HIDROMECHANIZĀCIJA
Divi riteņi ar asmeņiem toroidālā apvalkā, kas piepildīts ar īpašu šķidrumu, ir griezes momenta pārveidotājs. Klasiskajās hidromehāniskajās mašīnās tas būtībā aizstāj sajūgu. Neskatoties uz ievērojamo griezes momenta pārveidotāja vecumu (to izgudroja vācu Fettinger jau 1905. gadā), tā shēma gandrīz gadsimta garumā nav mainījusies. Bet inženieri pastāvīgi cenšas uzlabot seno dizainu. Piemēram, mūsdienu mašīnās bloķēšanas sajūgs tiek slēgts gandrīz tūlīt pēc izslēgšanas - tas samazina transmisijas slīdēšanu, līdz ar to tiek zaudēta jauda. Un jaunajā sešpakāpju BMW kārbā griezes momenta pārveidotājs bija aprīkots ar dubultu vērpes vibrācijas slāpētāju, lai atbrīvotos no nevienmērīgas griešanās (ЗР, 2007, Nr. 5).
Dinamikas un ekonomijas uzlabošanas nolūkā pārnesumu skaits pastāvīgi palielinās. Piemēram, Mercedes-Benz savu 7G-Tronic uzlādēja ar septiņiem soļiem. Maiņas notiek vienmērīgāk un ātrāk nekā iepriekš. Tajā pašā laikā vidējā automašīna patērē par 5% mazāk degvielas. Konkurenti elpo mugurā - jaunajā BMW “septiņos”, kas parādīsies nākamgad, bavārieši plāno uzstādīt 8 pakāpju automātisko, un “Lexus” jau ir aprīkojis reprezentatīvu LS460 sedanu ar līdzīgu kārbu.
Bet daudz ātrāk nekā mehāniskās uzpildes automātiskās vadības sistēmas attīstās. Hidraulikas komandieri atstāja tikai lētiem modeļiem, pārējiem slēdžiem atbild elektronika. Viņa dod pasūtījumus elektriskām, pneimatiskām vai hidrauliskām piedziņām, kas bloķē nepieciešamos planētas pārnesumu pārnesumus. Datortehnoloģija padarīja vienības darboties precīzāk un ātrāk. Piemēram, strauji nospiežot gāzes pedāli, kārba neiet cauri pārnesumiem secīgi, bet gan lec pa vairākām pakāpēm. Jaunākās paaudzes procesori, “piesaistīti” citām automašīnas sistēmām ar ātrgaitas CAN kopni, pat paātrināšanas laikā izslēdz gaisa kondicionieri, lai visu motora jaudu nodotu riteņiem. Turklāt ar apvienošanu tas kļuva vienkāršāks - ir daudz ērtāk pielāgot šādu kārbu citam dzinējam.
[caption id = "pielikums_201284" align = "aligncenter" caption = "Budžeta robotu kārbu sensoru un izpildmehānismu bloks ticami imitē automātisku mašīnu, taču tas joprojām ir tālu no klasiskā pārslēgšanas ideāla: 1 - sajūga stāvokļa sensors;
2 - elektriskais sūknis; 3 - sajūga izpildmehānisms; 4 - ceļvedis "]
[/uzraksts] Elektronika piešķīra mašīnām un citas funkcijas, piemēram, manuālās pārslēgšanas režīmu. Neskatoties uz atšķirīgajiem "firmas" nosaukumiem - "Steptronic", "Tiptronic", "Servotronic", darbības princips ir vienāds. Šāda dizaina nepieciešamība ir apšaubāma, taču fani, kas noklikšķina uz sviras vai bradāmo pārslēdzēju, joprojām pastāv. Inženieri elektroniskajās smadzenēs ievieto papildu algoritmus - piemēram, sporta un ziemas režīmus. Un īpaši viedās kastes ir iemācījušās pielāgoties braukšanas stilam. Vēl nesen tikai luksusa klases automašīnas vicināja šādas sistēmas, tagad tās priecē arī Krievijas tirgus bestselleru - Mitsubishi-Lancer un Ford Focus - īpašniekus.
Pat vismodernākās hidromehāniskās kastes nav bez trūkumiem. Piemēram, ievērojamā cena un sarežģītība ražošanā, turklāt jaudas zudumi un degvielas patēriņš ir lielāki nekā mehānikā. Tāpēc inženieri meklē alternatīvus veidus, kā automatizēt.
ROBOTS ir radīts?
Šķiet, ka tas varētu būt vienkāršāks un acīmredzamāks - nodrošināt manuālo pārnesumkārbu ar servām, kuras kontrolēs automatizācija. Tomēr tikai attīstot datorus, dizaineri ir panākuši visu elementu vairāk vai mazāk koordinētu darbu.
Viena no vienkāršākajām iespējām tika pārbaudīta Mercedes-Benz A-klasē. Parastā manuālā pārnesumkārba, parastā svira salonā, bet nav sajūga pedāļa - savienojums starp riteņiem un motoru sabojā elektrohidraulisko piedziņu. Vadības procesors uzrauga sviras un gāzes pedāļa stāvokli, un īstajā laikā tas atslēdz sajūgu. Viņš arī strādā ar datiem no motora un ABS sensoriem, lai nodrošinātu vienmērīgāku pārslēgšanos un neatgrūž motoru avārijas bremzēšanas laikā.
Sarežģītākām, tā sauktajām robotizētajām pārnesumkārbām ar sajūga un pārnesumu pārslēgšanu, datoru vada hidrauliski vadāmi izpildmehānismi, tāpat kā septiņu pakāpju pārnesumkārbā SMG (Sequential M Gearbox), kas galvenokārt tiek uzstādīta M sērijas sportiskiem BMW. Starp citu, SMG tērē pārslēgšanai tikai 0, 08 s - pat pieredzējis autovadītājs šādu ātrumu nesasniegs ar manuālo pārnesumkārbu!
[caption id = "pielikums_201289" align = "aligncenter" caption = "Toroidālā variatora shēma:
1 - galvenais disks; 2 - vergu piedziņa; 3 - starpposma veltņi. Kreisajā attēlā veltņi pieskaras galvenajam diskam maksimālā rādiusa punktā, bet sekotājs - minimālā punkta (augšējais pārnesums) punktā. Labajā pusē ir veltņi "]
[/uzraksts] Ir risinājumi, kas ir vienkāršāki un lētāki - piemēram, Izitronik vienībās, kuras Valeo un LuK ražo Opel, maina pārnesumus un izspiež pakāpju motorus. Līdzīga shēma tika ieviesta Ford-Fusion vienībā. Tiesa, lētāks ne vienmēr ir labāks. Budžeta ailes apstiprina šo postulātu ar ļoti nepatīkamu kavēšanos, grūdieniem un grūdieniem paātrinājuma un motora bremzēšanas laikā. Tomēr šīs vienības tiek pilnveidotas. Toyota par vienu no vislabāk pārdotajiem modeļiem - jauno - Corolla atteicās no klasiskās mašīnas par labu robotu kārbai (ЗР, 2007, Nr. 3).
Kopš 2003. gada Volkswagen ir uzstādījis sešpakāpju DSG (Direct Shift Gearbox) pārnesumkārbas, kurās notiek pārnesumu maiņa, nepārtraucot enerģijas plūsmu. Starp citu, arī bavāriešiem ir līdzīga attīstība, taču vēl ir pāragri runāt par sērijveida modeļiem. Dizaina izcēlums - divas koaksiālās piedziņas vārpstas (viena otras iekšpusē) pārraida griezes momentu daudzplākšņu sajūgiem. Viena vārpsta pārvalda nepāra pakāpienus, otra - pat. Pastāvīgi tiek ieslēgti divi blakus esošie pārnesumi, un hidrauliskās piedziņas (elektroniskā vienība tām pavēl, saņemot informāciju no divpadsmit sensoriem), aizverot un atbloķējot sajūgu, virza griezes momentu pa vēlamo vārpstu (ЗР, 2003, Nr. 2).
Priekšrocības ir acīmredzamas: jūs gandrīz nejūtat pārslēgšanas brīdi - tāpat kā labā hidromehāniskajā kārbā. Bet atšķirībā no klasiskajām automātiskajām mašīnām, degvielas patēriņš ir mazāks nekā pat modeļiem ar mehāniku. Bet, tāpat kā jebkurai strukturāli sarežģītai vienībai, DSG ir viens būtisks trūkums - augstā cena, kas neļauj tam kļūt patiesi masīvam.
