Aiheet:
- Aurinkovarusteet, kannatin ja rengas
- Automaattivaihteisto
- Planeettavaihteistojärjestelmän vaihteistot
- Laske ensimmäisen vaihteen välityssuhde
- Laske toisen vaihteen välityssuhde
- Laske kolmannen vaihteen välityssuhde
Aurinkovarusteet, kannatin ja rengas:
Planeettavaihteisto koostuu vähintään yhdestä hammaspyöräsarjasta, joista jokaisessa on aurinkopyörä, kannatin ja rengas. Siksi tarvitaan perustietoa planeettavaihteistojärjestelmän toiminnasta (kuten aurinkopyörän kääntäminen, kannattimella varustettu satelliittivaihteisto ja kehäpyörä, katso sivu automaattinen vaihteisto).
Alla on kuva vaihteistosta, jossa aurinkovaihde on vihreä, kannatin, jossa on satelliittivaihteet, on sininen ja rengaspyörä punainen. On selvästi nähtävissä, että vaihdesarja on jaettu kahteen osaan. Laskeminen tehdään yhtälöillä, joten sillä ei ole väliä, jos kaikki jaetaan kahdella. Loppujen lopuksi mittasuhteet pysyvät samoina.
Tällä sivulla lasketaan edelleen suhteilla Z, D ja R. Seuraamalla eri planeettajärjestelmiä yhdistäviä linjoja voidaan määrittää asianomaisen vaihteen kokonaissiirtosuhde käyttämällä kaikkien Z, D ja R suhteita.
Automaattivaihteisto:
Perinteinen automaattivaihteisto toimii vaihtamalla eri planeettavaihteistojärjestelmien välillä, katso luku automaattinen vaihteisto.
Alla on kaavamainen esitys neljästä planeettavaihteistojärjestelmästä automaattivaihteistossa. Eteenvaihteille on kolme järjestelmää ja yksi peruutusvaihteelle. Punainen viiva osoittaa voimien suunnan automaattivaihteiston läpi; vasemmalta (moottorin puoli vääntömomentinmuuntimella) planeettajärjestelmillä varustetun täydellisen osan kautta (mustat viivat) potkuriakselin kytkentään. Jos tarkastelet tarkasti vaihteiston järjestelmiä, huomaat, että yllä oleva kuva on johdettu niistä. Vaihteistossa käytetään neljää järjestelmää, joista jokaisessa on Z, D ja R (aurinkovaihde, kannatin ja rengas).
Planeettavaihteistot ovat symmetrisiä keskilinjan ylä- ja alapuolella. Ei ole muuta tapaa, koska sisätila pyörii ajon aikana. Saadakseen käsityksen siitä, mitä tapahtuu, kun vaihde on kytkettynä, alla olevan kuvan planeettajärjestelmän ohjattavat osat on myös korostettu punaisella:
Yllä olevassa kuvassa vaihde 1 on kytkettynä. Vaihteen 1 kytkemiseksi päälle on kytkettävä kytkin. Tämä linkki näkyy sinisenä. Suljetulla kytkimellä ja planeettajärjestelmän toisella ajetulla puolella yhden osan täytyy myös pyöriä. Siinä tapauksessa osien mitat määräävät välityssuhteen (ajattele pientä tulovaihdetta ja suurta ulostulovaihdetta; suuri hammaspyörä pyörii silloin hitaammin. Jos suuressa hammaspyörässä oli kaksi kertaa enemmän hampaita kuin pienessä, niin suhde olisi 1:2).
Periaatteessa tämä koskee myös automaattivaihteistoa; kehä-, aurinko- ja satelliittivaihteistot ovat erilaiset kaikissa neljässä järjestelmässä. Nyt voit luultavasti kuvitella, että kun toinen kytkin on jännitteellä (esim. järjestelmä vasemmalla), lähtöakselin nopeus on muuttunut.
Tällä sivulla kuvat, selitykset ja laskelmat kertovat, kuinka automaattivaihteiston planeettavaihteistot vaihdetaan ajon aikana.
Planeettavaihteistojärjestelmän vaihteistot:
Aiomme nyt tarkastella vaihteiston yläosaa (koska laatikko on symmetrinen ylä- ja alapuolelta, katso alla oleva kuva). Tämän kuvan perusteella määritämme lähetykset myöhemmin sivulla. Järjestelmien yläpuolella lukee mikä numero järjestelmä on; 1-3 ja järjestelmä R (käänteinen).
Jokaisella galaksilla on omat Z, D ja R. Tätä ei näy kuvassa, mutta jos katsot uudelleen tämän sivun yläreunassa olevaa kuvaa, tunnistat sen. Tämä katsotaan tiedoksi myöhemmin tällä sivulla.
Kuvan vasemmassa alakulmassa näkyy kytkentä “K4”, tämä kytkentä varmistaa, että järjestelmän kaksi puolta on kytketty samanaikaisesti; järjestelmä 3 on kytketty järjestelmiin 1 ja 2. Muita yhteyksiä ei ole suljettu, joten koko järjestelmä on "estetty". Moottorin nopeus välittyy 1:1 ajoneuvon pyörille ilman välityssuhdetta; Kutsumme tätä hintasuoraksi. Tämä on neljännellä vaihteella.
Käsivalintaisella vaihteistolla varustetuissa autoissa neljäs vaihde on usein myös suoraveto. Tässäkin moottorin nopeus välittyy 1:1 pyörille.
Tuloakselin (moottorin tai momentinmuuntimen) ja lähtöakselin (ajoneuvo) nopeuseroa kutsutaan välityssuhteeksi.
Ensimmäinen vaihde on kytketty.
Kiinnitämällä järjestelmän I kannatin (kytkimellä K1) voidaan siirtää voima aurinkovaihteesta kannattimeen. Teline on yhdistetty ajoneuvoon, joten moottorin ja vaihteiston välillä on nyt suora yhteys. Osien mitat määräävät välityssuhteen (tästä lisää myöhemmin).
Punainen viiva osoittaa voiman etenemisen. Vihreä viiva osoittaa, mitkä muut komponentit ovat käynnissä, koska tämä on kytketty suoraan punaiseen viivaan. Nämä osat pyörivät, mutta koska kytkintä ei ole kytkettynä, niille ei tapahdu mitään. Ne juoksevat vain tyhjäkäynnillä. Sininen viiva näyttää, mikä on kiinni, kun kytkin K1 on jännitteellinen. Tällöin ei ainoastaan järjestelmän 1 kannatin kiinnitetä, vaan myös järjestelmän 3 kannatin ja järjestelmän R aurinkovaihde ovat tukossa.
Kuten selitettiin, kytkin K1 saa jännitteen, kun vaihdetaan ensimmäiselle vaihteelle. Toiselle vaihteelle vaihdettaessa kytkin K1 kytkeytyy pois päältä ja toinen kytkin kytkeytyy päälle. Tämä näkyy taulukosta.
Toiselle vaihteelle vaihdettaessa kytkin K2 aktivoituu. Tämän jälkeen järjestelmän 2 rengashammaspyörä kiinnitetään. Koska järjestelmän 2 aurinkopyörä on kiinteä ja aurinkopyörää käytetään, kannatin pyörii. Tämä kantaja puolestaan ohjaa järjestelmää 1. Järjestelmässä 1 rengashammaspyörä ei ole tällä kertaa tukossa, vaan sitä käyttää toinen järjestelmä. Tällöin lähtönopeudella (ajoneuvon linjalla) on pienempi nopeus kuin ensimmäisen vaihteen vaihdon yhteydessä.
Tätä selvennetään lisää tällä sivulla kuvien, selitysten ja laskelmien avulla.
Laske ensimmäisen vaihteen välityssuhde:
Alla olevan taulukon mukaan linkki K1 on suljettu. Rengas on siis lukittu. Moottorin käyttövoima kulkee aurinkovaihteen ja kannattimen kautta ajoneuvoon. Suhteet on myös annettu, nimittäin 1,00 aurinkovaihteelle ja 3,00 järjestelmän 1 rengasvaihteelle. Laskemme tällä.
Peruskaava planeettavaihteistojärjestelmien välityssuhteiden laskemiseksi on seuraava:
ω tarkoittaa Omega ja on kulmanopeus kääntyessään.
Koska laskemme järjestelmällä 1, laitamme kaiken perään 1:n. Muutamme tämän numeron seuraaville järjestelmille. Varsinkin useiden järjestelmien tapauksessa (jossa toinen järjestelmä ohjaa toista) tämä on huomioitava, koska muuten siitä tulee hyvin hämmentävää.
Alla on kaavio ensimmäisestä vaihteesta. Selvyyden vuoksi Z (aurinkovaihde), D (kannatin) ja R (rengasvaihde) on piirretty sinisellä.
Täytämme nyt ensimmäisen järjestelmän peruskaavan. Omega-hapot ovat tuntemattomia ja käyttäjä seisoo paikallaan. Emme siis voi täyttää tälle mitään. Z1 ja D1 ovat tiedossa, joten täytämme ne. R1 on paikallaan, joten ylitämme sen. Emme lisää kaavaan mitään.
Nyt näet, että ensimmäisen vaihteen välityssuhde on 4.
Autotekniikassa näin ei tapahdu koskaan, se olisi aina hieman yli tai alle 4, koska muuten vaihteet koskettavat aina toisiaan samoilla pinnoilla (ylimääräinen kuluminen). Mutta tässä on helpompi laskea esimerkkinä. Nyt voit myös nähdä, että omegat tunnetaan!
ωZ1 = 4
ωD1 = 1
Nämä omegat ovat järjestelmän akselien kulmanopeuksia. Omegat eivät ole todella tärkeitä ensimmäisellä vaihteella, mutta kaksoisvetojärjestelmiä laskettaessa (kuten toisella vaihteella selviää) ne ovat tärkeitä.
Laske toisen vaihteen välityssuhde:
Toisen vaihteen välityssuhdetta laskettaessa on otettava huomioon, että ensimmäinen järjestelmä on kaksoisvetoinen; järjestelmän 1 aurinkovaihdetta käyttää moottori ja alustaa järjestelmä 2. Tämä johtaa nyt erilaiseen ajoneuvon nopeuteen kuin tilanteessa, jossa rengasvaihde oli paikallaan (kuten ensimmäisellä vaihteella).
Laskettaessa aloitamme aina järjestelmästä, joka on vain ohjattu. Tässä tapauksessa se on järjestelmä 2, koska sitä käyttää vain moottori aurinkovaihteen kautta.
Toisen järjestelmän suorittama lähetys on 5,1. Tämä ei ole vaihteisto moottorin ja pyörien välillä, vaan moottorin ja järjestelmän 1 välillä. Nyt laskemme järjestelmän 1 välityssuhteen järjestelmän 2 tiedoilla, koska omegat ovat nyt tiedossa:
ωZ2 = 4,1
ωD2 = 0,8
Jos nyt katsot kaaviota, huomaat, että järjestelmien 1 ja 2 aurinkopyörät on kytketty toisiinsa. Järjestelmän 2 kannatin ja järjestelmän 1 rengashammaspyörä on myös kytketty toisiinsa. Kytkettyjen osien omegat ovat samat, joten voimme sitten sanoa:
ωZ2 = ωZ1 = 4,1
ωD2 = ωR1 = 0,8
On erittäin tärkeää, että tätä tarkastellaan huolellisesti! Noudata aina kaavion viivoja.
Syötetään nyt nämä omegat järjestelmän 1 laskelmaan.
Voimme nyt määrittää lopullisen käyttösuhteen jakamalla syötetyn omega-arvon ulostulo-omegalla. Jos katsomme kaaviota, huomaamme, että aurinkovaihdejärjestelmän 2 omega tulee sisään ja kantojärjestelmän 1 omega on lähtevä.
2. vaihteen kokonaisvälityssuhde on siis 2,52.
Laske kolmannen vaihteen välityssuhde:
Kolmannen vaihteen laskennassa on otettava huomioon, että kaikki kolme järjestelmää toimivat yhdessä. Aloita aina yksivetojärjestelmästä. Tässä tapauksessa se on kolmas:
Järjestelmän 3 aurinkovaihde on kiinteä, joten se ei osallistu. Syötä sitten loput kaikista arvoista:
Tällä saamme:
Sitten siirrymme järjestelmään 2. Syötät järjestelmästä 3 tunnetut omegat järjestelmän 2 laskelmaan:
Nyt siirrymme järjestelmään 1. Myös tähän syötetään tunnetut omegat:
Lopulta saamme:
Tämä tarkoittaa, että kolmannen vaihteen kokonaisvälityssuhde on 1,38.
Laske neljäs vaihdesuhde:
Neljännellä vaihteella kytkin K4 on kiinni. Tämä tarkoittaa, että järjestelmien 1, 2 ja 3 aurinkopyörät on kytketty samanaikaisesti moottoriin. Koko järjestelmä on nyt estetty. Kaikki omegat ovat samanarvoisia.
Jos kaikki omegat ovat yhtä suuret, välityssuhde ei ole mahdollinen. Moottorin nopeus välittyy suoraan pyörille. Kutsumme tätä hintasuoraksi.
