Informacije

Automatska transmisija12.07.2005. @ 15:00:32
Galerija slika
Poaljite komentar
Reprint od 12.09.2004.


Do pre samo nekoliko godina, u automobilima su bile aktuelne uglavnom samo dve vrste transmisije. To su i danas neprevazidjena manuelna, i automatska. Pronalazak automatske transmisije datira jos iz prve polovina dvadesetog veka, a njen nastanak je delom i zasluga jednog naseg coveka, iz tadasnje Jugoslavije. Ovaj vid prenosa je presao dug put adaptacije i dan danas se usavrsava, posebno u poslednjih nekoliko godina kada elektronika u auto-industriji uzima primat. Tek u danasnje doba, manuelna transmisija polako nestaje sa scene, ustupajuci mesto ipak nesto modernim i ekstra-efikasnim resenjima u vidu nekog automatsko-elektronskog vida prenosa. Naravno, svi znamo da ove spomenute dve vrste (manuelna i automatska) transmisije imaju istu svrhu, ali rade na potpuno drugaciji nacin. Dakle, cilj je da se obrtaji nastali radom motora “usaglase”, odnosno prenesu do samih tockova, i to sve sto je moguce efikasnije. I jedan i drugi nacin imaju svoje prednosti i nedostatke, ali o tome ipak pri kraju teksta… Ono sto su, ipak, cinjenice jeste da je automobil sa automatikom mnogo lakse voziti i, takodje, to da su ti automobili i dugotrajniji. Kod modela sa manuelnom transmisijom sam vozac odredjuje kada ce i na koliko obrtaja prebaciti u sledecu brzinu, dok automatika uvek ima svoj “program” rada i ne moze se desiti da dodje do eventualnog opterecenja agregata usled preterane agresivnosti vozaca ili nesto tome slicno. Sam taj spomenuti “program” rada je veoma slozen i zahteva brojne operecije u jednom, odredjenom trenutku, tako da mi necemo previse ulaziti u tu problematiku. U sledecem delu teksta cemo videti neke osnove rada i najvaznije delove jednog standardnog automatskog menjaca.



Poredeci automatski sa manuelnim menjacem, primeticemo da u njima nema skoro nikakve tehnicke slicnosti! Nekada je citav sklop automatike bio veoma veliki, ali danas uz prisustvo elektronike se sve to znacajno smanjilo. Nekada je bilo izuzetno tesko usaglasiti sve bitne faktore za normalan rad ovakve transmisije, kao sto su npr. broj obrtaja motora, brzina vozila, pritisak na papucici gasa itd. Za svaki od spomenutih faktora je bio predvidjen poneki uredjaj koji bi bio deo tog jednog, veliog sklopa unutar automatike. Danas, uz prisustvo ECU-a i drugih elektronskih sklopova, je sve to lakse, ali, sto je jos bitnije, i preciznije. To je jedna velika razlika izmedju manuelne i automatske transmisije – kod manuelne sam vozac vodi racuna o ovim faktorima i sve je, dakle, mnogo individualnije. Sto se tehnickih razlika tice, osnovna je ona vezana za “kvacilo”. Ono sto vi verovatno znate jeste da automatski menjac nema kvacilo, a da manuelni ima samo jedno. Ipak, ono sto je tacno jeste da automatski menjac nema samo papucicu kvacila, dok se unutar sklopa njegovog sistema nalazi barem (najmanje) cetiri kvacila! Rekoh ja da je automatika mnogo slozenija… :) Sledeca bitna razlika je u spoju motora i menjaca. Svi znamo koliko je to sve jednostavno u manuelnom svetu – u tom spoju se nalazi “autput” onog jedinog kvacila, koje, uz pomoc “korpe” i ostalih sklopova, pomerajem papucice jednostavno odvaja motor od transmisije. Automatika koristi specijani i slozeni konvertor. On je, naravno, na istoj lokaciji, ali je malo vecih dimenzija. U