ĶĪĻU ĶĪLIS
Mēģinājumi vienkāršot pārnesumkārbu, ietaupot to no papildu pārnesumiem, tiek veikti jau ilgu laiku. Bet tikai pēdējos gados patiešām plaši tiek izmantotas nepārtraukti mainīgas transmisijas - CVT variators (nepārtraukti mainīga transmisija, burtiski - nepārtraukti mainīga transmisija).
Šeit pārnesumskaitlis mainās vienmērīgi, bez raksturīgiem saraustījumiem. Konstrukcijas iezīme: atšķirīgi piedziņas un dzenošo vārpstu koniski koniskie skriemeļi, kas savienoti ar piedziņas siksnu - mainās skriemeļu darba diametrs un attiecīgi pārnesumskaitlis. Pirmās gumijas jostas neturpināja ilgi un pārsūtīja tikai niecīgu griezes momentu, kas krasi sašaurināja mainītāju izmantošanu. Bezpakāpju kārbu paplašināšanās automobiļu pasaulē sākās pēdējos gados, kad viņi sāka izmantot ķīļveida tērauda jostu, kas sastāv no trapecveida plāksnēm, ko 50. gados izgudroja holandietis Van Doorns.
Vēl viena problēma ir tā, kā atvienot motoru un transmisiju, kad automašīna tiek apturēta, jo CVT nav neitrālā stāvoklī? Piemēram, pie Nissan Micra tika uzstādīts elektromagnētiskais pulvera sajūgs (darba šķidrumam tika pievienotas metāla daļiņas, kas magnētiskā lauka ietekmē “pielīp” diskus). Iepriekšējās paaudzes Honda Civic sabojā daudzdisku sajūgu, kuru kontrolē arī dators. Un vācu uzņēmums ZF, kura vienības izmanto daudzi autoražotāji, ir pielāgots variatoram … griezes momenta pārveidotājam.
Ilgu laiku šādas kastes nebija ļoti populāras neparastas iezīmes dēļ. Vadības bloks izvēlas motora apgriezienus, pie kuriem spēka agregāts nodrošinās vislabāko dinamiku - paātrinājuma laikā mainās tikai pārnesumskaitlis, un motors turpina monotoni dziedāt vienā notā. Nissan inženieri vispirms ierosināja vienu no šīs problēmas risinājumiem - “virtuālas” transmisijas, tas ir, fiksētas darbības, kuras uzstādījusi elektroniskā vienība. Starp citu, ar tiem mainītājiem parādījās manuālais režīms.
Audi ienesa daudz jauninājumu CVT evolūcijā. Multitronic montāžā, kas ir uzstādīta arī jaunajam A5 modelim (ЗР, 2007, Nr. 6), ķīļsiksna tika aizstāta ar ķēdi, kas sastāv no 1025 saitēm. Griezes moments tiek nodots berzes dēļ starp plākšņu galiem un skriemeļu virsmām. Neitrāls nodrošina daudzplākšņu sajūgu. Viedā elektroniskā vadības sistēma ļauj ne tikai secīgi manuāli pārslēgt sešus pseidonīmus un nodrošina labu motora bremzēšanu, bet arī palielina motora ātrumu, palielinoties ātrumam. Tas ir, ja gāzes pedālis tiek nospiests tikai ceturtdaļā, motors griežas tikai līdz 3000 apgr./min. Ar intensīvu paātrinājumu dators vairs nerūpējas par akustisko komfortu, panākot motora maksimālās jaudas apgriezienus minūtē.
Ekstroid mainītājiem, ko Nissan uzstādīja modeļiem Gloria un Skyline, ir atšķirīgs dizains. Būtiskā atšķirība ir tāda, ka starp galveno un pakārtoto disku ir veltņi, kas, pagriežoties vēlamajā leņķī, maina pārnesumu attiecību. Spēks, ar kuru veltņi tiek nospiesti uz diskiem, sasniedz 10 tonnas, tāpēc detaļas ir izgatavotas no augstas stiprības tērauda, tiek izmantota pārnesumu eļļa ar īpašām piedevām. Turklāt, lai izkrautu detaļas un samazinātu vienības izmēru, Ekstroid lodziņā darbojas divi mainītāji. Planētas pārnesums nodrošina atpakaļgaitas pārnesumu, un griezes momenta pārveidotājs ir atbildīgs par “neitrālo”. Projektēšanas triki ļāva nodot diezgan ievērojamu griezes momentu 6 cilindru turbodzinēja dzinēja variatoram - 300 N.m.