Автомат автомату різна

АВТОМАТ АВТОМАТУ РІЗНИ

Сьогодні актуальними є три основні типи автоматичних коробок передач.

Автомобілю доводиться рухатися зі швидкостями від черепашої до сотні-другої кілометрів на годину — а тому діапазон, в якому змінюються обороти коліс, виходить величезним — раз на 50. Але двигун внутрішнього згоряння здатний ефективно працювати лише в інтервалі 2000–6000 об/хв. є змінювати швидкість обертання колінчастого валу всього втричі. Тому і доводиться між ним і колесами ставити ту саму коробку, щоб отримати необхідну швидкість руху при близьких оптимальних оборотах двигуна.

До речі, не всі відомі мотори вимагають застосування такого перетворювача на шестерні. Наприклад, парова машина і електродвигун розвивають чималий момент, що називається, «від нуля» — саме тому в тролейбусах (як і в паровозах) немає ні третьої педалі, ні важеля коробки передач.

Отже, ДВС для автомобілів – мотор не найкращий. А оскільки швидкої заміни йому поки що немає, зовсім без коробки передач найближчими роками обійтися не вдасться. Але змусити її працювати, автоматично підлаштовуючись до режиму руху, можна, причому навіть кількома способами. Розглянемо три найпоширеніші сьогодні варіанти.

ПЛАНЕТАРНА КОРОБКА З ГІДРОТРАНСФОРМАТОРОМ

Парадокс: пристрій, найскладніший з механіки та гідравліки, прижився на серійних автомобілях, мабуть, раніше за інших — 1955 року в американській технічній літературі вже розглядалися конструкції доброго десятка «автоматів» різних фірм! А найперша триступенева планетарна коробка передач була створена «Кадилак» ще в. 1906 року.

Застосовувані в таких «автоматах» планетарні коробки отримали свою назву зашестерні-сателіти, що обертаються навколо центральної (сонячної) шестерні, подібно до планет. Розповідь про принцип роботи таких систем зайняла б надто багато місця. Скажімо лише, що їх використання в автоматичній трансмісії зумовлене крайньою простотою зміни передавального відношення: достатньо лише пригальмувати той чи інший елемент, що обертається, або з'єднати їх між собою за допомогою спеціальної фрикційної муфти. Ці процеси відносно легко піддаються автоматизації.

Але просто перемикати шестерні недостатньо: автомобіль не повинен розганятися ривками. Тому така коробка завжди доповнюється гідротрансформатором - він плавно змінює співвідношення між швидкостями обертання вхідного та вихідного валів (а також між крутним моментом на вході та на виході) у досить вузькому діапазоні (зазвичай від 1:1 до 1:2,3). Ось тепер, коли на місце звичної та невеликої механічної коробки з шестернями видерся складний гідромеханічний агрегат (рис. 1), водій може розслабитися і майже забути про важіль під правою рукою і педалі під лівою ногою. Майже тому, що задній хід або спеціальний режим для важких умов (а останнім часом з'явилися ще режими для слизької дороги, інтенсивного розгону) все-таки треба включати самому.

українському водієві принади їзди з «автоматом» донедавна не були знайомі, якщо не рахувати міських автобусів ЛіАЗ, перемикання передач в яких супроводжувалося відчутними ривками, та недоступних урядових «членовозів».

Відзначимо тут характерні недоліки цієї класичної конструкції: великі втрати потужності (а значить, перевитрата палива і втрата динаміки), дорожнеча, складність і громіздкість. Що стосується надійності, то в сучасних коробках-автоматах цю проблему вирішено і ресурс при належномуобслуговування досягає сотень тисяч кілометрів. (Щоправда, при покупці вживаної іномарки слід проявити максимум обережності, адже варто було колишньому власнику залити в гідротрансформатор щось крім фірмового «Дексрону» (Dexron) або відбуксирувати машину, що закапризувала, без навантаження провідних коліс на евакуатор — і вам забезпечений ремонт вартістю, перевищуючи очікування.)

Пристрій відомий давно і підкуповує простотою: клиновий ремінь і кілька розрізних шківів (рис. 2). Зсуваючи або розсуваючи диски одного з них, можна плавно змінювати передатне відношення у досить широких межах. Варіатор вже давно знайшов застосування в легких машинах на кшталт снігоходів, квадрициклів тощо, але на шляху впровадження у повнорозмірний автомобіль постала проблема надійності. Передача значного моменту, що крутить, так навантажувала ремінь, що говорити про прийнятний термін його служби не доводилося. Мабуть, лише голландська фірма ДАФ першою наважилася поставити варіатор на серійну легкову машину, але на її спадкоємиці «більше» від нього відмовилися.

Прорив принесла технологія кінця двадцятого століття: набірний «ремінь», що складається зі сталевої стрічки та сталевих трапецеїдальних сегментів, нанизаних на неї. Система отримала назву CVT (Continous Variable Transmission — трансмісія, що безступінчасто варіюється). Нині вона завойовує позиції у дедалі важчих класах автомобілів із потужними двигунами. Їзда на «Хонді-Сівік» із «Сі-Ві-Ті» дає зовсім незвичайні відчуття: додаєш газ, стрілка тахометра застигає десь близько 4000 і рівне, без ривків і провалів, прискорення вдавлює в спинку сидіння, поки інша стрілка — спідометр - Не підбереться до цифри 200! Конструкція варіатора дозволила легко здійснити і ручний режим керування:достатньо ввести в пам'ять комп'ютера кілька фіксованих значень передавального відношення, і його можна буде перемикати вручну важелем або кнопками. Так зроблено, наприклад, у новому "ФІАТ-Пунто", де "передач". сім! Щодо ресурсу, то за належного виконання він також досягає сотень тисяч кілометрів, та й поміняти «ремінь» технічно нескладно, хіба що дорого.

До речі, проблема передачі великого крутного моменту, що існувала до недавнього часу, вже вирішена конструкторами «Ауді», які застосували «ремінь», сталеві ланки якого пов'язані між собою складним переплетенням і здатні передавати до 280 Н.м! А японці припускають у майбутньому обійтися взагалі без ременя, застосувавши конічний фрикційний варіатор.

Наскільки ж насправді «автоматичні» зручності змінюють характеристики автомобілів? Звернемося до цікавих тестів наших німецьких колег. Вони взяли по парі абсолютно однакових автомобілів з автоматичною трансмісією і без неї і зняли характеристики. Класичний "автомат" з гідротрансформатором представляли "Порше" та "Опель", CVT - ясна річ, "Хонда", а новомодну механічну коробку з автоматичним управлінням - "Альфа-Ромео" і "Мерседес" А-класу. Результати підтвердили: "автомат" з гідротрансформатором важкий, відбирає потужність і ненажерливий; варіатор легший, теж погіршує динаміку, але майже збільшує апетит; механіка з автоматичним керуванням дещо в'яловата, зате економить бензин. І найцікавіший варіант — автоматичне зчеплення в одній із версій А-класу: динаміку майже не псує, витрата палива навіть зменшує. Те, що це справді так, доводить і редакційний досвід експлуатації «Окі-Престиж», оснащеної системою ЕПС (докладніше про неї див. ЗР, 1999 № 7).

Ну а тепер трохи всезнаючоюстатистики. На діаграмі 1 у теплих тонах показані механічні ручні коробки передач, у холодних – «автомати». Як бачите, частка машин з автоматичними коробками зростає і до 2000 року становитиме близько 17%. При цьому коробки з гідротрансформатором, що були в 1980 році єдиним варіантом "автоматів", так само неухильно здають позиції системам з механічних коробок з автоматичним керуванням та варіаторам. За деякими прогнозами, до 2010 року гідротрансформатор стане реліквією. Хоча. "Сітроен" щойно запропонував "автоматичну" "Ксару" з планетарною коробкою, алгоритм управління якої дозволяє заощадити паливо в порівнянні з "механікою", керованою середньостатистичним водієм! З тієї ж діаграми видно, що в 2000 році на нових машинах не стане чотириступінчастих механічних коробок - більше того, все частіше зустрічатимуться шестиступінчасті агрегати. Якщо ж повернутися в день сьогоднішній, то частка машин, обладнаних автоматичною трансмісією, показана на діаграмі 2: вона становить від 4% (малий клас) до 93% (клас «люкс»).

Класичний "автомат": 1 - колесо насоса; 2 - колесо турбіни; 3 - кожух; 4 - блок управління (працює автоматично або по командах від важеля або кнопок на рульовому колесі); 5 - сонячна шестерня; 6 - шестерні-сателіти; 7 - коронна шестерня.

Клиноременний варіатор: 1 - "ремінь" варіатора; 2 - розрізний шків; 3 - при малому зазорі між щоками шківа передатне відношення максимальне; 4 – при великому зазорі – мінімальне.

Квазіавтоматична трансмісія: 1 - вилка вимикання зчеплення, керована від електронного блоку; 2 - тарілчаста пружина; 3 - ведений диск; 4 - маховик; 5 - муфти включення передач; 6 - шестерні; 7 - вали.

Співвідношення випуску машин з різними типами трансмісій

ЧасткаМАШИН З АВТОМАТИЧНОЮ ТРАНСМІСІЄЮ (за класами)