Cum Functioneaza Transmisia / Cutia de Viteze Automata

Cum Functioneaza Transmisia / Cutia de Viteze Automata

Daca ai condus vreodata o masina cu transmisia automata,stii ca sunt doua diferente mari intre ea si una cutransmisie manuala:

Masina cu transmisie automata nu areambreiaj Masina cu transmisie automata nu are trepte de viteza.Cand ai mutat schimbatorul inDrive,nu mai trebuie sa schimbi vitezele,cutia face acest lucru automat.

Si transmisia automata(impreuna cu variatorul de cuplu),si transmisia manuala(impreuna cu ambreiajul) efectueaza acelasi lucru,dar in moduri total diferite.Insa felul in care functioneaza cutia automata este absolut uimitor!

In urmatoarele articole voi scrie despre cutia automata.Voi incepe cu principalul mecanism din intreg sistemul:transmisia planetara.Apoi voi arata cum este ansamblata transmisia,cum functioneaza controalele,si alte lucruri complicate in legatura cu controlul transmisiei.

La fel ca si transmisia manuala,cea automata are rolul de a permite motorului sa functioneze la turatiile sale optime,si in acelasi timp de a permite masinii sa ruleze intr-o gama larga de viteze.

Fara transmisie,masiniile ar fi limitate la o singura viteza.Daca ai dori o viteza maxima de 100 km/h treapta de viteza ar trebui sa fie similara cu viteza a treia din masiniile cu transmisie manuala.

Probabil nu ati incercat niciodata sa conduceti o masina cu transmisie manuala doar in viteza a treia.Daca totusi ati incerca,ati observa ca la pornire nu ati avea accelerare mai deloc,iar la viteze mari motorul ar "urla" si ar face urat.O asemenea masina s-ar uza foarte repede si in scurt timp nu ar mai fi buna de condus.

Deci transmisia foloseste treptele de viteza pentru a folosi mai cu eficienta cuplul motor,si pentru a permite motorului sa functioneze la turatii optime.

Diferenta cheie intre cutia manuala si cea automata este ca la cutia manuala se folosescangrenaje(mecanism cu roti dintate)diferitepentru a schimba vitezele,iar la cutia automata vitezele nu se mai schimba cu ajutorul diferitelor angrenaje,la fiecare treapta de viteza sunt folositeaceleasi angrenaje.Angrenajul planetar este mecanismul care face acest lucru posibil,cititi in urmatorul articol despre cum functioneaza acest dispozitiv .

Transmisia automata:Angrenajul Planetar si Raportul Pinioanelor

Cand desfaci o cutie automata si arunci o privire in interiorul ei,poti vedea o multitudine de componente asortate si combinate,intr-un spatiu destul de mic.Printre altele poti vedea:

Un angrenaj planetar ingenios

Un set de legaturi din care combina la un loc componentele angrenajului

Un set de trei ambreiaje umede care fixeaza alte componente ale angrenajului

Un sistem hidraulic ciudat care controleaza ambreiajele si riglele

O pompa cu roti dintate uriasa pentru a misca uleiul de transmisie

Piesa "vedeta" esteangrenajul planetar.Aproximativ de marimea unui pepene galben,acest component singur,creeaza toate rapoartele de viteza pe care transmisia le poate crea.Restul componentelor doar ajuta angrenajul planetar sa faca acest lucru.Transmisia automata are doua asemenea angrenaje combinate impreuna pentru a forma unul singur.

Orice angrenaj planetar are trei componente principale:

Roata dintata centrala(sun gear en.)

Rotiile dintate planetare micisisuportulrotiilor dintate planetare mici

Angrenajul inelar

Fiecare din aceste trei componente poate fi intrarea sau iesirea cuplului transmis,sau poate fi neutru.In functie de ce rol joaca ficare element,din cele trei roluri enumerate mai sus,este determinat raportul de viteza de la iesirea cutiei de viteze.Sa aruncam o privire asupra unui angrenaj planetar simplu in tabelul de mai jos.In angrenajul planetar din animatia de mai jos angreajul inelar are 72 dinti,iar roata dintata centrala are 30 dinti.Se pot scoate o multitudine de rapoarte din aceasta combinatie.

Transmisia Automata:Angrenaje Planetare Compuse

Transmisia automata din imagine foloseste doua angrenaje planetare in combinatie,care arata ca si unul singur,dar se comporta ca doua sisteme combinate.Are doar un singur ghidaj inelar,dar doua roti dintate centrale si doua seturi de roti dintate planetare mici.

Cu un singur angrenaj planetar compus,numarul rapoartelor de viteza creste la 4 rapoarte intr-o directie de rotatie si 1 in directia opusa.Ilustratia de mai jos arata un exemplu mai detaliat al angrenajului planetar compus.Rotiile planetare dintate interioaresunt mai scurte si antreneaza doar roatea dintata centrala mai mica,si rotiile dintate planetare exterioare.Rotiile dintate exterioareantreneaza roata dintata centrala mare si ghidajul inelar.

Din cauza ca ar dura prea mult si poate ar deveni plictisitor sa cititi,va voi explica doar cum se schimba in primele 2 viteze.Priviti imaginea de mai jos.Cand,de catre sistemul de comanda a cutiei automate este activataviteza intaia,roata dintata centrala micaeste actionata de catre convertorul de cuplu (transmite cuplul de la motor).Suportulrotiilor dintateva avea tendinta de a se roti in directia opusa,dar datorita unui ambreiaj de sens unic acesta nu se invarte,acest fapt facandangrenajul inelarsa se invarta.Angrenajul inelartransmite cuplul mai departe,acesta fiind iesirea cutiei de viteza. Si astfel avem viteza intaia.La prima vedere directia de rotatie de la iesire este invers decat cea de la intrare,dar nu este asa.Asta pentru ca primul set de roti dintate planetare actioneaza al doilea set,iar acestea actioneaza angrenajul inelar.Astfel,rotatia este inversata de primul set,dar este inversata la loc de catre al doilea set de roti dintate planetare.Cand este activataviteza a doua,intrarea este tot laroata dintata centrala mica,darangrenajul inelareste blocat de sistemul de control iar iesirea va fi lasuportul rotiilor dintate.

Convertorul de Cuplu

Daca ai citit despretransmisia manuala,atunci stii camotoruleste conectat de transmisie prin intermediulambreiajului.Fara aceasta conexiune masina nu ar fi capabila sa se opreasca fara sa "moara" motorul.Insa masiniile cu transmisie automata nu au ambreiaj care sa deconecteze transmisia de la motor.In schimb,ele folosesc un dispozitiv extraordinar numitconvertor de cuplu.Nu pare a fi mare lucru,dar de fapt in interior se intampla niste chestii interesante.In urmatoarele articole veti citi pentru ce au nevoie transmisiile automate de convertor de cuplu,cum functioneaza ele,despre plusuri si minusuri.

Convertorul de Cuplu:Principii

La fel ca si masiniile cu transmisie manuala,masiniile cu transmisie automata au nevoie de o metoda de a lasa motorul sa se invarta liber in timp ce rotiile masinii se invart.Masiniile cu transmisie manuala folosesc pentru aceasta sarcina ambreiajul.Masiniile cutransmisie automatafolosesc convertorul de cuplu.

Un convertor de cuplu este un fel de ambreiaj/cuplaj hidraulic (cuplaj prin lichid),ceea ce permite motorului de a se invarti independent fata de transmisie.Daca motorul functioneaza la o turatie redusa,de exemplu cand masina e oprita la semafor,cuplul transmis prin convertorul de cuplu este foarte mic,deci mentinerea masinii pe loc necesita doar apasarea usoara a franei.

