Automatska transmisija – kako radi automatski menjač

Automatska transmisija

Do pre samo nekoliko godina, u automobilima su bile aktuelne uglavnom samo dve vrste transmisije. To su i danas neprevaziđena manuelna, i automatska.

Pronalazak automatske transmisije datira još iz prve polovina dvadesetog veka, a njen nastanak je delom i zasluga jednog naseg čoveka, iz tadašnje Jugoslavije.

Ovaj vid prenosa je prešao dug put adaptacije i dan danas se usavršava, posebno u poslednjih nekoliko godina kada elektronika u auto-industriji uzima primat.

Tek u današnje doba, manuelna transmisija polako nestaje sa scene, ustupajući mesto ipak nešto modernim i ekstra-efikasnim rešenjima u vidu nekog automatsko-elektronskog vida prenosa. Naravno, svi znamo da ove spomenute dve vrste (manuelna i automatska) transmisije imaju istu svrhu, ali rade na potpuno drugačiji način.

Dakle, cilj je da se obrtaji nastali radom motora “usaglase”, odnosno prenesu do samih točkova, i to sve što je moguće efikasnije. I jedan i drugi način imaju svoje prednosti i nedostatke, ali o tome ipak pri kraju teksta…

Ono što su, ipak, činjenice jeste da je automobil sa automatikom mnogo lakše voziti i, takođe, to da su ti automobili i dugotrajniji. Kod modela sa manuelnom transmisijom sam vozač određuje kada će i na koliko obrtaja prebaciti u sledeću brzinu, dok automatika uvek ima svoj “program” rada i ne može se desiti da dođe do eventualnog opterećenja agregata usled preterane agresivnosti vozača ili nešto tome slićno. Sam taj spomenuti “program” rada je veoma složen i zahteva brojne operacije u jednom, određenom trenutku, tako da mi nećemo previše ulaziti u tu problematiku. U sledećem delu teksta ćemo videti neke osnove rada i najvažnije delove jednog standardnog automatskog menjača.

Automatska transmisija
Poredeći automatski sa manuelnim menjačem, primetićemo da u njima nema skoro nikakve tehničke sličnosti!

Nekada je čitav sklop automatike bio veoma veliki, ali danas uz prisustvo elektronike se sve to značajno smanjilo. Nekada je bilo izuzetno teško usaglasiti sve bitne faktore za normalan rad ovakve transmisije, kao sto su npr. broj obrtaja motora, brzina vozila, pritisak na papučici gasa itd.

Za svaki od spomenutih faktora je bio predviđen poneki uređaj koji bi bio deo tog jednog, velikog sklopa unutar automatike. Danas, uz prisustvo ECU-a i drugih elektronskih sklopova, je sve to lakše, ali, sto je još bitnije, i preciznije. To je jedna velika razlika između manuelne i automatske transmisije – kod manuelne sam vozač vodi računa o ovim faktorima i sve je, dakle, mnogo individualnije.

Što se tehničkih razlika tiče, osnovna je ona vezana za “kvačilo”. Ono što vi verovatno znate jeste da automatski menjač nema kvačilo, a da manuelni ima samo jedno. Ipak, ono sto je tačno jeste da automatski menjač nema samo papučicu kvačila, dok se unutar sklopa njegovog sistema nalazi barem (najmanje) četiri kvačila! Rekoh ja da je automatika mnogo složenija…

Sledeća bitna razlika je u spoju motora i menjača. Svi znamo koliko je to sve jednostavno u manuelnom svetu – u tom spoju se nalazi “autput” onog jedinog kvačila, koje, uz pomoć “korpe” i ostalih sklopova, pomerajem papučice jednostavno odvaja motor od transmisije.

