SCIENTIFIC PAPERS OF THE UNIVERSITY OF PARDUBICE Series B The Ja Perer Trasport Faculty 9 (003) KLASICKÉ AUTOMATICKÉ PŘEVODOVKY A JEJICH HYDRAULICKÉ OBVODY Gabriela KOREISOVÁ Katedra provozí spolehlivosti, diagostiky a mechaiky Úvod Automatické převodovky osobích vozidel jsou vybavey zařízeím pro automatickou změu převodových stupňů podle měících se jízdích podmíek vozidla a podle stavu parametrů astavovaých řidičem. U prvích, (klasických), automatických převodovek byla automatická změa převodového stupě realizováa hydraulickým systémem. Základem všech druhů automatických převodovek pro osobí vozidla jsou plaetové převody.. Plaetové převody Plaetové převody umožňují řazeí převodových stupňů bez přerušeí přeosu výkou a jsou základem všech mechaických automatických převodovek s ozubeými koly, jak v kostrukci siličích vozidel, tak i v mobilích pracovích strojích.. Základí uspořádáí plaetové řady a základí vztahy Základem plaetových převodů je tříčleý difereciálí mechaismus. Jeho tři kiematické čley mohou mít libovolé otáčky, vázaé avzájem základí kiematickou rovicí. Zehyběím jedoho ze základích kiematických čleů tříčleého difereciálu vzike jedoduchý plaetový převod, u kterého je mezi vstupími a výstupími otáčkami jedozačá závislost, daá převodovým poměrem. Scietific Papers of the Uiversity of Pardubice Series B - The Ja Perer Trasport Faculty 9 (003) - 59 -
Ve stavbě plaetových převodovek se kostrukčí uspořádáí difereciálího mechaismu azývá Plaetová řada. Složeý plaetový převod, je potom tvoře ěkolika vhodě propojeými plaetovými řadami. U DIF Obr. Schéma obecého difereciálu satelitů, který rověž rotuje okolo cetrálí osy. Zjedodušeé blokové schéma obecého tříčleého difereciálu je azačeo a obr.. Uvitř obecého bloku DIF jsou ozubeá kola rotující okolo cetrálí osy otáčkami a, uašeč satelitů rotující rověž okolo cetrálí osy otáčkami U, a satelity koající orbitálí pohyb. (Dvojí rotace). Základí kiematické čley plaetové řady jsou dvě ozubeá kola rotující kolem cetrálí osy a uašeč Pro všechy druhy plaetových řad platí jeda uiverzálí kiematická rovice ve tvaru: = ( ± k). U m k. () Existuje ěkolik možostí uspořádáí plaetové řady. Růzá uspořádáí se rozlišují zkratkami v ázvu. V automatických převodovkách se používají je dva druhy plaetových řad s koruovým kolem... Plaetová řada C.S Plaetová řada C.S má jedo cetrálí kolo a jedoduché satelity v záběru s koruovým kolem. Uspořádáí je ukázáo a obr.. Základí čley koruové kolo ( s otáčkami K ) U uašeč satelitů ( U ) C K 3 cetrálí kolo ( C ) Vložeý čle 4 satelit Obr. Plaetová řadac.s, - difereciálí mechaismus V uiverzálí kiematické rovici () je symbolem k ozače tzv. modul plaetové řady. Jeho číselou hodotu a zaméko určuje základí převodový poměr plaetové řády při ehybém uášeči satelitů. Dosazeím U = 0 do uiverzálí rovice () se získá vztah = k.. Pokud otáčky a mají stejý směr, je modul k plaetové řady m Gabriela Koreisová: - 60 - Klasické automatické převodovky a jejich hydraulické obvody
kladý. V opačém případě je k záporé číslo. U plaetové řady C.S jsou při ehybém uášeči otáčky koruového kola opačého směru, jako otáčky cetrálího kola a proto platí: ω U = 0, ω C = - k.ω K, ω = π., C = - k. K ω U 0, C = ( + k). U k. K () Závislost () je základí kiematická rovice plaetové řady C.S. Optimálí hodota modulu plaetové řady C.S je k = 3. (Koruové kolo má miimálí rozměry)... Plaetová řada C.S (s dvojásobým satelitem) Jedo cetrálí kolo (C) a dva spolu zabírající satelity (S), jsou v symbolickém ázvu této plaetové řady. Uspořádáí plaetové řady C.S je azačeo a obr. 3. U S K U C C K S S S Obr. 3 Plaetová řadac.s s dvojásobým satelitem Satelit S je ve stálém záběru s cetrálím kolem C a satelitem S. Satelit S je ve stálém záběru se satelitem S a koruovým kolem K. Satelity jsou řazey seriově. Při ehybém uášeči mají otáčky cetrálího a koruového kola stejý směr. Základí kiematická rovice plaetové řady C.S je: = + (3) C ( k ).U k. K V rovicích () a (3) jsou je opačá zaméka. Existují také čelí difereciály bez koruového kola, se dvěmi cetrálími koly.. Plaetové převodovky siličích vozidel Nejčastějším provozím režimem siličích vozidel je jízda po upraveé vozovce a ejvyšším převodovém stupi, v oblasti blízké k maximálí rychlosti. Základí požadavkem kladeým a převodovky pro siličí vozidla je, aby při zařazeém ejvyšším převodovém stupi měly dobrou účiost. Při ejvyšším převodovém stupi jsou plaetové řady zablokováy řadícími spojkami, otáčejí se jako jede celek Scietific Papers of the Uiversity of Pardubice Series B - The Ja Perer Trasport Faculty 9 (003) - 6 -
s jedotkovým převodovým poměrem a s jedotkovou účiostí. Řazeí převodových stupňů se uskutečňuje zabrzděím ěkterých základích čleů plaetových řad brzdami, ebo spojeím základích čleů sousedích plaetových řad spojkami. U ejstarších plaetových převodovek (930 940) byla změa převodového stupě svěřea řidičovi vozidla. Automaticky pracující mechaicko-hydraulický řadící systém byl zavede do výroby v padesátých létech. Realizoval řidičem požadovaou změu převodového stupě, bez jakékoliv další maipulace. Vozidlo mělo dvoupedálové ovládáí bez spojkového pedálu. Pro sadý automatický rozjezd vozidla a dosáhutí potřebého převodového rozsahu, je před plaetovou převodovku vlože hydrodyamický měič. Automatické ovládáí řadících brzd a spojek zabezpečuje hydrostatický obvod, tvořeý obvykle zubovým hydrogeerátorem, ovládacími hydraulickými válci působícími přímo a řadící prvky (brzdy a spojky), a řídícími hydraulickými prvky, jejichž uspořádáí zabezpečuje logiku automatického řazeí převodových stupňů.. Plaetová převodovka WILSON, 4x vpřed, x vzad Plaetovou převodovkou Wilso byly vybavey jedy z prvích vozů Ford (model T) vyráběých ve třicátých létech, a později řada dalších. Používala se i v obráběcích strojích a dalších zařízeích. Převodovka je tvořea čtyřmi plaetovými řadami C.S. Schéma uspořádáí plaetové převodovky Wilso je a obr. 4, s uvedeím počtu zubů kol původího provedeí. B3 B B BZ S4 z C3 =3 z C =4 z C =6 z CZ =3 z K3 =6 z K =7 z K =70 z KZ =7 Pro čtyři plaetové řady platí obecý systém čtyř základích kiematických rovic. C C3 = ( + k ). 3 U = ( + k ). U3 k. 3 K k., K3, C C4 = ( + k ). = ( + k ). 4 U U4 k. 4 K k. K4 (4) Gabriela Koreisová: - 6 - Klasické automatické převodovky a jejich hydraulické obvody
Některé čley sousedích plaetových řad jsou spojey pevými mechaickými vazbami. Z toho plyou podmíky vazeb, ztotožňující ěkteré otáčky. Např. uašeč satelitů U3 je pevě spoje s koruovým kolem K. Do systému rovic (4) se dosadí U3 = K. Podle obr.4 je možé ěkteré základí čley jedotlivých plaetových řad zehybit brzdami. Např. zabrzděá brzda B3 zehybňuje cetrálí kolo C3. To se vyjádří relací IF B3= THEN C3 = B3 = 0. Při uvolěé brzdě B3 platí IF B3=0 THEN C3 = B3. Do systému rovic (4) se dosadí C3 = B3. Seputím spojky S4 se vytvoří doplňková podmíka vazby S4 = B3 =. Dosazeím podmíek vazby, přiřazeí brzd a podmíky B =0 do systému rovic (4) se určí vztahy pro převodové poměry jedotlivých převodových stupňů. Prví převodový stupeň. B=, B = 0 Druhý převodový stupeň. B =, B = 0 Třetí převodový stupeň. B3 =, B3 = 0 I ii = = (7) + k i i II III II + k + k = = (8) ( + k)( + k ) + k + k3 + k( + k3 ) ( + k )( + k + k ) III = = (9) Čtvrtý převodový stupeň. S4 =, B3 = IV i IV = = (0) Zpětý chod. BZ =, BZ = 0 Z i Z = = () k.k Číselé hodoty modulů jedotlivých plaetových řad podle počtu zubů uvedeých v obr. 4 jsou k =,69; k = 3,0; k 3 =,65; k Z =,90. Hodoty převodových poměrů získaé dosazeím hodot modulů plaetových řad do odvozeých vztahů jsou uvedey v tabulce stavů řadících prvků. Tabulka stavů řadících prvků a převodových poměrů převodovky Wilso. Převodový Stav řadících prvků stupeň poměr B B B3 S4 BZ R -0,935 0 0 0 0 N 0,0000 0 0 0 0 0 0,708 0 0 0 0 0,553 0 0 0 0 3 0,67 0 0 0 0 4 0 0 0 0 Čtyři převodové stupě pro jízdu vpřed umožňují používat převodovku Wilso bez předřazeého hydrodyamického měiče. Pro rozběh vozidla a prvím převodovém stupi se používá patřičě dimezovaá pásová brzda B. Každý převodový stupeň vyžaduje seputí je jedoho řadícího prvku. Systém ovládáí změy převodových Scietific Papers of the Uiversity of Pardubice Series B - The Ja Perer Trasport Faculty 9 (003) - 63 - Z 3
stupňů je jedoduchý. Řazeí převodových stupňů u prvích aplikací ovládal řidič, pomocí mechaického ovládacího systému.. Plaetová převodovka Tourque-Flite, 3x vpřed, x vzad Je určea pro spolupráci s předřazeým hydrodyamických měičem, kde tři převodové stupě postačují. Převodovka je vybavea hydraulickým obvodem pro automatickou změu převodových stupňů bez přerušeí přeosu výkou, s předvolbou automatických režimů a s možostí ručího ovládáí. Je požit plaetový převod Simpso, tvořeý je dvěmi plaetovými řadami typu C.S se společým koruovým kolem. Převodovka Tourque Flite byla vyviuta v roce 955 firmou Chrysler. Touto převodovkou vedle vozů Chrysler byly vybavey také vozy Plymouth, Dodge, De Soto a Imperial. Schéma uspořádáí je a obr. 5. K B B F K Obr. 5 Uspořádáí převodovky Tourque-Flite Spojky jsou ozačey symbolem K (Kupplug). Brzda B zehybňuje uašeč satelitů prví plaetové řady při zařazeém prvím převodovém stupi a při zpětém chodu. Je doplěa voloběžkou F. Při akceleraci vozidla a prvím převodovém stupi působí momet brzdy B ve směru, který voloběžka F blokuje a sama přeáší bez pohybu celý brzdý momet a skříň převodovky. Při deceleraci vozidla je směr mometu opačý a celý ho přeáší brzda B. Podobě se zapíá voloběžka při zpětém chodu. Stejým postupem jako u převodovky Wilso se určí vztahy pro převodové poměry. C Prví převodový stupeň. K=, K =, B=, B = 0, Druhý převodový stupeň. K=, K =, B=, B = 0, C I k ii = = () + k + k i II II k = = (3) + k III Třetí převodový stupeň. K=, K =, K=, C = C =, i III = = (4) Gabriela Koreisová: - 64 - Klasické automatické převodovky a jejich hydraulické obvody
Zpětý chod. K=, C = C =, B=, B = 0, i Z Z = = (5) k V převodovce Chrysler Tourque-Flite byly použity moduly plaetových řad k = k =,. V tabulce stavů řadících prvků jsou uvedey odpovídající hodoty převodových poměrů. Tabulka stavů řadících prvků převodovky Tourque-Flite Převodový Stav řadících prvků stupeň poměr K K B B F R -0,450 0 0 N 0,000 0 0 0 0 0 0,408 0 0 0,689 0 0 0 3,000 0 0 0 Tabulka stavů řadících prvků převodovky je základím podkladem pro stavbu hydraulického ovládáí automatické změy převodových stupňů. Voloběžka F se zapíá a vypíá samočiě, podle směru přeášeého mometu, a eí apojea a řídící systém. Brzdy a spojky jsou ovládáy řídícím hydraulickým obvodem pro automatickou změu převodových stupňů..3 Plaetová převodovka FORD MERCURY Automatická plaetová převodovka Ford-Mercury vzikla v r. 950 a v pozdější době byla používáa v řadě jiých vozů (apř. Licol, ale i Volha). Má hydrodyamický měič a je tři převodové stupě pro jízdu vpřed a jede pro jízdu vzad. Plaetový převod je tvoře jedou plaetovou řadou typu C.S a jedou plaetovou řadou typu C.S. Způsob vytvořeí pevých vazeb je azače a obr. 6. Systém obecých základích kiematických rovic je ve tvaru: C C = ( + k ). = ( k ). U U Na obr. 6a jsou zázorěy dvě samostaté plaetové řady. Prví je typu C.S s jedím cetrálím kolem C a jedím satelitem S. Druhá plaetová řada je typu C.S a má jedo cetrálí kolo C, které je v záběru s větším satelitem S3. Meší satelit S je v záběru se satelitem S3 a koruovým kolem K. k + k. K. K (6) Scietific Papers of the Uiversity of Pardubice Series B - The Ja Perer Trasport Faculty 9 (003) - 65 -
K K S S S S U U C C S3 S3 a) dvě plaetové řady b) společé koruové kolo a uašeč satelitů c) společý satelit Obr. 6 Plaetový převod vytvořeý pevými vazbami mezi plaetovými řadami Koruová kola K a K obou plaetových řad jsou stejě velká. Rověž meší satelit druhé plaetové řady S je stejě velký jako satelit prví plaetové řady S. Čepy a uašečích satelitů obou plaetových řad jsou a stejě velké roztečé kružici a pro obě plaetové řady lze použít je jede uašeč satelitů a jedo společé koruové kolo. Na obr. 6.b je azačeo uspořádáí obou plaetových řad se společým koruovým kolem a společým uášečem satelitů. Meší, stejě velké satelity S a S jsou uložey a jedom čepu. Čep satelitu S3 je a společém uašeči, ale a jiém roztečém poloměru. Nabízí se možost zjedodušeí. Dva stejě velké satelity S a S se sjedotí do jedoho dlouhého satelitu, který bude a jedé straě v záběru s cetrálí kolem C a a druhé straě s koruovým kolem K. Tím se ušetří výroba koruového kola K, které už eí použito, eboť jeho fukci přebírá koruové kolo K druhé plaetové řady. Na obr. 6c je zázorě jede dlouhý satelit mešího průměru a eí tam koruové kolo K. Současě je dutým hřídelem cetrálího kola C protáhut a vstupí strau hřídel cetrálího kola C. Jediý výstup je ze společého koruového kola. Na levé straě tři vstupí hřídele jsou určey k připojeí řadících brzd a spojek. Uspořádáí podle obr. 6c představuje plaetový převod Ravigeaux, který byl použit v převodovce Ford Mercury již v roce 950 a používá se dodes i v ejmoderějších automatických plaetových převodovkách. Paletový převod (Simpso, ebo Ravigeaux), složeý z ěkolika vhodě propojeých plaetových řad ještě eí plaetová převodovka. Teprve připojeím řadících prvků (brzd a spojek) vzike převodovka umožňující automatické řazeí převodových stupňů. V převodovce Ford Mercury byl plaetový převod Ravigeaux využit pro tři převodové stupě vpřed a jede převodový stupeň pro jízdu vzad. Základí schéma připojeí řadících prvků převodovky Ford Mercury je a obr. 7. Gabriela Koreisová: - 66 - Klasické automatické převodovky a jejich hydraulické obvody
K B B S S K S 3 C C C C S 3 Obr. 7 Uspořádáí řadících prvků převodovky Ford Mercury Výstup je trvale ze společého koruového kola s otáčkami = K = K. Společý uašeč satelitů obou plaetových řad je spoje s brzdou B má otáčky U = B. Pro dvě plaetové řady uvedeého typu po dosazeí podmíek vazby platí systém základích kiematických rovic: C C = ( + k ). = ( k ). B B k. Cetrálí kolo prví plaetové řady je trvale spojeo s brzdou B a výstupem spojky K. Cetrálí kolo C druhé platové řady je trvale spojeo s výstupem spojky K. Vstupí čle obou spojek je spoje se vstupím hřídelem převodovky s otáčkami. Pro dvě plaetové řady jsou použity čtyři řadící prvky. Při každém zařazeém převodovém stupi jsou vždy ejméě dva řadící prvky seputy. To je markatí rozdíl oproti převodovce Wilso, kde při každém zařazeém převodovém stupi byl seput vždy je jede řadící prvek. Zmešeí počtu plaetových řad při tvorbě plaetového převodu Ravigeaux sice sižuje rozměry a hmotost převodovky, ale současě zvyšuje ároky a řízeí automatické změy převodových stupňů. Vztahy pro určeí převodových poměrů a jedotlivých převodových stupích se odvodí stejým způsobem jako u převodovky. Základem jsou dvě kiematické rovice použitých plaetových řad v obecém tvaru, do kterých se dosadí podmíky vazeb a hodoty otáček podle stavu řadících prvků. + k Prví převodový stupeň. K=, C =, B=, B = 0, Druhý převodový stupeň. K=, C =, B=, C = 0,. (7) I i I = = (8) k i II II + k = = (9) k + k Scietific Papers of the Uiversity of Pardubice Series B - The Ja Perer Trasport Faculty 9 (003) - 67 -
III Třetí převodový stupeň. K=, S=, C = C =, i III = = (0) Zpětý chod. K=, C =, B=, B =0, i Z Z = = () k Podle rozměrů cetrálích kol lze odhadout moduly plaetových řad. Nechť je k = a k =,5. Podle odvozeých vztahů potom číselé hodoty převodových poměrů a jedotlivých převodových stupích budou i I =0,4; i II =0,666; i III = ; i Z = 0,5. To zhruba odpovídá skutečosti a vyhovuje pro spolupráci s hydrodyamickým měičem. Předřazeý HDM při zatížeí pracuje s převodovým poměrem výrazě meším ež jeda a tím sižuje hodotu výsledého převodového poměru. Při rozjezdu a prvím převodovém stupi je tato vlastost HDM výhodá. Při jízdě po roviě a třetím převodovém stupi je skluz HDM ežádoucí a ižší účiost HDM zvyšuje spotřebu paliva vozidla. Pro automatickou změu převodových stupňů je převodovka vybavea hydraulickým řadícím obvodem. Jsou použity dva zubové hydrogeerátory. Předí hydrogeerátor je připoje ke spalovacímu motoru s otáčkami. Je v čiosti vždy, když je v čiosti spalovací motor. Druhý (zadí) hydrogeerátor je poháěý od výstupího hřídele převodovky a má otáčky (otáčky turbíy HDM), úměré rychlosti jízdy vozidla. Tlak ve vstupím tlakovém vedeí zabezpečuje te hydrogeerátor, který má v daém okamžiku vyšší průtok. Všechy ovládací válce pro spojeí a rozpojeí řadících prvků jsou tlakově řízey. Vypíáí spojek a brzd zabezpečují vraté (rozpíací) pružiy, a seputí řadících prvků je zabezpečeo přivedeím řídícího (spíacího) tlaku a píst ovládacího válce. Každá řadící spojka a každá řadící brzda je spíáa a rozpíáa vlastím ovládacím válcem. Pro každý převodový stupeň je v tabulce stavů určeo, které řadící prvky mají být seputy a které mají být rozeputy. Tomu odpovídá určitá kofigurace distribuce spíacího tlaku, zabezpečovaá distribučími rozvaděči. Automatická změa převodového stupě vyžaduje pouze automatickou změu polohy distribučích rozvaděčů, uskutečěou tak, aby kofigurace distribuce spíacího tlaku se změila potřebým způsobem. Schéma uspořádáí hydraulických obvodů pro automatické ovládáí změy převodového stupě, obsahující ahoře tabulku stavů řadících prvků a sestaveé z ormalizovaých začek hydraulických prvků podle ČSN 0 37, je a obr. 8. Všechy starší automatické plaetové převodovky mají v základích rysech stejý hydraulický obvod pro ovládáí řazeí převodových stupňů. Tabulka stavů řadících prvků převodovky Tourque-Flite je stejá jako tabulka stavů převodovky Ford Mercury. Proto mohou mít obě převodovky stejý hydraulický ovládací obvod. R 0 0 N 0 0 0 Gabriela 0 Koreisová: - 68 - I Klasické automatické 0 převodovky 0 a jejich hydraulické obvody II 0 0 III 0 0 K K B B
Obr. 8 Schéma hydraulických obvodů pro automatického řazeí převodových stupňů Na obr. 8 je ozačeo: 0 Zpožďovací vetil sigálu prvku 9 Předí hydrogeerátor Hlaví rozvaděč (Ovladač) Zadí hydrogeerátor Prví distrib učí rozvaděč (řadí II. a III. st.) 3 Pojistý vetil apáje cího tlaku 3 Druhý distribu čí rozvaděč (řadí I. a II.st.) 4 Jedosměré vetily 4 Oddělovací vetily 5 Redukčí vetil obvodu HDM 5 Ovládací válec spojky S 6 Redukčí vetil obvodu mazáí 6 Ovládací válec spojky S 7 Símač polohy akcelerátoru 7 Ovládací válec brzdy B 8 Zpožďovací vetil sigálu prvku 7 8 Ovládací válec brzdy B 9 Símač otáček 9 Oddělovací vetily Pro změu polohy distribučích rozvaděčů slouží ásledující iformace. Poloha hlavího vstupího rozvaděče, astavovaá ovládací pá kou řidičem ručě, která určuje typické provozí režimy vozidla. Poloha akcelerátoru (plyového pedálu), která je mechaicky převedea a polohu p rvího řídícího rozvaděče. Poloze akcelerátoru js ou úměré otáčky spalovacího motoru, zatěžovaého je čerpadlovou charakteristikou hydrodyamického měiče. Polohou prvího řídícího rozvaděče je potom určea hodota prvího ovládacího tlaku p, úměrá otáčkám spalovacího motoru. Prví ovládací tlak je přivede a jedu strau hydraulického ovládáí distribučích rozvaděčů. Sigál odstředivého simače výstupích otá ček převodovky, kterým je úměrá rychlost jízdy vozidla. Výstupí sigál odstředivého simač e je výchylka, která se mechaicky převádí a výchylku šoupátka druhého řídícího rozvaděče. Polohou druhého řídícího rozvaděče je potom určea hodota druhého ovládacího tlaku p. Hlaví rozvaděč (ovladač), je mechaicky spoje s řadící pákou (pákovým převodem, ebo bovdeem) a má 5 řidičem astavitelých poloh: P - Parkováí. Je zařazeo ěkolik převodových stupňů současě a tím je bloková v ýstupí hřídel převodovky. Turbía HDM se eotáčí. Čerpadlo HDM, připojeé k motoru, se může otáčet je ízkými, (voloběžými), otáčkami. Motor lze astartovat. R - Zpětý chod (Reverz, Rück). V této poloze rozvaděče je direktivě astave zpětý chod. Vstupí hydraulická vedeí distribučích rozvaděčů jsou propojea do beztlakého svodu (do ádrže). Automatické ovládáí je vyřazeo. N - Neutrál. Ovládací válce řadících prvků S, S, B jsou připojey a beztlaký svod do ádrže. Přívod tlaku k ovládacímu vál ci brzdy B je uzavře. Na obr. 8 je ovladač v poloze N. Všechy řadící prvky (s pojky a brzdy) jsou rozpojey. Přeos výkou je přeruše. Teto režim je pro startováí motoru vhodější ež režim P. D - Základí automatický režim (Drive, Direkte Steuerug). Prví distribučí rozvaděč je apoje a apájecí tlak a zabezpečuje automatickou změu z druhého a Scietific Papers of the Uiversity of Pardubice Series B - The Ja Perer Trasport Faculty 9 (003) - 69 -
třetí převodový stupeň při akceleraci a ze třetího a druhý převodový stupeň při deceleraci. V běžém provozu se vozidlo rozjíždí a druhém převodovém stupi. Po dosáhutí astaveé přeřazovací rychlosti jízdy (80 00 km/hod, podle druhu vozidla) se automaticky zařadí třetí převodový stupeň. Při deceleraci, když klese rychlost vozidla při jízdě do svahu, se automaticky zařadí druhý převodový stupeň. L - Teréí (horský) automatický režim (Low, Lad = Gelädeverhältisse). Druhý distribučí rozvaděč je apoje a apájecí tlakový obvod a zabezpečuje automatickou změu z prvího a druhý převodový stupeň při akceleraci a z druhého a prví převodový stupeň při deceleraci. Ve velmi prudkém svahu, ebo v těžkém teréu, se vozidlo rozjíždí a prvím převodovém stupi. Po dosáhutí astaveé přeřazovací rychlosti jízdy (30 40 km/hod podle druhu vozidla) se automaticky zařadí druhý převodový stupeň. Při deceleraci, když klese rychlost vozidla při jízdě do svahu, se automaticky zařadí prví převodový stupeň. Při kostatí poloze akcelerátoru dochází k automatické změě převodového stupě při určité (astaveé) přeřazovací rychlosti vozidla. Rychlost jízdy vozidla může kolísat okolo astaveé přeřazovací rychlosti. Aby edocházelo k opakovaé automatické změě převodového stupě, je mezi simač výstupích otáček a hydraulické ovládáí distribučích rozvaděčů vlože zpožďovací vetil 0. Zpožďovací vetil je hydraulicky řízeý šoupátkový řídící prvek, s vhodě voleým tlumeím rychlosti pohybu šoupátka. Hodota přeřazovací rychlosti je astavea předpětím pružiy odstředivého simače 9. Teoretická hodota přeřazovací rychlosti v režimu D echť je v T = 80 km/hod. Při akceleraci v okamžiku dosáhutí této rychlosti při akceleraci, překoá odstředivá síla rotujícího závaží sílu od předpětí pružiy a šoupátko simače se přesue do polohy otevřeé pro vysoký tlak. Na vstupu zpožďovacího vetilu skokem vzroste tlak, ale jeho šoupátko je ještě v uzavřeé poloze. Na počátečí přírůstek tlaku reaguje zpožďovací vetil přesuutím šoupátka do otevřeé polohy, pomalým pohybem, tlumeím astaveou potřebou rychlostí. Za určitou (astavitelou) dobu se i šoupátko zpožďovacího vetilu přesue do plě otevřeé polohy a vyšší tlak se přivede a řídící hydraulický vstup distribučího rozvaděče. Při trvající akceleraci vozidla se distribučí rozvaděč přesue a zařadí třetí převodový stupeň až při skutečé rychlosti jízdy v A = v T + v A = 90 km/hod. Při deceleraci, (při jízdě do svahu a třetím převodovém stupi ) se při poklesu otáček odstředivého regulátoru jeho šoupátko přesue působeím vraté pružiy do polohy otevřeé do beztlakého svodu. To se stae skokem při stejé teoretické přeřazovací rychlosti v T = 80 km/hod. Tím poklese tlak a hydraulickém ovládáí zpožďovacího vetilu a vratá pružia přesue šoupátko vetilu do otevřeé polohy s určitým časovým zpožděím. Se stejým zpožděím se přesue také distribučí rozvaděč, a zařadí druhý převodový stupeň při ižší rychlosti v D = v T - v D = 70 km/hod. Tím je zabráěo opakovaému přeřazováí převodových stupňů v okolí teoretické přeřazovací rychlosti. Stejým způsobem fuguje zpožďovací vetil 8, ovládaý výstupím tlakem simače Gabriela Koreisová: - 70 - Klasické automatické převodovky a jejich hydraulické obvody
polohy akcelerátoru 7. Na rychlé a opakovaé změy polohy plyového pedálu obvod ereaguje. Teprve delší dobu trvající změa tlakového sigálu simače polohy akcelerátoru způsobí automatickou změu převodového stupě. Z obr. 8 je zřejmé, k čemu slouží oddělovací vetily 4 a 9, řízeé vstupím tlakem distribučích rozvaděčů. Je-li a vstupu distribučího rozvaděče ulový tlak, je hydraulický výstup distribučího rozvaděče uzavře oddělovacím vetilem 4. Tím je zabráěo vzájemému ovlivňováí čiosti distribučích rozvaděčů. Současě je jedím z oddělovacích vetilů 9 odděle vstup a distribučím rozvaděčem eovládaý řadící prvek. Toto systémové opatřeí je vyuceo skutečostí, že oba distribučí rozvaděče řídí spíáí a rozpíáí jedé brzdy B. Na společém výstupu obou hydrogeerátorů jsou redukčí vetily 5 a 6, sižující hodotu tlaku pro chlazeí HDM a mazací obvod. Hydraulický obvod pro automatickou změu převodového stupě se používal až do devadesátých let 0-tého století, u všech druhů vyráběých plaetových automatických převodovek. Hydraulické řídící obvody vyikají vysokou provozí spolehlivostí, ale jejich možosti komplexího řízeí jsou omezey složitostí obvodu. Z toho potom plye omezeí automatizace řízeí změy převodových stupňů. U všech druhů automatických převodovek, (i ovodobých), je použit řidičem astavitelý ovladač s polohami P, R, N, D, L. Pouze v polohách D a L je u hydraulických řídících obvodů realizováa automatická změa převodového stupě. V základím provozím režimu D se automaticky řadí druhý a třetí převodový stupeň, v teréím režimu L se automaticky řadí prví a druhý převodový stupeň. Čláek je prezetací výsledků řešeí dílčí výzkumé úlohy IV 54 istitucioálího výzkumu DFJP řešeé pracovíky katedry v roku 003. Lektoroval: Prof. Ig. Rudolf Kaloč, CSc. Předložeo: 08.03.004 Literatura. FOLF M. Hydrodyamické spojky a měiče. SNTL, Praha (965).. GILES I. G. Automatic ad Fluid Trasmissios. Odhams Pres, Lodý (96). 3. YUNGRENA H. T., ENGLISCHE H. G. Ford Mercury automatic Trasmissio, SAE Quarterly Trasactio, říje (950), str. 53. 4. KOLLMAN K., FÖRSTER H. J. Amerikaische Farzeuggetriebe mit automatischer Gagschaltug. ATZ 5. Vieweg Verlag, Wiesbade (950), str.89. Scietific Papers of the Uiversity of Pardubice Series B - The Ja Perer Trasport Faculty 9 (003) - 7 -
Resumé KLASICKÉ AUTOMATICKÉ PŘEVODOVKY A JEJICH HYDRAULICKÉ OBVODY Gabriela KOREISOVÁ V čláku je popsáo uspořádáí ejstarší plaetové převodovky Wilso. Dále je uvedeo schéma uspořádáí plaetové převodovky Tourque Flite s plaetovým převodem Simpso, která byla vyviuta v roce 955 firmou Chrysler. Touto převodovkou, vedle vozů Chrysler, byly vybavey také vozy Plymouth, Dodge, De Soto a Imperial. Podroběji je popsáa převodovka Ford Mercury, která vzikla v r.950. Plaetový převod převodovky Ford Mercury je tvoře jedou plaetovou řadou typu C.S a jedou plaetovou řadou typu C.S. Ukázaé uspořádáí plaetových řad je zámé jako plaetový převod Ravigeaux. Převodovka Ford Mercury má tři převodové stupě pro jízdu vpřed a jede pro jízdu vzad. Schéma hydraulického ovládacího obvodu Ford Mercury a obr. 8. Převodovky Tourque-Flite a Ford Mercur y mají stejou tabulku stavů řadících prvků a proto mohou mít v pricipu stejé uspořádáí hydraulických obvodů pro automatickou změu převodových stupňů. V čláku je popsáa automatická čiost ovládacích hydraulických obvodů při všech astavitelých polohách řadící páky, ozačeých P, R, N, D, L. Základí polohy řadící páky P, R, N, D zůstaly zachováy i u ejmoderějších automatických převodovek. Je hydraulické automaticky pracující ovládací obvody byly ahrazey elektro-hydraulickými, řízeými palubím počítačem vozidla. Abstract CLASSICAL AUTOMATIC TRANSMISSION AND THEIS HYDRAULICS CIRCUITS Gabriela KOREISOVÁ Key words: passeger car, self-chagig gearbox, su-ad-plaet gearig, gear ratio, speed gear, automatic gear shiftig, clutch gear shiftig, brake gear shiftig, table of combiatios, hydraulic circuit, automatic cotrol. All types of automatic gear uits for passeger cars are based o plaetary gearig. I the 30 s, Ford used plaetary gearig Wilso i his passeger cars for the first time (Model T). Plaetary gearig eables to chage gears without iterruptio of the performace trasfer. I the article, the basic arragemet of two types of plaetary lies with a coroary wheel (Pictures ad 3) is preseted. Each plaetary gear uit cosists of several plaetary lies. I order to decrease the umber of degrees of freedom, some of the kiematic elemets of eighborig plaetary lies are fixed. It is possible to fix the remaiig free elemets by a slippig clutch or to immobilize them by a frictio brake. Thus, the result of selectio of plaetary lies, arragemet of fixed coectios ad attachmet of gearig elemets (gear uits ad brakes) is a typical scheme of a plaetary gear uit. I the article, the arragemet of the oldest plaetary gear uit Wilso is described, (Picture 4). The gearig ratios for idividual gears are derived ad there is also a chart of positios of gearig elemets. Furthermore, the scheme of plaetary gear uit Simpso is preseted. The plaetary gear uit Simpso oly cosists of two plaetary lies C.S. It was desiged i 955 by the compay Chrysler uder the commercial title Gear uit Tourque Flite. This gear uit was used ot oly i Chrysler automobiles, but also i Plymouth, Dodge, De Soto ad Imperial. The arragemet scheme is i the Picture 5. A more detailed descriptio is available for the gear uit Ford Mercury, that was later used i other cars (for istace Licol, but also Volha). The plaetary gear cosists of oe plaetary lie C.S ad oe plaetary lie C.S. The fixed coectios ca be see i the Picture 6. The preseted arragemet of plaetary lies is kow as the Ravigeaux plaetary gear. The palett gear cosistig of several suitably coected plaetary lies does ot make a plaetary gear uit. Oly by attachmet of gear elemets (brakes, gear uits) arrises a gear uit eablig automatic Gabriela Koreisová: - 7 - Klasické automatické převodovky a jejich hydraulické obvody
gearig. I the gear uit Ford Mercury, the Ravigeaux plaetary gear was used for three forward gears ad oe backward gear. The elemetary scheme of coceptio of gear elemets i the Ford Mercury gear uit ca be see i the Picture 7. Frictio gear uits ad brakes (gear elemets) are used i order to chage gear. The chage of gear depeds o variable drivig capacities of the vehicle ad o the parameters set by the driver. For automatic gear, the gear uit Ford Mercury is provided by a hydraulic gear circuit. All older automatic plaetary gear uits are provided with the same hydraulic gear circuit for gear operatig. I the Picture 8, there is a m ore detailed scheme of the arragemet of hydraulic circuits for automatic gear operatig. There is also a chart of positios of gearig elemets compiled of ormalized ames of hydraulic elemets. I the article, the automatic operatio of maeuverig hydraulic elemets i all positios of the gear cotrol lever is described; the positios beig marked P, R, N, D, L. The basic positios of the gear cotrol lever P, R, N, D were preserved i the latest automatic gear uits. The hydraulic automatic maeuverig circuits were replaced by electroic oes, with the possibility of automatic cotrollig of gear chage by the built-i computer i the vehicle. Scietific Papers of the Uiversity of Pardubice Series B - The Ja Perer Trasport Faculty 9 (003) - 73 -