Daca ai apasa acceleratia in timp ce masina este oprita,ar trebui sa apesi mai tare pe frana pentru a mentine masina pe loc.Acest lucru se intampla pentru ca apasand pedala de acceleratie,motorul se tureaza,astfel pompand mai mult lichid in convertorul de cuplu,astfel transmitand mai mult cuplu rotiilor masinii.

In Interiorul Convertorului de Cuplu

Cum se poate vedea in imaginea de mai jos,in interiorul carcasei foarte solide a convertorului de cuplu sunt patru componente:

Pompa

Turbina

Statorul

Lichidul de transmisie

Carcasa convertorului de cuplu este conectata direct la motor prin volantul de la iesirea motorului ,astfel carcasa se invarte impreuna cu motorul, la orice turatie,chiar si in regim de relanti.Aripioarele care au rolul pompei convertorului sunt atasate de carcasa,astfel si acestea se invartesc in permananta la turatia motorului.Schema de mai jos arata cum sunt componentele conectate in convertorul de cuplu.

Pompadin interiorul convertorului de cuplu este o pompa centrifugala.In timp ce se invarte lichidul este indepartat inspre partea extrema a pompei,la fel cum masina de spalat indeparteaza apa in timpul centrifugarii.Lichidul este dat afara,astfel se creaza vacum,ceea ce atrage mai mult lichid in pompa.Lichidul intra apoi inturbina,care este conectata direct la transmisie.Turbina transmite rotatia la transmisie,cea care apoi invarte rotiile masinii.Lamele turbinei sunt curbate inapoi,ceea ce inseamna ca lichidul care intra in turbina din exterior trebuie sa isi schimbe directia inainte de a iesi prin centrul turbinei.Aceastaschimbare a directiei lichiduluiface turbina sa se invarta.

Pentru a schimba directia unui obiect in miscare,trebuie sa ii aplici forta--nu conteaza daca daca acel obiect este o masina sau este un lichid.Si orice aplica forta unui obiect petru a-i schimba directia,si acel lucru va simti aceea forta,doar ca in directia opusa.Deci cum turbina cauzeaza lichidul sa isi schimbe directia,tot asa si lichidul cauzeaza turbina sa se invarta.

Lichidul la iesirea turbinei are directia opusa decat cand a intrat.El se invarte exact in directia opusa a rotatiei pompei (si totodata a motorului,cum am mentionat pompa este conectata direct de carcasa convertorului de cuplu).Daca lichidului i-ar fi permis sa loveasca astfel pompa,ar solicita mult motorul,pierzandu-se astfel din eficienta si din putere.Tocmai de aceea convertorul de cuplu arestator.

In urmatorul articol voi descrie aceasta piesa mai in detalii.

Convertorul de Cuplu-Statorul

Statorul se situeaza chiar in centrul convertorului de cuplu.Rolul lui este de a redirectiona lichidul care se intoarce de la turbina,inainte de a lovi pompa din nou.Acest lucru creste dramatic eficienta convertorului de cuplu.

Statorul are un design al paletelor sale foarte agresiv,astfel incat intoarce aproape complect directia lichidului.Un ambreiaj cu sens unic de rotatie (situat in interiorul statorului) cupleaza statorul de un arbore fix situat in cutia de viteza.Directia de rotire care este permisa de ambreiajul din interiorul statorului este ilustrata in imaginea de mai sus.Din cauza acestei configuratii statorul nu se poate invarti impreuna cu lichidul--se poate invarti doar in directia opusa,fortand lichidul sa isi schimbe directia in momentul in care loveste paletele statorului.

Un lucru interesant se intampla cand masina este in mers.Intr-un anumit punct,cand masina are are in jur de 65 km/h,si cand si pompa si turbina se invartesc la aproape acelasi viteza de rotatie (pompa intotdeauna se invarte putin mai repede).In acest moment,lichidul se intoarce de la turbina,intrand in pompa care deja se invarte in aceeasi directie cu care uleiul a intrat in ea,deci statorul in acest moment nu are nici un rol.

Sa vedem in continuare ce beneficii are convertorul de cuplu si care sunt punctele lui slabe.