Коробка передач с преселектором — это тип механической коробки передач, который чаще всего использовался в легковых и гоночных автомобилях 1930-х годов, в автобусах 1940–1960 годов и в бронетехнике с 1930-х по 1970-е годы. Определяющей характеристикой коробки передач с преселектором является то, что рычаг переключения передач позволяет водителю «предварительно выбрать» следующую передачу, обычно при этом трансмиссия остается на текущей передаче до тех пор, пока водитель не нажмет «педаль переключения передач» в нужное время.
Благодаря этой конструкции водителю не нужно было отрабатывать момент использования педали сцепления и рычага переключения передач, чтобы добиться плавного переключения передач в несинхронизированной механической коробке передач. [1] В большинстве трансмиссий с преселектором полностью отсутствует сцепление, управляемое водителем. Некоторые используют его исключительно для старта с места. [2] Коробки передач с преселектором были наиболее распространены до широкого распространения автоматической коробки передач, поэтому их рассматривали в сравнении с механической коробкой передач типа « аварийная коробка передач ».
Коробки передач с преселектором часто продавались как «самопереключающиеся» коробки передач, [1] однако это неточное описание, поскольку водитель должен выбирать передачу (и часто вручную переключать передачи). Автоматическая коробка передач является настоящей «самопереключающейся коробкой передач», поскольку она способна переключать передачи без участия водителя.
Существует несколько радикально различных механических конструкций коробки передач с преселектором. Наиболее известной является конструкция Вильсона. [3] Некоторые коробки передач, такие как Cotal, переключают передачи сразу же при перемещении рычага управления, не требуя отдельной педали переключения передач.
По сравнению с современными (несинхронизированными ) механическими коробками передач, коробки передач с преселектором были более плавными для водителей, поскольку они не требовали таких методов, как двойное выключение сцепления . Коробки передач с преселектором также имели более короткое время переключения, могли выдерживать большую выходную мощность, имели меньшую массу и могли переключаться под нагрузкой. [ нужна цитата ]
Конструктивным преимуществом многих коробок передач с преселектором является то, что фрикционными компонентами являются тормоза [4] , а не сцепления . Это означало, что невращающиеся тормозные ленты можно было использовать для деталей, подверженных износу, что привело к более простой конструкции, чем вращающийся компонент, такой как обычное сцепление. Изнашиваемые компоненты также могут быть установлены снаружи механизма (а не зарыты в нем), что обеспечивает более легкий доступ для обслуживания и регулировки.
Самым распространенным типом преселекторной коробки передач была Wilson, в которой использовалась планетарная конструкция . [5] [6] Предшественником коробки передач Wilson была эпициклическая коробка передач с ручным управлением, которая использовалась в автомобилях Wilson-Pilcher 1901–1904 годов , построенных в Соединенном Королевстве. Один из директоров компании, Уолтер Гордон Уилсон , стал сторонником преимуществ эпициклической коробки передач, которая позволяла передавать большие крутящие моменты, сохраняя при этом возможность управления за счет небольшой входной силы. [7] Уолтер Уилсон был одним из главных изобретателей бронированного танка во время и после Первой мировой войны , [8] и был ответственным за создание британского танка Mark V 1918 года , в котором использовался планетарный рулевой редуктор. [7] [9] Компания Lanchester Motor Company в Соединенном Королевстве также производила автомобили с планетарной коробкой передач с ручным управлением с 1900 года и построила экспериментальный танк ( Lanchester Gearbox Machine или Experimental Machine K ), оснащенный планетарной коробкой передач. [10]
Уолтер Уилсон продолжил эксперименты с планетарными коробками передач для автомобилей, и в 1928 году была изобретена его «редуктор Вильсона». Уолтер и один из совладельцев Armstrong Siddeley Motors основали компанию Self-Changing Gears Ltd. (первоначально называвшуюся Improved Gears Ltd. ) для разработки и производства коробки передач Wilson. [11] Armstrong Siddeley Thirty 1929 года был одним из первых автомобилей, в которых использовалась коробка передач Wilson. [12] Коробка передач также производилась по лицензии другими производителями, включая Cord, ERA, Daimler и Maybach. [13] [14]
Водитель предварительно выбирал следующую передачу с помощью рычага, установленного на рулевом колесе, затем нажимал «педаль переключения передач» (часто располагавшуюся вместо обычной педали сцепления ), чтобы активировать переключение передач в нужное время. [15] [16]
Коробка передач Wilson выпускалась с различными сцеплениями. Самым известным является жидкостный маховик , используемый в туристических автомобилях, таких как Daimler (Армстронг Сиддели использовал центробежное сцепление). [2] В спортивных автомобилях использовалось центробежное сцепление Newton . [2] Это было многодисковое сухое сцепление , похожее на гоночные ручные сцепления того времени, но с нажимным диском, приводившимся в действие центробежно и приводившимся в действие при скорости около 600 об/мин. [17] Чисто гоночные автомобили, такие как ERA , вообще избегали сцепления и полагались на постепенное включение ленточного тормоза коробки передач на самой низкой передаче при запуске. [2] При наличии центробежного сцепления или гидромуфты для трогания с места достаточно просто выбрать первую передачу, затем сцепление автоматически включается при нажатии педали акселератора. На других автомобилях педаль переключения передач при трогании с места работала как сцепление.
Коробка передач Уилсона основывалась на ряде эпициклических шестерен, соединенных оригинальным способом, который также был изобретением Уилсона. Последующие передачи работают за счет сложения или «уменьшения понижения», обеспечиваемого предыдущей передачей. [18] Для каждой промежуточной передачи требовалась отдельная планетарная передача, с конусной муфтой для прямой высшей передачи и еще одной эпициклической для задней передачи. [19] Было предусмотрено четыре передачи, в то время как многие автомобили (особенно американские) обычно имели только трехступенчатую коробку передач. Это произошло из-за спортивного или даже гоночного рынка коробки передач Wilson, так что передаточные числа могли быть более близкими . Хотя такое же расположение эпициклов стало предшественником послевоенной автоматической коробки передач, [2] использование в автоматической коробке передач гидротрансформатора вместе с широким диапазоном мощности и избыточной мощностью американских двигателей V8 означало, что более широкое расположение таким образом, меньше, соотношение было приемлемым. В отличие от «аварийных» коробок передач первой половины XX века, шестерни в коробке преселектора постоянно находятся в зацеплении по планетарной схеме.
Переключение передач с помощью коробки Уилсона основывалось на управлении тормозными лентами, которые удерживали кольцевое пространство каждой эпициклической оси в фиксированном положении. Выбор тормозной ленты контролировался вращающимся кулачком, перемещаемым рычагом переключения передач. Для каждого выбора передачи была задействована только одна полоса. Этот небольшой ручной рычаг не мог обеспечить достаточную мощность для включения и блокировки тормозной ленты, поэтому возникла необходимость в ножной педали. Фактическое движение тормозных лент контролировалось «рычажным» механизмом, отличительной чертой конструкции Wilson. [19] Когда педаль нажималась и отпускалась, ряд или «шинопровод» пальцеобразных рычагов прижимался вверх сильной винтовой пружиной к ряду легких рычагов или «рабочих стоек». [20] Положение каждого рычага контролировалось распределительным валом выбора передачи. Если бы кулачок (для каждой передачи) удерживал рычажное соединение на месте, а не позволял ему отклоняться в сторону, палец шины через рабочую стойку давил бы на рычаги, управляющие самими тормозными лентами. Эти переключатели обеспечивали дополнительный рычаг, необходимый для удержания тормозной ленты на месте под действием винтовой пружины до следующего нажатия педали. Еще одной особенностью конструкции Wilson было использование саморегулирующихся гаек на каждой ленте для компенсации износа. Действия по включению и отключению каждой ленты было достаточно, чтобы продвинуть храповые гайки и, таким образом, отрегулировать износ, компенсируя любое провисание. [19] [20]
.jpg/1280px-Delahaye_MS_135_MS,_Bj._1935_-_Schaltung_(1977-08-12).jpg)
В 1920-х и 1930-х годах несколько французских производителей автомобилей класса люкс использовали трех- или четырехступенчатую коробку передач с преселектором производства Cotal. Уникальной особенностью коробки передач Cotal было использование электромагнитных муфт (вместо ленточных тормозов) для включения передач. [21] Обратной стороной этого подхода было то, что потеря электроэнергии означала, что двигатель больше не мог приводить в движение колеса. Сцепления управлялись простым переключателем на приборной панели или на колонке, который описывали как «вишенку на коктейльной палочке» [2] и реле. Механического сервопривода не было, поэтому не было необходимости в кулачке или переключателе Уилсона, а также в педали переключения передач.
В 1930-х годах автомобили Humber оснащались четырехступенчатой коробкой передач с преселектором производства Laycock-de Normanville . [22] Он был во многом похож на Wilson, но в нем использовалось прямое гидравлическое приведение в действие тормозных лент (выключалось с помощью рычага на рулевой колонке), что позволяло избежать необходимости в педали переключения передач.
В нескольких автомобилях Talbot 1930-х годов, таких как Talbot AX65 Darracq 1932–1935 годов , использовалась «ускоряющая коробка передач», разработанная Жоржем Рошем на основе патентов Wilson. [23] [24] [25] Коробка передач Roesch была значительно переработана как по конструкции, так и по материалам, в результате чего была создана более легкая коробка передач, способная выдерживать в три раза большую мощность, чем коробка передач Wilson. [26] [27]
Эта коробка передач автоматически предварительно выбирала первую передачу при включении заднего хода. При включении второй передачи коробка передач предварительно выбирает третью, а при включении третьей — четвертую. [2] Затем он будет переключаться между третьей и четвертой передачей, пока другая передача не будет предварительно выбрана вручную. [28] Первоначальные версии производились без какой-либо формы сцепления, однако вскоре к конструкции было добавлено центробежное сцепление. Описанный Талботом как «Дорожная муфта». [27] это было простое устройство с двумя радиально качающимися башмаками (похоже на барабанный тормоз).
Первой коробкой передач с преселектором был прототип трехступенчатой мотоциклетной коробки передач, запатентованный французом Марселем Вирателем во Франции в 1906 году. Конструкция и производство были очень компактными. [29] [30] [31]
Немецкий бронетанк Tiger I 1942–1945 годов использовал форму преселективной коробки передач, построенную компанией Maybach и имевшую 8 передаточных чисел. Механизм переключения был гидравлическим, чтобы уменьшить усилия водителя. Сцепления использовались в комбинациях, что позволяло иметь гораздо больше передаточных чисел, чем приводы. Имелось три гидроцилиндра, каждый с двумя положениями и управляющими кулачками зубчатых передач, расположенными на четырех валах. Цилиндры управлялись поворотным клапаном на простом квадрантном рычаге переключения передач и приводились в действие путем нажатия рычага вбок в его затвор. Комбинация трех цилиндров допускала восемь различных передаточных чисел, хотя, наоборот, они были ограничены только четырьмя самыми низкими. [32] Когда в 1943 году британцы изучали трофейный танк Tiger I, отчет о коробке передач был выполнен компанией Armstrong Siddeley Motors. [33]
Коробка передач с несколькими сцеплениями позволяет избежать трудностей с переключением передач, поскольку вообще нет необходимости переключать передачи . Он работает как несколько отдельных коробок передач, каждая из которых управляется отдельным сцеплением, заблокированным во избежание многократного выбора. Выбор передачи – это вопрос выбора соответствующего сцепления. Преимущество этого типа в том, что его просто организовать дистанционное управление, поскольку здесь нет тяги переключения передач как таковой, а есть лишь дублирование тяги сцепления.
Этот тип коробки передач появился в ходе испытаний коробки передач в Олдбери в марте 1917 года, проверяя различные трансмиссии на восьми британских тяжелых танках . [8] Каждое передаточное число имеет собственный вал и собственное сцепление. При условии, что сцепления заблокированы так, что одновременно может быть включено только одно, система проста.
В начале 1980-х годов эта трансмиссия была разработана для городских автобусов Великобритании под названием Maxwell с четырехступенчатой коробкой передач. Британские автобусы в основном двухэтажные с поперечно расположенными двигателями сзади. [34] Их использование также предполагает частые остановки и старты, что приводит к сильному износу сцепления обычных коробок передач. Преимуществом этой компоновки было использование четырех сцеплений, все из которых легко обслуживались снаружи узла двигателя, без необходимости снятия двигателя. Сцепления представляли собой многодисковые мокрые сцепления с масляным питанием. Первые коробки передач приобрели репутацию ненадежных, и в 1985 году первоначальные разработчики, Brockhouse, передали лицензию на них компании Avon Maxwell Transmissions. Развитая версия с увеличенным масляным насосом была доступна в качестве модернизации для большинства автобусов Великобритании. [35] Необычной особенностью этой коробки передач была возможность одновременного включения первой и второй передачи. Это действовало как гидравлический замедлитель мощностью 50 л.с.
Идея быстрого переключения передач только с помощью сцепления также была развита в трансмиссии с двойным сцеплением в последних высокопроизводительных автомобилях. Это сочетает в себе простоту переключения передач с быстрым переключением передач, основанным на сцеплении. Фактически имеется две отдельные коробки передач, каждая из которых предлагает альтернативные передаточные числа из общего набора, и два сцепления выбирают, какая коробка передач работает. Изменения в коробке передач производятся автоматически, чтобы предсказать, какое передаточное число потребуется водителю в следующий раз. При условии, что следующее передаточное число выбрано правильно (т. е. компьютер правильно угадал, какую передачу выбрать — повышенную или пониженную), само переключение представляет собой просто быстрое движение сцепления. Однако неожиданные переключения могут сбить с толку систему, и она должна сначала выбрать правильное передаточное число, прежде чем включать сцепление, что приводит к гораздо более медленному переключению передач.
Полуавтоматические трансмиссии, обычно в виде механических трансмиссий без сцепления , автоматизируют только систему сцепления и используют различные системы управления для облегчения работы сцепления, при этом для ручного переключения передачи по-прежнему требуется вмешательство водителя. Эти системы были внедрены многочисленными производителями серийных автомобилей до появления и производства гидравлических автоматических трансмиссий , начиная с середины 1930-х годов до начала-середины 1990-х годов. Эти системы либо полностью исключат педаль сцепления, либо сохранят педаль сцепления, но сцепление потребуется использовать только для запуска с места с места, а не для переключения передач.
Дальнейшие достижения и разработки были введены позже, и несколько других методов были использованы для одновременной автоматизации процесса работы сцепления и выбора передачи, в первую очередь с помощью современной автоматизированной механической коробки передач , представленной несколькими производителями автомобилей в 1990-х годах, но впервые использованной Isuzu , с их трансмиссией NAVi5 , 1985 год.
Коробки передач с преселектором использовались в нескольких гоночных автомобилях и мотоциклах, в том числе в Международных шестидневных гонках 1921 и 1922 годов - в Швейцарии мотоциклы Марселя Вирателла участвовали в серийных мотоциклах; ERA R4D 1935 года , [43] и автомобили для альпинизма, такие как Auto Union «Silver Arrows» 1930-х годов .
Несколько автобусов, построенных в Соединенном Королевстве примерно с 1940 по 1960 год, имели преселекторную трансмиссию, в том числе построенные Leyland, [44] Daimler и AEC. Тип AEC RT , автобус, обычно использовавшийся в Лондоне в тот период, использовал сжатый воздух для переключения передач, [45] [46], в то время как другие коробки передач использовали механическое приведение в действие.
Типичная работа лондонских автобусов заключалась в том, что у них была очень низкая первая передача, которая использовалась только на холмах, поэтому водитель при трогании с места выбирал вторую передачу, нажимал и отпускал педаль переключения передач, чтобы включить коробку передач, а затем выбирал третью, готовую к переключению передачи. переезд, все это делалось, пока автобус еще стоял. При запуске была нажата только педаль акселератора, а в конечном итоге переключение на третью передачу осуществлялось простым нажатием педали переключения передач.
Автобусы с преселектором также экспортировались в различные страны: AEC Regent III с коробками передач типа Wilson использовались в Западной Австралии в течение 25 лет в составе парка общественного транспорта с 1950 по 1976 год .
Некоторые мотоциклы James 1950-х годов были построены с использованием двигателей Villiers и коробки передач с преселектором. [ нужна цитата ] Они приводились в действие нажатием педали переключения передач для выбора 1-й передачи, затем нажатием рычага сцепления, и при его возврате передача включалась и двигалась вперед. При повторном нажатии педали переключения передач выбирается 2-я передача, которая включается только после повторного втягивания рычага.
Некоторые первые железнодорожные вагоны с бензиновыми и дизельными двигателями в 1930-х годах использовали коробку передач с преселектором Wilson. Такая коробка передач была у вагонов GWR «Flying Banana» с двигателем AEC . [49]