Hydromechanická převodovka – konstrukční vlastnosti a výhody, které zvyšují účinnost a komfort převodovky vozidla.

Hydromechanická převodovka sestává z:

• měnič točivého momentu;
• manuální převodovka.

V osobních automobilech jsou nejvíce rozšířeny hydromechanické převodovky s planetovými mechanickými převodovkami. Jejich výhody:

• kompaktní design;
• menší spotřeba kovu a hlučnost;
• delší životnost.

Mezi nevýhody patří:

• složitost;
• vysoká cena;
• snížená účinnost.

Řazení převodových stupňů v těchto skříních se provádí pomocí třecích spojek a pásových brzdových mechanismů. Zároveň při zařazení jednoho rychlostního stupně prokluzují některé třecí spojky a mechanismy pásové brzdy, což také snižuje jejich účinnost.

Zařízení hydromechanické automatické převodovky

Princip činnosti hydromechanické převodovky je založen na schopnosti měniče točivého momentu působit jako nemechanický měnič-regulátor točivého momentu motoru.

Prvním a hlavním rysem hydromechanického automatu je absence mechanismu zapnutí/vypnutí spojky. Téměř všichni řidiči mají rádi ovládání bez použití spojkového pedálu. Vzhledem k tomu, že při jízdě ve městě musí řidič s manuální převodovkou během hodiny sešlápnout pedál minimálně stokrát, nezůstalo zbavení se takové zátěže bez následků. Automatická převodovka se proto u moderního městského vozu stává de facto uznávaným standardem, zejména u vznětových motorů.

V konstrukci hydromechanické převodovky jsou tři hlavní součásti – měnič točivého momentu, řídicí jednotka a planetový mechanismus řazení.

O planetární skříni

V hydromechanické automatické převodovce se nejčastěji používá planetový mechanismus, jehož struktura je zřejmá z obrázku níže.

V nejjednodušší verzi je krouticí moment přiváděn na centrální kolo 6, se kterým jsou satelitní kola 3 v neustálém záběru, volně se otáčejí na svých osách. Na nich je instalován nosič 4, spojený s hřídelí 5, satelity 3 jsou neustále v záběru s ozubeným kolem 2, na jehož vnitřním povrchu jsou zuby.

Při zabrždění ozubeného věnce 2 je moment přes unášeč 4 přiváděn na hnaný hřídel, a když je ozubené kolo uvolněno, satelity na něj přenášejí moment a hnaný hřídel zůstává nehybný. Automatické převodovky využívají třecí spojky a pásové brzdy a jsou ovládány pomocí hydromechanického systému, který se skládá z různých kanálů, pružin a čerpadla pro vytvoření tlaku oleje.

Měnič točivého momentu

Součástí moderní automatické převodovky je měnič točivého momentu, který ve voze s převodovkou plní funkce spojky (dodává točivý moment). Díky měniči točivého momentu se vozidlo plynule rozjíždí. Snížení dynamického zatížení v převodovce vede ke zvýšení životnosti motoru, ale i ostatních převodových mechanismů. Snížení počtu řazení snižuje únavu řidiče.

Použití měniče točivého momentu výrazně zvyšuje ovladatelnost vozidla na písku a sněhu. Vytváří stabilní tažnou sílu s velmi nízkou rychlostí otáčení na hnacích kolech, což zvyšuje jejich přilnavost k povrchu vozovky. Ukazuje se, že na SUV se doporučuje použití automatických převodovek. Měnič točivého momentu má poměrně jednoduché zařízení a kombinuje tři kola:

• Motor a měnič točivého momentu spojují čerpadlo;
• Zajišťuje spojení se vstupním hřídelem turbíny;
• Posiluje točivý moment reaktoru.

Turbíny jsou ze 3/4 uloženy v oleji a chráněny speciální skříní. Pracovní proces hydromechanického pohonu je založen na skutečnosti, že točivý moment je směrován z motoru na kolo čerpadla a tok oleje je přiváděn do kola turbíny. Roztočí kolo a síla se přenese na hřídel převodovky. Celý proces cirkulace oleje sleduje zvláštní trajektorii: z vnější strany kroužku čerpadla je směrován na kroužek turbíny a poté zpět středem mechanismu k kroužku čerpadla.

Měnič točivého momentu automaticky mění točivý moment se zvyšujícím se zatížením, poté se přenáší na manuální převodovku a převody jsou řazeny třecími zařízeními. Hydraulický pohon určuje dostatečný převodový poměr změnou tlaku kapaliny pro její cirkulaci mezi tlakovým kotoučem a turbínou. Měnič točivého momentu vykonává svou práci přímo s planetovou převodovkou.

Měnič točivého momentu

Měnič točivého momentu je hydraulický mechanismus, který je umístěn mezi motorem a manuální převodovkou. Skládá se ze tří kol s lopatkami:

• čerpání (vedení);
• turbína (hnaná);
• reaktor.

Čerpací kolo 3 je namontováno na setrvačníku 1 motoru a tvoří skříň měniče točivého momentu, uvnitř kterého je turbínové kolo 2 spojené se vstupním hřídelem 5 převodovky a reaktor 4 namontovaný na volnoběžné válečkové spojce 6. Vnitřní dutina měniče momentu je ze 3/4 objemu vyplněna speciálním nízkoviskózním olejem.

Rýže. Měnič točivého momentu: a – celkový pohled; b – schéma; 1 – setrvačník; 2 – kolo turbíny; 3 – čerpadlové kolo; 4 – reaktor; 5 – hřídel; 6 – spojka

Každé kolo má vnější a vnitřní konec, mezi nimiž jsou profilované lopatky, které tvoří kanály pro proudění tekutiny. Všechna kola měniče točivého momentu jsou co nejblíže u sebe a speciální těsnění zabraňují vytlačování kapaliny.

Když je čerpací motor v chodu, kolo se otáčí spolu se setrvačníkem motoru. Olej pod vlivem odstředivé síly proudí do vnější části kola čerpadla, působí na lopatky kola turbíny a způsobuje jeho otáčení. Z turbínového kola se olej dostává do reaktoru, což zajišťuje plynulý a bezrázový vstup kapaliny do kola čerpadla a výrazné zvýšení točivého momentu. Olej tak cirkuluje v uzavřeném kruhu a je zajištěn přenos točivého momentu v měniči točivého momentu.

Charakteristickým znakem měniče momentu je zvýšení točivého momentu při jeho přenosu z motoru na vstupní hřídel převodovky. Největší nárůst točivého momentu na turbínovém kole měniče točivého momentu je dosaženo při rozjezdu vozu z klidu a transformační koeficient může být až 2,4. V tomto případě je reaktor nehybný, protože je brzděn volnoběžkou. Jak vozidlo zrychluje, rychlost otáčení kol čerpadla a turbíny se zvyšuje. V tomto případě se volnoběžné klíny a reaktor začne otáčet rostoucí rychlostí, což má stále menší vliv na přenášený točivý moment. Poté, co reaktor dosáhne maximální rychlosti otáčení, měnič točivého momentu přestane měnit točivý moment a přepne se do provozního režimu kapalinové spojky. Vůz tak plynule zrychluje a točivý moment se plynule mění.

Měnič točivého momentu automaticky nastavuje požadovaný převodový poměr mezi klikovým hřídelem motoru a hnacími koly automobilu. To je zajištěno následovně: se snížením rychlosti otáčení hnacích kol automobilu a zvýšením odporu pohybu. dynamický tlak kapaliny z čerpadla do turbíny se zvyšuje, což vede ke zvýšení točivého momentu na turbíně, tedy na hnacích kolech automobilu.

Účinnost měniče točivého momentu určuje účinnost jeho provozu. Maximální účinnost měniče točivého momentu se může pohybovat od 0,85 do 0,97, ale obvykle je v rozsahu 0,7 až 0,8. V komplexním měniči točivého momentu v režimu kapalinové spojky můžete získat maximální hodnotu účinnosti až 0,97.

Změna provozních režimů měniče momentu probíhá automaticky. Pokud zvýšíte zatížení na výstupu z měniče momentu, úhlová rychlost turbíny se sníží, což vede ke zvýšení transformačního poměru.

Měnič točivého momentu má bohužel malý rozsah převodových poměrů, neposkytuje zpětný pohyb a neodpojuje motor od převodovky (je vyžadován složitý systém pro vyprazdňování průtokových částí z pracovní kapaliny). Proto je za měničem momentu instalována speciální planetová převodovka, která tyto nedostatky kompenzuje.

Systém ovládání řazení

Malý rozsah možných změn točivého momentu a otáček donutil konstruktéry doplnit měnič točivého momentu o manuální převodovku. V hydromechanické automatické převodovce pro osobní vozidla se používá několik planetových převodovek, které se aktivují pomocí třecích spojek. Spojka se zapíná stlačením svazku třecího obložení pomocí speciálně navrženého hydraulického pístu.

Čerpadlo, které pohání hydrauliku pohonu, je obvykle instalováno v těsné blízkosti měniče momentu. K ovládání hydraulických ventilů a šoupátek systému používají moderní automobily elektromagnetické solenoidy ovládané elektronikou. Pro kompenzaci rázového kontaktního zatížení se používají jednosměrné spojky, které zvyšují hladkost při záběru převodových stupňů převodovky.

Pro vaši informaci! Většina moderních hydromechanických automatických převodovek má funkci automatického vypnutí měniče momentu při jízdě rychlostí nad 20-25 km/h. To umožňuje výrazně snížit ztráty spojené s přenosem točivého momentu, zejména při vysokých otáčkách, kdy hydraulické ztráty rostou rychleji než mechanické.

O měniči momentu

Základem hydromechanického automatu je měnič točivého momentu. V hydromechanické automatické převodovce totiž plní podobnou roli jako spojka v běžném autě – přenáší točivý moment z motoru na převodovku.

Jak je vidět z obrázku, zařízení měniče točivého momentu je poměrně jednoduché a obsahuje tři speciálně tvarovaná kola:

• čerpací jednotka, která komunikuje mezi motorem a měničem točivého momentu;
• turbína, která komunikuje s (primárním) hřídelem převodovky;
• reaktor, navržený pro zvýšení točivého momentu.

Všechny tyto turbíny jsou uzavřeny speciálním pláštěm a ze tří čtvrtin ponořeny v oleji, vyplňujícím vnitřní objem. Takto funguje hydromechanický pohon – kolo čerpadla, které přijímá točivý moment od motoru, se otáčí a usměrňuje tok oleje na kolo turbíny, které roztáčí a působí silou na hřídel převodovky.

Olej cirkuluje po složité dráze – od vnější části prstence čerpadla k vnější části prstence turbíny a poté středem zařízení zpět do prstence čerpadla. Důsledkem tohoto pohybu je hydromechanický přenos točivého momentu na převodovku od motoru.

Tento hydromechanický pohon má zvláštní vlastnost – díky přítomnosti třetího, reaktorového kola, je možné zvýšit přenášený točivý moment. To se děje kvůli jeho umístění ve středu měniče točivého momentu.

Když se provádí hydromechanický přenos točivého momentu, proud oleje z turbínového kola je směrován do středu zařízení a poté se vrací zpět do kola čerpadla. V jeho dráze je však umístěno reaktorové kolo a proudění, vyvíjející na něj tlak, vyvolává na jeho straně odezvu, která působením na turbínu zvyšuje točivý moment přenášený z čerpacího kola.

Tento dodatečný náraz, ke kterému dochází při přenosu hydromechanického výkonu z motoru, způsobuje jeho zvýšení. Velikost zesílení závisí na rozdílu otáček mezi koly měniče momentu, čím je větší, tím bude výraznější. To se hodí zejména při rozjezdu, kdy dochází k hydromechanickému přenosu výkonu z motoru naprázdno na stacionární převodovku.

Velmi užitečným faktem je, že hydraulický pohon automaticky nastavuje požadovaný převodový poměr mezi koly a motorem, a to v důsledku změny velikosti tlaku kapaliny při jejím přenosu mezi tlakem a kotouči turbíny.

Rozsah takové změny je však poměrně malý a není možné pomocí hydromechanického pohonu přerušit spojení mezi převodovkou a motorem, takže měnič momentu pracuje v sérii s planetovou převodovkou, což eliminuje nedostatky.

Výhody a nevýhody automatické převodovky

1. Žádné manuální řazení;
2. Zajišťuje rovnoměrné napájení.

Vozy s automatickým řazením jsou obzvláště hladké. Když řidič nemusí řadit ručně, proces řízení vozidla se zjednoduší. Nevýhodou je složitější konstrukce převodovek a jejich velká hmotnost. Mezi nevýhody patří nižší účinnost, která snižuje spotřebu paliva vozidla. Jedná se o nejjednodušší verzi hydromechanické převodovky a dnes jsou na osobních vozech instalovány pokročilejší modely.

Automatická převodovka je velkým konkurentem manuální převodovky. Pokud byl dříve instalován na vozech střední a prémiové třídy, dnes stále více výrobců automobilů vyrábí produkty s automatickými převodovkami, které je neustále modernizuje a nabízí inovativní, high-tech řešení. Neznalý automobilový nadšenec v těchto věcech však může mít při výběru převodovky určité potíže. Zkusme na to přijít a pochopit, jak určit typ automatické převodovky, přičemž si všimneme klíčových vlastností každého z nich, výhod a nevýhod.

Převodovka a její druhy

Existují čtyři typy automatických převodovek, které se instalují na moderní vozidla – hydraulické, robotické, předselektivní a variabilní. Při výběru vozidla byste měli věnovat zvláštní pozornost převodovce vozidla, protože na ní závisí váš budoucí vztah k vašemu vozidlu. Je zřejmé, že použití automatické převodovky značně zjednodušilo proces řízení automobilu. Řidič nemusí manipulovat se spojkovým pedálem, což výrazně zvyšuje komfort při řízení vozu. Zároveň existuje několik faktorů, které by měl znát každý, kdo se rozhodl pro koupi vozu s automatickou převodovkou, a také pochopit rozdíly mezi jejími hlavními typy.

Hydromechanický „automatický“

Vůbec prvním typem automobilové převodovky představeným světu je hydromechanická automatická převodovka. Přítomnost měniče točivého momentu znamená naprostý nedostatek komunikace mezi spalovacím motorem a koly. Točivý moment je přenášen pracovní kapalinou a 2 turbínami.

Hydromechanický automat byl nejprve jakýmsi tandemem mechanicko-hydraulických systémů, ale po jeho vybavení elektronickými prostředky došlo k vážným změnám. Elektronika výrazně rozšířila možnosti hydraulického automatu. Dostal více rychlostních stupňů, bylo možné řadit ručně a používat ekonomický, zimní a sportovní režim.

Výhody a nevýhody hydraulického automatu

Tento typ automatické převodovky má řadu výhod:

• pohodlné řízení;
• dlouhá životnost (od 100 do 500 tisíc km);
• žádné couvání vozidla při pohybu z klidu;
• Různé režimy rozšiřují možnosti řízení auta v různém počasí a stavu vozovky.

Kromě toho tento typ automatické převodovky není bez nevýhod:

• nákladná výroba;
• vyžaduje pravidelnou údržbu;
• není možné nastartovat auto „z tlačníku“;
• Oproti manuální převodovce je vyšší riziko poruchy;
• sklon k přehřívání.

převodovka CVT

Z řady dobrých důvodů je převodovka CVT méně žádaná než hydraulická automatická převodovka. Tento typ automatické převodovky není vybaven pevnými rychlostmi. Na rozdíl od „klasické“ převodovky nemá CVT převodovku s daným počtem stupňů. Variátor se zároveň vyznačuje plynulou jízdou, protože nedochází k žádné změně převodového stupně. Vzhledem k tomu, že otáčky motoru jsou udržovány na stejné úrovni, není pozorováno žádné prudké zvýšení nebo snížení. CVT, stejně jako hydraulický automat, má režimy jako ekonomický, zimní, sportovní a tiptronic.

Výhody a nevýhody variátoru

Tento typ automatické převodovky má řadu významných výhod:

• optimální provozní režim spalovacího motoru;
• zajištění pohodlí při řízení vozidla – žádné trhání nebo otřesy;
• účinnost paliva;
• jednoduchost designu;
• dobrá dynamika zrychlení.

