Test Drive The History of Automotive Transmissions - Part 3

Σε αυτό το τελευταίο μέρος, θα βρείτε διάφορους τύπους σύγχρονων λύσεων σε αυτόν τον τομέα.

Σήμερα, ο κόσμος των κιβωτίων ταχυτήτων είναι πιο διαφοροποιημένος από ποτέ, και οι εταιρείες και οι προμηθευτές αυτοκινήτων δεσμεύονται από πολύπλοκες σχέσεις και συμφωνίες που οδηγούν στη δημιουργία προϊόντων εξαιρετικά υψηλής τεχνολογίας, από μικρά κιβώτια CVT έως αυτόματα κιβώτια XNUMX ταχυτήτων.

Στη δεκαετία του '50, όλα έμοιαζαν να παίρνουν μια κρυστάλλινη εικόνα: για τους Αμερικανούς, το αυτόματο κιβώτιο είναι πλέον πρωταρχικής σημασίας και για τους Ευρωπαίους, το χειροκίνητο κιβώτιο παραμένει προτεραιότητα. Ωστόσο, η ίδια δήλωση μπορεί να εφαρμοστεί στη δεκαετία του '70 - δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι η πραγματική «μηχανοποίηση» της Ευρώπης (Δυτικής) ξεκίνησε ακριβώς τότε, γιατί η δεκαετία του '80 είναι ακόμη χρόνια για να ξαναχτιστεί από τα ερείπια του πολέμου. Η ιστορία δείχνει ότι η εικόνα δεν ήταν πολύ διαφορετική στη δεκαετία του 2000, αν και σε ορισμένα μέρη στην Ευρώπη άρχισαν να εμφανίζονται αυτόματα σε πιο πολυτελή αυτοκίνητα. Μόλις τη δεκαετία του 90 η έλευση της ηλεκτρονικής διακυβέρνησης άρχισε να αλλάζει το ρεύμα προς όφελος των αυτόματων κιβωτίων ταχυτήτων και της Γηραιάς Ηπείρου. Αλλά ακόμη και το 80, όταν το μερίδιο του αυτοματισμού στα νέα αυτοκίνητα έφτασε το 15 τοις εκατό στις ΗΠΑ και το 4 τοις εκατό στην Ιαπωνία, μόνο το 5 τοις εκατό των Ευρωπαίων επέλεξε αυτή τη λύση. Φυσικά, δεν μπορεί κανείς να υποτιμήσει την ψυχολογική συνιστώσα σε αυτή την περίπτωση και την πολύ σκόπιμη επιθυμία των τελευταίων να αλλάξουν μόνοι τους ταχύτητα. Εκείνη την εποχή, ήταν ακόμη κυρίως 2002 και 6η ταχύτητα - μόλις το '8 η ZF παρουσίασε την πρώτη γενιά του εξατάχυτου κιβωτίου 8HP για να τους ανεβάσει στους XNUMXHP, επτά χρόνια αργότερα στην ZF XNUMXHP. Το τελευταίο γίνεται πραγματική επανάσταση, όχι μόνο με τον αριθμό των ταχυτήτων, αλλά και με την τέλεια λειτουργική άνεση, η οποία χάρη στους μηχανικούς της BMW και την ακριβή ενσωμάτωσή τους στην έβδομη σειρά έχει τελειοποιηθεί.

Αυτή είναι πραγματικά μια περίοδος απίστευτων αλλαγών γιατί εκείνη την εποχή η ZF συνέχιζε να προμηθεύει 4 ίππους για το Peugeot 407 και 5 ίππους για τη VW και τη Skoda. Στην πραγματικότητα, σε διάστημα 13 ετών, το μερίδιο των αυτόματων κιβωτίων ταχυτήτων παγκοσμίως έχει εκτοξευθεί στα ύψη, φτάνοντας το 46 τοις εκατό το 2014. Παρά την αύξηση του αριθμού των ταχυτήτων, το μέγεθος και το βάρος μειώνονται και υπάρχει ήδη κάτι για όλους εδώ. Ακόμη και μικρά αυτοκίνητα όπως το Honda Jazz θα έχουν κιβώτια διπλού συμπλέκτη. Η Mercedes και η ZF παρουσιάζουν εννέα βηματικές μονάδες διαδοχικά. Η ενεργή κοινή ανάπτυξη της GM και της Ford εργάζονται σκληρά σε ένα έργο αυτόματου κιβωτίου δέκα ταχυτήτων για να αντιμετωπίσουν την Chrysler στην Αμερική, η οποία στο μεταξύ κυκλοφορεί μια έκδοση με άδεια χρήσης του ZF 8HP. Ενώ η εξέλιξη των χειροκίνητων κιβωτίων κινείται προς καλύτερες ταχύτητες, απλοποίηση και ακριβέστερη αλλαγή ταχυτήτων, φέρνοντας ορισμένα αυτοκίνητα σε τέτοια τελειότητα που θα ήταν ιεροσυλία να τα στερήσεις, τα αυτόματα έχουν τώρα μια τεράστια ποικιλία επιλογών. Από όλα τα αυτοκίνητα με αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων που πωλήθηκαν το 2014, το 49 τοις εκατό είναι κλασικά αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων με 6 ή περισσότερες ταχύτητες και μόνο το 15 τοις εκατό έχει λιγότερες από 6 ταχύτητες. Τα CVT αποτελούν το 20 τοις εκατό, τα κιβώτια διπλού συμπλέκτη το 9 τοις εκατό και τα αυτοματοποιημένα μηχανικά κιβώτια μόλις το 3 τοις εκατό, όπως και τα κιβώτια ταχυτήτων υβριδικών και ηλεκτρικών οχημάτων. Αυτά τα στοιχεία κρύβουν ορισμένες αυστηρές ιδιαιτερότητες: το κύριο μερίδιο των κιβωτίων DSG, για παράδειγμα, βρίσκεται στην αγορά στην Ευρώπη, τα κλασικά στην Ευρώπη και τις ΗΠΑ και ένα υψηλό μερίδιο των κιβωτίων CVT είναι στην Ιαπωνία. Ταυτόχρονα, οι νέες μονάδες δεν είναι σε καμία περίπτωση βαρύτερες ή μεγαλύτερες από τους προκατόχους τους – αν το αυτόματο κιβώτιο 5 ταχυτήτων Mercedes του 2004 απαιτεί τέσσερις πλανητικές ταχύτητες και επτά συσκευές κλειδώματος, χάρη στην έξυπνη αρχιτεκτονική του, το νέο 9G-Tronic είναι αυτό διαχειρίζεται επίσης τέσσερα πλανητικά γρανάζια, αλλά με έξι συμπλέκτες ως στοιχεία ασφάλισης. Ένα πράγμα είναι ξεκάθαρο - πολύ σύντομα ακόμη και οι μάρκες μεσαίας κατηγορίας θα ακολουθήσουν τους κατασκευαστές ειδών πολυτελείας και τώρα θα προχωρήσουν σε κιβώτια με περισσότερες ταχύτητες - ένα καλό παράδειγμα αυτού είναι το γεγονός ότι η Opel βρίσκεται στα τελευταία στάδια ανάπτυξης ενός αυτόματου κιβωτίου οκτώ σχέσεων . Η ιδέα ενός αυτοκινήτου με αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων που κάνει τον κινητήρα να επιταχύνει άβολα και δημιουργεί μια περίεργη συνθετική αίσθηση είναι πλέον εντελώς στα χρονικά της ιστορίας.

Συμμαχίες και συμφωνίες

Ωστόσο, η Mercedes είναι μάλλον μια από τις εξαιρέσεις ως κατασκευαστής αυτοκινήτων που αναπτύσσει και παράγει τα δικά της κιβώτια ταχυτήτων. Τα Mazda, PSA και Hyundai/Kia είναι παρόμοια, αλλά στην πράξη οι περισσότεροι κατασκευαστές αυτοκινήτων δεσμεύονται σε μεγάλο βαθμό από περίπλοκες σχέσεις και κοινοπραξίες μεταξύ τους και με προμηθευτές κιβωτίων ταχυτήτων όπως η ZF και η Aisin. Με ένα αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων ZF 8 σχέσεων σε διάφορες παραλλαγές, για παράδειγμα, τα μοντέλα εξοπλίζονται από Audi, BMW και Rolls-Royce. Σύμφωνα με μια συμφωνία αδειοδότησης, η Chrysler παράγει το ίδιο κιβώτιο ταχυτήτων για τα μοντέλα Evasion, Chrysler και Jeep, αλλά και για τη Maserati και τη Fiat. Η GM κατασκευάζει το οκτατάχυτο Hydra-Matic στην ίδια την Corvette, αλλά συνεργάστηκε με την Aisin για να αναπτύξει ένα κιβώτιο οκτώ σχέσεων για την Cadillac και παρείχε αυτόματα κιβώτια στην BMW πριν από μια δεκαετία. Παράλληλα, ο αμερικανικός κολοσσός συνεργάζεται με τη Ford για την ανάπτυξη ενός κιβωτίου δέκα σχέσεων, ενώ η ευρωπαϊκή θυγατρική του Opel αναπτύσσει το δικό της κιβώτιο οκτώ σχέσεων. Οι Hyundai/Kia ανέπτυξαν επίσης το δικό τους κιβώτιο οκτώ σχέσεων. Η Getrag, η οποία εν τω μεταξύ έχει αποκτήσει εκτεταμένη εμπειρία στην παραγωγή κιβωτίων διπλού συμπλέκτη, προσφέρει τις μονάδες της τόσο για τα συμπαγή μοντέλα Ford και Renault, καθώς και για εκδόσεις BMW M, και οι δύο συμπλέκτες για αυτούς προμηθεύονται κυρίως από την LUK. Το περίφημο κιβώτιο ταχυτήτων DSG από τη VW και την Audi σχεδιάστηκε με τη βοήθεια της BorgWarner και το κιβώτιο ταχυτήτων για τη Veyron σχεδιάστηκε από τον Ricardo. Κιβώτιο ταχυτήτων με δύο συμπλέκτες και επτά ταχύτητες. Η Porsche PDK είναι έργο της... ZF, BorgWarner και Aichi Machine Industry, που αναπτύσσουν και παράγουν από κοινού το κιβώτιο ταχυτήτων για το Nissan GT-R.

Κλασικός διαγωνισμός αυτοματισμού

Στο προηγούμενο μέρος, σας είπαμε λεπτομερώς για τη δημιουργία και την ανάπτυξη κλασικών αυτόματων μεταδόσεων. Θα προσθέσουμε ότι σε παλαιότερες εκδόσεις, το υδραυλικό σύστημα υπό πίεση που ενεργοποιεί τα στοιχεία ασφάλισης (βλ. Παρακάτω) ελέγχεται μηχανικά με βάση το κενό στις πολλαπλές και χρησιμοποιεί έναν φυγοκεντρικό ρυθμιστή. Αργότερα όλα βασίζονται σε ηλεκτρονικά και παραμέτρους που σχετίζονται με τον έλεγχο κινητήρα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα νέα συνθετικά λάδια συμβάλλουν επίσης σημαντικά στην ακριβή απόδοση των σύγχρονων μεταδόσεων. Ωστόσο, η ταχεία ανάπτυξη των κλασικών αυτόματων κιβωτίων τα τελευταία χρόνια τους βοήθησε να γίνουν σήμερα αξεπέραστοι όσον αφορά την άνεση αλλαγής ταχυτήτων με εξαιρετική ομαλότητα και υψηλή ταχύτητα, και μέχρι στιγμής είναι οι κορυφαίοι στον αριθμό των γραναζιών (ήδη 9). Η γρήγορη αποσύνδεση του μετατροπέα ροπής τους καθιστά πιο αποτελεσματικούς και χωρίς διακοπή της πρόσφυσης, που τους φέρνει πιο κοντά στο DSG, οι χρόνοι μετατόπισης γίνονται όλο και μικρότεροι και με τη βοήθεια των συσσωρευτών πίεσης το σύστημα εκκίνησης δεν σταματά. ερώτηση. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ενώ τα λεωφορεία χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον κλασικά αυτόματα κιβώτια, η προτεραιότητα για τα μεγάλα φορτηγά είναι ένα χειροκίνητο κιβώτιο με αυτόματη αλλαγή πνευματικών ταχυτήτων.

Αυτόματες μεταδόσεις

Μόλις πριν από μια δεκαετία, το μέλλον τους φαινόταν πολλά υποσχόμενο… Αφού μπήκαν στον μηχανοκίνητο αθλητισμό τη δεκαετία του '80 και μεταπήδησαν σε διαδοχικά κιβώτια ταχυτήτων υψηλής ταχύτητας, είναι πλέον όλο και λιγότερο συνηθισμένα στα αυτοκίνητα παραγωγής, δίνοντας τη θέση τους στα κιβώτια ταχυτήτων δύο ταχυτήτων. συμπλέκτης. Οι επιλογές μηχανικής μετάδοσης με πνευματική και υδραυλική αλλαγή ταχυτήτων παραμένουν η προτεραιότητα για τα φορτηγά και οι διαδοχικές για τα αγωνιστικά αυτοκίνητα. Το τελευταίο είναι ένα μάλλον παράδοξο γεγονός και υποστηρίζεται από τη FIA από την επιθυμία να μειώσει το κόστος. Έχει φτάσει στο σημείο που σύντομα όλα τα μονοθέσια της Formula 1 είναι πιθανό να παίρνουν κιβώτια ταχυτήτων από τον ίδιο προμηθευτή. Επιπλέον, είναι περιορισμένα σε υλικά, και στον αριθμό των ταχυτήτων και στο πλάτος των ταχυτήτων - μια μάλλον περίεργη απόφαση στο πλαίσιο της εισαγωγής νέων turbo κινητήρων.

Στην πραγματικότητα, όλα ξεκίνησαν ως επανάσταση στην ακραία θερμοκοιτίδα Formula 1, και ο εννοιολογικός δημιουργός του ήταν ο επικεφαλής σχεδιαστής της Ferrari στα μέσα της δεκαετίας του '80, John Barnard. Η βαθιά του ιδέα στην πράξη δεν είναι να βρει έναν νέο τρόπο αλλαγής, αλλά να εξαλείψει τους πολύπλοκους και βαρείς μηχανισμούς στην καμπίνα του αυτοκινήτου. Δεδομένου ότι εκείνη την εποχή υπήρχε ήδη μια τεχνολογική βάση με τη μορφή ηλεκτροϋδραυλικών συσκευών (ως στοιχείο της ενεργής ανάρτησης των αυτοκινήτων), αποφάσισε ότι ένας τέτοιος ενεργοποιητής θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για το σκοπό αυτό. Δεν είναι καν να αφαιρέσετε πρώτα το πεντάλ του συμπλέκτη. Τα πρώτα πρωτότυπα περιελάμβαναν συσκευές για την αλλαγή κάθε ταχύτητας και αυτή η λύση επέτρεψε τη μετακίνηση των μοχλών του τιμονιού. Μόνο τότε ήρθε η ιδέα να απελευθερώσετε το πεντάλ του συμπλέκτη και να το ανοίξετε ταυτόχρονα με τη βοήθεια του ηλεκτρονικού εγκεφάλου ελέγχου. Αυτή η αρχιτεκτονική και οι βελτιώσεις μικροεπεξεργαστή, καθώς και η εισαγωγή ηλεκτρονικά ελεγχόμενων γκαζιών, επιτρέπουν την πλήρως αυτόματη αλλαγή ταχυτήτων. Θα είναι αυτό το τελευταίο καρφί στο φέρετρο ενός κλασικού αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων - τη δεκαετία του 'XNUMX, τέτοιες φωνές άρχισαν να ακούγονται όλο και περισσότερο. Επιπλέον, τα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων βελτιώνονται ραγδαία, προχωρώντας σε μια εντελώς νέα αρχιτεκτονική με διατεταγμένη (διαδοχική) σχεδίαση, στην οποία οι μοχλοί των συστημάτων αλλαγής ταχυτήτων τοποθετούνται σε κανάλια ή ακολουθούν το περίγραμμα ενός περιστρεφόμενου τυμπάνου.

Κλασικό αυτόματο τώρα με χειροκίνητη παράκαμψη

Αλλά την ίδια στιγμή που τα ημιαυτόματα κιβώτια που βασίζονται σε χειροκίνητα κιβώτια έκαναν τα πρώτα τους βήματα στο μεγάλο άθλημα, η Porsche έλυσε το αντίθετο πρόβλημα δημιουργώντας ένα κλασικό αυτόματο κιβώτιο με δυνατότητα αλλαγής ταχυτήτων χρησιμοποιώντας μοχλούς στο τιμόνι. Φυσικά, η μετάδοση ανήκει στην ZF, η οποία μαζί με τη Bosch παίζει πρωταγωνιστικό ρόλο στο έργο (η Porsche δημιουργεί την κύρια ιδέα και οδηγεί το έργο, η ZF αναπτύσσει τον εξοπλισμό και η Bosch είναι η διαχείριση). Η υλοποίηση του έργου αποδεικνύεται με τη μορφή πρόσθετου εξοπλισμού για τα 911 και 968 και αργότερα η Audi και η Mitsubishi αγοράζουν άδειες για το έργο. Το όνομα αυτού του κιβωτίου tiptronic προέρχεται από τη γερμανική λέξη tippen (σπρώχνω) λόγω της ικανότητας αλλαγής ταχυτήτων πιέζοντας και τραβώντας ένα μοχλό. Αυτός ο τύπος κιβωτίου ταχυτήτων έχει ήδη τη λειτουργία αλλαγής του τρόπου λειτουργίας του ανάλογα με το στυλ οδήγησης του οδηγού.

Εν τω μεταξύ, η δημιουργία του John Barnard έχει τη σωστή θέση στα αυτοκίνητα -φυσικά, για όσους έχουν σπορ πνεύμα, ή τουλάχιστον με αξιώσεις γι' αυτό- όπως η Ferrari F360 Modena και η πολύ πιο μέτρια Alfa 147 Selespeed με διαδοχική μετάδοση (βάσει σε ένα στάνταρ κιβώτιο πέντε ταχυτήτων με πρόσθετο επιλογέα ταχυτήτων και τον εγκέφαλο Magnetti-Marelli Αλλά, όπως αναφέραμε, η γέννηση του κιβωτίου διπλού συμπλέκτη φαινόταν να κατακαίει τις φιλοδοξίες των αυτόματων κιβωτίων στον κόσμο των μεγάλων αυτοκινήτων και το τελευταίο στράφηκε σε πιο μέτρια μοντέλα και τη δυνατότητα πιο φθηνού αυτοματισμού των υπαρχόντων κιβωτίων ταχυτήτων (όπως το Opel Easytronic έλαβε εν τω μεταξύ τη νέα του, τρίτη έκδοση). Αυτό υλοποιείται με απλούστερα μέσα από τη σειριακή αρχιτεκτονική - για αυτό χρησιμοποιείται μια πρόσθετη μονάδα ελέγχου, η οποία είναι ήδη αρκετά συμπαγής. Ωστόσο, η λύση στο μακροχρόνιο όνειρο των σχεδιαστών για συγχρονισμένη αυτόματη αλλαγή και απεμπλοκή παραμένει απλώς μια ουτοπία - στην πράξη αυτό δεν συμβαίνει ποτέ και όλα τα κιβώτια αυτού του τύπου υποφέρουν από έλλειψη αρμονικής αλλαγής ταχύτητας από τη μια ταχύτητα στην άλλη. . Οι κατασκευαστές σπορ αυτοκινήτων έχουν επικεντρωθεί στα κιβώτια διπλού συμπλέκτη (DCT ή DSG). Χαρακτηριστικό παράδειγμα προς αυτή την κατεύθυνση είναι η συνεργασία BMW και Getrag, η οποία υλοποιήθηκε ως διαδοχικό κιβώτιο SMG για την προηγούμενη γενιά M5 και μετατράπηκε σε επτατάχυτο κιβώτιο DCT για την τρέχουσα.

Με δύο συμπλέκτες χωρίς διακοπή έλξης

Όλα ξεκίνησαν το 2003 όταν η VW παρουσίασε το Direct Shift Transmission (ή Direct Schalt Getriebe στα γερμανικά) που αναπτύχθηκε από κοινού με την BorgWarner. Μόλις παρουσιάστηκε, έδειξε την ικανότητα να αλλάζει ταχύτερα και χωρίς τραντάγματα χειροκίνητων και αυτόματων κιβωτίων, χωρίς απώλεια πρόσφυσης και χωρίς υποβάθμιση της κατανάλωσης λόγω έλλειψης μετατροπέα. Ωστόσο, η επιστροφή στην ιστορία δείχνει ότι η Audi χρησιμοποίησε ένα παρόμοιο κιβώτιο ταχυτήτων στα αυτοκίνητα ράλι της στα μέσα της δεκαετίας του '80 (όπως το Sport Quattro S1 Pikes Peak), αλλά η τεχνολογία θα πρέπει να περιμένει λίγο πριν να είναι διαθέσιμα αρκετά γρήγορα ηλεκτρονικά συστήματα. έλεγχος για παραγωγή σειρών, κατάλληλα υλικά ζεύξης και γρήγοροι υδραυλικοί ενεργοποιητές. Σε αντίθεση με ένα συμβατικό κιβώτιο ταχυτήτων, το DSG έχει δύο ομοαξονικούς άξονες, ο καθένας με τον δικό του συμπλέκτη. Αυτοί οι σύνδεσμοι είναι διατεταγμένοι ομόκεντρα μεταξύ τους, με τον εξωτερικό να συνδέεται με το εσωτερικό των δύο αξόνων και τον εσωτερικό με το κοίλο εξωτερικό τμήμα. Ο ένας από τους άξονες δέχεται μονούς και ο άλλος - ζυγούς γρανάζια. Όταν, για παράδειγμα, μπαίνει η πρώτη ταχύτητα, η δεύτερη είναι ήδη προετοιμασμένη και η εμπλοκή πραγματοποιείται με ταυτόχρονη απεμπλοκή της μίας και εμπλοκή της άλλης χωρίς διακοπή της πρόσφυσης. Τα γρανάζια κινούνται με κλασικούς συγχρονιστές, αλλά αντί για μηχανικές ράβδους και πιρούνια, αυτό γίνεται με υδραυλικά στοιχεία. Οι πολύδισκοι συμπλέκτες διαφέρουν στη σχεδίαση από αυτούς των μηχανικών κιβωτίων ταχυτήτων και από αυτή την άποψη είναι κοντά στους μηχανισμούς που λειτουργούν ως στοιχεία ασφάλισης στα αυτόματα - η ανάπτυξή τους συνέβαλε στην εξέλιξη του DSG. Ωστόσο, οι δύο τύποι δεν μοιάζουν μόνο ως προς το άνοιγμα και το κλείσιμο των υδραυλικών συμπλεκτών, αλλά και ως προς τον ηλεκτρονικό έλεγχο που βασίζεται σε πολλαπλούς αισθητήρες. Σε προηγούμενες εκδόσεις, το κιβώτιο ταχυτήτων διέθετε συμπλέκτες λουτρού λαδιού για καλύτερη μεταφορά θερμότητας, αλλά με την πρόοδο στα υλικά, πλέον χρησιμοποιούνται πιο αποτελεσματικοί ξηροί συμπλέκτες. Τα κιβώτια DSG αποτελούν πλέον προτεραιότητα κυρίως για σπορ μοντέλα, αλλά συχνά χρησιμοποιούνται και ως εναλλακτική λύση για συμπαγή και μικρά μοντέλα όπως Ford Focus και Renault Megane (εξοπλισμένο με Getrag), VW Golf, Audi A3, Skoda Octavia (VW-BorgWarner). αυτόματο και αυτοματοποιημένο. Έτσι σήμερα, με τη βοήθεια των ηλεκτρονικών, όλα τα είδη αυτόματων κιβωτίων ταχυτήτων έχουν τη δυνατότητα να αλλάζουν μηχανικά διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας των αυτόματων μηχανών.

Και τι συνέβη στο μεταβλητή εν τω μεταξύ;

Η ιδέα μιας συνεχώς μεταβλητής μετάδοσης είναι τόσο παλιά όσο ο κόσμος και τα έργα περιλαμβάνουν πολλές παραλλαγές. Το πρόβλημά τους είναι συνήθως ότι δεν υπάρχουν γρανάζια και η μεταφορά της ροπής στις συρόμενες επιφάνειες οδηγεί στην πυγμαχία. Πίσω στις αρχές του 20ου αιώνα, η ελβετική Weber είχε μια τέτοια μετάδοση, αλλά μόνο το 1955 οι αδελφοί Dorn κατάφεραν να δημιουργήσουν μια πρακτική λύση αυτού του είδους - η τελευταία εμφανίστηκε με τη μορφή Variomatic στο ολλανδικό αυτοκίνητο DAF. Το κύριο πρόβλημα με μια απλή και πολλά υποσχόμενη αδιάλειπτη αλλαγή σε ένα ευρύ φάσμα σχεδίων με αξονικά μετατοπισμένους υδραυλικούς ενεργοποιητές και κωνικά στοιχεία που συνδέονται με έναν λοξότμητο ιμάντα είναι η φθορά τους. Ως εκ τούτου, σε μεταγενέστερα σχέδια, αντικαταστάθηκε από ένα μεταλλικό στοιχείο τμηματοποιημένο από χάλυβα υψηλής τριβής, στο οποίο η κίνηση δεν γίνεται με τράβηγμα, αλλά με ώθηση, το οποίο παρέχει υψηλότερη ροπή. Στα τέλη της δεκαετίας του '80, πολλές εταιρείες όπως η Ford, η Fiat, η Subaru και η ZF άρχισαν τη συμπαραγωγή με τη Van Doorne και για να μεταδώσει περισσότερη ροπή από το 2000, η ​​Audi δημιούργησε ένα κιβώτιο CVT χρησιμοποιώντας μια αλυσίδα. Το 2003, η Nissan, η οποία σίγουρα σέβεται αυτά τα κιβώτια, χάρη σε μεγάλο βαθμό στον τοπικό κατασκευαστή Jatco, εξόπλισε το Murano με κιβώτιο ταχυτήτων CVT και η τρέχουσα έκδοση αυτόματου κιβωτίου του Subaru Legacy χρησιμοποιεί ένα από την LUK.

Πίσω στα τέλη του 19ου αιώνα, δημιουργήθηκαν τα πρώτα κιβώτια ταχυτήτων CVT, τα οποία χρησιμοποιούσαν άμεση εμπλοκή με δίσκους διαφορετικών διαμέτρων και στη δεκαετία του 20, η Citroen και η GM παρήγαγαν για πρώτη φορά τις πρώτες εκδόσεις παραγωγής. Το ενδιαφέρον τους για αυτή την τεχνολογική λύση επέστρεψε στα τέλη της δεκαετίας του '80, και πάλι με την ανάπτυξη υλικών, και θεματοφύλακάς της ήταν η βρετανική εταιρεία Torotrak και η προαναφερθείσα Jatco - η τελευταία ως ηγέτης στις μεταδόσεις CVT. Πρόσφατα, όλο και περισσότερες νέες λύσεις αυτού του είδους εμφανίζονται, όπως το Double Rollet CVT Ultimate Transmission, που δεν έχουν δείξει ακόμη τη βιωσιμότητά τους.

Σε μια τυπική μετάδοση CVT, ένα μικρό πλανητικό γρανάζι τοποθετείται συνήθως μπροστά από το κύριο γρανάζι για να παρέχει εμπρός, αντίστροφη και ουδέτερη ταχύτητα. Διάφορες αρχικές λύσεις χρησιμοποιούν μαγνητικούς συνδετήρες ή έναν τυπικό μετατροπέα (Subaru ή ZF Ecotronic CVT). Τα κιβώτια CVT, τα οποία έχουν παραμεληθεί εδώ και πολύ καιρό τα τελευταία χρόνια, προσελκύουν και πάλι αυξημένο ενδιαφέρον, ειδικά από ιαπωνικούς κατασκευαστές. Εξακολουθούν να έχουν μεγάλο μερίδιο στη συνολική παραγωγή αυτόματων μεταδόσεων. Οι τεχνολογίες μετάδοσης της Bosch λειτουργούν όλο και περισσότερο σε αυτόν τον τομέα. Όπως και με άλλους, νέα υλικά και ηλεκτρονικά έρχονται στη διάσωση.

Βασικός σχεδιασμός κλασικού αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων

Στο νέο της κιβώτιο 9G-Tronic, η Mercedes χρησιμοποιεί τον λεγόμενο υδροδυναμικό μετατροπέα ροπής, ο οποίος είναι μια εξαιρετικά περίπλοκη συσκευή, αλλά η αρχή λειτουργίας του δεν διαφέρει από αυτή των πρώτων τέτοιων συσκευών (βλ. φωτογραφία). Στην πράξη, αποτελείται από μια αντλία συνδεδεμένη με τον σφόνδυλο του κινητήρα, έναν στρόβιλο συνδεδεμένο με γρανάζια και ένα ενδιάμεσο στοιχείο που ονομάζεται στάτορας. Η δυναμική των ρευστών σε αυτή τη συσκευή είναι εξαιρετικά περίπλοκη, αλλά απλώς το λάδι που τοποθετείται σε αυτήν αντλείται γύρω από την περιφέρειά της με κυκλική κίνηση, παρόμοια με την κορυφή του Σχήματος 8, αλλά σε μια τρισδιάστατη έκδοση στην οποία οι τεμνόμενες γραμμές είναι μετατοπισμένες. σε σχέση μεταξύ τους. Το συγκεκριμένο σχήμα των πτερυγίων του στροβίλου, ως ένδειξη του βραχίονα, είναι στην πραγματικότητα μια εξαιρετικά υπολογισμένη καμπυλότητα που απορροφά βέλτιστα τη δύναμη της ροής, η οποία, με τη σειρά της, αλλάζει κατεύθυνση απότομα. Ως αποτέλεσμα, η ροπή αυξάνεται. Δυστυχώς, μόλις αλλάξει η κατεύθυνση, η ροή έχει ήδη αρνητικό αποτέλεσμα, επειδή κατευθύνεται πίσω στα πτερύγια της αντλίας. Εδώ ο στάτορας έρχεται στη διάσωση, ο ρόλος του οποίου είναι να αλλάξει την κατεύθυνση της ροής, και αυτό το στοιχείο είναι που μετατρέπει τη συσκευή σε μετατροπέα ροπής. Είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να διαθέτει μηχανισμό ασφάλισης που το κρατά ακίνητο κάτω από αυτή την πίεση. Ως συνέπεια όλων των παραπάνω, κατά την εκκίνηση, η μεγαλύτερη αύξηση της ροπής. Αν και η ροή αντιστρέφεται με μια ορισμένη ταχύτητα, καθώς η περιφερειακή της ταχύτητα του στροβίλου αυξάνεται σταδιακά προς την αντίθετη κατεύθυνση, η καθαρή ταχύτητά της γίνεται η ίδια με την κατεύθυνση της τουρμπίνας. Για να το καταλάβετε αυτό, φανταστείτε ότι οδηγείτε ένα τραμ με 50 km/h και αναπηδάτε μια μπάλα πίσω με 30 km/h. Σε αυτήν την περίπτωση, η ροή λαδιού περνά πίσω από τα πτερύγια του στάτη, το μπλοκάρισμα απενεργοποιείται και αρχίζει να περιστρέφεται ελεύθερα, και όταν επιτευχθεί το 20 τοις εκατό της ταχύτητας της αντλίας, η ροή του στροβίλου γίνεται ακτινική και η αύξηση της ροπής σταματά. Έτσι, το αυτοκίνητο ξεκινά και επιταχύνει, αλλά αυτό συνδέεται πάντα με απώλειες, ακόμη και με σύγχρονες μονάδες. Στις σύγχρονες μεταδόσεις, λίγο μετά την εκκίνηση, ο μετατροπέας απενεργοποιείται, ή μάλλον, η δράση του μπλοκάρεται με τη βοήθεια του λεγόμενου. συμπλέκτης κλειδώματος, που αυξάνει τη συνολική απόδοση του κιβωτίου ταχυτήτων. Σε υβριδικές εκδόσεις, όπως η ZF 90HP, αντικαθίσταται από έναν ηλεκτροκινητήρα που αυξάνει τη ροπή και σε ορισμένες λύσεις, όπως η AMG 8G-DCT, ο μετατροπέας αντικαθίσταται από ένα σετ συμπλέκτη πλάκας. Και όμως - για τη βελτιστοποίηση της δυναμικής της ροής λαδιού, σε ορισμένες περιπτώσεις, τα πτερύγια του στάτη έχουν μια μεταβαλλόμενη γωνία προσβολής, η οποία, ανάλογα με την κατάσταση, αλλάζει τη ροπή.

Σετ πλανητικών γραναζιών

Όπως αναφέρθηκε στην προηγούμενη ενότητα, το πλανητικό γρανάζι επιλέχθηκε ως το καταλληλότερο εργαλείο λόγω της ικανότητάς του να χειρίζεται διάφορα γρανάζια χωρίς γρανάζια ή συγχρονιστές. Ο μηχανισμός είναι ένα γρανάζι (στεφάνι) με εσωτερικά δόντια, ένα ηλιόλουστο γρανάζι και πλανητικές ρόδες που το τρίβουν και συνδέονται με τον δακτύλιο της κορώνας, που συνδέονται με έναν κοινό οδηγό. Όταν ένα από τα στοιχεία (κορώνα, οδηγός ή τροχός) είναι κλειδωμένο, η ροπή μεταφέρεται μεταξύ των άλλων δύο και η σχέση μετάδοσης εξαρτάται από τη σχεδίαση. Τα στοιχεία ασφάλισης μπορεί να είναι συμπλέκτες ή φρένα ζώνης και ενεργοποιούνται από υδραυλικούς ενεργοποιητές μηχανικά σε παλαιότερα κιβώτια ταχυτήτων και ηλεκτρονικά ελεγχόμενα σε νεότερα. Ακόμη και τα πρώιμα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων όπως το GM Hydra-Matic ή το Chrysler Torque-Flite δεν χρησιμοποιούσαν συμβατικά πλανητικά γρανάζια αλλά σύνθετα σχέδια όπως του Simpson. Το τελευταίο πήρε το όνομά του από τον δημιουργό του, τον Αμερικανό μηχανικό Howard Simpson, και περιλαμβάνει δύο εντελώς πανομοιότυπα πλανητικά (επικυκλικά) γρανάζια, στα οποία ένα από τα μέρη του δεύτερου συνδέεται με το πρώτο (για παράδειγμα, ένας οδηγός με έναν ηλιακό τροχό). Σε αυτή την περίπτωση, τα στοιχεία στερέωσης είναι δύο συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων, δύο ιμάντες φρένων, καθώς και ένας μονόδρομος συμπλέκτης που παρέχει άμεση μετάδοση της ροπής. Ένας τρίτος μηχανισμός, που παρέχει το λεγόμενο overdrive, μπορεί να προστεθεί ξεχωριστά στο κιβώτιο ταχυτήτων. Ορισμένα πιο μοντέρνα σχέδια χρησιμοποιούν ένα πιο περίπλοκο από το συμβατικό πλανητικό εργαλείο, όπως το Ravigneaux (που πήρε το όνομά του από τον δημιουργό του, Paul Ravigneau), το οποίο συνδυάζεται με ένα και δύο τυπικά γρανάζια για να αυξήσει τον αριθμό των ταχυτήτων σε πέντε. Περιλαμβάνει μια κοινή κορώνα και έναν συνδυασμό δύο διαφορετικών τύπων δορυφόρων και ηλιακών τροχών, μεταξύ των οποίων λαμβάνουν χώρα ακόμη πιο περίπλοκες ροές ενέργειας. Το πρώτο αυτόματο κιβώτιο 6 σχέσεων της ZF, που παρουσιάστηκε το 2002, χρησιμοποιεί τον μηχανισμό Lepelletier (σχεδιαστής Paul Lepelletier), ο οποίος είχε ως αποτέλεσμα λιγότερα εξαρτήματα, λιγότερο βάρος και όγκο. Η ευφυΐα των σύγχρονων λύσεων έγκειται κυρίως στην ικανότητα, χάρη στην ανάλυση υπολογιστή, να ενσωματώνουν πιο συμπαγείς μηχανισμούς ασφάλισης, άξονες και γρανάζια, επιτρέποντας σε περισσότερα στοιχεία να αλληλεπιδρούν και, επομένως, να επιτυγχάνουν περισσότερα γρανάζια.

Στην πρώτη γραμμή των 9 ταχυτήτων: Mercedes 9G-Tronic.

Το νέο κιβώτιο Mercedes 9G-Tronic έχει σχέση μετάδοσης (σχέση μετάδοσης από πρώτο έως ένατο) 9,15. Έτσι, εξοπλισμένο με αυτό το κιβώτιο, το E 350 Bluetec μπορεί να ταξιδέψει με ένατη ταχύτητα στα 120 km / h στις μόλις 1350 rpm. Η ικανότητα κίνησης σε χαμηλότερες ταχύτητες υποστηρίζεται επίσης από ένα αποσβεστήρα διπλής στρέψης που αντικαθιστά το σφόνδυλο, σε συνδυασμό με μια φυγοκεντρική συσκευή εκκρεμούς. Αν και μπορεί να διαχειριστεί ροπή έως και 1000 Nm, αυτό το σύστημα μετάδοσης κίνησης, που βασίζεται σε μεγάλο αριθμό προσομοιώσεων υπολογιστών, είναι ελαφρύτερο και πιο συμπαγές από πριν. Το περίβλημα δύο τεμαχίων είναι κατασκευασμένο από αλουμίνιο στον μετατροπέα υδροδυναμικής ροπής και κράματα μαγνησίου διαφορετικά με στροφαλοθάλαμο πολυμερούς. Πραγματοποιήθηκαν πολυάριθμες αναλύσεις πριν επιτευχθεί η δυνατότητα πραγματοποίησης εννέα γραναζιών με μόνο τέσσερα πλανητικά γρανάζια. Αυτό το κιβώτιο θα χρησιμοποιηθεί ευρέως σε άλλα μοντέλα εγκάρσιας βάσης και το DSG θα χρησιμοποιηθεί για συμπαγή μοντέλα.

Φανταστική ανάκρουση ZF: 9HP

Οι ρίζες του 9HP μπορούν να εντοπιστούν από το 2006 όταν η ZF αποφάσισε να επιστρέψει στο εγκάρσιο τμήμα (τα προηγούμενα προϊόντα ήταν μεταδόσεις τεσσάρων ταχυτήτων και CVT, οι οποίες διακόπηκαν στα τέλη της δεκαετίας του '90). Συνήθως χρειάζονται περίπου 4 χρόνια για να αναπτυχθεί, αλλά η εταιρεία δεν θέλει να επανέλθουν με ένα 6-τάχυτο αυτόματο επειδή υπάρχουν ήδη. Το γεγονός ότι η εταιρεία διαρκεί 7 χρόνια για να ολοκληρώσει τον στόχο, μιλάει για την τεράστια σχεδιαστική δουλειά που δημιουργήθηκε για τη δημιουργία αυτής της μετάδοσης. Η λύση είναι μια απίστευτα υψηλής τεχνολογίας λύση που, ακόμη και στην έκδοση 480 Nm, ζυγίζει μόνο 86 κιλά. Χάρη στο νέο κιβώτιο ταχυτήτων, η κατανάλωση καυσίμου μειώνεται κατά περίπου 10 τοις εκατό σε σύγκριση με ένα κιβώτιο 6 ταχυτήτων και σε σταθερή ταχύτητα 120 km / h η μείωση είναι 16 τοις εκατό. Η έξυπνη αρχιτεκτονική περιλαμβάνει την τοποθέτηση τεσσάρων πλανητικών γραναζιών που είναι τοποθετημένα μεταξύ τους και την προσθήκη πρόσθετων συνδετήρων ακίδων που έχουν λιγότερη υπολειπόμενη τριβή όταν είναι ανοιχτά. Ένα σύστημα απόσβεσης πολλαπλών σταδίων έχει προστεθεί στον μετατροπέα ροπής.

Κείμενο: Georgy Kolev