Полуавтоматическая трансмиссия — это многоступенчатая трансмиссия , часть ее работы автоматизирована (обычно приведение в действие сцепления ) , но для запуска автомобиля с места и ручного переключения передач по-прежнему требуется участие водителя. Полуавтоматические коробки передач почти исключительно использовались в мотоциклах и основаны на обычных механических коробках передач или последовательных механических коробках передач , но используют автоматическую систему сцепления. Но некоторые полуавтоматические трансмиссии также созданы на основе стандартных гидравлических автоматических трансмиссий с гидротрансформаторами и планетарными передачами . [1] [2]
Названия конкретных типов полуавтоматических трансмиссий включают механическую коробку передач без сцепления , [3] автоматическую механическую коробку передач , [4] [5] механическую коробку передач с автоматическим сцеплением , [6] [7] и трансмиссии с подрулевыми переключателями . [8] [9] [10] Эти системы облегчают переключение передач для водителя, автоматически управляя системой сцепления, обычно с помощью переключателей , которые запускают привод или сервопривод , при этом водителю по-прежнему требуется переключение передач вручную. Это контрастирует с коробкой передач с преселектором , в которой водитель управляет сцеплением и выбирает следующее передаточное число, но переключение передач в трансмиссии происходит автоматически.
Впервые полуавтоматические трансмиссии были использованы в автомобилях, их популярность возросла в середине 1930-х годов, когда их предложили несколько американских производителей автомобилей. Полуавтоматические трансмиссии, менее распространенные, чем традиционные гидравлические автоматические трансмиссии, тем не менее, доступны на различных моделях автомобилей и мотоциклов и продолжают производиться на протяжении всего 21 века. Полуавтоматические трансмиссии с подрулевыми переключателями использовались в различных гоночных автомобилях и впервые были представлены для управления электрогидравлическим механизмом переключения передач болида Формулы-1 Ferrari 640 в 1989 году. В настоящее время эти системы используются на различных топовых автомобилях. ярусные классы гоночных автомобилей; включая Формулу-1 , IndyCar и автогонки . Другие области применения включают мотоциклы, грузовики, автобусы и железнодорожные транспортные средства .
Полуавтоматика облегчает переключение передач , устраняя необходимость нажимать педаль сцепления или рычаг одновременно с переключением передач. Большинство автомобилей с полуавтоматической коробкой передач не оснащены стандартной педалью сцепления, поскольку сцепление управляется дистанционно. Точно так же большинство мотоциклов с полуавтоматической коробкой передач не оснащены обычным рычагом сцепления на руле .
Большинство полуавтоматических трансмиссий основаны на обычной механической коробке передач. Они могут быть частично автоматизированными трансмиссиями. Когда сцепление становится автоматизированным, трансмиссия становится полуавтоматической. Однако эти системы по-прежнему требуют от водителя ручного выбора передачи. Этот тип трансмиссии называется механической коробкой без сцепления или автоматизированной механической коробкой передач .
Большинство полуавтоматических трансмиссий в старых легковых автомобилях сохраняют обычный рычаг переключения передач H-образной формы, как в механической коробке передач; Точно так же полуавтоматические трансмиссии на старых мотоциклах сохраняют обычный ножной рычаг переключения передач, как на мотоцикле с полностью механической коробкой передач. Однако полуавтоматические системы в новых мотоциклах, гоночных автомобилях и других типах транспортных средств часто используют такие методы выбора передачи, как подрулевые лепестки рядом с рулевым колесом или триггеры рядом с рулем . [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]
На протяжении многих лет использовалось несколько различных форм автоматизации для приведения в действие сцепления: от гидравлических , пневматических и электромеханических муфт до вакуумных , [18] электромагнитных и даже центробежных муфт . Гидромуфты (чаще всего и ранее использовавшиеся в ранних автоматических трансмиссиях) также использовались различными производителями, обычно вместе с какой-либо формой механического фрикционного сцепления, чтобы предотвратить остановку автомобиля при остановке или на холостом ходу .
Типичная конструкция полуавтоматической трансмиссии может работать с использованием датчиков Холла или микропереключателей для определения направления требуемого переключения при использовании рычага переключения передач. Выходной сигнал этих датчиков в сочетании с выходным сигналом датчика, подключенного к коробке передач , который измеряет ее текущую скорость и передачу, подается в блок управления коробкой передач , электронный блок управления , блок управления двигателем или микропроцессор , [19] [20] или другой тип электронной системы управления. Затем эта система управления определяет оптимальные моменты времени и крутящий момент, необходимые для плавного включения сцепления.