Automatika koristi specijalni i složeni konvertor. On je, naravno, na istoj lokaciji, ali je malo većih dimenzija. U principu je nakačen na zamajac (“autput”) samog motora, dok je sa druge strane osovina koja ide unutar automatskog sistema prenosa (menjača). Rad konvertora se zasniva na cirkulisanju tečnosti unutar njega samog, i to od pumpe do turbine, koje su takođe, jel, unutar konvertora. Pumpu pokreće motor i, dakle, ona se okreće u istom smeru kao i “autput” motora. Uz pomoć oštrih i zakošenih “krilaca” pumpe, tečnost se doprema do turbine koja je direktno povezana sa transmisijom.

Tako se vrši pokretanje sklopova unutar samog menjača, odnosno ostvaruje indirektna veza motora i menjača. Glavna funkcija ovog sistema jeste omogućavanje mirovanje automobila i u situaciji kada motor radi, odnosno kada se njegov “autput” okreće. Zato se i zove konvertor – omogućava manje snage pri niskom režimu rada, dok pri većim brzinama obezbeđuje isto tako (realno) potrebnu količinu obrtnog momenta za kretanje vozila. Idealno, pri takvim (nesto većim) brzinama transmisija, odnosno “autput” ka diferencijalu i pogonskim točkovima, bi trebala da se vrti u istoj brzini kao i motor, što je slučaj sa manuelnim menjačem. Automatska, međutim, retko kada to uspeva, ali joj je uvek cilj da bude približna radu motora. To ćemo na kraju teksta ubrojati u nedostatke automatike – tako se nepotrebno troši snaga motora – uvek je manja maksimalna brzina, a veća potrošnja goriva svakog vozila!

Jos samo da ne zaboravim da spomenem stator, kao četvrti važan deo unutar konvertora (pored tečnosti, pumpe i turbine). On se nalazi u samom centru ovog malog sistema i omogućava pravilnu cirkulaciju tečnosti, i to od turbine nazad ka pumpi. Bez statora, tečnost bi se u pumpu vraćala u suprotnom smeru rotiranja i to bi dovodilo i do “gušenja” motora. Dakle, uglavnom, tečnost predstavlja glavnu spregu između motora i menjača!

A sad nešto i o samoj automatici… Kao i kod manuelne transmisije, glavna funkcija je obezbeđivanje optimalnog rada motora u svim režimima. I ovde imamo nekoliko brzina kao i kod manuelnog, ali to nije baš isto.

Kod automatike imamo mnogo više (neklasičnih) zupčanika različitih oblika i veličina, a i same “brzine” su nešto kompleksnije. Sve se svodi na kombinacije rada određenih zupčanika.

Kod manuelnog imamo različite zupčanike za različite stepene prenosa (“brzine”) – kao i kod bicikla. Kod automatike različite stepene prenosa izvodi set istih zupčanika, samo različito ukombinovanih. Dakle, osnova automatskog sistema prenosa jeste spomenuti set zupčanika!

Ostali delovi sistema su kvačila i trake, kao i njihova hidraulika, zatim razni ventili i oplata. Svi su ovi delovi tu da bi se omogućilo pravilno funkcionisanje rada zupčanika. Svaki sistem automatske transmisije ima najčešće dva seta ovih zupčanika, dok svaki set ima tri vrste zupčanika u sebi. To su centralni, spoljni i prstenasti zupčanik, s tim da spoljnih uvek ima više.

Automatska transmisija

Ovom spisku treba pridodati i nosač spoljnih zupčanika, koji takođe rotira. Lokacije ćemo objasniti uz pomoć priložene slike poprečnog preseka jednog seta zupčanika – centralni je ovaj u sredini, narandžasti, oko njega se nalaze spoljni (“planetarni”) sa sve ljubičastim nosačem, dok sve njih ‘obuhvata’ prstenasti, plavi. Svaki od ovih zupčanika može da rotira i svaki od njih može da bude “input” (da prima obrtaje od konvertora, odnosno motora) i “autput” (da šalje obrtaje ka diferencijalu, tj. točkovima) i svi su međusobno, direktno ili indirektno, povezani. Zapravo, jedan može da bude input, drugi autput dok je jedan od njih uvek u stanju mirovanja. Takvim kombinovanjem, zahvaljujući različitim veličinama i oblicima ovih zupčanika, dobijamo različite stepene prenosa! Rekoh da svaki sistem najčešće ima dva seta ovih zupčanika – dakle, tako dobijamo jos više kombinacija, tj. ovakav sistem nam obezbeđuje četiri optimalne “brzine” i rikverc. Ovaj sistem sadrži dva centralna (različitih veličina), dva seta spoljnih i JEDAN poveći prstenasti zupčanik (koji povezuje sve njih unutra). E sad, ovde bi trebao da se završi lakši deo teksta i da već lagano pređemo u sferu objašnjavanja mogućih kombinacija svih ovih zupčanika, što konkretno čini stepene prenosa.

Ja ću pokušati da maksimalno uprostim čitavu ovu priču i reći ćemo samo ono što se odvija u samom procesu funkcionisanja ovog sistema. Kao što već spomenuh, dva od tri seta (+ nosač spoljnih) zupčanika se uvek kreću dok ‘zaključavanje’ bilo koja dva seta stvara redukcioni odnos 1:1. To ste možda čitali u tekstu o manuelnom sistemu transmisije, ali ovaj odnos je između brzina okretanja autputa motora i transmisije. Dakle, 1000 obrtaja motora prema 1000 obrtaja transmisije! Takav odnos je čest pri nešto većim brzinama i prisutan je uglavnom u trećem stepenu prenosa kod automatika. Ovaj odnos se uvek lako može izračunati uz pomoć postojećih formula za izračunavanje, koje su specifične za automatski sistem transmisije i zavise isključivo od vrsta zupčanika koji su aktivni, kao i broja njihovih zubaca. Tako, krenimo redom – u prvom stepenu prenosa kod automatika input je centralni zupčanik sa 30 zubaca (najčešće), dakle njega pokreće konvertor, motor. U ovom stepenu prenosa, statičan je nosač spoljnih zupčanika tako da vezu do prstenastog zupčanika (72 zubaca), koji će biti autput, čine samo spoljni. Formula za izračunavanje ovog odnosa je: – 72/30 = -2,4. Primećujemo da je odnos -2,4:1, dakle negativan! To ne treba da zbunjuje i govori da se autput kreće u suprotnom pravcu od inputa – međutim, to nije tačno jer spoljni zupčanici, kao posrednici, doprinose pravilnom okretanju autputa (prstenastog zupčanika)!
To je nešto slično principu rikverc stepena prenosa kod manuelnih menjača, sa onim malim zupčanikom između dva velika koji menja smer okretanja…

Automatska transmisija

 

Još treba spomenuti da postoje dve vrste ovih odnosa – redukcioni, kada autput napravi manje obrtaja nego input i “overdrajv”, što je obrnuto od redukcije (autput brži od inputa). Dakle, prvi stepen prenosa kod automatika je redukcioni, kao što je slučaj i sa drugim stepenom. Drugi stepen je najkompleksniji u celoj priči i sastoji se od dve aktivne kombinacije rada zupčanika! Zapravo, ovde sada imamo dva inputa i dva autputa. Kako?! Prvo imamo onaj standardni input iz konvertora koji, u ovom slučaju, pokreće manji centralni zupčanik. Tada imamo veći centralni zupčanik koji je fiksiran trakom i ne rotira, a kao autput je nosač spoljnih zupčanika. Autput, dakle, rotira i ima redukcioni odnos od 1 + 36/30 = 2,2:1 (u odnosu je broj zubaca većeg i manjeg centralnog zupčanika). Taj autput se prenosi dalje i čini input za sledeći set zupčanika, gde je finalni autput zapravo prstenasti zupčanik koji se pokreće preko spoljnih zupčanika. U drugom delu ove priče imamo “overdrive” odnos: 1/(1 + 36/72) = 0,67:1! E sad, kako je celokupna druga “brzina” ipak redukciona? Pa zato što 0,67:1 nije finalni odnos drugog stepena – mora se uzeti u obzir i onaj prvi redukcioni odnos (2,2:1). To se čini tako što ćemo pomnožiti 2,2 sa 0,67 i dobiti finalni odnos od 1,47:1. Zvuči poprilično udareno, zar ne?

Automatska transmisija
Treća brzina je već ‘limunada’ u odnosu na ove prve dve… Već sam spomenuo da treći stepen prenosa skoro uvek koristi 1:1 odnos, i to fiksiranjem dva elementa unutar celog sistema. To ćemo vrlo lako izvesti uz pomoć jednog od ‘kvačila’ koja će fiksirati oba centralna zupčanika, koja inače predstavljaju direktnu vezu sa turbinom unutar konvertora! Tako isključujemo efekat turbine i vrlo lako uspostavljamo 1:1 (direktnu) vezu sa motorom. Dakle, cela transmisija se okreće u istom ritmu kao i motor! Nakon trećeg stepena, imamo jedini stepen koji je u “overdrive” modu – četvrti. Logično, ponovo ćemo izbeći rad turbine, koja nam u principu samo pomaže pri manjim brzinama i nižim stepenima prenosa, kao i pri mirovanju vozila. Nju izbegavamo eliminisanjem centralnih zupčanika, koji su, jel, direktno vezani za istu… Njihovim ‘zaključavanjem’ (uz pomoć kvačila i traka), ostavljamo u radu još samo zamajac motora pri konvertoru, koji je direktno povezan sa inputom, koji je u ovom slučaju nosač spoljnih zupčanika. On, uz pomoć samih spoljnih zupčanika, pokreće veliki prstenasti zupčanik, koji biva autput… Formula za ovaj ‘overdrive’ mod je ista kao drugi deo drugog stepena prenosa: 1/(1 + 36/72) = 0,67:1. Dakle, pri 2000 obrtaja u minuti motora, transmisija će se okretati brzinom od 3000 obrtaja u minuti! To omogućava vrlo tihu i kultivisanu vožnju na otvorenom putu… Što se rikverca tiće, on je vrlo sličan prvom stepenu prenosa. Jedina razlika je što se, kao input, umesto manjeg koristi veći centralni zupčanik (36 zubaca). u ovom slučaju, posebna traka drži nosač spoljnih zupčanika, tako da se ipak omogućava realni negativan redukcioni odnos – autput se okreće u suprotnom smeru u odnosu na input. Formula kaze: – 72/36 = – 2,0:1.

Ono sto sam često spominjao tokom prethodne priče, a nisam stigao da objasnim, jesu kvačila i trake unutar sistema automatike. Kao sto na početku teksta rekoh, ovi delovi su tu da omoguće rad svih ovih setova zupčanika. Njihova funkcija je da omoguće ili ne-omoguće rad nekog od zupčanika. Čitav taj režim rada predstavlja jedan smislen sistem – kada vozilo krene brže i promeni se brzina, tada reaguju i spomenuta kvačila i trake, odnosno hidraulika koja ih pokreće i koja prožima čitav ovaj sistem transmisije! Trake su uglavnom kružnog oblika cilj im je da zaustave rad (rotiranje) određenog sklopa (zupčanika ili nosača), dok su kvačila tu da bi povezala setove zupčanika između sebe ili sa inputom (konvertorom), odnosno autputom (ka diferencijalu).

Automatska transmisija

U sistemu koji sam ja danas Vama predstavio se nalazi ukupno 4 kvačila. Dakle, da bi sve ovo bilo moguće izvesti, potreban je jedan hidraulični sistem koji bi pokretao sve ove trake i kvačila. Pored svih ovih delova, svaki sistem automatske transmisije mora da sadrži i  pumpu za ulje u menjaču. To je ona ista pumpa sa početka priče – ona u konvertoru koja neposredno pokreće i njegovu turbinu. Međutim, ova pumpa pokreće još dosta toga – pre svega čitav hidraulični sistem i hladnjak transmisije. Na starijim modelima automatske transmisije, bio je takođe prisutan i jedan kontrolni ventil, koji je ovom sistemu bio potreban zato što je pratio brzinu vozila, što je vrlo bitan faktor pravilnog rada ovakve transmisije. Dakle, što bi se brže automobil kretao, to bi ovaj ventil bivao sve otvoreniji. To prepoznaje hidraulični sistem unutar automatike i u trenutku reaguje eventualnom promenom stepena prenosa. A ta promena stepena prenosa se takođe posebno kontroliše, uz pomoć posebnih ventila i to za svaki stepen po jedan ventil.  Dakle, kada se dostignu određene vrednosti svih relevantnih faktora, ventil “prve brzine” će se otvoriti i tako omogućiti prenos u drugi stepen. Isto funkcioniše i prenos u treću ili četvrtu “brzinu” – uz pomoć posebnog ventila.

Što se samih faktora tiće, pored brzine vozila bitan je i pritisak motora, dakle praktično koliko se brzo motor okreće. Naravno, pogađate, ovo takođe kontroliše poseban ventil, i to postoje dve vrste, od kojih se jedna koristi u sistemu. Jedna vrsta kontroliše pritisak na samu papučicu gasa, dok druga vrsta kontroliše sam pritisak u motoru. Naravno, danas se sve to radi uz pomoć elektronike, pod kontrolom ECU-a, pa su tako i mogućnosti transmisije mnogo veće i skoro svaki dan se konstruiše neka nova, inventivnih rešenja… Tako danas transmisioni sistem uzima mnogo više faktora u obzir – da li je put klizav, da li je uzbrdica ili nizbrdica, tempo vožnje itd. To sve pospešuje efikasnost čitavog sistema, a time omogućava lagodniju i lakšu vožnju, uz veća ubrzanja i manju potrošnju.

Ono sto verovatno mnoge zanima jeste šta sve znače one pozicije na ručici automatskog menjača? Pa, odozgo nadole, tu su ‘P’ sto znači ‘parking’, jel, i tada se vozilo koči kroz transmisiju – užljebe se posebni žljebovi na autputu transmisionog sistema i tako se diferencijal (a samim tim i točkovi) ne može okretati. Sledeći je ‘R’ kao ‘reverse’, odnosno rikverc, o kojem smo već pričali… ‘N’ je ‘neutral’, to jest ler kod automatika – tada se transmisija potpuno odvaja od motora. ‘D’ je ‘drive’, naravno, kada je automobil u pokretu. Brojevi ‘1’ i ‘2’ zapravo označavaju stepene prenosa u kojima želite da automobil bude. Dakle, ako ubacite u ‘1’ odnosno ‘2’, automobil nikada neće prelaziti prvu, odnosno drugu “brzinu”. A za kraj teksta sam rekao da ću spomenuti nešto i o prednostima i nedostacima između manuelne i automatske transmisije.

Kao sto sam već rekao, velika mana automatike je ta što vrlo retko može da se usaglasi realna brzina motora i transmisije, tako da tada dolazi do nepotrebnog “bacanja” snage motora, što je uzrok većoj potrošnji i manjoj maksimalnoj brzini. Naravno, nedostatak je i individualnost u vožnji, jer vi ne možete nikako uticati na prenos i teško ćete izvući maksimum iz pogonskog agregata. S druge strane, velika prednost automatike je ta da se automobil sa ovakvom transmisijom manje kvari. To je i logično, jer tada o pravilnom radu motora ne brine vozač već sam sistem prenosa i omogućava stalno optimalno korišćenje i eksploataciju motora. Prednosti su i vrlo lako korišćenje, posebno u gradskim, urbanim uslovima. Jednostavno, ubacite u ‘drive’ i ne mislite o menjaču tokom čitave vožnje. Velika je prednost automatskog menjača i kada Vam se, ne daj Bože, desi da povredite levi skočni zglob, a morate da se odvezete kući ili do dežurnog doktora. Tada ce Vam biti drago neprisustvo papučice kvačila sa leve strane nožnih komandi…

Preuzeto sa: www.motorna-vozila.com


Be the first to comment on "Automatska transmisija – kako radi automatski menjač"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*