Hydromechanická převodovka – Studopedia
Hydromechanická převodovka (HMT) se v automobilech úspěšně používá již více než půl století a umožňuje výrazně usnadnit ovládání vozidla.
Použití hydromechanické převodovky ve vozidle umožňuje následující výhody:
1. Zajištění automatického řazení převodových stupňů a odstranění potřeby spojkového pedálu.
2. Zvýšená schopnost vozidla procházet terénem v terénu díky absenci přerušení toku energie při řazení rychlostních stupňů.
3. Zvýšení životnosti motoru a převodových jednotek díky schopnosti měniče točivého momentu snižovat dynamické zatížení.
Nevýhodou je zároveň ztráta výkonu a zvýšená spotřeba paliva v důsledku nižší účinnosti GMT oproti vozu s manuální převodovkou.
Hydromechanická převodovka obsahuje tři hlavní části:
Poprvé se převodovka Hydramatic objevila na autech v USA: v roce 1940 byla převodovka Hydramatic instalována na vozy Oldsmobile. Pro spravedlnost je třeba poznamenat, že od počátku 1930. let používaly britské autobusy hydromechanickou převodovku Wilson, která nebyla automatická, ale usnadňovala práci řidiče. V současné době je 90 % osobních automobilů ve Spojených státech dodáváno s GMP, stejně jako všechny městské autobusy a významná část nákladních automobilů. V Evropě se začalo masově používat hydraulické převodovky až počátkem sedmdesátých let minulého století, kdy tyto převodovky našly uplatnění ve vozidlech Mercedes-Benz, Opel a BMW. Zároveň se v Evropě budují specializované továrny na výrobu hydromotorů: Borg-Warner staví továrnu v Anglii (Letiford), Ford – v Bordeaux (Francie), GM – ve Štrasburku (Francie). V Japonsku se najednou objevila dvě specializovaná výrobní zařízení: Jatco a Aisin-Wamer.
Měnič točivého momentu (obr. 3.34; 3.35) vynalezl německý profesor Fettinger v roce 1905. Než našel uplatnění v automobilech, byl měnič točivého momentu používán v lodích a dieselových lokomotivách.
Nejjednodušší hydraulický transformátor je vyroben ve formě toroidní komory a obsahuje tři lopatková kola: čerpací, jehož hřídel je spojen s klikovým hřídelem motoru; turbína, připojený k převodovce a reaktor, instalované ve skříni měniče momentu (obr. 3.36).
 |
 |
Měnič točivého momentu je naplněn speciální kapalinou. Každé kolo má vnější a vnitřní konec, mezi nimiž jsou profilované lopatky, které tvoří kanály pro proudění kapaliny. Všechna kola měniče točivého momentu jsou co nejblíže u sebe a speciální těsnění zabraňuje úniku kapaliny.
Když se klikový hřídel motoru otáčí, kolo čerpadla se otáčí a pohybuje kapalinou umístěnou mezi jeho lopatkami. Kapalina se nejen otáčí vzhledem k ose měniče točivého momentu, ale také se vlivem odstředivých sil na ni pohybuje podél lopatek čerpadla ve směru od vstupu k výstupu, což je doprovázeno zvýšením kinetické energie toku. Na výstupu z kola čerpadla proud kapaliny vstupuje do kola turbíny a vyvíjí sílu na jeho lopatky. Proud pak vstupuje do reaktoru, po průchodu kterým se vrací ke vstupu čerpacího kola. Kapalina se tak neustále pohybuje průtokovými cestami všech tří oběžných kol. V tomto případě čerpadlo přenáší energii do motoru.
Pokud by mezi čerpadlem a koly turbíny nebyl reaktor, pak by takové provedení (fluidní spojka) přenášelo energii z motoru do převodovky hydraulicky, bez možnosti změny točivého momentu.
Obr. 3.36. Části měniče točivého momentu: 1 — kolo čerpadla; 2 — kolo turbíny; 3 — kryty spojky volnoběžky; 4 — část skříně měniče momentu; 5 — zbytky pracovní kapaliny s produkty mechanického opotřebení dílů; 6 — kolo reaktoru; 7 — spojka volného chodu reaktoru; 8 — přítlačná podložka turbínového kola; 9 — axiální ložisko reaktoru; 10 — blokovací píst měniče točivého momentu
Maximální transformační poměr závisí na konstrukci měniče momentu a může být až 2,4 (se stacionárním turbínovým kolem). S rostoucími otáčkami hřídele motoru se zvyšuje úhlová rychlost kol čerpadla a turbíny a postupně se snižuje nárůst točivého momentu v měniči točivého momentu. Když se úhlová rychlost kola turbíny blíží úhlové rychlosti kola čerpadla, proud kapaliny vstupující do lopatek reaktoru změní svůj směr na opačný.
Aby reaktor v tomto režimu nezasahoval do proudění kapaliny, je instalován na volnoběžnou spojku a začíná se volně otáčet (měnič točivého momentu se přepne do režimu kapalinové vazby), což zase snižuje ztráty. Takové hydraulické transformátory se nazývají komplexní.
Účinnost měniče momentu určuje ekonomický provoz měniče momentu. Maximální hodnota účinnosti měniče momentu může být od 0,85 do 0,97, ale obvykle se pohybuje v rozmezí 0,7 až 0,8. Ve složitém hydraulickém transformátoru v režimu kapalinové vazby lze dosáhnout maximální hodnoty účinnosti 0,97.
Změna provozních režimů měniče momentu probíhá automaticky. Zvyšuje-li se zatížení na výstupu měniče momentu, klesá úhlová rychlost turbíny, 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 převodovka, která tyto nedostatky kompenzuje. Tato hydromechanická převodovka je plynule měnitelná a umožňuje získat jakýkoli převodový poměr v daném rozsahu.
Hydromechanické převodovky využívají především mechanické planetové převodovky, které se snadno automatizují, ale někdy se používají i klasické stupňovité převodovky s automatickým řízením.
Jednoduché planetové kolo se skládá z centrálního, „slunečního“, ozubeného kola a vnějšího ozubeného kola ve formě prstence s vnitřními zuby; Tato dvě ozubená kola jsou navzájem spojena pomocí několika (obvykle tří) satelitních ozubených kol namontovaných na společném rámu, který se nazývá unašeč.
Aby planetové soukolí předávalo kroutící moment, je nutné zajistit otáčení jednoho z jeho prvků (“slunce”, korunového kola nebo unašeče), jeden z prvků musí být brzděn. V tomto případě se bude třetí prvek otáčet úhlovou rychlostí určenou počtem zubů ozubených kol obsažených v planetovém soukolí. Pokud brzdíte dva prvky současně, planetové soukolí bude fungovat jako přímé s převodovým poměrem rovným jedné. Planetové soukolí umožňuje snadné obrácení otáčení pro dosažení zpětného pohybu vozidla. Současně jsou takové převody poměrně kompaktní, poskytují možnost získat velké převodové poměry a jsou snadno zapojeny do série pro získání velkého počtu stupňů. K přeřazení stačí jednoduše zabrzdit hřídele jednotlivých prvků planetové převodovky. Dříve se jako brzdicí zařízení často používaly pásové brzdy, v poslední době je však prakticky nahrazují vícekotoučové „mokré“ spojky – třecí spojky. Existují i složitější verze planetových převodů.
První americké hydraulické převodovky osobních automobilů měly dvoustupňovou převodovku, přičemž nejnižší převodový stupeň se zařazoval ručně. Následně však jedno auto-
 |
Obr. 3.37. Jednoduchá planetová převodovka (a): A – solární kolo; B – epicyklus; C – satelity; D – řidič; V — lineární rychlost; a schéma planetového převodu (b):
1 – sluneční kolo; 2, 4, 6 – satelity; 3 — řidič; 5 – korunové kolo
Obr. 3.38. Možnosti konstrukce planetové převodovky: 1, 2, 3 — hřídele; 4 — řidič; 5, 8, 9 – satelity; 6, 7 – korunové kolo
Automatická převodovka byla zjevně nedostatečná a objevily se hydraulické převodovky se dvěma a třemi automatickými převodovkami. Pro zlepšení spotřeby paliva se měniče točivého momentu začaly vyrábět s aretací – po zrychlení na nejvyšší rychlostní stupeň byly čerpadlo a kola turbíny pevně spojeny třecí spojkou. Pak koncem 1980. let. Uzávěrka měniče točivého momentu se začala používat u všech rychlostních stupňů kromě prvního. Automatický řídicí systém se obvykle skládá z následujících subsystémů:
měření, sběr informací o regulačních parametrech;
ovládání, generování řídících signálů;
výkonný, který řídí řazení a chod motoru;
subsystém ručního ovládání;
Nicméně, stejně jako dříve, hodně závisí na volbě spínacího zákona a organizaci přechodného procesu řazení, jakož i na pečlivé koordinaci s charakteristikami motoru. nebezpečné situace. Konec 80. let. byl poznamenán plošným zavedením elektroniky. Umožňuje mnohem přesnější udržování zadaných spínacích momentů (s přesností až 1 % místo dosavadních 6-8 %). Objevily se další možnosti: na základě povahy změny rychlosti při daném zatížení motoru může počítač vypočítat hmotnost vozidla a provést příslušné úpravy spínacího algoritmu. Elektronické řízení poskytovalo neomezené možnosti autodiagnostiky, která umožňovala upravovat řídicí procesy v závislosti na automatickém ochranném subsystému, zabraňující výskytu mnoha parametrů (od teploty a viskozity kapaliny až po stupeň opotřebení třecích prvků).
 |
| Rýže. 3.39. Moderní čtyřstupňová hydraulická převodovka vozu klasického uspořádání |
Obr. 3.40. Hydromechanická převodovka 7G-Tronik – první sedmistupňová automatická převodovka na světě (Mercedes-Benz)
Stejně jako dříve však hodně závisí na volbě zákona o přepínání a organizaci přechodového procesu řazení, jakož i na jejich pečlivé koordinaci.
s charakteristikou motoru. Například mnoho vozů BMW, Audi a Jaguar má automatické převodovky od stejné společnosti Zanradfabrik (ZF), které jsou identické v konstrukčních prvcích, ale spolupracují
 |
Obr. 3.41. Zařízení převodovky 7G-Tronik: 1 — hnací hřídel; 2 — blokovací spojka měniče momentu s tlumičem torzních vibrací; 3 – olejové čerpadlo s regulací tlaku; 4 – spojky a planetová kola; 5 — výstupní hřídel; 6 — parkovací brzda; 7 — volič; 8 — elektronická řídicí jednotka; ventily a senzory zabudované do zásobníku; 9 — elektronická řadicí jednotka; 10 – vysokorychlostní solenoidy; 11 — hydraulický transformátor
Od září 2003 jsou vozidla Mercedes-Benz tříd E, S, SL a CL vybavena hydromechanickými převodovkami 7G-Tronik (obr. 3.40). Tato sedmistupňová automatická převodovka nahradila pětistupňovou verzi GMT. Nová hydraulická převodovka snížila spotřebu paliva v průměru o 5 % v závislosti na modelu vozidla. Řazení převodových stupňů je rychlejší a plynulejší.
Řazení převodových stupňů zajišťují tři vícekotoučové brzdy, které jsou ovládány hydraulickými válci. Tlak v řídicím systému je vytvářen hydraulickým čerpadlem poháněným motorem přes čerpadlové kolo měniče momentu. Na dno krabice
Je instalován šoupátkový ventil hydraulického pohonu, který pomocí elektromagnetických ventilů a povelu z řídicí jednotky spojuje hydraulické čerpadlo s hydraulickými prvky spojky a brzdy.
Obr. 3.42. Hlavní prvky elektronického řídicího systému: 1 — řídicí jednotka; 2 — propojovací kabel; 3 — ovládací páka; 4 — elektrický konektor; 5 —GMP
Hlavními prvky elektronického řídicího systému jsou elektronická jednotka a ovládací páka. V pravém sektoru může páka zaujímat čtyři polohy:
P – parkovací režim;
D — pohyb v režimu automatického řazení.
Když je páka v poloze D, program poskytuje různé algoritmy řazení v závislosti na jízdním odporu, zatížení, poloze plynového pedálu a situaci na silnici. Řídicí algoritmy odpovídají pohybu v různých podmínkách:
· pohyb konstantní vysokou rychlostí;
· režim městské dopravy;
· režim jízdy v horách;
· pohyb v zatáčkách.
Přesunutím páky doleva uvede řidič převodovku do režimu ruční přepínání. Pohybem páky dopředu a dozadu se zařazuje rychlostní stupeň nahoru-dolů. Tento typ řazení se obvykle nazývá sekvenční. Elektronická řídicí jednotka je adaptivní, pamatuje si styl jízdy řidiče a upravuje algoritmy automatického řazení.
Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli: