передач, более легким и совер­шенным.

Для переднеприводных и «заднемоторных» автомобилей по­требовались новые конструкции коробок передач. Если нет продольного привода к задним колесам, нужна коробка, поворачивающая поток крутящего момента, выходящего из сцепления. Выходящий момент в этом слу­чае может быть направлен непосредственно к главной передаче и дифференциалу, объединенным в одном узле с коробкой передач. В таких коробках не существу­ет как таковой прямой передачи: все передаточные числа определяются только отдельными парами шестерен. Такую коробку называют «двухвальной»: нет ведущего, ведомого и про­межуточного валов - только входящий и выходящий валы.

Увеличение числа передач и числа пар шестерен двухвальных коробок передач представляет трудность для поперечной установки двигателя с та­кими коробками в передней части автомобиля. Альтернативой служит трехвальная конструкция, которая с помощью более сложного ме­ханизма переключения дала возможность уменьшить длину коробки за счет уменьшения числа шестерен на каждом валу.

Первым серийным автомобилем такой конструкции был Volvo 850 с поперечно расположен­ным 5-цилиндровым двигателем. Volvo разработал компактную 5-ступенчатую коробку передач типа М56 с тремя валами и двумя комплектами шестерен. Два вала яв­ляются вторичными валами, на одном установлены проме­жуточные шестерни для первой и второй передач, а на дру­гом - промежуточные для пятой и задней; промежуточные шестерни для третьей и четвертой установлены на первич­ном валу. Включение задней передачи требует введения в зацепле­ние шестерен на двух вторичных валах, соединенных шестернями с выходным валом, поэтому нет не­обходимости в отдельной промежуточной шестерне. Коробка передач М56 имеет длину всего 335 мм, может устанавливаться совместно с двигателем, оставляя достаточно места для установки рулевого механизма.

Чем больше передач, тем меньше различие меж­ду передаточными числами двух «смежных». Большой промежуток между двумя передачами делает вожде­ние дискомфортным. В 1940-е годы механическая коробка передач среднего легкового автомобиля имела три передачи для движения вперед. В 1950-х и 1960-х годах происходил постепенный переход к 4-х ступенчатым механическим коробкам передач (большинство автоматических - 3-х ступенчатые). К 1980 году мы находились на пути перехода к 5-ступенчатым механичес­ким и 4-х ступенчатым автоматическим, а к 2000 году 6-ступенчатые механические и 5-ступенчатые автоматические ста­новятся общепринятыми. Шестиступенчатые коробки передач продолжают разрабатываться, хотя большинство автомобилей высшего класса сейчас комплектуются автоматическими трансмиссиями.

Хотя ручное переключение пе­редач стало легким, транспортные потоки так переполнены, что водители предпочитают ав­томатические коробки передач, избавляясь от нудной ра­боты по выжиманию сцепления и многократного переключению передач. Первые попытки применения ав­томатических коробок передач на автомобиле можно отнести к 1906 году (Sturtevant).

Процесс создания ав­томатических коробок можно разбить на две части. Во-первых, нужна коробка, автоматически, в определенное вре­мя, переключающая передачи вверх и вниз. Во-вторых, тре­буется конструкция автоматического сцепления, позволяющего автомобилю останавливаться и трогаться так, чтобы водитель управлял только двумя педалями (тормоз и акселератор).

Вначале изобретатели были направлены на создание механизма, дублировавшего действия опыт­ного водителя при переключении передач, что было невозможно, поскольку в 1930-е годы не существо­вало соответствующей техники для определения и измере­ния факторов, участвующих в процес­се (обороты и нагрузки двигателя, положения ак­селератора). В XXI веке, благодаря электронике, такие средства появились, поэтому возродился интерес к «ав­томатическим механическим коробкам передач». Между тем появились и широко распространились другие виды ав­томатических коробок передач.

Фирме Oldsmobile принадлежит первен­ство в создании и выпуске ав­томатических коробок передач (4-ступенча­тая планетарная Hydramatic, 1938 год). Но только в 1948 году автоматическая коробка передач Dynaflow на авто­мобилях Buick обеспечила мягкое, без рывков, переключение передач.