principu je nakacen na zamajac (“autput”) samog motora, dok je sa druge strane osovina koja ide unutar automatskog sistema prenosa (menjaca). Rad konvertora se zasniva na cirkulisanju tecnosti unutar njega samog, i to od pumpe do turbine, koje su takodje, jel, unutar konvertora. Pumpu pokrece motor i, dakle, ona se okrece u istom smeru kao i “autput” motora. Uz pomoc ostrih i zakosenih “krilaca” pumpe, tecnost se doprema do turbine koja je direktno povezana sa transmisijom. Tako se vrsi pokretanje sklopova unutar samog menjaca, odnosno ostvaruje indirektna veza motora i menjaca. Glavna funkcija ovog sistema jeste omogucavanje mirovanje automobila i u situaciji kada motor radi, odnosno kada se njegov “autput” okrece. Zato se i zove konvertor – omogucava manje snage pri niskom rezimu rada, dok pri vecim brzinama obezbedjuje isto tako (realno) potrebnu kolicinu obrtnog momenta za kretanje vozila. Idealno, pri takvim (nesto vecim) brzinama transmisija, odnosno “autput” ka diferencijalu i pogonskim tockovima, bi trebala da se vrti u istoj brzini kao i motor, sto je slucaj sa manuelnim menjacem. Automatska, medjutim, retko kada to uspeva, ali joj je uvek cilj da bude priblizna radu motora. To cemo na kraju teksta ubrojati u nedostatke automatike – tako se nepotrebno trosi snaga motora – uvek je manja maksimalna brzina, a veca potrosnja goriva svakog vozila! Jos samo da ne zaboravim da spomenem stator, kao cetvrti vazan deo unutar konvertora (pored tecnosti, pumpe i turbine). On se nalazi u samom centru ovog malog sistema i omogucava pravilnu cirkulaciju tecnosti, i to od turbine nazad ka pumpi. Bez statora, tecnost bi se u pumpu vracala u suprotnom smeru rotiranja i to bi dovodilo i do “gusenja” motora. Dakle, uglavnom, tecnost predstavlja glavnu spregu izmedju motora i menjaca!



A sad nesto i o samoj automatici… Kao i kod manuelne transmisije, glavna funkcija je obezbedjivanje optimalnog rada motora u svim rezimima. I ovde imamo nekoliko brzina kao i kod manuelnog, ali to nije bas isto. Kod automatike imamo mnogo vise (neklasicnih) zupcanika razlicitih oblika i velicina, a i same “brzine” su nesto kompleksnije. Sve se svodi na kombinacije rada odredjenih zupcanika. Kod manuelnog imamo razlicite zupcanike za razlicite stepene prenosa (“brzine”) – kao i kod bicikla. Kod automatike razlicite stepene prenosa izvodi set istih zupcanika, samo razlicito ukombinovanih. Dakle, osnova automatskog sistema prenosa jeste spomenuti set zupcanika! Ostali delovi sistema su kvacila i trake, kao i njihova hidraulika, zatim razni ventili i oplata. Svi su ovi delovi tu da bi se omogucilo pravilno funkcionisanje rada zupcanika. Svaki sistem automatske transmisije ima najcesce dva seta ovih zupcanika, dok svaki set ima tri vrste zupcanika u sebi. To su centralni, spoljni i prstenasti zupcanik, s tim da spoljnih uvek ima vise. Ovom spisku treba pridodati i nosac spoljnih zupcanika, koji takodje rotira. Lokacije cemo objasniti uz pomoc prilozene slike poprecnog preseka jednog seta zupcanika – centralni je ovaj u sredini, narandzasti, oko njega se nalaze spoljni (“planetarni”) sa sve ljubicastim nosacem, dok sve njih ‘obuhvata’ prstenasti, plavi. Svaki od ovih zupcanika moze da rotira i svaki od njih moze da bude “input” (da prima obrtaje od konvertora, odnosno motora) i “autput” (da salje obrtaje ka diferencijalu, tj. tockovima) i svi su medjusobno, direktno ili indirektno, povezani. Zapravo, jedan moze da bude input, drugi autput dok je jedan od njih uvek u stanju mirovanja. Takvim kombinovanjem, zahvaljujuci razlicitim velicinama i oblicima ovih zupcanika, dobijamo razlicite stepene prenosa! Rekoh da svaki sistem najcesce ima dva seta ovih zupcanika – dakle, tako dobijamo jos vise kombinacija, tj. ovakav sistem nam obezbedjuje cetiri optimalne “brzine” i rikverc. Ovaj sistem sadrzi dva centralna (razlicitih velicina), dva seta spoljnih i JEDAN poveci prstenasti zupcanik (koji povezuje sve njih unutra). E sad, ovde bi trebao da se zavrsi laksi deo teksta i da vec lagano predjemo u sferu objasnjavanja mogucih kombinacija svih ovih zupcanika, sto konkretno cini stepene prenosa. Ja cu pokusati da maksimalno uprostim citavu ovu pricu i reci cemo samo ono sto se odvija u samom procesu funkcionisanja ovog sistema. Kao sto vec spomenuh, dva od tri seta (+ nosac spoljnih) zupcanika se uvek krecu dok ‘zakljucavanje’ bilo koja dva seta stvara redukcioni odnos 1:1. To ste mozda citali u tekstu o manuelnom sistemu transmisije, ali ovaj odnos je izmedju brzina okretanja autputa motora i transmisije. Dakle, 1000 obrtaja motora prema 1000 obrtaja transmisije! Takav odnos je cest pri nesto vecim brzinama i prisutan je uglavnom u trecem stepenu prenosa kod automatika. Ovaj odnos se uvek lako moze izracunati uz pomoc postojecih formula za izracunavanje, koje su specificne za automatski sistem transmisije i zavise iskljucivo od vrsta zupcanika koji su aktivni, kao i broja njihovih zubaca. Tako, krenimo redom – u prvom stepenu prenosa kod automatika input je centralni zupcanik sa 30 zubaca (najcesce), dakle njega pokrece konvertor, motor. U ovom stepenu prenosa, statican je nosac spoljnih zupcanika tako da vezu do prstenastog zupcanika (72 zubaca), koji ce biti autput, cine samo spoljni. Formula za izracunavanje ovog odnosa je: - 72/30 = -2,4. Primecujemo da je odnos -2,4:1, dakle negativan! To ne treba da zbunjuje i govori da se autput krece u suprotnom pravcu od inputa – medjutim, to nije tacno jer spoljni zupcanici, kao posrednici, doprinose pravilnom okretanju autputa (prstenastog zupcanika)! To je nesto slicno principu rikverc stepena prenosa kod manuelnih menjaca, sa onim malim zupcanikom izmedju dva velika koji menja smer okretanja… Jos treba spomenuti da postoje dve vrste ovih odnosa – redukcioni, kada autput napravi manje obrtaja nego input i “overdrajv”, sto je obrnuto od redukcije (autput brzi od inputa). Dakle, prvi stepen prenosa kod automatika je redukcioni, kao sto je slucaj i sa drugim stepenom. Drugi stepen je najkompleksniji u celoj prici i sastoji se od dve aktivne kombinacije rada zupcanika! Zapravo, ovde sada imamo dva inputa i dva autputa. Kako?! Prvo imamo onaj standardni input iz konvertora koji, u ovom slucaju, pokrece manji centralni zupcanik. Tada imamo veci centralni zupcanik koji je fiksiran trakom i ne rotira, a kao autput je nosac spoljnih zupcanika. Autput, dakle, rotira i ima redukcioni odnos od 1 + 36/30 = 2,2:1 (u odnosu je broj zubaca veceg i manjeg centralnog zupcanika). Taj autput se prenosi dalje i cini input za sledeci set zupcanika, gde je finalni autput zapravo prstenasti zupcanik koji se pokrece preko spoljnih zupcanika. U drugom delu ove price imamo “overdrive” odnos: 1/(1 + 36/72) = 0,67:1! E sad, kako je celokupna druga “brzina” ipak redukciona? Pa zato sto 0,67:1 nije finalni odnos drugog stepena – mora se uzeti u obzir i onaj prvi redukcioni odnos (2,2:1). To se cini tako sto cemo pomnoziti 2,2 sa 0,67 i dobiti finalni odnos od 1,47:1. Zvuci poprilicno udareno, zar ne? :)



Treca brzina je vec ‘limunada’ u odnosu na ove prve dve… Vec sam spomenuo da treci stepen prenosa skoro uvek koristi 1:1 odnos, i to fiksiranjem dva elementa unutar celog sistema. To cemo vrlo lako izvesti uz pomoc jednog od ‘kvacila’ koja ce fiksirati oba centralna zupcanika, koja inace predstavljaju direktnu vezu sa turbinom unutar konvertora! Tako iskljucujemo efekat turbine i vrlo lako uspostavljamo 1:1 (direktnu) vezu sa motorom. Dakle, cela transmisija se okrece u istom ritmu kao i motor! Nakon treceg stepena, imamo jedini stepen koji je u “overdrive” modu – cetvrti. Logicno, ponovo cemo izbeci rad turbine, koja nam u principu samo pomaze pri manjim brzinama i nizim stepenima prenosa, kao i pri mirovanju vozila. Nju izbegavamo eliminisanjem centralnih zupcanika, koji su, jel, direktno vezani za istu… Njihovim ‘zakljucavanjem’ (uz pomoc kvacila i traka), ostavljamo u radu jos samo zamajac motora pri konvertoru, koji je direktno povezan sa inputom, koji je u ovom slucaju nosac spoljnih zupcanika. On, uz pomoc samih spoljnih zupcanika, pokrece veliki prstenasti zupcanik, koji biva autput… Formula za ovaj ‘overdrive’ mod je ista kao drugi deo drugog stepena prenosa: 1/(1 + 36/72) = 0,67:1. Dakle, pri 2000 obrtaja u minuti motora, transmisija ce se okretati brzinom od 3000 obrtaja u minuti! To omogucava vrlo tihu i kultivisanu voznju na otvorenom putu… Sto se rikverca tice, on je vrlo slican prvom stepenu prenosa. Jedina razlika je sto se, kao input, umesto manjeg koristi veci centralni zupcanik (36 zubaca). u ovom slucaju, posebna traka drzi nosac spoljnih zupcanika, tako da se ipak omogucava realni negativan redukcioni odnos – autput se okrece u suprotnom smeru u odnosu na input. Formula kaze: - 72/36 = - 2,0:1. Ono sto sam cesto spominjao tokom prethodne price, a nisam stigao da objasnim, jesu kvacila i trake unutar sistema automatike. Kao sto na pocetku teksta rekoh, ovi delovi su tu da omoguce rad svih ovih setova zupcanika. Njihova funkcija je da omoguce ili ne-omoguce rad nekog od zupcanika. Citav taj rezim rada predstavlja jedan smislen sistem – kada vozilo krene brze i promeni se brzina, tada reaguju i spomenuta kvacila i trake, odnosno hidraulika koja ih pokrece i koja prozima citav ovaj sistem transmisije! Trake su uglavnom kruznog oblika cilj im je da zaustave rad (rotiranje) odredjenog sklopa (zupcanika ili nosaca), dok su kvacila tu da bi povezala setove zupcanika izmedju sebe ili sa inputom (konvertorom), odnosno autputom (ka diferencijalu). U sistemu koji sam ja danas Vama predstavio se nalazi ukupno 4 kvacila. Dakle, da bi sve ovo bilo moguce izvesti, potreban je jedan hidraulicni sistem koji bi pokretao sve ove trake i kvacila. Pored svih ovih delova, svaki sistem automatske transmisije mora da sadrzi i). pumpu za ulje u menjacu. To je ona ista pumpa s pocetka price – ona u konvertoru koja neposredno pokrece i njegovu turbinu. Medjutim, ova pumpa pokrece jos dosta toga – pre svega citav hidraulicni sistem i hladnjak transmisije. Na starijim modelima automatske transmisije, bio je takodje prisutan i jedan