Αυτόματη μετάδοση κίνησης

ΣΑ|Σύστημα Μετάδοσης Κίνησης

Στην αυτόματη μετάδοση κίνησης (AT, Automatic Transmission) τα κιβώτια ταχυτήτων ελέγχονται με ηλεκτρονική τεχνολογία και παρουσιάζουν σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα χειροκίνητα:

  • άνετη οδήγηση — αφαίρεση πεντάλ συμπλέκτη
  • οικονομία — η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου επιδιώκει την λειτουργία του κινητήρα σε συνθήκες μέγιστης απόδοσης με χρησιμοποίηση των αισθητήρων της μονάδας ελέγχου του κινητήρα
  • μειωμένες φθορές — μετατροπέας ροπής ή ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης αντί του συμβατικού συμπλέκτη
είδη αυτόματων κιβώτιων

Τα πιο διαδεδομένα αυτόματα κιβώτια είναι:

  • κιβώτια συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης (CVT) — Continuously Variable Transmission
  • συμβατικά αυτόματα και ηλεκτρονικά ελεγχόμενα

Κιβώτια συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης (CVT)

ΣΑ|Σύστημα Μετάδοσης Κίνησης|Αυτόματη μετάδοση

γενικά

κιβώτια συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης (CVT) — Continuously Variable Transmission

Με τα κιβώτια συνεχώς μεταβαλλόμενης σχέσης (CVT) επιδιώκεται συνεχής μεταβολή της σχέσης μετάδοσης ώστε ο κινητήρας να λειτουργεί στην περιοχή στροφών που έχει την μέγιστη ροπή. Έτσι επιτυγχάνουμε:

  • βέλτιστη απόδοση του κινητήρα
  • μέγιστη οικονομία στην κατανάλωση καυσίμου
  • ιδιαίτερα ομαλή λειτουργία στις αλλαγές ταχυτήτων
αρχή λειτουργίας

Η μετάδοση της κίνησης γίνεται μέσω ενός ιμάντα σταθερού μήκους ανάμεσα σε δυό τροχαλίες κωνικής διατομής και μεταβλητής διαμέτρου. Η σχέση μετάδοσης που ισούται με το λόγο των διαμέτρων των τροχαλιών είναι επομένως και αυτή μεταβλητή.

Οι τροχαλίες αποτελούνται από ένα κωνικό μέρος σταθερό και ένα κωνικό μέρος που μπορεί να κινείται με τη βοήθεια ενός υδραυλικού συστήματος. Όταν τα δύο μέρη ανοίγουν ο ιμάντας ολισθαίνει προς τον άξονα περιστροφής της τροχαλίας, ενώ όταν κλείνουν ο ιμάντας ολισθαίνει προς την περιφέρεια της τροχαλίας. Το υδραυλικό σύστημα μετακινεί τα κινητά μέρη των τροχαλιών σε αντίθετες κατευθύνσεις, έτσι ώστε όταν η μία τροχαλία ανοίγει η άλλη να κλείνει και το αντίθετο.

Όταν η τροχαλία του άξονα εισόδου είναι σε εμπλοκή με τον ιμάντα στη μικρότερή της διάμετρο, η τροχαλία του άξονα εξόδου βρίσκεται σε εμπλοκή με τον ιμάντα στη μεγαλὐτερή της διάμετρο και αυτή είναι η πιο κοντή σχέση μετάδοσης του κιβώτιου. Όσο η διάμετρος εμπλοκής της τροχαλίας εισόδου αυξάνεται τόσο μειώνεται η αντίστοιχη της τροχαλίας εξόδου, μέχρι να φτάσει στη μικρότερη τιμή της οπότε έχουμε τη μεγαλύτερη σχέση μετάδοσης. Οι σχέσεις μετάδοσεις μπορεί θεωρητικά να είναι άπειρες όμως στην πράξη είναι συγκεκριμένες. Η συνολική σχέση μετάδοσης σε ένα κιβώτιο CVT φτάνει το 5.5 με 6.

ιμάντας ή αλυσίδα

Μέσο μεταφοράς της κίνησης σε ένα κιβώτιο CVT είναι ο ιμάντας που αρχικά ήταν κωνικός από ελαστικό όμως αργότερα άρχισε να αντικαθιστάται από ειδική αλυσίδα. Κυκλοφορούν πολλών ειδών αλυσίδες όπως με μεταλλικούς κρίκους ή με ελάσματα.

Η τάνυση της αλυσίδας και η τριβή της με τα τοιχώματα των τροχαλιών δημιουργούν τη ροπή μεταφοράς της ισχύος από τον κινητήρα στους τροχούς, επομένως η σωστή λειτουργία της αλυσίδας είναι βασική για την σωστή λειτουργία του οχήματος. Για τη διατήρηση σταθερής τάνυσης πρέπει να υπάρχει σωστός συγχρονισμός στο άνοιγμα—κλείσιμο των πλευρών των τροχαλιών. Σε αντίθετη περίπτωση έχουμε ολίσθηση της αλυσίδας πάνω στις τροχαλίες επομένως απώλειες και κενό στη μεταδιδόμενη ροπή.

Βασικό πρόβλημα της αλυσίδας είναι ο παραγόμενος θόρυβος: οι κρίκοι της αλυσίδας χτυπάνε πάνω στις τροχαλίες και δημιουργείται συντονισμός και ενοχλητικός θόρυβος. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος χρησιμοποιούνται αλυσίδες με δυο διαφορετικά μεγέθη κρίκων ώστε να μη δημιουργείται συντονισμός.

εξαρτήματα κιβώτιου CVT

Σε ένα κιβώτιο CVT διακρίνουμε τα παρακάτω εξαρτήματα:

  • συμπλέκτης — είτε συμβατικός (υγρού τύπου) είτε υδροδυναμικός είτε μετατροπέας ροπής για τη μετάδοση της κίνησης από τον κινητήρα στο κιβώτιο
  • σύστημα τροχαλιών με ακίνητα και υδραυλικά κινούμενα μέρη για αυξομείωση της διαμέτρου
  • αλυσίδα (καδένα) ή ιμάντα για τη μόνιμη σύμπλεξη των τροχαλιών
  • σύστημα ενεργοποίησης έμπροσθεν ή όπισθεν κίνησης αποτελούμενο από γρανάζια και συμπλέκτες υγρού τύπου
  • συγκρότημα ηλεκτροϋδραυλικής μονάδας ελέγχου — αποτελείται από δύο ανεξάρτητα τμήματα που βρίσκονται όμως σε μόνιμη σύνδεση και συνεργασία και αποτελούν ουσιαστικά ένα συγκρότημα:
    • υδραυλική μονάδα που ελέγχει τη λειτουργία όλων των υδραυλικών συστημάτων του κιβώτιου (λειτουργία τροχαλιών, συμπλεκτών, συστημάτων ασφαλείας)
    • ηλεκτρονική μονάδα που ελέγχει την υδραυλική μονάδα και επιλέγει την κατάλληλη σχέση μετάδοσης. Περιλαμβάνει επίσης πρόγραμμα έκτακτης ανάγκης, πρόγραμμα διάγνωσης βλαβών, πρόγραμμα επικοινωνίας με τη διαγνωστική συσκευή. Το πρόγραμμα λειτουργίας της μονάδας επιλέγει την κατάλληλη σχέση μετάδοσης, με βάση τις πληροφορίες που συλλέγει από:
      • την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του αυτοκινήτου (θέση πεντάλ γκαζιού, φρένου)
      • τον επιλογέα ταχυτήτων
      • τους αισθητήρες που διαθέτει (ταχύτητας, στροφών θερμοκρασίας κιβώτιου κλπ)
  • επιλογέας ταχυτήτων, συνήθως με διπλή λειτουργία:
    • αυτόματη, για την επιλογή κατάστασης (P)arking, (R)everse, (N)eutral, (D)rive
    • σειριακή, για το ανέβασμα (+) και κατέβασμα (-) ταχύτητας μία προς μία από τον οδηγό. Ουσιαστικά πρόκειται για εικονική λειτουργία όπου η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κιβώτιου κινεί τις τροχαλίες σε προεπιλεγμένες συγκεκριμένες θέσεις δημιουργώντας και συγκεκριμένες σχέσεις μετάδοσης.

Αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων

ΣΑ|Σύστημα Μετάδοσης Κίνησης|Αυτόματη μετάδοση

γενικά

Τα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων έχουν εισαχθεί εδώ και δεκαετίες στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου συνδυάστηκαν με κινητήρες μεγάλου κυβισμού και οι οδηγικές συνθήκες είναι τέτοιες που τα μειονεκτήματα (αυξημένες απώλειες, χαμηλή απόδοση) των συστημάτων αυτών δεν υποσκέλισαν τα οφέλη τους (οδηγική άνεση και απλότητα). Στην Ιαπωνία επίσης έχουν επικρατήσει, σήμερα, σχεδόν ολοκληρωτικά. Στην Ευρώπη τις τελευταίες δεκαετίες κερδίζουν συνεχώς έδαφος και αποτελούν αντικείμενο μεγάλης έρευνας από τις κατασκευάστριες εταιρείες.

περιγραφή λειτουργίας

Στα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων:

  • η αλλαγή ταχυτήτων γίνεται αυτόματα χωρίς παρέμβαση του οδηγού
  • η επιλογή των ταχυτήτων γίνεται κυρίως με βάση:
    • το φορτίο του κινητήρα
    • τις στροφές λειτουργίας του κινητήρα
  • υπάρχει επιλογέας ταχυτήτων και ο οδηγός έχει τις επιλογές (παράδειγμα):
    • P (Parking) — στάση, το κιβώτιο είναι μπλοκαρισμένο. Για να μπει ο επιλογέας στη θέση αυτή το αυτοκίνητο πρέπει να είναι σταματημένο και για να βγει πρέπει συνήθως να πατηθεί καλά το πεντάλ του φρένου.
    • R (Reverse) — όπισθεν. Για να μπει ο επιλογέας στη θέση αυτή το αυτοκίνητο πρέπει να είναι σταματημένο.
    • Ν (Νeutral) — νεκρά, ο κινητήρας είναι αποσυνδεμένος από το κιβώτιο
    • D (Drive) — μπροστινή κίνηση, το κιβώτιο μπορεί να επιλέξει όλες τις προβλεπόμενες ταχύτητες
    • 2 — μπροστινή κίνηση, το κιβώτιο μπορεί να επιλέξει μόνο 1η και 2α ταχύτητα
    • L (Low) — μπροστινή κίνηση, εμπλοκή μόνο της 1ης ταχύτητας
    • Ο/D (Οver/Drive) — πλήκτρο πάνω στη λαβή του μοχλού ταχυτήτων. όταν είναι ενεργοποιημένο μπορεί να επιλεγεί και η ταχύτητα υποπολλαπλασιασμού των στροφών για οικονομική μετακίνηση σε υψηλή ταχύτητα οχήματος με χαμηλές στροφές λειτουργίας κινητήρα.
εξαρτήματα

Τα κύρια εξαρτήματα ενός αυτόματου κιβώτιου λειτουργίας είναι:

  • υδραυλικός μετατροπέας ροπής
  • αντλία παροχής υγρού των υδραυλικών μηχανισμών του κιβώτιου
  • πλανητικοί μηχανισμοί για την επιλογή των σχέσεων μετάδοσης
  • μηχανισμοί σύμπλεξης των σχέσεων μετάδοσης (υδραυλικοί συμπλέκτες, ταινιοπέδες\φρένα)
  • η υδραυλική μονάδα με τις ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες (βαλβιδοφόρος) για την ενεργοποίηση των μηχανισμών σύμπλεξης—αποσύμπλεξης
  • επιλογέας θέσεων ταχυτήτων
  • ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κιβώτιου
μετατροπέας ροπής και αντλία παροχής λαδιού
Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License