Převodovka automobilu: typy, poruchy

Co je to přenos? Jaký je jeho účel, zařízení? Jaký je rozdíl mezi různými typy převodů: mechanickým, hydraulickým, hydrostatickým, elektromechanickým. Jaké jsou nejčastější poruchy převodovky?

Převodovka automobilu je celý komplex mechanismů, který zajišťuje fungování všech jeho hnacích mechanismů a přenáší na ně energii spalovacího motoru.

Doslova slovo „přenos“ z angličtiny do ruštiny lze přeložit takto: „přenos“, „přenos“, „překlad“. Ve skutečnosti i jednoduchý řetězový pohon na jízdním kole je již převodovka. Ale při použití na jízdní kola se slovo „převodovka“ neujalo. Je obvyklé říkat „převod“. Ale v oblasti strojírenství a dopravních technologií se pojem „převod“ uplatňuje jak na mechanismy spojující spalovací motor s pohyblivými prvky, tak na systémy, které zajišťují fungování takových mechanismů.

I když, když už mluvíme o jízdním kole, pak na jeho příkladu je nejjednodušší jasně vysvětlit podstatu převodovky jako takové. Pro rychlý pohyb na kole potřebujete vysokou rychlost otáčení zadního hnacího kola. Řetězový pohon v ideálním případě umožňuje vyřešit tento problém bez změny průměru kola. Je pravda, že pokud vezmeme v úvahu strukturu automobilů, motor se již objevuje a design se stává komplikovanějším, stejně jako rozsah jeho „odpovědností“. Například při jízdě se spalovacím motorem je potřeba neustále vynakládat energii na překonání nejrůznějších odporů, včetně překonání setrvačnosti samotného auta.

Spotřeba paliva, bezpečnost a pohodlí řidiče a cestujících ve vozidle a účinnost provádění určitých úkolů závisí na kvalitě převodových mechanismů (MT). Například vysokozdvižné vozíky MT poskytují obsluze pohodlnou interakci s vysokozdvižným vozíkem, volně najíždějí k regálům a opatrně jej vykládají. Plynulost přenosu akcí ze spalovacího motoru na mechanismy žací části závisí na MT sklízecí mlátičky. MT důlního sklápěče určuje, zda dokáže zajistit efektivní start po plném naložení korby nebo zda se může pohybovat do kopce vysokou rychlostí.

Účelové a přenosové diagramy

Přímým účelem automobilové převodovky je krok za krokem regulovat točivý moment ze setrvačníku a rozdělovat jej na hnací kola.

MT umožňují koordinovat činnost spalovacího motoru s odporem proti pohybu vozidla, rozšířením tažné síly na hnací kola a rozsahem změn otáček.

Převodové schéma automobilu závisí na tom, zda auto před námi má pohon předních nebo zadních kol.

U vozidla s pohonem zadních kol zahrnuje převodovka nejčastěji spojku, převodovku, kardanový mechanismus a sestavu zadní hnací nápravy. Tato možnost je velmi oblíbená u užitkových vozidel (včetně nákladních automobilů, autobusů).

U vozidel s pohonem předních kol (nejčastější varianta u osobních automobilů) převodovka nejčastěji zahrnuje: spojku, transaxli, kardanový pohon předních hnacích kol a homokinetické klouby.

Upřesnění „nejčastěji“ při popisu designu bylo provedeno z důvodu, že některé prvky mohou „migrovat“. Například transaxle najdeme v konstrukci některých vozů s pohonem zadních kol. Toto konstrukční řešení bylo více než jednou použito při výrobě některých modelů Chevrolet a Nissan Alfa Romeo. Řešení je oblíbené zejména u sportovních vozů s nezávislým zavěšením. Transexl lze připojit ke spalovacímu motoru pomocí různých hřídelí (kardanové hřídele, s pryžovými spojkami).

Konstrukce převodovky všech vozidel s manuálním pohonem všech kol a řady vozidel s příplatkovou výbavou (například komunální vozidla) zahrnuje také rozdělovací převodovku.

Samostatně stojí za to věnovat pozornost hydromechanickým schématům. Nemají spojku, ale každý stupeň převodovky je vybaven prvkem autonomního řazení.

Co je součástí převodovky automobilu?

Komponenty převodovky vozidla:

• Spojka, spojka nebo třecí spojka (poslední možnost se často vyskytuje u zemědělských strojů, jako jsou traktory). Odpojuje motor od převodovky a plynule je připojuje při řazení, při rozjezdu. Základem většiny spojek je třecí kotouč nebo kotouče přitisknuté k setrvačníku nebo přitlačené k sobě. Spojku lze ovládat mechanicky (pedálem), hydraulicky nebo elektricky.
• Převodovka (převodovka). Hlavní funkcí každé převodovky je změna vztahu mezi úhlovými rychlostmi, točivým momentem hřídele, úhlovými a lineárními pohyby (tedy změna převodového poměru). Jednotka umožňuje měnit točivý moment, rychlost a směr pohybu vozidla a také odpojit motor od převodovky. Konstrukce agregátu závisí na typu převodovky.
• Transexl – hnací náprava v bloku s převodovkou.
• Kardan je mechanismus, který přenáší točivý moment mezi hřídelemi u vozů s předním pohonem a z převodovky na zadní kola u vozů s pohonem zadních kol.
• Povozník. Skříň, ve které je umístěn hlavní převod, nápravové hřídele pro uchycení nábojů hnacích kroužků a diferenciálu.
• Hlavní převodovka. Zvyšuje točivý moment a přenáší jej na nápravové hřídele hnacích kol, přizpůsobuje výkon motoru provozním podmínkám.

• Rozdíl. Rozděluje točivý moment mezi hnací hřídele a umožňuje kolům otáčet se různými úhlovými rychlostmi. Bezpečnost jízdy při zatáčení na suché hladké vozovce závisí na diferenciálu. Diferenciál může být proveden ve formě spojky (viskózní nebo třecí) nebo šnekových poloaxiálních převodů (diferenciál Thorsen) s automatickou samosvorností mechanismu v okamžiku rozdílu točivého momentu na hnací hřídeli a skříni.
• Poloviční hřídele. Přenáší točivý moment z diferenciálu přímo na kolo (přes náboj).

• Klouby úhlové rychlosti. Přenášejí točivý moment z diferenciálu na hnací kola. Klouby CV, na rozdíl od převodovek, jsou schopny pracovat bez překážek ve významných úhlech otáčení (až 70 stupňů).

• Převodovka („převodovka“). Zařízení zaměřené na rozložení síly motoru na hnací kola. Rozdělovací převodovka pomáhá zvyšovat točivý moment při jízdě na špatných silnicích, v terénu a rozděluje točivý moment mezi hnací nápravy vozidla.

Pro zvýšení funkčnosti, ergonomie a konkurenceschopnosti se konstrukce převodovky vozidla neustále zdokonaluje. Vezměme si oblíbený pohon všech kol MT 4Matic, xDrive, 4Motion, Quattro.

Vlastnosti oblíbených převodovek 4Matic, xDrive, 4Motion, Quattro

• Systémy pohonu všech kol 4Matic (instalované na mnoha osobních modelech Mercedes-Benz) se stálým pohonem všech kol zahrnují volnoběžné a středové diferenciály, které umožňují rozdělení točivého momentu motoru na dvě nápravy. Každá náprava se díky volným diferenciálům může volně otáčet různými rychlostmi. Kromě toho poskytuje 4Matic kontrolu nad řízením prostřednictvím systému kontroly stability (k dispozici je kontrola trakce, protiblokovací brzdy a kontrola trakce).
• Převodovky pohonu všech kol xDrive (vyvinuté BMW) se vyznačují přítomností třecí lamelové spojky. Funguje jako diferenciál. Jedním z hlavních rysů řešení je také to, že systém poskytuje možnost přerozdělení točivého momentu mezi nápravami v co nejširším rozsahu (0 až 100 %).
• Systém Quattro (Audi). Charakteristickým rysem je, že MT a ICE jsou umístěny podélně. Většina převodovek Quattro má elektronicky svorný diferenciál. Díky němu automaticky odpadá problém prokluzu hnacích kol při akceleraci na kluzké vozovce.
• 4 Motion (populární MT Volkswagen). Zvláštností schématu je, že točivý moment spalovacího motoru je rozdělen mezi osy v závislosti na situaci na silnici.

Klasifikace

Převody se obvykle klasifikují podle způsobu přenosu energie (typ měniče točivého momentu, pohon vozidla, použitá převodovka.

V závislosti na způsobu přenosu energie se rozlišují tyto typy převodů vozidel:

• Mechanické. Energie se přenáší prostřednictvím mechanického tření ve spojce, vzájemného působení závěsů a ozubených kol.
• Hydromechanické. Točivý moment vzniká v důsledku mechanického tření a hydraulické práce. TM zde fungují díky kapalinové spojce, měniči momentu.
• Hydraulické. Rotace je způsobena vstřikováním oleje do hydraulické turbíny pod vysokým tlakem. To znamená, že přenos energie se provádí kapalinou.

V závislosti na převodovce je převodovka:

1. Mechanické.
2. Automatické.
3. Robotické.
4. Variabilní (bezstupňové) – s variátorem.

Přečtěte si více o převodovkách s různými typy převodovek v našem materiálu „Převodovka“.

Mechanický převod

Přenos síly se provádí pomocí mechanických převodů rotačního pohybu.

• Nízká cena.
• Vysoká účinnost.
• Malé rozměry.

Důležité! Není třeba zaměňovat mechanický způsob přenosu energie a manuální převodovku. Ano, nejčastěji řešení s manuální převodovkou jsou právě řešení s mechanickým přenosem energie. A tomu všichni říkají manuální převodovka auta. Ale to není axiom. Mezi pásovými vozidly existují řešení, kde se energie přenáší přes mechanické převody a boxy v žádném případě nejsou mechanické.

Hydromechanická převodovka

Jednotka se vyznačuje přítomností hydromechanické převodovky (konstrukce kombinuje mechanickou převodovku + hydrodynamický měnič točivého momentu). Největší účinnost systému je pozorována, když má automatické řízení.

Měnič točivého momentu s koly se zakřivenými lopatkami, který je povinným prvkem takové jednotky, automaticky mění točivý moment přenášený z motoru.

Proces přenosu točivého momentu podléhá změnám zatížení výstupního hřídele převodovky.

• Volnoběžka spouští proces otáčení kola reaktoru pouze jedním směrem. Shoduje se s dráhou otáčení kola čerpadla.
• Pracovní plocha je naplněna olejem pod tlakem.
• Kolo čerpadla se otáčí.
• Lopatky čerpadla zachycují olej.
• Vlivem odstředivé síly se olej dostává na kolo turbíny.
• Do reaktoru vstupuje ropa.
• Směr proudění tekutiny se mění.
• Olej teče zpět do kola čerpadla.

Hydromechanické MT jsou velmi oblíbené u zemědělských, komunálních vozidel a těžkých silničních vlaků. Řešení je perfektní pro přenos toku výkonu ze spalovacího motoru na pohon hnacích náprav.
Instalace takových jednotek je také běžná na důlních sklápěčích. Je možné eliminovat dynamické zatížení hřídelí a nadměrné tření kotoučů.

Nejoblíbenější a nejúčinnější jsou hydromechanické automatické převodovky.

• Poměr točivého momentu na hnaném článku ke kroutícímu momentu na hnacím článku (tj. transformační poměr) je poměrně nízký (nepřesahuje 3).
• Existují potíže se zvyšující se brzdnou silou (tento problém je akutně pociťován při vstupu do režimu brzdění spalovacím motorem.
• Vysoká spotřeba materiálu.

Hydraulický převod

Místo suchého tření mechanických MT je použit měnič točivého momentu. Planetová soukolí se používá k přenosu točivého momentu, což pomáhá vytvářet ideální podmínky pro realizaci široké škály převodových poměrů. Zejména se taková řešení nebojí silného vibračního zatížení.

• Při řazení nedochází k žádnému přerušení toku výkonu.
• Řešení poskytuje vynikající přenos točivého momentu.
• K hladkému ovládání převodů není třeba vyvíjet rázové síly.

Hydrostatická převodovka

GST přenáší rotační energii ze spalovacího motoru na kolo nebo šnek prostřednictvím čerpadla směrováním pracovní kapaliny do hydraulického motoru.

Řešení se nejčastěji instaluje na vozidla, pokud je důležité zajistit velký převodový poměr. Hlavními objekty, kde jsou MT tohoto typu instalovány, jsou obilní kombajny, silniční stavební stroje a buldozery.

GST nebrání uklouznutí vozidel na viskózních půdách a při pohybu tam a zpět je snadné zajistit přímost pohybu. I když je radlice buldozeru uvolněna co nejvíce, vozidlo se při pomalém pohybu vpřed nezastaví. To je zvláště cenné při práci s buldozerem.

GTS nemá vysokou úroveň účinnosti, ale spalovací motor takových TM pracuje ekonomičtěji ve srovnání s mechanickou převodovkou.

Elektromechanický převod

Elektromechanická převodovka je řešení s trakčním generátorem a trakčním motorem (nebo několika motory).

• těžké sklápěče,
• velkokapacitní autobusy,
• terénní vozidla (terénní vozidla, sklizňová a přepravní vozidla),
• pásové traktory,
• vícejednotkové vysokokapacitní vlaky,
• důlní sklápěče

Mezi nevýhody patří působivé rozměry, vysoká cena a účinnost nižší než u mechanických systémů. Těžkopádný!

Nejčastější poruchy přenosu

• Hlasitý zvuk při sepnutí spojky je „příznakem“ opotřebení pružin (vidlice, tlumiče) nebo výskytem mezery v drážkovaném kloubu. Nejčastěji je řešením problému výměna hnaného kotouče nebo pružin, někdy ale stačí pružinu vidlice jednoduše důkladněji zajistit.
• Zvýšená hlučnost při vyřazení spojky je signálem opotřebení a poškození ložisek hřídele převodovky. Problém je zpravidla vyřešen výměnou ložiska.
• „Mazané“ řazení. Vzniká jako reakce na opotřebení mnoha dílů. Důležitá je podrobná diagnostika a výměna jednoho nebo více dílů – přídržné pružiny, kuličky, „praskače“, ozubená kola, spojky, řadicí páky, pojistné kroužky synchronizátoru.
• Z převodovky uniká olej. Nejčastěji je problémem opotřebení olejových těsnění nebo těsnění a je třeba je vyměnit. Problémem ale může být i uvolnění klikové skříně nebo jejích krytů. V tomto případě je nutné seřízení upevňovacích prvků (matic).
• Převodovka vydává hučení a hluk. To se často stává, když je hladina oleje v krabici nedostatečná. A zde je důležité pochopit příčinu úniku oleje, odstranit ji a poté obnovit hladinu oleje na požadované normy. Kromě toho může problém souviset s opotřebením synchronizátorů, ložisek a ozubených kol. V tomto případě je třeba je vyměnit.
• Když vozidlo jede do kopce, začíná prokluzování. Podřazování začíná předčasně. Zde, stejně jako v předchozím případě, je důvodem nejčastěji pokles hladiny oleje. Nelze však vyloučit současné opotřebení manžet pístů a lamel spojky. To může být přímý podnět k jejich výměně.
• Klepání motoru při volnoběhu. To je důkazem konce životnosti kotoučů třecí spojky. Problém lze vyřešit pouze jejich výměnou.

Snímky obrazovky ukazují produkt Sensis Engineering pro systém certifikace a auditu specialistů na automobily. Na příkladu obsahu, který je načten do LMS, vidíte pouze materiál, který se týká převodovky automobilu.