Обычный автомат состоит из гидротрансформатора и планетар­ной передачи (Рис. 3). Гидротрансформатор представляет собой раз­витие гидро­муфты (изобретена Daimler в 1931 году), при использовании которой ма­ховик заменяется «бубликом», разрезанным вдоль на две половины, одна из которых (насосное колесо) приводит­ся во вращение от вала двигателя, другая (турбинное коле­со) связана с ведущим валом коробки передач. «Бублик» ча­стично заполняется жидкостью и герметизируется, каждая половинка оборудуется боль­шим количеством направляющих лопаток. Крутящий момент от двигателя передается на коробку передач через жидкость, циркулирующую внутри «бублика», от насосного колеса к турбинному.

 

Рис. 3. Автоматическая коробка перемены передач:

1 - ведущий диск; 2 - муфта блокировки гидротрансформатора крутящего момента; 3 - гидротрансформатор крутящего момента; 4, 5, 11 - вращающиеся дисковые фрикционы; 6, 7, 8, 12 - неподвижные дисковые фрикционы (тормоза); 9, 10 - блоки планетарных шестерен; 13 - фланец выходного вала; 14 - муфты свободного хода; Р - насос; L -реактор; Т-турбина.

 

Когда пере­даваемый крутящий момент небольшой или его нет, авто­мобиль удерживается тормозами, преодолевая незначитель­ную величину передаваемой энергии.

Простая гидромуфта передает крутящий момент без из­менения, за исключением небольшой части, теря­ющейся при перемешивании жидкости. Однако, установка между двумя вращающимися половинками неподвижного направляющего аппарата «ротор» увеличивает входящий момент. В этом заключается принцип работы современ­ного гидротрансформатора: в зависимости от формы лопа­ток ротора может быть достигнуто умножение в соотноше­нии 2, 4: 1 на низких оборотах (чем выше умножение, тем менее эффективной становится передача при нормальных скоростях).

Ценность эффекта умножения заключается в том, что он дает возможность быстрого, резкого старта, а также возможность уменьшения передаточного числа пер­вой передачи, которое снижает число пере­дач в коробке. Когда обороты двигателя увеличиваются, увеличение момента уменьшается и при нормальной ско­рости движения автомобиля оно отсутствует. Большинство современных гидротрансформаторов также оборудуются блокирующим устройством, которое ликвидирует возможность проскаль­зывания при включении высшей передачи, что повышает об­щую эффективность.

Планетарная коробка перемены передач состоит из центральной «солнечной» шестерни и наружной шестерни в виде кольца, у которого зубья расположены внутри. Обе шестерни связаны между собой посредством нескольких (обычно трех) шестерен - сателлитов, смонтированных на общей раме. Теоретически любая из трех составных частей может вра­щаться, в то время как одна из двух оставшихся должна быть заторможена каким-нибудь тормозом, тогда с третьей мож­но получать выходной момент.

Существуют бо­лее сложные вариации, но наиболее важным является воз­можность получения различных передаточных чисел без не­обходимости разъединения привода от двигателя. При соот­ветствующей конструкции планетарной передачи с внутрен­ним зацеплением управление легко осуществляется ленточными тормозами или автоматическими сцеплениями. Ленточные ремни охватывают снаружи внешнюю «коронную» шестерню и затормаживают ее или отпускают. Автоматичес­кие сцепления - многодисковые «мокрые» (заполненные трансмиссионной жидкостью) устройства, которые могут быть сделаны компактными, мощными и прогрессивными в работе.

Первое серьезное применение гидромуфты и планетарных механизмов на европейских автомобилях в 1930-е годы (Daimler) оставляло действитель­ный выбор передач за водителем. В коробке передач Wilson управление осуществлялось простым перемещением маленького рычага селектора (в более поздних моделях автомобилей - электрическим выключателем) вперед-назад в положение, соответствую­щее последующей передаче вверх или вниз («секвентальное» пере­ключение). В действитель­ности, переключение происходило после того, как один раз нажималась педаль, находившаяся на месте педали сцепле­ния. При этом создавался гидромеханический импульс, ко­торый отпускал тормозную ленту коронной шестерни одного ряда планетарной передачи и последовательно (или через небольшое время) затормаживал тормоз следующего ряда. Гидромуфта была нужна, когда автомобиль останав­ливался или трогался (сразу после включения первой пере­дачи). Водители, используя Wilson, наслаждались, поскольку могли выбрать нужную передачу, например, когда подъезжа­ли к повороту. Некоторые послево­енные автомобили высшего класса оборудовались трансмис­сией Wilson вплоть до 1950 года.

С 1940 года американские инженеры сделали переключение пере­дач полностью автоматическим (гидромеханические коробки на серийных моделях Pontiac и Oldsmobile). Европейские же водители сопротивлялись, считая, что автоматические коробки передач тяжелые и дорогие, уменьшают мощность двигателя, увеличивают расход топлива, возможно, самостоятельно изменяют пе­редачу, когда водитель ее выбрал. Со временем специалисты выяснили, что даже с гид­ротрансформатором, помогающем при трогании, для среднеразмерных европейских автомобилей требуется ми­нимум четырехступенчатая автоматическая коробка передач.

Проблема лучшего соответствия и чувстви­тельности автоматических коробок передач решалась в двух направлениях. Во-первых, удивительно сложная гидроме­ханическая система управления, разработанная американ­цами, заменена в середине 1970-х годов электронным контролем (Renault). Во-вторых, появилось направление, возглавленное японца­ми, в котором была использована способность современных компьютерных систем реагировать «адаптивным» способом, используя так называемую «неформальную логику», давшая возможность автоматическим коробкам передач уверенно производить переключения не просто при определенной комбина­ции скорости и нагрузки, но согласуясь с условиями движе­ния и даже стилем вождения водителя и его желаниями.

Эти системы управления могут не только определить разницу между спокойным, неторопливым или агрессивным води­телем, но и оттенки между этими двумя крайностями. Так­же они на шаг впереди селекторных переключателей, уста­навливаемых на некоторых коробках, с помо­щью которых водитель может сам переключать режимы «комфорт», «нормальный» или «спорт». Такие автоматические коробки передач всегда программируются так, чтобы избежать неже­лательного переключения вверх, если водитель убрал ногу с педали акселератора, особенно на спуске. Другой особен­ностью, которая двадцать лет назад показалась бы странной для пользователя автоматических коробок передач (но приветство­валась бы), является переключение автомата вниз, когда применяется резкое торможение. Водителю обычно остается одно в этих коробках с «неформальной логикой» - выб­рать «зимний» режим, чтобы исключить включение первой передачи и предотвратить проскальзывание ведущих колес на заснеженных и обледенелых поверхностях.

В Европе и Японии параллельное развитие 4-ступенчатых при растущем числе 5- и 6-ступенчатых автоматических коробок передач привело к необходимости их адаптации для переднеприводных автомобилей среднего и небольшого размера с поперечным расположением дви­гателя. Поэтому трансмиссии должны быть не только ком­пактными, легкими и дешевыми, но и более эффективными, потому что владельцы маленьких автомобилей в первую оче­редь заинтересованы в хорошей топливной экономичности.

Для получения максимально возможной дешевизны коробок перемены передач внимание уделялось снижению сто­имости производства, и появилось несколько идей, которые свели число отдельных деталей к минимуму. В отличие от большинства своих предшественников, кото­рые требуют замены жидкости для автоматических коробок передач через определенные интервалы, агрегат PSA/Renault не нуждается в замене смазки в течение всего срока службы или как минимум через 150000 км. Долгий срок службы масла объясняется эффективным контролем за его темпе­ратурой. С этой целью Valeo был разработан новый высоко­эффективный масляно-жидкостный теплообменник, кото­рый является составной частью трансмиссии.

В борьбе за высокую эффективность, а, следовательно, и хорошую топливную экономичность команда PSA/Renault использовала несколько высокотехнологичных особеннос­тей, включая блокировку гидротрансформатора на всех пе­редних передачах, а также электронную управляющую сис­тему от Siemens с «неформальной логикой».

Помимо неохотного распространения автоматических коробок передач на рынках Европы, по сравнению с другими странами, европейским инженерам приходится учитывать желание многих водителей иметь контроль над переключе­нием передач, даже если коробка автоматическая. Это при­вело к разработке целого ряда систем, цель создания кото­рых не имела здравого смысла. С одной стороны, создание автоматического сцепления, например, в коробке Easy Renault дало возможность освободить водителя от усилий, прикладываемых к педали сцепления. При этом удалось избежать высокой стоимости обычных автоматов.

С другой стороны, в трансмиссиях Selectronic BMW и Tiptronic Porsche автоматичес­кое переключение передач может быть отключено: води­тель переключает по одной передаче вверх и вниз, переме­щая рычаг вперед-назад или нажимая кнопки, встроенные в рулевое колесо. Конструкция легко встраивается в электронику современных автоматических коробок передач, но требует помимо выключателей специального программного обеспечения.

