Przekładnia preselektora - Preselector gearbox

Dźwignia zmiany biegów na kolumnie kierownicy Daimler Fifteen z 1934 r.

Preselector skrzynia biegów jest rodzajem manualną skrzynią biegów stosowany głównie w samochodach osobowych i samochodów wyścigowych w 1930 roku, w autobusach od 1940-1960 i pojazdów opancerzonych od 1930 do 1970 roku. Charakterystyczną cechą skrzyni biegów z preselektorem jest to, że dźwignia zmiany biegów pozwalała kierowcy „wstępnie wybrać” następny bieg, zwykle z pozostawieniem skrzyni biegów na bieżącym biegu, dopóki kierowca nie naciśnie „pedału zmiany biegów” w żądanym czasie.

Konstrukcja wyeliminowała potrzebę opanowania przez kierowcę czasu używania pedału sprzęgła i dźwigni zmiany biegów w celu uzyskania płynnej zmiany biegów w niezsynchronizowanej manualnej skrzyni biegów. Większość przekładni z selektorem wstępnym całkowicie unika sprzęgła sterowanego przez kierowcę. Niektórzy używają go wyłącznie do ruszania z miejsca. Skrzynie biegów z preselektorem były najbardziej rozpowszechnione przed rozpowszechnieniem automatycznej skrzyni biegów, więc rozważano je w porównaniu do typu „ crash gearbox ” manualnej skrzyni biegów.

Skrzynie biegów z preselektorem były często reklamowane jako skrzynie samozmieniające się, jednak jest to nieprecyzyjny opis, ponieważ kierowca musi wybrać bieg (i często ręcznie uruchamiać zmianę biegów). Automatyczna skrzynia biegów jest prawdziwym „self-zmianę biegów”, ponieważ jest w stanie zmieniać biegi bez udziału kierowcy.

Istnieje kilka radykalnie odmiennych konstrukcji mechanicznych przekładni preselektora. Najbardziej znanym jest projekt Wilsona. Niektóre skrzynie biegów, takie jak Cotal, zmieniają biegi natychmiast po przeniesieniu dźwigni, bez konieczności używania oddzielnego pedału zmiany biegów.

Korzyści

W porównaniu ze współczesnymi ( niesynchronizowanymi ) ręcznymi skrzyniami biegów, skrzynie biegów z preselektorami były dla kierowców łatwiejsze w obsłudze, ponieważ nie wymagały techniki podwójnego wysprzęglania . Skrzynie biegów z preselektorem miały również krótsze czasy zmiany biegów, mogły obsługiwać większą moc wyjściową, miały mniejszą masę i mogły zmieniać biegi pod obciążeniem.

Zaletą konstrukcyjną wielu preselektorów jest to, że elementami ciernymi są hamulce , a nie sprzęgła . Oznaczało to, że nieobrotowe taśmy hamulcowe mogą być używane do części, które ulegają zużyciu, co skutkuje prostszą konstrukcją niż element obrotowy, taki jak typowe sprzęgło. Elementy zużywające się można również zamontować na zewnątrz mechanizmu (zamiast zakopywać się w nim), zapewniając łatwiejszy dostęp w celu konserwacji i regulacji.

Projekty

Wilsona

Kokpit Bugatti Type 51 z 1931 r. , z preselektorem skrzyni biegów Wilson

Najpopularniejszym typem skrzyni biegów z preselektorem był Wilson, który wykorzystywał konstrukcję epicykliczną . Prekursorem skrzyni biegów Wilsona była ręcznie sterowana skrzynia epicykliczna stosowana w samochodach Wilson-Pilcher produkowanych w Wielkiej Brytanii z lat 1901-1904 . Jeden z dyrektorów firmy, Walter Gordon Wilson , stał się zwolennikiem zalet przekładni planetarnej, która pozwalała na przenoszenie dużych momentów obrotowych, a jednocześnie była kontrolowana za pomocą niewielkiej siły wejściowej. Walter Wilson był głównym współtwórcą czołgu pancernego podczas i po I wojnie światowej , a także był odpowiedzialny za brytyjski czołg Mark V z 1918 roku, wykorzystujący epicykliczną przekładnię kierowniczą. Firma Lanchester Motor Company w Wielkiej Brytanii również produkowała samochody z ręcznie sterowanymi przekładniami planetarnymi od 1900 roku i zbudowała czołg eksperymentalny ( Lanchester Gearbox Machine lub Maszyna Eksperymentalna K ) wyposażony w przekładnię planetarną.

