Gearhead 101: Automaatkäigukastist arusaamine

{h1}

Tere tulemast tagasi Hammaspea 101 - seeria põhitõdedest selle kohta, kuidas autod töötavad sealsete neofüütide jaoks.


Kui olete Gearhead 101 jälginud, teate kuidas töötab mootor, kuidas mootor edastab jõuülekande kaudu tekitatava jõuja kuidas manuaalkäigukast töötab omamoodi elektrikilbina mootori ja ajami vahel.

Kuid enamik inimesi sõidab tänapäeval (vähemalt kui elate Ameerika Ühendriikides) autoga automaatne ülekanded. Kas olete kunagi mõelnud, kuidas teie auto saab ümber lülituda sobivale käigule, ilma et peaksite midagi tegema, välja arvatud gaasipedaali või piduri vajutamine?


Noh, hoia oma tagumikust kinni. Tutvustame teid läbi inimkonna ajaloo ühe hämmastavaima masina- (ja vedeliku) tehnika: automaatkäigukasti.

(Tõsiselt, ma ei liialda: kui saate aru, kuidas automaatkäigukast töötab, on teil hirm, et inimesed suutsid selle asja ilma arvutiteta välja mõelda.)


Läbivaatamise aeg: edastamise eesmärk

Enne kui jõuame automaatkäigukasti toimimise pisiasjadesse, vaatame läbi kiire ülevaate selle kohta, miks sõidukid kõigepealt igasugust käigukasti vajavad.



Nagu meie mootori tööpõhimõttest räägiti, loob teie sõiduki mootor pöördejõu. Auto liigutamiseks peame selle pöörlemisjõu kandma ratastele. Seda teeb auto ajam - mille jõuülekanne on osa -.


Kuid siin on probleem: tõhusaks tööks võib mootor pöörelda ainult teatud kiirusel. Kui see pöörleb liiga madalal, ei saaks te autot paigalt liikuma panna; kui see pöörleb liiga kiiresti, võib mootor ennast hävitada.

Vajame mingil moel mootori toodetud võimsuse korrutamist, kui see on vajalik (alustades seisakust, mäest ülesminekut jne), kuid vähendame ka mootorilt saadetava jõu hulka, kui seda pole vaja ( allamäge minek, tõepoolest kiire liikumine, piduritele paugutamine).


Sisestage ülekanne.

Käigukast tagab, et teie mootor pöörleb optimaalsel kiirusel (ei liiga aeglaselt ega liiga kiiresti), pakkudes samal ajal teie ratastele õiget võimsust, mida neil auto liikumiseks ja peatamiseks vaja on, olenemata olukorrast, kuhu satute. mootori ja ülejäänud jõuülekande vahel ning toimib omamoodi nagu auto elektrikilp.


Varem läksime üksikasjadesse kuidas manuaalkäigukastid seda ülekandearvude abil saavutavad. Erineva suurusega hammasrataste üksteisega ühendamise abil saate suurendada ülejäänud autole tarnitava jõu hulka, muutmata mootori pöörlemiskiiruse kiirust nii palju. Kui te ei mõista veel ülekandearvude ideed, Soovitan teil vaadata videot, mille viimati kaasasime enne kui edasi liigute; muul pole mõtet, kui sa sellest mõistest aru ei saa.

Manuaalkäigukastiga saate sidurit vajutades ja hammasrattaid oma kohale nihutades juhtida, millised käigud on sisse lülitatud.


Automaatkäigukastil määrab geniaalne tehnika, milline käik on sisse lülitatud, ilma et peaksite midagi muud tegema kui gaasi- või piduripedaale vajutama. See on automaagia.

Automaatkäigukasti osad

Automaatkäigukasti skeemi illustratsioon.

Nii et nüüd peaksite saama põhiteadmised käigukasti eesmärgist: see tagab, et teie mootor pöörleb optimaalsel kiirusel (ei liiga aeglaselt ega liiga kiiresti), pakkudes samal ajal oma ratastele õiget võimsust mootori liikumiseks ja peatamiseks. auto, olenemata olukorrast.

Heidame pilgu osadele, mis võimaldavad seda automaatkäigukasti puhul juhtuda:

Käigukasti korpus

Automaatkäigukasti ümbrise illustratsioon.

Ülekandekorpuses asuvad kõik jõuülekande osad. See näeb välja nagu kell, nii et kuulete seda sageli kui 'kellakest'. Käigukasti korpus on tavaliselt valmistatud alumiiniumist. Lisaks kõigi käigukasti liikuvate käikude kaitsmisele on tänapäevaste autode kellakorpusel erinevad andurid, mis jälgivad sisendi pöörlemiskiirust mootorist ja väljundkiirusest kuni ülejäänud autoni.

Pöördemomendi muundur

Kas olete mõelnud, miks saate oma auto mootori sisse lülitada, kuid kas teil pole asja edasi liikuda? Noh, sellepärast, et mootori ja jõuülekande vaheline vool on lahti ühendatud. See lahtiühendamine võimaldab mootoril jätkata töötamist, kuigi ülejäänud auto ajam ei saa energiat. Manuaalkäigukastil ühendate mootorist jõuülekande, lülitades siduri sisse.

Kuid kuidas saate automaatkäigukastil, millel puudub sidur, mootori ja ülejäänud jõuülekande toite lahti ühendada?

Muidugi pöördemomendi muunduriga.

Siit algab automaatkäigukasti must maagia (me pole veel planeetide käigudeni jõudnud).

Pöördemomendi muundur asub mootori ja käigukasti vahel. See on sõõriku välimusega asi, mis asub jõuülekande kellakorpuse suure ava sees. Sellel on pöördemomendi edastamisel kaks peamist funktsiooni:

  1. Edastab mootorilt jõu jõuülekande sisendvõllile
  2. Korrutab mootori pöördemomendi väljundi

See täidab neid kahte funktsiooni tänu hüdraulilisele jõule, mille tagab käigukasti sees olev käigukast.

Selle toimimise mõistmiseks peame teadma, kuidas pöördemomendi muunduri erinevad osad töötavad.

Pöördemomendi muunduri osad

Automaatkäigukasti pöördemomendi muunduri osade joonis.

Enamikus kaasaegsetes sõidukites on pöördemomendi muunduri neli peamist osa: 1) pump, 2) staator, 3) turbiin ja 4) pöördemomendi muunduri sidur.

1. Pump (aka tiivik). Pump näeb välja nagu ventilaator. Selle keskelt kiirgab hunnik labasid. Pump on paigaldatud otse pöördemomendi muunduri korpusesse, mis omakorda on poltidega kinnitatud otse mootori hoorattale. Järelikult pöörleb pump mootori väntvõlliga samal kiirusel. (Peate seda meeles pidama, kui käime läbi, kuidas pöördemomendi muundur töötab.) Pump 'pumpab' ülekandevedelikku keskelt väljapoole. . .

2. Turbiin. Turbiin asub muunduri korpuses. Nagu pump, näeb see välja nagu ventilaator. Turbiin ühendub otse jõuülekande sisendvõlliga. See pole pumbaga ühendatud, nii et see saab liikuda pumbast erineva kiirusega. See on oluline punkt. See võimaldab mootoril pöörelda erineva kiirusega kui ülejäänud ajam.

Turbiin saab pöörelda tänu pumbast saadetavale jõuülekandevedelikule. Turbiini labad on konstrueeritud nii, et saadud vedelik liiguks turbiini keskosa ja tagasi pumba suunas.

3. Staator (aka reaktor). Staator istub pumba ja turbiini vahel. See näeb välja nagu ventilaatori laba või lennuki propeller (kas näete siin mustrit?). Staator teeb kahte asja: 1) saadab turbiinilt tõhusamalt ülekandevedeliku tagasi pumpa ja 2) korrutab mootorilt tulev pöördemomendi, et auto liikuma saada, kuid saadab siis vähem pöördemomenti, kui auto on heas seisus klipp.

See saavutatakse tänu mõnele nutikale inseneritööle. Esiteks on reaktori labad konstrueeritud nii, et kui turbiinist väljuv ülekandevedelik satub staatori labadesse, suunatakse vedelik pumba pöörlemisega samas suunas.

Teiseks, staator on ühendatud ühesuunalise siduri abil ülekande fikseeritud võlliga. See tähendab, et staator saab liikuda ainult ühes suunas. See tagab, et turbiini vedelik suunatakse ühes suunas. Staator hakkab pöörlema ​​alles siis, kui vedeliku kiirus turbiinilt jõuab teatud tasemeni.

Need kaks staatori konstruktsioonielementi muudavad pumba töö lihtsamaks ja tekitavad rohkem vedeliku rõhku. See omakorda tekitab turbiinil võimendatud pöördemomendi ja kuna turbiin on ühendatud ülekandega, saab jõuülekandele ja ülejäänud autole saata rohkem pöördemomenti. Vat.

4. Pöördemomendi muunduri sidur. Tänu vedeliku dünaamika toimimisele kaob võimsus, kui ülekandevedelik läheb pumbalt turbiinile. Selle tulemuseks on turbiini pöörlemine pumbast veidi aeglasemal kiirusel. See ei ole probleem, kui auto liikuma hakkab (tegelikult on see, et kiirusevahe on see, mis võimaldab turbiinil jõuülekandele rohkem pöördemomenti anda), kuid kui see on sõitnud, põhjustab see erinevus energiatõhusust.

Selle energiakadu tühistamiseks on enamikul kaasaegsetel pöördemomendi muunduritel turbiiniga ühendatud pöördemomendi muunduri sidur. Kui auto saavutab teatud kiiruse (tavaliselt 45-50 mi / h), lülitub pöördemomendi muunduri sidur ja turbiin pöörleb pumbaga samal kiirusel. Kui muunduri sidur on sisse lülitatud, juhib arvuti.

Nii et need on pöördemomendi muunduri osad.

Pöördemomendi muunduri siduri sisemine osa.

Võtame selle kõik kokku ja vaatame, kuidas näeks välja pöördemomendi muunduri tegevus, kui liikuda surnud peatusest reisikiirusele:

Lülitate auto sisse ja see töötab tühikäigul. Pump pöörleb mootoriga samal kiirusel ja saadab jõuülekande vedelikku turbiini poole, kuid kuna mootor ei pöörle surnud seisus eriti kiiresti, siis turbiin ei pöörle nii kiiresti, nii et see ei saa toimetada jõuülekande pöördemoment.

Astud bensiini peale. See põhjustab mootori kiiremat pöörlemist, mis põhjustab pöördemomendi muunduri pumba kiiremat pöörlemist. Kuna pump pöörleb kiiremini, liigub ülekandevedelik pumbast piisavalt kiiresti, et turbiini kiiremini pöörlema ​​hakata. Turbiini labad saadavad vedeliku staatorisse. Staator ei pöörle veel, sest ülekandevedeliku kiirus pole piisavalt suur.

Kuid staatori labade konstruktsiooni tõttu suunab vedelik neid läbides vedeliku tagasi pumba poole pöörlemisega samas suunas. See võimaldab pumbal vedelikku suurema kiirusega tagasi turbiini viia ja tekitab suurema vedeliku rõhu. Kui vedelik suundub tagasi turbiinile, teeb see seda suurema pöördemomendiga, põhjustades turbiini jõuülekandele suurema pöördemomendi. Auto hakkab edasi liikuma.

See tsükkel jätkub teie auto kiirenedes. Kui saavutate reisikiiruse, jõuab jõuülekandevedelik rõhuni, mis põhjustab reaktori labade lõpliku pöörlemise. Reaktori pöörlemisel väheneb pöördemoment. Siinkohal ei vajata auto liigutamiseks palju pöördemomenti, kuna auto liigub hea klambri abil. Pöördemomendi muunduri sidur lülitub sisse ja paneb turbiini pöörlema ​​pumba ja mootoriga samal kiirusel.

Hea küll, seega on pöördemomendi muundur see, mis võimaldab või takistab mootori jõu ülekandele ülekandmist ja mitu korda jõuülekande pöördemomenti, et auto surnud seisust liikuma saada. Aeg heita pilk käigukasti osadele, mis võimaldavad autol automaatselt ümber lülituda.

Planeediülekanded

Automaatkäigukasti planeetülekande komplekt.

Kuna teie sõiduk jõuab suurematele kiirustele, vajab see auto liikumisharrastamiseks vähem pöördemomenti. Ülekanne võib tänu ülekandearvule auto ratastele saadetava pöördemomendi suurust suurendada või vähendada. Mida väiksem on ülekandearv, seda rohkem pöördemomenti antakse. Mida suurem on ülekandearv, seda vähem antakse pöördemomenti.

Manuaalkäigukastil peate käigukasti muutmiseks käiku vahetama.

Automaatkäigukastil suurenevad ja vähenevad ülekandearvud automaatselt. Ja see on võimalik juhtuda tänu planetaarülekande leidlikule kujundusele.

Planetaarülekanne koosneb kolmest komponendist:

  1. Päikesevarustus. Istub planetaarülekande keskel.
  2. Planeedi hammasrattad / hammasrattad ja nende kandur. Kolm või neli väiksemat käiku, mis ümbritsevad päikeseseadet ja on pidevas võrgusilmas päikeseseadmega. Planeedi hammasrattaid (või hammasrattaid) paigaldab ja toetab kandur. Kõik planeedi hammasrattad pöörlevad oma eraldi võllidel, mis on kanduriga ühendatud. Planeedi hammasrattad mitte ainult ei pöörle, vaid ka tiirlevad ümber päikeseseadmete.
  3. Rõngaskäik. Rõngasülekanne on välimine hammasratas ja sisemiste hammastega. Rõngasratas ümbritseb ülejäänud hammasrataste komplekti ja selle hambad on planeedi hammasratastega pidevalt võrgusilmas.

Ühe planetaarülekandekomplektiga on võimalik saavutada tagasikäik ja viis edasi-tagasi sõitu. Kõik sõltub sellest, milline käigukomplekti kolmest komponendist liigub või seisab.

Heidame pilgu sellele, kui erinevad komponendid toimivad kas sisendkäigukastina (jõu tekitav käigukast), väljundülekandena (jõuülekanne) või paigal.

Sun Gear: sisendülekanne / planeetide kandur: väljundülekanne / rõngasülekanne: paigal

Käiguvahetus päikeseülekande sisendiga.

Selles stsenaariumis on päikese käik sisendülekandeks. Rõngasülekanne ei liigu. Päikesesõiduki liikumisel ja rõngasratta paigalhoidmisel pöörlevad planeetülekanded oma kandevõllidel ja kõnnivad ümber rõngasratta sisekülje, kuid päikeseseadmega vastupidises suunas. See põhjustab kanduri pöörlemise päikeseseadmega samas suunas. Seega saab kandur väljundülekandeks.

See konfiguratsioon loob väikese ülekandearvu, mis tähendab, et sisendülekanne (antud juhul päikeseseade) pöörleb kiiremini kui väljundülekanne (planeedikandja). Kuid pöördemomendi summa, mida planeedikandja tekitab, on palju rohkem, kui päikeseseade annab.

Sellist konfiguratsiooni kasutataks siis, kui auto alles algab.

Sun Gear: statsionaarselt hoitud / planeetide kandur: väljundülekanne / rõngasülekanne: sisendseade

Automaatkäigukasti sisemine vaade.

Selle stsenaariumi korral hoitakse päikeseseadet paigal, kuid rõngastihend muutub sisendkäigukastiks (see tähendab, et see annab jõu hammasrattale). Kuna päikeseseadmeid hoitakse käes, kõnnivad pöörlevad planeedi hammasrattad ümber päikeseseadmete ja kannavad planeedikandjat endaga kaasas.

Planeetikandja liigub ringkäiguga samas suunas ja on väljundülekanne.

See konfiguratsioon loob natuke suurema ülekandearvu kui esimene konfiguratsioon. Kuid sisendülekanne (rõngasülekanne) pöörleb endiselt kiiremini kui väljundülekanne (planeedikandja). Selle tulemuseks on see, et planetaarülekanne annab ülejäänud ajamile suurema pöördemomendi või võimsuse. See konfiguratsioon mängiks tõenäoliselt siis, kui teie auto kiireneb surnud punktist või kui sõidate mäest üles.

Sun Gear: sisendülekanne / planeetide kandur: väljundülekanne / rõngasülekanne: sisendseade

Automaatkäigukasti planeedikandja.

Selle stsenaariumi korral toimivad nii päikese- kui ka rõngaskäik sisendseadmetena. See tähendab, et mõlemad pöörlevad sama kiirusega ja samas suunas. See ei põhjusta planeedi hammasrataste pöörlemist nende võllidel. Miks? Kui sisendliikmeteks on rõngasratta ja päikeseseade, püüavad rõngasratta sisemised hambad planeetülekandeid ühes suunas pöörata, päikesekiirte välimised hambad aga vastassuunas. Nii et nad lukustuvad oma kohale. Kogu seade (päikeseseade, planeedikandja, rõngasülekanne) liigub koos sama kiirusega ja nad kannavad sama palju energiat. Kui sisend ja väljund edastavad sama palju pöördemomenti, nimetatakse seda otsesõiduks.

See kokkulepe oleks mängitav, kui sõidate 45-50 miili tunnis.

Sun Gear: statsionaarselt hoitud / planeetide kandur: sisendkäigukast / rõngasratas: väljundkäik

Overdrive koos päikesevarustusega.

Selle stsenaariumi korral hoitakse päikeseseadet paigal ja planeedikandurist saab sisendseade, mis edastab jõu hammasratta süsteemile. Rõngas on nüüd väljundülekanne.

Planeetikanduri pöörlemisel on planeedimehhanismid sunnitud kõndima ümber hoitud päikeseseadme, mis ajab rõngasratast kiiremini. Planeetikanduri üks täielik pöörlemine põhjustab rõngasratta pöörlemist rohkem kui ühe täieliku pöördega samas suunas. See on kõrge ülekandearv ja tagab suurema väljundkiiruse, kuid väiksema pöördemomendi. See kokkulepe on tuntud ka kui 'overdrive'.

Selles konfiguratsioonis oleksite, kui sõidate kiirteel kiirusega üle 60 mph.

Automaatkäigukastil on tavaliselt mitu planeetülekannet. Nad töötavad koos, et luua mitu ülekandearvu.

Kuna hammasrattad on planeetülekandesüsteemi pidevas võrgusilmas, tehakse käiguvahetusi ilma käike sisse lülitamata või lahti võtmata, nagu teete seda manuaalkäigukasti puhul.

Aga kuidas saab automaatkäigukast öelda, millised planeetülekandesüsteemi osad peaksid toimima sisend-, väljund- või paigal, nii et saaksime need erinevad ülekandearvud?

Käigukasti sees olevate piduriklintide ja sidurite abil.

Piduririhmad ja sidurid

Piduririhmad on valmistatud orgaanilise hõõrdematerjaliga vooderdatud metallist. Piduririhmad võivad pingutada, et hoida rõngast või päikeseseadet paigal või vabaneda, et lasta neil pöörelda. Kas piduriklint pinguldub või lõdveneb, juhib hüdrosüsteem.

Automaatkäigukasti piduriklindid ja siduriplaadid.

Seeria sidureid ühendub ka planeedil oleva hammasratta erinevate osadega. Automaatkäigukastiga käigukastide sidurid koosnevad mitmest metallist ja hõõrdketastest (seetõttu nimetatakse neid mõnikord ka mitme kettaga sidurikomplektiks). Kui kettad kokku surutakse, paneb see siduri tööle. Sidur võib põhjustada planetaarülekande osa muutumise sisendülekandeks või selle seiskumise. See sõltub lihtsalt sellest, kuidas see on ühendatud planeetülekandega. Sõltumata sellest, kas sidur on sisse lülitatud või mitte, juhib mehaaniline, hüdrauliline ja elektriline konstruktsioon. Ja see kõik toimub automaatselt.

Nüüd on keerukused, kuidas erinevad sidurid töötavad koos erinevate komponentide hoidmiseks ja juhtimiseks. Liiga keeruline seda tekstis kirjeldada. Seda saab visuaalselt kõige paremini mõista. Soovitan tungivalt vaadata seda videot, mis teid läbi juhatab:

Kuidas automaatkäigukast töötab

Nagu näete, on automaatkäigukasti sees palju liikuvaid osi. See kasutab masina-, vedeliku- ja elektrotehnika kombinatsiooni, et pakkuda sujuvat sõitu tupikust kuni kiirteel sõitmise kiiruseni.

Nii et lähme läbi automaatkäigukasti suure voolu ülevaate.

Mootor saadab mootorile voolu pöördemomendi muunduri pump.

Pump saadab jõudu pöördemomendi muundurile turbiin ülekandevedeliku kaudu.

Turbiin saadab ülekandevedeliku pumba kaudu tagasi staator.

Staator mitmekordistab jõuülekande vedeliku võimsuse, võimaldades pumbal turbiinile rohkem energiat tagasi saata. Pöördemomendi muunduri sisse luuakse pöörise jõu pöörlemine.

Turbiin on ühendatud keskvõlliga, mis ühendub ülekandega. Turbiini pöörlemisel pöörleb võll, saates esimesele jõudu planetaarülekande komplekt edastuse kohta.

Olenevalt sellest mitmekettaline sidur või piduriklint on ülekandega seotud, põhjustab pöördemomendi muunduri võimsus päikese käik, planeedi kandjavõi ringkäik planeedi reduktorisüsteemi liikumiseks või paigal püsimiseks.

Sõltuvalt sellest, millised planeetülekandesüsteemi osad liiguvad või mitte, määrab ülekandearv. Mis tahes planeetülekande paigutus teil on (päikeseenergia, mis toimib sisendina, planetaarne kandur, mis toimib väljundina, rõngaskäik statsionaarselt - vt eespool), määrab jõu, mille jõuülekanne saadab ülejäänud jõuülekandele.

Laias laastus toimib automaatkäigukast nii. On andureid ja ventiile, mis reguleerivad ja muudavad asju, kuid see on selle põhiline sisu.

See on midagi, mida on visuaalselt lihtsam mõista. Soovitan soojalt vaadata järgmist videot. Läbitud taust muudab selle mõistmise palju lihtsamaks:

Mida ma sulle ütlesin? Automaatkäigukast on üsna hämmastav.

Kui tunnete kiirteel kruiisides auto käiguvahetust, on teil hea ettekujutus kapoti all toimuvast.