История использования клиноременных CVT (Continuously Variable Transmission) бесступенчатых трансмиссий в легковых авто­мобилях насчитывает несколько их типов. Только в 1950 году трансмиссия DAF Variomatic обеспечила рождение CVT в современном пони­мании, используя бесконечный ре­зиновый приводной ремень, зажатый между коническими поверхностями шкивов. Расстояние между половинками шкивов изменялось, поэтому изменялся рабочий радиус «главного» шкива, что заставляло изме­нять радиус «рабочего» шкива, половинки которого сжи­мались пружиной (Рис. 4). Такую конструкцию называли «вариатор». За системой Variomatic последовала система Van Doorne Transmatic, в которой резиновый ремень был заменен рем­нем, состоящим из набора стальных пластин особой фор­мы. Хотя трансмиссия Transmatic фундаментально отлича­лась от Variomatic (стальной ремень, в отличие от резинового, мог передавать не только тянущие усилия, но и толкающие), внешне она представляла собой те же два раздвигающиеся шкива.

Хотя CVT может обес­печить любое передаточное число в зависимости от формы и размеров шкивов, она не имеет нейтральной переда­чи и нуждается в некоторой форме сцепления и возможности заднего хода. Если нет автоматического сцепления, CVT не могут функционировать как полностью автоматические трансмиссии. Простейшим способом обеспечения заднего хода является установка одного ряда планетарной передачи и тормоза, чтобы реверсировать выход из вариатора. Такая конструкция означает, что теоретически автомобиль с такой трансмиссией может двигаться задним ходом с той же ско­ростью, что и вперед (первые модели DAF). Движение задним ходом с высокой скоростью опасно, поэтому современные системы CVT пре­дусматривают специальные ограничители скорости заднего хода, например, предотвращением выхода вариатора из мак­симального значения передаточного числа.

Системы Variomatic и Transmatic использовали центробежные сцепления для решения проблемы останов­ки и трогания с места без значительного увеличения сто­имости конструкции. Несмотря на последовательные улуч­шения и двухступенчатое включение при увеличении оборотов, старт с места и остановка всегда сопровождались дерганьем. Subaru, использовав CVT на мини-автомобиле Justy, получил улучшение при использовании порошкового электро­магнитного сцепления, с компьютерным контролем элект­рического тока сцепления. Это же решение применено на Nissan Micra. Также одним из решений является использова­ние обычного гидротрансформатора. Хотя это и увеличивает стоимость, но обеспечивает более плавный старт, а увеличе­ние момента может быть использовано для более быстрого разгона или увеличения низшего передаточного числа вари­атора, что позволяет сделать его более компактным.

Такое же решение было предложено немецкими специалистами ком­пании ZF, которые в 1995 году впервые продемонстрировали свой клиноременный вариатор Ecotronic. Гидротрансформатор ZF Ecotronic имеет механическую блокировку, как в обычных современных автоматах.

Рис. 4. Слева - принцип работы клиноременного вариатора Transmatic,

справа - схема автоматической бесступенчатой коробки передач автомобиля на основе планетарного дискового адаптивного вариатора:

1 - ось поворотных рычагов; 2 - пакет пластин; 3 - водило; 4 - тарельчатая пружина; 5 - внутренний центральный фрикционный диск; 6 - подшипники сателлитов; 7 - сателлит; 8 - фрикционы; 9 - плоская дисковая пружина; 10 - внешний центральный фрикционный диск; 11 - ось сателлитов; 12 - противовес; 13 - ролик; 14 - прорезной диск; 15 - рычаг; 16 - пружина; 17 - рычажный механизм; 18 - каретка; 19 - выходной вал; 20 - эпицикл; 21 - поворотный рычаг; 22 - фасонная прорезь прорезного диска; ЖСМ - жидкий смазочный материал.

Один планетарный ряд между гидротрансформатором и ведущим шкивом вариатора обеспечивает задний ход, включаясь и выключаясь с помощью многодискового сцепления и тор­моза, что идеально подходит для переднеприводных автомобилей с поперечной установкой двигателя. Кро­ме того, ZF разработала конструкцию, подходящую как для переднеприводных, так и для классической компонов­ки с приводом на задние колеса. Причем она изготовлена для работы с продольно установленным двигателем. Ecotronic использует совершенную систему электронно­го управления, позаимствованную из огромного опыта по созданию адаптивной электрони­ки для текущего производства 4- и 5-ступенчатых агрегатов. Неформальная логика используется для определения рабо­чих характеристик в каждый момент времени. Информацию получают из различных источников, включая управляющие сигналы от водителя и накопленные в памяти характерис­тики двигателя.

Honda разработала собственную конструк­цию вариатора, используя стальной ремень и шкивы, сделав шаг вперед, приняв в качестве устройства для стар­та и остановки многодисковое, мокрое сцепление, управля­емое компьютером. Среди особенностей системы следует отметить компьютерный контроль (от электронной системы управления двигателем и трансмиссией) давления, управляющий положением половинок обоих шкивов вари­атора.

Система обеспечивает оптимальное давление без чрезмерного его увеличения. Программирование вариатора для Civic обеспечило хорошее соотношение с режимами эко­номичной работы двигателя, и это привело к тому, что топ­ливная экономичность автомобиля с вариатором, показан­ная при испытаниях в городском цикле, оказалась на 15% лучше, чем у автомобиля с обычной 4-ступенчатой автоматической коробкой передач.

Вариатор Audi Multytronic обеспечивает увеличение оборотов двигателя с увеличением скорости автомобиля, удов­летворяя ощущения водителя при разгоне. Как и Honda, Multytronic использует мокрое многодисковое сцеп­ления для обеспечения возможности старта с места. Привод­ной ремень Audi работает под напряжением и передает кру­тящий момент за счет трения между осями пластин, состав­ляющих ремень, и поверхностями шкивов.

Вариаторы с гибким тянущим или толкающим звеном имеют ограниченные перспективы в качестве коробок передач автомобилей. Поэтому достаточно перспективны планетарные дисковые вариаторы, имеющие большие долговечность, КПД на высших передачах, простоту и компактность, что достигается объединением систем нажима и изменения передаточного отношения. Интерес представляет конструкция адаптивного бесступенчатого вариатора Н.В.Гулиа и С.А.Юркова для автобусов ЗИЛ-3250 (Рис. 4).

Отличительной особенностью является регулируемая адаптивность к нагрузке (зависимость частоты вращения от момента сопротивления на выходе). КПД всей бесступенчатой коробки передач составляет от 0, 8 при трогании с места до 0, 95...0, 96 при наиболее нужном для автомобиля минимальном передаточном отношении, что значительно больше, чем у коробки передач с гидротрансформатором.

Предусмотрено и непосредственное принудительное изменение передаточного отношения (диапазон варьирования передаточного отношения не менее восьми). Коробка передач значительно меньше существующих и легче их, не требует переключения ступеней, поскольку их не содержит; нет зубчатых передач, что существенно улучшает акустические показатели коробки.

Концепция прогрессивного вариатора применима в качестве автоматической бесступенчатой коробки передач, составной части автомобильного гибрида и нового перспективного типа движителя автомобиля, где вариатор встроен в ступицу ведущего колеса – вариоколеса. В будущем привлекательность вариаторов может стать выше из-за легкости, с которой они могут быть адаптирова­ны к другим типам приводов, например гибридным.

Для вариатора в концепции тороидного привода используется поворачиваю­щийся ролик, бегущий между двумя чашами, одна из кото­рых приводится от двигателя, а вторая приводит в действие ведущие колеса. Две повернутые друг к другу чаши, образу­ют тороид. В за­висимости от угла поворота ролика ведомая чаша может вращаться с той же скоростью, что и ведущая (при горизонтальном ролике) или с большей (меньшей), когда ролик по­ворачивается. Также требуется сцепление для старта и передача заднего хода.

Предлагаемые в 1930-е годы трансмиссии Perbury-Hayes страдали недостаточной вели­чиной передаваемого момента и низкой долговечностью из-за отсутствия соответствующих материалов и технологий. Проблема в том, что передача крутящего момента зависит от трения в контакте ролика с чашами, и чем выше передаваемый момент, тем больше должна быть сила трения, причем при очень маленькой площади контакта. Поэтому давление должно быть выше, и воз­можность разрушения чаши и ролика становится больше.

Пионером в исследовании тороидных вариаторов была британская компания Torotrak, кото­рая имела ряд достижений в конструкции деталей и управлении и продемонстрировала ряд успешных прототи­пов.

