Naprava in princip delovanja samodejnega menjalnika avtomobila

2024 Avtor: Erin Ralphs | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-02-19 18:24

Danes so avtomobili opremljeni z različnimi vrstami menjalnikov. In če je bila prej večina mehanikov, je zdaj vse več voznikov raje avtomatsko. To ni presenetljivo, saj je takšen prenos bolj priročen za uporabo, zlasti ko gre za izlete v mesto. Do nedavnega je bila za takšne škatle značilna nizka učinkovitost. Stari pretvorniki navora so prestavljali počasi in z njimi je avto porabil veliko več goriva. Toda danes so zasnova, naprava in načelo delovanja samodejnega menjalnika nekoliko drugačni. Te škatle so načini za hitro zamenjavo in z njimi avto porabi manj goriva. Ampak najprej stvari.

Vrste

Trenutno obstaja več različic avtomatskih menjalnikov. To je klasična avtomatika s pretvornikom navora, variatorjem in robotom DSG. Slednjega je posebej razvil koncern "Volkswagen-Audi". Naprava in načelo delovanja avtomatskih menjalnikov teh vrst se bistveno razlikujeta. Toda tisto, kar jih združuje, je preklapljanje hitrosti v samodejnem načinu. Oglejmo si podrobneje značilnosti vsakega od teh prenosov.

navadni mitraljez

Gre za hidromehanski menjalnik. Kljub temu, da se je dizajn pojavil pred več kot pol stoletja, je še vedno zelo pomemben. Seveda je bila njegova naprava do danes bistveno izboljšana. Zdaj imajo te škatle šest prestav. Če govorimo o avtomobilih iz 80. in 90. let, so imeli štiristopenjski avtomatski menjalnik.

Ta menjalnik vključuje:

• ročni menjalnik.
• Pretvornik navora ali krof.
• Nadzorni sistem.

Če je avtomobil s pogonom na prednja kolesa opremljen s takšnim menjalnikom, sta vključena tudi glavna prestava in diferencial. Eden najosnovnejših delov avtomatskega menjalnika je pretvornik navora. Sestavljen je iz več delov. To so črpalna, turbinska in reaktorska kolesa. Zahvaljujoč njim se izvede nemoten prenos navora z motorja z notranjim zgorevanjem na ročni menjalnik.

Druga naprava za avtomatski menjalnik vključuje sklopko (prosti tek in blokiranje). Ti elementi so skupaj s turbinskimi kolesi zaprti v okroglo kovinsko ohišje, oblikovano kot krof. V notranjosti pretvornika navora je delujoča tekočina ATP. Kolo črpalke je priključeno na ročično gred. In s strani kontrolne točke je turbina. Med tema dvema elementoma je tudi reaktorsko kolo.

Kako deluje?

Kakšen je princip delovanja te vrste avtomatskega menjalnika? Deluje klasičen stroj z zaprto zanko. Kot smo že rekli, je v notranjosti ATPtekočina. Je nekakšno olje za menjalnike. Toda za razliko od mehanskega menjalnika ne opravlja le mazalne funkcije, ampak tudi prenaša navor. Kakšno je načelo delovanja tekočinske sklopke za avtomatski menjalnik? Pod pritiskom ta tekočina vstopi v turbinsko kolo (iz kolesa črpalke) in nato vstopi v reaktorsko kolo. Ker ima rezila posebne oblike, se stopnja pretoka tekočine med vrtenjem elementa začne postopoma povečevati. Tako olje ATP poganja turbinsko kolo.

Največji navor v menjalniku se ustvari, ko se avto spelje. Ko se hitrost stroja poveča, se aktivira blokirna sklopka. Slednji služi za trdo blokiranje "krofa" samodejnega menjalnika v določenih načinih delovanja motorja z notranjim zgorevanjem. To se običajno zgodi, ko je hitrost vrtenja gredi enaka. Tako se navor prenaša neposredno na škatlo, brez "zapiranja" in spreminjanja prestavnega razmerja. Mimogrede, na sodobnih avtomatskih menjalnikih se uporablja drsna sklopka. V določenih načinih lahko odpravi popolno blokado pretvornika navora. To prispeva k gladkemu pospeševanju in varčevanju z gorivom.

ročni menjalnik v avtomatskem menjalniku

Kot tak v tem menjalniku ni mehanike, ki jo poznajo vsi vozniki. Vlogo mehanskega menjalnika opravlja planetarni menjalnik. Lahko je zasnovan za različno število korakov - od štirih do osmih. Še vedno pa so najpogostejše možnosti šeststopenjski samodejni menjalniki. V redkih primerih lahko najdete devetstopenjski avtomat (na primer pri Range Rover Evog).

Kako deluje avtomatski menjalnik? To vozlišče v prenosu je niz več zaporednih hitrosti. Vsi so združeni v planetarnem kompletu zobnikov. Planetarni menjalnik vključuje naslednje komponente:

• Sonček in obroč.
• prevoznik.
• Sateliti.

Če se podrobno poglobite v napravo in princip delovanja pretvornika navora samodejnega menjalnika, boste opazili, da se sprememba navora izvaja natančno s pomočjo nosilca ter obročnega in sončnega zobnika. Ko je drugi mehanizem blokiran, se prestavno razmerje poveča. Samo blokiranje se izvaja z delovanjem tornih sklopk. Držijo dele planetarnega menjalnika tako, da jih povežejo z ohišjem škatle. Glede na znamko avtomobila zasnova uporablja več diskovno ali tračno torno zavoro. Obe vrsti sistemov krmilijo hidravlični cilindri. Signal za sklopke prihaja iz razdelilnega modula. Da bi preprečili vrtenje nosilca v nasprotni smeri, ima naprava samodejnega menjalnika preletno sklopko.

Nadzorni sistem

Zdaj si je nemogoče predstavljati samodejni menjalnik, katerega princip ne bi bil odvisen od elektronike. Torej ta sistem vključuje različne senzorje, distribucijski modul in krmilno enoto. Med delovanjem samodejnega menjalnika sistem bere informacije iz različnih elementov. To je senzor temperature ATP-tekočine, hitrost gredi na izhodu in vhodu ter položaj pospeševalnika. Vsi ti signali se obdelujejo v realnem času. Nato krmilna enota ustvari nadzorimpulzi, ki vstopajo v aktuatorje. Opažamo tudi, da načelo delovanja ohišja ventila avtomatskega menjalnika ne temelji le na branju podatkov iz senzorjev, temveč tudi na usklajevanju signalov, ki so na voljo v elektronski krmilni enoti motorja.

Distribucijski modul je odgovoren za nadzor pretoka delovne tekočine in za delovanje tornih sklopk, ki je sestavljen iz:

• Magnetni ventili (so mehansko gnani).
• Ventili.
• Aluminijasto ohišje, ki vsebuje zgornje dele.

Glede na načelo delovanja Toyotinega samodejnega menjalnika je pomembno omeniti tako stvar, kot so solenoidi. Te dele imenujemo tudi elektromagnetni ventili. Za kaj so solenoidi? Zahvaljujoč tem elementom se uravnava tlak tekočine ATP v škatli. Od kod prihaja tlak olja? To nalogo opravlja posebna zobniška črpalka za avtomatski menjalnik. Njegovo načelo delovanja je preprosto. Ta element deluje iz vozlišča "krof". Vrtim se z določeno frekvenco, z rotorji zajame določeno količino olja in ga črpa. In da se delovna tekočina ne pregreje in načelo delovanja samodejnega menjalnika avtomobila ni kršeno, je v zasnovi nekaterih škatel radiator. Lahko se namesti ločeno spredaj (skrit pod odbijačem) ali pa se poveže z glavnim hladilnim radiatorjem. Slednja shema se pogosto izvaja na avtomobilih Mercedes.

Selektor

Načelo delovanja izbirnika avtomatskega menjalnika je izjemno preprosto. Ta mehanizem je strukturno povezan s tuljavo, ki izvaja določen načindelo avtomatskega menjalnika. Več jih je:

• Parking.
• Nazaj.
• nevtralno.
• Drive.

Ampak to še ni vse. Če upoštevamo načelo delovanja samodejnega menjalnika Honda, boste opazili, da je na izbirniku športni način. Če ga želite vklopiti, samo premaknite ročico v ustrezen položaj. Glede na načelo delovanja avtomatskega menjalnika Nissan je vredno povedati, da pri nekaterih modelih obstaja možnost ročnega prestavljanja.

DSG Robot

Ta tip samodejnega menjalnika se je pojavil relativno nedavno. Prvi modeli so se začeli uporabljati šele sredi 2000-ih. Sprva so bile takšne škatle nameščene na avtomobile Škoda. Najdete pa jih tudi pri Volkswagnih in Audijih.

Med funkcijami velja omeniti povsem drugačen princip delovanja samodejnega menjalnika. Pretvornika navora kot takega tukaj načeloma ni. Namesto tega uporablja sklopko z dvojno ploščo in dvomasni vztrajnik. Ta zasnova vam omogoča znatno skrajšanje časovnega intervala med menjavami prestav.

Glede na napravo, to polje vključuje:

• ročni menjalnik z dvema vrstama prestav.
• Elektronski nadzorni sistem.
• Diferencial.
• končna prestava.
• Dvojna sklopka.

Vsi zgornji elementi so zaprti v enem kovinskem ohišju. Zakaj dizajn uporablja dvojno sklopko in dve vrsti prestav? Če upoštevamo načelo delovanja samodejnega menjalnika avtomobila z DSG, potrebujeteupoštevajte, da medtem ko ena prestava deluje, se druga že pripravlja na naslednjo vključitev. To se zgodi pri pospeševanju in pri upočasnjevanju. V takem menjalniku so prisotne tudi torne sklopke. Preko glavnega pesta so povezani z zobniki v menjalniku.

Obstaja več vrst škatel DSG:

• Šeststopenjski.
• Sedemstopenjski.

Načelo delovanja prvega tipa avtomatskega menjalnika temelji na delovanju "mokre" sklopke. Torej, v škatli je posebno olje, ki zagotavlja ne samo mazanje, ampak tudi hlajenje sklopk. Tekočina pod tlakom kroži v sistemu in prenaša navor.

Za drugo vrsto DSG je bila tu že uporabljena suha sklopka. Načelo delovanja je podobno kot pri ročnem menjalniku - disk je pritisnjen na vztrajnik in s trenjem prenaša navor. Po mnenju strokovnjakov je takšna shema oblikovanja manj zanesljiva. Vir diska je približno 50 tisoč kilometrov, stroški zamenjave pa dosegajo 700 $, vključno s potrošnim materialom.

Razponi prestav vključujejo vzvratno, sodo in liho hitrost. Vsaka vrstica je niz gredi (sestavljena iz primarne in sekundarne), pa tudi določen niz zobnikov. Za izvedbo gibanja nazaj konstrukcija uporablja vmesno gred z vzvratno prestavo.

Kot v klasičnem stroju je elektronika, ki nadzoruje spremembo hitrosti. To vključuje krmilno enoto, senzorje in aktuatorje. Torej, najprej senzorji preberejo podatke o hitrosti gredi inpoložaj prestavnih vilic, nato pa enota analizira te informacije in uporabi poseben algoritem upravljanja.

DSG hidravlični krog je sestavljen iz:

• Ventili, ki delujejo iz izbirnika.
• Elektromagnetni ventili (isti solenoidi). Služijo za prestavljanje prestav v samodejnem načinu.
• Ventili za regulacijo tlaka, ki prispevajo k nemotenemu delovanju torne sklopke.

Kako deluje DSG?

Načelo delovanja hidravličnega sistema avtomatskega menjalnika robota je zaporedno preklapljanje več prestav. Ko se avto začne premikati z mesta, sistem vključi prvo hitrost. V tem primeru je drugi že angažiran. Takoj ko avto doseže višjo hitrost (približno 20 kilometrov na uro), elektronika preklopi hitrost na povečano. Tretja prestava je že vklopljena. To se nadaljuje do najvišjega. Če avto upočasni, elektronika vklopi že nizko prestavo. Prestavljanje je takojšnje, saj zasnova vključuje dve vrsti prestav.

Prijava

Omeniti velja, da se tak menjalnik ne uporablja na vsakem avtomobilu. Kot smo že povedali, je večina avtomobilov iz koncerna VAG. Toda gospodarska vozila (na primer Volkswagen Crafter) niso opremljena z njimi. In vse zato, ker je škatla zasnovana za določen prag navora. Ne sme presegati 350 Nm.

To velja za šeststopenjske menjalnike. DSGpri sedmih hitrostih in sploh ne prenesejo več kot 250 Nm. Zato lahko takšno škatlo srečate kvečjemu pri Tuaregu in šibkejših avtomobilih, kot sta Passat ali Octavia.

Variator

Ta menjalnik deluje tudi v samodejnem načinu. Pojavil se je pred pol stoletja, vendar se aktivno uporablja le zadnjih 10-15 let. Kaj je variator? To je brezstopenjski avtomatski menjalnik, ki gladko spreminja prestavno razmerje s pomočjo jermenskega ali verižnega pogona. Prestavna razmerja se spreminjajo, ko vozilo poveča hitrost. Trenutno takšno škatlo pogosto uporabljajo naslednji proizvajalci avtomobilov:

• Nissan.
• Mercedes.
• Honda.
• Audi.
• Subaru.
• Toyota.
• Ford.

Kakšne so prednosti te škatle? Zahvaljujoč gladki menjavi prestavnega razmerja avtomobil hitro in brez sunk poveča hitrost. Voznik in potniki med pospeševanjem ne občutijo udarcev, ne glede na to, kako močno je pritisnjen pedal za plin. Vendar pa tukaj obstajajo pasti. Takšna škatla ima tudi omejitve navora, kot DSG. Zato se uporablja predvsem v osebnih avtomobilih.

Različice variatorjev

Obstaja več vrst prenosnih podatkov:

• Toroid.
• Variator klinastega jermena.

Obenem imata obe vrsti škatel skoraj enako napravo in princip delovanja. Zasnova variatorja vključuje:

• Sistemkontrole.
• Jimec, ki zagotavlja prenos navora.
• verižni ali jermenski pogon.
• Mehanizem za sprostitev škatle (uporablja se za vklop vzvratne prestave).

Da bi menjalnik zaznal navor, je v zasnovo vključena sklopka. Lahko je več vrst:

• Centrifugalni avtomatski.
• elektronski.
• Več disk.

Obstajajo tudi takšni variatorji, kjer se kot sklopka uporablja pretvornik navora (kot pri klasičnih avtomatih). Običajno se takšna shema izvaja na škatlah Honda Multimatic. Strokovnjaki menijo, da je ta vrsta sklopke najbolj zanesljiva in iznajdljiva.

Drive

Kot smo že povedali, se lahko v variatorju uporablja drugačen pogon - veriga, dibo jermen. Slednji je bolj priljubljen. Jermen poteka na dveh jermenicah, ki tvorita stožčaste diske. Ti škripci se lahko premikajo in odmikajo, odvisno od potrebe. Za približevanje diskov so v zasnovi predvidene posebne vzmeti. Sami škripci imajo rahel kot naklona. Njegova vrednost je približno 20 stopinj. To se naredi tako, da se pas med delovanjem škatle premika z minimalnim uporom.

Zdaj o verižnem pogonu. Veriga na avtomatskem spremenljivem menjalniku je več kovinskih plošč, ki so povezane z osmi. Po mnenju strokovnjakov je takšen pogon in dizajn bolj prilagodljiv. Veriga se lahko upogne pod kotom do 25 stopinj brez izgube vira. Toda za razliko od jermenskega pogona ima ta pogondrugačen princip delovanja. Samodejni menjalnik prenaša navor preko točkovnega stika s jermenicami. Na določenih območjih nastane velika napetost (sila trenja). S tem se doseže visoka učinkovitost. Da se jermenice zaradi takšne obremenitve ne obrabijo, so izdelane iz ležajnega jekla visoke trdnosti.

Vzvratna prestava v CVT

Ker se variatorski pogon lahko vrti samo v eno smer, so morali inženirji razviti ločen planetni menjalnik za izvedbo vzvratne prestave. Zasnovan in deluje podobno kot menjalnik v klasičnem stroju.

Nadzorni sistem

Podobno kot prejšnji avtomatski menjalniki, CVT uporablja elektronski nadzorni sistem. Vendar je njegovo načelo delovanja nekoliko drugačno. Tako sistem omogoča nastavitev premera variatorskih diskov.

Ko se hitrost spreminja, se premer enega škripca poveča, drugi pa zmanjša. Načini se nadzorujejo preko izbirnika zahvaljujoč senzorju samodejnega menjalnika. Načelo delovanja variatorja z verižnim pogonom in jermenom je spreminjanje premera jermenic.

O težavah

Zaradi zapletene zasnove in nizke razširjenosti številne storitve zavračajo delo s takšnimi prenosi. Zato se CVT-ji pri nas niso dobro ukoreninili. Kot so pokazale obratovalne izkušnje, vir te škatle, tudi ob pravilnem vzdrževanju, ni več kot 150 tisoč kilometrov. Glede na to je smiselno kupovati takšne avtomobile samo v novem stanju, ki so v garanciji. Nevarno je vzeti avto na variatorju iz rok - lahko se usedetedraga popravila, ki jih ne bo opravil vsak servis.

Povzetek

Torej smo ugotovili napravo in princip delovanja hidromehanskega avtomatskega menjalnika, robotskega in variatorja. Kot lahko vidite, so vse te škatle razporejene drugače in imajo svoj algoritem delovanja. Kateri menjalnik je bolje izbrati? Strokovnjaki pravijo, da bi bila najbolj razumna izbira klasični igralni avtomat. Kot so pokazale operativne izkušnje, so se lastniki avtomobilov z DSG in CVT pogosto obračali na servise in te škatle so drage za vzdrževanje. Klasični igralni avtomat je na trgu že zelo dolgo, njegov dizajn pa se nenehno izpopolnjuje in izboljšuje. Zato takšne škatle odlikujejo visoki viri, nezahtevni pri delovanju in jih je mogoče popraviti v kateri koli službi. Praksa je pokazala, da je vir avtomatskega menjalnika v avtomobilu od 300 do 400 tisoč kilometrov. To je resno obdobje, glede na to, da nekateri sodobni motorji poganjajo le 250. A da bi tak menjalnik trajal dolgo, je vredno redno menjati tekočino ATP v njem, in sicer vsakih 60 tisoč kilometrov.