Sjálfskipting

Viðfangsefni:

Almennar upplýsingar
Valstöng / fjallagír
Eitt plánetukírkerfi
Samsett plánetukerfi (Simpson kerfi)
kerfi Ravigneaux
Gírolía
Olíudæla
Stjórneining
Stjórnlokar

Almennar upplýsingar:
Kostir sjálfskiptingar eru að auðvelda notkun, þægindi og öryggi aukast. Skipting um gírskiptingu fer fram eins vel og hægt er, án þess að hnykla. Sjálfskiptingin fer fyrr upp í hærri gír þegar þú flýtir rólega en þegar gaspedalnum er ýtt alla leið í botn. Ef hið síðarnefnda er gert mun skiptingin aðeins eiga sér stað þar til rétt fyrir snúningstakmarkara. Þegar ökutækið stöðvast fer það sjálfkrafa í fyrsta gír.
Vökvatengi eða togbreytir er festur á milli vélarinnar og sjálfvirka gírkassans. Sjá sérstakan kafla um þetta togbreytir.

Valstöng / fjallagír:
Bíll með sjálfskiptingu er með valstöng. Hægt er að stjórna valstönginni með því að ýta fyrst á bremsupedalinn. Hér er yfirlit yfir hvaða aðgerðir það hefur:

P: Bílastæðastaða (Úttaksskaftið er stíflað, bíllinn rúllar ekki lengur í burtu og vélin getur snúið
R: Aftur á móti
N: Hlutlaus (Bíllinn er í hlutlausum, úttaksskaftið er ekki stíflað, þannig að þegar bremsupedalinn er sleppt getur hann rúllað í burtu
D: Akstur (Áframgírinn, bíllinn skiptir sjálfkrafa upp og niður þegar þú flýtir fyrir
*S: Sport (Bíllinn mun hækka minna, þannig að meiri hröðun á sér stað þegar þú flýtir skyndilega)
*M: Handvirkt (Þetta gerir þér kleift að gefa til kynna hvenær á að gíra upp eða niður með því að færa stýrisstöngina fram eða aftur í + eða -.

* er oft valkostur og er ekki í boði á öllum vélum.

Önnur bílamerki nota stöðurnar L, 2 og 3 til að leyfa ökumanni að velja í hvaða gír bílinn á að vera áfram. Þessar stillingar eru einnig kallaðar „fjallagírar“.
Þegar ein af þessum stillingum er virkjuð er sjálfskiptingin sett í ákveðinn gír og haldið þar. Þetta getur verið mjög gagnlegt þegar ekið er á fjöll. Þegar farið er venjulega niður mun sjálfskiptingin fara upp í hærri gír í stöðu „D“. Fyrir vikið minnkar hlutfallið í skiptingunni sem veldur því að bíllinn lækkar hraðar og hraðar. Með því að setja gír 3, 2 (1 eða L) mun sjálfskiptingin keyra í lægri gír (til dæmis frá 5. til 4. þrepi). Vélin mun þá ganga á meiri hraða sem veldur því að bíllinn hægir á sér. Það þarf nú ekki að bremsa meira og meira því það er meiri hemlun á vélinni. Þegar ekið er með tengivagn er það nauðsynlegt á bratta niðurleið, annars ofhitna bremsurnar vegna stöðugrar hemlunar.

Eitt plánetukerfi:
Planetary gírkerfi eru notuð í nokkrum kerfum, nefnilega í sjálfvirkum gírkössum, ræsimótorum, yfirdrifum og hnafslækkunum. Plánetubúnaðarkerfi samanstendur af eftirfarandi hlutum:

Hringbúnaður
3 gervihnattahjól
Drager
Sólarhjól

Til að senda tog með einu plánetukerfi þarf að festa hringgír, burðarbúnað eða sólargír. Þessi hluti þjónar síðan sem viðbragðsþáttur. Gervihnattahjólin þjóna aðeins til að brúa fjarlægðina milli sólbúnaðar og hringbúnaðar.

Dæmi: Sólargírinn er tengdur við mótorinn og snýst á sama hraða. Bærinn er tengdur við úttaksskaftið. Hringgírinn er festur við gírkassahúsið. Þetta veldur verulegri töf. Þetta þýðir: Sólargírinn keyrir, hringgírinn er viðbragðsþátturinn og burðarbúnaðurinn er knúinn.
Sólargírinn (ljósblár, í miðjunni) snýst rangsælis. Þetta knýr (rauðu) gervihnattahjólin sem snúa réttsælis. Þetta mun snúast í hringhjólinu og taka (bláa) burðarbúnaðinn með sér.
Bærinn mun því snúast minna en sólhjólið. Það þýðir að hægt er á hreyfingunni.

Taflan sýnir 6 mismunandi sendingarmöguleika. Ekki er hægt að nota alla skiptingarvalkosti í bílatækni. Venjulega eru aðeins 3 valkostir eftir.
Bremsubönd eða fjölplötutengi eru notuð til að tengja og festa hina ýmsu þætti. Þannig getum við tengt saman ólíka þætti og búið til hraðaminnkun, hröðun og breytingar á snúningsstefnu.

Í nýjustu kerfum tryggir tölvan að olíuþrýstingur sé sendur í fjölplötukúplingarnar, sem gerir kleift að festa hlutana. Nánar á þessari síðu er fjallað um kenninguna um bremsubönd og fjölplötu kúplingar.

Myndin sýnir skýringarmynd af fjórum settum plánetugírkerfa í sjálfskiptingu. Það eru þrjú kerfi fyrir framgírinn og eitt fyrir afturábak. Rauða línan gefur til kynna stefnu kraftanna í gegnum sjálfskiptingu; frá vinstri (vélarhlið með togibreytir) í gegnum allan hlutann með plánetukerfi (svörtum línum) að tengingu skrúfuássins. Fjögur kerfi eru notuð í gírkassann, hvert með Z, D og R (sólgír, burðargrind og hringgír).

Á síðunni reikna lækkanir á plánetukerfum inniheldur frekari upplýsingar um að kveikja og slökkva á plánetukerfum og tengja saman ýmis kerfi.

Plánetukírkerfin eru samhverf fyrir ofan og neðan miðlínu. Það er engin önnur leið, því innréttingin snýst við akstur.
Til að fá innsýn í hvað gerist þegar gír er settur í eru knúnir hlutar í plánetukerfi myndarinnar einnig auðkenndir með rauðu.

Á myndinni er gír 1 settur í. Til að kveikja á gír 1 verður að tengja kúplingu. Þessi hlekkur er sýndur í bláu. Með lokaðri tengingu og annarri knúinni hlið plánetukerfisins verður einn hluti líka að snúast. Í því tilviki ráða stærðir hlutanna skiptingarhlutfallið (hugsaðu um lítinn inntaksgír og stóran gír; stóri gírinn snýst þá hægar. Ef stóri gírinn var með tvöfalt fleiri tennur en lítill gír, þá hlutfallið væri 1:2).

Í grundvallaratriðum á þetta einnig við um sjálfskiptingu; stærðir hringbúnaðar, sólargíra og gervihnattagíra eru mismunandi í öllum fjórum kerfunum. Nú geturðu sennilega ímyndað þér að þegar önnur kúpling er spennt (t.d. kerfið vinstra megin) hafi hraðinn á úttaksásnum breyst. Smelltu hér til að fá frekari upplýsingar um útreikning á gírlækkunum á plánetum.

Samsett plánetukerfi (Simpson kerfi)
Í sjálfvirkum gírkössum eru oft notuð samsett plánetufírkerfi þar sem mörg gervihnattahjól eða burðarbúnaður er festur á einn sólargír. Þetta á meðal annars við um hin svokölluðu Simpson-kerfi.
Simpson kerfið er með breiðum sólargír og 2 hringgírum. Þessir hringgír eru venjulega knúnir, þannig að tannálagið er mun lægra en með eknum sólargír. Þess vegna er oft hægt að gera kerfið minna. Nú á dögum eru Simpson kerfin ekki notuð mjög oft. Ravigneaux kerfið er vinsælli meðal forritara vegna þess að það sparar meira pláss.
Myndin sýnir plánetubúnaðarkerfið sem eina þétta heild. Sjáanlegt eru hringbúnaðurinn (Vinstri breiði hringurinn með tönnum) og burðarbúnaðurinn (silfurhlutinn).

Hringgírinn hefur runnið af. Nú má sjá gervihnattahjólin og burðarbúnaðinn. Gervihnattahjólin 3 tengjast sólargírnum að innan og hringgírnum að utan (sem hefur nú verið rennt af). Þessir gír eru alltaf tengdir hver öðrum.

Hér hefur burðarbúnaðurinn (sem inniheldur gervihnattahjólin) runnið af sólbúnaðinum. Sólargírinn er gírinn í hægri hlutanum.

Hér má sjá tvöfalda sólargírinn. Vinstri hlutinn rak plánetukírkerfið sem sést á myndunum hér að ofan. Rétti gírinn er kerfið við hliðina á honum. Þetta gefur nafnið „samsett“ gírkerfi, eða með öðrum orðum, Simpson kerfið. Ef sólargírinn er einn (aðeins vinstri hlutinn) og það er aðeins 1 plánetukerfi, er þetta kallað stakt eða Ravigneaux kerfi. Ravigneaux kerfið er með 6 gervihnattahjólum í stað 3 í þessu kerfi, en það verður útskýrt síðar.

Þetta er hinn hluti hins sameinaða kerfis. Svarti hringbúnaðurinn vinstra megin, burðarbúnaðurinn með gervihnattahjólin í miðjunni, með sólargírinn hægra megin (þar inni).

Kerfi Ravigneaux:
Franski verkfræðingurinn Paul Ravigneaux þróaði fyrirferðarlítið plánetukerfi seint á 20 til að búa til nokkur hagnýt skiptingarhlutföll á auðveldan hátt. Þetta er kallað Ravigneaux kerfið. Þetta kerfi er nú notað á mörgum sjálfskiptum gírkassa.
Þetta kerfi er mjög fyrirferðarlítið, því 2 plánetukírkerfi eru sameinuð í aðeins 1 kerfi. Hann samanstendur af 2 sólhjólum, 3 stórum og 3 litlum gervihnattahjólum og 1 hringbúnaði. Hér að neðan er hliðarsýn.

Á myndinni hér að neðan má sjá að gervihnattahjólin blandast saman. Stóra gervihnattahjólið er tengt við sólhjól 1. Litla gervihnattahjólið er tengt við sólhjól 2.
Í töflunni sjáum við að þegar fyrsti gír er settur í, þá virkjast kúpling 1 (K1) og bremsuband 1 (B1). Þetta þýðir að sólargír 2 og burðarbúnaðurinn með gervihnattahjólunum eru fastir (þessir eru knúnir). Hringbúnaðurinn er þá fljótandi.
Þetta veldur mestu seinkuninni. Mikil hraðaminnkun þýðir einnig aukið tog og einnig lágan hraða á hjólunum. 1. gír er besti gírinn fyrir hröðun úr kyrrstöðu.
Þegar gírkassinn skiptir yfir í 2. gír losnar bremsuband B1 og kúpling B2 er virkjuð. Nú eru sólargír 2 og hringbúnaður festur og þannig ekinn. Í því tilviki er notandinn ekinn. Þessi samsetning tengdra íhluta framleiðir minni hraðaminnkun en með 1. gír og veitir nákvæmlega rétta skiptingarhlutfallið fyrir 2. gír.

Fjölplötu kúplingar og bremsubönd:
Bremsubönd voru notuð á gömlu gírkassana til að festa hina ýmsu hluta (eins og sólargírinn, burðarbúnaðinn og hringgírinn). Bremsubönd eru úr járni og smurð til að koma í veg fyrir og kæla málm við málm snertingu eins og hægt er. Myndirnar hér að neðan sýna bremsuband (vinstri) og bremsuband í kringum hringgírinn (hægri).
Hringgírinn er festur með því að kreista bremsubandið með vökvastimpli (sem nær út). Svo, þegar hert er, er ákveðinn hluti í plánetukírkerfinu látinn fljóta og knúinn, sem veldur því að gír er tekinn í notkun.

Með nýrri gírkassa eru bremsubönd oft ekki lengur notuð heldur fjölplötu kúplingar. Fjölplötu kúpling samanstendur af nokkrum aðskildum kúplingsplötum, hver á eftir annarri, sem þrýst er á móti hvor öðrum með olíuþrýstingi. Þetta „tengir“ tengið og tryggir hringgírinn. Myndirnar hér að neðan sýna fjölplötutengingarnar í sundurtætt ástand. Hlutunum er ýtt saman. Tennur járnhúsanna lokast saman.

Gírkassa olía:
Gírolía fyrir sjálfskiptingu er venjulega af gerðinni ATF (Automatic Transmission Fluid) en stundum eru framleiðendur með aðra tegund af olíu með mismunandi forskriftir. Hér þarf alltaf að gæta varúðar því röng olía í gírkassanum getur valdið auknu sliti og ótímabæra bilun. Einnig ætti að athuga olíuhæð sjálfvirka gírkassans reglulega. Ef það er of lágt getur olían ofhitnað, sem veldur því að hún eldist mun hraðar, sem veldur auknu sliti á gírkassanum. Stundum er mjög auðvelt að kanna olíuhæðina með því að nota mælistiku, rétt eins og að athuga vélarolíuna, en ílátin eru oft ekki með mælistiku. Þá þarf að athuga olíuhæðina með því að skrúfa áfyllingartappann af með vélina í gangi og fylla á þar til olían er rétt að klárast. Það fer eftir framleiðanda, fyrst þarf að athuga hitastigið. Stundum þarf að gera það með olíu sem er eins köld og hægt er, stundum með olíu á milli 30 og 50 gráður á Celsíus.

Olíudæla:
Gírdæla eða sigðdæla er oft notuð í gírskiptingu. Dælan á myndinni er sigðdæla. Þessi dæla er knúin beint af vélinni. Olían fer síðan alltaf í hringrás þegar vélin er í gangi, þ.e.a.s í öllum stöðum stýrisvalsins.

Stjórneining:
Stjórneiningin tryggir að dæluþrýstingurinn sé stöðugt stilltur að grunnþrýstingi. Ennfremur sér stjórneiningin um að kveikja og slökkva á stýrislokum á réttum tíma.

Stjórnlokar:
Stýrilokunum er stjórnað af stöðu valstöngarinnar. Í stöðunum P og N eru aðgengi lokuð og olían rennur út úr öllum rörum. Öll tengi og bremsubönd missa þannig olíuþrýstinginn og þrýst aftur á bak af fjöðrunarkraftinum. Þegar stjórneiningin gefur merki (t.d. að læsa hringgírnum fyrir fyrsta gír) er merki sent til segulloka (einnig kallaðir segulloka). Þegar loki og þar með rennibraut rennahússins opnast flæðir olía undir miklum þrýstingi í stimpil sem sér fyrir olíu á fjölplötu kúplingu eða bremsuband. Þrýstivalinn er mótunarventill sem stjórnar vökvaþrýstingi út frá eldsneytispedalnum. Þessi olíuþrýstingur tryggir hluta í sjálfskiptingu og gerir skiptingu kleift.

Tengdar síður: