АВТОМАТ СИСТЕМЫ АНТОНОВА
"АВТОМАТ" СИСТЕМЫ АНТОНОВА
ТЕХНИКА
ИЗОБРЕТЕНИЕ
"АВТОМАТ" СИСТЕМЫ АНТОНОВА
Кто произнес, как будто в эру суперкомпьютеров и больших исследовательских центров не осталось места изобретателям-одиночкам?
Анатолий ФОМИН. Фото компании ААТ
Оказывается, не совершенно вымерла эта порода. Создатель изобретения, о котором рассказ, - болгарский инженер Роман Антонов, и новый тип коробки назван его именованием. Мысль появилась в дальнем 1964 году, но на родине изобретателя улучшать конструкцию коробки было тяжело. В 1988 году диссидент Антонов покинул Болгарию и переехал во Францию, чтоб продолжить работу. Тут он запатентовал конструкцию и сделал первую действующую модель "коробки Антонова". Через год, получив маленькую субсидию французского правительства, выстроил работающий макет коробки, фактически стопроцентно собранный из деталей обыденных автоматических трансмиссий.
Макет показал впечатляющие свойства, и многие компании пожелали приобрести патент. Но Антонов не согласился, так как желал реализовать не патент, другими словами идею (это можно сделать только раз), а лицензию на создание, потому пришлось разрабатывать конструкцию без помощи других. Это добивалось огромных издержек, но в случае фортуны сулило внушительную прибыль. Изобретатель продолжал поиск средств, и в 1991 году он увенчался фуррором. При участии датской денежной компании ему удалось основать совместное предприятие, из которого скоро сформировалась компания "Антонов Отомотив Текнолоджиз" (Antonov Automotive Technologies - ААТ). Три ее отделения - в Европе, Северной Америке и на Далеком Востоке - занялись продвижением мыслях изобретателя. 1-ая конструкция, применимая для серийного производства, появилась в сентябре 1993 года; малость позже коробки Антонова были установлены на две машины узнаваемых японских компаний. В ноябре 1994 года машины были доставлены в Японию и удачно прошли тесты, а в 1996 году подписано 1-ое лицензионное соглашение, по которому коробку Антонова будут устанавливать на последующее поколение автомобилей "Сузуки-Альто". Их начнут выпускать в Индии, при этом не только лишь для местного рынка, но также для Европы.
Побеседуем малость о коробках. Движки внутреннего сгорания безпрерывно совершенствуются, но все таки в автомобиле никогда не сумеют обойтись без коробок передач.
Сейчас на легковых машинах используют 5 типов коробок передач: механические с ручным переключением, их разновидность с автоматическим приводом сцепления и, в конце концов, новинку ближайшего времени - автоматические механические коробки. Кандидатурой им служат гидромеханические коробки с электрическим управлением и различные конструкции вариаторов. У всех есть свои недочеты. Механическая трансмиссия передач - бесспорный фаворит по простоте, дешевизне и эффективности. Но она проигрывает по комфорту, так как заставляет водителя манипулировать рычагом и выжимать сцепление. Автоматический привод последнего решает только половину трудности - при увеличении цены в два раза. Стопроцентно автоматическая механическая коробка не дешевле гидромеханического "автомата", и, как выяснилось, у нее есть значимый недочет: гидравлическая система просит высочайшего давления воды и, соответственно, массивного насоса, который приводится в действие движком автомобиля. Это не наилучшим образом сказывается на расходе горючего в городском цикле, так как необходимы завышенные обороты холостого хода. Не считая того, все три разновидности владеют одним неискоренимым недочетом - они разрывают поток мощности при переключении. Это практически неприметно при плавном разгоне, зато на массивных машинах при резвой езде пассажиры чувствуют очевидный дискомфорт.
Вариатор, непременно, неплох в городском режиме, но его коэффициент трансформации недостаточно велик для современных высокоскоростных автомобилей с высокооборотными движками, а КПД их ниже, цена и масса существенно больше, чем у механической коробки. Есть и ограничение - передаваемая мощность менее 100 кВт, это быстрее технологический предел, чем конструктивный.
Гидромеханические коробки стали намного совершеннее в последние годы благодаря широкому распространению электроники. Блокировка гидротрансформатора на высших передачах позволила им сравняться в экономичности с механическими коробками передач на шоссе, но в городке на неких режимах они как и раньше проигрывают. Виной тому не только лишь неизменная пробуксовка гидротрансформатора, да и привод масляного насоса, который делает высочайшее давление, сжимающее фрикционы. В итоге, невзирая на все усилия электроники, утраты мощности добиваются 15-20%. Не стоит сбрасывать со счетов и приметную, около 5%, утрату динамических свойств автомобиля - она в особенности ощущается на малолитражках. Стоимость же современного "автомата" даже в критериях массового производства в три раза больше, чем механической коробки.
Роману Антонову удалось сделать механическое саморегулирующееся устройство, способное переключать передачи без разрыва потока мощности.
Одна ступень механизма Антонова представляет собой обычный планетарный редуктор (см. рис.), в каком внутренняя (солнечная) шестерня 1 закреплена бездвижно, а вращающий момент от мотора подается на внешную шестерню (корону) 2, которая соединяется с водилом сателлитов 3 через многодисковое сцепление 4. Таким макаром, включая и выключая сцепление, можно изменять передаточные числа механизма от 1 до 1,25-1,7 (зависимо от числа зубьев шестерен). За счет пробуксовки сцепления в момент переключения обеспечивается плавный переход с пониженной на завышенную передачу и назад без разрыва потока мощности.
Сейчас о самом главном. Что принуждает сцепление врубаться и выключаться? Возможно, каждому автомобилисту понятно, что шестерни в коробке косозубые. А это означает, что при работе такового зацепления безизбежно появляется боковая (осевая) сила, которая стремится двинуть шестерни повдоль вала (рис. а). Величина этой силы прямо пропорциональна передаваемому вращающему моменту. В механизме Антонова корона может малость смещаться по шлицам ведущего вала, что позволяет боковой силе выключить сцепление.
Включает же его центробежный механизм, состоящий из нескольких подпружиненных грузов, закрепленных на водиле. Центробежная сила инерции с ростом скорости вращения стремится развести грузы и, соответственно, сжать диски сцепления, включив его. Фактически, от того, какая сила больше - сжимающая диски либо раздвигающая их, зависит, какая передача включена. Разумеется, что устройство не позволяет плавненько изменять передаточное отношение, как в гидромеханической коробке. Тут изменение ступенчатое, как в механической, хотя и без разрыва потока мощности. Разглядим сейчас работу такового механизма на автомобиле.
При разгоне шофер надавливает на газ, движок развивает большой вращающий момент на малых оборотах. Боковая сила больше центробежной, сцепление разомкнуто, включена пониженная передача (рис. б).
Шофер продолжает давить на акселератор, движок набирает обороты, скорость машины возрастает. Центробежная сила равномерно вырастает и сравнивается с боковой. Сцепление врубается. Как оно начинает передавать вращающий момент, момент в зацеплении падает, сразу миниатюризируется и боковая сила. Диски сжимаются, в итоге планетарный механизм стопроцентно блокируется. Врубается высшая (ровная) передача (рис. в). Когда автомобиль достигнул подходящей скорости и шофер убирает газ, скорость вращения вторичного вала велика, а потому центробежная сила держит сцепление включенным. Момент в зацеплении отсутствует, боковой силы нет - включена ровная передача.
Представим для себя, что шофер резко надавливает педаль газа, тогда вращающий момент мотора растет. Другая ситуация - при том же положении педали акселератора резко растет сопротивление движению (тяжкий грунт, подъем и т. д.). Вращающий момент в этих случаях так велик, что центробежный механизм уже не может удержать сцепление от пробуксовки. Оно начинает проскальзывать, появляется разница в скоростях вращения шестерни ведущего вала (короны) и ведомого вала (водила), начинает работать зацепление сателлитов и короны, создавая боковую силу. Она, в свою очередь, стремительно завершает процесс, стопроцентно размыкая сцепление: пониженная передача включена.
Представим сейчас, что шофер "педалирует" чрезвычайно интенсивно, из-за неизменных переключений сцепление перегревается и может подгореть. Нагретые фрикционные диски передают тепло маслу, его вязкость миниатюризируется. Жидкое масло выдавливается из промежутка меж накладками. Коэффициент трения растет, сцепление врубается сразу с завышенной передачей, снижая нагрузку. Коробка автоматом защищает себя от перегрузок.
Так работает простая двухступенчатая коробка. Очевидно, таковой механизм не может удовлетворить современным требованиям. Объединив два схожих планетарных механизма, можно получить уже четырехступную коробку, три - шести- либо восьмиступенчатую. Как быть, если необходимо обеспечить несколько режимов работы, к примеру "Подвескаивный" и "экономный", либо принудительно включить и заблокировать какую-либо передачу? Для этого может быть смонтирован дополнительный гидравлический механизм, способный поменять баланс боковой и центробежной сил. От него не требуется большой мощности, рабочее давление в системе не превзойдет 0,2 МПа.
Все это никак не "нагая" теория - подобные коробки уже построены и испытаны. Создателю этой статьи удалось лично поговорить с изобретателем и даже получить приглашение проехаться на автомобиле с "коробкой Антонова". К огорчению, происшествия пока не позволили этого сделать.
Что ж, давайте пожелаем Антонову фуррора. Таланта инженера, настойчивости бизнесмена и амбиций ему не занимать. Может быть, лет через 10 его конструкции станут известны обширнее, чем на данный момент.
"Хонда", на которой испытывают изобретение.
Макет коробки Антонова.
Роман Антонов.
Схема двухступенчатой коробки: а - в зацеплении косозубых шестерен всегда появляется осевая сила; б - включена низшая передача; в - включена высшая передача; 1 - внутренняя (солнечная) шестерня; 2 - внешняя шестерня (корона); 3 - водило сателлитов; 4 - многодисковое сцепление.
ТЕХНИКА
ИЗОБРЕТЕНИЕ
"АВТОМАТ" СИСТЕМЫ АНТОНОВА
Кто произнес, как будто в эру суперкомпьютеров и больших исследовательских центров не осталось места изобретателям-одиночкам?
Анатолий ФОМИН. Фото компании ААТ
Оказывается, не совершенно вымерла эта порода. Создатель изобретения, о котором рассказ, - болгарский инженер Роман Антонов, и новый тип коробки назван его именованием. Мысль появилась в дальнем 1964 году, но на родине изобретателя улучшать конструкцию коробки было тяжело. В 1988 году диссидент Антонов покинул Болгарию и переехал во Францию, чтоб продолжить работу. Тут он запатентовал конструкцию и сделал первую действующую модель "коробки Антонова". Через год, получив маленькую субсидию французского правительства, выстроил работающий макет коробки, фактически стопроцентно собранный из деталей обыденных автоматических трансмиссий.
Макет показал впечатляющие свойства, и многие компании пожелали приобрести патент. Но Антонов не согласился, так как желал реализовать не патент, другими словами идею (это можно сделать только раз), а лицензию на создание, потому пришлось разрабатывать конструкцию без помощи других. Это добивалось огромных издержек, но в случае фортуны сулило внушительную прибыль. Изобретатель продолжал поиск средств, и в 1991 году он увенчался фуррором. При участии датской денежной компании ему удалось основать совместное предприятие, из которого скоро сформировалась компания "Антонов Отомотив Текнолоджиз" (Antonov Automotive Technologies - ААТ). Три ее отделения - в Европе, Северной Америке и на Далеком Востоке - занялись продвижением мыслях изобретателя. 1-ая конструкция, применимая для серийного производства, появилась в сентябре 1993 года; малость позже коробки Антонова были установлены на две машины узнаваемых японских компаний. В ноябре 1994 года машины были доставлены в Японию и удачно прошли тесты, а в 1996 году подписано 1-ое лицензионное соглашение, по которому коробку Антонова будут устанавливать на последующее поколение автомобилей "Сузуки-Альто". Их начнут выпускать в Индии, при этом не только лишь для местного рынка, но также для Европы.
Побеседуем малость о коробках. Движки внутреннего сгорания безпрерывно совершенствуются, но все таки в автомобиле никогда не сумеют обойтись без коробок передач.
Сейчас на легковых машинах используют 5 типов коробок передач: механические с ручным переключением, их разновидность с автоматическим приводом сцепления и, в конце концов, новинку ближайшего времени - автоматические механические коробки. Кандидатурой им служат гидромеханические коробки с электрическим управлением и различные конструкции вариаторов. У всех есть свои недочеты. Механическая трансмиссия передач - бесспорный фаворит по простоте, дешевизне и эффективности. Но она проигрывает по комфорту, так как заставляет водителя манипулировать рычагом и выжимать сцепление. Автоматический привод последнего решает только половину трудности - при увеличении цены в два раза. Стопроцентно автоматическая механическая коробка не дешевле гидромеханического "автомата", и, как выяснилось, у нее есть значимый недочет: гидравлическая система просит высочайшего давления воды и, соответственно, массивного насоса, который приводится в действие движком автомобиля. Это не наилучшим образом сказывается на расходе горючего в городском цикле, так как необходимы завышенные обороты холостого хода. Не считая того, все три разновидности владеют одним неискоренимым недочетом - они разрывают поток мощности при переключении. Это практически неприметно при плавном разгоне, зато на массивных машинах при резвой езде пассажиры чувствуют очевидный дискомфорт.
Вариатор, непременно, неплох в городском режиме, но его коэффициент трансформации недостаточно велик для современных высокоскоростных автомобилей с высокооборотными движками, а КПД их ниже, цена и масса существенно больше, чем у механической коробки. Есть и ограничение - передаваемая мощность менее 100 кВт, это быстрее технологический предел, чем конструктивный.
Гидромеханические коробки стали намного совершеннее в последние годы благодаря широкому распространению электроники. Блокировка гидротрансформатора на высших передачах позволила им сравняться в экономичности с механическими коробками передач на шоссе, но в городке на неких режимах они как и раньше проигрывают. Виной тому не только лишь неизменная пробуксовка гидротрансформатора, да и привод масляного насоса, который делает высочайшее давление, сжимающее фрикционы. В итоге, невзирая на все усилия электроники, утраты мощности добиваются 15-20%. Не стоит сбрасывать со счетов и приметную, около 5%, утрату динамических свойств автомобиля - она в особенности ощущается на малолитражках. Стоимость же современного "автомата" даже в критериях массового производства в три раза больше, чем механической коробки.
Роману Антонову удалось сделать механическое саморегулирующееся устройство, способное переключать передачи без разрыва потока мощности.
Одна ступень механизма Антонова представляет собой обычный планетарный редуктор (см. рис.), в каком внутренняя (солнечная) шестерня 1 закреплена бездвижно, а вращающий момент от мотора подается на внешную шестерню (корону) 2, которая соединяется с водилом сателлитов 3 через многодисковое сцепление 4. Таким макаром, включая и выключая сцепление, можно изменять передаточные числа механизма от 1 до 1,25-1,7 (зависимо от числа зубьев шестерен). За счет пробуксовки сцепления в момент переключения обеспечивается плавный переход с пониженной на завышенную передачу и назад без разрыва потока мощности.
Сейчас о самом главном. Что принуждает сцепление врубаться и выключаться? Возможно, каждому автомобилисту понятно, что шестерни в коробке косозубые. А это означает, что при работе такового зацепления безизбежно появляется боковая (осевая) сила, которая стремится двинуть шестерни повдоль вала (рис. а). Величина этой силы прямо пропорциональна передаваемому вращающему моменту. В механизме Антонова корона может малость смещаться по шлицам ведущего вала, что позволяет боковой силе выключить сцепление.
Включает же его центробежный механизм, состоящий из нескольких подпружиненных грузов, закрепленных на водиле. Центробежная сила инерции с ростом скорости вращения стремится развести грузы и, соответственно, сжать диски сцепления, включив его. Фактически, от того, какая сила больше - сжимающая диски либо раздвигающая их, зависит, какая передача включена. Разумеется, что устройство не позволяет плавненько изменять передаточное отношение, как в гидромеханической коробке. Тут изменение ступенчатое, как в механической, хотя и без разрыва потока мощности. Разглядим сейчас работу такового механизма на автомобиле.
При разгоне шофер надавливает на газ, движок развивает большой вращающий момент на малых оборотах. Боковая сила больше центробежной, сцепление разомкнуто, включена пониженная передача (рис. б).
Шофер продолжает давить на акселератор, движок набирает обороты, скорость машины возрастает. Центробежная сила равномерно вырастает и сравнивается с боковой. Сцепление врубается. Как оно начинает передавать вращающий момент, момент в зацеплении падает, сразу миниатюризируется и боковая сила. Диски сжимаются, в итоге планетарный механизм стопроцентно блокируется. Врубается высшая (ровная) передача (рис. в). Когда автомобиль достигнул подходящей скорости и шофер убирает газ, скорость вращения вторичного вала велика, а потому центробежная сила держит сцепление включенным. Момент в зацеплении отсутствует, боковой силы нет - включена ровная передача.
Представим для себя, что шофер резко надавливает педаль газа, тогда вращающий момент мотора растет. Другая ситуация - при том же положении педали акселератора резко растет сопротивление движению (тяжкий грунт, подъем и т. д.). Вращающий момент в этих случаях так велик, что центробежный механизм уже не может удержать сцепление от пробуксовки. Оно начинает проскальзывать, появляется разница в скоростях вращения шестерни ведущего вала (короны) и ведомого вала (водила), начинает работать зацепление сателлитов и короны, создавая боковую силу. Она, в свою очередь, стремительно завершает процесс, стопроцентно размыкая сцепление: пониженная передача включена.
Представим сейчас, что шофер "педалирует" чрезвычайно интенсивно, из-за неизменных переключений сцепление перегревается и может подгореть. Нагретые фрикционные диски передают тепло маслу, его вязкость миниатюризируется. Жидкое масло выдавливается из промежутка меж накладками. Коэффициент трения растет, сцепление врубается сразу с завышенной передачей, снижая нагрузку. Коробка автоматом защищает себя от перегрузок.
Так работает простая двухступенчатая коробка. Очевидно, таковой механизм не может удовлетворить современным требованиям. Объединив два схожих планетарных механизма, можно получить уже четырехступную коробку, три - шести- либо восьмиступенчатую. Как быть, если необходимо обеспечить несколько режимов работы, к примеру "Подвескаивный" и "экономный", либо принудительно включить и заблокировать какую-либо передачу? Для этого может быть смонтирован дополнительный гидравлический механизм, способный поменять баланс боковой и центробежной сил. От него не требуется большой мощности, рабочее давление в системе не превзойдет 0,2 МПа.
Все это никак не "нагая" теория - подобные коробки уже построены и испытаны. Создателю этой статьи удалось лично поговорить с изобретателем и даже получить приглашение проехаться на автомобиле с "коробкой Антонова". К огорчению, происшествия пока не позволили этого сделать.
Что ж, давайте пожелаем Антонову фуррора. Таланта инженера, настойчивости бизнесмена и амбиций ему не занимать. Может быть, лет через 10 его конструкции станут известны обширнее, чем на данный момент.
"Хонда", на которой испытывают изобретение.
Макет коробки Антонова.
Роман Антонов.
Схема двухступенчатой коробки: а - в зацеплении косозубых шестерен всегда появляется осевая сила; б - включена низшая передача; в - включена высшая передача; 1 - внутренняя (солнечная) шестерня; 2 - внешняя шестерня (корона); 3 - водило сателлитов; 4 - многодисковое сцепление.