Задача каждой коробки передач заключается в том, чтобы позволить гонщику двигаться в наиболее благоприятном диапазоне характеристик силового агрегата, используя соответствующее передаточное отношение. Вот что говорится в определении, используемом в технических школах. Однако на практике, чтобы точно понять принцип работы коробки передач, стоит сослаться на езду на велосипеде и смену заднего переключателя, так как это заставит каждого осознать необходимость использования коробки передач.
При старте и движении в гору передаточное отношение должно быть больше (это означает, что задействовано большее колесо на заднем переключателе), а на высоких скоростях передаточное отношение маленькое (мы переключаемся на самое маленькое колесо). Между этими крайними значениями находится ряд промежуточных передаточных чисел, которые изменяются во время движения. Такая регулировка гарантирует, что мы не запыхаемся и не чувствуем чрезмерной усталости, а кроме того, при равной нагрузке на мышцы ног мы едем плавно. Конечно, когда мы меняем передаточное число, зависит от самого гонщика и его физической работоспособности. Это не отличается от двигателя внутреннего сгорания.
Только правильный выбор передаточного числа гарантирует, что двигатель будет работать без чрезмерных нагрузок, которые означали бы повышенное сгорание топлива и более высокую (неблагоприятную) рабочую температуру или худшие эксплуатационные характеристики. Поэтому с самого начала моторизации велись работы по созданию коробок передач, которые позволяли бы точно и удобно выбирать передаточное число. Также было уделено внимание разработке переключения передаточного числа без участия водителя, в наиболее оптимальный момент для данной нагрузки. Настоящим прорывом в этой области стала – представленная в 1938 году – конструкция трансмиссии hydramatic, состоящая из гидрокинетического сцепления и набора планетарных передач, управляемых крутящим моментом двигателя и степенью открытия дроссельной заслонки. Эта коробка передач (разработанная американцем гастоном флейшем) впервые была использована в автомобилях oldsmobile в 1940 году, и вскоре другие производители начали выпускать коробки передач с конструкцией, аналогичной hydramatic. Между 1948 и 1955 годами все производители легковых автомобилей в США представили автоматические трансмиссии, которые быстро стали доминирующими (например. Трансмиссия hydramatic была представлена на автомобилях pontiac в 1948 году. И сразу же устанавливалась на 70% проданных автомобилей). Однако это не было идеальным решением. Проблема заключалась в худшей динамике автомобиля, более высоком расходе топлива и гораздо более высокой цене автоматических моделей. Именно поэтому европейские производители на опустошенном после войны континенте не выбирали автоматические коробки передач. Хотя они использовались уже в 1950-х годах, они предлагались только в автомобилях класса люкс: rolls-royce в 1952 году., и daimler-benz в 1961 году.
Кроме того, решения, предложенные в 1990-х и даже в начале 2000-х годов, все еще были далеки от идеала. Автомобили были не только медленнее и менее динамичными, но и потребляли значительно больше топлива (данные 2004 года – opel vectra 2.2 147 KM: пр.С. 10,2 сек/10,8 сек, средний расход в городе 11,9 л/100 км – 13,6 л/100 км, VW passat 1.8 150 M: пр.С. 9,2 сек/10,5 сек, средний расход в городе 11,4 л/100 км -13,4 л/100 км)
Европейский прорыв: CVT
Определенным новшеством стала бесступенчатая трансмиссия (CVT), разработанная голландской компанией DAF в 1958 году.Continously variable transmission), в которой текущее передаточное число определяется коническими колесами, взаимодействующими с ремнем или цепью. DAF из-за низкой рентабельности производства продал подразделение легковых автомобилей шведской компании volvo, и вместе с заводом также перенял очень современный, почти законченный дизайн более поздней модели, известной как volvo 300. Именно эта модель сделала трансмиссию CVT знаменитой.
Как работает CVT?
CVT – это особый вид ременной передачи, используемый в легковых автомобилях. Каждый из двух шкивов состоит из половинок в виде плоских конусов, которые можно сдвигать ближе или дальше друг от друга и таким образом регулировать глубину, на которую ремень коробки передач входит между конусами – и тем самым эффективный диаметр колеса в месте его контакта с ремнем. Сближая половины одного колеса и отдаляя другую половину – или наоборот – вы можете плавно менять пропорцию. Гидравлические цилиндры отвечают за регулировку положения полуосей колес. В настоящее время система управляется компьютером, который синхронизирует работу трансмиссии и двигателя с учетом скорости автомобиля, положения педали акселератора, скорости нажатия на педаль акселератора и т.Д.
Поскольку трансмиссия передает большой крутящий момент при динамичном старте и разгоне, ремень трансмиссии представляет собой стальной ремень с клиновидными накладками для обеспечения постоянного контакта со шкивами.
Несмотря на это решение, жесткий стиль вождения может подвергнуть трансмиссию преждевременному износу.
Чтобы исправить ситуацию, конструкторы toyota добавили к классическому CVT дополнительную передачу, которая снимает нагрузку на ременную передачу во время запуска и начальной фазы разгона. Новая трансмиссия direct shift-CVT, уже представленная в новейшем городском кроссовере lexus UX, обеспечивает плавность работы CVT и при этом позволяет ускоряться с места, не уступая механической коробке передач. Использование планетарной коробки передач также позволило расширить рабочий диапазон CVT в зоне высоких передач и, за счет снижения нагрузки, уменьшить габариты всего агрегата.
Коробки передач CVT используются или использовались в volvo, audi, renault, subaru, toyota. Nissan,
Трансмиссия e-CVT
Стоит отметить, что функции бесступенчатой трансмиссии также выполняет система, состоящая из планетарной коробки передач, электродвигателя и генератора, которая лежит в основе гибридных приводов toyota и lexus. В этой системе, известной как e-CVT, планетарная коробка передач распределяет крутящий момент и скорость двигателя внутреннего сгорания между колесами автомобиля и генератором, а электродвигатель, питающийся от генератора и тяговой батареи, поддерживает крутящий момент двигателя внутреннего сгорания во время динамичного старта и ускорения. Дополнительным преимуществом, не предлагаемым CVT, является энергия, рекуперируемая гибридной системой во время рекуперативного торможения, которая вносит основной вклад в снижение расхода топлива.
Трансмиссии e-CVT используются в toyota, lexus
Преимущества и недостатки бесступенчатых трансмиссий
Преимущества – при осторожном вождении
- Оптимальный подбор передаточного отношения к параметрам двигателя
- Отличная гибкость без перебоев в передаче крутящего момента на колеса
- Бесшумная работа
- Низкий расход топлива при плавном нажатии на педаль акселератора
Недостатки – при резком ускорении
- Характерное увеличение оборотов двигателя и медленное увеличение скорости автомобиля
- Значительный шум двигателя, предшествующий увеличению скорости
- Более медленный разгон, чем с DSG
- Высокий расход топлива при динамичной работе педали акселератора, значительно превышающий показатели на моделях с механической коробкой передач
Для кого трансмиссия CVT?
Для людей, которые любят спокойную езду без резких ускорений. Они также идеально подходят для двигателей с турбонаддувом и высоким и постоянным крутящим моментом (например. Subaru levorg 170 л.С.), где проблема замедления разгона и повышения шума практически отсутствует
Volkswagen открывает эру автоматического режима в европе
Несмотря на попытки внедрения CVT на рубеже веков, европа и США все еще оставались двумя совершенно разными мирами в плане трансмиссий. В северной америке, где предпочтение отдается автоматическим коробкам передач, на рубеже веков именно эту трансмиссию выбирали 88 процентов покупателей автомобилей. В то же время, только 14 процентов автомобилей в западной европе были оснащены автоматикой, и большинство из них были версиями для высшего класса. Дело было не только в более высокой цене этого типа трансмиссии. Механические коробки передач обеспечивали более спортивное вождение, а автомобили, оснащенные ими, потребляли меньше топлива.
Успех "автомата" в европе начался в 2003 году. Затем для golf R32 мощностью 241 л.С. 6-ступенчатая коробка передач DSG предлагается в качестве опции. Этот новый тип автоматической коробки передач переключает передачи быстро, по-спортивному, и экономит до 20 процентов топлива по сравнению с классическим автоматом. И это начало прорыва.
Как работает трансмиссия DSG?
Основой конструкции является механическая коробка передач с тремя валами. Использование двойного многодискового сцепления с электрогидравлической регулировкой позволяет включать две передачи одновременно. При динамичном движении одна передача включена (управляется одним сцеплением), но более высокая передача постоянно находится в положении ожидания, готовая к быстрому включению (управляется вторым сцеплением). Когда достигается идеальный момент для переключения, муфта низшей передачи размыкается, а другая муфта замыкается для включения высшей передачи. Открытие и закрытие обоих сцеплений происходит "наложением", что обеспечивает быстрое и комфортное переключение передач. Все время отклика составляет менее 0,2 секунды. Кроме того, обороты снижаются незначительно, а время потери мощности, сопровождающее обычное переключение передач, сокращается до минимума. Вождение становится более плавным и динамичным (сравнение коробок передач с двойным сцеплением и механических коробок передач показано в фильме alfa romeo).
Кроме того, водитель может в любой момент активно включиться в выбор передачи (с помощью рычага переключения передач или подрулевых лепестков на рулевом колесе), придавая рулю ощущение механической коробки передач.
Классическая автоматическая коробка передач также может быть использована. В этом случае водитель дополнительно имеет возможность выбрать спортивную программу – режим S, со значительно более поздним моментом переключения и более ранним моментом понижения передачи, а также более коротким временем переключения передач.
Плюсы и минусы трансмиссий с двойным сцеплением
Преимущества независимо от динамики движения
- Быстрое время переключения передач
- Отсутствие потери мощности привода, т.Е. Отсутствие рывков во время движения
- Лучшая динамика движения по сравнению с механической версией
- Меньший расход топлива по сравнению с моделями с ручным управлением
Недостатки (как отмечают механики)
- Частота отказов коробки передач в подержанных автомобилях
Для кого коробка передач DSG?
Воистину, коробка передач DSG – это идеальное сочетание комфорта автоматического переключения передач, скорости передаточных чисел и соответствующей динамики автомобиля. Преимуществом является также более низкий расход топлива, чем у автомобилей с механической коробкой передач.
К сожалению, при покупке подержанного автомобиля, в вариантах с пробегом более 150 000 км, мы можем столкнуться с повреждением элемента управления сцеплением и износом сцепления (симптом – рывки при переключении передач). Трансмиссия DSG не так долговечна, как классический автомат
Европа догоняет США благодаря DSG?
Более 15 лет назад volkswagen представил первую крупносерийную трансмиссию с двойным сцеплением (DSG) – автоматическую трансмиссию для новой эры. В 2018 году трансмиссии с двойным сцеплением были установлены более чем на 40 процентах проданных в германии "гольфов. Даже в polo, более компактном автомобиле, чем golf, этот показатель составляет более 30 процентов, а в golf sportsvan – 50 процентов. Количество коробок передач DSG в новых продаваемых volkswagen T-roc и tiguan остается на прежнем уровне. В более крупном tiguan allspace доля коробок передач DSG достигает 90 процентов. В passat средний показатель составляет 60 процентов (лимузин) и 70 процентов (универсал), а в arteon он уже приближается к 80 процентам.
Коробки передач с двойным сцеплением постоянно совершенствуются и больше не являются эксклюзивными для моделей группы VW. В настоящее время предлагаются автомобили от skoda, volkswagen, audi, seat, mercedes, alfa romeo, kia, hyundai, renault, ford и др. Функция плавания, при которой двигатель отключается от трансмиссии, чтобы использовать кинетическую энергию автомобиля и тем самым экономить топливо, становится все более стандартной. 6-ступенчатая коробка передач DSG (DQ400E-6, до 400 нм) также доступна в качестве модуля электродвигателя, используемого в подключаемых гибридных моделях, таких как golf GTE и passat GTE. Таким образом, коробки передач с двумя сцеплениями идеально подходят для современных гибридных силовых агрегатов. Только по этой причине будущее принадлежит трансмиссии DSG.