Walter Wilson kontynuował eksperymenty z epicyklicznymi skrzyniami biegów do samochodów, aw 1928 wynaleziono jego „skrzynię biegów Wilsona”. Walter i jeden ze współwłaścicieli Armstrong Siddeley Motors założyli firmę Self-Changing Gears Ltd. (początkowo o nazwie Improved Gears Ltd. ) w celu zaprojektowania i zbudowania gearboxa Wilsona. Armstrong Siddeley Thirty z 1929 roku był jednym z pierwszych samochodów wykorzystujących skrzynię biegów Wilsona. Skrzynia biegów została również zbudowana na licencji innych producentów, w tym Cord, ERA, Daimler i Maybach.

Kierowca wstępnie wybrał następny bieg za pomocą dźwigni zamontowanej na kierownicy, a następnie wcisnął „pedał zmiany biegów” (często umieszczony w miejscu zwykłego pedału sprzęgła ), aby aktywować zmianę biegów w żądanym momencie.

Skrzynia biegów Wilson została wyprodukowana z różnymi sprzęgłami. Najbardziej znane jest płynne koło zamachowe , używane w samochodach turystycznych, takich jak Daimler (Armstrong Siddeley używał sprzęgła odśrodkowego). W samochodach sportowych zastosowano sprzęgło odśrodkowe Newtona . Było to suche sprzęgło wielotarczowe , podobne do ówczesnych ręcznych sprzęgieł wyścigowych, ale z tarczą dociskową uruchamianą odśrodkowo, aby włączyć się przy około 600 obr./min. Samochody wyścigowe, takie jak ERA , całkowicie unikały sprzęgła i polegały na stopniowym załączaniu hamulca taśmowego skrzyni biegów na najniższym biegu podczas ruszania. W przypadku wyposażenia w sprzęgło odśrodkowe lub sprzęgło hydrokinetyczne, począwszy od zatrzymania polegającego na wybraniu pierwszego biegu, sprzęgło włączałoby się automatycznie po naciśnięciu pedału przyspieszenia. W innych samochodach pedał zmiany biegów działał jak sprzęgło podczas ruszania z miejsca.

Skrzynia biegów Wilsona opierała się na wielu przekładniach planetarnych, połączonych w pomysłowy sposób, który również był wynalazkiem Wilsona. Kolejne biegi obsługiwane przez mieszanie lub „zmniejszanie redukcji” zapewnianej przez poprzedni bieg. Dla każdego biegu pośredniego wymagany był oddzielny układ planetarny, ze sprzęgłem stożkowym do prostego biegu górnego i kolejnym układem planetarnym do biegu wstecznego. Dostarczono cztery biegi w czasach, gdy wiele samochodów (zwłaszcza amerykańskich) miało zwykle tylko trzybiegową skrzynię biegów. Wynikało to ze sportowego, a właściwie wyścigowego rynku skrzyni biegów Wilsona, dzięki czemu przełożenia mogły być bardziej rozstawione . Chociaż ten sam układ planetoid stałby się prekursorem powojennej automatycznej skrzyni biegów, zastosowanie przekładni hydrokinetycznej w automatycznej skrzyni biegów, wraz z szerokim pasmem mocy i nadmierną mocą amerykańskich silników V8, oznaczało, że większe odstępy, a tym samym mniej, stosunki były do ​​zaakceptowania. W przeciwieństwie do gearboxów typu "crash" z pierwszej połowy XX wieku, koła zębate w skrzyni preselektora są trwale zazębione w układzie epicyklicznym .

Zmiana biegów z pudełkiem Wilsona opierała się na kontroli taśm hamulcowych, które utrzymywały pierścień każdego epicyklika w stałej pozycji. Wybierana taśma hamulcowa była sterowana za pomocą obracającej się krzywki, poruszanej dźwignią zmiany biegów. Przy każdym wyborze biegu zaangażowany był tylko jeden zespół. Ta mała ręczna dźwignia nie mogła zapewnić wystarczającej mocy do włączenia i zablokowania taśmy hamulcowej, stąd potrzeba pedału nożnego. Rzeczywisty ruch taśm hamulcowych był kontrolowany przez mechanizm „toggle”, charakterystyczną cechę projektu Wilsona. Kiedy pedał został wciśnięty i zwolniony, seria lub „szyna” dźwigni podobnych do palców była naciskana w górę przez silną sprężynę śrubową, naprzeciw szeregu lekkich połączeń lub „rozpórek roboczych”. Położenie każdego łącznika było kontrolowane przez wałek rozrządu wyboru biegów. Gdyby krzywka (dla każdego biegu) utrzymywała połączenie w miejscu, zamiast pozwolić mu się odchylać, palec szyny dociskałby następnie, za pomocą rozpórki roboczej, do przełączników kontrolujących same taśmy hamulcowe. Przełączniki te zapewniały dodatkową dźwignię niezbędną do utrzymania taśmy hamulca na miejscu, pod wpływem siły sprężyny śrubowej, aż do następnego naciśnięcia pedału. Kolejną cechą charakterystyczną projektu Wilsona było użycie samoregulujących się nakrętek na każdym pasku, aby skompensować zużycie. Działanie polegające na sprzęganiu i odłączaniu każdej opaski było wystarczające do przesunięcia nakrętek zapadkowych, a tym samym dostosowania się do zużycia poprzez usunięcie luzu.

Inne projekty epicykliczne

Cotal

1954 Łosoś 2300S; dźwignia zmiany biegów zamontowana po lewej stronie kolumny kierownicy

W latach dwudziestych i trzydziestych kilku francuskich producentów samochodów luksusowych używało trzybiegowej lub czterobiegowej skrzyni biegów z preselektorem produkowanej przez firmę Cotal. Unikalnym aspektem skrzyni biegów Cotal było zastosowanie sprzęgieł elektromagnetycznych (zamiast hamulców taśmowych) do włączania biegów. Minusem tego podejścia było to, że utrata mocy elektrycznej oznaczała, że ​​silnik nie mógł już napędzać kół. Sprzęgła były sterowane za pomocą prostej deski rozdzielczej lub przełącznika zamontowanego na kolumnie, opisanego jako „wisienka na kijku koktajlowym” oraz przekaźników. Nie było mechanicznego serwomechanizmu, więc nie było potrzeby stosowania krzywek Wilsona lub przełączników i pedału zmiany biegów.

de Normanville

W latach 30. samochody Humber były wyposażone w czterobiegową skrzynię biegów z preselektorem produkowaną przez firmę Laycock-de Normanville . Był on zasadniczo podobny do Wilsona, ale wykorzystywał bezpośrednie hydrauliczne uruchamianie taśm hamulcowych (wybierane za pomocą dźwigni na kolumnie kierownicy), dzięki czemu nie było potrzeby używania pedału zmiany biegów.

Talbot

Kilka samochodów Talbot w latach 30. – takich jak 1932-1935 Talbot AX65 Darracq – używało „przyspieszającej skrzyni biegów” zaprojektowanej przez Georgesa Roescha, opartej na patentach Wilsona. Skrzynia biegów Roesch została znacznie zmieniona zarówno pod względem konstrukcji, jak i materiałów, dzięki czemu uzyskano lżejszą skrzynię biegów, która była w stanie wytrzymać trzykrotnie większą moc skrzyni biegów Wilson.

Ta skrzynia biegów automatycznie wybiera pierwszy bieg po włączeniu biegu wstecznego. Włączając drugi bieg, skrzynia biegów wstępnie wybierała trzeci, a czwarty, gdy włączony był trzeci. Następnie przełączał się między trzecim a czwartym biegiem, aż inny bieg został wstępnie wybrany ręcznie. Początkowe wersje były produkowane bez jakiejkolwiek formy sprzęgła, jednak wkrótce do projektu dodano sprzęgło odśrodkowe. Opisany przez Talbota jako „sprzęgło drogowe”. było to proste urządzenie, z dwoma kołyszącymi się promieniście klockami (podobnymi do hamulca bębnowego).

Wiratelle

Wczesna skrzynia biegów z preselektorem była prototypową trzybiegową skrzynią biegów motocykla, opatentowaną przez fr:Marcel Viratelle we Francji w 1906 r. Projekt i produkcja były bardzo kompaktowe.

Czołgi tygrysie

Niemiecki czołg pancerny Tiger I z lat 1942-1945 wykorzystywał formę preselektywnej skrzyni biegów zbudowanej przez Maybacha i oferował 8 przełożeń. Mechanizm zmiany biegów był hydrauliczny, aby zmniejszyć wysiłek kierowcy. Sprzęgła były używane w kombinacjach, co pozwalało na znacznie więcej przełożeń niż siłowniki. Były tam trzy cylindry hydrauliczne, każdy z dwoma pozycjami i sterującymi sprzęgłami psimi dla przekładni zębatych rozmieszczonych na czterech wałach. Cylindry były sterowane zaworem obrotowym na prostej ćwiartkowej dźwigni zmiany biegów i aktywowane przez wciśnięcie dźwigni w bok w bramkę. Kombinacja trzech cylindrów pozwoliła na osiem różnych przełożeń, chociaż w odwrotnej kolejności były one ograniczone tylko do czterech najniższych. Kiedy przechwycony czołg Tiger I był badany przez Brytyjczyków w 1943 r., raport dotyczący skrzyni biegów został opracowany przez silniki Armstrong Siddeley.

Porównanie z innymi transmisjami

Przekładnie wielosprzęgłowe

Wielosprzęgłowa skrzynia biegów pozwala uniknąć trudności związanych ze zmianą biegów, całkowicie unikając konieczności zmiany biegów . Działa jako kilka oddzielnych skrzyń biegów, z których każda jest sterowana przez oddzielne sprzęgło, sprzężone, aby uniknąć wielokrotnego wyboru. Wybór biegu to kwestia doboru odpowiedniego sprzęgła. Zaletą tego typu jest łatwość zorganizowania zdalnej obsługi, ponieważ nie ma mechanizmu zmiany biegów jako takiego, a jedynie powielanie mechanizmu sprzęgła.

Pojedynczy stosunek na sprzęgło

Tego typu skrzynia biegów pojawiła się w marcu 1917 r. podczas testów skrzyni biegów Oldbury testujących różne skrzynie biegów w ośmiu brytyjskich czołgach ciężkich . Każde przełożenie ma własny wałek i własne sprzęgło. Pod warunkiem, że sprzęgła są zablokowane tak, że tylko jedno może być włączone na raz, system jest prosty.

Na początku lat 80. ta skrzynia biegów została opracowana dla autobusów miejskich w Wielkiej Brytanii jako Maxwell , z czterobiegową skrzynią biegów. Autobusy w Wielkiej Brytanii to przeważnie piętrowe autobusy z zamontowanymi z tyłu silnikami poprzecznymi. Ich stosowanie wiąże się również z dużą jazdą typu stop-start, co powoduje duże zużycie sprzęgła w konwencjonalnych skrzyniach biegów. Zaletą tego układu było zastosowanie czterech sprzęgieł, które można łatwo serwisować spoza zespołu silnika, bez konieczności demontażu silnika. Sprzęgła były wielotarczowymi mokrymi sprzęgłami zasilanymi olejem. Pierwsze skrzynie biegów zyskały reputację zawodności, a w 1985 roku pierwotni twórcy, Brockhouse, udzielili na nie licencji Avon Maxwell Transmissions. Opracowana wersja, z powiększoną pompą olejową, była dostępna jako modernizacja większości autobusów w Wielkiej Brytanii. Niezwykłą cechą tej skrzyni biegów była możliwość jednoczesnego włączania pierwszego i drugiego biegu. Działał jak zwalniacz hydrauliczny o mocy 50 KM .

Podwójne sprzęgło

Pomysł szybkiej zmiany biegów za pomocą samego sprzęgła został również opracowany jako dwusprzęgłowa skrzynia biegów w najnowszych samochodach o wysokich osiągach. Łączy to prostotę skrzyni biegów z szybkimi zmianami biegów opartej na sprzęgle. W rzeczywistości istnieją dwie oddzielne skrzynie biegów, z których każda oferuje alternatywne przełożenia z całego zestawu, a dwa sprzęgła wybierają, która skrzynia biegów ma działać. Zmiany w skrzyni biegów są dokonywane automatycznie, aby przewidzieć jakie przełożenie kierowca będzie potrzebował w następnej kolejności. Zakładając, że następne przełożenie zostało poprawnie wybrane (tzn. komputer poprawnie odgadł zmianę biegu na wyższy lub niższy), sama zmiana jest jedynie szybkim ruchem sprzęgła. Nieoczekiwane zmiany biegów mogą jednak dezorientować system i musi najpierw wybrać właściwe przełożenie przed włączeniem sprzęgła, co daje znacznie wolniejszą zmianę biegów.

Półautomatyczne skrzynie biegów

Półautomatyczne skrzynie biegów, zwykle w postaci bezsprzęgłowych ręcznych skrzyń biegów , automatyzują tylko system sprzęgła i wykorzystują różne systemy sterowania, aby ułatwić pracę sprzęgła, jednocześnie wymagając interwencji kierowcy w celu ręcznej zmiany biegów. Systemy te zostały wprowadzone przez wielu producentów samochodów produkcyjnych, przed pojawieniem się i produkcją hydraulicznych automatycznych skrzyń biegów , począwszy od połowy lat 30. XX wieku do początku i połowy lat 90. XX wieku. Systemy te albo całkowicie wyeliminują pedał sprzęgła, albo zatrzymają pedał sprzęgła, ale sprzęgło będzie musiało być obsługiwane tylko do wykonywania startów na stojąco z pozycji stacjonarnej, a nie do zmiany biegów.

Dalsze postępy i rozwój zostały wprowadzone później, a kilka innych metod zostało zastosowanych do jednoczesnej automatyzacji procesu obsługi sprzęgła i wyboru biegów, w szczególności z nowoczesną zautomatyzowaną manualną skrzynią biegów , wprowadzoną przez kilku producentów samochodów w latach 90., ale była to pierwsza pionierska przez Isuzu , z ich transmisją NAVi5 , w 1985 roku.

Posługiwać się

Samochody osobowe

• 1929-1959 Armstrong Siddeley — różne modele
• 1929-1941 Maybach — różne modele
• 1930-1950 Daimler — różne modele, począwszy od Daimler Double-Six z 1930 roku . Prezes Daimlera poinformował akcjonariuszy na ich dorocznym walnym zgromadzeniu w listopadzie 1933 r. „Przekładnia Daimler Fluid Flywheel Transmission ma za sobą trzy lata sukcesów i ponad 11 000 pojazdów, od samochodów osobowych o mocy 10 KM po dwupokładowe omnibusy, łącznie ponad 160 000 KM, włącz tę skrzynię biegów ... nie zostało jeszcze udowodnione, że jakikolwiek inny system oferuje wszystkie zalety przekładni Daimler Fluid Flywheel.Nasze samochody Daimler, Lanchester i BSA pozostają tym, co postanowiliśmy zrobić - arystokratami swojej klasy i wpisz ... Otrzymaliśmy również wiele zapytań z rynków zagranicznych. (Oklaski)".
• 1931-1937 Crossley Ten i Crossley Regis zastosowały skrzynię biegów ENV Type 75
• 1932-1934 MG typu K
• 1932-1938 Riley Nine , Riley 12/4 , Riley 12/6 i kilka innych modeli w tym czasie
• 1934-1935 Lagonda Rapier
• 1936-1937 Sznur 810/812
• 1948 Tucker 48

Wyścigi motorowe

1939 Auto Union Typ D do wspinaczki górskiej

Preselector przekładnie zostały wykorzystane w kilku samochodów wyścigowych i motocyklem, w tym International Six Days Trial 1921 i 1922 - Szwajcaria były motocykle Marcel Viratelle zostały wprowadzone z motocykli serii; 1935 ERA 4D i hillclimbing samochodów, takich jak 1930 Auto Union „Srebrne Strzały” .

Autobusy

Kilka autobusów zbudowanych w Wielkiej Brytanii od około 1940 do 1960 roku miało preselektorową skrzynię biegów, w tym te zbudowane przez Leyland, Daimler i AEC. Typ AEC RT , autobus powszechnie używany w Londynie w tym okresie, wykorzystywał sprężone powietrze do uruchamiania zmiany biegów, podczas gdy inne skrzynie biegów wykorzystywały sterowanie mechaniczne.

Typowe działanie londyńskich autobusów polegało na tym, że miały bardzo niski pierwszy bieg, używany tylko na wzgórzach, więc kierowca podczas ruszania wybierał drugi bieg, naciskał i zwalniał pedał zmiany biegów, aby włączyć skrzynię biegów, a następnie wybierał trzeci gotowy do zmiany biegu. przeprowadzka, wszystko to zrobione, gdy autobus był jeszcze na postoju. Podczas ruszania naciśnięto tylko pedał przyspieszenia, a ewentualną zmianę na trzeci bieg można przeprowadzić po prostu przez naciśnięcie pedału zmiany biegów.

Pojazdy opancerzone

Motocykle

Niektóre motocykle Jamesa z lat 50. zostały zbudowane przy użyciu silników Villiers i preselektora skrzyni biegów. Były one obsługiwane przez wciśnięcie pedału zmiany biegów w celu wybrania pierwszego biegu, następnie wciągnięcie dźwigni sprzęgła i po jej powrocie wrzucił bieg i ruszył do przodu. Ponowne naciśnięcie pedału zmiany biegów powoduje wybranie 2 biegu, który został włączony dopiero po ponownym pociągnięciu dźwigni.

Wagony

Niektóre wczesne wagony z silnikami benzynowymi i wysokoprężnymi w latach 30. używały preselektora skrzyni biegów Wilsona. Wagony GWR „Flying Banana” z silnikiem AEC miały taką skrzynię biegów.

Bibliografia

• Autocar (ok. 1935). „Sprzęgło i skrzynia biegów”. Podręcznik Autocar (wyd. 13). Iliffe i Synowie.
• Dmuchawa, WE (1958). „Przekładnia preselektora”. Kompletny podręcznik warsztatu i strojenia MG (wyd. 7). Publikacje o wyścigach samochodowych. s. 159–171.
• Chapman, GW (1949). „7: Lokomotywy i wagony z silnikiem olejowym”. Nowoczesne wysokoobrotowe silniki olejowe . Cz. II (wyd. 2 czerwca 1956). Caxtona. str. 109. |volume=ma dodatkowy tekst ( pomoc )
• Fletcher, David (2001). Czołgi brytyjskie, 1915–1919 . Prasa Crowood. Numer ISBN 1-86126-400-3.
• Glanfield, John (2001). Rydwany diabła . Suttona. Numer ISBN 0-7509-4152-9.
• Setright, LJK (1976). "Skrzynia biegów". W Ian Ward (red.). Anatomia samochodu . Orbis. str. 91. Numer ISBN 0-85613-230-6.