Работы Torotrak продолжались, но тем временем к этой концепции проявил интерес Nissan (Extroid CVT), используя ее в мелкосерийном производстве с 1997 года как продольный агрегат для установки на зад­неприводные автомобили. Входной крутящий момент разделялся между двумя тороидными вариаторами, работающими параллельно, таким образом были уменьше­ны размеры всего узла. За это время Nissan направил усилия на использование специальных сталей и провел интенсив­ные исследования свойств высококачественных трансмис­сионных масел, что дало возможность сделать трансмиссию надежной и эффективной.

В Европе появился интерес к идее автоматизи­рованных механических коробок перемены передач с использовани­ем электронного контроля и современных исполнительных устройств, чтобы получить результат, который пытались по­лучить многие изобретатели в 1930-е годы, используя только механические средства. Первым был BMW со своей коробкой передач Sequential M Gearbox (SMG), пред­лагаемой как опция для высокофорсированной версии 3-й серии МЗ, имевшей 6 передач вперед и два независимых, управляемых сервомеханизмами режима работы.

В первом «экономичном» режиме коробка передач работает как автоматическая коробка. Режим включа­ется «по умолчанию» каждый раз, когда включается зажига­ние. Второй, «спортивный» режим, который выбирает во­дитель, дает возможность переключать передачи вверх-вниз, как это делает Тiptronic. Водитель может переключать режимы, покачивая рычаг в стороны. Переключения можно производить, не снимая ноги с педали акселератора. Нет опасности при пе­реключении на высшую передачу, хотя двигатель защищен от «перекручивания» регулятором зажигания. Для предотв­ращения поломки двигателя при включении низкой передачи на большой скорости предусматривается перере­гулирование. Коробка передач также автоматически пере­ключается на вторую передачу, если скорость автомобиля снижается до 15 км/час, и на первую, когда автомобиль оста­навливается. Установки электронного модуля могут быть легко перепрограммированы. Подобная концепция представлена позже Valeo и Renault. Преимущества заключались в снижении веса, меньшей стоимости и более высокой эффективности, чем у обычной автоматической коробки при эквивалентной или лучшей работе.

Согласно исследованиям компании Ricardo, применение шестерен с по­стоянным зацеплением позволяет достигнуть эффективно­сти в 97%, в то время как обыкновенные автоматы, даже с блокировкой гидротрансформатора и минимизированными насосными потерями смазочной системы могут надеяться не более, чем на 95%.

У всех используемых коробок передач есть недостатки. Механичес­кая коробка - лидер по простоте, дешевизне и эффек­тивности, но проигрывает по комфорту, принуждая во­дителя манипулировать рычагом и вы­жимать сцепление. Автоматический привод решает лишь поло­вину проблемы при увеличении цены вдвое. Полностью автоматизирован­ная механическая трансмиссия не де­шевле гидромеханического «автомата». Кроме того, у нее есть сущест­венный недостаток: гидравлическая система требует высокого давления жидкости и мощного насоса, приводимого в дейст­вие двигателем, что сказывается на рас­ходе топлива в городском цикле, по­скольку требует повышенной частоты вращения коленчатого вала при рабо­те двигателя на холостом ходу. Кроме того, все три разновидности обладают одним неустранимым недостатком: они разрывают поток мощности при переключении. Это почти незаметно при плавном разгоне, зато на мощных автомобилях при быстрой езде пасса­жиры ощущают явный дискомфорт.

Вариатор хорош в го­родском режиме, но его коэффициент трансформации мал для современных скоростных автомо­билей с высокооборотными двигателя­ми, а КПД их ниже, стоимость и масса значительно больше, чем у механичес­кой коробки передач. Есть и ограниче­ние - передаваемая мощность не более 100 кВт (скорее технологи­ческий предел, чем конструктивный).

Гидромеханические трансмиссии стали намного совершеннее благодаря широкому распро­странению электроники. Блокировка гидротрансформатора на высших пе­редачах позволила им сравняться в экономичности с механическими коробками передач на шоссе, но в городе на некоторых режимах они проигрывают.

Виной тому - не только постоянная пробуксовка гидротрансформатора, но и привод масляного насоса, создающий высокое давление, сжимающее фрикционы. В результате потери мощности дости­гают 15…20%. Не стоит сбрасывать со счетов около 5% поте­рю динамических качеств автомоби­ля, особенно малолитражных. Цена же современно­го «автомата» втрое больше, чем механической коробки передач.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: