Jak działa automatyczna skrzynia biegów?

Nie sposób nie zauważyć, że coraz więcej samochodów z automatyczną skrzynią biegów (automatyczna skrzynia biegów) staje się i stopniowo zaczyna zastępować samochody z manualną skrzynią biegów (manualna skrzynia biegów). Powody tego są jasne – dzięki automatyzacji proces prowadzenia samochodu jest łatwiejszy i bardziej dostępny, zwłaszcza dla początkujących. Aby jednak automatyczna skrzynia biegów działała długo i niezawodnie oraz nie powodowała niepotrzebnych kosztów jej konserwacji, najlepiej wiedzieć, jak działa automatyczna skrzynia biegów.

Dlaczego samochód potrzebuje pudełka?

Dla każdego mechanizmu istnieje pewien zakres warunków, w których działa on optymalnie. Wszystko to dotyczy silnika spalinowego (silnik spalinowy). Jednak warunki jazdy auta zmieniają się w szerokim przedziale – np. prędkość może wynosić 20 lub 120 km/h, pod kołami jest drobny asfalt lub szutrowa droga. I zawsze silnik musi zapewniać pewny ruch maszyny.

Moment obrotowy generowany przez silnik jest przenoszony na koła poprzez szereg mechanizmów. Jednym z nich jest punkt kontrolny (skrzynia biegów). W nim, dzięki zastosowaniu zestawu kół zębatych, można zmieniać wielkość momentu obrotowego, dzięki czemu ruch samochodu jest zapewniony w różnych warunkach zewnętrznych. Te zmiany momentu obrotowego są wynikiem pewnych czynności kierowcy, w których musi on wcisnąć sprzęgło, zmienić biegi i wcisnąć pedał gazu. Dzieje się tak, jeśli samochód jest wyposażony w manualną skrzynię biegów.

Co robi automatyczna skrzynia biegów, jej zalety i wady

Wszystko robi się trochę inaczej, jeśli automatyczna skrzynia biegów działa w samochodzie. W takim przypadku kierowca nie musi wciskać sprzęgła i zmieniać biegów. Samochody z automatyczną skrzynią biegów w ogóle nie posiadają pedału sprzęgła, dzięki czemu kierowca może skupić się na prowadzeniu i monitorowaniu drogi.

Dlatego należy od razu zauważyć, że automatyczna skrzynia biegów zastępuje pracę dwóch urządzeń jednocześnie – sprzęgła i samej skrzyni biegów. Oprócz tego, że automatyczna skrzynia biegów ratuje kierowcę przed wykonaniem kilku operacji, zapewnia:

1. Możliwość poruszania autem w danym trybie. Z reguły takie tryby są dostępne, choć mogą istnieć inne:

  • Sport, który jest najszybszy i najbardziej dynamiczny, z silnikiem o maksymalnej mocy;
  • Kick-down - tryb redukcji biegu, np. w celu rozkręcenia silnika przed wyprzedzaniem;
  • Nadbieg - zmiana biegu na wyższy w celu zaoszczędzenia paliwa;
  • Norm - tryb optymalny lub zrównoważony;
  • Zima - tryb zimowy, mający na celu zapobieganie poślizgowi kół podczas ruszania.

2. Możliwość ręcznej zmiany biegów.

Wśród wad automatycznej skrzyni biegów warto zwrócić uwagę na:

  • zwiększone zużycie paliwa przez pojazd;
  • zwrócenie uwagi na zachowanie pudełek;
  • zwiększone koszty utrzymania;
  • wolniejsza zmiana biegów, trochę "rozmyślania" skrzyni.

Rodzaje automatycznej skrzyni biegów, zasada działania

Tak złożone zadanie jak automatyczna zmiana biegów powoduje, że możliwych jest kilka rozwiązań. Do chwili obecnej do stworzenia automatycznej skrzyni biegów wykorzystywane są:

  • przekładnia hydrokinetyczna,
  • wariator,
  • automatyczna skrzynia biegów.

Dlatego, aby zrozumieć, jak działa automatyczna skrzynia biegów, będziesz musiał dotknąć wszystkich wymienionych opcji jej wdrożenia.

Automatyczna skrzynia biegów oparta na przemienniku momentu obrotowego

W tym przypadku występuje pewne zamieszanie pojęć. Taka automat to połączenie urządzeń takich jak skrzynia biegów i zmiennik momentu obrotowego. Co więcej, ten ostatni pełni funkcje sprzęgła, a zmiana biegów odbywa się za pomocą elektroniki. Opisana implementacja automatycznej skrzyni biegów nazywa się klasyczną, tak zbudowano pierwsze maszyny.

Zasada działania takiego urządzenia jest dosyć prosta. Poniższy przykład z dwoma fanami pomoże to zrozumieć.

Jeden z nich jest włączony do sieci, drugi nie. Mimo to strumień powietrza wytworzony przez włączony wentylator wprawia w ruch łopatki drugiego. Konwerter momentu obrotowego działa na tej samej zasadzie, której urządzenie pokazano na rysunku.

Przekładnia hydrokinetyczna zawiera kilka kół – koło pompujące połączone z silnikiem, koło turbiny zamontowane na wale skrzyniowym oraz koło reaktora znajdujące się pomiędzy nimi. Koła są wystarczająco blisko siebie wewnątrz wypełnionej olejem obudowy. Pod działaniem momentu obrotowego pochodzącego z silnika zaczyna pompować olej z wirnika do turbiny, na rysunku przepływ ten jest oznaczony zieloną strzałką.

Ze względu na powstałe przyspieszenie dośrodkowe, przepływ kieruje się do krawędzi. Pod jego działaniem koło turbiny obraca się, a zatem moment obrotowy jest dostarczany z wału pierwotnego na wał wyjściowy przemiennika momentu obrotowego podłączonego do skrzyni biegów. Strumień oleju powraca do środka konwertera i jest wyrzucany z powrotem w kierunku wirnika (pokazanego na czerwono). Po drodze kręci kołem reaktora, również połączonym z wałem, co daje nieznaczny wzrost wydajności urządzenia.

​​

Zmiana biegów odbywa się za pomocą elektroniki lub innych automatycznych produktów, które wykonują tę funkcję bez pomocy kierowcy, zapewniając przy tym prawie ciągłe przekazywanie momentu obrotowego.

Przekładnia CVT

Ten rodzaj przekładni jest często określany po prostu jako wariator. Zasada jego działania jest znana od dawna i polega na zmianie średnic kół pasowych, napędzających i napędzanych, przy różnych prędkościach kątowych. Poniższa ilustracja daje lepsze wyobrażenie o tym, jak to się dzieje:

Wały napędowy i napędzany są połączone paskiem umieszczonym na specjalnie zaprojektowanych kołach pasowych. Każdy z nich jest reprezentowany przez stożki zwrócone do siebie wierzchołkami. Stożki mogą się zbiegać i rozchodzić, zmieniając średnicę koła pasowego. Inny stosunek średnic kół pasowych prowadzi do zmiany wielkości przenoszonego między nimi momentu. Ponadto połączenie między kołami nie jest przerywane, a przenoszenie siły odbywa się w sposób ciągły. W rzeczywistości uzyskuje się bezstopniową przekładnię momentu obrotowego lub automatyczną bezstopniową przekładnię.

Pas może być różnego rodzaju – klinowy lub łańcuchowy. W zależności od przenoszonej siły i warunków pracy stosuje się jedną lub drugą opcję. Cechą wariatora jest to, że nie zapewnia przenoszenia wstecznego momentu obrotowego, dlatego do realizacji trybu ruchu wstecznego należy użyć specjalnych urządzeń.

Niewątpliwymi zaletami wariatora są płynność i ciągłość przenoszenia mocy z silnika na koła.

Zrobotyzowana skrzynia biegów

W rzeczywistości jest to ta sama manualna skrzynia biegów, ale zamiast kierowcy wszystkie operacje (dociskanie sprzęgła i zmiana biegów) wykonuje robot (automatyczny).

Sterowanie taką skrzynką odbywa się elektronicznie: na podstawie sygnałów z czujników wyznaczany jest moment przełączania, siłownik odłącza wał wejściowy od silnika, włącza żądany bieg, po czym wał wejściowy jest ponownie podłączony do silnika. Aby poprawić wydajność takiej skrzyni biegów, zaczęto stosować podwójne sprzęgło.

W tym podejściu koła zębate związane z nieparzystymi i parzystymi kołami zębatymi są rozmieszczone na różnych wałach. Zmiany biegów dokonuje się poprzez włączanie i wyłączanie żądanego sprzęgła. Takie skrzynki nazywane są „preselektywnymi”, tj. preselekcja.

Można rozważać działanie dowolnego typu automatycznej skrzyni biegów przez długi czas, każda skrzynia ma wady i zalety, ale łączy je jedno - zwolnienie kierowcy z operacji zmiany biegów. Zasada działania została omówiona powyżej i każdy może wybrać, który z nich jest lepszy.

.