Top Banner
Moduł 2 Układ przeniesienia napędu – sprzęgła i skrzynki biegów 1. ZADANIA SPRZĘGIEŁ SAMOCHODOWYCH I ICH RODZAJE 2. SPRZĘGŁO ELEKTROMAGNETYCZNE I HYDROKINETYCZNE 3. ZADANIA I RODZAJE SKRZYNEK BIEGÓW 4. PÓŁAUTOMATYCZNA SKRZYNIA BIEGÓW
21

Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Aug 09, 2015

Download

Education

Szymon Konkol
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Moduł 2

Układ przeniesienia napędu – sprzęgła i skrzynki biegów

1. ZADANIA SPRZĘGIEŁ SAMOCHODOWYCH I ICH RODZAJE2. SPRZĘGŁO ELEKTROMAGNETYCZNE I HYDROKINETYCZNE3. ZADANIA I RODZAJE SKRZYNEK BIEGÓW4. PÓŁAUTOMATYCZNA SKRZYNIA BIEGÓW

Page 2: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

5. MECHANIZMY SYNCHRONIZUJĄCE6. AUTOMATYCZNA SKRZYNIA BIEGÓW

W   tym   module  zostaną   omówione   dwa   podzespoły   wchodzące   w   skład   układuprzeniesienia napędu. Będą tu szczegółowo omówione sprzęgła oraz skrzynki przekładniowestosowane   w   pojazdach   samochodowych.   Przedstawiona   zostanie   budowa   oraz   zasadadziałania poszczególnych zespołów.

1. ZADANIA SPRZĘGIEŁ SAMOCHODOWYCH I ICH RODZAJE

1) Zadania sprzęgła samochodowego: • łączy silnik ze skrzynią biegów,• chwilowo odłącza napęd od silnika,• umożliwia łagodne ruszanie pojazdu,• umożliwia zmianę biegów,• eliminuje drgania silnika(tłumiki drgań skrętnych)• zabezpiecza elementy układu napędowego przed nadmiernym obciążeniem.

2) Rodzaje sprzęgiełPodział sprzęgieł ze względu na sposób działania:

• cierne,• elektromagnetyczne,• hydrokinetyczne.

Podział sprzęgieł ciernych ze względu na konstrukcję:• jednotarczowe,• dwutarczowe,• wielotarczowe.

Podział ze względu na sposób sterowania:• sprzęgła samoczynne (odśrodkowe i automatyczne),• ze sterowaniem mechanicznym (pedał, linka, dźwignia),• ze sterowaniem hydraulicznym (pedał, pompa, przewody),• ze sterowaniem pneumatycznym (pedał z zaworem, sprężarka, przewody),• ze sterowaniem elektronicznym.

1) Klasyczne sprzęgło cierneSprzęgło w samochodzie składa się z trzech podstawowych elementów. Są nimi: 

• tarcza sprzęgła, • docisk sprzęgła,• łożysko sprzęgła. 

Koło zamachowe to element, który łączy układ sprzęgła z silnikiem. Jego główną roląjest przełożenie napędu z wału korbowego na sprzęgło.

2

Page 3: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Rys 2.1. – Budowa sprzęgła

Źródło: http://www.sprzeglo.com.pl/artykulyporady/sprzegla/budowasprzeglasamochodowego/

Tarcza sprzęgła  posiada okładziny cierne przymocowane za pomocą nitów lub kleju ielementów sprężystych, aby wyeliminować szarpanie w trakcie ruszania z miejsca. Okładzinymuszą   mieć   bardzo   dobrą   odporność   na   ścieranie   oraz   wysoką   temperaturę.   Materiałyużywane do produkcji  tego elementu to zazwyczaj włókna węglowe, materiały organiczneczy włókna szklane.   Istnieją   również  okładziny  wykonane ze  spieków metalowych,  któreznajdują   zastosowanie   w   silnie   obciążonych   układach   sprzęgła,   np.   w   samochodachsportowych. Ponadto tarcza sprzęgła zawiera również tłumik drgań skrętnych – stosuje się gow   celu   ograniczenia   drgań   przekładanych   z   silnika   na   skrzynię   biegów.   Tarcza   posiadawycentrowany frezowany otwór, za pomocą  którego łączy się z wałkiem sprzęgłowym. Wsamochodach spotykane są zarówno jednotarczowe sprzęgła jak i dwutarczowe albo nawettrzytarczowe – ostatnie 2 typy stosuje się w silnie obciążonych układach sprzęgła takich jaksamochody   rajdowe,   gdzie   temperatura   jest   wyższa   niż   podczas   standardowej   jazdy,   aodporność na ścieranie jest czynnikiem decydującym o sukcesie zawodników.

Docisk sprzęgła  jest odpowiedzialny za odpowiednie dociskanie tarczy sprzęgłowej dokoła   zamachowego.  Współpracuje  bezpośrednio   z   tarczą   sprzęgła,   a  pracując  w wysokiejtemperaturze   musi   posiadać   zdolność   szybkiego   odprowadzania   ciepła.   Docisk   sprzęgłaposiada  osłonę,  która   łączy element  współpracujący  z  tarczą   sprzęgła  za  pomocą   sprężynpłytkowych (sprężyna talerzowa), które z kolei dociskają bądź odsuwają docisk w stosunkudo   tarczy   sprzęgła   w   chwili   rozłączenia   napędu   sprzęgła   oraz   w środkowują   docisk   wobudowie.  Docisk sprzęgła obraca się wraz z kołem zamachowym  i jest przymocowany doniego   na   stałe.   Posiada   możliwość   przesuwania   się   wzdłuż   osi   sprzęgła   w   chwili   jegowłączenia lub rozłączenia.

Łożysko oporowe naciska na sprężynę talerzową docisku, wówczas między elementamisprzęgła   powstaje   niewielki   luz   następuje   odsunięcie   tarczy   dociskowej   od   tarczysprzęgłowej. Tak właśnie następuje rozłączenie sprzęgła. Łożysko jest osadzone centralnie wosi sprzęgła,  prowadzone na tulei  zamocowanej zazwyczaj  do skrzyni biegów. Dzięki sile

3

Page 4: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

tarcia pomiędzy elementami sprzęgła napęd jest przekazywany do skrzyni biegów. W składmechanizmu wyciskowego sprzęgła wchodzi również pedał sprzęgła, który jest połączony zwidełkami   przesuwającymi   łożysko.   Sterowanie   to   może   odbywać   się   mechanicznie   lubwspółcześnie coraz częściej hydraulicznie.

Zasada działania sprzęgłaDo części wału korbowego pracującej na zewnątrz bloku silnika przykręcone jest koło

zamachowe.  Z  kolei  do  koła   zamachowego  zamontowana   jest   tarcza  dociskowa  sprzęgła(docisk). Silnik, podczas swojej pracy wytwarza moment obrotowy, który za pośrednictwemkoła zamachowego oraz docisku przenoszony jest na tarczę sprzęgłową. Wałek sprzęgłowy to element wystający ze skrzyni biegów, który posiada wycięte frezy odstrony   sprzęgła,   na  które  montuje   się   tarczę   pomiędzy  kołem zamachowym a  dociskiemsprzęgła. Tarcza sprzęgłowa poza tym, że wraz ze wszystkimi elementami sprzęgła wykonujeruch obrotowy, to dodatkowo wykonuje także ruch przesuwny po wałku sprzęgła. Powodujeto  rozłączanie   lub   załączanie   napędu.   Nacisk   na   tarczę   sprzęgłową   wywołuje   sprężynatalerzowa docisku sprzęgła, natomiast ruch powrotny zapewniają sprężyny tarczy dociskowejumieszczone   w   jej   obudowie.   Ruch   obrotowy   tarczy   sprzęgła   przekazywany   jest   z   kołazamachowego na wałek sprzęgłowy na zasadzie tarcia. Następnie ruch obrotowy przenosi siędo  skrzyni biegów  i dalszych peryferii układu napędowego. Gdy  wciskamy pedał sprzęgła,następuje  odłączanie   sprzęgła.  Wówczas  widełki   i   łożysko  sprzęgła  powodują  odciąganietarczy dociskowej i zwolnienie tarczy sprzęgłowej. Następuje zmniejszenie bądź kompletnybrak   przylegania   tarczy   sprzęgłowej   do   koła   zamachowego.   Można   wówczas   zatrzymaćpojazd   lub   zmienić   bieg.   Przy  puszczeniu   pedału   sprzęgła,   sprężyny   zamontowane   wobudowie   tarczy   dociskowej   poprzez   rozprężenie   wciskają   ją   i   pchają   w   stronę   kołazamachowego, przez co również tarcza sprzęgła przylega do koła zamachowego i obraca sięrazem z nim.

2) Inne odmiany sprzęgieł ciernychSprzęgło   odśrodkowe  jest   to  sprzęgło,   którego   zasada   działania   polega   na   tym,   że

podczas   wzrostu   prędkości   obrotowej   wału   korbowego   silnika   rośnie   siła   odśrodkowadziałająca  na  wirujące  ciężarki,  co  powoduje  wzrost  nacisku  tarczy  dociskowej  na   tarczęsprzęgła.  Analogicznie, przy zmniejszeniu prędkości obrotowej wału korbowego silnika maleje siłaodśrodkowa a  co za  tym idzie  słabnie  zacisk  tarczy sprzęgła   i  następuje  samoczynne  rozłączeniesprzęgła.  W sprzęgłach odśrodkowych włączenie lub wyłączenie sprzęgła następuje wskuteksiły odśrodkowej.

Sprzęgło półodśrodkowe  jest  to  sprzęgło,  w którym siła docisku między elementaminapędzanym i napędzającym jest spowodowana łącznym działaniem sprężyn dociskowych isiły   odśrodkowej   działającej   na   wirujące   ciężarki.   Sprężyny   dociskowe   zaciskają   tylkoczęściowo tarczę sprzęgła. Ostatecznie zaciśnięcie tarcz następuje pod działaniem momentuwywołanego przez siłę odśrodkową wirujących ciężarków. Docisk tarcz jest zmienny i zależyod   prędkości   obrotowej   wału   korbowego.   Ciężarki   są   zwykle   umieszczone   na   końcachdźwigienek, które służą do wyłączania sprzęgła oraz do dociskania tarcz podczas pracy. Dozalet tych sprzęgieł należą: duża elastyczność włączenia, możliwość wyłączenia przy małejprędkości   obrotowej.   Natomiast   do   wad   należą:   skłonność   do   poślizgu   podczas   małejprędkości, co powoduje, że sprzęgło nie zabezpiecza w sposób właściwy układu napędowego.

4

Page 5: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

3) Sterowanie sprzęgłemMechaniczny układ sterowania – ruch pedału sprzęgła i siła do niego przyłożona zostaje

przeniesiony na łożysko wyciskowe za pośrednictwem zestawu dźwigni i cięgien.Hydrauliczny układ sterowania – połączona z pedałem sprzęgła pompa jest połączona

przewodami z siłownikiem. Siłownik jest sprzężony z dźwignią sterującą położeniem łożyskawyciskowego. Naciśnięcie pedału sprzęgła powoduje przesunięcie tłoka w pompie. Ciecz jestprzetłaczana   do   siłownika,   co   powoduje   przesunięcie   za   pomocą   dźwigni   łożyskawyciskowego.

System elektronicznego sterowania sprzęgłem Wyciskające łożysko oporowe przesuwane jest siłownikiem hydraulicznym.

Odpowiednie ciśnienie płynu roboczego w instalacji zapewnia oddzielna pompa hydrauliczna.Dopływ   płynu   do   siłownika   dozowany   jest   bezstopniowo   przy   pomocy   elektryczniesterowanego zaworu. Impulsy powodujące otwieranie i zamykanie zaworu nadawane są przezcentralną   elektroniczną   jednostkę   sterującą   samochodu.   Samochód   rusza   natychmiast   powłączeniu biegu dźwignią,   jednakowo płynnie z góry, jak i pod górę.  Podczas k olejnychzmian biegów obroty silnika zmniejszane są samoczynnie.

2. SPRZĘGŁO ELEKTROMAGNETYCZNE I HYDROKINETYCZNE

1) Sprzęgło elektromagnetyczneSprzęgło   elektromagnetyczne   pracuje   wskutek   działania   pola   magnetycznego,   które

wytwarza   elektromagnes,   pobierający   prąd   elektryczny   z   instalacji   samochodu.   Przerwaw obwodzie   elektrycznym   (powoduje   wyłączenie   albo   włączenie   sprzęgła.   Przerywaczobwodu elektromagnesu instaluje się zwykle na dźwigni zmiany biegów, a więc poruszeniedźwigni powoduje przerwanie lub włączenie dopływu prądu do elektromagnesu i włączenielub wyłączenie sprzęgła. Zaletą sprzęgła elektromagnetycznego jest stopniowe włączanie, coumożliwia   płynne   ruszenie   samochodu   z   miejsca.   Wadą   tego   sprzęgła   jest   dośćskomplikowana  budowa  i   zależność  pracy   sprzęgła  od   instalacji  elektrycznej   samochodu,której   usterki   są   stosunkowo najczęstsze.  Sprzęgła   elektromagnetyczne  dzielimy  na  dwiegrupy.  Do pierwszej  grupy zaliczamy sprzęgła  z   tarczami  ciernymi  dociskanymi  wskutekdziałania   pola   magnetycznego.   Do   drugiej   grupy   należą   sprzęgła,   w których   elementysprzęgane   są   ze   sobą   przez   substancję   tężejącą   w   polu   magnetycznym,   zwykle   pastęferrytyczną lub sproszkowany metal. 

2) Sprzęgło hydrokinetyczneSprzęgło  hydrokinetyczne.  W wielu  współczesnych  samochodach  stosuje  się   sprzęgła

hydrokinetyczne,   przekazujące   napęd   tylko   wskutek   naporów   cieczy,   a   więc   bezmechanicznego połączenia elementu napędzającego z elementem napędzanym. W sprzęgłotakie wyposażony jest m. in. samochód ZIM. Zasada działania sprzęgła hydrokinetycznego:na wale korbowym silnika osadzony jest wirnik w kształcie pierścienia, zaopatrzony w prostepromieniowo   rozmieszczone   łopatki,   zwany   pompą.   Podobny   wirnik,   zwany   turbiną,osadzony jest na wałku napędzanym (sprzęgłowym). Oba wirniki wbudowane są naprzeciwsiebie i szczelnie zamknięte w obudowie wypełnionej w 8590% lekkim olejem mineralnym,mieszaniną oleju silnikowego z naftą (około 95% nafty) lub olejem roślinnym. Podczas pracysilnika pompa obraca się   i  ciecz znajdująca się  pomiędzy jej   łopatkami pod wpływem siłodśrodkowych jest odrzucana na łopatki turbiny i wywiera na nie napór zmuszający turbinę

5

Page 6: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

do obracania się w ślad za pompą. Sprzęgło zaczyna przenosić napęd dopiero wówczas, gdynapór cieczy jest dostatecznie silny, czyli przy około 600 obr./min pompy. 

3. ZADANIA I RODZAJE SKRZYNEK BIEGÓW

1) Zadania skrzynek biegów   • Łączy sprzęgło z wałem lub mostem napędowym.• Trwale rozłącza napęd.• Umożliwia jazdę z różnymi prędkościami.• Reguluje   siłę   napędową   na   kołach   (przy   czym   wartość   ta   jest   odwrotnie

proporcjonalna do prędkości pojazdu).• Umożliwia jazdę do tyłu.

2) Rodzaje skrzynek biegów   Skrzynki biegów manualne (mechaniczne) o trzech odmianach:

• z kołami zębatymi przesuwnymi,• z kołami stale zazębionymi (posiadające sprzęgła i synchronizatory),• kombinowane.Skrzynki biegów półautomatyczne (sekwencyjne)Skrzynki biegów automatyczne

3) Przełożenie pojedynczej przekładni zębatej   Przełożeniem „i” przekładni nazywamy stosunek liczby zębów koła napędzanego

do liczby zębów koła napędzającego.

                        i = =

gdzie:n1 – prędkość obrotowa wału napędzającego,n2 – prędkość obrotowa wału napędzanego,z 1 – ilość zębów koła napędzającego,z 2 – ilość zębów koła napędzanego.

4) Rodzaje przekładni w zależności od przełożenia   Przekładnie zwalniające (redukcyjne), gdy i > 1 (bo z2 > z1).Przekładnie przyspieszające, gdy i < 1 (bo z2 < z1).Przekładnie normalna, gdy i = 1.Największe   zastosowanie   w   pojazdach   samochodowych   mają   stopniowe   skrzynki  

biegów pozwalające uzyskiwać od 4 do 6 wartości przełożeń (biegów), powodujących zmianyprzełożeń w zakresie od i = 5 do i = 0,7.

Manualna skrzynia biegów 

6

Page 7: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Podczas   pracy   silnika   moment   obrotowy   pozostaje   prawie   stały,   podczas   gdy   mocwyjściowa zwiększa się proporcjonalnie do prędkości obrotowej. Jednak do rozpoczęcia jazdylub wjazdu na wzniesienie pojazd potrzebuje znacznie większego momentu obrotowego niżpodczas jazdy po płaskiej drodze, nawet z dużą szybkością. Dlatego w samochodach stosujesię  przekładnię  umożliwiającą  zmianę  momentu obrotowego silnika  na moment  obrotowyprzekazywany na koła, odpowiadający warunkom jazdy. Przekładnia taka, nazywana skrzyniąbiegów, jest przekładnią  stopniową  pozwalającą  na uzyskanie najczęściej 5 lub 6 wartościprzełożeń. Przekładnia umożliwia także jazdę do tyłu dzięki odwróceniu kierunków obrotów,ponieważ silnik z powodu swojej budowy nie może pracować w kierunku odwrotnym.

W   samochodach   z   silnikiem   umieszczonym   poprzecznie   z   przodu   i   napędemprzekazywanym na koła przednie skrzynia biegów stanowi jeden zespół z przekładnią głównąi mechanizmem różnicowym. Skrzynia ma dwa wałki: napędowy i główny. Jeden wałek maosadzone  na  stałe  koła  zębate,  z  których  każde  jest  na  stałe  zazębione  z  kołem zębatymobracającym się   swobodnie na drugim wałku.  Liczba par kół  zębatych odpowiada liczbieprzełożeń. 

Rys. 2.2 – Wałki skrzyni biegów

Źródło: Materiały szkoleniowe „Serwis motoryzacyjny”

Przenoszenie   momentu   obrotowego   z   wałka   napędowego,   połączonego   sprzęgłemz wałem   korbowym   silnika,   na   wałek   główny   zaczyna   się   dopiero   po   połączeniuułożyskowanego   koła   zębatego   z   wałkiem,   na   którym   jest   osadzony.   Aby   połączenie   toodbywało  się  płynnie,  potrzebny  jest  synchronizator,  który wyrówna prędkości.  Działaniesynchronizatora   polega   na   tym,   że   najpierw   jego   część   cierna   o   kształcie   stożkowymwyrównuje   obroty   obu   łączonych   elementów   (dzięki   poślizgowi   dociskanych   wzajemniepowierzchni),  a potem część  zębata zapewnia ich sztywne połączenie.  Przesuwaniem tuleisynchronizatora steruje kierowca, wybierając przełożenia za pomocą dźwigni zmiany biegów.Dlatego skrzynię tego typu nazywamy manualną. Bieg wsteczny wymaga dodatkowego wałkai koła zębatego, które jest wsuwane działaniem kierowcy pomiędzy koła wałków napędowegoi głównego, by zmienić kierunek obrotów wałka głównego. W obudowę skrzyni biegów jestwkręcony włącznik świateł cofania.

W samochodach z silnikiem umieszczony z przodu i  napędem na koła  tylne skrzyniabiegów jest trzywałkowa, posiada wałek sprzęgłowy i wałek główny ustawione w jednej linii

7

Page 8: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

oraz wałek pośredni. W większości skrzyni wałek pośredni ma stałe koła zębate, natomiastkoła zębate osadzone obrotowo i synchronizatory ma wałek główny. Przekładnia główna imechanizm różnicowy są wtedy umieszczone w osi tylnej.

Rys 2.3 – Skrzynia biegów

Źródło: Materiały szkoleniowe „Serwis motoryzacyjny”

Działanie skrzynki biegów z kołami zębatymi przesuwnymiMoment obrotowy odbierany z silnika jest wprowadzany do skrzynki biegów przez wałek

sprzęgłowy  I, a następnie przez parę stale zazębionych kół zębatych  z1  i  z2  kierowany nawałek   pośredni  II.   Z   tego   wałka   napęd   jest   przekazywany   na   wałek   główny  III  przezodpowiednią, sprzęganą w zależności od biegu, parę kół zębatych.

Rys. 2.4 – Działanie skrzynki biegów z kołami zębatymi przesuwnymi

8

Page 9: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Źródło: Materiały własne

Działanie skrzynki biegów z kołami stale zazębionymiMoment   obrotowy   z   silnika   jest   doprowadzany   do   skrzynki   biegów   wałkiem

sprzęgłowym  I,  a  następnie przez parę  kół  zębatych  z1  i  z2  – jest  przenoszony na wałekpośredni II. Stale zazębione pary kół zębatych (z3 i z4; z5 i z6; z8 i z9) powodują obracanie siękół zębatych z4,  z6 i  z9, ale dzięki łożyskowaniu tych kół nie wprawiają one w ruch wałkagłównego  III.   Dopiero   przesunięcie   w   prawo   lub   w   lewo   sprzęgła   zębatego  S1  lub  S2spowoduje   sprzężenie   kół   z   wałkiem   głównym   i   przeniesienie   momentu   przez   skrzyniębiegów.

Rys. 2.5 – Działanie skrzynki biegów z kołami stale zazębionymi

Źródło: Materiały własne

9

Page 10: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

4. PÓŁAUTOMATYCZNA SKRZYNIA BIEGÓW

Ogólne   określenie   skrzyni   biegów,   w   której   część   czynności   związanych   ze   zmianąbiegów jest zautomatyzowana. Istnieją dwa podstawowe rodzaje półautomatów:

• z automatycznym sprzęgłem i ręcznym wyborem przełożenia oraz • z   automatycznym   załączeniem   przełożenia   uruchamianym   przez   naciśnięcie

i puszczenie sprzęgła. 

