پایگاه اطلاع‌رسانی گروه صنعتی ایران خودرو

ایکوپرس

شناسه خبر: ۱۱۷۰۱ یکشنبه ۱۰ شهریور ۱۳۹۲ - ۱۲:۶ تعداد بازدید: ۲۲۵۰ Print View

معرفی جعبه‌دنده‌های خودکار در خودروهای امروزی – بخش پایانی

عملکردهای پیشرفته گیربکس اتوماتیک

عملکردهای پیشرفته گیربکس اتوماتیک

محرم عبادی‌فر

در مطلب قبلی مرتبط با گیربکس، از جعبه‌دنده‌های اتوماتیک و اجزای تشکیل‌دهنده آن‌ها گفتیم و این که اساس کار این نوع وسایل انتقال نیرو چیست. در در بخش پایانی مطلب، قصد داریم شما را با قابلیت‌های دیگر جعبه‌دنده اتوماتیک و از جمله عملکردهای پیشرفته این ابزار در خودروهای مدرن امروزی که با دانش الکترونیک همراه شده است آشنا کنیم.

مبدل گشتاور

چرخش موتور از طریق مبدل گشتاور یا همان Torque converter و با کمک کوپلینگ هیدرولیکی، به شفت ورودی گیربکس اتوماتیک منتقل می شود. مبدل گشتاور از اجزای زیر تشکیل شده است:

·        یک پروانه (1) که از طریق دنده فلایویل به موتور متصل است.

·        یک توربین (2) که ازطریق شفت توربین به مکانیسم دنده متصل است.

·        یک استاتور (3) که بین پروانه و توربین قرارگرفته است.

مبدل گشتاور در دومرحله عمل می کند: مرحله افزایش گشتاور و مرحله کوپلینگ. در آغاز، چرخش آرام پروانه سبب جریان آرام روغن می شود. هنگامی که موتور در دور آرام قرار دارد و دنده درگیر است، جریان روغن داخل مبدل گشتاور برای به حرکت درآوردن توربین کافی است؛ ‌این پدیده با نام خزش شناخته شده و به حرکت خودرو در این حالت (بدون فشردن پدال گاز)، حرکت خزشی گفته می‌شود.

نقش استاتور، تغییر جهت جریان روغن است تا اثرات ترمزی ناشی از برخورد جریان روغن به پره‌های پروانه را خنثی کرده و از طریق هدایت جریان در همان جهت چرخش پروانه، به عنوان یک افزاینده عمل کند. در‌این مرحله استاتور نسبت به پوسته گیربکس ثابت است.

مرحله افزایش گشتاور دوره‌ای است که طی آن مبدل گشتاور موتور را افزایش می دهد. مبدل در آغاز، گشتاور ارسالی از موتور را افزایش می دهد.

در دور متوسط موتور، جریان روغنی که از توربین به سمت استاتور در جریان است تغییر جهت می هد.‌این جریان روغن به لبه برخورد کرده و سپس به سمت پره‌های استاور بر می گردد.

یک کلاچ یک‌طرفه در استاتور، امکان چرخش آن را برای از بین بردن اثر ترمز منفی فراهم می آورد؛ ‌این شروع مرحله کوپلینگ است. از آن‌جایی که استاتور دارای کلاچ یک‌طرفه است، تقویت گشتاور وجود ندارد.

در دور بالای موتور، عملا میان توربین و پروانه گردش روغن وجود ندارد. سپس گشتاور موتور به وسیله مبدل به مکانیسم دنده انتقال می یابد. در‌این حالت، سرعت توربین تقریبا برابر با سرعت پروانه است.

کلاچ یک‌طرفه استاتور شامل یک توپی، بادامک‌های مورب و چند فنر است. در مرحله افزایش گشتاور بادامک ها درگیر شده و کلاچ یک‌طرفه قفل می شود.

در مرحله کوپلینگ، بادامک ها آزاد می شوند و استاتور می تواند بچرخد. در مرحله کوپلینگ مبدل گشتاور، دور موتور با سرعت چرخش توربین برابر نیست.

از دست رفتن نیروی محرکه به دلیل لغزشی است که در کوپلینگ هیدرولیکی میان توربین و پروانه اتفاق می افتد.‌این لغزش مصرف سوخت را افزایش داده و ترمز موتوری را کاهش می دهد. با نصب یک کلاچ قفل‌شونده بین توربین و پوسته مبدل گشتاور، لغزش از میان برداشته می شود و کارایی گیربکس اتوماتیک بهبود می یابد.

کلاچ قفل شونده، کوپلینگ هیدرولیکی را از طریق یک صفحه متحرک، یه یک اتصال مکانیکی تبدیل می کند. توزیع‌کننده هیدرولیکی، جریان روغن را پشت صفحه کلاچ قفل‌شونده قطع می کند. اختلاف فشار بین جلو و عقب صفحه به اندازه کافی زیاد هست که مانع لغزش شود. توربین به پوسته مبدل گشتاور قفل می شود.

برای جلوگیری از پدیده قاپیدن (ربودن) در هنگام قفل شدن، سیستم هیدرولیک فشار را در طول مرحله درگیر شدن تدریجی، در هر دو طرف صفحه تنظیم می کند.

انواع مجموعه چرخ‌دنده سیاره‌ای و اجزای مکانیکی

مجموعه چرخ‌دنده سیاره‌ای ساده: یک مجموعه دنده سیاره‌ای ساده از اجزای زیر تشکیل شده است:

·        یک دنده خورشیدی با دندانه‌های بیرونی

·        چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای

·        یک حامل دنده سیاره‌ای

·        یک دنده رینگی با دندانه‌های داخلی

مجموعه چرخ‌دنده سیاره‌ای مرکب از نوع Ravigneaux که دارای اجزای زیر است:

·        یک دنده رینگی

·        یک حامل دنده سیاره‌ای

·        دنده سیاره‌ای‌های مرتبط با هم

·        یک دنده خورشیدی کوچک

·        یک دنده خورشیدی بزرگ

با یک مجموعه چرخ‌دنده سیاره‌ای مرکب از نوع Ravigneaux  می توان به بیش از شش نسبت دنده دست یافت. دنده رینگی، حامل دنده سیاره‌ای و دنده خورشیدی، برحسب دنده مورد نیاز راننده، به عضو محرک، عضو ثابت یا عضو متحرک تبدیل می شوند.

برای رسیدن به دنده سنگین تر، دنده رینگی به عضو ثابت تبدیل می شود و دنده خورشیدی، عضو محرک است. سیستم برای قفل کردن یا به حرکت در آوردن ‌این قطعات، ترمزها و کلاچ‌های مناسب را به کار می اندازد. سرعت چرخش محور خروجی گیربکس از سرعت چرخش محور ورودی کم‌تر است.

برای رسیدن به دنده سبک تر، دنده رینگی به عضو ثابت تبدیل می شود و حامل دنده سیاره‌ای، عضو محرک است. سرعت چرخش محور خروجی گیربکس از سرعت چرخش محور ورودی بیش‌تراست.

در انتقال مستقیم، عضو ثابت وجود ندارد. دنده رینگی و دنده خورشیدی، عضو‌های محرک هستند. سرعت چرخش محورهای ورودی و خروجی گیربکس برابر است.

برای دنده عقب، حامل دنده سیاره‌ای عضو ثابت و دنده رینگی، عضو محرک است که باعث معکوس شدن جهت چرخش می گردد. چرخش محور خروجی گیربکس خلاف جهت چرخش محور ورودی است.

قطعات مکانیکی دیگری بر مجموعه چرخ‌دنده سیاره‌ای تاثیر می گذارند. زمانی که خودرو در محیط‌های شهری در حرکت است، ترمز موتوری شدید در دنده یک، مانع لذت رانندگی می شود. برای از بین بردن ‌این وضعیت نامناسب، برخی گیربکس‌های اتوماتیک به قطعه دیگری مجهز شده اند: یک کلاچ یک‌طرفه.

کلاچ یک‌طرفه امکان انتقال به دنده یک را بدون ترمز موتوری فراهم می آورد. کلاچ یک‌طرفه به حامل دنده سیاره‌ای اجازه می دهد تا فقط در یک جهت بچرخد. موتور، چرخ ها را به حرکت در می آورد اما چرخ ها موتور را به حرکت در نمی آورند.

هنگامی که اهرم دسته دنده در وضعیت پارک قرار دارد، خودرو بی‌حرکت است، زیرا دنده پارک به صورت مکانیکی در شفت خروجی قفل شده است. شکل دندانه‌های دنده پارک مانع درگیر شدن اتفاقی آن هنگام رانندگی می شود. یک فنر، روی زبانه قفل پارک نیرو وارد می کند تا آن را وارد سازد که باکم ترین حرکت خودرو درگیر شود. فنر دوم که روی میله مکانیسم قفل پارک قرار دارد، زبانه را هنگام رانندگی ازاد نگه می دارد و مانع درگیر شدن آن می شود.

اجزای عملکرد هیدرولیک

مدارهیدرولیک یک گیربکس اتوماتیک از اجزای زیر تشکیل شده است:

·        یک پمپ روغن ﴿1﴾ که روغن رسانی به سیستم را انجام میدهد.

·        یک توزیع‌کننده هیدرولیکی ﴿2﴾ که روغن‌رسانی را به اجزای مختلف کنترل می کند.

·        یک مبدل حرارتی ﴿3﴾ که گیربکس را خنک می کند.

·        یک مدار روغن‌کاری ﴿4﴾.

روغن تحت فشار به وسیله پمپ روغن به سیستم ارسال می شود. پمپ روغن بین مبدل گشتاور و گیربکس قرار دارد و توسط موتور به حرکت در می‌آید. بنابراین، مقدار خروجی آن متناسب با دور موتور است. روغن از داخل مخزن به یک صافی کشیده می شود و سپس به داخل توزیع‌کننده هیدرولیکی پمپ می شود.

هنگام کار کردن روی گیربکس به خاطر داشته باشید که در هر نوع گیربکس، از روغن خاصی استفاده می شود. علاوه بر این، مقدار روغن، رنگ، بو و بافت (ساختار) آن می تواند به عیب‌یابی کمک کند. توزیع‌کننده هیدرولیکی عملکردهای مختلفی را در سیستم برعهده دارد:

·        فشار جریان روغن ارسالی به وسیله پمپ را تنظیم می کند.

·        فشار مدار کلاچ‌ها و ترمزها را بر اساس دستورهای انتخاب دنده از سوی واحد کنترل الکترونیکی تنظیم می کند.

·        روغن مبدل گشتاور را تامین می کند.

·        روان‌کاری گیربکس را بر عهده دارد؛ ‌این موضوع برای عملکرد مبدل گشتاور و مکانیسم دنده بسیار ضروری است.

توزیع‌کننده هیدرولیکی از طریق سوپاپ‌ها و شیرهای سولنوئیدی مختلفی عمل می کند. سوپاپ کنترل دستی، یک سوپاپ متحرک در توزیع‌کننده هیدرولیکی است که توسط اهرم دسته دنده عمل می کند. سوپاپ کنترل دستی سه وضعیت عملکردی را فراهم می آورد: خلاص، حرکت به جلو، حرکت به عقب. توزیع‌کننده هیدرولیکی، برحسب موقعیت سوپاپ کنترل دستی، مکانیسم هیدرولیک مربوطه را تغذیه می کند.

مقدار جریان و فشار تحویل‌شده از طرف پمپ روغن ثابت نیست، زیرا پمپ توسط موتور به حرکت در می‌آید. سوپاپ محدود‌کننده فشار، یک فشار قابل استفاده ثابت را در کلیه شرایط کاری فراهم می کند. توزیع‌کننده هیدرولیکی از این فشار ثابت برای تغذیه مدار روان‌کاری، مبدل گشتاور و مبدل حرارتی و نیز به حرکت در اوردن سوپاپ‌های تنظیم فشار و تعویض استفاده می کند. علاوه بر ‌این، در صورتی که فشار بیش از حد بالا باشد، یک شیر اطمینان، روغن را به مخزن باز می گرداند.

برخی سوپاپ ها با شیرهای سولنوئیدی مرتبط هستند. این سوپاپ ها را بر حسب سیگنال‌های دریافتی واحد کنترل الکترونیکی عمل می کنند.

سوپاپ‌های تعویض دنده، مسیر روغن را برای تغذیه مکانیسم‌های هیدرولیک نعیین می کند. سوپاپ کنترل فشار، مدار اعمال شده در مکانیسم‌های هیدرولیک را تنظیم می نماید. سوپاپ‌های درگیری تدریجی، حداکثر نرمی (یک‌نواختی) را در هنگام تغییر دنده تضمین می کند.

اجزای کنترل الکتریکی

شیرهای سولنوئیدی، فشار مدار را برای ‌ایجاد نسبت دنده‌های مختلف و عملکرد بهینه سیستم، کنترل می کند. توزیع‌کننده هیدرولیکی شامل شیرهای سولنوئیدی زیر است:

·        شیرهای سولنوئیدی تعویض

·        شیرهای سولنوئیدی تعدیل تنظیم فشار مدار

·        شیرهای سولنوئیدی درگیری تدریجی

·        شیر سولنوئیدی قفل کردن مبدل گشتاور

تمامی ‌این شیرهای سولنوئیدی توسط واحد کنترل الکترونیکی گیربکس اتوماتیک کنترل می شود. شیرهای سولنوئیدی تعویض، فشار مدار را توزیع می کنند. بر حسب ‌این‌که شیر سولنوئیدی باز باشد یا بسته، سوپاپ‌های تعویض برای‌ایجاد یا قطع فشار در کلاچ ها ترمزها، باز یا بسته می شوند. کل مجموعه به واحد کنترل الکترونیکی امکان می دهد تا کلاچ ها و ترمزها را برای ‌ایجاد نسبت دنده‌های مختلف تغذیه کند.

معمولا برای انتخاب یک نسبت دنده، به دو قطعه نیاز است: یک ترمز ویک یا دو کلاچ. هنگام تعویض دنده، سیستم یکی از دو قطعه را ثابت نگه داشته و دیگری را تغییر می دهد. شیر سولنوئیدی تعدیل فشار، فشار مدار را تنظیم می کند. این شیر سولنوئیدی، حرکت تدریجی سوپاپ تنظیم فشار را کنترل می کند تا فشار در حد شرایط کاری تنظیم شود.

واحد کنترل الکترونیکی، شیر سولنوئیدی را توسط سیگنال RCO کنترل می کند. برای ‌این منظور، واحد کنترل الکترونیکی از پارامترهایی نظیر زمان تعویض دنده و فشار مرجع استفاده می کند. واحد کنترل الکترونیکی برای اصلاح فشار مدار، شیر سولنوئیدی را متناسب با میزان تغییرات ‌این پارامترها کنترل می کند.

سوپاپ‌های مرتبط با این شیرهای سولنوئیدی، تعویض دنده تدریجی را تضمین می کند. تعویض دنده، یک مرحله حساس است که طی آن باید هماهنگی صحیح میان لغزش و قفل شدن مکانیسم دنده تشخیص داده شود. سیستم درگیری تدریجی، ‌ایجاد و آزادسازی فشار مکانیسم‌های هیدرولیک را برای رانندگی هرچه نرم تر هماهنگ می سازد. علاوه بر ‌این، سیستم با کاهش فشار مدار در هنگام تعویض دنده و سرعت بخشیدن به تعویض دنده، درگیری تدریجی را تضمین می کند.