Электронный блок управления приводит в действие привод, который плавно включает и выключает сцепление. В некоторых случаях сцепление приводится в действие серводвигателем, соединенным с зубчатым механизмом линейного привода , который через гидроцилиндр , наполненный гидравлической жидкостью из тормозной системы , выключает сцепление. В других случаях внутренний привод сцепления может быть полностью электрическим, когда привод главного сцепления приводится в действие электродвигателем или соленоидом , или даже пневматическим, где привод главного сцепления представляет собой пневматический привод , который выключает сцепление.
Механическая система без сцепления, получившая название Autostick , представляла собой полуавтоматическую коробку передач, представленную Volkswagen в 1968 модельном году. Продаваемая как Volkswagen Automatic Stickshift , обычная трехступенчатая механическая коробка передач была соединена с вакуумной автоматической системой сцепления. Верхняя часть рычага переключения передач была предназначена для нажатия и активации электрического переключателя, то есть при прикосновении руки водителя. При нажатии переключателя срабатывал 12-вольтовый соленоид , который, в свою очередь, приводил в действие вакуумный привод сцепления, тем самым отключая сцепление и позволяя переключаться между передачами. Когда рука водителя убирается с рычага переключения передач, сцепление снова включается автоматически. Трансмиссия также оснащалась гидротрансформатором, позволяющим автомобилю работать на холостом ходу как на автомате, а также останавливаться и трогаться с места на любой передаче. [21] [22] [23]
Начиная с конца 1990-х годов производители автомобилей представили то, что сейчас называется автоматизированной механической коробкой передач (АМТ), которая механически аналогична более ранним системам механической коробки передач без сцепления и берет свое начало от них. AMT функционирует так же, как старые полуавтоматические и механические коробки передач без сцепления, но с двумя исключениями; он может автоматически управлять сцеплением и переключением передач и не использует гидротрансформатор. Переключение передач осуществляется либо автоматически с помощью блока управления коробкой передач (TCU), либо вручную с помощью ручки переключения передач или подрулевых переключателей, установленных за рулевым колесом. AMT сочетают в себе топливную экономичность механических коробок передач с легкостью переключения автоматических коробок передач. Их самым большим недостатком является плохой комфорт переключения передач из-за отключения механического сцепления TCU, что легко заметно по «тряске». [ нужна цитата ] Некоторые производители трансмиссий пытались решить эту проблему, используя кольца синхронизатора увеличенного размера и не полностью открывая сцепление во время переключения передач - что теоретически работает, но по состоянию на 2007 год не было ни одного серийного автомобиля с такими функциями. [ нужно обновить ] В легковых автомобилях современные АМТ обычно имеют шесть скоростей (хотя у некоторых их семь) и довольно длинную передачу. В сочетании с программой интеллектуального переключения передач это может значительно снизить расход топлива. В целом существует два типа AMT: интегрированные AMT и дополнительные AMT. Интегрированные AMT были разработаны как специальные AMT, тогда как дополнительные AMT представляют собой преобразование стандартных механических коробок передач в AMT. [ нужна цитата ]
Автоматизированная механическая коробка передач может включать полностью автоматический режим, при котором водителю вообще не нужно переключать передачи. [24] Эти трансмиссии можно охарактеризовать как стандартную механическую коробку передач с автоматическим сцеплением и автоматическим управлением переключением передач, что позволяет им работать так же, как традиционные автоматические трансмиссии. TCU автоматически переключает передачи, если, например, двигатель находится в режиме «красной линии» . АМТ можно переключить в ручной режим без сцепления, в котором можно переключать повышенную или пониженную передачу с помощью селектора переключения передач, установленного на консоли , или подрулевых переключателей. [25] Она имеет более низкую стоимость, чем обычные автоматические коробки передач. [26]
Автоматическую механическую коробку передач (торговые названия включают SMG-III ) не следует путать с « механической » автоматической коробкой передач (продаваемой под такими торговыми марками, как Tiptronic , Steptronic , Sportmatic и Geartronic ). Хотя на первый взгляд эти системы кажутся похожими, в мануматике используется гидротрансформатор, как в автоматической коробке передач, вместо сцепления, используемого в автоматизированной механической коробке передач. Автоматизированное руководство может дать водителю полный контроль над выбором передачи, тогда как ручное управление отклонит запрос на переключение передачи, что может привести к остановке двигателя (из-за слишком низких оборотов в минуту ) или превышению оборотов. [24] Автоматический режим автоматизированной механической коробки передач при низких скоростях или частых остановках при запуске менее плавный, чем у мануматиков и других автоматических трансмиссий. [27]
Некоторые полуавтоматические коробки передач, используемые на мотоциклах и гоночных автомобилях, на самом деле механически основаны на секвентальных механических коробках передач . В полуавтоматических трансмиссиях мотоциклов обычно отсутствует рычаг сцепления, но сохраняется обычный ножной рычаг переключения передач с пяткой и носком. [28] [29] [30] [31] [32] [33]
Полуавтоматические трансмиссии мотоциклов основаны на обычных последовательных механических трансмиссиях и обычно используют центробежное сцепление . [34] На холостом ходу двигатель отсоединяется от первичного вала коробки передач, позволяя и ему, и мотоциклу двигаться на выбеге . В отличие от гидротрансформаторной автоматики, при правильно отрегулированном центробежном сцеплении отсутствует проскальзывание на холостом ходу . По мере увеличения частоты вращения двигателя противовесы внутри узла сцепления постепенно поворачиваются наружу, пока не начнут соприкасаться с внутренней частью внешнего корпуса и передавать все большую мощность и крутящий момент двигателя. Эффективная «точка захвата» или «точка захвата» [35] определяется автоматически посредством равновесия, при котором мощность, передаваемая через (все еще проскальзывающую) муфту, равна мощности, которую может обеспечить двигатель. Это позволяет относительно быстро взлетать с полностью открытой дроссельной заслонкой (со сцеплением, отрегулированным так, чтобы двигатель работал на максимальном крутящем моменте) без замедления или застревания двигателя, а также более спокойный старт и маневры на низкой скорости при более низких оборотах газа и оборотах .
В 1901 году Амеде Болле разработала метод переключения передач, который не требовал использования сцепления и приводился в действие с помощью кольца, установленного внутри рулевого колеса. [36] Одной из машин, использовавших эту систему, была Bollée Type F Torpedo 1912 года выпуска.
До появления первой серийной гидравлической автоматической коробки передач ( General Motors Hydra-Matic ) в 1940 году несколько американских производителей предлагали различные устройства для уменьшения требуемого усилия сцепления или переключения передач. [37] Эти устройства были предназначены для уменьшения сложности управления несинхронизированными механическими коробками передач , или «аварийными коробками передач», которые обычно использовались, особенно при движении с остановкой и стартом.
Ранним шагом к автоматизированным трансмиссиям была система REO Self-Shifter 1933–1935 годов, [38] [39] [40] [41] , которая автоматически переключалась между двумя передачами переднего хода в режиме «вперед» (или между двумя более короткими передаточными числами в режиме «вперед»). режим «аварийный низкий уровень»). Старт с места требовал от водителя использования педали сцепления. Self-Shifter впервые появился в мае 1933 года и предлагался в стандартной комплектации для Royale и в качестве опции для Flying Cloud S-4. [42]
В 1937 году четырехступенчатая автоматическая безопасная коробка передач Oldsmobile была представлена на моделях Oldsmobile Six и Oldsmobile Eight. [38] В нем использовалась планетарная передача с педалью сцепления для трогания с места и переключения между «низким» и «высоким» диапазонами. [43] [44] [45] Автоматическая безопасная коробка передач была заменена полностью автоматической коробкой передач Hydra-Matic в модели 1940 года. [46] [47]
Buick Special 1938–1939 годов был доступен с другой 4-ступенчатой полуавтоматической коробкой передач Self-Shifter, [48] [49] [50] , в которой использовалось ручное сцепление для трогания с места и автоматическое сцепление для переключения передач.
Трансмиссия Chrysler M4 Vacamatic 1941 года представляла собой двухступенчатую механическую коробку передач со встроенным понижающим приводом, традиционным ручным сцеплением и гидромуфтой между двигателем и сцеплением. [51] [52] [53] Двухскоростная коробка передач имела «высокий» и «низкий» диапазоны, а сцепление использовалось, когда водитель хотел переключиться между диапазонами. При обычном вождении водитель должен нажать на сцепление, выбрать верхний диапазон, а затем отпустить сцепление. Как только педаль акселератора будет нажата, гидромуфта включится, и автомобиль начнет двигаться вперед, при этом понижающая передача будет включена, чтобы обеспечить более низкое передаточное число. На скорости 15–20 миль в час (24–32 км/ч) водитель отпускал педаль газа, и понижающая передача отключалась. На смену Vacamatic пришла аналогичная трансмиссия M6 Presto-Matic 1946 модельного года.
Подобные конструкции использовались для Hudson Drive-Master 1941–1950 годов [54] [55] и злополучного Lincoln Liquimatic 1942 года. [56] [57] Оба они сочетали в себе трехступенчатую механическую коробку передач с автоматическим переключением между 2-й и 3-й передачами вместо понижающей передачи Vacamatic.
Packard Electro-Matic, представленный в 1941 году на Packard Clipper и Packard 180 , представлял собой раннюю механическую коробку передач без сцепления, в которой использовалось традиционное фрикционное сцепление с автоматическим вакуумным управлением, которое контролировалось положением акселератора.
Ручная система Automotive Products , доступная на Ford Anglia 100E 1953 года , представляла собой систему автоматического сцепления с вакуумным приводом, которая приводилась в действие переключателем, который срабатывал при каждом перемещении рычага переключения передач. Система могла управлять тросом дроссельной заслонки (чтобы поддерживать обороты двигателя на оборотах, необходимых для переключения передач) и изменять скорость включения сцепления. [58] Последующая система Newtondrive, доступная на Ford Anglia 1957–1958 годов, также имела возможность управления воздушной заслонкой . Подобным продуктом была немецкая система автоматического сцепления Saxomat , которая была представлена в середине 1950-х годов и доступна на различных европейских автомобилях. [59]
В Citroën DS , представленном в 1955 году, использовалась гидравлическая система с регулятором скорости с гидравлическим приводом и устройством повышения холостого хода для выбора передач и управления обычным сцеплением. Это позволяло переключать передачи без сцепления с помощью одного селектора, установленного на стойке , в то время как водитель одновременно нажимал на педаль газа, чтобы переключить передачу. В США эту систему прозвали Citro-Matic.
В 1962 модельном году компания American Motors представила систему E-Stick, которая устранила педаль сцепления в Rambler American со стандартной трехступенчатой механической коробкой передач. [60] Это автоматическое сцепление использовало давление моторного масла в качестве гидравлического источника и было доступно менее чем за 60 долларов. [61] По сравнению с полностью автоматическими трансмиссиями того времени, E-Stick обеспечивала экономию топлива за счет ручного переключения передач с вакуумными и электрическими переключателями, управляющими сцеплением. Трехступенчатая коробка передач E-Stick предлагалась на более крупных моделях Rambler Classic вместе с повышающей передачей. [62] Система была доступна только с 6-цилиндровыми двигателями, а отсутствие сцепления оказалось непопулярным, поэтому после 1964 года ее производство было прекращено. [63]
Volkswagen WSK 1967 года ( Wandlerschaltkupplungsgetriebe ; английский: Коробка передач с гидротрансформатором и сцеплением ), использовавшаяся в Beetle , Type 3 и Karmann Ghia , была одной из первых коробок передач такого типа с автоматическим механическим сцеплением и гидротрансформатором. Он также был известен как Autostick . Переключение передач осуществлялось водителем вручную. Автоматическое механическое сцепление позволяло автомобилю ускоряться с места, а гидротрансформатор позволял делать это на любой передаче. Гася вибрацию двигателя и обеспечивая увеличение крутящего момента, он функционировал как своего рода «редуктор», поэтому настоящей механической коробке передач требовалось только три передачи вперед (вот почему обычные автоматические трансмиссии с гидротрансформаторами обычно имеют меньше передач, чем механические трансмиссии). У WSK не было «первой» передачи; вместо этого первая передача была преобразована в передачу заднего хода, а вторая передача была обозначена как первая (третья и четвертая передачи соответственно были обозначены как вторая и третья). [64]
Трансмиссия Chevrolet Torque-Drive , представленная на автомобилях Chevrolet Nova и Camaro 1968 года , является одним из немногих примеров, когда полуавтоматическая трансмиссия была основана на обычной гидравлической автоматической коробке передач (а не на стандартной механической коробке передач). Torque-Drive по сути представлял собой двухступенчатую автоматическую коробку передач Powerglide без вакуумного модулятора, требующую от водителя вручную переключать передачи между «Низкой» и «Высокой». Индикатор квадранта на автомобилях Torque-Drive был «Park-RN-Hi-1st». Водитель заводил машину на «1-й позиции», а затем, когда хотел, переводил рычаг в положение «Привет». Производство Torque-Drive было прекращено в конце 1971 года и заменено традиционной гидравлической автоматической коробкой передач. Другими примерами полуавтоматических трансмиссий, основанных на гидравлической автоматике, были 3-ступенчатая полуавтоматическая трансмиссия Ford, используемая в Ford Maverick 1970–1971 годов , ранние версии 2-ступенчатой и 3-ступенчатой трансмиссии Hondamatic 1972–1988 годов, а также Daihatsu. Двухступенчатая коробка передач Diamatic, использовавшаяся в Daihatsu Charade 1985–1991 годов .
