Има ръчни и автоматични скоростни кутии, нали?
Не съвсем, както установяваме с този поглед върху многото различни видове трансмисии, използвани в настоящи и минали автомобили. Те са подредени по азбучен ред:
Брин с две скорости
В света на овалните състезания двустепенните трансмисии на Brinn са високо ценени. Те не само са много надеждни и лесни за реконструкция, простата интелигентност на дизайна ги прави бързи за смяна на скоростите и много по-леки от много конкурентни скоростни кутии.
Успехът на скоростната кутия Bring се дължи на това, че нейната задна предавка не се зацепва с никоя друга, когато трансмисията е на втора предавка с директно задвижване. Това намалява механичното съпротивление вътре в скоростната кутия, докато по-ниската първа предавка е в постоянно зацепване. Резултатът е, че не е нужно да чакате предавките да се зацепят, което прави по-бързи превключвания и по-компактна скоростна кутия.
Верижно задвижване
Верижното задвижване беше наследство от ранните дни на автомобилизма, преди по-плавните и по-безопасни диференциали да станат норма. Най-големият представител на системата за верижно задвижване беше британската компания за спортни автомобили Frazer Nash и нейните демонично бързи коли, които се представяха добре при изкачване, спринтове и състезания.
Верижната задвижваща система поема мощността от двигателя чрез съединител към скосена кутия, която завърта задвижването на 90 градуса. След това мощността се предава към твърдата задна ос чрез вериги за всяка предавка. Той осигурява бърза смяна на предавките, а здравата задна ос осигурява добро сцепление, но също така прави колите слаби в завоите.
CVT
Безстепенната трансмисия (CVT) е много проста идея, която използва два конуса, свързани чрез задвижващ ремък. Единият конус е прикрепен към двигателя, а другият към задвижваните колела. Използвайки различните съотношения, предлагани от конусите, тази скоростна кутия осигурява почти същото изживяване при шофиране като нормална автоматична трансмисия.
Това, с което CVT се различава, идва когато водачът натисне педала на газта. Оборотите на двигателя се повишават бързо и след това скоростта на автомобила нараства, тъй като конусите променят взаимодействието си, като същевременно поддържат свързващия ремък опънат. Скоростната кутия CVT е по-малка от стандартния автомобил, но начинът, по който работи, често се смята за пречка за усъвършенстването.
DAF Variomatic
Холандската фирма DAF беше първата, която използва безстепенна трансмисия в своите 600. Проектирана от Hub Van Doorne, тази система работи с помощта на два конични барабана с ремък между тях. В зависимост от скоростта на двигателя и колко силно водачът натиска дросела, конусите се плъзгат по-близо един до друг, за да увеличат скоростта, или по-далеч, за да забавят.
При DAF 600 мощността се подава към всяко задно колело чрез отделен гумен ремък. Без специална задна предавка, DAF заобиколи това, като просто обърна посоката на задвижване в скоростната кутия, така че 600 може на теория да се движи толкова бързо назад, колкото и напред.
Кучешка скоростна кутия
Кутията за кучета получава името си от формата на зъбните колела, които са по-големи от стандартните трансмисии и стърчат като кучешки зъби. Те също така се захапват заедно по много по-здрав начин от скоростната кутия на нормална пътна кола със синхронизатор, тъй като кутията за кучета няма тази система за плавни промени. Без това, кучешката скоростна кутия е наистина подходяща само за състезателни коли, където са желателни по-бързи, по-агресивни промени.
Без синхронизатор водачът трябва да внимава с оборотите с кучешка скоростна кутия, въпреки че по-големите, по-силни зъбни колела дават известна свобода на действие, ако скоростта на двигателя и пътя не са идеално балансирани. Недостатъкът е, че кучешката скоростна кутия изисква водачът да бъде много съсредоточен при всяка смяна на предавките, което е добре на състезателната писта, но е уморително на пътя.
Драг състезателна кола
С най-мощните двигатели за драг състезателни автомобили, произвеждащи до 11 000 к.с., имате нужда от специална скоростна кутия, за да се справите с тази мощност. Тук се изявяват специалисти като Jerico, Lenco и Richmond Performance. Повечето използват планетарен дизайн с централно слънчево зъбно колело с планетарно зъбно колело, обикалящо го, за да осигурят по-ниско съотношение на недостатъчно задвижване и директно крайно задвижване 1:1. За повече предавки вие просто добавяте друг корпус към трансмисията, поради което много драг автомобили имат множество лостове, които водачът дърпа по време на движение, за да включи следващата предавка.
Тези скоростни кутии са не само изключително здрави, но и предлагат невероятно бързи превключвания, без да е необходимо водачът да вдига газта. Това е ключът към бързото бягане по драг лентата, тъй като няма забавяне в подаването на мощност.
Скоростна кутия с директно превключване
Скоростната кутия с директно превключване (DSG) използва два съединителя, така че е известна също като DCT (трансмисия с двоен съединител). Целта на двата съединителя в тази автоматична кутия е да може да избере следващата предавка предварително и да направи по-бърза смяна, когато тя дойде. Това се постига чрез сензори, които следят дросела, скоростта на пътя и оборотите на двигателя.
Скоростната кутия DSG ефективно работи като две независими скоростни кутии, всяка със собствен съединител, поставени в един корпус. Няма преобразувател на въртящия момент, както при традиционната автоматична скоростна кутия, което означава, че има по-малко загуби при предаване и следователно по-добра икономия на гориво. Скоростните кутии DSG обаче могат да бъдат сбъркани, ако водачът внезапно промени поведението си, оставяйки системата да се бори да намери правилната предавка.
Електрическа вариаторна трансмисия
За разлика от CVT (безстепенна трансмисия), която използва ремъци за прехвърляне на задвижването, EVT (електрическа променлива трансмисия) работи с помощта на два концентрични ротора. Вътрешният ротор се задвижва от двигателя или електрическия мотор, докато външният ротор е свързан към задвижващите валове към колелата. Това означава, че има само две движещи се части в тази скоростна кутия и единствените елементи за поддръжка са хлъзгащите пръстени.
EVT все още се разработват, но набират популярност, тъй като са компактни, лесно се използват с хибридни системи за захранване и предлагат по-добра ефективност от CVT скоростните кутии. Те могат да се използват и за регенеративно спиране без необходимост от друго оборудване, което допълнително спестява тегло и сложност.
F1 секвенциална скоростна кутия
Формула 1 е огнище на иновации и именно тук автоматизираните последователни ръчни скоростни кутии бяха бързо разработени преди да направят своя дебют през 1989 г. във Ferrari. Основните предимства на този тип трансмисия са много по-бързи промени, отнемащи само 30 милисекунди в сравнение с най-доброто, което човек може да управлява от 200 милисекунди, и позволява на водача да държи ръцете си на волана. Електронно контролираната скоростна кутия също така елиминира риска водачът да превиши оборотите на двигателя при по-ниска смяна със скъпи последици.
Електрохидравличните задвижващи механизми превключват предавките, когато водачът дръпне лостчето, монтирано на волана. Предавки са подредени последователно като тези на мотоциклет, така че водачът може да се движи нагоре или надолу само последователно, вместо да променя блоково множество съотношения наведнъж. Най-новите трансмисии на Формула 1 имат осем предавки напред и една задна.
Несинхронизирано ръководство
Известна също като „сривна“ скоростна кутия заради шума, който може да издаде при неправилно превключване на предавките, несинхронизираната трансмисия сега обикновено се среща само в някои камиони. Някога това беше често срещаната скоростна кутия в колите в предвоенния период. Изборът на първо място в покой беше лесен, но след това водачът трябваше да съобрази скоростта на двигателя и скоростната кутия, което беше продиктувано от скоростта на пътя, за да постигне плавна промяна.
За да извършат промени без скърцане, водачите биха освободили два пъти съединителя, натискайки педала на съединителя два пъти между смените вместо веднъж и въртейки двигателя, за да дадат възможност на двигателя и трансмисията да се задействат плавно. Лесните за изработка и здрави, несинхронизирани скоростни кутии бяха до голяма степен излишни през 50-те години.
PDK
Трансмисията с двоен съединител е замислена за първи път през 30-те години на миналия век за използване в Citroën, но Porsche е тази идея през 80-те години. Със закачливото име Porsche Doppelkupplungsgetriebe, немската фирма се спря на абревиатурата PDK за първото си използване в състезателна кола 1982 956. Използвайки два съединителя вместо един, той позволява бърза смяна на предавките, което Audi използва в своя полза в рали автомобила Quattro от група B от 1985 г.
Първият сериен шосеен автомобил със скоростна кутия в стил PDK е шестстепенният Volkswagen Golf R32, който е последван от седемстепенна версия. Въпреки това, на Porsche отне до 2008 г., за да представи PDK (в Porsche 911 997.2), който има два съединителя с нечетни предавки на едната и четни предавки на другата. Предавки вече са включени при смяна, така че няма забавяне на ускорението и по-плавни превключвания. Той използва подход на „мокър“ съединител (един потопен в смазка), ключова разлика от подхода на „сух“ на DSG.
Предварителен селектор
Скоростната кутия с предварителен селектор беше решение за ранните несинхронизирани „краш“ трансмисии. Тези скоростни кутии премахнаха необходимостта водачът да освобождава два пъти съединителя и да напасва оборотите на двигателя към скоростта на трансмисията, което прави по-лесно и по-тихо движение. Скоростните кутии с предварителен селектор обаче впоследствие бяха остарели, тъй като автоматичните трансмисии поеха върховенството в следвоенния период.
Скоростната кутия с предварителен селектор работи, като позволява на водача да избере следващата предавка, без колата да променя предавателното отношение. След това предавката се включва от педал за смяна на предавките, а не от съединител. Най-често срещаният тип скоростна кутия с предварителен селектор е проектирана от Уолтър Уилсън (1874-1957) и използва епицикличен дизайн; ранен сътрудник на Чарлз Ролс (със слава на Ролс-Ройс) Уилсън е смятан за съизобретател на резервоара.
Саксомат
Saxomat разработи първата широко използвана ръчна трансмисия без съединител. Премахна педала на съединителя, но не и самия съединител. Вместо водачът да натиска педала на съединителя, системата на Saxomat използва електрически превключвател, за да изключи съединителя всеки път, когато водачът избере друга предавка с лоста. При потегляне от спряло място центробежната сила кара съединителя да включи задвижването.
Тази система е използвана от BMW, Fiat, Ford, Lancia и Volkswagen, а подобна версия е използвана от Porsche за скоростната кутия Sportomatic в 911.
SMG
Последователната ръчна скоростна кутия (SMG) на BMW винаги е била спорна разработка, като някои я смятат за твърде нестабилна в употреба, а други я разглеждат като състезателна технология за пътни автомобили. Той пристигна с E36 M3 през 1996 г. и беше шестстепенна механична скоростна кутия, но със смени, работещи от електрохидравлична помпа, която имитира действията на ръката и крака на водача.
SMG спечели лоша репутация в началото, тъй като не се държи като автоматик. Шофьорът трябва да вземе предвид забавянето, докато скоростната кутия сменя предавките и това може да отнеме известно време, за да се избегнат резки движения. Имаше и проблеми с двигателите на хидравличните помпи, релетата и соленоидите, които доведоха до опасения за надеждността.
Спортоматик
Въпреки това, което подсказва името, Sportomatic трансмисията на Porsche не е автоматична кутия. Това е автоматизирана ръчна система, която работи, когато водачът избере предавка с лоста, но няма педал на съединителя. Микропревключвател в скоростния лост засича движение и сигнализира на соленоид за отваряне на пневматичен клапан. Това освобождава съединителя и позволява на водача да премести лоста на следващата предавка в традиционната походка Н-модел.
Разликата със Sportomatic в сравнение с други подобни системи е, че тя също имаше преобразувател на въртящия момент като автоматична скоростна кутия. Това предотвратява спирането на двигателя, когато колата спре, дори ако колата все още е на предавка. Sportomatic започва живота си през 1967 г. с четири предавки, но по-късно е променен само на три.
Ръководство за синхронизация
За да се преодолее необходимостта от двойно изключване на съединителя при смяна на предавката и риска от схрускване, ако това е било неправилно настроено, беше разработен синхронизатор. Първият, който използва тази технология в пътна кола, беше Cadillac, но Porsche създаде системата с разделени пръстени през 1947 г., която продължи да се използва в повечето ръчни скоростни кутии. Porsche е първият, който използва синхронизатор на всички предни предавки в своя 1952 356.
Има три основни части на синхронизиращото зъбно колело: зъбно колело, опорен пръстен и синхронизиращ блок. Докато водачът сменя предавката, селекторна вилка притиска опорния пръстен и той се зацепва с избраната предавка. Докато се въртят с една и съща скорост, синхронизиращият блок се плъзга върху опорния пръстен със същата скорост на въртене и позволява на външните зъби да се зацепят с главното зъбно колело, за да завърши плавната смяна. Всяка предавка в кутията има собствен синхронизатор, което означава, че този тип трансмисия е по-обемна от несинхронизираните кутии, но е много по-лесна за използване.
Типтроник
Скоростната кутия Tiptronic е автоматична трансмисия, която позволява на водача да избира предавка чрез преместване на лоста или перата. Това обаче не е ръчен избор, тъй като колата няма да позволи на водача да промени предавката, на която е, ако това може да повреди скоростната кутия. Основните причини за превключването Tiptronic са, че дава по-спортно усещане и позволява на водача да контролира скоростта на участъци надолу, като използва известно спиране на двигателя.
Porsche измисли името Tiptronic, когато предложи този тип автоматична кутия в своя 911 от 1990 г. Много други производители на автомобили сега използват подобни системи със собствено име на марката.
Автоматичен преобразувател на въртящия момент
Най-често срещаният тип автоматична скоростна кутия използва преобразувател на въртящия момент, за да прехвърли силата на въртене на двигателя към колелата. Преобразувателят на въртящия момент е течен съединител, който позволява на колата да се отдръпне и да спре, без да спира двигателя, въпреки че има известна загуба на ефективност, тъй като той поема задвижване поради извитата форма на лопатките на турбината вътре в преобразувателя.
Първата широко използвана автоматична скоростна кутия е предложена от General Motors през 1939 г. с трансмисията Hydra-Matic, в моделната година Oldsmobiles от 1940 г. След това, през 1948 г., първият автомобил с преобразувател на въртящия момент е използван в Buick Dynaflow. Броят на предавки, използвани в автоматичните, е нараснал от две в ранните трансмисии до цели 10 в автомобили като Lexus LC и Ford Ranger.