kontrolni ventil, koji je ovom sistemu bio potreban zato sto je pratio brzinu vozila, sto je vrlo bitan faktor pravilnog rada ovakve transmisije. Dakle, sto bi se brze automobil kretao, to bi ovaj ventil bivao sve otvoreniji. To prepoznaje hidraulicni sistem unutar automatike i u trenutku reaguje eventualnom promenom stepena prenosa. A ta promena stepena prenosa se takodje posebno kontrolise, uz pomoc posebnih ventila (i to za svaki stepen po jedan ventil Dakle, kada se dostignu odredjene vrednosti svih relevantnih faktora, ventil “prve brzine” ce se otvoriti i tako omoguciti prenos u drugi stepen. Isto funkcionise i prenos u trecu ili cetvrtu “brzinu” – uz pomoc posebnog ventila. Sto se samih faktora tice, pored brzine vozila bitan je i pritisak motora, dakle prakticno koliko se brzo motor okrece. Naravno, pogadjate, ovo takodje kontrolise poseban ventil, i to postoje dve vrste, od kojih se jedna koristi u sistemu. Jedna vrsta kontrolise pritisak na samu papucicu gasa, dok druga vrsta kontrolise sam pritisak u motoru. Naravno, danas se sve to radi uz pomoc elektronike, pod kontrolom ECU-a, pa su tako i mogucnosti transmisije mnogo vece i skoro svaki dan se konstruise neka nova, inventivnih resenja… Tako danas transmisioni sistem uzima mnogo vise faktora u obzir – da li je put klizav, da li je uzbrdica ili nizbrdica, tempo voznje itd. To sve pospesuje efikasnost citavog sistema, a time omogucava lagodniju i laksu voznju, uz veca ubrzanja i manju potrosnju.



Ono sto verovatno mnoge zanima jeste sta sve znace one pozicije na rucici automatskog menjaca? Pa, odozgo nadole, tu su ‘P’ sto znaci ‘parking’, jel, i tada se vozilo koci kroz transmisiju – uzljebe se posebni zljebovi na autputu transmisionog sistema i tako se diferencijal (a samim tim i tockovi) ne moze okretati. Sledeci je ‘R’ kao ‘reverse’, odnosno rikverc, o kojem smo vec pricali… ‘N’ je ‘neutral’, to jest ler kod automatika – tada se transmisija potpuno odvaja od motora. ‘D’ je ‘drive’, naravno, kada je automobil u pokretu. Brojevi ‘1’ i ‘2’ zapravo oznacavaju stepene prenosa u kojima zelite da automobil bude. Dakle, ako ubacite u ‘1’ odnosno ‘2’, automobil nikada nece prelaziti prvu, odnosno drugu “brzinu”. A za kraj teksta sam rekao da cu spomenuti nesto i o prednostima i nedostacima izmedju manuelne i automatske transmisije. Kao sto sam vec rekao, velika mana automatike je ta sto vrlo retko moze da se usaglasi realna brzina motora i transmisije, tako da tada dolazi do nepotrebnog “bacanja” snage motora, sto je uzrok vecoj potrosnji i manjoj maksimalnoj brzini. Naravno, nedostatak je i inividualnost u voznji, jer vi ne mozete nikako uticati na prenos i tesko cete izvuci maksimum iz pogonskog agregata. S druge strane, velika prednost automatike je ta da se automobil sa ovakvom transmisijom manje kvari. To je i logicno, jer tada o pravilnom radu motora ne brine vozac vec sam sistem prenosa i omogucava stalno optimalno koriscenje i eksploataciju motora. Prednosti su i vrlo lako koriscenje, posebno u gradskim, urbanim uslovima. Jednostavno, ubacite u ‘drive’ i ne mislite o menjacu tokom citave voznje. Velika je prednost automatskog menjaca i kada Vam se, ne_daj_Boze, desi da povredite levi skocni zglob, a morate da se odvezete kuci ili do dezurnog doktora. Tada ce Vam biti drago neprisustvo papucice kvacila sa leve strane noznih komandi... :)