Urządzenie i zasada działania automatycznej skrzyni biegów samochodu

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-19 18:17

Dziś samochody są wyposażone w różnego rodzaju skrzynie biegów. A jeśli wcześniej większość stanowili mechanicy, teraz coraz więcej kierowców preferuje automatykę. Nic w tym dziwnego, bo taka transmisja jest wygodniejsza w obsłudze, zwłaszcza jeśli chodzi o wycieczki po mieście. Do niedawna takie skrzynki charakteryzowały się niską wydajnością. Stare przekładnie hydrokinetyczne powoli zmieniały biegi, a wraz z nimi samochód zużywał znacznie więcej paliwa. Ale dzisiaj konstrukcja, urządzenie i zasada działania automatycznej skrzyni biegów są nieco inne. Te skrzynki to sposoby na szybką zmianę, a dzięki nim samochód zużywa mniej paliwa. Ale najpierw najważniejsze.

Typy

W tej chwili istnieje kilka odmian automatycznych skrzyń biegów. To klasyczny automat z przemiennikiem momentu obrotowego, wariatorem i robotem DSG. Ten ostatni został opracowany specjalnie przez koncern „Volkswagen-Audi”. Urządzenie i zasada działania automatycznych skrzyń biegów tego typu znacznie się różnią. Ale to, co ich łączy, to przełączanie prędkości w trybie automatycznym. Przyjrzyjmy się bliżej cechom każdej z tych transmisji.

Zwykły karabin maszynowy

To hydromechaniczna skrzynia biegów. Pomimo tego, że projekt pojawił się ponad pół wieku temu, nadal jest bardzo aktualny. Oczywiście do dnia dzisiejszego jego urządzenie zostało znacznie ulepszone. Teraz te pudełka mają sześć biegów. Jeśli mówimy o samochodach z lat 80. i 90., miały czterobiegową automatyczną skrzynię biegów.

Ta skrzynia biegów zawiera:

• Ręczna transmisja.
• Zmiennik momentu lub pączek.
• System sterowania.

Jeżeli samochód z napędem na przednie koła jest wyposażony w taką skrzynię biegów, to obejmuje również główny bieg i mechanizm różnicowy. Jedną z podstawowych części automatycznej skrzyni biegów jest przemiennik momentu obrotowego. Składa się z kilku części. Są to koła pompowe, turbinowe i reaktorowe. Dzięki nim następuje płynne przenoszenie momentu obrotowego z silnika spalinowego na manualną skrzynię biegów.

Inne urządzenie do automatycznej skrzyni biegów zawiera sprzęgło (wolnobieg i blokowanie). Elementy te wraz z kołami turbiny zamknięte są w okrągłej metalowej obudowie w kształcie pączka. Wewnątrz przekładni hydrokinetycznej znajduje się działający płyn ATP. Koło pompy jest połączone z wałem korbowym. A od strony checkpointu jest turbina. Między tymi dwoma elementami znajduje się również koło reaktora.

Jak to działa?

Jaka jest zasada działania tego typu automatycznej skrzyni biegów? Działa klasyczna maszyna z zamkniętą pętlą. Jak powiedzieliśmy wcześniej, w środku jest ATPpłyn. Jest to rodzaj oleju przekładniowego. Ale w przeciwieństwie do mechanicznej skrzyni biegów, nie tylko pełni funkcję smarującą, ale także przenosi moment obrotowy. Jaka jest zasada działania sprzęgła hydrokinetycznego automatycznej skrzyni biegów? Ciecz ta pod ciśnieniem dostaje się do wirnika turbiny (z koła pompy), a następnie do koła reaktora. Ponieważ ma łopatki o specjalnym kształcie, natężenie przepływu płynu zaczyna stopniowo wzrastać podczas obrotu elementu. Tym samym olej ATP napędza koło turbiny.

Szczytowy moment obrotowy w skrzyni biegów jest generowany, gdy samochód rusza. Wraz ze wzrostem prędkości maszyny aktywowane jest sprzęgło blokujące. Ten ostatni służy do twardego blokowania „pączka” automatycznej skrzyni biegów w niektórych trybach pracy silnika spalinowego. Zwykle dzieje się tak, gdy prędkość obrotowa wałów jest taka sama. Tak więc moment obrotowy jest przenoszony bezpośrednio do skrzyni, bez „docierania” i zmiany przełożenia. Nawiasem mówiąc, w nowoczesnych automatycznych skrzyniach biegów stosuje się sprzęgło poślizgowe. Jest w stanie wyeliminować całkowite zablokowanie przemiennika momentu obrotowego w niektórych trybach. Przyczynia się to do płynnego przyspieszania i oszczędności paliwa.

Ręczna skrzynia biegów w automatycznej skrzyni biegów

W tej skrzyni biegów nie ma mechaniki znanej wszystkim kierowcom. Rolę przekładni mechanicznej pełni przekładnia planetarna. Może być zaprojektowany dla różnej liczby kroków - od czterech do ośmiu. Jednak nadal najczęstszymi opcjami są sześciobiegowe automatyczne skrzynie biegów. W rzadkich przypadkach można znaleźć dziewięciobiegową automatyczną skrzynię biegów (na przykład w Range Rover Evog).

Jak działa automatyczna skrzynia biegów? Ten węzeł w transmisji to zestaw kilku sekwencyjnych prędkości. Wszystkie są zjednoczone w zestawie przekładni planetarnej. Przekładnia planetarna zawiera następujące elementy:

• Słońce i koło zębate.
• Przewoźnik.
• Satelity.

Jeśli zagłębisz się szczegółowo w urządzenie i zasadę działania sprzęgła hydrokinetycznego automatycznej skrzyni biegów, zauważysz, że zmiana momentu obrotowego odbywa się precyzyjnie za pomocą nośnika, pierścienia i kół zębatych. Gdy drugi mechanizm jest zablokowany, zwiększa się przełożenie przekładni. Samo blokowanie odbywa się poprzez działanie sprzęgieł ciernych. Przytrzymują części przekładni planetarnej, łącząc je z korpusem skrzyni. W zależności od marki samochodu w konstrukcji zastosowano hamulec cierny wielotarczowy lub taśmowy. Oba typy systemów są sterowane za pomocą cylindrów hydraulicznych. Sygnał do sprzęgieł pochodzi z modułu rozdzielczego. Aby zapobiec obracaniu się nośnika w przeciwnym kierunku, automatyczna skrzynia biegów ma sprzęgło jednokierunkowe.

System sterowania

Teraz nie można sobie wyobrazić automatycznej skrzyni biegów, której zasada działania nie byłaby zależna od elektroniki. Tak więc system ten obejmuje różne czujniki, moduł rozdzielczy i jednostkę sterującą. Podczas pracy automatycznej skrzyni biegów system odczytuje informacje z różnych elementów. Jest to czujnik temperatury cieczy ATP, prędkości wału na wyjściu i wejściu, a także położenia akceleratora. Wszystkie te sygnały są przetwarzane w czasie rzeczywistym. Następnie jednostka sterująca generuje kontrolęimpulsy wchodzące do siłowników. Zwracamy również uwagę, że zasada działania sterownika hydraulicznego ASB opiera się nie tylko na odczytywaniu danych z czujników, ale również na koordynacji sygnałów, które są dostępne w elektronicznym sterowniku silnika.

Moduł dystrybucyjny odpowiada za sterowanie przepływem płynu roboczego i działanie sprzęgieł ciernych, na który składają się:

• Zawory elektromagnetyczne (są napędzane mechanicznie).
• Zawory suwakowe.
• Obudowa aluminiowa zawierająca powyższe części.

Biorąc pod uwagę zasadę działania automatycznej skrzyni biegów Toyoty, należy zwrócić uwagę na coś takiego jak elektrozawory. Części te nazywane są również zaworami elektromagnetycznymi. Do czego służą elektrozawory? Dzięki tym elementom regulowane jest ciśnienie płynu ATP w pudełku. Skąd się bierze ciśnienie oleju? Zadanie to wykonuje specjalna pompa zębata automatycznej skrzyni biegów. Jego zasada działania jest prosta. Ten element działa z piasty „donut”. Obracam się z określoną częstotliwością, wychwytuje określoną ilość oleju za pomocą wirników i pompuje go. Aby płyn roboczy nie przegrzewał się, a zasada działania automatycznej skrzyni biegów samochodu nie została naruszona, w niektórych skrzyniach znajduje się grzejnik. Można go umieścić osobno z przodu (ukryty pod zderzakiem) lub podłączyć do głównej chłodnicy. Ten ostatni schemat jest często praktykowany w samochodach marki Mercedes.

Wybór

Zasada działania selektora automatycznej skrzyni biegów jest niezwykle prosta. Mechanizm ten jest strukturalnie połączony ze szpulą, która wykonuje określony trybpraca automatycznej skrzyni biegów. Jest ich kilka:

• Parking.
• Odwróć.
• Neutralnie.
• Jedź.

Ale to nie wszystko. Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę działania automatycznej skrzyni biegów Hondy, zauważysz, że na selektorze znajduje się tryb sportowy. Aby go włączyć wystarczy przesunąć uchwyt do odpowiedniej pozycji. Biorąc pod uwagę zasadę działania automatycznej skrzyni biegów Nissana, warto powiedzieć, że w niektórych modelach istnieje możliwość ręcznej zmiany biegów.

Robot DSG

Ten typ automatycznej skrzyni biegów pojawił się stosunkowo niedawno. Pierwsze modele zaczęły być używane dopiero w połowie 2000 roku. Początkowo takie pudła były montowane w samochodach Skoda. Ale można je również znaleźć w Volkswagenach i Audi.

Wśród cech warto zwrócić uwagę na zupełnie inną zasadę działania automatycznej skrzyni biegów. W zasadzie nie ma tu konwertera momentu obrotowego jako takiego. Zamiast tego wykorzystuje dwutarczowe sprzęgło i dwumasowe koło zamachowe. Taka konstrukcja pozwala na znaczne skrócenie odstępu czasu między zmianami biegów.

Jeśli chodzi o urządzenie, to pudełko zawiera:

• Ręczna skrzynia biegów z dwoma rzędami biegów.
• Elektroniczny system sterowania.
• Różnica.
• Końcówka.
• Podwójne sprzęgło.

Wszystkie powyższe elementy są zamknięte w jednej metalowej obudowie. Dlaczego w konstrukcji zastosowano podwójne sprzęgło i dwa rzędy kół zębatych? Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę działania automatycznej skrzyni biegów samochodu z DSG, potrzebujeszzauważ, że podczas gdy jeden bieg działa, drugi już przygotowuje się do następnego włączenia. Dzieje się tak podczas przyspieszania i zwalniania. W takiej skrzyni biegów występują również sprzęgła cierne. Są one połączone przez główną piastę z przekładniami zębatymi w skrzyni biegów.

Istnieje kilka rodzajów skrzynek DSG:

• Sześć prędkości.
• Siedem prędkości.

Zasada działania pierwszego typu automatycznej skrzyni biegów opiera się na działaniu „mokrego” sprzęgła. Tak więc w pudełku znajduje się specjalny olej, który zapewnia nie tylko smarowanie, ale także chłodzenie sprzęgieł. Płyn pod ciśnieniem krąży w układzie i przenosi moment obrotowy.

Jeśli chodzi o drugi typ DSG, tutaj zastosowano już suche sprzęgło. Zasada działania jest podobna do manualnej skrzyni biegów – tarcza jest dociskana do koła zamachowego i poprzez tarcie przenosi moment obrotowy. Według ekspertów taki schemat projektowania jest mniej niezawodny. Zasób dysku wynosi około 50 tysięcy kilometrów, a koszt wymiany sięga 700 USD, w tym materiałów eksploatacyjnych.

Zakresy biegów obejmują prędkości wsteczne, parzyste i nieparzyste. Każdy rząd to zestaw wałków (składający się z pierwotnego i wtórnego), a także pewien zestaw kół zębatych. Aby wykonać ruch powrotny, konstrukcja wykorzystuje wałek pośredni z biegiem wstecznym.

Podobnie jak w klasycznej maszynie, istnieje elektronika, która steruje zmianą prędkości. Obejmuje to jednostkę sterującą, czujniki i siłowniki. Więc najpierw czujniki odczytują dane o prędkości wałów ipołożenie wideł zębatych, a następnie urządzenie analizuje te informacje i stosuje określony algorytm sterowania.

Obwód hydrauliczny DSG składa się z:

• Zawory suwakowe, które działają z selektora.
• Zawory elektromagnetyczne (te same solenoidy). Służą do zmiany biegów w trybie automatycznym.
• Zawory regulacji ciśnienia, które przyczyniają się do płynnej pracy sprzęgła ciernego.

Jak działa DSG?

Zasada działania układu hydraulicznego automatycznej skrzyni biegów robota polega na sekwencyjnym przełączaniu kilku biegów. Gdy samochód rusza z miejsca, system włącza pierwszą prędkość. W tym przypadku drugi jest już zaangażowany. Gdy tylko samochód nabierze większej prędkości (około 20 kilometrów na godzinę), elektronika przełącza prędkość na zwiększoną. Trzeci bieg jest już włączony. To idzie do najwyższego. Jeśli samochód zwalnia, elektronika włącza już niski bieg. Zmiana biegów jest natychmiastowa, ponieważ projekt obejmuje dwa rzędy kół zębatych.

Aplikacja

Warto zauważyć, że taka skrzynia biegów nie jest stosowana w każdym samochodzie. Jak powiedzieliśmy wcześniej, większość to samochody koncernu VAG. Ale pojazdy użytkowe (na przykład Volkswagen Crafter) nie są w nie wyposażone. A wszystko dlatego, że skrzynka jest zaprojektowana na pewien próg momentu obrotowego. Nie może przekraczać 350 Nm.

Dotyczy to sześciobiegowych skrzyń biegów. DSGprzy siedmiu prędkościach i nie wytrzymują w ogóle więcej niż 250 Nm. Dlatego taką skrzynię można spotkać co najwyżej w Tuaregach i słabszych autach jak Passat czy Octavia.

Wariant

Ta skrzynia biegów działa również w trybie automatycznym. Pojawił się pół wieku temu, ale tylko ostatnie 10-15 lat były aktywnie wykorzystywane. Co to jest wariator? Jest to bezstopniowa automatyczna skrzynia biegów, która płynnie zmienia przełożenie za pomocą napędu pasowego lub łańcuchowego. Przełożenia zmieniają się wraz ze wzrostem prędkości pojazdu. W tej chwili takie pudełko jest szeroko stosowane przez następujących producentów samochodów:

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

Jakie są zalety tego pudełka? Dzięki płynnej zmianie przełożenia samochód szybko i bez szarpnięć nabiera prędkości. Kierowca i pasażerowie nie odczuwają wstrząsów podczas przyspieszania, bez względu na to, jak mocno wciśnięty jest pedał przyspieszenia. Jednak są tu pułapki. Takie pudełko ma również ograniczenia momentu obrotowego, jak DSG. Dlatego jest stosowany głównie w samochodach osobowych.

Odmiany wariatorów

Istnieje kilka rodzajów transmisji danych:

• Toroid.
• Wariant na pasek klinowy.

Jednocześnie oba typy skrzynek mają prawie to samo urządzenie i zasadę działania. Konstrukcja wariatora obejmuje:

• Systemsterowanie.
• Koło pasowe zapewniające przenoszenie momentu obrotowego.
• Napęd łańcuchowy lub pasowy.
• Mechanizm zwalniający skrzynię (używany do włączania biegu wstecznego).

Aby przekładnia mogła odbierać moment obrotowy, w projekt zaangażowane jest sprzęgło. Może być kilku typów:

• Odśrodkowa automatyczna.
• Elektroniczny.
• Wielopłytowy.

Istnieją również takie wariatory, w których przekładnia hydrokinetyczna jest używana jako sprzęgło (jak w klasycznych automatach). Zazwyczaj taki schemat jest praktykowany na skrzynkach Hondy Multimatic. Eksperci uważają, że tego typu sprzęgło jest najbardziej niezawodne i pomysłowe.

Dysk

Jak już powiedzieliśmy, w wariatorze można zastosować inny napęd - łańcuch, pasek dibo. Ten ostatni jest bardziej popularny. Pas porusza się na dwóch kołach pasowych, które tworzą stożkowe dyski. Te bloczki mogą się przesuwać i rozsuwać w zależności od potrzeb. Aby zbliżyć dyski do siebie, w projekcie przewidziano specjalne sprężyny. Same koła pasowe mają niewielki kąt nachylenia. Jego wartość to około 20 stopni. Odbywa się to tak, aby podczas pracy skrzynki pas poruszał się z minimalnym oporem.

Teraz o napędzie łańcuchowym. Łańcuch automatycznej zmiennej skrzyni biegów to kilka metalowych płytek połączonych osiami. Według ekspertów taki napęd i konstrukcja są bardziej elastyczne. Łańcuch może zginać się pod kątem do 25 stopni bez utraty zasobów. Ale w przeciwieństwie do napędu pasowego, ten napęd mainna zasada działania. Automatyczna skrzynia biegów przekazuje moment obrotowy poprzez punktowy kontakt z kołami pasowymi. W niektórych obszarach powstają duże naprężenia (siła tarcia). Osiąga to wysoką wydajność. Aby koła pasowe nie zużywały się od takich naprężeń, wykonane są ze stali łożyskowej o wysokiej wytrzymałości.

Wsteczny bieg w CVT

Ponieważ napęd wariatora może obracać się tylko w jednym kierunku, inżynierowie musieli opracować osobną przekładnię planetarną, aby wdrożyć bieg wsteczny. Został zaprojektowany i działa podobnie do gearboxa w klasycznej maszynie.

System sterowania

Podobnie do poprzednich automatycznych skrzyń biegów, CVT wykorzystuje elektroniczny system sterowania. Jednak jego zasada działania jest nieco inna. Tak więc system zapewnia regulację średnicy tarcz wariatora.

W miarę zmiany prędkości średnica jednego koła pasowego zwiększa się, a druga maleje. Tryby są kontrolowane za pomocą selektora dzięki czujnikowi automatycznej skrzyni biegów. Zasada działania wariatora z napędem łańcuchowym i paskiem polega na zmianie średnicy kół pasowych.

O problemach

Ze względu na złożoną konstrukcję i niską popularność wiele usług odmawia współpracy z takimi transmisjami. Dlatego też CVT nie zakorzeniły się dobrze w naszym kraju. Jak pokazało doświadczenie operacyjne, zasób tego pudełka, nawet przy odpowiedniej konserwacji, wynosi nie więcej niż 150 tysięcy kilometrów. W związku z tym rozsądne jest kupowanie takich samochodów tylko w stanie nowym, które są objęte gwarancją. Niebezpiecznie jest brać samochód na wariatorze z rąk - można wsiąśćkosztowne naprawy, których nie podejmie się każda usługa.

Podsumowanie

Więc poznaliśmy urządzenie i zasadę działania hydromechanicznej automatycznej skrzyni biegów, zrobotyzowanej i wariatora. Jak widać, wszystkie te pudełka są inaczej ułożone i mają własny algorytm działania. Którą transmisję lepiej wybrać? Eksperci twierdzą, że najrozsądniejszym wyborem byłby klasyczny automat do gry. Jak pokazało doświadczenie operacyjne, właściciele samochodów z DSG i CVT często zwracali się do usług, a te skrzynie są drogie w utrzymaniu. Klasyczny automat do gry istnieje na rynku od bardzo dawna, a jego konstrukcja jest stale udoskonalana i ulepszana. Dlatego takie pudełka wyróżniają się wysokim zasobem, bezpretensjonalnym w działaniu i można je naprawić w dowolnej usłudze. Praktyka pokazała, że zasób automatycznej skrzyni biegów w samochodzie wynosi od 300 do 400 tysięcy kilometrów. To poważny okres, biorąc pod uwagę, że niektóre nowoczesne silniki pracują tylko 250. Ale aby taka skrzynia biegów trwała długo, warto wymieniać w niej płyn ATP regularnie, a mianowicie co 60 tysięcy kilometrów.