Ранним примером полуавтоматической мотоциклетной трансмиссии было использование автоматического центробежного сцепления в начале 1960-х годов чехословацким производителем Jawa Moto . [83] Их конструкция была использована без разрешения в Honda Cub 50 1965 года , в результате чего Ява подал в суд на Honda за нарушение патентных прав , а Honda согласилась выплатить гонорары за каждый мотоцикл, использующий эту конструкцию. [83]
Другие полуавтоматические трансмиссии, используемые в мотоциклах, включают:
Полуавтоматические коробки передач в гоночных автомобилях обычно управляются подрулевыми переключателями, подключенными к специальному блоку управления коробкой передач.
Первой машиной Формулы-1 , в которой использовалась полуавтоматическая коробка передач, была Ferrari 640 1989 года . [36] [114] В нем использовались гидравлические приводы и электрические соленоиды для управления сцеплением и переключения передач, а переключение осуществлялось с помощью двух подрулевых лепестков, установленных за рулевым колесом. Другой подрулевой переключатель на руле управлял сцеплением, которое было необходимо только при трогании с места. [115] Автомобиль выиграл свою дебютную гонку на Гран-при Бразилии , но большую часть сезона страдал от проблем с надежностью. [116] Другие команды начали переходить на аналогичные полуавтоматические трансмиссии; Williams FW14 1991 года был первым, кто использовал механизм последовательного вращения барабана (аналогичный тем, которые используются в трансмиссиях мотоциклов ), что позволило создать более компактную конструкцию, требующую только одного привода для вращения барабана и переключения передач. Дальнейшее развитие стало возможным благодаря вскоре после этого внедрению электронного управления дроссельной заслонкой , которое позволило автомобилю автоматически согласовывать обороты при переключении на пониженную передачу. [117] К 1993 году большинство команд использовали полуавтоматические коробки передач. Последний автомобиль Формулы-1 , оснащенный традиционной механической коробкой передач, Forti FG01 , участвовал в гонках в 1995 году.
Из-за опасений, что автомобили Формулы-1 могут переключать передачи автоматически без участия водителя, в 1994 году было введено обязательное программное обеспечение [119] , которое гарантировало, что переключение передач происходит только по указанию водителя. Предварительно запрограммированные, управляемые компьютером, полностью автоматические переключения вверх и вниз были вновь введены и разрешены с 2001 года , а также были разрешены с Гран-при Испании того года , но были снова запрещены в 2004 году . [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] Кнопки на рулевом колесе для непосредственного переключения конкретной передачи (вместо последовательного переключения с помощью подрулевых лепестков) разрешены. [ нужна цитата ] Minardi PS05 , Renault R25 и Williams FW27 2005 года были последними автомобилями Формулы-1, использовавшими 6-ступенчатую коробку передач до перехода на обязательную 7-ступенчатую коробку передач в сезоне 2006 года . С сезона 2014 года на автомобилях Формулы-1 в настоящее время используются обязательные 8-ступенчатые коробки передач с подрулевыми переключателями.
Ныне несуществующая серия автомобилей CART Champ Car Series в сезоне 2007 года перешла с системы последовательного переключения рычага на 7-ступенчатую систему с подрулевыми переключателями . Эта трансмиссия была представлена на новом шасси Panoz DP01, выпущенном в 2007 году .
Конкурирующая серия IndyCar представила свою 6-ступенчатую полуавтоматическую систему подрулевого переключения передач в сезоне 2008 года , также заменив предыдущую последовательную коробку передач с рычажным переключением, представленную на шасси Dallara IR-05 в 2008 году . IndyCars в настоящее время использует Xtrac. Последовательная коробка передач P1011, в которой используется полуавтоматическая система переключения передач подрулевыми лепестками, поставляемая Mega-Line, под названием AGS (Assisted Gearshift System). В AGS используется пневматический привод переключения передач и сцепления, управляемый внутренним блоком управления трансмиссией. [129] [130] [131] [132] [133]
В чемпионатах FIA Формулы 2 и Формулы 3 в настоящее время используются 6-ступенчатые секвентальные коробки передач с электрогидравлическим управлением с помощью подрулевых переключателей. Для запуска автомобилей используется ручное управление многодисковыми системами сцепления через рычаг за рулем.
В настоящее время в DTM используется 6-ступенчатая секвентальная коробка передач Hewland DTT-200 с подрулевыми лепестками переключения передач, которая была представлена в сезоне 2012 года после нового изменения правил. Эта новая система заменила старую последовательную коробку передач с рычажным переключением, которая использовалась в течение предыдущих 12 сезонов (с 2000 года ).
Другие известные области применения полуавтоматических трансмиссий включают:
Коробка передач «E», предлагаемая AMC в 1964 году, была исключена.
{{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь )