Тест-драйв Автокөлік берілістерінің тарихы - 1 бөлім

Бірқатар мақалалар біз сізге жеңіл және жүк көліктеріне арналған беріліс қорабының тарихы туралы айтып береміз - мүмкін бірінші автоматты беріліс қорабының жасалғанына 75 жыл толуына орай.

1993 Сильверстоундағы жарыс алдындағы тестілеу кезінде Уильямс сынақ жүргізушісі Дэвид Култард жаңа Williams FW 15C-де келесі сынақ үшін трассадан шықты. Ылғалды тротуарда көлік барлық жерде шашырап жатыр, бірақ бәрібір он цилиндрлі қозғалтқыштың біртүрлі монотонды жоғары жылдамдықты дыбысын естиді. Фрэнк Уильям берілістің басқа түрін қолданатыны анық. Ағартушыларға бұл Формула 1 қозғалтқышының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жасалған үздіксіз ауыспалы беріліс қорабынан басқа ештеңе емес екені түсінікті.Кейіннен оның Van Doorn мамандарының көмегімен жасалғаны белгілі болды. инфекцияның берілуі. Екі қыршыншы компания осы жобаға соңғы төрт жылда спорт ханшайымындағы динамика ережелерін қайта жаза алатын толық жұмыс істейтін прототипті жасау үшін үлкен инженерлік және қаржылық ресурстарды жұмсады. Бүгін YouTube-тегі бейнеде сіз осы модельдің сынақтарын көре аласыз және Култхардтың өзі оның жұмысын жақсы көретінін айтады - әсіресе ауысымды төмендетуге уақытты жоғалтудың қажеті жоқ бұрышта - барлығы электроникамен айналысады. Өкінішке орай, жобада жұмыс істегендердің бәрі өз еңбегінің жемісін жоғалтты. Заң шығарушылар «әділетсіз артықшылыққа» байланысты Формуладағы мұндай рұқсаттамаларды қолдануға тез тыйым салды. Ережелер өзгертілді және V-белдік CVT немесе CVT берілістері тек осы қысқаша көрініспен тарих болды. Іс жабылды және Уильямс Формула 1-де әлі де стандартты болып табылатын және өз кезегінде 80-ші жылдардың соңында революцияға айналған жартылай автоматты беріліс қорабына оралуы керек. Айтпақшы, 1965 жылы Вариоматикалық беріліс қорабы бар DAF автоспорт жолына кіруге тырысты, бірақ ол кезде механизм соншалықты массивті болды, тіпті субъективті факторлардың араласуынсыз ол сәтсіздікке ұшырады. Бірақ бұл басқа әңгіме.

Біз қазіргі автокөлік индустриясының қаншалықты инновациясы өте талантты және талғампаз адамдардың басында пайда болған ескі идеялардың нәтижесі екендігіне бірнеше рет мысалдар келтірдік. Механикалық сипатына байланысты, беріліс қораптары оларды уақытында қалай қолдануға болатынының ең жақсы мысалдарының бірі болып табылады. Қазіргі кезде озық материалдар мен өндіріс процестері мен электронды үкіметтің үйлесімі жіберудің барлық түрлерінде керемет тиімді шешімдерге мүмкіндік туғызды. Бір жағынан тұтынудың төмендеу тенденциясы және өлшемдері кішірейтілген жаңа қозғалтқыштардың ерекшеліктері (мысалы, турбо тесікті жылдам жеңу қажеттілігі) беріліс коэффициентінің кең ауқымы бар автоматты беріліс қорабын құру қажеттілігіне әкеледі және сәйкесінше редукторлардың үлкен саны. Олардың неғұрлым қол жетімді баламалары - жапондық автомобиль өндірушілер жиі қолданатын шағын автомобильдерге арналған CVT және Easytronic сияқты автоматты беріліс қорабы. Опель (сонымен қатар шағын автокөліктерге арналған). Параллельді гибридті жүйелердің механизмдері ерекше болып табылады және шығарындыларды азайтудың бір бөлігі ретінде жетекті электрлендіру іс жүзінде трансмиссияларда жүреді.

Қозғалтқыш беріліс қорабынсыз жасай алмайды

Осы уақытқа дейін адамзат механикалық энергияны тікелей беру әдісін ойлап тапқан жоқ (әрине, гидравликалық механизмдер мен гибридті электр жүйелерін қоспағанда) белдіктер, тізбектер мен тісті доңғалақтарды қолданатын әдістерден гөрі. Әрине, бұл тақырыпта сан алуан вариациялар бар, және сіз олардың мәнін осы саладағы соңғы жылдардағы ең көрнекті оқиғаларды тізімдеу арқылы жақсы түсінуге болады.

Электрондық ауыстыру немесе басқару механизмін беріліс қорабына электронды жанама қосу тұжырымдамасы соңғы айқайдан алыс, өйткені 1916 жылы Пенсильванияның Пуллман компаниясы берілістерді электрлік түрде ауыстыратын беріліс қорабын жасады. Дәл сол жұмыс принципін жетілдірілген түрде қолдана отырып, жиырма жылдан кейін ол авангардтық Cord 812-ге орнатылды - ол жасалған кезде ғана емес, ең футуристік және тамаша автомобильдердің бірі. Бұл сымды өнеркәсіптік дизайн жетістіктері туралы кітаптың мұқабасынан табуға болатыны өте маңызды. Оның беріліс қорабы айналу моментін қозғалтқыштан алдыңғы оське (!) береді, ал беріліс ауыстырғышы руль бағанының сол кездегі көрінісі үшін тікелей филигран болып табылады, ол вакуумдық диафрагмалары бар электромагниттік құрылғылардың күрделі жүйесін іске қосатын арнайы электрлік ажыратқыштарды іске қосады, оның ішінде тісті дөңгелектер. Корд дизайнерлері мұның бәрін сәтті біріктіре алды және бұл теорияда ғана емес, практикада да тамаша жұмыс істейді. Редукторды ауыстыру мен ілінісу жұмысы арасындағы синхронизацияны орнату нағыз қорқынышты арман болды және сол кездегі деректерге сәйкес психиатриялық ауруханаға механик жіберуге болады. Дегенмен, Cord сәнді автокөлік болды және оның иелері көптеген заманауи өндірушілердің осы процестің дәлдігіне кездейсоқ қатынасын бере алмады - іс жүзінде көптеген автоматтандырылған (жиі роботты немесе жартылай автоматты деп аталады) беріліс қорабы тән кідіріспен ауысады, және жиі жел соғады.

Ешкім синхрондау бүгінгі күні қарапайым және кең тараған механикалық беріліс қорабымен әлдеқайда оңай тапсырма деп мәлімдемейді, өйткені «Мұндай құрылғыны мүлдем пайдалану неге қажет?» Деген сұрақ туындайды. Негізгі сипатқа ие. Бұл күрделі оқиғаның себебі, сонымен бірге миллиардтаған бизнестің орнын ашуға жану қозғалтқышының табиғаты жатады. Мысалы, цилиндрлерге берілетін будың қысымы салыстырмалы түрде оңай өзгеретін және оның қысымы іске қосу және қалыпты жұмыс кезінде немесе күшті қозғаушы магнит өрісі бар электр қозғалтқышынан өзгеретін бу қозғалтқышынан айырмашылығы. минутына нөлдік жылдамдықта да бар (шын мәнінде, ол ең жоғары болып табылады және жылдамдықтың жоғарылауымен электр қозғалтқыштарының тиімділігінің төмендеуіне байланысты қазіргі уақытта электр көліктеріне арналған трансмиссиялардың барлық өндірушілері екі сатылы опцияларды әзірлеуде) ішкі жану қозғалтқышы максималды қуат максимумға жақын жылдамдықтарда, ал максималды айналдыру моменті - ең оңтайлы жану процестері орын алатын жылдамдықтардың салыстырмалы түрде аз диапазонында болатын сипаттамаға ие. Сондай-ақ, нақты өмірде қозғалтқыштың айналу моментінің қисық сызығында сирек қолданылатындығын ескеру қажет (қуаттың максималды даму қисығында). Өкінішке орай, айналу моменті аз айналымдарда минималды болады, ал егер беріліс қорабы тікелей ажыратылатын және іске қосылуға мүмкіндік беретін ілініспен болса да, автомобиль ешқашан іске қосу, үдету және кең жылдамдықпен жүру сияқты әрекеттерді орындай алмайды. Міне, қарапайым мысал - егер қозғалтқыш өзінің жылдамдығын 1: 1 берсе және шинаның өлшемі 195/55 R 15 болса (әзірше негізгі берілістің болуынан дерексіз), онда теориялық тұрғыдан автомобиль жылдамдықпен қозғалуы керек. 320 км. / сағ минутына 3000 иінді біліктің айналымында. Әрине, автомобильдерде тікелей немесе жақын берілістер, тіпті шынжыр табанды берілістер болады, бұл жағдайда ақырғы қозғалғыш теңдеуге енеді және оларды ескеру қажет. Алайда, егер біз қалада қалыпты жылдамдықпен 60 км жылдамдықпен жүру туралы пайымдаудың бастапқы логикасын жалғастырсақ, қозғалтқышқа тек 560 айн / мин қажет болады. Әрине, мұндай шпагатты жасай алатын мотор жоқ. Тағы бір егжей-тегжей бар - өйткені таза физикалық түрде қуат момент пен жылдамдыққа тура пропорционалды (оның формуласын жылдамдық x момент / белгілі бір коэффициент ретінде де анықтауға болады), ал физикалық дененің үдеуі оған қолданылатын күшке байланысты. . , бұл жағдайда қуатты түсіну керек, тезірек үдеу үшін сізге жоғары жылдамдықтар мен үлкен жүктеме қажет болады (яғни момент). Бұл күрделі болып көрінеді, бірақ іс жүзінде бұл келесі мағынаны білдіреді: кез-келген жүргізуші, тіпті техникада ештеңе түсінбейтін адам, машинаны тез басып озу үшін бір немесе тіпті екі берілісті төмен жылжыту керек екенін біледі. Осылайша, дәл осы беріліс қорабында ол педаль қысымымен бірдей дәрежеде жоғары айналуды, демек, осы мақсат үшін көбірек қуатты береді. Бұл құрылғының міндеті - ішкі жану қозғалтқышының сипаттамаларын ескере отырып, оның оңтайлы режимде жұмысын қамтамасыз ету. 100 км / сағ жылдамдықпен бірінші редуктормен жүру өте үнемсіз болады, ал алтыншыдан, жолға жарамды, жолдан өту мүмкін емес. Үнемді жүргізу үшін беріліс қорабының ерте ауысуы мен қозғалтқыштың толық жүктемемен жұмыс жасауы қажет (мысалы, крутящий максимум қисығынан сәл төмен қозғалу керек). Сарапшылар орташа айналым диапазонында және максималды жүктемеге жақын «энергияны аз тұтыну» терминін қолданады. Содан кейін бензин қозғалтқыштарының дроссельдік клапаны кеңірек ашылады және айдау шығынын азайтады, цилиндр қысымын жоғарылатады және сол арқылы химиялық реакциялардың сапасын жақсартады. Төмен жылдамдықтар үйкелісті азайтады және көп уақытты толығымен толтыруға мүмкіндік береді. Бәйге автомобильдері әрдайым жоғары жылдамдықта жүреді және көптеген берілістерге ие (формула 1-де сегіз), бұл ауысқан кезде жылдамдықты төмендетуге мүмкіндік береді және қуаты айтарлықтай аз аймақтарға өтуді шектейді.

Шын мәнінде, бұл классикалық беріліс қорабынсыз жасай алады, бірақ ...

Гибридті жүйелердің, атап айтқанда, Toyota Prius сияқты гибридті жүйелердің жағдайы. Бұл көлікте аталған түрлердің ешқайсысының беріліс қорабы жоқ. Оның беріліс қорабы іс жүзінде жоқ! Бұл мүмкін, өйткені жоғарыда аталған кемшіліктер электр жүйесі арқылы өтеледі. Беріліс қорабы қуатты бөлгіш деп аталатын, іштен жану қозғалтқышы мен екі электр машинасын біріктіретін планетарлық беріліспен ауыстырылады. Гибридті жүйелердегі кітаптардан оның жұмысының таңдамалы түсіндірмесін оқымаған адамдар үшін және әсіресе Prius жасау туралы (соңғылары біздің ams.bg сайтымыздың онлайн нұсқасында қол жетімді), біз тек механизм мүмкіндік беретінін айтамыз. іштен жану қозғалтқышының механикалық энергиясының тікелей, механикалық және жартылай тасымалданатын бөлігі электрге (генератор ретінде бір машинаның көмегімен) және қайтадан механикалық (электр қозғалтқышы ретінде басқа машинаның көмегімен) түрленеді . Toyota (оның бастапқы идеясы 60-жылдардағы американдық TRW компаниясы) жасаған бұл туындының данышпандығы өте төмен берілістердің қажеттілігін болдырмайтын және қозғалтқыштың тиімді режимдерде жұмыс істеуіне мүмкіндік беретін жоғары іске қосу моментін қамтамасыз ету болып табылады. максималды жүктеме кезінде, электр жүйесі әрқашан буфер ретінде әрекет ете отырып, мүмкін болатын ең жоғары берілістерді имитациялайды. Жеделдету мен ауыстыруды модельдеу қажет болған кезде қозғалтқыштың айналу жылдамдығы генераторды басқару арқылы және сәйкесінше күрделі электронды токты басқару жүйесін пайдалана отырып, оның жылдамдығымен артады. Жоғары берілістерді модельдеу кезінде қозғалтқыштың жылдамдығын шектеу үшін тіпті екі көлік рөлдерін ауыстыруы керек. Осы сәтте жүйе «қуат айналымы» режиміне енеді және оның тиімділігі айтарлықтай төмендейді, бұл гибридті көліктердің осы түрінің жоғары жылдамдықтағы отын шығынының күрт көрінісін түсіндіреді. Осылайша, бұл технология іс жүзінде қалалық көлік қозғалысы үшін ыңғайлы ымыра болып табылады, өйткені электр жүйесі классикалық беріліс қорабының жоқтығын толығымен өтей алмайтыны анық. Бұл мәселені шешу үшін Honda инженерлері өздерінің жаңа күрделі гибридті жүйесінде Toyota-мен бәсекелесу үшін қарапайым, бірақ тапқыр шешімді қолданады - олар жоғары жылдамдықты гибридті механизмнің орнына жұмыс істейтін алтыншы механикалық беріліс қорабын қосады. Мұның бәрі беріліс қорабының қажеттілігін көрсету үшін жеткілікті сенімді болуы мүмкін. Әрине, мүмкін болса, берілістердің көп санымен - шын мәнінде, қолмен басқару кезінде жүргізушіге көп санның болуы жай ғана ыңғайлы болмайды және баға көтеріледі. Қазіргі уақытта Porsche (DSG негізіндегі) және Chevrolet Corvettes сияқты 7 жылдамдықты механикалық беріліс қорабы өте сирек кездеседі.

Барлығы шынжырлар мен белбеулерден басталады

Сонымен, әртүрлі жағдайлар жылдамдық пен айналу моментіне байланысты қажетті қуаттың белгілі бір мәндерін қажет етеді. Бұл теңдеуде қозғалтқыштың тиімді жұмыс істеуі және отын шығынын азайту қажеттілігі, қазіргі қозғалтқыш технологиясынан басқа трансмиссия маңызды мәселеге айналуда.

Әрине, туындайтын бірінші мәселе - бірінші жолаушылар вагондарында беріліс қорабының ең көп таралған түрі велосипедтен алынған тізбекті жетек немесе әртүрлі диаметрлі белдік шығырларында әрекет ететін белдік жетек болды. Іс жүзінде белдік жетекте жағымсыз тосынсыйлар болған жоқ. Ол тізбектегі серіктестер сияқты шулы ғана емес, сонымен қатар ол сол кезде жүргізушілер «беріліс салатын салат» деп атаған қарапайым беріліс механизмдерінен белгілі болған тістерді сындыра алмады. Ғасырдың басынан бастап «үйкеліс дөңгелегі» деп аталатын, ілінісу немесе берілістері жоқ және Nissan мен Mazda-ны тороидтық беріліс қораптарында қолданатын эксперименттер жүргізілді (бұл туралы кейінірек талқыланады). Дегенмен, тісті доңғалақтардың баламалары да бірқатар елеулі кемшіліктерге ие болды - белдіктер ұзақ уақытқа созылған жүктемелерге және жылдамдықтың жоғарылауына төтеп бере алмады, олар тез босап, жыртылып қалды, ал үйкеліс доңғалақтарының «жатырлары» тым жылдам тозуға ұшырады. Қалай болғанда да, автомобиль өнеркәсібі пайда болғаннан кейін көп ұзамай тісті берілістер қажет болды және бұл кезеңде өте ұзақ уақыт бойы крутящийді берудің жалғыз нұсқасы болып қалды.

Механикалық берілістің тууы

Леонардо да Винчи тетіктерге арналған доңғалақты дөңгелектерді ойлап шығарды және шығарды, бірақ күшті, ақылға қонымды дәл және берік дөңгелектерді өндіру жоғары болат пен металл өңдеу станоктарын жасау үшін тиісті металлургиялық технологиялардың болуының арқасында 1880 жылы ғана мүмкін болды. жұмыстың жоғары дәлдігі. Тісті берілістердегі үйкеліс шығыны 2 пайызға дейін азаяды! Бұл редуктордың бір бөлігі ретінде таптырмайтын сәт болды, бірақ мәселе оларды біріктіруде және жалпы механизмге орналастыруда қалды. Жаңашыл шешімнің мысалы - 1897 жылғы Daimler Phoenix, онда әр түрлі өлшемдегі тісті дөңгелектер шынайы «жиналған», қазіргі түсінікке сәйкес, редуктор, төрт жылдамдықтан басқа, кері беріліс те бар. Екі жылдан кейін Packard «Н» әрпінің соңындағы редуктордың белгілі орналасуын қолданған алғашқы компания болды. Келесі онжылдықтарда редукторлар жоқ болды, бірақ механизмдер жұмысты жеңілдету үшін жетілдіріле берді. Алғашқы өндіріс машиналарын планеталық беріліс қорабымен жабдықтаған Карл Бенц 1929 жылы Cadillac пен La Salle жасаған бірінші синхронды беріліс қорабының пайда болуынан аман қалды. Екі жылдан кейін синхронизаторлар Mercedes, Mathis, Maybach және Horch, содан кейін басқа Vauxhall, Ford және Rolls-Royce машиналарында қолданылды. Бір деталь – барлығында синхрондалмаған бірінші беріліс болды, ол жүргізушілерді қатты тітіркендірді және арнайы дағдыларды қажет етті. Бірінші толық синхрондалған беріліс қорабын 1933 жылдың қазанында ағылшын Alvis Speed Twenty қолданды және оны әйгілі неміс компаниясы құрды, ол әлі күнге дейін «Gear Factory» ZF атауын алып жүр, біз оны өз тарихымызда жиі айтамыз. 30-шы жылдардың ортасында ғана синхронизаторлар басқа брендтерге орнатыла бастады, бірақ арзан автомобильдер мен жүк көліктерінде жүргізушілер берілісті жылжыту мен ауыстыру үшін редуктормен күресті жалғастырды. Шындығында, мұндай ыңғайсыздық мәселесінің шешімі бұрыннан бері әртүрлі беріліс құрылымдарының көмегімен іздестірілді, сонымен қатар тісті беріліс жұптарын үнемі біріктіруге және оларды білікке қосуға бағытталған - 1899 жылдан 1910 жылға дейін Де Дион Бутон. қызықты беріліс қорабын әзірледі, онда тісті доңғалақтар үнемі торға айналады және оларды қайталама білікке қосу шағын муфталар арқылы жүзеге асырылады. Panhard-Levasseur ұқсас дамуға ие болды, бірақ олардың дамуында тұрақты жұмыс істейтін тісті дөңгелектер білікпен түйреуіштер көмегімен мықтап байланысқан. Дизайнерлер, әрине, жүргізушілерді қалай жеңілдету және автокөліктерді қажетсіз зақымдан қорғау туралы ойлауды тоқтатпады. 1914 жылы Cadillac инженерлері үлкен қозғалтқыштардың қуатын қолдана алады және автокөліктерді электрлік ауысуға және беріліс қатынасын 4,04: 2,5: 1 -ге өзгерте алатын реттелетін соңғы жетегімен жабдықтай алады деп шешті.

20-30-шы жылдар жылдар бойы үздіксіз білім жинақтауының бөлігі болып табылатын керемет өнертабыстар уақыты болды. Мысалы, 1931 жылы француздық Cotal компаниясы руль дөңгелегіндегі шағын рычагпен басқарылатын электромагниттік ауыспалы қолмен беріліс қорабын жасады, ол өз кезегінде еденге орналастырылған шағын бос жүріс тетігімен біріктірілді. Біз соңғы мүмкіндікті атап өтеміз, өйткені ол автомобильде төрт кері беріліс болса, дәл сонша алға берілістерге ие болуға мүмкіндік береді. Сол кезде Коталдың өнертабысына Delage, Delahaye, Salmson және Voisin сияқты беделді брендтер қызығушылық танытты. Көптеген заманауи артқы жетекті берілістердің жоғарыда айтылған таңқаларлық және ұмытылған «артықшылығынан» басқа, бұл керемет беріліс қорабы сонымен қатар қозғалтқыш жүктемесіне байланысты жылдамдықтың төмендеуі кезінде берілістерді ауыстыратын Fleschel автоматты ауыстырғышымен «өзара әрекеттесу» мүмкіндігіне ие және шын мәнінде процесті автоматтандырудың алғашқы әрекеттерінің бірі.

40-50 жылдардағы автомобильдердің көпшілігінде үш беріліс болды, өйткені қозғалтқыштар 4000 айн / мин-дан аспады. Айналу, айналу моменті және қуат қисықтарының жоғарылауымен үш тісті доңғалақ айналым шеңберін қамтымайды. Нәтижесінде көтеру кезінде тән «таңғажайып» берілісі бар дисгармониялық қозғалыс және төменге ауысқанда шамадан тыс күш салу болды. Мәселенің логикалық шешімі 60-шы жылдары төрт жылдамдықты беріліс қорабына жаппай ауысу болды, ал 70-ші жылдардағы алғашқы бес жылдамдықты беріліс қораптары машинада модельдік бейнемен бірге осындай беріліс қорабының болуын мақтанышпен атап өткен өндірушілер үшін маңызды кезең болды. Жақында классикалық Opel Commodore иесі маған автокөлікті сатып алғанда, оның 3 берілісте болғанын және орташа 20 л / 100 км болатынын айтты. Ол беріліс қорабын төрт жылдамдықты беріліс қорабына ауыстырған кезде, тұтыну 15 л / 100 км құрады, ал ақырында бес жылдамдықты алғаннан кейін, соңғысы 10 литрге дейін төмендеді.

Бүгінгі күні бес тісті доңғалақты машиналар жоқ, ал алты жылдамдық ықшам модельдердің жоғары нұсқаларында қалыпты жағдайға айналуда. Алтыншы идея - көп жағдайда үлкен айналымдарда жылдамдықтың қатты төмендеуі, ал кейбір жағдайларда ол онша көп болмаған кезде және жылдамдықтың төмендеуі ауысқанда төмендейді. Көп сатылы трансмиссиялар дизельді қозғалтқыштарға ерекше жағымды әсер етеді, олардың агрегаттары жоғары моментті болады, бірақ дизельді қозғалтқыштың іргелі сипатына байланысты жұмыс ауқымы айтарлықтай төмендейді.

(ұстану)

Мәтін: Георгий Колев