گیربکسهای اتوماتیک سری 700 ( بخش 9 )
(بخش 9 را با مبحث بسیار مهم " توربین " ادامه میدهیم که در واقع نیمی از کارایی گیربکسهای اتوماتیک، و بخصوص نمونه های دارای اوردرایو به آن مربوط می شود. از آنجا که نویسنده مقاله در این مورد توضیح مختصری داده بود، لذا برای درک بهتر این بخش بطور جداگانه و مفصل صحبت خواهد شد تا جزئیات بیشتر و دقیقتری از این قطعه و طرز کار آن مشخص شود و در ادامه به نوع جدیدتری از توربین خواهیم پرداخت که دارای کارایی بیشتری نسبت به مدلهای متداول می باشد.)
مبدل گشتاور ( TORQUE CONVERTER) یا همان توربین، در گیربکسهای اتوماتیک جایگزین سیستم کلاچ در گیربکسهای دستی شده است و به واقع یک نوع کلاچ اتوماتیک بوده که نیاز به استفاده از کلاچ مکانیکی را برطرف کرده.
برخلاف سیستم کلاچ مکانیکی که انتقال نیرو بصورت یکپارچه و مستقیم صورت میگیرد، در این نمونه از کلاچ های اتوماتیک، انتقال نیرو توسط مایع سیال مناسب ( روغن هیدرولیک ) انجام می شود که همزمان در داخل گیربکس نیز برای روانکاری، خنک کردن، تمیز کاری و البته ایجاد فشار هیدرولیکی لازم در داخل درامها، سوپاپها و مجراهای مختلف گیربکس استفاده می شود.
اساس کار توربین به زبان بسیار ساده،استفاده از نیروی هیدرولیکی وارد شده توسط روغن از سمت یک پروانه به پره های پروانه دیگر هست تا در نهایت شافت ورودی گیربکس به چرخش در آمده و نیروی مکانیکی به گیربکس منتقل شود و این کار با استفاده از نیروی چرخش موتور انجام می شود.
در داخل توربین تعدادی پروانه وجود دارد که روغن هیدرولیک با فرم خاصی از پروانه های یک سمت، به سوی پروانه های سمت دیگر فرستاده می شود و با این عمل نیروی جنبشی زیادی به پروانه دوم وارد می گردد.
فرم ساده عملکرد توربین در این تصویر دیده می شود
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
قطعه زرد رنگ شماره 1 بخشی از توبین است که به "مبدل گشتاور" معروف بوده و به بدنه توربین وصل شده و سرعت چرخش آن با موتور یکی است. قطعه آبی شماره 3 استاتور نامیده می شود که وظیفه آن هدایت صحیح جریان روغن هیدرولیک برای بهینه سازی توان توربین بوده و از اتلاف انرژی جنبشی می کاهد. قطعه قرمز شماه 2 " توربین " نامیده میشود که با شافت گیربکس در ارتباط بوده و نیروی چرخش حاصل از برخورد روغن هیدرولیک را به گیربکس منتقل می کند.
در این تصویر، سمت راست پروانه یا همان توربین آبی رنگ وجود دارد که بصورت یک تکه به بدنه توربین وصل شده و سرعت چرخش آن با سرعت چرخش میل لنگ یکی است. با چرخش موتور، میل لنگ ، فلایویل و در نهایت توربین، مبدل گشتاور ( توربین ) نیز می چرخد و روغن از سمت مرکز توربین به سمت بیرون فرستاده میشود،و بعد با ورود به توربین متصل شده به گیربکس که با رنگ سبز مشخص شده، باعث چرخش آن شده و نهایتا شافت ورودی گیربکس نیز می چرخد.
بواسطه اینکه جهت حرکت روغن در این وضعیت مخالف جهت گردش موتور است، بنابراین باید به گونه ای این ایراد برطرف شود تا اتلاف انرژی وجود نداشته و راندمان کار توربین بالا برود. برای این کار از قطعه ای به نام استاتور ( STATOR ) استفاده میشود که باعث هدایت روغن و تغییر جهت حرکت آن از سمت اطراف به مرکز توربین میشود.
یکی از ایرادات بزرگ مبدل گشتاور، اتلاف انرژی است که مخصوصا در سرعتهای بالا رخ میدهد و این به دلیل ماهیت سیال مورد استفاده است که در سرعتهای بالا بخاطر ایجاد آشفتگی شدید در جریان روغن داخل توربین، فاقد توان انتقال نیروی مکانیکی بصورت 100% به گیربکس می باشد.
برای رفع این مشکل از حدود اواخر دهه 70 میلادی قطعه ای به نام TORQUE CONVERTER LOCKUP ( قفل مبدل گشتاور) در داخل مبدل گشتاور تعبیه شد.
این قطعه معمولا از سرعت 70 کیلومتر به بالا عمل کرده و با ایجاد یک درگیری فیزیکی با بدنه مبدل گشتاور، نیروی چرخشی بدنه توربین را به شافت ورودی گیربکس منتقل کرده و باعث ایجاد سرعت چرخش یکسان گیربکس با موتور می گردد و از اتلاف بخش زیادی از انرژی جلوگیری کرده، شتاب و قدرت و سرعت خودرو بالاتر رفته و کارایی گیربکس نیز بهبود پیدا می کند.
