Automaattivaihteistoja on useita ja ne, jotka sisältävät vääntömomentin muuntimen, ovat autonvalmistajien nykyään eniten käyttämiä. Vuonna 1905 Hermann Föttinger patentoi tämän järjestelmän perustan, joka käyttää hydrodynamiikkaa toimimaan hydraulikytkimenä yhdistämällä vääntömomentin siirron moottorista vaihteistoon sekä jatkuvan vaihteenvaihdon. Tämä sallii lähtömomentin säätämisen voimansiirron vaatimalle tasolle ja myös moottorin tyhjäkäynnille joutokäynnillä mutta myös välittää vääntömomentin, kun kuljettaja astuu kaasupoljinta kohti.
Sen perusperiaate on voimansiirto keskipakopumpun ja turbiinin välillä, jossa katalysaattorina on vaihteistoöljy. Hyvä esimerkki sen toiminnasta olisi kahden tuulettimen kohtaaminen vastakkain. Ensimmäinen on kytketty verkkoon ja heijastaa ilmaa kohti toista puhallinta, joka alkaa pyöriä vastaanotettaessa mainittua liikkuvaa virtausta huolimatta irrotuksesta, molemmat synkronoituna.
Komponentit (muokkaa)
Momentinmuuntimessa on neljä pääkomponenttia, jotka mahdollistavat tämän tyyppisen vaihdon:
Pommi: kutsutaan myös voimansiirtolaatikoksi, tämä elementti pyörii kiinnitettynä moottorin kampiakseliin ja alkaa toimia, kun moottori käynnistetään. Siinä on kaarevat terät tai siivet, jotka käynnistävät voimansiirtonesteen kehänsä kautta kohti turbiinia.
Turbiini: pumpun siipien vapauttama neste saavuttaa ne, joissa on myös voimansiirtoon liitetty turbiini. Nämä siivet – myös kaarevat – vastaanottavat nesteen sen pyörimissuuntaa vastakkaiseen suuntaan edistääkseen sen liikettä. Neste työnnetään takaisin kohti pumppua turbiinin keskiosasta, johon siipien tai siipien kaarevuus on ohjannut sen.
Tämä video selittää momentinmuuntimen perustoiminnan.
Staattori: Tämän komponentin, jota kutsutaan myös reaktoriksi, avulla nesteen suuntaa voidaan muuttaa pumpun suuntaan, jotta voidaan vähentää energiahäviöitä ja lisätä siten momentinmuuntimen tehokkuutta. Tätä varten se käyttää laakeria, jonka avulla se voi pyöriä vain yhteen suuntaan (moottorin suuntaan) ja pakottaa siten vaihteiston nesteen pyörimisen.
Ohita kytkin: tämä elementti tuli yleiseksi nykyaikaisissa automaattivaihteistoissa, koska sillä on kyky ohittaa momentinmuunnin tarvittaessa elektronisen ohjausyksikön tai ECU: n ohjaamana. Se on kytketty pumppuun ja vääntömomentin tullessa neste painaa sitä pumppua vasten, jolloin muodostuu jäykkä, liukumaton käyttö, joka muistuttaa tavanomaista kytkintä. Kaikki nämä elementit löytyvät vesitiiviistä kotelosta, joka on kylvetty voimansiirtonesteessä, yleensä mineraaliöljyssä.
Toiminta
Kun kuljettaja käynnistää moottorin, pumppu alkaa pyöriä pienellä nopeudella ja heijastaa nestettä kohti turbiinia. Mutta mainitun ulokkeen tuottama hydraulinen energia on niukkaa, joten turbiini pysyy liikkumattomana, antaa moottorin käydä tyhjäkäynnillä ilman ajoneuvon liikettä.
Kun kuljettaja astuu kaasupolkimen päälle, pumppu lisää pyörimisnopeuttaan ja työntää vaihteistoöljyä suuremmalla voimalla, mikä tuottaa enemmän hydraulitehoa, mikä puolestaan tuottaa riittävästi liike -energiaa siirtää turbiinia. Eli tarpeeksi voimaa sen pyörimisen aloittamiseksi.
Sitten turbiini ajaa nestettä staattoria kohti, mikä muuttaa nesteen pyörimissuuntaa mukauttaakseen sen pumpun pyörimissuuntaan (joka on sama kuin moottorin). Turbiinin vapauttama vääntömomentti on summa, jonka pumppu siirtää nesteen läpi ja lisämomentti, joka syntyy staattorista pumpulla ja joka puolestaan välittyy taas turbiinilla. Mitä suurempi ero turbiinin ja pumpun pyörimisnopeudessa (slip), sitä suurempi on vääntömomentin ero muuntimen tulon ja lähdön välillä, saavuttaen jopa kolme kertaa suuremman tuotoksen.
Kun pyörimisnopeudet tasaantuvat, vaihteistonestevirran taipuma pienenee ja turbiiniin kohdistuva ylimääräinen työntövoima pienenee. Tuolla tavalla, Lähdön ja tulon välinen vääntömomentti pienenee ja staattori pyörii jopa samaan suuntaan, jolloin ylimääräinen työntövoima katoaa eikä vääntömomentti kasva. Siinä vaiheessa vääntömomentin muunnin alkaa käyttäytyä kuin perinteinen hydraulinen kytkin. Pumpun ja turbiinin pyörimisnopeus on yhdistetty noin 2%: n luistolla.
Vaikka kuljettaja kiihdyttää jyrkästi joutokäynnistä, ajoneuvo alkaa liikkua asteittain vähentämällä luistamista tai luistamista (ero pumpun ja turbiinin pyörimisnopeuden välillä).
Hyödyt ja haitat
- Kulumaton ja näin ollen pidempi kuin ajoneuvo.
- Erittäin vaimennettu vääntövärinä.
- Progressiivinen käynnistys, joka johtuu luistamisen asteittaisesta vähentämisestä.
- Vähäinen huoltotarve (vain nesteenvaihto noin 20000 km välein).
- Lisääntynyt vääntömomentti rinteissä tai pitoa vaativissa tilanteissa.
- Sitä ei voi kytkeä manuaalivaihteistoon.
- Suurempi kulutus liukumisen aiheuttaman energiahäviön takia.
- Kalliimpi.
Planeettapyörät
Vääntömomentinmuunninta ei voida käyttää suoraan ajoneuvossa, koska se tarjoaa erittäin matalan suorituskyvyn matalilla kierrosluvuilla eikä pysty lisäämään vääntömomenttia yli kolme kertaa. Tämän seurauksena otetaan käyttöön planeettavaihteita, jotka mahdollistavat a erittäin progressiivinen vääntömomentin muutos.
Niitä kutsutaan myös episyklisiksi vaihteiksi, niitä ohjaavat hydrauliset tai elektroniset järjestelmät, jotka ohjaavat jarruja ja kytkimiä, jotka puolestaan johtaa liikettä vaihdetta.
Keskellä vaihde «planeetta» tai «aurinko» pyörii akselinsa ympäri. Vaihteet puolestaan «satelliitti» tai «planetaariot» (sijoitettu satelliittikantajaan) kytkeytyvät planeetan kanssa kiertäen akseliensa ympäri ja planeetan tai keskimmäisen hammaspyörän ympärille muodostetussa piirissä. Planeetankantaja pyörii siten, että se aloittaa kruunun silmäkokoisten satelliittien sekä koko episyklisen järjestelmän pyörimisen.
Näin planeettojen vaihteisto toimii.
Kun yksi näistä elementeistä on tukossa, loput pyörivät edelleen ja liike välittyy valitusta vaihteesta riippuen. Siinä tapauksessa, että järjestelmän kaksi komponenttia on tukossa, tämä estetään kokonaisuutena ja moottorin havaitsema pyörimisnopeus on sama kuin järjestelmän.
Vaihtokurssit, jotka voidaan saada episyklisessä junassa, riippuvat siitä, onko joku toinen, joka reagoi, kun yksi sen elementeistä pyörii. Riippuen syötteenä tai reaktiona toimivan elementin valinnasta saadaan neljä erilaista suhdetta, jotka voidaan tunnistaa kolme mahdollista vaihdetta ja yksi peruutusvaihde. Kolmen tai useamman nopeuden yhdistämiseksi käytetään yleisesti episyklisiä vaihteiden yhdistelmiä. Automaattivaihteistoissa käytetään kahden tai kolmen episyklisen vaihteen yhdistelmiä, jotka tarjoavat kolme tai neljä eteen- ja taaksepäin-suhdetta.