دستگاه و اصل عملکرد گیربکس اتوماتیک خودرو

2024 نویسنده: Erin Ralphs | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-19 14:59

امروزه خودروها به انواع گیربکس مجهز شده اند. و اگر قبلا اکثریت مکانیک بودند، اکنون بیشتر و بیشتر رانندگان خودکار را ترجیح می دهند. این تعجب آور نیست، زیرا استفاده از چنین انتقالی راحت تر است، به خصوص زمانی که صحبت از سفر در شهر می شود. تا همین اواخر، چنین جعبه هایی با راندمان پایین مشخص می شدند. مبدل‌های گشتاور قدیمی دنده‌ها را به آرامی تعویض می‌کردند و با آن‌ها خودرو سوخت بسیار بیشتری مصرف می‌کرد. اما امروزه طراحی، دستگاه و اصل عملکرد گیربکس اتوماتیک کمی متفاوت است. این جعبه ها راه هایی برای تعویض سریع هستند و با آنها خودرو سوخت کمتری مصرف می کند. اما اول از همه.

انواع

در حال حاضر انواع مختلفی از گیربکس های اتوماتیک وجود دارد. این یک اتوماتیک کلاسیک با مبدل گشتاور، واریاتور و ربات DSG است. دومی به طور خاص توسط نگرانی "Volkswagen-Audi" توسعه یافته است. دستگاه و اصل عملکرد گیربکس های اتوماتیک این نوع به طور قابل توجهی متفاوت است. اما چیزی که آنها را متحد می کند تغییر سرعت در حالت خودکار است. بیایید نگاهی دقیق‌تر به ویژگی‌های هر یک از این انتقال بیندازیم.

مسلسل معمولی

گیربکس هیدرومکانیکی است. با وجود این واقعیت که این طرح بیش از نیم قرن پیش ظاهر شد، هنوز هم بسیار مرتبط است. البته دستگاه آن تا به امروز پیشرفت چشمگیری داشته است. حالا این جعبه ها شش دنده دارند. اگر در مورد خودروهای دهه 80 و 90 صحبت کنیم، گیربکس چهار سرعته اتوماتیک داشتند.

این گیربکس شامل:

• گیربکس دستی.
• مبدل گشتاور یا دونات.
• سیستم کنترل.

اگر یک خودروی دیفرانسیل جلو مجهز به چنین گیربکس باشد، دنده اصلی و دیفرانسیل نیز شامل می شود. یکی از اساسی ترین قطعات در گیربکس اتوماتیک مبدل گشتاور است. از چندین بخش تشکیل شده است. اینها چرخ های پمپاژ، توربین و راکتور هستند. به لطف آنها، انتقال صاف گشتاور از موتور احتراق داخلی به یک گیربکس دستی انجام می شود.

یکی دیگر از دستگاه های گیربکس اتوماتیک شامل یک کلاچ (چرخ آزاد و مسدود کننده) است. این عناصر به همراه چرخ های توربین در یک محفظه فلزی گرد به شکل دونات بسته می شوند. در داخل مبدل گشتاور یک سیال ATP در حال کار وجود دارد. چرخ پمپ به میل لنگ متصل است. و از سمت پاسگاه توربین است. یک چرخ راکتور نیز بین این دو عنصر قرار داده شده است.

چگونه کار می کند؟

اصل عملکرد این نوع گیربکس اتوماتیک چیست؟ یک ماشین حلقه بسته کلاسیک کار می کند. همانطور که قبلاً گفتیم، ATP در داخل وجود داردمایع نوعی روغن دنده است. اما برخلاف گیربکس مکانیکی، نه تنها عملکرد روانکاری را انجام می دهد، بلکه گشتاور را نیز منتقل می کند. اصل عملکرد کوپلینگ مایع گیربکس اتوماتیک چیست؟ این مایع تحت فشار وارد چرخ توربین (از چرخ پمپ) می شود و سپس وارد چرخ راکتور می شود. از آنجایی که دارای تیغه هایی با شکل خاص است، سرعت جریان سیال در طول چرخش عنصر شروع به افزایش تدریجی می کند. بنابراین، روغن ATP چرخ توربین را به حرکت در می آورد.

پیک گشتاور در گیربکس با روشن شدن خودرو تولید می شود. با افزایش سرعت دستگاه، کلاچ قفل فعال می شود. دومی برای مسدود کردن سخت "دونات" گیربکس اتوماتیک در حالت های عملکرد خاص موتور احتراق داخلی عمل می کند. این معمولا زمانی اتفاق می افتد که سرعت چرخش شفت ها یکسان باشد. بنابراین، گشتاور به طور مستقیم به جعبه منتقل می شود، بدون "لپ زدن" و تغییر نسبت دنده. به هر حال، کلاچ دمپایی در گیربکس های اتوماتیک مدرن استفاده می شود. این می تواند مسدود شدن کامل مبدل گشتاور را در حالت های خاص از بین ببرد. این به شتاب آرام و مصرف سوخت کمک می کند.

گیربکس دستی در گیربکس اتوماتیک

به این ترتیب، هیچ مکانیک آشنا برای همه رانندگان در این گیربکس وجود ندارد. نقش گیربکس مکانیکی توسط یک گیربکس سیاره ای انجام می شود. می توان آن را برای تعداد متفاوتی از مراحل طراحی کرد - از چهار تا هشت. اما همچنان رایج ترین گزینه ها گیربکس های شش سرعته اتوماتیک هستند. در موارد نادر، شما می توانید یک اتوماتیک 9 سرعته (به عنوان مثال، در Range Rover Evog) پیدا کنید.

گیربکس اتوماتیک چگونه کار می کند؟ این گره در انتقال مجموعه ای از چندین سرعت متوالی است. همه آنها در یک مجموعه دنده سیاره ای متحد شده اند. گیربکس سیاره ای شامل اجزای زیر است:

• آفتاب و لباس حلقه.
• حامل.
• ماهواره.

اگر به جزئیات دستگاه و اصل عملکرد مبدل گشتاور گیربکس اتوماتیک بپردازید، متوجه خواهید شد که تغییر گشتاور دقیقاً با کمک حامل و همچنین چرخ دنده های رینگ و خورشید انجام می شود.. هنگامی که مکانیسم دوم مسدود می شود، نسبت دنده افزایش می یابد. خود انسداد با عملکرد کلاچ های اصطکاکی انجام می شود. آنها قطعات گیربکس سیاره ای را با اتصال آنها به بدنه جعبه نگه می دارند. بسته به برند خودرو، طراحی از ترمز اصطکاکی چند دیسکی یا نواری استفاده می کند. هر دو نوع سیستم توسط سیلندرهای هیدرولیک کنترل می شوند. سیگنال به کلاچ ها از ماژول توزیع می آید. و برای جلوگیری از چرخش کریر در جهت مخالف، دستگاه گیربکس اتوماتیک دارای یک کلاچ بیش از حد است.

سیستم کنترل

اکنون تصور یک گیربکس اتوماتیک غیرممکن است که اصل آن به الکترونیک بستگی ندارد. بنابراین، این سیستم شامل سنسورهای مختلف، یک ماژول توزیع و یک واحد کنترل است. در طول عملیات انتقال خودکار، سیستم اطلاعات را از عناصر مختلف می خواند. این یک سنسور دمای مایع ATP، سرعت شفت در خروجی و ورودی و همچنین موقعیت شتاب دهنده است. همه این سیگنال ها در زمان واقعی پردازش می شوند. سپس واحد کنترل کنترل را تولید می کندتکانه هایی که وارد محرک ها می شوند. همچنین توجه می کنیم که اصل عملکرد بدنه سوپاپ گیربکس اتوماتیک نه تنها بر اساس خواندن داده ها از سنسورها، بلکه بر هماهنگی سیگنال هایی است که در واحد کنترل الکترونیکی موتور موجود است.

ماژول توزیع وظیفه کنترل جریان سیال کار و عملکرد کلاچ های اصطکاکی را بر عهده دارد که شامل موارد زیر است:

• شیرهای برقی (آنها به صورت مکانیکی هدایت می شوند).
• شیرهای قرقره.
• محفظه آلومینیومی حاوی قطعات فوق.

با توجه به اصل عملکرد گیربکس اتوماتیک تویوتا، توجه به چیزی به عنوان شیر برقی ضروری است. به این قطعات شیر برقی نیز می گویند. شیر برقی برای چیست؟ به لطف این عناصر، فشار سیال ATP در جعبه تنظیم می شود. فشار روغن از کجا می آید؟ این کار توسط یک پمپ دنده ای مخصوص انتقال اتوماتیک انجام می شود. اصل کار آن ساده است. این عنصر از هاب "دونات" عمل می کند. من با فرکانس مشخصی می چرخم، مقدار مشخصی روغن را با پروانه ها می گیرد و پمپ می کند. و برای اینکه مایع کار بیش از حد گرم نشود و اصل عملکرد گیربکس اتوماتیک خودرو نقض نشود، در طراحی برخی از جعبه ها رادیاتور وجود دارد. می توان آن را به طور جداگانه در جلو (پنهان شده در زیر سپر) قرار داد یا به رادیاتور خنک کننده اصلی متصل کرد. طرح دوم اغلب در خودروهای مرسدس اجرا می شود.

انتخاب

اصل عملکرد انتخابگر گیربکس اتوماتیک بسیار ساده است. این مکانیزم از نظر ساختاری به قرقره متصل است که حالت خاصی را انجام می دهدکار گیربکس اتوماتیک چندین مورد از آنها وجود دارد:

• پارکینگ.
• معکوس.
• خنثی.
• Drive.

اما این همه ماجرا نیست. اگر اصل عملکرد گیربکس اتوماتیک هوندا را در نظر بگیریم، متوجه می شوید که یک حالت اسپرت روی سلکتور وجود دارد. برای روشن کردن آن، فقط دسته را به موقعیت مناسب ببرید. با توجه به اصل عملکرد گیربکس اتوماتیک نیسان، شایان ذکر است که در برخی از مدل ها امکان تعویض دنده دستی وجود دارد.

ربات DSG

این نوع گیربکس اتوماتیک نسبتاً اخیراً ظاهر شده است. اولین مدل ها فقط در اواسط دهه 2000 مورد استفاده قرار گرفتند. در ابتدا چنین جعبه هایی بر روی خودروهای اشکودا نصب شد. اما آنها را می توان در فولکس واگن و آئودی نیز یافت.

در میان ویژگی ها، شایان ذکر است که اصل کاملاً متفاوت عملکرد گیربکس اتوماتیک است. مبدل گشتاور در اصل در اینجا وجود ندارد. در عوض از کلاچ دو صفحه ای و فلایویل دو جرمی استفاده می کند. این طراحی به شما امکان می دهد فاصله زمانی بین تعویض دنده را به میزان قابل توجهی کاهش دهید.

از نظر دستگاه، این جعبه شامل:

• گیربکس دستی با دو ردیف دنده.
• سیستم کنترل الکترونیکی.
• تفاوت.
• دنده نهایی.
• کلاچ دوبل.

همه عناصر فوق در یک محفظه فلزی محصور شده اند. چرا در طراحی از یک کلاچ دوبل و دو ردیف دنده استفاده شده است؟ اگر اصل عملکرد گیربکس اتوماتیک خودرو با DSG را در نظر بگیریم، شما نیاز داریدتوجه داشته باشید که در حالی که یک دنده در حال کار است، دومی در حال آماده سازی برای گنجاندن بعدی است. این اتفاق در هنگام شتاب گیری و هنگام کاهش سرعت رخ می دهد. کلاچ های اصطکاکی نیز در چنین گیربکسی وجود دارند. آنها از طریق هاب اصلی به قطارهای دنده در گیربکس متصل می شوند.

چندین نوع جعبه DSG وجود دارد:

• شش سرعته.
• هفت سرعت.

اصل عملکرد نوع اول گیربکس اتوماتیک مبتنی بر عملکرد یک کلاچ "خیس" است. بنابراین، در جعبه یک روغن مخصوص وجود دارد که نه تنها روانکاری، بلکه خنک کننده کلاچ ها را نیز فراهم می کند. سیال تحت فشار در سیستم گردش می کند و گشتاور را منتقل می کند.

در مورد نوع دوم DSG، یک کلاچ خشک قبلاً در اینجا اعمال شده است. اصل کار شبیه گیربکس دستی است - دیسک در برابر چرخ فلایو فشرده شده و از طریق اصطکاک، گشتاور را منتقل می کند. به گفته کارشناسان، چنین طرح طراحی کمتر قابل اعتماد است. منبع دیسک حدود 50 هزار کیلومتر است و هزینه تعویض با احتساب مواد مصرفی به 700 دلار می رسد.

محدوده دنده شامل سرعت معکوس، زوج و فرد است. هر ردیف مجموعه ای از شفت ها (شامل اولیه و ثانویه) و همچنین مجموعه خاصی از چرخ دنده ها است. برای انجام حرکت به عقب، طراحی از یک شفت میانی با دنده معکوس استفاده می کند.

همانند یک ماشین کلاسیک، یک دستگاه الکترونیکی وجود دارد که تغییر سرعت را کنترل می کند. این شامل واحد کنترل، سنسورها و محرک ها می شود. بنابراین، ابتدا سنسورها اطلاعات مربوط به سرعت شفت ها را می خوانند وموقعیت چنگال دنده، و سپس واحد این اطلاعات را تجزیه و تحلیل می کند و یک الگوریتم کنترل خاص را اعمال می کند.

مدار هیدرولیک DSG شامل:

• دریچه های قرقره ای که از انتخابگر کار می کنند.
• شیر برقی (همان شیر برقی). آنها برای تعویض دنده در حالت خودکار استفاده می کنند.
• دریچه های کنترل فشار که به عملکرد روان کلاچ اصطکاکی کمک می کند.

DSG چگونه کار می کند؟

اصل عملکرد سیستم هیدرولیک گیربکس اتوماتیک ربات تعویض متوالی تعدادی دنده است. هنگامی که خودرو از مکانی شروع به حرکت می کند، سیستم شامل اولین سرعت می شود. در این مورد، دوم در حال حاضر درگیر است. به محض اینکه خودرو به سرعت بالاتری (حدود 20 کیلومتر در ساعت) دست یافت، الکترونیک سرعت را به افزایش سرعت تغییر می دهد. دنده سوم در حال حاضر درگیر است. این تا بالاترین حد ادامه دارد. اگر سرعت خودرو کاهش یابد، وسایل الکترونیکی با دنده پایین درگیر می شوند. تعویض دنده آنی است، زیرا طراحی شامل دو ردیف دنده است.

برنامه

شایان ذکر است که چنین گیربکسی در هر خودرویی استفاده نمی شود. همانطور که قبلاً گفتیم، عمده خودروهای شرکت VAG هستند. اما خودروهای تجاری (مثلا فولکس واگن کرافتر) به آنها مجهز نیستند. و همه به این دلیل است که جعبه برای آستانه خاصی از گشتاور طراحی شده است. نباید از 350 نیوتن متر تجاوز کند.

این برای گیربکس های شش سرعته صدق می کند. DSGدر هفت سرعت و به هیچ عنوان بیش از 250 نیوتن متر را تحمل نمی کند. بنابراین، حداکثر می توانید چنین جعبه ای را در توآرگ و خودروهای ضعیف تر مانند پاسات یا اکتاویا ببینید.

Variator

این گیربکس در حالت اتوماتیک نیز کار می کند. نیم قرن پیش ظاهر شد، اما تنها 10-15 سال گذشته به طور فعال مورد استفاده قرار گرفته است. واریاتور چیست؟ این یک گیربکس اتوماتیک متغیر پیوسته است که به آرامی نسبت دنده را با استفاده از تسمه یا زنجیر درایو تغییر می دهد. با افزایش سرعت خودرو، نسبت دنده تغییر می کند. در حال حاضر، چنین جعبه ای به طور گسترده توسط خودروسازان زیر استفاده می شود:

• نیسان.
• Mercedes.
• Honda.
• Audi.
• Subaru.
• Toyota.
• فورد.

مزایای این جعبه چیست؟ به لطف تغییر آرام در نسبت دنده، خودرو به سرعت و بدون تکان دادن سرعت می‌گیرد. هر چقدر هم که پدال گاز فشار داده شود، راننده و سرنشینان در هنگام شتاب گیری ضربه ای احساس نمی کنند. با این حال، در اینجا تله هایی وجود دارد. چنین جعبه ای نیز مانند DSG دارای محدودیت گشتاور است. بنابراین عمدتاً در خودروهای سواری استفاده می شود.

انواع متغیرها

انواع مختلفی از انتقال داده وجود دارد:

• Toroid.
• واریاتور کمربند V.

در عین حال، هر دو نوع جعبه تقریباً دستگاه و اصل عملکرد یکسانی دارند. طراحی متغیر شامل:

• سیستمکنترل‌ها.
• قرقره ای که انتقال گشتاور را فراهم می کند.
• درایو زنجیر یا تسمه.
• مکانیسم آزاد کردن جعبه (برای درگیر کردن دنده عقب استفاده می شود).

برای اینکه گیربکس گشتاور را درک کند، یک کلاچ در طراحی نقش دارد. این می تواند چندین نوع باشد:

• اتوماتیک گریز از مرکز.
• الکترونیک.
• Multidisc.

چنین متغیرهایی نیز وجود دارد که در آنها از مبدل گشتاور به عنوان کلاچ استفاده می شود (مانند ماشین های اتوماتیک کلاسیک). به طور معمول، چنین طرحی در جعبه های هوندا Multimatic تمرین می شود. کارشناسان معتقدند که این نوع کلاچ قابل اعتمادترین و مدبرترین است.

Drive

همانطور که قبلاً گفتیم، می توان از یک درایو متفاوت در متغیر استفاده کرد - زنجیره، تسمه دیبو. دومی محبوب تر است. تسمه روی دو قرقره می رود که دیسک های مخروطی را تشکیل می دهند. این قرقره ها بسته به نیاز قادر به حرکت و جدا شدن از هم هستند. برای نزدیک شدن دیسک ها به هم فنرهای مخصوصی در طرح در نظر گرفته شده است. خود قرقره ها زاویه شیب کمی دارند. مقدار آن تقریباً 20 درجه است. این کار به گونه ای انجام می شود که تسمه با حداقل مقاومت در حین کار با جعبه حرکت کند.

حالا در مورد درایو زنجیره ای. زنجیر روی یک گیربکس متغیر اتوماتیک چندین صفحه فلزی است که توسط محورها به هم متصل می شوند. به گفته کارشناسان، چنین درایو و طراحی انعطاف پذیرتر است. زنجیر قابلیت خم شدن تا زاویه 25 درجه را بدون از دست دادن منبع دارد. اما بر خلاف تسمه درایو، این درایو دارایاصل عملیات متفاوت گیربکس اتوماتیک گشتاور را از طریق تماس نقطه ای با قرقره ها منتقل می کند. در نواحی خاصی تنش (نیروی اصطکاک) بالا تشکیل می شود. با این کار راندمان بالایی حاصل می شود. و برای اینکه قرقره ها در اثر چنین تنشی فرسوده نشوند، از فولاد با استحکام بالا ساخته شده اند.

دنده معکوس در CVT

از آنجایی که درایو متغیر فقط می تواند در یک جهت بچرخد، مهندسان مجبور شدند یک گیربکس سیاره ای جداگانه برای پیاده سازی دنده معکوس ایجاد کنند. طراحی شده و شبیه به گیربکس در یک ماشین کلاسیک کار می کند.

سیستم کنترل

همانند گیربکس های اتوماتیک قبلی، CVT از یک سیستم کنترل الکترونیکی استفاده می کند. با این حال، اصل عملکرد آن تا حدودی متفاوت است. بنابراین، سیستم تنظیم قطر دیسک های متغیر را فراهم می کند.

با تغییر سرعت، قطر یکی از قرقره ها افزایش و دیگری کاهش می یابد. به لطف سنسور گیربکس اتوماتیک، حالت ها از طریق انتخابگر کنترل می شوند. اصل کار واریاتور با زنجیر و تسمه تغییر قطر قرقره هاست.

درباره مشکلات

به دلیل طراحی پیچیده و شیوع کم، بسیاری از سرویس ها از کار با چنین انتقالی خودداری می کنند. بنابراین CVT ها در کشور ما به خوبی جا نیفتاده اند. همانطور که تجربه عملیاتی نشان داده است، منبع این جعبه، حتی با نگهداری مناسب، بیش از 150 هزار کیلومتر نیست. با توجه به این امر منطقی است که چنین خودروهایی را فقط در شرایط نو خریداری کنید که دارای گارانتی هستند. گرفتن ماشین روی واریاتور از دستتان خطرناک است - می توانید سوار شویدتعمیرات گران قیمت، که همه خدمات انجام نمی دهند.

جمع بندی

بنابراین، ما به دستگاه و اصل عملکرد یک گیربکس اتوماتیک هیدرومکانیکی، یک رباتیک و یک متغیر پی بردیم. همانطور که می بینید، همه این جعبه ها به طور متفاوتی چیده شده اند و الگوریتم عملکرد خود را دارند. کدام گیربکس را انتخاب کنیم بهتر است؟ کارشناسان می گویند که معقول ترین انتخاب یک دستگاه اسلات کلاسیک خواهد بود. همانطور که تجربه کار نشان داده است، صاحبان خودروهای با DSG و CVT اغلب به خدمات مراجعه می کنند و نگهداری این جعبه ها گران است. دستگاه اسلات کلاسیک برای مدت طولانی در بازار بوده است و طراحی آن به طور مداوم در حال اصلاح و بهبود است. بنابراین، چنین جعبه هایی با منبع بالا، در عملکرد بی تکلف متمایز می شوند و می توانند در هر سرویسی تعمیر شوند. تمرین نشان داده است که منبع گیربکس اتوماتیک در یک خودرو از 300 تا 400 هزار کیلومتر است. این یک دوره جدی است، با توجه به اینکه برخی از موتورهای مدرن فقط 250 کار می کنند. اما برای اینکه چنین انتقالی برای مدت طولانی دوام بیاورد، ارزش آن را دارد که مایع ATP موجود در آن را به طور مرتب، یعنی هر 60 هزار کیلومتر تغییر دهید.