Mezi nevýhody variátoru je třeba zdůraznit:

• malý provozní zdroj;
• drahé opravy a údržba;
• velmi nákladná výroba;
• nuance v provozu počítače, který řídí CVT.

Robotický kontrolní bod

Dalším typem automatické převodovky je robot MTA nebo DSG. Tento typ automatické převodovky je konstrukčně podobný mechanické verzi, ale z hlediska ovládání se jedná o „automatickou“. Jde o „mechaniku“ řízenou robotickou převodovkou, která vypíná spojku a řadí rychlostní stupně podle zavedených algoritmů.

Existují dva typy robotických převodů: hydraulické a elektrické. První funguje prostřednictvím elektrických ventilů a hydraulických válců. Takové automatické převodovky jsou vybaveny sportovními vozy. Druhý typ je pomalý a zároveň ekonomický. Poháněno servy. Tento typ převodovky lze nalézt u levných vozidel.

Klady a zápory robotického boxu

Uveďme hlavní výhody tohoto typu převodovky:

• nízké výrobní náklady;
• dobrá dynamika zrychlení;
• přepínání provozní rychlosti;
• úspora paliva.

Robotická převodovka přitom není bez nevýhod. Kromě toho existuje mnohem více negativních stránek:

• nepohodlí v ovládání při agresivní jízdě;
• nesprávná obsluha v případě chyb;
• vysoká cena;
• couvání vozidla při startu;
• při řazení může docházet ke zpožděním;
• nižší životnost než u hydromechanického typu.

Možná, že v blízké budoucnosti bude možné „robota“ dostat na novou úroveň vývoje.

Předselektivní převodovka

Tento typ dvouspojkové převodovky je více high-tech protějškem k robotizované převodovce. Nevýhody svých předchůdců však nemá. Konstruktéři konvenčně umístili dvě manuální převodovky do jedné skříně. Jeden z nich má sudé, druhý liché převody. Při změně převodového stupně se pracovní spojka okamžitě odpojí, zatímco další sepne stejně rychle. Navíc to skoro není cítit.

Klady a zápory předselektivního boxu

Mezi zřejmé výhody patří následující:

• pohodlí při používání;
• palivová účinnost,
• schopnost vyrovnat se s těžkými břemeny;
• vynikající dynamika zrychlení.

Tento typ automatické převodovky má však řadu nevýhod:

• malý provozní zdroj;
• pracná a nákladná výroba;
• vyžaduje vysoce kvalifikovanou údržbu.

Hlavní rozdíly

Automobilky se snaží výrazně zjednodušit celý proces řízení vozidla. Proto je robot vybaven voličem a pomocnými režimy, jako je CVT nebo „klasická“ převodovka.

Pokud nevíte, jak určit typ automatické převodovky, existuje několik účinných způsobů. Když se auto pohybuje, každý z nich se chová jinak:

• jednokotoučová robotizovaná automatická převodovka dokáže v nízkých rychlostech plynule řadit, ale ve vysokých pociťuje řidič rázy;
• Při řazení nedochází k žádnému škubání variátoru;
• v případě předselektivního robota a hydraulického automatu v režimu D je možný mírný tlak.

Chcete-li určit typ automatické převodovky, můžete se také podívat do servisní příručky vašeho vozu. Obvykle obsahuje zkratku: AT znamená, že máte obyčejnou automatickou převodovku s hydraulickým pohonem, CVT znamená variátor.

DŮLEŽITÉ. Při provozu automobilu byste měli vzít v úvahu určité nuance konkrétní automatické převodovky v závislosti na jejím typu. Nezapomeňte také, že pro zvýšení životnosti jednotky musíte přísně dodržovat pravidla údržby „stroje“.

Shrnout

Obrovský výběr automatických převodovek vám umožňuje vybrat si automatickou převodovku tak, aby vyhovovala vašemu vozu a stylu jízdy. Řidiči sedanů a malých vozidel budou těžit z převodovky CVT. Majitelé vozů s okem na působivý kilometrový výkon by měli dát přednost hydraulické automatické převodovce. A pro sportovní vozy by nejlepší možností byl „robot“ s dvojitou spojkou.