větší hmotnost převodovky daná její složitější konstrukcí a použitím hydrodynamického

AUTOEXPERT DUBEN 2007 PLANETOVÉ AUTOMATICKÉ PŘEVODOVKY S HYDRODYNAMICKÝM MĚNIČEM V tomto vydání Praktické dílny navážeme na problematiku přenosu točivého momentu. V minulém vydání Praktické dílny jsme vám přinesli stručný popis mechanických stupňových převodovek. Dnes se budeme zabývat převodovkami automatickými, s planetovými soukolími a hydrodynamickým měničem. Příští vydání Praktické dílny bude zaměřeno na další typy automatických převodovek, automatizované převodovky a další části, které slouží k přenosu točivého momentu. Celý seriál tvoří řada postupně překládaných kapitol z knihy Meisterwissen im KFZ Handwerk z našeho sesterského vydavatelství Vogel Verlag v Německu. AUTOMATICKÉ PŘEVODOVKY Jak je již zřejmé z označení, pracuje tato převodovka samočinně (automaticky). V porovnání s mechanickou převodovkou má automatická převodovka tyto významné výhody: řidič nemusí ani řadit ani ovládat spojku a může se tak lépe soustředit na řešení dopravních situací; převodovka zařadí bez zásahu řidiče správný převod, takže na hnací kola vozidla je přenášen vždy potřebný točivý moment; změna převodu probíhá téměř plynule pomocí hydrodynamického měniče točivého momentu. Oproti těmto nesporným výhodám stojí některé nevýhody, které se u moderních automatických převodovek daří s větším či menším úspěchem potlačit: větší hmotnost převodovky daná její složitější konstrukcí a použitím hydrodynamického měniče; větší ztráty třením; vyšší cena. Podle funkce převodovky lze rozlišit: převodovky plně automatické; převodovky poloautomatické. PLNĚ AUTOMATICKÁ PŘEVODOVKA Plně automatická převodovka v dalším textu ji budeme nazývat automatickou převodovkou je vybavena čtyřmi až pěti převodovými stupni vpřed (v současné době někteří výrobci nabízejí mnohdy šestistupňové i sedmistupňové automatické převodovky) a jedním převodovým stupněm vzad. V následujícím textu budou popsány jen základní konstrukční charakteristiky 1 a pracovní funkce, které mají obecnou platnost pro většinu v současné době vyráběných automatických převodovek. V zásadě se automatické převodovky skládají ze tří hlavních skupin: a) hydraulického přenosu točivého momentu (hydrodynamického měniče točivého momentu); b) mechanické planetové převodovky se čtyřmi až sedmi převodovými stupni; c) automatických řadicích prvků, hydraulického a také elektronického ovládání převodovky. HYDRAULICKÝ PŘENOS TOČIVÉHO MOMENTU Rozlišujeme dva typy hydraulických převodů: hydrostatický převod; hydrodynamický převod. Hydrostatický převod mechanická energie se přeměňuje na energii tlakovou (vyšší tlak, avšak pomalý pohyb kapaliny přenášející energii). Pro vysvětlení pojmu hydrostatického převodu lze použít příklad hydraulické brzdy nebo posilovače řízení při sešlápnutí pedálu brzdy se mechanická energie pohybu pedálu přemění na energii tlakovou v hydraulickém okruhu vysoký tlak v okruhu při brzdění, pouze minimální pohyb kapaliny. Posilovač řízení vyvolá rovněž vysoký tlak (více než 10 MPa), ale minimální proudění kapaliny. Hydrodynamický převod tlaková energie se přeměňuje na mechanickou energii prouděním kapaliny při nízkém tlaku. Hydrodynamické převody lze ještě rozdělit na ty, které mají dostředivou turbínu (používají se dnes výhradně u kolejových AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA

AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA 2 AUTOEXPERT DUBEN 2007 vozidel), a na ty, které mají odstředivou turbínu (uplatňují se ve více aplikacích, např. právě v automatických převodovkách osobních vozidel). V automatických převodovkách pro osobní automobily nachází uplatnění pouze hydrodynamické převody. Tento název pochází z řečtiny: hydor = voda, kapalina; dynamis = pohybová síla. V technice se rozlišují: hydrodynamické spojky a hydrodynamické měniče točivého momentu. HYDRODYNAMICKÁ SPOJKA Hydrodynamická spojka obsahuje dvě lopatková kola: čerpadlové (primární) kolo; turbínové (sekundární) kolo. Čerpadlové kolo má obdobnou funkci jako odstředivé čerpadlo. Je pevně spojeno s klikovou hřídelí motoru, se kterou se otáčí ve skříni převodovky a uvádí do proudivého pohybu kapalinu (odtud pochází i název kapalinová spojka). Proudící kapalina pohání turbínové kolo.tak se proudivý pohyb kapaliny převádí na otáčivý pohyb turbínového kola. Zjednodušeně lze funkci hydrodynamické spojky popsat tímto způsobem točivým pohybem klikové hřídele motoru prostřednictvím čerpadlového kola hydrodynamické spojky je vyvolán proudivý pohyb kapaliny, v turbíně se pak tento proudivý pohyb kapaliny převádí zpět na pohyb točivý. 1 znázorňuje konstrukci 1 Konstrukce a funkce hydrodynamické spojky. 1 kliková hřídel 2 kuličkový ventil 3 čerpadlové kolo 4 turbínové kolo s hnací hřídelí a přítok kapaliny (hydraulického oleje) b zpětný odtok kapaliny (hydraulického oleje) Tučně znázorněné šipky ukazují proudění kapaliny. Kuličkový ventil (3) udržuje ve spojce dostatečný tlak kapaliny, čímž se zabraňuje kavitaci. Kromě toho se zabraňuje vytékání kapaliny, pokud je motor v klidu. 2 Pohyb kapaliny v hydrodynamické spojce (spirálová čára), vyznačený šipkami. a princip funkce hydrodynamické spojky. 2 pak spirálový pohyb proudící kapaliny. Otáčky turbínového kola jsou vždy nižší než otáčky kola čerpadlového. Tento rozdíl ve frekvenci otáček se označuje jako skluz. Při vyšších otáčkách čerpadlového i turbínového kola je tento rozdíl pouze 2 až 3 %. Při rozjezdu kdy je turbínové kolo v klidu nevyvolává hydrodynamická spojka žádné zesílení točivého momentu. Proto se v současné době hydrodynamická spojka v automatických převodovkách nepoužívá. HYDRODYNAMICKÝ MĚNIČ TOČIVÉHO MOMENTU Hydrodynamický měnič točivého momentu (systém Trilok) se skládá ze tří lopatkových kol: čerpadlového kola, které je pevně spojeno se vstupní hřídelí do hydrodynamického měniče a skříní měniče; turbínového kola, pevně připojeného na vstupní hřídel převodovky; kola reaktoru, které je většinou namontováno s volnoběžkou. Hydrodynamické měniče točivého momentu podle systému Trilok jsou většinou vyrobeny z plechových dílů. Všechny lopatky čerpadlového i turbínového kola jsou připájeny. Lopatkové reaktorové kolo s profilovanými lopatkami je vyrobeno jako tlakově litý odlitek, zvnějšku zakrytý plechovým pásem 3 a 4. Pro hydrodynamické převody určené pro přenos větších výkonů jsou také lopatková kola čerpadlová i turbínová zhotovena jako odlitek. Ve skříni (1) hydrodynamického měniče, který má tvar prstence, jsou za sebou uspořádána tři lopatková kola. Čerpadlové kolo (2) je pevně spojeno se skříní (1). Skříň (1) je unášečem (4) (vyrobeným zpravidla z plechu) spojena s klikovou hří- 3 Hydrodynamický měnič točivého 4 Schéma konstrukce měniče momentu (systém Trilok) v řezu. Trilok (viz též 3 ). 1 skříň měniče 2 čerpadlové kolo (součást měniče) 3 kliková hřídel motoru 4 unášeč pro spojení měniče a klikové hřídele 5 turbínové kolo Proud kapaliny (šipka) urychlený čerpadlovým kolem (2) se dostává na lopatky turbínového kola (5), a pak přes kolo reaktoru (7) odtéká zpět do čerpadlového kola (2). 6 hnací hřídel planetové převodovky Na 5 až 8 jsou čerpadlové, turbínové 7 kolo reaktoru 8 válečková volnoběžka 9 uložení volnoběžky 10 skříň převodovky 11 pohon olejového čerpadla kolo a kolo reaktoru pro lepší názornost vyobrazeny vedle sebe: u (L) proudí kapalina z kola reaktoru (7) (šipka) přes (P) zpátky do čerpadlového kola (2).

AUTOEXPERT DUBEN 2007 delí motoru (3), a tvoří tak setrvačnou hmotu motoru (setrvačník). Turbínové kolo (5), vložené ve skříni měniče tak, aby se mohlo otáčet, je pevně spojeno se vstupní hřídelí mechanické převodovky, která tak navazuje na hydrodynamický měnič. Ve zpětném odtoku kapaliny je mezi turbínovým (5) a čerpadlovým kolem (2) umístěno reaktorové kolo, někdy také nazývané opěrné nebo rozváděcí (7) s menším průměrem, které je uloženo pomocí válečkové volnoběžky (8). Válečková volnoběžka (7) je uložena na duté hřídeli (podpěře) (9), která je pevně spojena se skříní převodovky (10). Všechna tři lopatková kola se mohou volně otáčet nezávisle na sobě; kolo reaktoru (7) však pouze v případě, že se otáčí motor. Proti směru otáčení motoru je blokováno volnoběžkou. Hydrodynamický měnič je vystředěn ke klikové hřídeli motoru a uložen prostřednictvím volnoběžky (9) na kluzném ložisku mazaném převodovou kapalinou (na obrázcích není zobrazeno). Na vnější straně měniče je umístěn ventilátor s lopatkami, zhotovený z tvarovaného plechu. Ten zajišťuje cirkulaci chladicího vzduchu kolem skříně hydrodynamického měniče, čímž je odváděno teplo vzniklé při provozu měniče. Prodloužení skříně měniče (11) slouží k pohonu olejového čerpadla, které celou automatickou převodovku zásobuje převodovým olejem. Je-li motor v chodu, čerpá neustále kapalinu, která protéká měničem. Kuličkový ventil, ovládaný pružinou ve výstupu kapaliny z měniče (podobný kuličkovému ventilu na 1 ), udržuje kapalinu v měniči pod tlakem asi 0,1 až 0,3 MPa. Zabraňuje se tak kavitaci, která by vznikla především na profilovaných lopatkách kola reaktoru. Mimoto také brání vytékání kapaliny z měniče, pokud je motor v klidu. V závislosti na zatížení motoru a rychlosti jízdy lze podle funkce (a podle sepnutí volnoběžky) rozlišit tři pracovní stavy: pracovní stav hydraulického měniče točivý moment motoru je v měniči zvětšován. Využívá se při rozjezdu až k dosažení spojkového bodu; pracovní stav hydrodynamické spojky (po dosažení spojkového bodu) točivý moment zůstává konstantní vzhledem k otáčkám vstupu a výstupu měniče; hydrodynamický měnič se stává hydrodynamickou spojkou a pracuje bez kola reaktoru; pracovní stav brzdy. FUNKCE MĚNIČE TRILOK 4 8 Poznámka k obrázkům 5 8 pro lepší názornost jsou lopatková kola, tj. čerpadlové a turbínové kolo a kolo reaktoru, která jsou v měniči uspořádána prstencově, znázorněna vedle sebe: okraj (L) kola reaktorového (7) a okraj (P) čerpadlového kola (2) jsou těsně vedle sebe, jak je vidět na 4. PRACOVNÍ STAV HYDRODYNAMICKÝ MĚNIČ Je-li motor v chodu, je mezi lopatkami čerpadlového kola (2) unášena kapalina nacházející se mezi nimi a účinkem odstředivé síly je tato kapalina čerpána a vháněna do turbínového kola (5) (viz šipka v 4 ). Kapalina tak proudí zvnějšku do turbínového kola (5), které je stále ještě v klidu. Na lehce zakřivených lopatkách turbínového kola (5) musí kapalina změnit svůj směr a odtéká pak dovnitř ke kolu reaktorovému (7). Přitom svou pohybovou energii předává turbínovému kolu (5). Lopatky kola reaktorového (7), které je zadržováno volnoběžkou (8) a které se může otáčet pouze ve směru otáčení motoru, se nastavují proti proudu kapaliny (S) proudící z turbínového kola (5) 5. Zde dochází ke zpětnému vzdutí, kreakci nebo ke zpětnému působení, které vyvolá zvýšení točivého momentu (viz šipku R na 5 ). Kromě toho je proud kapaliny (S) účinkem silně zakřivených lopatek kola reaktoru (7) vychylován, urychlován a bez víření přiváděn zpět do čerpadlového kola (2). Celý cyklus se opakuje. Největší točivý moment, asi dvojnásobek točivého momentu motoru, se z turbínového kola (5) na vstupní hřídel (6) planetové převodovky přenáší v případě, kdy automobil a tím i turbínové kolo (5) jsou v klidu, zatímco klikovou hřídelí motoru je poháněno čerpadlové kolo. Při rozjezdu vozidla se zvyšují otáčky turbínového kola ve stejném poměru jako rychlost jízdy a přibližují se pomaleji se zvyšujícím otáčkám motoru. Stejně jako se zvyšují otáčky turbínového kola, zmenšuje se zvyšování točivého momentu (tedy momentová násobnost, což je poměr výstupního a vstupního točivého momentu do hydrodynamického měniče). Tento proces je naznačen na 6. Když pak otáčky turbínového kola (5) dosahují přibližně 85 % otáček čerpadlového kola (2), nedochází již k žádnému navýšení točivého momentu motoru v hydrodynamickém měniči. Kolo reaktoru (7) nemá pak už žádný význam. Proud kapaliny (S) protéká reaktorovým kolem, aniž by působil na jeho lopatky. Tento stav nazýváme spojkovým bodem. Tento proces ukazuje 7. PRACOVNÍ STAV HYDRODYNAMICKÁ SPOJKA Se zvyšováním rychlosti jízdy pracuje hydrodynamický měnič jako hydrodynamic- 5 Funkce hydrodynamického měniče Trilok při rozjezdu. Turbínové kolo (5) stojí v klidu. Silné vychýlení proudu kapaliny (S) v kole reaktoru (7), které je uloženo pomocí volnoběžky (8), se pevně opírá proti směru otáčení čerpadlového kola (2) (šipka), vyvolává zvýšení točivého momentu v důsledku reakce (šipka R) proti lopatkám turbínového kola (5). Lopatková kola (2, 5 a 7), která jsou v měniči uspořádána prstencově (viz též 4 ), jsou pro lepší názornost vyobrazena vedle sebe. U okraje (L) vystupuje proud kapaliny (S) z kola reaktorového, u okraje (P) opět vstupuje do čerpadlového kola (2). 6 Rozjezd automobilu. Otáčky turbínového kola (5) se zvyšují, proud kapaliny (S) je vychylován stále méně, čímž se zmenšuje reakce (R) proti turbínovému kolu (5) a tím i zvýšení točivého momentu. Pro porovnání je čárkovaně vyznačeno vychýlení proudu kapaliny (S) v klidové poloze turbínového kola (5). 7 Funkce měniče Trilok při dosažení spojkového bodu. Proud kapaliny (S) protéká kolem reaktoru (7), aniž by působil na jeho lopatky; nedochází již k žádnému zesílení točivého momentu v hydrodynamickém měniči. 3 AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA

AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA 4 AUTOEXPERT DUBEN 2007 ká spojka, protože kolo reaktoru nepůsobí na proud kapaliny. Ve spojkovém bodě se úhel, pod kterým kapalina vystupuje z turbínového kola (5) a vstupuje do kola reaktoru (7), změnil natolik (obr. 7), že nyní působí na lopatky rozváděcího kola (7) z druhé strany, tzn. ve směru otáčení motoru. Kolo reaktoru (7) je uvolněno na volnoběžce a obíhá v proudu kapaliny mezi čerpadlovým a turbínovým kolem spolu s nimi 8. Rozdíl ve frekvenci otáček čerpadlového a turbínového kola se i nad spojkovým bodem dále snižuje, při konstantní hodnotě přenášeného točivého momentu. Dosahuje se tak účinnosti až kolem 96 %. Pro udržení správného proudění kapaliny musí vždy docházet k malému skluzu. PRACOVNÍ STAV BRZDA V případě, že se turbínové kolo otáčí rychleji než kolo čerpadlové při brzdění motorem pracuje hydrodynamický měnič obráceně: Turbínové kolo pohání kolo čerpadlové a tím tedy i motor, čímž využívá jejich brzdné síly. Kolo reaktoru ani v tomto případě nevykazuje žádný účinek. STRUČNÉ SHRNUTÍ FUNKCE A PRACOVNÍCH STAVŮ HYDRODYNAMICKÉHO MĚNIČE Pracovní stav hydrodynamický měnič: Čerpadlové kolo, pevně spojené s klikovou hřídelí motoru, uvádí kapalinu do proudivého pohybu. Turbínové kolo, spojené pomocí vstupní hřídele s mechanickou planetovou převodovkou, účinkem 9a Hydrodynamický měnič točivého momentu s blokovací spojkou. 8 Po dosažení bodu spojky pracuje měnič jako hydrodynamická spojka pracuje v intervalu spojky. Rozváděcí kolo (7) se účinkem proudění kapaliny (S) otáčí ve směru otáčení motoru spolu s ostatními koly. proudění kapaliny vykonává otáčivý pohyb. Kolo reaktoru vyvolává při rozjezdu zesílení točivého momentu přibližně na dvojnásobek. Ve stejné míře, v jaké se zvyšují otáčky turbínového kola, se zmenšuje násobení točivého momentu. Dosáhnou-li otáčky turbínového kola přibližně 85 % otáček čerpadlového kola, nedochází už k žádnému násobení točivého momentu je dosažen spojkový bod. Pracovní stav hydrodynamická spojka: Zvyšují-li se otáčky dále, pracuje hydrodynamický měnič točivého momentu již jen jako hydrodynamická spojka s čerpadlovým a turbínovým kolem. Kolo reaktoru v tomto případě již nepůsobí na proudící kapaliny. Volnoběžka se uvolní 9b a reaktorové kolo se pak volně otáčí s čerpadlovým a turbínovým kolem. Pracovní stav brzda: Pokud turbínové kolo převýší otáčky čerpadlového kola brzdění motorem pracuje měnič točivého momentu jako hydrodynamická spojka v opačném smyslu. Turbínové kolo pohání čerpadlové kolo a tím i motor, a využívá brzdného účinku motoru i hydrodynamického měniče (spojky). HYDRODYNAMICKÝ MĚNIČ S BLOKOVACÍ SPOJKOU Rostoucí požadavky na snižování spotřeby paliva u osobních automobilů vedly k použití hydrodynamického měniče s blokovací spojkou. Je tak zamezeno nežádoucímu skluzu měniče točivého momentu, který snižuje účinnost a tím i výkon měniče. V tomto měniči se vytváří mechanické spojení mezi čerpadlovým a turbínovým kolem, takže nemůže docházet k hydrodynamickému přenosu výkonu 9a. Přenos točivého momentu se uskutečňuje bez nežádoucího skluzu. U měniče s blokovací spojkou 9b je použit spojkový kotouč s mechanismem přebírajícím funkci torzního tlumiče (tlumič torzních kmitů) (s protáčením 40 až 45 ), který je umístěn do skříně měniče. Ten je pomocí drážkového ozubení spojen s turbínovým kolem tak, že se může pohybovat v axiálním směru, nemůže se však volně otáčet. V uvolněném stavu vstupuje olej do měniče dutou vstupní hřídelí převodovky. Proniká přitom nejprve do prostoru mezi skříní měniče a spojkovým Hydrodynamický měnič točivého momentu s blokovací spojkou Sachs.

AUTOEXPERT DUBEN 2007 10 Konstrukce a součásti planetové převodovky. kotoučem, který vytlačuje ze skříně měniče ven. Při sepnutí blokovací spojky se proudění oleje obrátí, tzn. že olej nyní (stejně jako u jednoduchého měniče) vstupuje mezi uložení a skříň měniče a tlačí spojkový kotouč proti skříni měniče, až se dosáhne jejich spojení. V prostoru mezi spojkovým kotoučem a skříní měniče není tlak, přítok oleje se stává odtokem. Obrácení proudění oleje je zároveň spojeno se zvýšením tlaku (0,5 až 0,6 MPa) a dosahuje se elektromagnetickým ventilem v automatické převodovce. Sepnutí spojky je závislé na různých podmínkách, které jej ovlivňují, např. zařazený rychlostní stupeň, rychlost jízdy, teplota motoru. U moderních automatických převodovek probíhá sepnutí blokovací spojky většinou už při zařazeném 4. a 5., resp. 5. a 6. převodovém stupni. Blokovací spojka slouží k vyloučení skluzu v měniči. To má za následek snížení spotřeby paliva a zabraňuje se tak i nadměrnému zvyšování teploty převodového oleje, protože v měniči nedochází k přenosu výkonu prostřednictvím oleje, ale výkon je přenášen výhradně mechanickou cestou. HYDRODYNAMICKÝ MĚNIČ S BLOKOVACÍ SPOJKOU S REGULOVANÝM PROKLUZEM Rozšíření funkce hydrodynamického měniče představuje použití blokovací spojky měniče s regulovaným prokluzem. Blokovací spojka hydrodynamického měniče není u tohoto typu plně sepnuta. Stále zůstává pevně stanovený prokluz mezi hnací a hnanou stranou. Tento prokluz zabraňuje, aby se kolísání otáček motoru plně přenášelo na převodovku a tím i do celého hnacího mechanismu. Protože kolísání otáček motoru závisí na daném typu motoru, udává se pole charakteristik pro otáčky prokluzu, požadované pro každý pracovní režim. Podle tohoto pole charakteristik se příslušné otáčky prokluzu regulují elektronikou převodovky pomocí řízení tlaku oleje. Podstatné zvýšení účinnosti tohoto systému vyplývá z toho, že v jízdních režimech, které předtím z důvodů pohodlné jízdy vyžadovaly otevření měniče (rozpojení blokovací spojky), se nyní může provozovat s podstatně menším mechanickým prokluzem. Oblasti, které dříve umožňovaly úplné sepnutí blokovací spojky a úplné mechanické spojení, zůstávají zachovány. Měniče točivého momentu používané v osobních automobilech jsou nyní konstruovány výhradně s blokovací spojkou. V závislosti na hodnotách točivých momentů jsou konstruovány jako spojky s jedním nebo více spojkovými kotouči. PLANETOVÉ PŘEVODOVKY TYPY Tří-, čtyř- nebo pětistupňová automatická převodovka (u dnešních automobilů se používají i vícestupňové automatické převodovky), zařazená za měnič točivého momentu, je u automatické převodovky a v současné době navržena jako planetová převodovka. Výhodou planetové převodovky je, že jednotlivé převodové stupně lze řadit bez přerušení přenášeného silového toku, tedy pod zatížením. Planetové převodovky se proto také nazývají převodovkami s řazením pod zatížením. KONSTRUKCE PLANETOVÉ PŘEVODOVKY Planetová převodovka se skládá z následujících součástí: korunového kola planetové převodovky s vnitřním ozubením; několika (většinou tří i více) ozubených kol s vnějším ozubením satelitů; planetového (centrálního) ozubeného kola; unášeče satelitů, na kterém jsou satelity uloženy s možností otáčení 10. Unášeč satelitů a kolo planety nazýváme centrálními členy planetové převodovky. PRINCIP FUNKCE PLANETOVÉ PŘEVODOVKY Obrázky 11 15 znázorňují v jednoduché formě princip funkce planetové převodovky pro dosažení čtyř převodových stupňů vpřed a jednoho rychlostního stupně vzad. Aby v planetové převodovce docházelo k silovému toku (přenosu točivého momentu), musí být na některou část planetové převodovky (unášeč satelitů, planetové nebo korunové kolo) přiváděn točivý moment a některá ze součástí (unášeč satelitů, planetové nebo korunové kolo) musí být blokována (zastavena). Musí být splněna podmínka jednoho stupně volnosti; při více stupních volnosti by se mechanismus nechoval jako převodovka, ale jako diferenciál. PŘEVODY PLANETOVÝCH PŘEVODOVEK V automatických převodovkách se v praxi používají dvě nebo i tři planetová soukolí. Důvody jsou tyto: Záměna výstupních členů je nákladná a drahá. Výstupní člen proto musí při každém rychlostním stupni vpřed i vzad vycházet ze stejného dílu planetové převodovky. Skok mezi prvním a druhým stupněm je příliš velký. To je typická vlastnost planetových převodovek. V případě jednoho planetového soukolí by bylo dosaženo například těchto převodových poměrů: 4 : 1 do pomala pro nejmenší (první) rychlostní stupeň; 1,33 : 1 do pomala pro střední (druhý) rychlostní stupeň; 11 Princip funkce jednoduché planetové převodovky při zařazeném prvním převodovém stupni. Kolo koruny (K) je blokováno, na kolo planety (P) je přiváděn točivý moment. Satelity (S) se odvalují po stojícím kole koruny (K) poháněné kolem planety (P), a přitom přenášejí točivý moment na unášeč satelitů (R), který se tak stává výstupním členem. 12 Jednoduchá planetová převodovka při zařazeném druhém převodovém stupni.kolo planety (P) pevně stojí, na korunové kolo (K) je přiváděn točivý moment. Satelity (S) jsou poháněny korunovým kolem (K) a odvalují se kolem stojícího kola planety (P) a přitom přenášejí točivý moment na unášeč satelitů (R), který se tak stává výstupním členem. 5 AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA

AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA 6 AUTOEXPERT DUBEN 2007 13 Jednoduchá planetová převodovka při zařazeném třetím (přímém) převodovém stupni. Korunové kolo (K) i kolo planetové (P) jsou poháněna stejnými otáčkami a unášejí satelity (S), které se přitom neotáčejí kolem své vlastní osy. Unášejí stejnými otáčkami unášeč satelitů (R), který se tak stává výstupním členem. Znamená to, že planetová převodovka se otáčí jako jeden celek. 14 Jednoduchá planetová převodovka při zařazeném čtvrtém převodovém stupni (rychloběh). Planetové kolo (P) je blokováno, na unášeč satelitů (R) je přiváděn točivý moment. Satelity (S) poháněné unášečem (R) se odvalují kolem stojícího kola planety (P) a stejnými otáčkami pohání korunové kolo (K). Korunové kolo (K) se stává výstupním členem. Výstupní otáčky jsou vyšší než vstupní. 15 Jednoduchá planetová převodovka při zařazeném zpětném převodovém stupni. Unášeč satelitů (R) je zablokován, planetové kolo (P) je poháněno. Satelity (S) se pak otáčejí v opačném směru a v něm unášejí i korunové kolo (K). Výstupním členem je korunové kolo (K) výstupní otáčky jsou nižší než vstupní, směr otáčení na výstupu je opačný vzhledem ke směru otáčení na vstupu. 1 : 1 pro přímý záběr, převodovka se otáčí jako celek; 0,75 : 1 do rychla pro čtvrtý rychlostní stupeň; 3 : 1 do pomala pro zpětný chod. Převody požadované v praxi však jsou přibližně tyto: 2,5 : 1 pro první rychlostní stupeň (místo 4 : 1 u jednoduché planetové převodovky); 1,5 : 1 pro druhý rychlostní stupeň (to téměř odpovídá převodu v jednoduché planetové převodovce); 1 : 1 je převod, při kterém se planetová převodovka otáčí jako celek. U třístupňové automatické převodovky je to případ třetího, u čtyřstupňové automatické převodovky Mercedes-Benz pak čtvrtého rychlostního stupně. V automatické převodovce ZF 4 HP 22 je převodový poměr čtvrtého rychlostního stupně 0,75 : 1, tedy do rychla. Z těchto úvah vyplývá, že pro dosažení požadovaných převodových poměrů na jednotlivé převodové stupně se jednoduchá planetová převodovka jeví jako nedostačující. Pro dosažení tří rychlostních stupňů vpřed a jednoho vzad se používají dvě planetová soukolí. Aby bylo dosaženo čtyř, resp. pěti rychlostních stupňů vpřed a jednoho vzad, používá se obvykle jedno dvojité planetové soukolí a navíc jedno jednoduché planetové soukolí. Jako dvojitá planetová soukolí se označují následující planetová soukolí: PLANETOVÉ SOUKOLÍ SIMPSON 16 Schematické znázornění planetového soukolí Simpson v automatické převodovce ZF 3 HP 22 a 4 HP 22. Korunová kola (H1 a H2) i kola satelitů (R a V) jsou stejně velká. Obě soukolí mají společné dlouhé planetové kolo (S). (Všechna ozubená kola mají ve skutečnosti šikmé ozubení.) 17 Modifikované planetové soukolí Simpson automatických převodovek Audi a VW v perspektivě. Na obrázku levé planetové soukolí (nazývané dopředné) se skládá z kol satelitů (P), unášeče satelitů (T1) a korunového kola (H1). Na obrázku pravé planetové soukolí (nazývané zpětným planetovým soukolím) se skládá z kol satelitů (R), unášeče satelitů (T2) a korunového kola (H2). Obě planetová soukolí mají společné dlouhé kolo planety (S). Přenos točivého momentu se provádí společně unášečem satelitů dopředného planetového soukolí (T1) a korunovým kolem zpětného planetového soukolí (H2) Obě součásti jsou spojeny bez možnosti vzájemného otáčení dutou hřídelí (na obrázku není znázorněna.) 18 Planetové soukolí Ravigneaux. Malé planetové kolo (S1) je v záběru se třemi úzkými satelity (P1). Široká kola satelitů (P2) jsou v záběru s úzkými satelity (P1), velkým planetovým kolem (S2) a korunovým kolem (H). Všech šest satelitů je umístěno na společném unášeči satelitů (T), který je výstupem točivého momentu při všech rychlostních stupních vpřed i vzad. Skládá se ze dvou planetových soukolí. Jsou pro něj typické tyto vlastnosti: Obě planetová soukolí mají společné planetové kolo, které je velmi široké. Všech šest kol satelitů je stejných. Obě korunová kola jsou stejná. 16 schematicky znázorňuje planetové soukolí Simpson, které je používané v automatických převodovkách ZF 3 HP 22 a 4 HP 22. MODIFIKOVANÉ PLANETOVÉ SOUKOLÍ SIMPSON Obě planetová soukolí rovněž mají společné kolo planetové, avšak kola satelitů i korunová kola již stejná nejsou. Takové planetové soukolí nachází použití v automatických převodovkách Audi a VW 17.

AUTOEXPERT DUBEN 2007 Tabulka 1 V robce Planetov p evodovka PLANETOVÉ SOUKOLÍ RAVIGNEAUX Skládá se rovněž ze dvou planetových soukolí. Vyznačuje se těmito charakteristikami: Každé planetové soukolí má planetové kolo s různým počtem zubů. Šest kol satelitů je po dvou ve vzájemném trvalém záběru, přičemž jsou umístěna na společném unášeči. Obě planetová soukolí mají společné korunové kolo (planetový věnec). Tento typ planetového soukolí nachází použití mj. v automatických převodovkách vozidel Opel a Mercedes-Benz 18. POROVNÁNÍ PŘEVODŮ NĚKTERÝCH PŘEVODOVEK Údaje v tab. 1 názorně ukazují, že převodové poměry jednotlivých rychlostních stupňů jsou i přes rozdílnost planetových převodovek téměř stejné. V závěru tabulky jsou pro porovnání uvedeny převody jednotlivých rychlostních stupňů u čtyřstupňové mechanické převodovky Daimler-Benz. Porovnáváme-li převodové poměry jednotlivých rychlostních stupňů mezi sebou, ukazuje se, že první, druhý a třetí rychlostní stupeň u třístupňové automatické převodovky téměř odpovídá druhému, třetímu a čtvrtému rychlostnímu stupni čtyřstupňové mechanické převodovky. U třístupňové automatické převodovky tedy chybí první rychlostní stupeň mechanické převodovky. Je to dáno tím, že před planetovou převodovku je zařazen hydrodynamický měnič točivého momentu, který při rozjezdu tzn. při nepohybujícím se turbínovém kole zhruba dvojnásobně zesiluje točivý moment. Velký převod do pomala pro usnadnění rozjezdu, tj. první rychlostní stupeň mechanické převodovky, tak může být u automatické převodovky vynechán. ŘAZENÍ PLANETOVÉ PŘEVODOVKY Při řazení v planetové převodovce jsou jednotlivé pohyblivé členy planetových soukolí buď znehybněny (zablokovány), nebo jsou některé členy pevně spojeny. Některý ze členů je vždy spojen s hřídelí P evodov pomïr jednotliv ch rychlostnìch stupú 1. 2. 3. 4. 5. R ZF 3 HP 22 Simpson 2,73 1,56 1,0 ñ ñ 2,09 Opel Ravigneaux 2,4 1,48 1,0 ñ ñ 1,92 ZF 4 HP 22 Simpson +1 planetovè soukolì 2,48 1,48 1,0 0,73 ñ 2,09 ZF 5 HP 18 Ravigneaux +1 planet. soukolì 3,665 1,999 1,407 1,000 0,742 4,02»ty stupúov mechanick p evodovka Daimler-Benz (716.21) pro porovn nì 3,90 2,32 1,41 1,0 ñ 3,77 turbínového kola hydrodynamického měniče a je pak vstupem do planetové převodovky. Pevné spojení je technicky zabezpečeno brzdou, silové spojení sepnutím spojky s několika kotouči nebo spojky lamelové. Jejich ovládání se provádí pomocí hydraulického tlaku. BRZDY Přiložením, přitažením nebo pevným zatažením brzd se při řazení znehybňují, zablokují (uvedou do klidu) planetová kola, unášeče satelitů nebo korunová kola, uvolněním brzd se kola opět mohou volně pohybovat (otáčet). Brzdy v planetových převodovkách se nejčastěji používají tyto: Pásové brzdy: Na brzdovém bubnu je navinut brzdový pás, opatřený na jedné straně třecím obložením. U pásové brzdy s jednoduchým navinutím brzdového pásu je brzdový pás ovinut kolem brzdového bubnu jednou, u pásové brzdy s dvojitým navinutím je brzdový pás navinut dvakrát, čímž se brzdový buben při zatažení brzdy přidržuje dvojnásobně vyšší silou (dvakrát pevněji) než buben s jedním návinem brzdového pásu. Pásová brzda (B2) automatické převodovky Opel je zobrazena na 19. V současných automatických převodovkách se však používají již pouze lamelové brzdy. Lamelové brzdy: 20 znázorňuje součásti lamelové brzdy. V ocelovém nosiči (1) jsou umístěny ocelové lamely s vnějšími drážkami. Tyto lamely jsou uspořádány tak, že se nemohou protáčet, mohou se však axiálně posouvat. Lamely obložení (3) s vnitřními drážkami jsou nepřímo spojeny s planetovým soukolím. Ocelový nosič je pevně spojen se skříní převodovky. (ZF a Opel tuto lamelo- 19 Pásová brzda s hydraulickým ovládáním (automatickým řazením) automatické převodovky Audi a VW. Při druhém rychlostním stupni začne na malý píst působit tlak oleje. Píst prostřednictvím tyče přenáší svou sílu na brzdový pás. Tím se zastaví planetové kolo, společné oběma planetovým soukolím. Akumulační pružina umožňuje měkké dosednutí brzdy. Pro uvolnění brzdy při třetím stupni začne tlak oleje působit na velký píst na vnitřní straně. Účinkem tlaku oleje a síly zpětné nastavovací pružiny je píst zatlačen zpět a brzdový pás se uvolní. 20 Součásti lamelové brzdy. 7 AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA

AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA 8 AUTOEXPERT DUBEN 2007 21 Spojka pro jízdu vpřed automatické převodovky Audi 22 Spojka pro jízdu vpřed, sepnutá. Při všech rychlostních stupních a VW. Talířová pružina zatlačuje píst (4) zpět, kulovým ventilem (11) se vytvoří tlak zbytkového oleje, spojka se vypne (otevře) (neutrál, zpětný chod). vpřed se točivý moment hřídele turbíny (1) přenáší prostřed- nictvím skříně spojky (3) a skupiny lamel (7 a 8) na korunové kolo (planetový věnec) (10) planetových soukolí pro jízdu vpřed. Tlakem oleje uvede píst (4) do činnosti talířovou pružinu (5), která působí jako páka. Přenáší svou sílu 2,2násobně zesílenou na přítlačnou destičku (6) a jejím prostřednictvím na skupinu lamel. Tak začnou vnější lamely (7) unášet lamely vnitřní (8). Kulový ventil (11) je tlakem oleje pevně vtlačen do svého sedla. vou brzdu nazývají pevnou spojkou.) V porovnání s pásovými brzdami mohou přenášet větší točivé momenty a přenos síly v nich lze ovládat citlivěji. SPOJKY Spojky se v planetových převodech automatických převodovek využívají: ke spojení hřídele turbíny (vstupní hřídel převodovky) s určenými členy planetových soukolí nebo aby se tato spojení naopak přerušila; k přenosu točivého momentu ze členů jednoho planetového soukolí na členy druhého planetového soukolí. Vytvoření silového spojení (bez protáčení) budeme označovat, že je spojka sepnuta. Uvolnění silového spojení znamená, že je spojka rozpojena. Lamelová spojka, stejně jako lamelová brzda, se skládá z ocelových lamel s vnějším drážkováním a z lamel s obložením a vnitřním drážkováním. 21 a 22 schematicky zobrazují spojku pro rychlostní stupně vpřed v automatické převodovce Audi a WV. (Spojka pro jízdu vpřed znamená, že spojka je sepnutá při všech rychlostních stupních vpřed, tedy při prvním, druhém a třetím rychlostním stupni. Pouze při zařazeném neutrálu a při zpětném chodu je rozpojena.) Jako automatické řazení se označuje hydraulické ovládání brzd a spojek. Pro přiložení a rychlé uvolnění pásových brzd se používají písty kruhového průřezu ve válcích, jak ukazuje 19. Písty pro sepnutí lamelových brzd a spojek mají prstencový tvar 21 a 22. Uvolňování brzd, resp. rozpojení spojek provádějí talířové nebo membránové pružiny, resp. několik do sebe zasunutých malých spirálových pružin. VOLNOBĚŽKY Jako řadicí prvky se dále využívají volnoběžky. S jejich pomocí je možné udržovat přenos točivého momentu i během řazení. Základní konstrukce volnoběžky: Volnoběžka se skládá z vnějšího kroužku, vnitřního kroužku a válečků, resp. tělísek volnoběžky, která obíhají v kleci 23. Vzájemné protáčení vnějšího a vnitřního kroužku je možné pouze v jednom směru. V blokovaném směru dobíhají válečky po šikmých plochách do užší části a zde se pevně zapřou mezi vnitřní a vnější kroužek, čímž se vytvoří silový tok (přenos točivého momentu) 25. U volnoběžky s blokovacími tělísky je jejich prostřednictvím rovněž možné

AUTOEXPERT DUBEN 2007 23 Volnoběžka s válečky. 1 vnější kroužek 2 válečky 3 vnitřní kroužek 24 25 26 Volnoběžka s blokovacími tělísky. Volnoběžka s válečky v zablokovaném stavu. Volnoběžka s odpruženými válečky. protáčení pouze v jednom směru. V blokovaném směru mají tělíska snahu se narovnat, a tím zablokují vnější i vnitřní kroužek 24. Použitím lamelové brzdy je možné funkci volnoběžky vypnout, přičemž lamelová brzda volnoběžku blokuje. Další konstrukci představují volnoběžky s odpruženými válečky 26. PŘENOS TOČIVÉHO MOMENTU V MECHANICKÝCH PLANETOVÝCH PŘEVODOVKÁCH V této kapitole bude vysvětlen přenos točivého momentu v různých typech automatických převodovek. 1. TŘÍSTUPŇOVÁ AUTOMATICKÁ PŘEVODOVKA OPEL 27 27 Konstrukce a princip funkce planetové převodovky s planetovými soukolími Ravigneaux v automatické převodovce Opel. Volnoběh, neutrál: Motor je v chodu, páka voliče automatické převodovky se nachází v poloze P nebo N, automobil stojí. Všechny brzdy a spojky jsou uvolněné. Turbínové kolo hydrodynamického měniče točivého momentu prostřednictvím vstupní hřídele (1) pohání válečkovou volnoběžku (2). Volnoběžka je zablokována, a je tedy poháněno planetové kolo prvního planetového soukolí (3). Toto planetové kolo přenáší točivý moment na satelity (4) v opačném smyslu, a ty pak přes satelity (5) opět ve směru otáčení motoru. Satelity (5) unášejí 28 29 30 Volnoběh. První rychlostní stupeň. Druhý rychlostní stupeň. korunové kolo (6) ve směru otáčení motoru; planetové kolo druhého planetového soukolí (7) spolu s upevněným brzdovým bubnem se otáčí opět v opačném smyslu. Unášeč satelitů (8), který je prostřednictvím výstupní hřídele (9) pevně (bez možnosti protáčení) spojen s hnacími zadními koly osobního automobilu, stojí 28. 31 32 Třetí rychlostní stupeň, přímý záběr. Zpětný chod. Při prvním rychlostním stupni spákou voliče v poloze D je zatažena pásová brzda (10). Vstupní hřídel (1) pohání prostřednictvím zablokované válečkové volnoběžky (2) planetové kolo prvního planetového soukolí (3). Toto planetové kolo pohání úzké satelity (4) v opačném smyslu, ty pak pohánějí široké satelity (5) opět ve smyslu otáčení motoru. Široké satelity unášejí ve směru otáčení motoru korunové kolo (6). Planetové kolo druhého planetového soukolí (7) je v důsledku 9 AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA

AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA 10 AUTOEXPERT DUBEN 2007 zatažené pásové brzdy (10) pevně spojeno se skříní převodovky. Široké satelity (5) se odvalují po planetovém kole druhého planetového soukolí (7) a prostřednictvím unášeče satelitů (8) pohánějí výstupní hřídel (9) ve směru otáčení motoru. Korunové kolo (6) se bez silového působení otáčí společně se širokými satelity (5). 33 Konstrukce automatické převodovky 4 HP 22. 1 pohon 7 stojící lamelové spojky C 2 blokovací spojka hydrodynamického 8 stojící lamelové spojky D měniče 9 planetové soukolí 3 hydrodynamický měnič točivého 10 planetové soukolí pro 4. stupeň momentu 11 obíhající spojka E P čerpadlové kolo 12 stojící spojka F L kolo reaktoru 13 výstup T turbínové kolo 14 volnoběžka 4 obíhající lamelové spojky A 15 volnoběžka 5 obíhající lamelové spojky B 16 volnoběžka 6 stojící lamelové spojky C 17 volnoběžka 34 Schematické zobrazení přenosu točivého momentu v automatické převodovce 4 HP 22 EH. Při jízdě bez plynu je uvolněna válečková volnoběžka (2) a brzdný účinek motoru není využit 29. Při prvním rychlostním stupni s pákou voliče v poloze 1 prochází silový tok ze vstupní hřídele (1) prostřednictvím sepnuté spojky (11) na planetové kolo prvního planetového soukolí (3). Silový tok v planetovém soukolí je stejný jako při poloze voliče D. Při jízdě bez plynu se využívá brzdicího účinku motoru. Při druhém rychlostním stupni spákou voliče v poloze D nebo 2 je spojka (12) sepnutá, pásová brzda (10) zatažena. Silový tok prochází ze vstupní hřídele (1) sepnutou spojkou (12) na korunové kolo (6). Korunové kolo otáčí širokými satelity (5) ve stejném smyslu, ty se odvalují po stojícím planetovém kole druhého planetového převodu (7) a prostřednictvím unášeče satelitů (8) unášejí výstupní hřídel (9). Úzké satelity (4) a jejich působením i planetové kolo prvního planetového převodu (3) se otáčejí společně bez silového působení (bez přenosu točivého momentu). Volnoběžka (2) je uvolněna 30. Při třetím rychlostním stupni (přímém záběru) jsou sepnuté spojky (11) a (12), pásová brzda (10) je uvolněna. Silový tok prochází ze vstupní hřídele (1) sepnutou spojkou (11) a přes volnoběžku (2) na planetové kolo prvního planetového převodu (3), a také přes sepnutou spojku (12) na korunové kolo (6). Planetové i korunové kolo se otáčejí se stejnými otáčkami a prostřednictvím kol satelitů (4) a (5) stejnými otáčkami unášejí unášeč satelitů (8) a tím i výstupní hřídel (9). Planetová převodovka obíhá jako jeden celek, výstupní otáčky jsou stejné jako vstupní (převod 1 : 1). Široké ani úzké satelity se přitom neotáčejí kolem svých os. Planetové kolo druhého planetového převodu (7) se otáčí společně bez silového působení 31. Při zpětném chodu je lamelová brzda (13) (podle Opelu spojka pro jízdu vzad ) zatažena, spojka (11) je sepnuta. Volnoběžka (2) je zablokována. Silový tok prochází ze vstupní hřídele (1) sepnutou spojkou (11) a volnoběžkou (2) na planetové kolo prvního planetového převodu (3). Toto planetové kolo otáčí úzkými satelity (4) v opačném smyslu, ty pak širokými satelity (5) opět ve smyslu otáčení motoru. Protože korunové kolo (6) je v důsledku zatažené lamelové brzdy (13) (spojky pro jízdu vzad) pevně spojeno se skříní převodovky, široké satelity (5) se po něm zevnitř odvalují a prostřednictvím unášeče satelitů (8) pohánějí výstupní hřídel (9) v opačném smyslu vzhledem k otáčení motoru. Automobil jede vzad. Planetové kolo druhého planetového soukolí (7) se otáčí společně bez působení sil proti smyslu otáček na vstupu 32. 2. PŘEVODOVKA ZF 4 HP 22 Konstrukce této automatické převodovky je představena na 33. Kinematické schéma této převodovky je vyobrazeno na 34. Přenos točivého momentu při prvním rychlostním stupni 34a : Spojka A je sepnutá, korunové kolo druhého plane-

AUTOEXPERT DUBEN 2007 34a 34c Přenos točivého momentu při prvním rychlostním stupni. Přenos točivého momentu při třetím rychlostním stupni. tového soukolí (typ Simpson) je poháněno. Unášeč satelitů je zastaven spojkou brzdy D, resp. volnoběžkou. Satelity druhého planetového soukolí pohánějí kolo planety, a to zase satelity prvního planetového soukolí. Tím je unášeno korunové kolo prvního planetového soukolí a také 34b 34d unášeč satelitů samostatného planetového soukolí (třetí planetové soukolí). Spojka E je sepnutá a blokuje vzájemně korunové kolo s výstupní hřídelí a planetové kolo (ve třetím, samostatném planetovém soukolí). Toto třetí planetové soukolí se otáčí jako celek. 34e Přenos točivého momentu při druhém rychlostním stupni. Přenos točivého momentu při čtvrtém rychlostním stupni. 11 Přenos točivého momentu při druhém rychlostním stupni 34b : Spojka A je sepnutá, korunové kolo druhého planetového soukolí typu Simpson je poháněno. Planetové kolo je znehybněno spojkami C a C. Korunové kolo pohání satelity druhého planetového soukolí, které se odva- Přenos točivého momentu při zpětném chodu. AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA

AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA 12 AUTOEXPERT DUBEN 2007 lují po stojícím planetovém kole druhého planetového soukolí. Prostřednictvím unášeče satelitů je unášeno i korunové kolo prvního planetového soukolí a od něj je poháněno samostatné (třetí) planetové soukolí, které se stejně jako při prvním rychlostním stupni otáčí jako celek. Přenos točivého momentu při třetím rychlostním stupni 34c : Spojky A a B jsou sepnuté. Tak je korunové kolo druhého planetového soukolí typu Simpson poháněno současně s planetovým kolem. Protože se nyní satelity nemohou otáčet kolem svých vlastních os, otáčí se celé složené planetové soukolí typu Simpson jako celek. Stejně jako v případě prvního a druhého rychlostního stupně se samostatné planetové soukolí (třetí) otáčí jako jeden celek. Otáčky na vstupu převodovky jsou stejné jako na výstupu, jedná se tedy o přímý záběr. Přenos točivého momentu při čtvrtém rychlostním stupni 34d : Spojky A a B jsou sepnuté. Planetové soukolí typu Simpson se otáčí jako celek, tedy jako při zařazeném třetím rychlostním stupni. V samostatném (třetím) planetovém soukolí je prostřednictvím spojky F zastaveno planetové kolo. Unášeč satelitů, který je poháněn od složeného planetového soukolí, unáší satelity, které se odvalují po stojícím kole planety třetího planetového soukolí a pohánějí korunové kolo s výstupní hřídelí. V tomto případě jde o rychloběh. Přenos točivého momentu při zpětném chodu 34e : Spojka A je sepnutá, na planetové kolo prvního planetového soukolí typu Simpson je přiváděn točivý moment. Prostřednictvím sepnuté spojky brzdy D je zastaven unášeč satelitů prvního planetového soukolí. Planetové kolo pohání satelity prvního planetového soukolí, a ta otáčejí korunovým kolem prvního planetového soukolí v opačném smyslu. Prostřednictvím sepnuté spojky E je samostatné planetové soukolí zablokováno a otáčí se jako celek, rovněž však v opačném smyslu. Je tak dosaženo zpětného chodu. 3. PŘEVODOVKA ZF 5 HP 18 Kinematické schéma převodovky je znázorněno na 35. Průběh točivého momentu při prvním rychlostním stupni: Spojka A je sepnu- 35 Kinematické schéma automatické převodovky ZF 5H 18 EGS. hydrodynamický měnič točivého momentu s blokovací spojkou FW, FD, FC volnoběžky E, A, B, F spojky pohonu C1, D, G brzdy (zastavování) C2 pásová brzda

AUTOEXPERT DUBEN 2007 36 Výstředníkové zubové čerpadlo pro zásobování automatických převodovek olejem. Jeho výhodou je plochá konstrukce a to, že vstupní hřídel pro planetovou převodovku (hřídel turbíny) může být bez problémů vedena přes vnitřní čelní ozubené kolo, takže je možné čerpadlo umístit bezprostředně za hydrodynamický měnič. 13 tá, točivý moment je přenášen na velké planetové kolo planetového soukolí Ravigneaux (druhé planetové soukolí, II). To pohání satelity druhého planetového soukolí a z nich je točivý moment přenášen na satelity prvního planetového soukolí I. Unášeč satelitů je zastaven volnoběžkou FD. Satelity prvního planetového soukolí pohání korunové kolo planetového soukolí Ravigneaux I. Toto korunové kolo přenáší točivý moment na korunové kolo samostatného planetového soukolí (třetí planetové soukolí, III). Prostřednictvím brzdy G je planetové kolo znehybněno. Satelity samostatného planetového soukolí poháněné korunovým kolem se odvalují po stojícím kole planety a otáčejí unášečem satelitů s výstupní hřídelí. Průběh točivého momentu při druhém rychlostním stupni: Spojka A je sepnutá, točivý moment je přenášen na velké planetové kolo (druhé planetové soukolí, II). Prostřednictvím brzdy C1 (vypíná funkci volnoběžky) a pásové brzdy C2 je zastaveno planetové kolo prvního planetového soukolí I. Korunové kolo pohání satelity druhého planetového soukolí II, a ty zase satelity prvního planetového soukolí I. Ty se odvalují po stojícím kole planety prvního planetového soukolí a pohánějí korunové kolo. Další přenos točivého momentu probíhá stejně jako u prvního rychlostního stupně. AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA

AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA 14 AUTOEXPERT DUBEN 2007 37 Zjednodušené hydraulické schéma. Všechny ostatní tlaky se odvozují od pracovního tlaku. (Zdroj: MOT) Průběh točivého momentu při třetím rychlostním stupni: Přenos točivého momentu až ke korunovému kolu samostatného planetového soukolí III probíhá stejně jako u druhého převodového stupně. Avšak prostřednictvím spojky E je korunové kolo spojeno pevně s planetovým kolem samostatného planetového soukolí. To znamená, že se toto samostatné planetové soukolí otáčí s výstupní hřídelí jako jeden celek. Průběh sil při čtvrtém rychlostním stupni: Spojky A a E jsou sepnuté. Planetové soukolí Ravigneaux (I a II) je tak zablokováno a otáčí se jako jeden celek. Protože je spojkou F zablokováno i samostatné planetové soukolí, otáčí se obě tato planetová soukolí jako jeden celek. Otáčky na vstupu jsou tedy stejné jako otáčky na výstupu jde tedy o přímý záběr. Průběh sil při pátém rychlostním stupni: Spojka E je sepnutá. Točivý moment se přenáší na unášeč satelitů planetového soukolí Ravigneaux (první a druhé planetové soukolí. I a II). Kolo planety prvního planetového soukolí je znehybněno brzdou C2. Satelity tohoto prvního planetového soukolí se odvalují po stojícím planetovém kole a pohánějí tak korunové kolo. Točivý moment se přenáší dále na korunové kolo samostatného planetového soukolí, které se také zde otáčí jako jeden celek. Převod je do rychla. Průběh sil při zpětném chodu: Spojka B je sepnutá. Točivý moment se přenáší na planetové kolo prvního planetového soukolí Ravigneaux. Unášeč satelitů je zastaven pomocí brzdy D. Satelity tak přenášejí točivý moment na korunové kolo v opačném smyslu. Tento obrácený smysl otáčení se přenáší dále na korunové kolo samostatného planetového soukolí III. Protože je jeho planetové kolo zastaveno brzdou G, odvalují se satelity po něm a pohybují unášečem satelitů s výstupní hřídelí směrem vzad. HYDRAULICKÉ ZAŘÍZENÍ V podstatě jde o nejsložitější skupinu každé automatické převodovky. V prostoru, který je zde k dispozici, mohou být popsány jen základní funkce a obecné pracovní postupy platné pro všechny převodovky bez rozdílu. OLEJOVÉ ČERPADLO Konstrukčním provedením je to zubové čerpadlo, které je nerozebíratelně spojeno s klikovou hřídelí motoru. Tlakový olej, který je tímto čerpadlem čerpán (kapalina ATF = automatic transmission fluid), se v automatické převodovce využívá k různým funkcím: jako pracovní a chladicí kapalina v hydrodynamickém měniči točivého momentu; 36 pro přenos tlakové síly pro spínání spojky v měniči točivého momentu s blokovací spojkou; k mazání planetových soukolí; jako pracovní olej pro vytváření tlakových sil, které jsou potřeba např. pro přitlačování pracovních pístů v lamelových spojkách a pásových nebo lamelových brzdách; jako pracovní olej v hydraulickém ovládání převodovky. Olejové čerpadlo stejně jako olejové čerpadlo motoru je vybaveno přetlakovým ventilem. HYDRAULICKÉ OVLÁDÁNÍ PŘEVODOVKY Hydraulické ovládání převodovky zajišťuje, aby byly procesy řazení při běžné jízdě prováděny vždy ve správném okamžiku. K tomu slouží dva ovládací členy: a) odstředivý regulátor, který je vždy pevně spojen s hnacími koly automobilu. Procesy řazení reguluje v závislosti na rychlosti jízdy; b) regulační šoupátko pro regulaci tlaku plynu neboli modulování plynu. Procesy řazení ovlivňuje prostřednictvím zatížení motoru (polohou škrticí klapky a podtlakem v sacím potrubí). Okamžikem řazení nahoru se označují takové rychlosti jízdy automobilu, ve kte-

AUTOEXPERT DUBEN 2007 38 Hydraulické ovládání automatické převodovky. (Zdroj: MOT) rých převodovka řadí na nejbližší vyšší rychlostní stupeň, jako okamžiky řazení dolů takové rychlosti jízdy, při kterých převodovka řadí na nejbližší nižší rychlostní stupeň. Protože tlak v regulátoru a modulovaný tlak závislý na zatížení působí na spínací ventily ve skříni řadicího šoupátka, dochází k řazení tehdy, když je jeden z obou těchto tlaků větší než druhý. Příklad Automobil stojí. Tlak v regulátoru je roven nule. Když se při rozjíždění lehce přidá plyn (škrticí klapka se jen trochu pootevře), dostává se k příslušnému spínacímu ventilu také pouze malý tlak. Aby nyní bylo provedeno řazení, je nutný relativně malý tlak v regulátoru (malá rychlost), který překoná daný modulovaný tlak. Automobil velmi rychle řadí nahoru. Dochází-li naopak k silnému zrychlení (škrticí klapka otevřená naplno, podtlak v sacím potrubí se blíží nule), působí na spínací ventil maximální modulovaný tlak. Automobil nyní musí jet podstatně rychleji, aby se v regulátoru dosáhlo tlaku potřebného k přeřazení. Automobil řadí na vyšší rychlost podstatně později. Řidič může body řazení ovlivňovat různými způsoby: polohou páky voliče automatické převodovky; polohou plynového pedálu (polohou škrticí klapky); řazením kick-down; voličem programu (u moderních převodovek). ŘAZENÍ KICK-DOWN (PRUDKÉ PŘIDÁNÍ PLYNU) Řazením kick-down je dosaženo toho, že převodovka řadí na vyšší rychlostní stupeň teprve při vyšší jízdní rychlosti než při běžných jízdních podmínkách, resp. zpět na nejbližší nižší rychlostní stupeň rychleji. Řazení kick-down se sepne při sešlápnutí plynového pedálu za polohu plného plynu. Tím se dodatečně, a to buď mechanicky pomocí bovdenového táhla, které působí na řadicí šoupátko, nebo elektronicky prostřednictvím spínače, který ovládá elektromagnetický ventil, zvýší stávající regulační tlak, nyní nazývaný tlakem kick-down. Ten působí proti tlaku v regulátoru a obrací příslušné ventily ve skříni řadicího šoupátka. HYDRAULICKÁ ŘÍDICÍ JEDNOTKA NEBOLI SKŘÍŇ ŘADICÍHO ŠOUPÁTKA 15 Regulace a rozdělování tlaku se provádí v hydraulické řadicí jednotce. To je centrála řazení pro ovládání všech brzd a spojek v automatické planetové převodovce a ovládání blokovací spojky hydrodynamického měniče. Celá řadicí jednotka se nachází pod planetovou převodovkou v olejové vaně skříně převodovky. Hydraulická řadicí jednotka se skládá z několika těles ventilů. Jedno těleso ventilu je společným pro všechny ventily, které se v něm nacházejí. Dále jsou v něm olejové kanálky podle daného hydraulického schématu. Dodávaný hydraulický olej je zapotřebí s různě odstupňovaným tlakem. Na 37 je vyobrazeno zjednodušené hydraulické schéma. Pracovní tlak je nejvyšší tlak v celém hydraulickém systému a má hodnotu až 2,5 MPa. Všechny ostatní tlaky jsou odvozeny od tohoto pracovního tlaku, a jsou proto nižší. Pracovního tlaku se dosahuje přímo za olejovým čerpadlem a reguluje se kontrolovaným zpětným přítokem pomocí ventilu pro omezení tlaku. Regulace tlaku probíhá podle měření odstředivého regulátoru a regulátoru modulovaného tlaku a u elektronických převodovek prostřednictvím řídicí jednotky převodovky. Tlak regulačního ventilu (odstředivý regulátor) a tlak v řadicím ventilu (regulátor modulovaného tlaku) se přivádějí na elektronicky ovládané regulační a spínací elektromagnetické ventily. Oba tlaky asi 0,3 až 0,8 MPa jsou nižší než pracovní tlak. Ke změně rychlostního stupně dochází, když se přes elektromagne- AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA

AUTOMOBILY OD A DO Z SERVIS PODVOZEK ORGANIZACE PRÁCE MOTOR SYSTÉMY A PŘÍSLUŠENSTVÍ BEZPEČNOST A HYGIENA PRÁCE GEOMETRIE NÁŘADÍ A VYBAVENÍ DÍLEN PALIVA A MAZIVA DIAGNOSTIKA A MĚŘENÍ ELEKTR. ZAŘÍZENÍ, ELEKTORNIKA 16 AUTOEXPERT DUBEN 2007 39 Parkovací uzávěrka je zasunuta. Kromě toho je možné na obrázku rozpoznat ozubená kola planetového soukolí typu Ravigneaux. tický ventil řazení dostane na hydraulický řadicí ventil řídicí tlak (cca 0,6 až 1,2 MPa). Po sepnutí ventilu se tento pracovní tlak dostává na příslušnou spojku nebo brzdu a zařadí se příslušná rychlost. V závislosti na zařazené rychlosti se pracovní tlak rozdělí na jeden nebo několik řadicích členů. Pomocí řadicích ventilů je možné s malým ovládacím tlakem a malým množstvím oleje regulovat velký proud dodávaného oleje. Pomocí ovládacího tlaku z elektromagnetického ventilu se může ovládat podstatně větší proud oleje, který plní nebo vyprazdňuje řadicí člen. Řadicí elektromagnetické ventily v hydraulickém systému automatických převodovek bývají 3/2cestné ventily (3 přípojky, 2 spínací polohy), které jsou kontrolovány elektronickou řídicí jednotkou 38. Tyto ventily s kulovým sedlem mají cívku a kotvu, která je spojena se zdvihátkem ventilu. Je-li elektromagnetický ventil aktivován, protéká cívkou proud a kotva se nadzdvihne proti účinku pružiny. Zdvihátko ventilu uvolní průtok a uzavře zpětný přívod. Tlak v řadicím ventilu nyní může působit jako ovládací tlak v řadicím ventilu. Ve zjednodušeném znázornění principu funkce elektronicky řízené řadicí jednotky se proměnlivým tlakem plní střídavě dva řadicí členy: nahoře řadicí ventil (4/2cestný ventil), dole ventil pro regulaci tlaku (3/2cestný ventil), vlevo dole řadicí elektromagnetický ventil, vpravo dole regulační elektromagnetický ventil. Regulační elektromagnetický ventil dodává elektricky nastavitelný ovládací tlak, který se v regulačním tlakovém ventilu zesiluje a v řadicím ventilu rozděluje na jeden nebo dva řadicí členy. Řadicí ventil je rovněž ovládán elektromagnetickým řadicím ventilem. Tlak nastavený regulačním elektromagnetickým ventilem působí na řídicí vstup (X) ventilu pro regulaci tlaku. Tlak v řadicím ventilu se přes řadicí elektromagnetický ventil dostává přímo na řídicí vstup (X) řadicího ventilu. Řadicí člen B se uvede do činnosti, když se řadicí ventil nachází v klidové poloze, a řadicí člen A se aktivuje, když je řadicí ventil v pracovní poloze. Ovládáním řadicích ventilů se provádí přemodulovávání řadicích členů (spojek a brzd). Tak se dosahuje velmi měkkých procesů řazení, kdy je spojka už sepnuta, zatímco brzda ještě není zcela uvolněna. Při provozu se na hydraulickou řadicí jednotku neustále přivádějí elektrické signály, aby bylo možno rychle provést zařazení některého rychlostního stupně. Když elektronické ovládání vypadne, přechází automatická převodovka na mechanický nouzový provoz a zařadí příslušný stanovený rychlostní stupeň. POLOHY PÁKY VOLIČE A PROGRAMOVANÉ ŘAZENÍ P parkovací poloha automatické převodovky, blokování převodovky, řízené spouštění R zpětný chod N neutrál D jízda drive; převodovka automaticky řadí rychlostní stupně nahoru nebo dolů 3 převodovka řadí nahoru jen do třetího rychlostního stupně 2 převodovka řadí nahoru jen do druhého rychlostního stupně 1 převodovka zůstává na prvním rychlostním stupni SPÍNAČ PRO VOLBU PROGRAMU Používá se pouze u elektronicko-hydraulicky ovládaných automatických převodovek. U některých automatických převodovek bývá tzv. spínač pro volbu programu, který může mít následující polohy: E ekonomie (ekonomická jízda) S sport (sportovní jízda). V této poloze dochází k posunutí řadicích okamžiků nahoru, což znamená, že převodovka řadí nahoru teprve při vyšších jízdních rychlostech a zpět na nejbližší nižší rychlost zase dříve. Symbol zima v této poloze se zachovávají rychlostní stupně zadané pomocí voliče. Automatická převodovka sama neřadí ani nahoru ani dolů (zimní program), u některých automatických převodovek řadí dříve nahoru při nižších otáčkách motoru. PARKOVACÍ UZÁVĚRKA Jedná se o mechanické zařízení v automatické převodovce. Na výstupní hřídeli automatické převodovky se nachází takzvané kolo parkovací uzávěrky. Na jeho obvodu jsou vyfrézovány drážky, do kterých po nastavení páky voliče do polohy P zapadne tzv. blokovací západka. Automobil je tak zabezpečen proti odtažení 39. Parkovací uzávěra se může nastavit pouze u stojícího automobilu, klíček ze zapalování lze vysunout pouze v této poloze páky voliče. KONTROLA STAVU OLEJE Při kontrole stavu oleje, stejně jako při jeho výměně, je bezpodmínečně nutné dbát údajů výrobce. Je-li k dispozici měrka oleje, musí být při kontrole stavu oleje automobil zahřátý na provozní teplotu.stav oleje se změří a porovná s příslušnou značkou. PODLE ZAHRANIČNÍCH MATERIÁLŮ ZPRACOVALI JIŘÍ BROŽ A LUBOŠ TRNKA