Przedmioty:
- Informacje ogólne
- Dźwignia zmiany biegów / biegi górskie
- Pojedynczy układ przekładni planetarnej
- Połączony układ przekładni planetarnej (układ Simpsona)
- System Ravigneaux
- Olej przekładniowy
- Pompa olejowa
- Jednostka sterująca
- Zawory regulacyjne
Informacje ogólne:
Zaletami automatycznej skrzyni biegów jest zwiększenie łatwości obsługi, komfortu i bezpieczeństwa. Zmiana skrzyni biegów odbywa się tak płynnie, jak to możliwe, bez szarpnięć. Automatyczna skrzynia biegów przełącza się na wyższy bieg szybciej przy delikatnym przyspieszaniu niż po wciśnięciu pedału przyspieszenia do oporu. Jeżeli to drugie zostanie wykonane, przełączenie nastąpi dopiero tuż przed ogranicznikiem obrotów. Po zatrzymaniu pojazdu następuje automatyczne włączenie pierwszego biegu.
Pomiędzy silnikiem a automatyczną skrzynią biegów montowane jest sprzęgło hydrokinetyczne lub przemiennik momentu obrotowego. Więcej na ten temat znajdziesz w osobnym rozdziale przemiennik momentu obrotowego.
Dźwignia zmiany biegów / biegi górskie:
Samochód z automatyczną skrzynią biegów posiada dźwignię zmiany biegów. Dźwignię zmiany biegów można obsługiwać, naciskając najpierw pedał hamulca. Oto podsumowanie funkcji, jakie posiada:
- P: Pozycja postojowa (Wał wyjściowy jest zablokowany, samochód nie toczy się, a silnik może obracać się na wysokich obrotach
- R: Odwróć
- N: Neutralny (samochód jest na luzie, wał wyjściowy nie jest zablokowany, więc przy zwolnionym pedale hamulca może się stoczyć
- D: Jedź (bieg do przodu, samochód automatycznie zmienia biegi w górę i w dół, gdy przyspieszasz
- *S: Sport (samochód będzie rzadziej zmieniał bieg na wyższy, dzięki czemu w przypadku nagłego przyspieszenia nastąpi większe przyspieszenie)
- *M: Ręczny (pozwala wskazać, kiedy zmienić bieg na wyższy lub na niższy, przesuwając dźwignię zmiany biegów do przodu lub do tyłu w stronę + lub -.
* jest często opcją i nie jest dostępna na każdym komputerze.
Inne marki samochodów korzystają z pozycji L, 2 i 3, aby umożliwić kierowcy wybór biegu, na którym ma pozostać samochód. Tryby te nazywane są także „biegami górskimi”.
Po włączeniu jednego z tych trybów automatyczna skrzynia biegów zostaje wrzucona na określony bieg i przytrzymywana. Może to być bardzo przydatne podczas jazdy w górach. Podczas normalnego zjazdu automatyczna skrzynia biegów zmieni bieg na wyższy w położeniu „D”. W rezultacie przełożenie w skrzyni biegów staje się mniejsze, co powoduje, że samochód zjeżdża coraz szybciej. Włączenie biegu 3, 2 (1 lub L) powoduje, że automatyczna skrzynia biegów będzie jechać na niższym biegu (np. z 5. na 4. stopień). Silnik będzie wówczas pracował z większą prędkością, co spowoduje spowolnienie samochodu. Nie ma już potrzeby coraz częstszego hamowania, ponieważ silnik mocniej hamuje. Podczas jazdy z przyczepą jest to konieczne na stromym zjeździe, w przeciwnym razie hamulce przegrzeją się z powodu ciągłego hamowania.
Pojedynczy układ przekładni planetarnej:
Przekładnie planetarne są stosowane w kilku układach, a mianowicie w automatycznych skrzyniach biegów, rozrusznikach, nadbiegach i zwolnicach. Przekładnia planetarna składa się z następujących części:
- Koło pierścieniowe
- 3 koła satelitarne
- Drager
- koło słoneczne
Aby przenieść moment obrotowy za pomocą pojedynczej przekładni planetarnej, należy zabezpieczyć koło koronowe, koło nośne lub koło słoneczne. Ta część służy następnie jako element odpowiedzi. Koła satelitarne służą jedynie do mostkowania odległości między kołem słonecznym a kołem koronowym.
Przykład: Koło słoneczne jest połączone z silnikiem i obraca się z tą samą prędkością. Wspornik jest połączony z wałem wyjściowym. Koło koronowe jest przymocowane do obudowy skrzyni biegów. Powoduje to znaczne opóźnienie. Oznacza to, że: napędzane jest koło słoneczne, elementem reakcyjnym jest koło koronowe, a jarzmo napędzane.
Koło słoneczne (jasnoniebieskie, pośrodku) obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Napędza to (czerwone) obracające się zgodnie z ruchem wskazówek zegara koła satelitów. Będą się one obracać w kole pierścieniowym, zabierając ze sobą (niebieski) nośnik.
Wspornik będzie zatem obracał się wolniej niż koło słoneczne. Oznacza to, że ruch jest spowolniony.
W tabeli przedstawiono 6 różnych opcji transmisji. Nie wszystkie opcje przekładni można zastosować w technologii motoryzacyjnej. Zwykle pozostają tylko 3 opcje.
Do łączenia i zabezpieczania poszczególnych elementów służą taśmy hamulcowe lub złącza wielopłytkowe. W ten sposób możemy łączyć różne elementy i tworzyć opóźnienia, przyspieszenia oraz zmiany kierunku obrotu.
W najnowszych układach komputer dba o to, aby ciśnienie oleju docierało do sprzęgieł wielopłytkowych, umożliwiając zabezpieczenie części. Teorię dotyczącą taśm hamulcowych i sprzęgieł wielotarczowych omówiono w dalszej części tej strony.
Rysunek przedstawia schematycznie cztery zestawy przekładni planetarnych w automatycznej skrzyni biegów. Istnieją trzy systemy dla biegów do przodu i jeden dla biegów wstecznych. Czerwona linia wskazuje kierunek sił przechodzących przez automatyczną skrzynię biegów; od lewej strony (strona silnika z przemiennikiem momentu obrotowego) przez kompletną część z układami planetarnymi (czarne linie) do sprzęgła wału napędowego. W skrzyni biegów zastosowano cztery systemy, każdy z literą Z, D i R (koło słoneczne, wspornik i koło koronowe).
Strona op obliczyć redukcje układów przekładni planetarnych zawiera więcej informacji na temat włączania i wyłączania układów planetarnych oraz łączenia ze sobą różnych układów.
Układy przekładni planetarnych są symetryczne powyżej i poniżej linii środkowej. Innego sposobu nie ma, bo wnętrze obraca się podczas jazdy.
Aby uzyskać wgląd w to, co dzieje się po włączeniu biegu, napędzane części układu planetarnego na zdjęciu również zostały podświetlone na czerwono.
Na rysunku włączony jest bieg 1. Aby włączyć bieg 1, należy włączyć sprzęgło. To łącze jest zaznaczone na niebiesko. Przy zamkniętym sprzęgle i jednej napędzanej stronie układu planetarnego jedna część również musi się obracać. W takim przypadku rozmiary części określają przełożenie przekładni (pomyśl o małej przekładni wejściowej i dużej przekładni wyjściowej; duża przekładnia będzie wtedy obracać się wolniej. Jeśli duża przekładnia będzie miała dwa razy więcej zębów niż mała przekładnia, wówczas stosunek będzie wynosił 1:2).
Zasadniczo dotyczy to również automatycznej skrzyni biegów; rozmiary koła koronowego, koła słonecznego i koła satelitarnego są różne we wszystkich czterech systemach. Teraz zapewne można sobie wyobrazić, że w momencie zasilenia innego sprzęgła (np. układu po lewej stronie) zmieniała się prędkość obrotowa wału wyjściowego. Kliknij tutaj, aby uzyskać więcej informacji na temat obliczania redukcji przekładni planetarnej.
Połączony układ przekładni planetarnej (układ Simpsona)
W automatycznych skrzyniach biegów często stosuje się kombinowane układy przekładni planetarnych, w których na jednym kole słonecznym zamontowanych jest wiele kół lub nośników satelitarnych. Dzieje się tak m.in. w przypadku tzw. systemów Simpsona.
System Simpson ma szerokie koło słoneczne i 2 koła koronowe. Te koła koronowe są zwykle napędzane, więc obciążenie zębów jest znacznie mniejsze niż w przypadku napędzanego koła słonecznego. W rezultacie system często można zmniejszyć. Obecnie systemy Simpsona nie są stosowane zbyt często. System Ravigneaux cieszy się większą popularnością wśród deweloperów, ponieważ pozwala zaoszczędzić więcej miejsca.
Zdjęcie przedstawia układ przekładni planetarnej jako jedną gęstą całość. Widoczne koło koronowe (lewy szeroki pierścień z zębami) i wspornik (część srebrna).
Pierścień zębaty ześlizgnął się. Teraz widać koła satelity i nośnik. Trzy koła satelitarne zazębiają się z kołem słonecznym od wewnątrz i kołem koronowym od zewnątrz (które zostało teraz zsunięte). Te koła zębate są zawsze ze sobą połączone.
Tutaj nośnik (zawierający koła satelitarne) zsunął się z koła słonecznego. Koło słoneczne to koło zębate w prawej części.
Tutaj widać podwójną osłonę przeciwsłoneczną. Lewa sekcja napędzała układ przekładni planetarnej widoczny na powyższych zdjęciach. Właściwy bieg to system obok. Stąd nazwa „kombinowany” system przekładni, czyli innymi słowy system Simpsona. Jeśli koło słoneczne jest pojedyncze (tylko lewa część) i występuje tylko 1 układ przekładni planetarnej, nazywa się to układem pojedynczym lub systemem Ravigneaux. System Ravigneaux ma 6 kół satelitarnych zamiast 3 w tym systemie, ale zostanie to wyjaśnione później.
To druga część połączonego systemu. Czarne koło koronowe po lewej stronie, wspornik z kołami satelitarnymi pośrodku, z kołem słonecznym po prawej stronie (tam).
System Ravigneaux:
Francuski inżynier Paul Ravigneaux opracował pod koniec lat dwudziestych XX wieku kompaktowy system przekładni planetarnych, aby łatwo stworzyć kilka praktycznych przełożeń. Nazywa się to systemem Ravigneaux. System ten jest obecnie stosowany w wielu automatycznych skrzyniach biegów.
System ten jest bardzo kompaktowy, ponieważ 2 systemy przekładni planetarnych są połączone w tylko 1 system. Składa się z 2 kół słonecznych, 3 dużych i 3 małych kół satelitarnych oraz 1 koła koronowego. Poniżej widok z boku.
Na poniższym obrazku widać, że koła satelitów zazębiają się ze sobą. Duże koło satelitarne jest połączone z kołem słonecznym 1. Małe koło satelitarne jest połączone z kołem słonecznym 2.
Z tabeli widzimy, że po włączeniu pierwszego biegu załącza się sprzęgło 1 (K1) i taśma hamulca 1 (B1). Oznacza to, że koło słoneczne 2 i wspornik z kołami satelitarnymi są nieruchome (są napędzane). Koło koronowe jest wówczas pływające.
To powoduje największe opóźnienia. Duże opóźnienie oznacza również wzrost momentu obrotowego, a także małą prędkość na kołach. Bieg 1. jest najlepszym biegiem do przyspieszania z zatrzymania.
Po włączeniu drugiego biegu następuje zwolnienie taśmy hamulca B2 i włączenie sprzęgła B1. Teraz koło słoneczne 2 i koło koronowe są zabezpieczone i w ten sposób napędzane. W takim przypadku użytkownik jest napędzany. Ta kombinacja połączonych komponentów powoduje mniejsze opóźnienie niż w przypadku 2. biegu i zapewnia dokładnie właściwe przełożenie dla 1. biegu.
Sprzęgła wielopłytkowe i taśmy hamulcowe:
W starych skrzyniach biegów zastosowano taśmy hamulcowe do zabezpieczenia różnych części (takich jak koło słoneczne, wspornik i koło koronowe). Taśmy hamulcowe są wykonane z żelaza i są smarowane, aby zapobiec kontaktowi metalu z metalem i maksymalnie go ochłodzić. Poniższe zdjęcia przedstawiają taśmę hamulca (po lewej) i taśmę hamulca wokół koła koronowego (po prawej).
Koło koronowe zabezpiecza się poprzez ściśnięcie taśmy hamulcowej za pomocą tłoczka hydraulicznego (który się wysuwa). Zatem podczas dokręcania pewna część układu przekładni planetarnej staje się pływająca i napędzana, co powoduje włączenie przekładni.
W nowszych skrzyniach biegów często nie stosuje się już taśm hamulcowych, lecz sprzęgła wielopłytkowe. Sprzęgło wielopłytkowe składa się z kilku oddzielnych tarcz sprzęgła, umieszczonych jedna za drugą, które są dociskane do siebie za pomocą ciśnienia oleju. To „załącza” sprzęgło i zabezpiecza koło koronowe. Poniższe zdjęcia przedstawiają sprzęgła wielopłytkowe w stanie rozmontowanym. Części są ze sobą zsunięte. Zęby żelaznych obudów zazębiają się.
Olej do skrzyni biegów:
Olej przekładniowy do automatycznej skrzyni biegów jest zwykle typu ATF (płyn do automatycznej skrzyni biegów), ale czasami producenci oferują inny rodzaj oleju o różnych specyfikacjach. Należy tu zawsze zachować ostrożność, ponieważ niewłaściwy olej w skrzyni biegów może spowodować dodatkowe zużycie i przedwczesną awarię. Okresowo należy także sprawdzać poziom oleju w automatycznej skrzyni biegów. Jeśli jest zbyt niski, olej może się przegrzać, co powoduje jego znacznie szybsze starzenie się, a co za tym idzie zwiększone zużycie skrzyni biegów. Sprawdzenie poziomu oleju można czasami bardzo łatwo przeprowadzić za pomocą prętowego wskaźnika poziomu, podobnie jak sprawdzanie oleju silnikowego, ale pojemniki często nie są wyposażone w prętowy wskaźnik poziomu. Następnie należy sprawdzić poziom oleju, odkręcając korek wlewu przy pracującym silniku i napełniając go aż do wyczerpania się oleju. W zależności od producenta należy najpierw sprawdzić temperaturę. Czasami trzeba to zrobić, używając możliwie najzimniejszego oleju, czasami oleju o temperaturze od 30 do 50 stopni Celsjusza.
Pompa olejowa:
W skrzyni biegów często stosuje się pompę zębatą lub pompę sierpową. Pompa na zdjęciu to pompa sierpowata. Pompa ta napędzana jest bezpośrednio przez silnik. Olej krąży wtedy zawsze, gdy silnik pracuje, czyli we wszystkich położeniach dźwigni zmiany biegów.
Jednostka sterująca:
Jednostka sterująca dba o to, aby ciśnienie pompy było stale dostosowywane do ciśnienia podstawowego. Ponadto jednostka sterująca zapewnia, że zawory regulacyjne włączają się i wyłączają we właściwym czasie.
Zawory regulacyjne:
Zawory sterujące sterowane są poprzez położenie dźwigni zmiany biegów. W pozycjach P i N dostępy są zamknięte i olej wypływa ze wszystkich rur. W ten sposób wszystkie sprzęgła i taśmy hamulcowe tracą ciśnienie oleju i są dociskane przez siłę sprężyny. Gdy jednostka sterująca daje sygnał (np. o zablokowaniu wieńca pierwszego biegu), sygnał jest wysyłany do elektrozaworów (zwanych także elektrozaworami). Kiedy otwiera się zawór, a tym samym suwak obudowy suwaka, olej przepływa pod wysokim ciśnieniem do tłoczka, który zasila olejem sprzęgło wielopłytkowe lub taśmę hamulcową. Selektor ciśnienia to zawór modulacyjny, który reguluje ciśnienie płynu w oparciu o pedał przyspieszenia. Ciśnienie oleju zabezpiecza część automatycznej skrzyni biegów, umożliwiając zmianę biegów.