W pierwszym, najpowszechniejszym przypadku praca sprzęgła jest zautomatyzowana izmiana  biegów odbywa się   tylko  poprzez   i  odpuszczenie  gazu   i  przesuwanie   lewarka  wodpowiednie   położenie.   W   podstawowym   rozumieniu   więc   półautomat   to   skrzynkacałkowicie mechaniczna, konstrukcyjnie identyczna z tzw. manualną skrzynią  biegów, tylkosposób wybierania lub załączania przełożeń jest inny. 

W   zautomatyzowanych   systemach,   nazywanych   zależnie   od   marki   pojazdu:   AMT,Sportshift,   R   Tronic,   Sensodrive,   Allshift,   Softip,   Easytronic   oraz   SMG,   zewnętrznymechanizm sterowania   sprzęgła   składa   się   z   silnika  elektrycznego  poruszającego  poprzezprzekładnię   ślimakową   klasyczne   widełki   współpracujące   z   łożyskiem   wysprzęglającym.Odpowiednie impulsy prądowe wysyłane są do silnika przez mikroprocesorowy sterownik,reagujący  na   sygnały  otrzymywane   z   czujników:  położenia  dźwigni   zmiany  biegów   (lubprzycisków   umieszczonych   na   kole   kierownicy),   prędkości   obrotowej   wału   korbowego   iaktualnej   prędkości   jazdy.  Na   tej   podstawie   sterownik   realizuje   płynne   ruszanie   z   biegupierwszego   lub  wstecznego   i  krótkie  wysprzęglenia  na  czas  zmiany  pozostałych  biegów.Roboczy skok łożyska wysprzęglającego może być przy tym rozwiązaniu minimalny, czylipowodujący bardzo krótką przerwę w przenoszeniu napędu (okres rozłączenia sprzęgła), cozapewnia bardzo szybką zmianę biegów.

Elektryczny   nastawnik   skrzyni   biegów   wyposażony   jest   w   dwa   silniki   elektryczne,z których pierwszy służy do ustalania ścieżki zmiany biegów (I – II, III – IV, V – wsteczny), adrugi   –   do   włączania   konkretnego   biegu   z   pozycji   neutralnej   lub   jego   wyłączania.Rozwiązanie   to   umożliwia   włączanie   biegów   w   dowolnej   kolejności,   a   synchronizacjakażdego z nich realizowana jest w sposób szybki i płynny. Uruchomienie silnika w pojeździewyposażonym w  tego  typu  skrzynię  biegów możliwe   jest   (tak  samo  jak  w pojazdach  zeskrzyniami   automatycznymi)   wyłącznie   przy   wciśniętym   pedale   hamulca   i ustawieniudźwigni wyboru biegów w pozycji neutralnej.

Jeśli   system   opiera   się   na   ręcznym   wyborze   biegów,   wszystkie   położenia   dźwigniznajdują się w jednej płaszczyźnie. Skrzynie na niższe biegi przełącza się ruchem dźwigni wdół, a na wyższe przesuwając ją w górę. W wielu systemach zamiast dźwigni stosowane sąprzyciski  na  kierownicy,  wykonujące   te   same zadania.  Nie   trzeba  przy zmianach  biegówużywać   pedału   przyspieszenia,   ponieważ   jego   funkcje   realizowane   są   wówczasautomatycznie przez elektroniczny sterownik elektrycznego nastawnika skrzyni. Przy zmianiebiegu na  wyższy  sterownik  automatycznie  dostosowuje   też  prędkość  obrotową   silnika  dowartości   przypisanej  wybranemu  przełożeniu  przy  danej   prędkości   jazdy.  Po   rozłączeniunapędu jeden z silników nastawnika skrzyni biegów dokonuje wyboru ścieżki zmiany biegów,a drugi silnik przełącza odpowiedni bieg. Po czym zostaje również włączone sprzęgło. Przyautomatycznym   wyborze   biegów,   urządzenie   sterujące   całkowicie   przejmuje   zadaniazwiązane ze zmianą przełożeń.

W systemach sterowanych hydraulicznie do obsługi sprzęgła służy centralny wysprzęglikzintegrowany   z   jednostronnym   siłownikiem   hydraulicznym.   Do   zmiany   biegówwykorzystywane   są   tłokowe   siłowniki   dwustronnego   działania.   Elektroniczne   sterowniki

10

Page 11: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

współpracują   wówczas   z   elektrozaworami   otwierającymi   i   zamykającymi   odpowiednieprzepływy płynu roboczego. W układzie takim niezbędna jest oczywiście pompa rotacyjnawspółpracująca z hydropneumatycznym akumulatorem ciśnienia.

5. MECHANIZMY SYNCHRONIZUJĄCE

Przy   włączaniu   przekładni   za   pomocą   sprzęgła   kłowego   lub   zębatego   występujeuderzenie, gdy prędkości obwodowe stykających się ze sobą części nie są jednakowe. W celuwyrównania   tych   prędkości   łączy   się   obie   części   pomocniczym   sprzęgłem   ciernym.   Powyrównaniu tych prędkości, czyli po przeprowadzeniu tzw. synchronizacji, włączone zostajesprzęgło zębate i to właśnie ono przenosi moment napędowy. Takie urządzenie złożone zdwóch sprzęgieł: ciernego i zębatego wraz z urządzeniem łączącym te sprzęgła nazywa sięsynchronizatorem.

Stosowane   obecnie   synchronizatory   można   podzielić   na   trzy   grupy:   proste,bezwładnościowe oraz synchronizatory elektroniczne.

Synchronizatory prosteSynchronizatory są to konstrukcyjnie małe sprzęgła, które włączane są i utrzymywane w

sprzęgnięciu   tak   długo,   jak   wydaje   się   to   konieczne   wykonującemu   zmianę   biegów.Włączanie i utrzymywanie w stanie sprzęgniętym wykonuje się za pomocą dźwigni zmianybiegów.

Synchronizatory proste mają  bardzo prostą konstrukcję,  ale jednocześnie pozwalają  nawłączenie   biegu   przed   całkowitym   wyrównaniem   prędkości   obrotowych   sprzęganychelementów.

Stosuje   się   rozwiązania   synchronizatorów   prostych   w   postaci   sprzęgieł   stożkowych,pierścieniowych lub wielopłytkowych. We wszystkich tych przypadkach sprzęgła muszą byćtak połączone ze sobą,  aby najpierw pracowało sprzęgło cierne,  a dopiero po wyrównaniuprędkości kątowych powinno nastąpić włączenie sprzęgła zębatego.

Synchronizatory bezwładnościoweSynchronizatory bezwładnościowe mają urządzenia blokujące, zapobiegające włączeniu

sprzęgła   zębatego   przed   wyrównaniem   prędkości   obrotowej   sprzęganych   elementów.   Wokresie   synchronizacji   siła   wywierana   na   sprzęgle   ciernym   może   być   w   tychsynchronizatorach dowolnie duża.

Rozróżniamy następujące rodzaje synchronizatorów bezwładnościowych:• z blokowaniem za pomocą poprzecznych elementów umieszczonych w otworze tulei, • z blokowaniem za pomocą podłużnych elementów umieszczonych w otworach tarczy, • z blokowaniem za pomocą wieńca zębatego, • z   samowzmacnianiem   o   działaniu   opartym   na   progresywnym   wzroście   momentu

tarcia.

Elektroniczna synchronizacja 

11

Page 12: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Problemy związane ze skrzynią  biegów i częściowo z jej synchronizacją  przy zmianiebiegów  mogą   być   rozwiązane   za  pomocą   urządzeń   elektronicznych,   dających  możliwośćpożądanych wyników, a mianowicie:

• pewność działania, • wyroby odpowiedniej jakości, • umiarkowane koszty. 

Przy   zastosowaniu   układu   elektronicznego   osiągany   stopień   kontroli   kolejnościposzczególnych czynności i czasu synchronizacji pozwala na bardzo prawidłową i szybszązmianę biegów bez udziału kierowcy.

Urządzenie elektroniczne otrzymuje sygnał o prędkości obrotowej wałka wejściowego iwyjściowego   skrzyni   biegów   i   powoduje   wyrównanie   tych   prędkości   na   poziomieodpowiadającym danemu położeniu.  Jeśli  prędkość  obrotowa wału korbowego silnika  jestzbyt   mała,   to   urządzenie   elektroniczne   daje   sygnał   do   siłownika,   który   natychmiastcałkowicie otwiera przepustnicę  i na odwrót, jeśli prędkość jest zbyt mała to przymyka ją.Sygnały urządzenia  elektronicznego  na przepustnicę  zastępują  oddziaływanie  kierowcy napedał gazu.

Czas przymknięcia i otwarcia przepustnic określany jest rozmaitymi czynnikami:• prędkością obrotową silnika przy zmianie biegów, • różnicą przełożeń, • momentem bezwładności mas synchronizowanych, • wielkością momentów napędowych. 6. AUTOMATYCZNA SKRZYNIA BIEGÓW

Automatyczne skrzynie biegów dzieli   się  na  dwa  typy,  które   różnią   się  między sobąbudową układu sterowania, przełączaniem biegów oraz sterowaniem układu mechanicznegosprzęgania wirnika pompy z wirnikiem turbiny przekładni hydrokinetycznej. Pierwszy z nichto typ z hydraulicznym sterowaniem, w którym wszystkie funkcje sterujące i kontrolne pełniąelementy   hydrauliczne,   drugi   zaś   posiada   sterowanie   elektroniczne,   wykorzystujące   danezgromadzone   w   pamięci   komputera   (ECU).   Układ   elektronicznego   sterowania   nie   tylkosteruje   pracą   systemu   przełączania   biegów   i   sprzęganiem   wirników   przekładnihydrokinetycznej,   ale   także   pełni   funkcję   diagnostyczną   oraz   zabezpiecza   przeduszkodzeniami.   Układ   ten   zwany   jest   ECT   (od   angielskiego  ElectronicallyControlledTransmission). Automatyczne skrzynie biegów ze sterowaniem hydraulicznym posiadają  wzasadzie taką samą budowę jak skrzynie ze sterowaniem elektronicznym. Różnią się one tylkosposobem przełączania biegów.

W porównaniu z mechanicznymi skrzyniami biegów, skrzynie automatyczne posiadająnastępujące zalety:

1) Zmniejszają   zmęczenie   kierowcy   poprzez   wyeliminowanie   konieczności   obsługisprzęgła i ręcznego przełączania biegów.

2) Automatycznie przełącza biegi, przy prędkościach odpowiadających warunkom jazdy,uwalniają   kierowcę   od   konieczności   opanowywania   trudnych   technik   jazdy,   jakobsługa sprzęgła.

3) Zapobiega   przeciążaniu   silnika   i   zespołu   napędowego,   ponieważ   są   one   ze   sobąsprzężone   w   sposób   hydrauliczny   (przez   przekładnię   hydrokinetyczną),   a   niemechaniczny, jak w przypadku zwykłej skrzyni biegów.

12

Page 13: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Automatyczne   zespoły   napędowe   dzielą   się   na   dwa   typy:   jeden   stosowany   wsamochodach z silnikiem z przodu i napędem na przednie koła (typ FF) i drugi, stosowanyw samochodach z silnikiem z przodu i napędem na tylne koła (typ FR).

Rys.   2.6   –   Automatyczne   zespoły   napędowe   stosowane   w   samochodach   typu   FF   (lewyrysunek) i samochodach typu FR (prawy rysunek),

Źródło: własne

Zespoły stosowane w samochodach typu FF są mniejsze od zespołów przeznaczonych dosamochodów typu FR. Wynika to z faktu, że muszą one zmieścić się wraz z silnikiem w jegokomorze   z   przodu   pojazdu.   Zespoły   stosowane   w   samochodach   typu   FR   posiadająprzekładnię   główną   (wraz   z   mechanizmem   różnicowym)   umieszczoną   w   oddzielnejobudowie,  podczas gdy w przypadku samochodów typu FF,  stanowi ona  jeden zespół  zeskrzynią biegów. 

Główne elementy składowe i ich funkcjeIstnieje wiele typów automatycznych skrzyń biegów, które w pewnym stopniu różnią się

między   sobą.  Niezależnie   jednak  od   tego,   ich  podstawowe  funkcje   i   zasada  działania   sązasadniczo   takie   same.   Automatyczna   skrzynia   biegów   składa   się   z   kilku   głównychelementów.

Aby  mogły  one  prawidłowo   realizowane   swoje   funkcje,   elementy   te  muszą   ze   sobąpoprawnie   współpracować.   Automatyczny   zespół   napędowy   składa   się   z   następującychgłównych elementów:

1) Przekładnia hydrokinetyczna.2) Planetarny zespół przekładniowy.3) Hydrauliczny zespół sterujący.4) Zespół połączeń mechanicznych.5) Przekładnia główna.6) Płyn automatycznej skrzyni biegów.

1) Przekładnia hydrokinetycznaPrzekładnia  hydrokinetyczna  znajduje  się  na wejściu  automatycznej   skrzyni  biegów i

poprzez   tarczę   napędową   przymocowana   jest   do   tylnej   części   wału   korbowego   silnika.Przekładnia   wypełniona   jest   płynem   do   automatycznych   skrzyń   biegów.   Zwiększa   onamoment wytwarzany przez silnik i przekazuje go dalej do zespół napędowego lub też działajako sprzęgło  hydrokinetyczne,  które   łączy  silnik  ze  skrzynią  biegów. W samochodach  zautomatyczną   skrzynią   biegów,   przekładnia   hydrokinetyczna   pełni   także   rolę   kołazamachowego  silnika.  Ponieważ  w  tego  typu pojazdach  ciężkie  koło  zamachowe nie   jest

13

Page 14: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

konieczne, jego rolę pełni tarcza napędowa, której zewnętrzny obwód ukształtowany jest wwieniec zębaty współpracujący z zębnikiem rozrusznika. Ponieważ tarcza napędowa obracasię z dużymi prędkościami wraz z wałem korbowym, jest ona bardzo dokładnie wyważana, coprzeciwdziała powstawaniu wibracji przy wysokich obrotach.

Funkcje przekładni hydrokinetycznej:• Zwiększa moment wytwarzany przez silnik.• Pełni rolę automatycznego sprzęgła, które łączy i rozłącza silnik ze skrzynią biegów.• Tłumi wibracje silnika i zespołu napędowego.• Pełni rolę koła zamachowego w celu zapewnienia równomiernej pracy silnika.•  Napędza pompę olejową hydraulicznego układu sterowania.

Rys. 2.7  Budowa przekładni hydrokinetycznej

14

Page 15: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

http://www.eautonaprawa.pl/artykuly/2010/przekladniaydrokinetyczna.html

Zasada działania przekładni hydrokinetycznej

Przełożenie dynamiczneMoment   przekładni   hydrokinetycznej   rośnie   proporcjonalnie   do   wielkości   przepływu

wirowego.   Oznacza   to,   że   osiąga   on   maksimum,   kiedy   wirnik   turbiny   nie   obraca   się.Działanie przekładni hydrokinetycznej można podzielić  na dwa zakresy: Zakres, w którymma miejsce zwiększanie momentu (zakres przekładni)  oraz zakres, w którym moment jesttylko przenoszony, bez zmiany jego wartości (zakres sprzęgania). Punkt sprzęgnięcia oddzielaobydwa te zakresy.

Punkt gaśnięcia silnikaKiedy przełożenie kinematyczne wynosi zero, tzn. kiedy wirnik turbiny nie obraca się,

różnica między prędkościami obrotowymi wirnika pompy i turbiny jest maksymalna. Punktgaśnięcia   silnika   odnosi   się   do   nieruchomego   wirnika   turbiny.   Maksymalne   przełożeniedynamiczne ma miejsce właśnie w tym punkcie i wynosi 1.7 do 2.5.

Punkt sprzęgnięciaKiedy wirnik turbiny zaczyna się obracać a   przełożenie   kinematyczne   zaczyna

rosnąć, różnica między prędkością obrotową wirnika pompy i wirnika turbiny maleje. Kiedyprzełożenie kinematyczne osiągnie pewien poziom, przepływ wirowy maleje do minimum,tak   że   przełożenie   dynamiczne   staje   się   równe   jedności.   Ponieważ   płyn   wypływający   zwirnika turbiny uderza w tylne powierzchnie łopatek kierownicy, sprzęgło jednokierunkowepozwala obracać się kierownicy w tym samym kierunku, co wirnik pompy. Innymi słowy, wpunkcie sprzęgnięcia przekładnia hydrokinetyczna zaczyna pełnić rolę sprzęgła, dzięki czemuprzełożenie dynamiczne nie spada poniżej jedności.

Działanie przekładni hydrokinetycznej

Samochód nie porusza się, silnik pracuje na biegu luzemKiedy silnik pracuje na biegu luzem, wytwarzana przez niego moc jest minimalna. Jeżeli

zostaną  włączone  hamulce   (główne  lub  postojowy),  wirnik   turbiny  przestaje   się   obracać,przez   co   jego   obciążenie   staje   się   bardzo   duże.   Ponieważ   samochód   nie   porusza   sięprzełożenie   kinematyczne   jest   równe   zeru,   natomiast   przełożenie   dynamiczne   osiągamaksimum. Dlatego też wirnik turbiny może w każdej chwili zacząć obracać się z momentemwiększym niż wytwarzany przez silnik.

Samochód porusza się z małą prędkościąW miarę   jak prędkość  samochodu rośnie,  prędkość  obrotowa wirnika turbiny zaczyna

szybko zbliżać się do prędkości wirnika pompy. Przełożenie dynamiczne maleje i zbliża siędo   jedności.   Kiedy   przełożenie   kinematyczne   osiągnie   określoną   wartość   (punktsprzęgnięcia), kierownica zaczyna się obracać a moment przestaje być zwiększany. Innymisłowy, przekładnia hydrokinetyczna zaczyna działać jak sprzęgło. Powoduje to że prędkośćsamochodu wzrasta prawie liniowo z prędkością obrotową silnika.

15

Page 16: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Samochód porusza się ze średnią lub dużą prędkościąPrzekładnia   hydrokinetyczna   działa   tylko   jako   sprzęgło.   Wirnik   turbiny   obraca   się

z prawie identyczną prędkością, co wirnik pompy.

Sprzęgło blokującePodczas   pracy   na   zakresie   sprzęgania   (moment   nie   jest   zwiększany),   przekładnia

hydrokinetyczna przenosi moment powstający w silniku z przełożeniem równym 1. Istniejejednak różnica pomiędzy prędkościami obrotowymi wirnika pompy i turbiny, która wynosiprzynajmniej  45%. Z tego powodu, przekładnia nie przenosi 100% mocy wytwarzanej  wsilniku, co powoduje pewne straty energii. W celu uniknięcia tego i obniżenia zużycia paliwa,zastosowano   sprzęgło   blokujące,   które   mechanicznie   łączy   wirnik   pompy   z   wirnikiemturbiny. Następuje to, kiedy prędkość samochodu osiągnie około 60 km/h lub więcej, dziękiczemu do skrzyni  biegów przenoszone  jest  100% mocy wytwarzanej  w silniku.  Sprzęgłoblokujące zamontowane jest na piaście wirnika turbiny. Zamontowane obwodowo sprężynytłumią obciążenia skrętne powstające podczas włączania sprzęgła, co zapobiega powstawaniudrgań   i wstrząsów. Wewnętrzna powierzchnia obudowy przekładni lub powierzchnia tłokasprzęgła blokującego pokryta jest materiałem ciernym (tego samego typu, co w przypadkuhamulców i   sprzęgieł  wielotarczowych)  Zapobiega   to  ślizganiu  się   sprzęgła  podczas   jegowłączania. Kiedy sprzęgło jest włączone, obraca się ono razem z wirnikiem pompy i turbiny.Włączanie   i   wyłączanie   sprzęgła   uzależnione   jest   od   zmian   kierunku   przepływu   płynuwewnątrz przekładni hydrokinetycznej.

Sprzęgło wyłączoneKiedy   samochód   porusza   się   z   małą   prędkością,   pompowany   pod   ciśnieniem   płyn

przepływa do przedniej strony sprzęgła. Powoduje to, że ciśnienie po przedniej i tylnej stroniesprzęgła są sobie równe, dzięki czemu pozostaje ono wyłączone.

Sprzęgło włączoneKiedy samochód porusza się ze średnią lub dużą prędkością(powyżej 60 km/h), płyn pod

wysokim ciśnieniem przepływa tylko do tylnej strony sprzęgła blokującego. Powoduje to, żetłok sprzęgła dociskany jest do wewnętrznej powierzchni obudowy przekładni. W rezultacie,sprzęgło obraca się razem z przednią pokryw ą przekładni, która połączona jest z wirnikiemturbiny (tzn. sprzęgło zostaje włączone).

2) Planetarny zespół przekładniowyPlanetarny zespół przekładniowy znajduje się w obudowie skrzyni biegów wykonanej ze

stopu   aluminium.   Zmienia  on   wartość   i   kierunek  obrotów   silnika  oraz  przekazuje   je   doprzekładni głównej. Planetarny zespół przekładniowy składa się z przekładni planetarnych,które zmieniają prędkość obrotową, sprzęgieł i hamulców, które za pomocą ciśnienia płynuukładu hydraulicznego sterują pracą przekładni, wałów przekazujących moc wytwarzaną wsilniku oraz łożysk umożliwiających obroty wałków.

Funkcje planetarnego zespołu przekładniowego:• Zapewnia   kilka   wartości   przełożeń,   które   umożliwiają   osiągnięcie   prawidłowego

momentu   i   prędkości   obrotowej,   w   zależności   od   warunków   jazdy   i   zamierzeńkierowcy.

• Posiada bieg wsteczny, umożliwiający jazdę samochodem do tyłu.

16

Page 17: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

• Posiada położenie neutralne, pozwalające na pracę  silnika na biegu jałowym, kiedysamochód nie porusza się.

Przekładnia planetarnaPrzekładnia   planetarna   jest   zespołem   współpracujących   ze   sobą   kół   zębatych,

składającym   się   z:   koła   słonecznego,   kilku   kół   satelitów,   kosza   satelitów   oraz   koławieńcowego. Przekładnie te zwane są „satelitarnymi” ze względu na to, że koła poruszającesię  pomiędzy kołem słonecznym i wieńcowym przypominają  satelity  (stąd też   ich nazwa)obracające się wokół słońca.

HamulceHamulce blokują jeden z elementów przekładni planetarnej (koło słoneczne, wieńcowe

lub   satelity)   w   celu   zapewnienia   odpowiedniej   wartości   przełożenia.   Istnieją   dwa   typyhamulców. Pierwszy z nich to wielotarczowy hamulec hydrauliczny.  Jeden rodzaj tarcz,  zzewnętrznym  wielowpustem związany   jest   z   obudow  ą   skrzyni   biegów,  natomiast   drugi,posiadający   wielowypust   wewnętrzny   obraca   się   wraz   z   przekładnią   planetarną.   Tarczedociskane są  do siebie,  dzięki  czemu jeden z elementów przekładni  zostaje  zablokowany.Drugim typem hamulca jest hamulec pasowy. W tego typu hamulcu, pas otacza bęben, którypołączony jest z jednym z elementów przekładni planetarnej. Kiedy ciśnienie płynu działa nastykający się z pasem tłok, pas zaczyna trzeć o bęben i blokuje jeden z elementów przekładni.

Sprzęgła wielotarczowe i jednokierunkoweSprzęgła łączą oraz rozłączają przekładnię hydrokinetyczną od przekładni planetarnych, a

także   przekazują   moment   wytwarzany   przez   silnik   do   wału   wyjściowego.   Hydraulicznesprzęgła wielotarczowe składaj ą się z kilku par ułożonych na przemian tarcz zewnętrznych iwewnętrznych. Są one sterowane ciśnieniem płynu wypełniającego wnętrze skrzyni biegów.Sprzęgło jednokierunkowe składa się z bieżni wewnętrznej, zewnętrznej oraz znajdującychsię  pomiędzy nimi mimośrodów lub rolek.  Sprzęgło  to przenosi  moment   tylko w jednymkierunku.

3) Hydrauliczny układ sterowaniaHydrauliczny  układ sterowania  składa  się  z  miski  olejowej,  która  pełni   funkcję  zbiornikapłynu,   pompy   olejowej,   wytwarzającej   ciśnienie   hydrauliczne,   zaworów   mających   różnefunkcje oraz kanałów i przewodów, którymi płyn jest dostarczany do sprzęgieł hamulców iinnych   elementów  układu   sterowania.  Większość   zaworów układu  umieszczonych   jest  wkorpusie  zaworów, znajdującym się  pod planetarnym zespołem przekładniowym.  Funkcjehydraulicznego układu sterowania:

1) Dostarczanie płynu do przekładni hydrokinetycznej.2) Regulacja   ciśnienia   płynu,   wytwarzanego   przez   pompę   olejową.   Przetwarzanie

wielkości   obciążenia   silnika   i   prędkości   samochodu   na   sygnały   dla   układuhydraulicznego.

3) Przekazywanie ciśnienia hydraulicznego do sprzęgieł i hamulców w celu sterowaniapracą przekładni planetarnych.

4) Smarowanie płynem obracających się elementów.5) Chłodzenie płynem przekładni hydrokinetycznej.

17

Page 18: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Sterowanie przełączaniem biegówUkład   hydraulicznego   sterowania   przetwarza   wartości   obciążenia   silnika   i   prędkości

samochodu na  sygnały  sterujące  przełączaniem biegów. Na podstawie   tych  sygnałów, dohamulców i sprzęgieł przekładni planetarnych przesyłane jest ciśnienie hydrauliczne płynu,dzięki czemu możliwe jest dobranie odpowiedniego przełożenia, odpowiadającego warunkomjazdy.

4) Zespół połączeń mechanicznychAutomatyczna   skrzynia   biegów   przełącza   biegi   automatycznie.   Wyjątkiem   są   dwa

połączenia mechaniczne, umożliwiające ręczne sterowanie przez kierowcę. Są nimi: wybierakzakresów pracy z linką oraz pedał przyspieszenia, również z linką.

Wybierak zakresów pracyWybierak   zakresów   pracy   odpowiada   dźwigni   zmiany   biegów   mechanicznej   skrzyni

biegów. Jest on połączony ze skrzynią biegów za pośrednictwem linki lub systemu dźwigni.Za pomocą wybieraka kierowca może wybierać zakresy pracy  jazdy do przodu lub do tyłu,położenie  neutralne   lub parkowania.  W prawie wszystkich  typach automatycznych skrzyńbiegów, tryb jazdy do przodu posiada trzy zakresy: »D«, »2«, »L«.

Dla celów bezpieczeństwa,  silnik może zostać  włączony tylko wtedy, kiedy wybierakznajduje   się   w   położeniu   »N«   (neutralnym)   lub   »P«   (parkowania);   tzn.   wtedy,   kiedyniemożliwe jest przenoszenie mocy z silnika do zespołu napędowego.

Pedał przyspieszeniaPedał   przyspieszenia   połączony   jest   linką   z   przepustnicą   gaźnika   (lub   systemu   EFI).

Informacja o wielkości wciśnięcia pedału przyspieszenia, tj. stopnia otwarcia przepustnicy jestza   pośrednictwem   tejże   linki   przenoszona   do   układu   sterującego   pracą   skrzyni   biegów.Automatyczna skrzynia biegów przełącza przełożenia w zależności od obciążenia silnika (kątaotwarcia przepustnicy).  Kierowca może sterować  przełączaniem biegów przez odpowiednieoperowanie   pedałem   przyspieszenia.   Kiedy   pedał   przyspieszenia   wciśnięty   jest   tylkonieznacznie, przełączanie biegów na biegi niższe i wyższe następuje przy stosunkowo niskichprędkościach   jazdy.   W   miarę   coraz   większego   wciskania   pedału   przyspieszenia,   biegi   sąprzełączane przy stosunkowo wysokich prędkościach jazdy. Linki pedału przyspieszenia orazprzepustnicy  muszą  być  prawidłowo wyregulowane do określonych długości.  Wynika   to  zfaktu,   że   prawidłowe   przełączanie   biegów   wymaga   dokładnego   przetworzenia   wielkościwciśnięcia pedału przyspieszenia na kąt  obrotu przepustnicy,  a jego z kolei na przesunięciezaworu nastawczego obciążenia silnika.

5) Przekładnia głównaW przypadku poprzecznego zespołu napędowego, skrzynia biegów i przekładnia główna

znajdują się w jednej obudowie. Przekładnia główna składa się z pary kół zębatych (zębnika ikoła wieńcowego) oraz mechanizmu różnicowego. Funkcja przekładni głównej jest w tymprzypadku taka sama, jak analogicznego zespołu w samochodach z napędem na tylne koła.Różnica polega na tym, że w poprzecznej skrzyni biegów stosuje się przekładnię walcową.

6) Płyn do automatycznych skrzyń biegów (ATF).Do smarowania elementów automatycznych skrzyń biegów stosowany jest specjalny olej

mineralny wysokiej jakości zmieszany z kilkoma dodatkami poprawiającymi jego własności.

18

Page 19: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Olej   ten   zwany   jest   płynem   do   automatycznych   skrzyń   biegów   (ATF     AutomaticTransmission Fluid), w celu odróżnienia go od innych materiałów smarujących. Dla danejskrzyni biegów należy zawsze stosować określony typ płynu ATF. Używanie innego płynuniż  zalecany przez producenta lub stosowanie mieszanek wpływa negatywnie na działaniezespołu.   W   celu   zapewnienia   prawidłowej   pracy   automatycznej   skrzyni   biegów   należyutrzymywać prawidłowy poziom zawartego w niej płynu ATF. Poziom płynu sprawdza się zapomocą wskaźnika zanurzeniowego, przy silniku pracującym na biegu jałowym i po ustaleniusię normalnej temperatury pracy płynu. 

Funkcje płynu ATF:• Przenoszenie momentu w przekładni hydrokinetycznej.• Sterowanie   sprzęgłami   i   hamulcami  przekładni  planetarnych  poprzez  hydrauliczny

układ sterowania.• Smarowanie przekładni planetarnych i innych ruchomych elementów.• Chłodzenie elementów znajdujących się w ruchu.

Automatyczna skrzynia biegów z przekładnią bezstopniową (CVT)W pojazdach wyposażonych w tego typu skrzynię kierowca może w sposób stosunkowo

prosty i niezależny od sterowania automatycznego wpływać indywidualnie na dynamikę jazdy iwykorzystywanie   wszystkich   technicznych   możliwości,   jakie   daje   ta   konstrukcja.   W   trybieautomatycznym   może   bowiem   tylko   dokonywać   preselekcyjnego   wyboru   pomiędzy   jazdąnajbardziej ekonomiczną i taką, przy której uzyskuje się najlepsze osiągi.

Rys. 2.8 – Przekładnia bezstopniowa   

Źródło: http://www.eautonaprawa.pl/encyklopedia/bezstopniowaprzekladniaangivariablegeari/1964/Duża   rozpiętość   całkowitych   przełożeń   w   układach   napędowych   z   bezstopniowymi

skrzyniami biegów umożliwia wykorzystywanie najbardziej ekonomicznych zakresów pracysilnika, czyli jazdę z najmniejszym zużyciem paliwa. Z kolei uzyskiwanie osiągów lepszychniż  w  przypadku   skrzyni   biegów  o   stopniowanych  przełożeniach  wynika  po  pierwsze:   zprzenoszenia  siły  napędowej  bez  przerw związanych  ze  zmianą  przełożeń,  a po drugie:  zwykorzystywania tych zakresów prędkości obrotowej silnika, przy których odznacza się onnajwiększą elastycznością.

Pomiędzy silnikiem a tego typu skrzynią  nie  stosuje się  sprzęgieł  hydrokinetycznych.Moment obrotowy przenoszony jest z wykorzystaniem dwóch mokrych sprzęgieł ciernych, zktórych   jedno   służy  do   jazdy  w  przód,   a  drugie  do   cofania.  Oba   sprzęgła   są   sterowanehydraulicznie,   a  wartość   ciśnienia   płynu   użytego   do   ich  włączania   i   rozłączania  obliczaodpowiedni   elektroniczny   moduł   sterujący.   To   rozwiązanie   również   przyczynia   się   do

19

Page 20: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

uzyskania większej sprawności przenoszenia napędu niż w przypadku automatycznej skrzynibiegów w jej klasycznej konstrukcji.

Hydrauliczne   sterowanie   sprzęgieł   przez   bardzo   precyzyjną   regulację   ciśnienia   płynuroboczego pozwala na uzyskiwanie „efektu pełzania”, czyli bardzo wolnego ruchu pojazdu (bezużycia pedału przyspieszenia) podczas manewrowania nim w trakcie parkowania.

W   samej   skrzyni   moment   obrotowy   przenoszony   jest   z   wału   wejściowego(sprzęgłowego) poprzez przekładnię planetarną na pierwszą parę tarcz stożkowych, skąd zapośrednictwem   klinowego   pasa   transmisyjnego   przekazywany   jest   na   drugą   parę   tarczstożkowych   osadzonych   na   wale   połączonym   z   przekładnią   główną   i   mechanizmemróżnicowym. Pas transmisyjny jest łańcuchem drabinkowym o specjalnej konstrukcji. Składasię on z równoległych ogniw, tworzących w sumie obwód zamknięty. Przeniesienie napęduprzez pas transmisyjny realizowane jest na zasadzie tarcia, poprzez zakleszczanie się ogniwłańcucha pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami tarcz stożkowych.

Spośród tarcz tej samej pary jedna osadzona jest na wale przesuwnie. Jej ruch poosiowywymuszany   jest   siłownikiem   hydraulicznym.   Wzrost   ciśnienia   w   cylindrze   siłownikapowoduje zbliżenie się   tarcz do siebie.  Skutkiem tego pas transmisyjny wypierany jest  wstronę ich obwodu. Tym samym zwiększa się czynna średnica koła pasowego. Zmniejszenieciśnienia w siłowniku daje oczywiście efekt odwrotny.

Rys. 2.9 – Schemat przenoszenia napędu

Źródło: opracowanie własneNajmniejszy   stopień   całkowitego   przełożenia,   czyli   najwyższy   bieg   i   maksymalną

prędkość jazdy osiąga się wówczas, gdy tarcze na wale wejściowym są do siebie zbliżonenajbardziej,  a   tarcze  na wale wyjściowym najbardziej  od siebie  oddalone.  Pas przekazujewówczas napęd z koła największego na najmniejsze. Biegowi najniższemu (używanemu doruszania),   czyli   największej   wartości   całkowitego   przełożenia,   odpowiada   odwrotneustawienie obu ruchomych tarcz w parach. Siłowniki muszą zapewniać nie tylko realizacjępełnego  zakresu  zmiany  przełożeń,   lecz   także  optymalne  dla  warunków pracy  przekładninapięcie pasa transmisyjnego, by mógł on pracować bez nadmiernych poślizgów. Siła dociskułańcucha do tarcz musi być zawsze adekwatna do wartości przenoszonego w danej chwilimomentu obrotowego, mierzonego odpowiednim czujnikiem na wale wejściowym.

20

Page 21: Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów

Do wytwarzania  ciśnienia  w  całym hydraulicznym układzie   sterującym służy  pompanapędzana   przez   wał   wejściowy   przekładni.   Ciśnienie   w   poszczególnych   siłownikachdozowane   jest   przez   elektronicznie   sterowany   zespół   elektrozaworów.   Sygnały   dozarządzającego nim procesora przesyłane są z czujników: docisku tarcz stożkowych, dociskutarcz   sprzęgieł,   prędkości   obrotowej   wału   wejściowego,   prędkości   obrotowej   wałuwyjściowego, położenia dźwigni wyboru trybu pracy przekładni.

W następnym module  zostaną   omówione  pozostałe  elementy  układów przeniesienianapędu, omówiona i przedstawiona będzie budowa i zasada działania takich podzespołów jakwały, przeguby, półosie napędowe, przekładnie główne oraz mechanizmy różnicowe, a takżepółosie kół napędowych.

Bibliografia:

1. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ.

2. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ.

3. Praca zbiorowa (2008), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

4. Fundowicz P. Radzimierski M. Wieczorek M, (2013), podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Podręcznik do nauki zawodu. Warszawa: WSIP.

5. Praca zbiorowa (2003), Budowa pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

Netografia:

1. www.eautonaprawa.pl     Internetowy Serwis Branżowy2. www.sprzeglo.com.pl     Sklep ze sprzęgłami

3. www.autoswiat.pl     Portal motoryzacyjny 

21