Automatyczna skrzynia biegów - Jak to działa?

Automatyczna skrzynia biegów to skomplikowane urządzenie, które pozwala nam jeździć samochodem bez konieczności ręcznego zmieniania biegów. Wyobraźmy sobie ją jako zespół mechanizmów i komputerów, które współpracują, by nasza jazda była płynna i komfortowa.

Kluczowe elementy automatycznej skrzyni

Kosze ze sprzęgłami

Kosze ze sprzęgłami to zestaw obracających się cylindrów i tłoków z umieszczonymi w nich tarczami sprzęgłowymi, które mogą być zaciskane lub luzowane, aby połączyć różne elementy przekładni.

Wyobraź sobie, że kosze ze sprzęgłami to zestaw rowerowych przerzutek  z różnymi zębatkami. . Kosze mogą łączyć się ze sobą w różny sposób, pozwalając na zmianę zębatek czyli biegów. Sprzęgła działają jak przełączniki, które decydują, która zębatka jest aktualnie używana. Gdy zmieniamy bieg, kosze ze sprzęgłami przełączają odpowiednie zębatki, dostosowując prędkość kół do prędkości silnika.

Oto przykład strategii załączenia Koszy w sześciobiegowej automatycznej skrzyni.

Przekładnie planetarne

Przekładnie planetarne składają się z koła słonecznego, kół planetarnych i koła pierścieniowego. Układ ten umożliwia zmianę przełożeń przez różne konfiguracje połączeń tych elementów. Można je porównać do układu planetarnego w kosmosie. W centrum mamy „słońce” (koło słoneczne), wokół którego krążą „planety” (koła planetarne). Wszystko to jest zamknięte w „orbicie” (kole pierścieniowym). W zależności od tego, jak te elementy są ze sobą połączone, przekładnia planetarna może zmieniać przełożenia, czyli różne prędkości obrotowe.

Sterownik hydrauliczny

Sterownik hydrauliczny to system zaworów i kanałów, przez które przepływa olej pod ciśnieniem, sterując pracą sprzęgieł i przekładni. Można go porównać do systemu wodociągowego w domu, gdzie zawory kontrolują przepływ wody. W skrzyni biegów te zawory otwierają i zamykają przepływ oleju, sterując zmianą biegów. Zawory dzielimy na Zawory modulowane elektrycznie i Zawory on/off. Zawory on off załączają  się lub wyłączają, zmieniając przełożenie poprzez zmiany strategii załączających się sprzęgieł. Zawory modulowane elektryczny poprzez komputer, regulują ciśnienie oleju, tak żeby zmiany te były jak najmniej odczuwalne.

Sterownik elektroniczny (TCM)

Sterownik elektroniczny (ang. Transmission Control Module) to komputer, który zarządza pracą automatycznej skrzyni biegów, analizując dane z czujników i sterując pracą zaworów hydraulicznych. Zbiera informacje o tym, jak szybko jedziemy, jak mocno naciskamy pedał gazu i jakie są obroty silnika, jaka jest prędkość Wejściowa, wyjściowa skrzyni biegów i jakie jest ciśnienie w skrzyni biegów. Na podstawie tych danych decyduje, kiedy zmienić bieg. To trochę jak nawigacja w samochodzie, która analizuje drogę i sugeruje, kiedy skręcić.

Mechatronika

Mechatronika to połączenie technologii mechanicznych, elektronicznych i informatycznych. W skrzyni biegów oznacza to integrację sterowników hydraulicznych i elektronicznych w jeden system. Czasami sterownik hydrauliczny i elektroniczny są połączone w jeden system, zwany mechatroniką. To jakby połączyć wodociągi z inteligentnym systemem zarządzania, który automatycznie kontroluje przepływ wody i reaguje na zmieniające się warunki.

Sprzęgło hydrokinetyczne

Sprzęgło hydrokinetyczne, znane też jako konwerter momentu obrotowego, to urządzenie, które przenosi moment obrotowy z silnika do skrzyni biegów za pomocą cieczy, umożliwiając płynny rozruch pojazdu.

Sprzęgło hydrokinetyczne działa na podobnej zasadzie jak wentylator napędzający drugi wentylator przez powietrze. W samochodzie mamy dwa wiatraki zanurzone w cieczy: pierwszy (pompa) jest napędzany przez silnik, a drugi (turbina) napędza skrzynię biegów. Ciecz przekazuje energię z pompy do turbiny, umożliwiając płynny start i zatrzymanie pojazdu i przeniesienie momentu obrotowego silnika do skrzyni.

Jak to wszystko działa razem?

Start pojazdu

Gdy kierowca przesuwa lewarek na pozycję "D", konwerter momentu obrotowego łączy silnik ze skrzynią biegów, umożliwiając przeniesienie momentu obrotowego.

Czyli sprzęgło hydrokinetyczne zaczyna pracować, przekazując moc z silnika do skrzyni biegów. Wyobraź sobie, że to jakbyś włączył pierwszy wentylator, który zaczyna napędzać drugi, nie powodując nagłego szarpnięcia.

Zmiana biegów

Podczas jazdy, sterownik elektroniczny (TCM) analizuje prędkość i warunki jazdy, decydując, kiedy zmienić bieg. To jak nawigacja, która mówi Ci, kiedy skręcić. Sterownik hydrauliczny otwiera odpowiednie zawory, zmieniając przełożenia w przekładniach planetarnych, czyli przestawiając zębatki w koszach ze sprzęgłami.

Podsumowanie

Automatyczna skrzynia biegów to złożone urządzenie, które łączy mechanikę, hydraulikę i elektronikę, aby zapewnić płynną i efektywną jazdę. Choć może wydawać się skomplikowana, jej działanie można porównać do codziennych sytuacji, co pomaga zrozumieć, jak działa ten mechanizm.