حال برای آشنایی بهتر با این نمونه از مبدل گشتاور، نگاهی به بخشهای داخلی آن می اندازیم :
با باز کردن بدنه توربین ، پره های مربوط به پمپ مبدل گشتاور در سمت راست و همچنین استاتور و توربین در سمت چپ دیده می شود
در اینجا نمای نزدیک پره های پمپ مبدل گشتاور دیده می شود که به بدنه توربین متصل بوده و به همین خاطر می تواند با سرعت یکسان با موتور بچرخد و روغن هیدرولیک را با سرعت به سمت پره های توربین دوم مبدل گشتاور بفرستد
در بخش دیگر مبدل گشتاور، به وضوح استاتور دیده می شود که بر روی توربین قرار گرفته.
این بخش از مبدل گشتاور انرژی جنبشی و حرکتی اتلاف شده ای که بواسطه برگشت نامناسب در روغن هیدرولیک وجود دارد را متمرکز کرده و به سمت توربینهای متصل به شافت ورودی گیربکس و مبدل گشتاور هدایت می کند
در این تصویر توربین را مشاهده می کنید. پره های لبه خارجی که با انگشت نشان داده شده، روغن هیدرولیک را که توسط پمپ مبدل گشتاور( تصویر سوم) با فشار به سمت آن فرستاده می شود را دریافت کرده، و در نهایت روغن را به سمت مرکز توربین و محل قرار گرفتن شافت توربین هدایت می کند.
این استاتور است. در زمانی که موتور با سرعت کم چرخش دارد،این قطعه روغن هیدرولیک را دوباره به سمت پمپ مبدل گشتاور هدایت می کند. مبدل گشتاور با استفاده از نیروی گریز از مرکز،جهت حرکت روغن را تغییر می دهد.
همانطور که گفته شد در سرعت کم، روغن هیدرولیک توسط استاتور به سمت پمپ مبدل گشتاور باز پس فرستاده می شود( مانند زمان توقف بوسیله ترمز و یا درجا کار کردن خودرو) اما در سرعتهای بالاتر ،مقدار چرخش استاتور برابر با مقدار گردش پمپ مبدل گشتاور است.
توجه داشته باشید که در مرکز استاتور یک کلاچ یک طرفه وجود دارد، و این به استاتور اجازه می دهد که فقط در یک جهت و هماهنگ با ضریب گردش پمپ مبدل گشتاور ،چرخش داشته باشد.
در این تصویر نمای نزدیک لبه های داخلی استاتور و هزارخاری ان دیده می شود.این هزار خاری باعث ایجاد یک ارتباط بسیار محکم و مناسب بین استاتور و شافت متصل به آن و پمپ مبدل گشتاور می گردد.
این قسمت مربوط به یاتاقان محوری استاتور است. این قطعه باعث ایجاد تماس بین استاتور و پمپ مبدل گشتاور می گردد تا این دو قطعه با یکدیگر تماس فیزیکی نداشته باشند و در غیر این صورت کارایی توربین کم شده و باعث خرابی کل مجموعه مبدل گشتاور خواهد شد.
( این وضعیت باعث ایجاد همان صدای معروف " خش خش " حین کار کرد توربین می شود که نشان دهند فرسودگی این یاتاقان و برخورد دو بخش استاتور با مبدل گشتاور است)
در این قسمت بخش تعدیل کننده قفل مبدل گشتاور را می بینیم که در وسط صفحه قفل شونده قرار گرفته.( به فنرهای موجود در این قطعه و تشابه آن با فنرهای صفحه کلاچ خودروهای گیربکس دستی دقت کنید)
سیستم قفل شونده به مبدل گشتاور اجازه میدهد تا یک لینک و ارتباط مکانیکی یکپارچه و مستقیم ، از موتور تا شافت ورودی گیربکس بوجود آمده و تمامی این بخشها با سرعتی مساوی سرعت گردش موتور چرخش داشته باشند.
تا قبل از اینکه قفل مبدل گشتاور درگیر شود، وضعیت انتقال نیرو صرفا توسط فشار روغن هیدرولیک بوجود می آید و تنها زمان درگیر شدن قفل مبدل ( در سرعتهای بالاتر از 70 یا 80 کیلومتر در ساعت) انتقال نیرو بصورت مکانیکی و مستقیم بین موتور و گیربکس صورت خواهد گرفت.
اینجا زبانه های کناری متعادل کننده قفل مبدل گشتاور است که به هنگام درگیری قفل مبدل گشتاور، با توربین درگیر و جفت شده و باعث چرخش یکسان و هماهنگ آن با دور موتور می شود.
در این قسمت هزارخاری وسط متعادل کننده قفل مبدل گشتاور دیده می شود
در این تصویر بخش لبه صفحه اصطکاکی که باعث ایجاد ارتباط مستقیم مکانیکی بین بدنه مبدل گشتاور با توربین می شود را میتوان مشاهده کرد.
این تصویر زیر صفحه قفل شونده را نشان میدهد.از بخش میانی این صفحه و محفظه وسط آن ،روغن هیدرولیک به سمت بیرون صفحه حرکت میکند و وارد گیربکس می شود.
این تصویر نشان میدهد که بخشی از فشار تولید شده توسط روغن هیدرولیک باعث فشرده شدن صفحه قفل شونده قفل مبدل گشتاور به سمت پوسته توربین شده و باعث چسبیدن این دو بخش به یکدیگر می شود.
در این وضعیت نسبت چرخش تقریبا مساوی 1:1 بوجود می آید که در ان سرعت گردش میل لنگ و فلایویل با توربین و شافت ورودی گیربکس یکسان می گردد.
در این تصاویر وضعیت کارکرد قفل مبدل گشتاور در زمان غیر فعال و فعال بودن آن نشان داده شده است
