idromeccanizzazione
Due ruote con pale in un involucro toroidale riempito con un fluido speciale sono un convertitore di coppia. Nelle macchine idromeccaniche classiche, sostituisce essenzialmente la frizione. Nonostante la considerevole età del convertitore di coppia (inventato dal tedesco Fettinger nel 1905), il suo schema elettrico per quasi un secolo non è cambiato. Ma gli ingegneri cercano costantemente di migliorare il design antico. Ad esempio, nelle macchine moderne, la frizione di blocco si chiude quasi immediatamente dopo l'avvio: ciò riduce al minimo lo slittamento nella trasmissione, con conseguente perdita di potenza. E nella nuova scatola BMW a sei velocità, il convertitore di coppia era dotato di un doppio smorzatore di vibrazioni torsionale per eliminare la rotazione irregolare (ЗР, 2007, n. 5).
Per migliorare la dinamica e l'economia, il numero di marce è in costante aumento. Ad esempio, Mercedes-Benz ha caricato il suo 7G-Tronic con sette passaggi. I turni sono più fluidi e veloci di prima. Allo stesso tempo, un'auto media consuma il 5% in meno di carburante. I concorrenti respirano nella parte posteriore: nella nuova BMW "sette", che apparirà il prossimo anno, i bavaresi intendono installare un cambio automatico a 8 velocità e Lexus ha già equipaggiato una berlina LS460 rappresentativa con una scatola simile.
Ma molto più velocemente dei sistemi di controllo automatico del riempimento meccanico si evolvono. Il comandante dell'idraulica è stato lasciato solo su modelli economici, sul resto degli interruttori, l'elettronica è in carica. Fornisce ordini ad attuatori elettrici, pneumatici o idraulici che bloccano gli ingranaggi necessari degli ingranaggi planetari. La tecnologia informatica ha reso le unità più precise e veloci. Ad esempio, quando si preme bruscamente il pedale dell'acceleratore, la scatola non attraversa gli ingranaggi in sequenza, ma salta di diversi passaggi. I processori di ultima generazione, "legati" ad altri sistemi dell'auto con un bus CAN ad alta velocità, spengono persino il condizionatore d'aria durante l'accelerazione per trasferire tutta la potenza del motore alle ruote. Inoltre, è diventato più facile con l'unificazione: è molto più conveniente adattare una tale scatola a un altro motore.
[caption id = "attachment_201284" align = "aligncenter" caption = "Il blocco di sensori e attuatori di scatole robotiche economiche imita fedelmente una macchina automatica, ma è ancora lontano dall'ideale classico di commutazione: 1 - sensore di posizione della frizione;
2 - elettropompa; 3 - attuatore frizione; 4 - guida "]
[/didascalia] L'elettronica ha dotato le macchine e altre funzionalità, come la modalità di cambio manuale. Nonostante i diversi nomi di "società" - "Steptronic", "Tiptronic", "Servotronic", il principio di funzionamento è lo stesso. La necessità di un tale design è dubbia, ma i fan che fanno clic sulla leva o sui comandi al volante sono ancora lì. Gli ingegneri inseriscono algoritmi aggiuntivi nel cervello elettronico, ad esempio sport e modalità invernali. E soprattutto le scatole intelligenti hanno imparato ad adattarsi allo stile di guida. Fino a poco tempo fa, solo le auto di classe di lusso sfoggiavano tali sistemi; ora deliziano anche i proprietari dei best seller del mercato russo: Mitsubishi-Lancer e Ford Focus.
Anche le scatole idromeccaniche più avanzate non sono prive di inconvenienti. Ad esempio, il notevole prezzo e la complessità nella produzione, inoltre, le perdite di potenza e il consumo di carburante sono più elevati rispetto alla meccanica. Pertanto, gli ingegneri sono alla ricerca di modi alternativi per automatizzare.
IL ROBOT È CAUSATO?
Sembrerebbe che potrebbe essere più semplice e più ovvio - fornire un cambio manuale con servi, che sarà controllato dall'automazione. Tuttavia, solo con lo sviluppo dei computer, i progettisti hanno realizzato un lavoro più o meno coordinato di tutti gli elementi.
Una delle opzioni più semplici è stata testata sulla Mercedes-Benz Classe A. Il solito cambio manuale, la solita leva in cabina, ma non c'è il pedale della frizione: il collegamento tra le ruote e il motore interrompe la trasmissione elettroidraulica. Il processore di controllo monitora la posizione della leva e del pedale dell'acceleratore e al momento giusto disinnesta la frizione. Funziona anche con i dati del motore e dei sensori ABS per garantire la commutazione più regolare e non affogare il motore durante la frenata di emergenza.
Per i più complessi, i cosiddetti cambi robotizzati con frizione e cambi di marcia, gli attuatori a comando idraulico sono responsabili del computer, come nel cambio a sette velocità SMG (Sequential M Gearbox), che viene installato principalmente sulle BMW sportive della serie M. A proposito, SMG spende per passare solo 0, 08 s - anche un guidatore esperto non raggiungerà tale velocità con un cambio manuale!
[caption id = "attachment_201289" align = "aligncenter" caption = "Lo schema del variatore toroidale:
1 - disco master; 2 - azionamento slave; 3 - rulli intermedi. Nella figura a sinistra, i rulli toccano il disco master nel punto di raggio massimo e il follower - nel punto di minimo (marcia superiore). Sulla destra ci sono i rulli "]
[/caption] Esistono soluzioni più semplici ed economiche, ad esempio nelle unità Izitronik, prodotte da Valeo e LuK per Opel, che cambiano marcia e schiacciano i motori passo-passo. Uno schema simile è stato implementato nell'unità Ford-Fusion. È vero, più economico non è sempre meglio. Le caselle di budget confermano questo postulato con ritardi, scatti e scatti molto spiacevoli durante l'accelerazione e la frenata del motore. Tuttavia, queste unità vengono migliorate. Toyota su uno dei modelli più venduti - il nuovo - Corolla abbandonò la macchina classica in favore di una scatola robotizzata (ЗР, 2007, n. 3).
Dal 2003, la Volkswagen ha installato cambi DSG (Direct Shift Gearbox) a sei velocità in cui si verificano cambi di marcia senza interrompere il flusso di potenza. A proposito, anche i bavaresi hanno uno sviluppo simile, ma è troppo presto per parlare di modelli seriali. Design highlight: due alberi di trasmissione coassiali (uno all'interno dell'altro) trasmettono la coppia alle frizioni a più dischi. Uno degli alberi gestisce i passaggi dispari, l'altro - pari. Due ingranaggi adiacenti sono costantemente accesi e azionamenti idraulici (l'unità elettronica li comanda, ricevendo informazioni da una dozzina di sensori), chiudendo e sbloccando la frizione, dirigendo la coppia lungo l'albero desiderato (ЗР, 2003, n. 2).
I vantaggi sono evidenti: difficilmente senti il momento del passaggio, proprio come su una buona scatola idromeccanica. Ma, a differenza delle macchine automatiche classiche, il consumo di carburante è inferiore anche ai modelli con meccanica. Ma, come qualsiasi unità strutturalmente complessa, DSG ha un importante svantaggio: il prezzo elevato, che non gli consente di diventare veramente massiccio.
ZEPPA ZEPPA
I tentativi di semplificare il cambio, salvandolo da ingranaggi extra, sono stati fatti per molto tempo. Ma solo negli ultimi anni è stato fatto un uso molto diffuso di trasmissioni a variazione continua - variatori CVT (trasmissione a variazione continua, letteralmente - una trasmissione in continua evoluzione).
Qui, il rapporto di trasmissione cambia senza intoppi, senza strappi caratteristici. Caratteristica di progettazione: pulegge coniche divergenti degli alberi motore e condotti collegati da una cinghia di trasmissione: il diametro di lavoro delle pulegge e, di conseguenza, il rapporto di trasmissione stanno cambiando. Le prime cinghie di gomma non durarono a lungo e trasmisero solo una scarsa coppia, che restrinse drasticamente l'uso dei variatori. L'espansione delle scatole senza gradini nel mondo automobilistico è iniziata negli ultimi anni, quando hanno iniziato a utilizzare una cinghia d'acciaio a forma di cuneo, composta da piastre trapezoidali, inventata dall'olandese Van Doorn negli anni '50.
Un altro problema è come scollegare il motore e la trasmissione quando l'auto è ferma, perché i CVT non hanno una posizione neutra? Alla Nissan Micra, ad esempio, è stata installata una frizione elettromagnetica in polvere (sono state aggiunte particelle di metallo al fluido di lavoro, che "incolla" i dischi sotto l'influenza di un campo magnetico). La generazione precedente Honda Civic rompe la frizione multi-disco che controlla anche il computer. E la società tedesca ZF, le cui unità sono utilizzate da molte case automobilistiche, adattata al variatore … un convertitore di coppia.
Per molto tempo, tali scatole non erano molto popolari a causa di una caratteristica insolita. L'unità di controllo seleziona la velocità del motore alla quale l'unità di potenza fornisce la migliore dinamica - durante l'accelerazione cambia solo il rapporto di trasmissione e il motore continua a cantare monotonamente su una nota. Gli ingegneri Nissan hanno inizialmente proposto una delle soluzioni a questo problema: trasmissioni "virtuali", ovvero passaggi fissi impostati dall'unità elettronica. A proposito, con loro sui variatori è apparsa la modalità manuale.
Audi ha apportato molte innovazioni all'evoluzione dei CVT. Nell'assemblaggio Multitronic, che è installato anche sul nuovo modello A5 (ЗР, 2007, n. 6), la cinghia trapezoidale è stata sostituita con una catena composta da 1025 maglie. La coppia viene trasmessa a causa dell'attrito tra le estremità delle piastre e le superfici delle pulegge. Neutral offre frizione multi-disco. Un sistema di controllo elettronico intelligente consente non solo di commutare manualmente in sequenza sei pseudo-accessi e fornisce una buona frenata del motore, ma aumenta anche la velocità del motore con l'aumentare della velocità. Cioè, se il pedale del gas viene premuto solo per un quarto, il motore ruoterà fino a 3000 giri / min. Con un'accelerazione intensiva, il computer smette di preoccuparsi del comfort acustico, portando il motore a un regime massimo di potenza.
I variatori Ekstroid installati da Nissan sui modelli Gloria e Skyline hanno un design diverso. La differenza fondamentale è che tra i dischi master e slave vi sono dei rulli che, ruotando all'angolazione desiderata, cambiano il rapporto di trasmissione. La forza con cui i rulli vengono premuti sui dischi raggiunge le 10 tonnellate, quindi le parti sono realizzate in acciaio ad alta resistenza, viene utilizzato olio per ingranaggi con additivi speciali. Inoltre, per scaricare le parti e ridurre le dimensioni dell'unità, nella scatola Ekstroid lavorano due variatori. L'ingranaggio planetario fornisce la retromarcia e il convertitore di coppia è responsabile del "neutro". I trucchi di progettazione hanno permesso di trasmettere una coppia abbastanza considerevole per un variatore di un motore turbo a 6 cilindri - 300 N.m.