Современный экономичный автомобиль

Переключение передач и дифференциалы

ПоршеньАвтор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
Количество просмотров 4393 Количество комментариев 0

Общим недостатком всех ступенчатых коробок передач являются потери времени при переключении отдельных ступеней. При каждом переключении передач необходимо выключить сцепление, включенную ступень выключить, затем включить другую ступень и вновь включить сцепление. Все это время двигатель работает на холостом ходу, а автомобиль движется по инерции. У современных коробок передач время, необходимое для переключения передач, сокращается с применением блокируемых синхронизаторов. Синхронизаторы позволяют включить передачу быстрее благодаря тому, что обеспечивают быстрое выравнивание частот вращения обеих соединяемых шестерен. Чем больше сила, действующая на рычаг переключения передач, тем меньше длится синхронизация. Затянутое переключение передач увеличивает, например, время разгона автомобиля с места до 100 км/ч. При этом от водителя зависит, удастся ли ему переключить рычаг в, нужное время, поскольку при выключении передачи момент и частота вращения двигателя падают, а при включении последующей передачи они должны быть выше.

Автоматическая коробка передач предназначена для того, чтобы момент переключения передач соответствовал мгновенной скорости движения и положению педали управления. Цель применения коробки передач с электронным управлением состоит в том, чтобы учитывать еще большее количество условий, например, температуру двигателя, состав смеси, содержание вредных веществ в отработавших газах и др. Электронное устройство определяет мгновенные условия быстрее и точнее, чем водитель, поэтому предпочтение отдается автоматически управляемым коробкам передач, разумеется, при условии, что они приближают КПД всей силовой установки к оптимальному [2].

При ручном управлении ступенчатой коробкой передач целесообразно оснащать щиток приборов устройством, которое показывает мгновенный расход топлива, средний расход топлива на пройденном отрезке пути, расстояние поездки, а также информирует водителя о соответствии запаса топлива в баке этим условиям. Такое устройство, кроме того, указывает на целесообразность переключения передачи в данный момент для экономичного вождения автомобиля. Сложность задач при управлении коробкой передач, особенно грузовых автомобилей, постоянно растет, поэтому необходимо применять новые решения, облегчающие вождение автомобиля.

Многое зависит от числа ступеней в коробке передач. При большом их числе имеется и больше возможностей приближения оптимальным условиям работы двигателя и всей трансмиссии. Меньшие интервалы между соседними передачами облегчают синхронизацию и ускоряют переключение передач, но большее число переключений передач означает одновременно и большие потери времени. Все это говорит о целесообразности применения бесступенчатых регулируемых передач. Хорошая коробка передач может обеспечить снижение расхода топлива на 25 %.

Дифференциалы

Автомобиль без дифференциала на дороге с большим количеством поворотов расходует больше топлива. Как только взаимный поворот колес на общей оси без дифференциала будет больше, чем это допускает упругая деформация, произойдет буксование шин, продолжающееся до тех пор, пока какое-либо колесо на неровности не отскочит от дороги и буксование прекратится. Об этом уже упоминалось ранее.

Дифференциал повышенного трения конструкции «ZF»
Рис. 1. Дифференциал повышенного трения конструкции «ZF»

С другой стороны дифференциал может препятствовать троганию с места и движению автомобиля, если одно из его колес стоит, например, на обледеневшей, а другое — на шероховатой твердой поверхности дороги. Поэтому у грузовых автомобилей применяется механизм блокирования дифференциала, и при его включении автомобиль приводится в движение лишь колесом, стоящим на шероховатой поверхности. Если автомобиль движется по шероховатой поверхности, дифференциал следует опять отключить, иначе вследствие пробуксовки произойдет большой износ и нагрев шин. В ряде конструкций механизм блокирования дифференциала отключается сам, если водитель его не удерживает. Последнее время начали шире применять дифференциалы повышенного трения, а также самоблокирующиеся. В них сателлиты дифференциала затормаживаются и, следовательно, уменьшается и буксование колеса, находящегося на скользком основании; тяговый момент на колесе, движущемся по шероховатой поверхности, растет. Тормозной механизм такого дифференциала расположен между колесом ведущего вала и коробкой дифференциала. Дифференциал повышенного трения фирмы «Цанрадфабрик» («ZF»), ФРГ, показан на рис. 1.

При включении механизма блокирования дифференциала блокированная ось пытается удержать автомобиль в прямом направлении, что при управлении автомобилем на скользкой поверхности небезопасно. Для выравнивания скользящего автомобиля (вывода его из заноса) с блокированным дифференциалом следует повернуть колеса в направлении движения.

Дифференциал повышенного трения не должен оказывать сопротивления постепенному повороту колес во время движения на закруглениях дорог, но как только одно колесо окажется на скользкой поверхности или в воздухе (у гоночных автомобилей это бывает при резком повороте) и возникает угроза быстрого вращения колеса, должно включаться торможение сателлитов дифференциала. Как известно, давление жидкости, подаваемой шестеренчатым насосом через жиклер, пропорционально квадрату частоты вращения насоса. Это явление можно использовать для ограничения торможения сателлитов дифференциала в узком диапазоне частоты вращения. Сейчас существует несколько патентов на гидравлический дифференциал повышенного трения, однако в серийном производстве дифференциалов такого типа еще нет.

Гидравлический дифференциал позволяет получить прогрессивный тормозной эффект при увеличении разности частот вращений обоих колес, поскольку, как отмечено выше, давление жидкости, протекающей через калиброванное отверстие, возрастает с увеличением ее расхода. Пример гидравлического дифференциала приведен на рис. 2.

Гидравлический дифференциал
Рис. 2. Гидравлический дифференциал:
1 – шестерни полуосей; 2 – полуоси; 3 – сателлиты; 4 – шестерни масляного насоса; 5 – насосная камера; 6 – калиброванное отверстие.

Цилиндрические полуосевые шестерни 1 дифференциала, установленные на шлицах полуосей 2, входят в зацепление с сателлитными шестернями 3. Совместно с последними выполнены также цилиндрические шестерни 4 масляного насоса. При работе дифференциала и вращении шестерен 3 и 4 масло забирается насосными шестернями из камеры 5, я затем возвращается в нее же через калиброванное отверстие 6. Противодавление масла тормозит вращение сателлита тем больше, чем больше разница частот вращения колес автомобиля. Для торможения каждого из колес служит отдельный насос, поэтому при большой разности частот вращения один насос работает при высоком давлении масла, а второй подает его в камеру почти без сопротивления.

Межосевой дифференциал, который распределяет крутящий момент между передней и задней осями, приблизительно пропорционален количеству шин. Если речь идет о трехосном полноприводном автомобиле с двухскатной ошиновкой на средней и задних осях, то передняя ось с обычными односкатными шинами передает только 20 % мощности, чему и должно соответствовать распределение мощности в дифференциале.

Опубликовано 24.02.2014

Читайте также

Сноски

  1. Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.: ил.//Стр. 22 - 23 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
  2. К сожалению, плавное переключение в управляемой (роботизированной) механической коробке передач, как правило, доступно только на дорогих моделях. На недорогих автомобилях автоматическое переключение часто происходит с рывками. – Прим. icarbio.ru

Комментарии

Ваше имя:
Ваш e-mail: необязательное поле
Кто Вы?
Человек
Человек
Робот
Робот

Все материалы, представленные на данном сайте, защищены законодательством в области авторского права. Смотрите публикация Ваших материалов, условия перепечатки материалов, соблюдение авторских прав.
Дизайн и поддержка – Владимир Егоров, icarbio.ru 2010-2014 ©.

Рейтинг@Mail.ru