Skrzynia biegów

Skrzynia biegów jest urządzeniem mechanicznym , a często mechatroniczne na ostatnich pojazdów, dzięki czemu możliwe jest dostosowanie transmisję z ruchu między wałem napędowym a wałem odbiorczym. Używany w wielu kontekstach ( obrabiarek , ziemia silnik pojazdu ,  itd. ), Jego najczęstszym przypadkiem użycia jest transmisja mocy wystąpienia silnika poprzez dostosowanie momentu obrotowego silnika do potrzeb wału odbiorczego.

Koncepcja skrzyni biegów jest szczególnie znana i stosowana przez kierowców samochodów termicznych, nawet jeśli nie wszystkie pojazdy są wyposażone w skrzynię biegów.

Dzięki zwiększeniu przełożenia napędzane części obracają się wolniej niż oś silnika, co powoduje zwielokrotnienie przenoszonego na te części momentu obrotowego.

Oferując kilka współczynników redukcji (lub redukcji biegów), zwanych przełożeniami, skrzynia biegów jest zatem centralnym elementem, który dostosowuje się w bardzo zmienny sposób w zależności od różnych sytuacji dynamicznych , aby przezwyciężyć opór podczas ruchu do przodu podczas rozruchu. postęp (różny w zależności od warunków jazdy) pojazdu.

Ponieważ większość skrzyń biegów ma dyskretne przełożenia , stosowanie kół zębatych w celu zapewnienia różnych przełożeń stało się najbardziej wydajnym rozwiązaniem.

Zalety skrzyni biegów

W wielu zastosowaniach, moc z głównego źródła napędu jest dostarczana przez parę sił, a przy prędkości obrotowej nieodpowiednim dla funkcjonowania systemu odbiorczego; konieczna jest zatem adaptacja momentu obrotowego i prędkości obrotowej w celu jak najlepszego wykorzystania osiągów tej maszyny w zależności od warunków jej użytkowania (poprzez obniżenie prędkości obrotowej i zwiększenie przenoszonego momentu obrotowego lub rzadziej, poprzez zwiększenie prędkości obrotowej i zmniejszenie przenoszonego momentu). Maszyny przemysłowe z asynchronicznych silników elektrycznych , takich jak tokarki , na przykład, częstotliwość obrotowa, która jest związana z częstotliwością z sieci , a tym samym nie pozwalają na uzyskanie kilku prędkościach roboczych bez przekładni.

To niewątpliwie ta aplikacja, która pochodzi z rewolucji przemysłowej , dała tę nazwę urządzeniu. Wiąże się to z pierwszymi maszynami przemysłowymi, które otrzymywały energię napędową ze wspólnego wału silnika, napędzanego przez młyn wodny lub silnik parowy obracający się ze stałą prędkością. Systemy zębnika lub koła pasowego pozwalały na wybór prędkości roboczej. Wał silnika obracał się z prawie stałą prędkością, o ile żądany moment obrotowy pozostawał niższy niż ten, który był dostępny.

W przypadku pojazdów bardziej ogólnie występuje niedopasowanie pomiędzy dostarczanym momentem obrotowym a momentem obrotowym niezbędnym do pokonania przez koło oporów bezwładności; skrzynia biegów umożliwia pokonanie tej wady. Na przykład moment obrotowy, jaki rowerzysta wywiera na pedały swojego roweru, jest wystarczający do jazdy po równym podłożu. Ale kiedy zbliża się do wzniesienia, zwiększa się moment oporowy koła. Przerzutka (lub piasty z układów przekładni na modelach high-end), a następnie sprawia, że możliwe jest zwiększenie momentu obrotowego na koła kosztem prędkości obrotowej, przez przepuszczanie łańcuch od jednego do drugiego koła zębatego kasety więcej wysokości.

Ta sama zasada stosowana jest w samochodach, w których moment obrotowy dostarczany przez silnik cieplny , często ograniczony i zmienny w ograniczonym zakresie prędkości obrotowych, nie pozwala poradzić sobie z różnymi warunkami jazdy pojazdu (rozruch, przyspieszanie, jazda, jazda .z powrotem  itp .). Oferty skrzyni możliwość zwiększenia dostępnego momentu obrotowego silnika na oś, reduktor biegów są najczęstszym sposobem osiągnięcia tej funkcji. Pudełko posiada:

Historia ewolucji

Louis Renault, wielki wynalazca i przedsiębiorca francuskiego przemysłu motoryzacyjnego, opatentował przekładnię z napędem bezpośrednim w 1898 roku.

Architektura

Najczęstszym przypadkiem zastosowania skrzyni biegów jest przeniesienie mocy silnika cieplnego pojazdu z momentem obrotowym i prędkością obrotową dostosowanymi do sytuacji (wysoki moment obrotowy z małą prędkością lub odwrotnie). Zastosowane w tym przypadku skrzynie biegów różnią się technologią zastosowanych reduktorów ( przekładnie , układ planetarny , łańcuch lub pas ) oraz systemem sterowania (ręcznym, pilotowanym/robotniczym, sekwencyjnym lub automatycznym).

Generalnie rozróżniamy pudełka według:

Ręczna skrzynia biegów z biegami równoległymi

Zsynchronizowane pudełko

Najczęściej używane ręczne skrzynie biegów w dzisiejszych czasach składają się zazwyczaj z dwóch równoległych wałów, zwanych wałem głównym (wałem wejściowym połączonym z wałem korbowym przez sprzęgło ) i wałem pomocniczym (wałem wyjściowym skrzyni biegów), odpowiednio przenoszącymi koła zębate i biegi jałowe. Oprócz biegu jałowego na wale pomocniczym znajdują się również układy sprzęgła i synchronizatory , urządzenia umieszczone na urządzeniach przenośnych, uruchamiane przez widełki sterowania połączone z dźwignią zmiany biegów, które mogą przesuwać się po wypustach wału.

Zasada działania manualnej skrzyni biegów opiera się na doborze kilku par kół zębatych (lub kół zębatych ) o różnych średnicach, co daje różne przełożenia . Każda para składa się z koła zębatego zamocowanego na wale głównym i koła zębatego jałowego, połączonego obrotowo z wałem pomocniczym za pomocą łożysk . Raport jest włączany, gdy jedno z jałowych kół zębatych staje się integralne z wałem pomocniczym. W tym czasie pozostałe koła zębate obracają się swobodnie, stąd określenie „bieg jałowy” i nie przenoszą momentu obrotowego.

Synchronizacja i sprzęgło

Manewr łączenia luźnego zębnika z wałem wyjściowym zapewnia poziome przemieszczenie suwaka na wypustach wału – suwak jest zatem w połączeniu ślizgowym – co ma na celu sprzężenie zapadki z odpowiednim zębnikiem za pomocą małych zębów; zęby te, zwane „zębami psa” lub „psami”, mogą być czołowe (krenelaż) lub obwodowe (rowki). Uzupełniające się kształty dwóch elementów, które stały się współzależne, zapewniają tym samym przenoszenie mocy.

W zsynchronizowanych skrzyniach biegów oprócz zabieraków zamontowany jest synchronizator, który, jak sama nazwa wskazuje, pozwala przed sprzęgłem zsynchronizować prędkość obrotową zębnika z zębnikiem, z którym staje się on integralną częścią podczas sprzęgania. zaangażowanie nowego wybranego raportu. Rzeczywiście, podczas uruchamiania lub zmiany z jednego biegu na drugi, względna prędkość między dwoma wałami nie jest równa zeru, co komplikuje sprzężenie zębów młotka. Poprzez doprowadzenie do kontaktu powierzchni ciernych połączonych z jednej strony z synchronizatorem, az drugiej strony z kołem napinającym, synchronizator znosi tę względną prędkość i zapewnia zmianę biegu bez wysiłku i hałasu.

Cechy szczególne: bieg wsteczny i napęd bezpośredni

Ten typ skrzynki zazwyczaj przyjmuje spiralne koła zębate . W rzeczywistości są cichsze, ponieważ zazębione zęby są liczniejsze i dlatego każde z nich podlega mniejszemu obciążeniu niż koła zębate z prostymi zębami. Z drugiej strony przekładnie te powodują osiowy nacisk, który wymaga zastosowania odpowiednich łożysk i wzmocnienia łożysk . Z tego też powodu bieg wsteczny uzyskuje się z zębatkami z prostymi zębami i emituje tak charakterystyczny dźwięk podczas użytkowania. Wybór ten narzuca sama zasada biegu wstecznego; w rzeczywistości, aby odwrócić kierunek obrotu kół, a zatem i wału pomocniczego, konieczne jest włączenie trzeciego koła zębatego w parę zębników. To zębnik jest przemieszczany osiowo w celu dopasowania pomiędzy zębnikiem wału głównego i zębnikiem wału wtórnego. Gdyby bieg wsteczny miał uzębienie śrubowe, nie byłoby możliwe jego włożenie lub utrzymanie go w ruchu ze względu na nacisk osiowy.

Niektóre skrzynie biegów, w szczególności skrzynie wzdłużne, mają również trzeci wał, zwany „kołem stałym” lub „wałem pośrednim”, który umożliwia umieszczenie wału pierwotnego i wtórnego nie równolegle, ale w jednej linii. Następnie można je połączyć bezpośrednio, aby uzyskać tak zwany napęd bezpośredni, aby skorzystać z wyższej wydajności przekładni: jedna z baladeurów sprawia, że ​​wał główny jest integralny z wałem wtórnym. Historycznie napęd bezpośredni był tradycyjnie trzecim lub czwartym (i ostatnim) biegiem do przodu, nazwanym tak, ponieważ odpowiadał przełożeniu zerowemu (przełożenie 1:1 między wałami). W dzisiejszych czasach ostatnim biegiem jest często to, co kiedyś nazywano „nadbiegiem”, czyli przełożeniem większym niż 1 (wał wyjściowy skrzyni biegów obraca się szybciej niż skrzynia biegów). Ponieważ silnik nie musi utrzymywać wysokich obrotów, aby uzyskać dużą prędkość w sprzyjającym terenie, przyczynia się to do zmniejszenia zużycia paliwa.

Pudełko na pazury i pudełko walkmana

W przeciwieństwie do skrzyni biegów z biegami równoległymi, skrzynie biegów dla psów i skrzynie przenośne są niesynchronizowanymi skrzyniami ręcznymi. Jeśli ogólna architektura pozostaje taka sama, raporty są angażowane w inny sposób.

W przypadku przenośnej skrzyni żaden bieg nie styka się w pozycji neutralnej; raport jest angażowany przez dopasowanie odpowiednich zębów pary kół zębatych. Zębnik odbierający (utrzymywany przez wielowypusty wału pomocniczego) jest zatem przesuwany osiowo za pomocą widełek selekcyjnych. Przekładnie wymagają zatem zastosowania prostych kół zębatych , widły nie są w stanie wytrzymać siły osiowej bez przedwczesnego zużycia. W przypadku samochodów ciężarowych jego obsługa może czasami sprawiać trudność, ponieważ brak systemu synchronizacji ułatwia zadanie. Powodzenie zmiany biegu zależy zatem wyłącznie od umiejętności kierowcy i jego zdolności do opanowania technik jazdy, takich jak podwójne wyłączanie lub podwójne pedałowanie .

Skrzynia sprzęgła jest używana w przeważającej mierze w motocyklach i tylko w rywalizacji dla samochodów (w szczególności w rajdach ). Ten typ skrzyni biegów ma możliwość umożliwienia zmiany biegu na wyższy bez rozłączania sprzęgła pod warunkiem chwilowego zatrzymania siły napędowej poprzez odcięcie gazu lub zapłonu, co pozwala na uzyskanie lepszych osiągów i bezpieczeństwa. motocykl pozostaje mocno uchwycony. Skrzynka sprzęgła nie ma synchronizatorów, ale zęby o określonym kształcie przeznaczone do sprzęgła: są to klocki „dachowe” z dużym luzem ułatwiającym sprzęgnięcie.

Automatyczna skrzynia biegów z podwójnym sprzęgłem

Istnieją dwa rodzaje systemów:

oparty na klasycznej mechanicznej skrzyni biegów wyposażone w serwomotory elektryczne obsługujące sprzęgło (klasyczny suchy jednotarczowy), zmiany biegów, pedał przyspieszenia oraz elektroniczny system sterowania. Te skrzynie biegów zostały nazwane przez PSA , głównego użytkownika, „BMP” od „pilotowanej mechanicznej skrzyni biegów”, a nawet „Sensodrive” dla Citroëna C3 i C2 , pierwszych seryjnych samochodów, które pojawiły się z tym urządzeniem, które działa w trybie automatycznym lub w tryb sekwencyjny (zmiana biegów za pomocą łopatek lub dźwigni według decyzji kierowcy). Ten rodzaj skrzyni biegów, która jest niedroga, ma jednak tę wadę, jak każda konwencjonalna ręczna skrzynia biegów, polegająca na tym, że pojazd przestaje jechać podczas zmiany biegów, co powoduje szarpnięcie, a czasami bardzo wolno reaguje na zmianę biegów. kwestia „pominięcia” kilku raportów. Zrobotyzowane skrzynki z podwójnym sprzęgłem zrobotyzowane skrzynie z dwoma równoległymi wałkami redukcyjnymi, z których każdy jest uruchamiany przez oddzielne sprzęgło. W tego typu skrzyniach biegów podczas zmiany biegu dwa sprzęgła zmieniają biegi jednocześnie, jedno na wysprzęgle, drugie na sprzęgle, co nie powoduje zatrzymania trakcji i sprawia, że ​​zmiana biegu jest prawie niezauważalna (nie lub lekko szarpnięcia). Tego typu skrzynia biegów, znacznie droższa od BMP, działa bardzo szybko, a także zachowuje się albo w trybie automatycznym – elektronika sama decyduje wtedy o wyborze biegu najbardziej odpowiedniego do warunków jazdy i najbardziej dogodnym momencie do zmiany. zgłosić lub w inny sposób obniżyć poziom – albo w trybie sekwencyjnym, w którym to przypadku kierowca decyduje się na zmianę biegów za pomocą przycisków, łopatek lub dźwigni (pod warunkiem, że warunki zostaną spełnione ad hoc, aby uniknąć nadmiernej lub niedostatecznej diety).
Ta technologia, pierwotnie opracowana dla wyścigów samochodowych, opiera się na siłownikach hydraulicznych dobranych ze względu na ich prędkość. Wchodzące seryjnie w Ferrari F355 wyposażonym w tak zwaną skrzynię biegów „F1”, sterowane skrzynie biegów zostały szybko przekształcone w system robotyczny z podwójnym sprzęgłem, teraz systematyczny, do tego stopnia, że ​​często mylony jest z nim termin „robot”. "robotycznego podwójnego sprzęgła". Już bardzo szybkie, podwójne sprzęgło umożliwiło skrócenie czasu zmiany biegów do prawie 60  ms w najbardziej wydajnych skrzyniach biegów.
W tym celu skrzynia składa się z dwóch tradycyjnych półpudełek z równoległymi biegami, z których pierwsza składa się z przełożeń nieparzystych (1-3-5) i biegu wstecznego, podczas gdy druga wykorzystuje biegi. (2-4-6). Dwa koncentryczne mokre sprzęgła służą zatem do przenoszenia momentu obrotowego silnika na odpowiedni wał główny; moment ten jest przenoszony tylko na jedno sprzęgło na raz bez zmiany biegów, w fazie, podczas której jedno przechodzi stopniowo od jednego do drugiego. Cały sens tej konkretnej architektury polega na tym, aby móc zaangażować dwa raporty jednocześnie i mieć tylko „pokierować” parą między jednym z dwóch sprzężeń, aby przejść do następnego raportu.

Pole sekwencyjne

Sekwencyjna skrzynia biegów to skrzynia biegów z równoległymi biegami, których system wyboru zapewnia tarcza lub beczka, okrągła część, na której są wykonane rowki, aby kierować ruchem wideł. Ten system oznacza, że ​​kierowca nie może przeskoczyć jednego lub więcej biegów, a jedynie zmienić bieg na następny wyższy lub niższy niż włączony. Ten typ skrzyni biegów jest od dawna stosowany w motocyklach, a także obecnie w wielu samochodach wyścigowych. Sterowanie odbywa się za pomocą dźwigni zmiany biegów uruchamianej stopą (motocykl) lub ręką w samochodzie. Niektóre motocykle mogą być wyposażone w manetkę, która jest technologicznym klejnotem pozwalającym zmieniać biegi w locie, bez pękania skrzyni biegów i który pozwala zaoszczędzić cenne setne części. Wiele samochodów wyczynowych oferuje robienie tego ręcznie za pomocą mechanicznego lub elektrohydraulicznego automatu, takiego jak zrobotyzowane skrzynki, w celu uproszczenia sterowania. Ten system ma na celu skrócenie czasu zmiany biegów, ale nie pozwala na pomijanie jednego lub więcej biegów.

Pudełko automatyczne

Automatyczna skrzynia biegów ma system zdolny do samodzielnego określenia najlepszego przełożenia. Sama skrzynia tego typu określa prawidłowe przełożenie dzięki informacjom takim jak moment obrotowy i prędkość obrotowa silnika, wciśnięcie pedału przyspieszenia, prędkość pojazdu, tryb pracy skrzyni biegów, moment oporowy pojazdu i inne bardziej złożone funkcje zależne od poziomu technologicznego automatycznej skrzyni biegów. Sprzęgło jest na ogół automatyczne i dlatego nie wymaga pedału sprzęgła.

Od dawna ograniczone do trzech (a nawet dwóch) biegów do lat 70., a następnie do czterech biegów do połowy lat 90., automatyczne skrzynie biegów są teraz dostępne w konfiguracjach od sześciu do jedenastu biegów, chociaż z reguły są to skrzynie z siedmioma biegami. lub osiem raportów, które cieszą się uznaniem .

W starszych modelach z trzema prędkościami, słynny wskaźnik PRNDSL dla sześciu standardowych pozycji selektora został znaleziony w Ameryce Północnej : P (ark) dla parkowania skrzyni biegów, R (everse) dla wstecznego, N (eutral) dla neutralnego, D (shore) dla biegu do przodu na trzech biegach, S (econd) do pracy tylko na pierwszych dwóch biegach, a L (ow) dla obowiązkowego pierwszego biegu .

W Europie, gdzie S i L nie odpowiadają poprawnym terminom we wszystkich językach, znaleźliśmy P, R, N, D, 2, 1 . Reszta świata stopniowo przyjęła tę notację w latach 70. Jednak do początku lat 80. w francuskich samochodach sprzedawanych we Francji literę D zastępowano przez A (automatyczne).

Wraz z pojawieniem się czterobiegowych skrzyń biegów, ocena P, R, N, D, 3, 2, 1 narzuciła się całkiem naturalnie na całym świecie. Obecnie znajdujemy P, R, N, D oraz dodatkową pozycję zwykle oznaczoną M (anal) lub +/- do ręcznego doboru biegów.

Wskaźniki zgodne z Rozporządzeniem 121 Porozumienia z 1958 r.
P Parking
R Odwrócić
NIE Neutralny
re Naprzód


Skrzynie biegów z przekładnią hydrokinetyczną

Chociaż używany od lat 30., General Motors zainaugurował w 1948 r. masową produkcję automatycznej skrzyni biegów (2 biegi plus bieg wsteczny) z przekładnią hydrokinetyczną o nazwie Buick , Dynaflow  (en) .

Te automatyczne skrzynie biegów działają stale pod wpływem momentu obrotowego, umożliwiając niemal nieprzerwane przekazywanie mocy. Ta szczególność jest możliwa dzięki systemowi sprzęgła zapewnionego nie przez tarczę cierną, ale przez hydrauliczny zmiennik momentu obrotowego, który umożliwia poślizg (odpowiednik poślizgu podczas zmiany biegów w ręcznej skrzyni biegów). Z drugiej strony konwerter przy niemal stałym poślizgu jest elementem, który jest przyczyną słabych osiągów tego typu skrzyń, dlatego w nowoczesnych skrzyniach biegów znajduje się również sprzęgło blokujące konwertera, które załącza się, gdy tylko wałki wejściowe i wyjściowe zostaną zwolnione. wystarczająco blisko.

Najbardziej rozpowszechnioną formą automatycznej skrzyni biegów jest kaskadowa przekładnia planetarna . Zabezpieczając niektóre części tych pociągów za pomocą sprzęgieł lub hamulców , uzyskuje się różne przełożenia przekładni. Wybór przekładni zależy wtedy tylko od kombinacji kolejności tłoków sterujących. W rezultacie nie ma sprzęgła do napędzania. Pompa hydrauliczna wysokiego ciśnienia, zintegrowana ze skrzynią biegów i napędzana bezpośrednio przez silnik, jest odpowiedzialna za dostarczanie energii do siłowników hydraulicznych wymaganych do sprzęgieł i hamulców. W nowoczesnych systemach, identycznych jak zrobotyzowana skrzynia biegów, zmianą biegów zarządza układ elektrohydrauliczny sterowany przez komputer elektroniczny.

Skrzynie biegów z podwójnym sprzęgłem

W automatycznej skrzyni dwusprzęgłowej zmiana biegów jest w pełni kontrolowana przez komputer , który włącza inny bieg dopiero wtedy, gdy prędkość obrotowa wału odbiorczego jest zbliżona do prędkości wału napędowego. Ogranicza to zużycie sprzęgieł i szarpnięć, a tym samym rozmiar używanych sprzęgieł i kół zębatych.

System składa się z dwóch wałków odbiorczych, z których każdy jest uruchamiany podczas ruchu przez jedno z dwóch sprzęgieł. Pozycja parkowania sprzęga jednocześnie dwa wały, co blokuje skrzynię biegów.

Zaletą tego systemu jest to, że tego typu skrzynia przenosi hamulec silnikowy jak konwencjonalna skrzynia biegów, a nawet łatwiej, bo wystarczy jednoczesna redukcja kilku biegów, które nie będą załączane jeden po drugim. prędkość silnika mieści się w granicach określonych przez producenta.

Skrzynie biegów CVT, IVT i e-CVT

Coraz więcej samochodów osobowych wykorzystuje do transmisji zasadę bezstopniowej przekładni CVT. Od teraz pokładowa elektronika umożliwia zarządzanie równaniem wydajności / przyspieszenia / prędkości, jak to tylko możliwe, poprzez ciągłe dostosowywanie prędkości silnika oprócz przełożenia wariatora. Systemy te potrafią nawet odtworzyć łożyska w określonych warunkach jazdy, imitując w ten sposób zachowanie wielostopniowej skrzyni biegów.

  • Układ napędowy jest dobrze znane kierowcom skuterów i motorowerów z końca XX XX  maszyn wieku, w którym wysiłek do koła jest przekazywany za pomocą urządzenia znanego jako „administrator danych”.
  • Przekładnia pierwotna e-CVT samochodów hybrydowych typu HSD i pochodnych oparta jest na układzie planetarnym , łączącym silnik cieplny i dwa generatory silników elektrycznych. Każdy silnik jest podłączony do wejścia układu planetarnego. Sterujący silnik generatora elektrycznego umożliwia płynną zmianę momentu obrotowego i prędkości obrotowej przenoszonej z silnika cieplnego na koła, zapewniając jednocześnie dodatkowe funkcje: rozrusznik silnika cieplnego, hamulec silnikowy i ładowanie akumulatora. Główny silnik elektryczny zapewnia ruch pojazdu na niskich obrotach, hamowanie rekuperacyjne , wspomaga silnik cieplny podczas dużych obciążeń; odpowiada również za bieg wsteczny.

Smarowanie

Aby uzyskać maksymalną wydajność i maksymalną niezawodność, mechanizmy skrzyni biegów wymagają smarowania.

W prostych ręcznych i zrobotyzowanych skrzyniach biegów (zarządzanie elektromagnetyczne) smarowanie stosunkowo gęstym olejem odbywa się poprzez bąbelkowanie: dolne koła zębate kąpią się w oleju i rozpylają olej na wszystkie inne części poprzez ich obrót.

Złożone przekładnie automatyczne lub zrobotyzowane wymagają innego rodzaju oleju, który jest bardziej płynny i pod ciśnieniem do obsługi siłowników hydraulicznych. Dlatego są wyposażone w pompę olejową wytwarzającą strumień oleju pod ciśnieniem, rozprowadzany kanałami do miejsc wymagających smarowania.

Powrót do skrzyni korbowej odbywa się we wszystkich przypadkach grawitacyjnie .

Inscenizacja

Idealne pudełko to takie, które oferuje odpowiednie proporcje w każdej sytuacji. Nie możemy jednak mnożyć raportów w nieskończoność. Zakres oferowanych raportów musi zatem być jak najbardziej uniwersalny.

Indywidualny samochód Przez długi czas, ograniczona do trzech prędkości, samochodowa skrzynia biegów stopniowo przyjmowała cztery, potem pięć, potem sześć, a nawet osiem w pojazdach z wyższej półki , w szczególności hybrydy (np. Lexus LS460 ) lub nawet 11 biegów. na ciężarowe mają od dłuższego czasu stopnie przekładni na więcej niż dziesięciu biegach. Motocykle zwykle mają 5 lub 6 biegów, nawet jeśli widzieliśmy modele produkcyjne z 7 lub więcej biegami w konkurencji. system bezstopniowy niektóre pojazdy ( Daf w latach 60. ) miały wariator oferujący ciągły zakres przełożeń. W 2020 roku pojawią się nowe samochody osobowe oparte na tej samej zasadzie „ciągłej zmiennej skrzyni biegów” (CVT) (patrz akapit powyżej). Obecnie te automatyczne skrzynie biegów są stosowane w szczególności w Nissanie Micran-CVT (1993 ~ 2002) i Hondzie Jazz CVT w Europie. Silniki hybrydowe Typ HSD Toyoty wykorzystuje przekładnię wykorzystującą przekładnię planetarną napędzaną silnikami elektrycznymi, zwaną również e-CVT.

Współczynnik transmisji

Całkowite przełożenie (skrzynia + oś) to stosunek prędkości obrotowych silnika do kół, ale także (do sprawności) momentu obrotowego silnika do momentu obrotowego dostępnego na kole.

Silniki oferujące dość umiarkowany moment obrotowy i pracujące poprawnie przy dużych prędkościach (tysiące obrotów na minutę), dlatego konieczne jest zmniejszenie prędkości obrotowej (setki obrotów na minutę), co wpłynie na zwiększenie momentu obrotowego na kole , czyli siła ciągnąca pojazdu.

Większość silników ma zewnętrzne krzywe charakterystyczne (praca przy pełnym obciążeniu, tj. wciśnięta przepustnica), które zazwyczaj odpowiadają wykresowi obok. Szereg przełożeń dostępnych na skrzyni biegów jest optymalizowany przez uwzględnienie tych krzywych, ustalonych na podstawie danych zarejestrowanych na stanowisku badawczym przy różnych prędkościach obrotowych (np. co 200 obr/min):

ale także cechy pojazdu:

  • masa samochodu ( PTRA );
  • obwód toczenia koła , przełożenie osi ;
  • współczynnik oporu Cx i powierzchnia czołowa (S), tj. SCx;
  • maksymalna prędkość przewidywana na podstawie tych danych.

Pierwszy raport

Pierwszy bieg służy tylko do podnoszenia pojazdu z pozycji zatrzymania. Jego określenie opiera się na rozważeniu niekorzystnego przypadku rozruchu, a mianowicie pojazdu przy maksymalnym obciążeniu i nachyleniu 15%. W ten sposób określa się poprzez badanie mechaniki statycznych The Moment wymagany do koła.

Bieg wsteczny ma zazwyczaj nieco krótsze przełożenie niż pierwszy bieg w większości skrzyń biegów, ponieważ bieg wsteczny jest przesunięty w skrzyni biegów, co zapewnia krótszy bieg przydatny do bezpiecznego cofania i ułatwiania delikatnych manewrów, w przeciwieństwie do pierwszych skrzyń biegów, które miały bieg wsteczny przełożenie dłuższe niż pierwszego koła zębatego ze względu na obecność koła pośredniego współosiowego z pozostałymi kołami zębatymi, co powoduje konieczność zmniejszenia średnicy, a tym samym liczby zębów koła zębatego na wale pomocniczym.

Raporty okresowe

Gdy pojazd jest w ruchu, aby osiągnąć prędkość przelotową lub maksymalną, przyspieszenie wymusza stałą siłę napędową. Silnik musi zatem dawać maksymalny moment obrotowy. W tym celu, podczas zmiany biegu na wyższy (np 1 ul  do 2 e ), silnik pozostawiając maksymalną system zasilania musi wchodzić co najmniej na reżim maksymalnego momentu obrotowego. Skutkuje to idealnym przestawieniem przełożeń zgodnie z sekwencją geometryczną , której przyczyną jest stosunek prędkości przy maksymalnej mocy do momentu obrotowego.

Jeżeli odzyskiwanie odbywa się poniżej tej wartości, mówimy, że istnieje luka w stopniowaniu, to znaczy w zakresie prędkości pojazdu, dla którego prędkość silnika jest zbyt wysoka lub niewystarczająca. Tak jest w przypadku skrzynek 2CV , zwłaszcza między 1 st a 2 e .

Dlatego zaleca się, aby prędkość podnoszenia była znacznie wyższa niż maksymalna moment obrotowy. Daje to większą elastyczność w użyciu, ale wymaga większej liczby raportów.

Niektóre szczególne przypadki

Ford T był to w swoim czasie samochód produkowany w największej liczbie egzemplarzy. Wyróżniał się jednak specjalną skrzynią biegów, dzięki czemu uzyskał specjalne prawo jazdy. W oparciu o architekturę automatycznej skrzyni biegów z biegami planetarnymi , biegi zmieniano za pomocą dźwigni i dwóch pedałów obsługujących paski sterujące. Często zdarzało się, że pierwszy pozostawał zajęty (system utknął w zimie); więc, podobnie jak w filmach Laurel i Hardy , wielu użytkowników zostało przejechanych podczas rozruchu. Rozwiązanie polegało na pierwszym podnoszenia kół napędowych przy użyciu podnośnika The różnica następnie przekręcenie pokrętła w próżni zamiast poruszania pojazdu do przodu. Bugatti Royale wyposażone w ośmiocylindrowy silnik o pojemności 12 763  cm 3 , z momentem obrotowym takim, że zaledwie kilka sekund wystarczy, aby przejechać z postoju do nierozsądnych prędkości, trzeci przejmuje tylko po to, by połaskotać 200  km/h . Citroën 2 CV W 1948 roku oferował 4-biegową skrzynię biegów, podczas gdy Traction , ówczesna królowa szos, miała tylko trzy. Tak aby pobyt w umyśle ogłoszonego skromność, 4 th nazywa się „S” (dla „overdrive”) nie powinna być traktowana jako prawdziwa prędkość lotu. Wystawienie tego pola Nieoczekiwanie ustalono według arytmetyczny i non-geometryczne, które wytwarza ogromne otwory pomiędzy 1 ul , 2 e i 3 e  prędkości. Wreszcie, jego budowa jest dość szczególna z czterema współosiowymi wałami dwa na dwa i redukcjami uzyskanymi za pomocą jednego lub trzech kolejnych biegów. Citroën DS Wyposażony w hydraulicznie sterowaną skrzynię biegów, sprzedawaną od 1955 do 1975 roku. Była to konwencjonalna czterobiegowa skrzynia biegów, której wały (podobnie jak sprzęgło) były uruchamiane przez zespół hydraulicznych szpul i rozdzielaczy zasilanych pompą wysokiego ciśnienia. Prędkości można było zmieniać w locie. Bardzo ładny, ale skomplikowany i drogi w produkcji system ten nie przetrwał końca DS. Te pojazdy terenowe często są one wyposażone w drugą skrzynię biegów, zwaną „skrzynią redukcyjną” lub „skrzynią rozdzielczą”, w większości przypadków niezsynchronizowaną i dlatego obsługiwane podczas postoju. Redukcja zapewnia większy moment obrotowy podczas przejazdów. To samo urządzenie pozwala traktorom rolniczym mieć większy moment obrotowy do ciągnięcia narzędzi rolniczych (na przykład do uprawy lub transportu). Niedogodności

Ręczna skrzynia biegów nie przystosowuje się dobrze do obowiązkowego autonomicznego hamowania awaryjnego od 2022 roku w Unii Europejskiej i adaptacyjnego regulatora .

Uwagi i referencje

Uwagi

  1. Zobacz moc pary pokazując, że przy identycznej mocy para jest odwrotnie proporcjonalna do prędkości obrotowej.
  2. Siły te są sumą przyczepności opon do drogi, sił oporu aerodynamicznego związanych z Cx pojazdu oraz sił związanych z masą pojazdu na pochyłości.
  3. użycie gwiazdy/trójkąta na silniku trójfazowym pozwala tylko na dwie stałe prędkości.
  4. . Takie rozmieszczenie wolnych kół zębatych i stałych kół zębatych na ich wale nie jest uniwersalne. Niektóre koła zębate jałowe można znaleźć na wale głównym ze stałymi kołami zębatymi i odwrotnie na wale pomocniczym.
  5. To oni, a nie koła zębate, „protestują”, gdy przegapia się manewr przejścia raportu.
  6. To jedyny przypadek, w którym bieg nie zawsze jest na biegu.
  7. W rzeczywistości strata na jeden bieg wynosi około 2%, a napęd bezpośredni eliminuje te straty.

Bibliografia

  1. RENAULT LOUIS (1877-1944) , universalis.fr, dostęp 17 czerwca 2019
  2. Patrz RJ Gorsky, „  Buick's Twin Turbine Dynaflow Transmission  ” , „ SAE Transactions” , tom.  63,1955, s.  42-52.
  3. „  Przewodnik automatyczny CVT  ” (dostęp 5 lipca 2020 r. )
  4. czego służą rolki w hulajnodze? , univers-du-scooter.com z 25 marca 2019 r., konsultacja 6 lipca 2020 r.
  5. 8-biegowa skrzynia ZF, przyjaciel dużych hybryd - Cartech.fr, 20 stycznia 2010
  6. 11-biegowa skrzynia biegów w Ford , na autoplus.fr z 13 kwietnia 2015 r., dostęp 17 czerwca 2019 r.
  7. https://www.caradisiac.com/le-freinage-d-urgence-peut-il-tuer-la-boite-manuelle-190208.htm

Załączniki

Powiązane artykuły