自動変速機の装置と原理
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車のすべての内燃エンジンは、トランスミッションとペアになっています。 今日、ギアボックスにはさまざまな種類がありますが、条件付きでXNUMXつのカテゴリに分類できます。
- マニュアルトランスミッションまたはマニュアルギアボックス;
- 自動変速機または自動変速機。
「力学」に関しては、ここでの違いは内部構造の速度と機能の数のみに関係します。 マニュアルトランスミッション装置の詳細が伝えられています ここで... 自動変速機に注目しましょう。その構造、動作原理、機械式のものと比較した長所と短所、そして「機械」を使用するための基本的なルールについても説明します。
自動変速機とは
メカニカルボックスとは対照的に、速度の自動アナログでは、自動で切り替えます。 この場合、ドライバーの関与は最小限に抑えられます。 トランスミッションの設計に応じて、ドライバーはセレクターで適切なモードを選択するか、「ロボット」に特定のコマンドを定期的に与えて、目的のギアを切り替えます。
製造元は、ドライバーが手動モードでギアを変更するときのジャークを減らすために自動変速機を作成する必要性について考えてきました。 ご存知のように、すべての運転手は自分の運転習慣を持っています、そして、残念ながら、それらは有用からほど遠いです。 例として、メカニックが失敗することが多い最も一般的な間違いに注意してください。 この情報は 別記事.
発明の歴史
初めて、自動モードでギアをシフトするアイデアは、ヘルマンフィッテンジャーによって実装されました。 ドイツのエンジニアのトランスミッションは1902年に設計されました。 もともとは船で使用されていました。
XNUMX年後、Statewent兄弟（ボストン）は、機械式ボックスの最新バージョンを発表しましたが、実際には、それは最初の「自動」でした。 プラネタリートランスミッションはフォードモデルTの車に搭載されていました。オートマチックトランスミッションの動作原理は、ドライバーがXNUMXつのペダルを使用してギアを増減することでした。 後進速度は別のペダルで作動しました。
自動変速機の「進化」の次の段階は、30代半ばにあります。 GMは油圧遊星歯車装置を追加することにより、既存のメカニズムを改良しました。 半自動にはまだクラッチがありました。
ゼネラルモーターズと並行して、クライスラーのエンジニアはトランスミッションの設計に油圧クラッチを追加しました。 この設計のおかげで、ボックスはドライブシャフトとドリブンシャフトの固定結合がなくなりました。 これにより、スムーズなギアシフトが保証されました。 メカニズムもオーバードライブを受けました。 これは、1速ギアボックスに代わる特別なオーバードライブ（ギア比XNUMX未満）です。
自動変速機の最初のシリアル開発は、GMのモデルでした。 この機構は1940年に製造され始めました。このようなトランスミッションの装置には、4つの位置の遊星歯車装置と組み合わせた流体継手が含まれています。 切り替えは油圧を使用して行われました。
自動変速装置
マニュアルトランスミッションと比較して、オートマチックトランスミッションはより複雑な装置を持っています。 自動変速機の主な要素は次のとおりです。
- トルクコンバーターは、トランスミッション液（ATF）が入った容器です。 その目的は、内燃エンジンからボックスのドライブシャフトにトルクを伝達することです。 タービン、ポンプ、リアクターのホイールは本体内部に取り付けられています。 また、トルクコンバーターデバイスには、ブロッキングとフリーホイールのXNUMXつのクラッチがあります。 XNUMXつ目は、トルクコンバーターが必要なトランスミッションモードでロックされるようにすることです。 XNUMXつ目は、リアクターホイールを反対方向に回転できるようにします。
- 遊星歯車-上下歯車を提供するシャフト、カップリング、ドラムのセット。 このプロセスは、作動流体の圧力を変えることによって実行されます。
- コントロールユニット-以前は油圧式でしたが、現在は電子バージョンが使用されています。 ECUは、さまざまなセンサーからの信号を記録します。 これに基づいて、コントロールユニットは、機構の動作モードの変更が依存するデバイス（作動流体の流れを指示するバルブボディバルブ）に信号を送信します。
- センサーは、さまざまな送信要素のパフォーマンスを記録し、適切な信号をECUに送信する信号装置です。 ボックスには、次のセンサーが含まれています。入力と出力の回転数、オイルの温度と圧力、セレクターのハンドル（または多くの現代の車ではワッシャー）の位置。
- オイルポンプ-対応するコンバーターベーンを回転させるために必要な圧力を生成します。
オートマチックトランスミッションのすべての要素がXNUMXつのケースです。
自動変速機の動作原理と寿命
車が動いている間、トランスミッションコントロールユニットはエンジンの負荷を分析し、インジケーターに応じて、トルクコンバーターの制御要素に信号を送信します。 適切な圧力のトランスミッション液が遊星歯車のクラッチを動かします。 これによりギア比が変わります。 このプロセスの速度は、トランスポート自体の速度にも依存します。
いくつかの要因がユニットの操作に影響します：
- ボックス内のオイルレベル。
- オートマチックトランスミッションは、特定の温度（約80оC）したがって、冬は暖房が必要で、夏は冷房が必要です。
- 自動変速機はエンジンと同じ方法で冷却されます-ラジエーターの助けを借りて;
- 油圧（平均すると、この数値は2,5〜4,5 barの範囲です）。
時間内に冷却システムの状態と上記の要因を監視すると、ボックスは最大500万マイル持続します。 それはすべて、ドライバーがトランスミッションのメンテナンス手順にどれほど注意を払っているかに依存します。
ボックスのリソースに影響を与える重要な要素は、元の消耗品の使用です。
自動変速機の基本モード
機械は自動または半自動モードでギアをシフトしますが、ドライバーは特定の状況に必要な特定のモードを設定できます。 主なモードは次のとおりです。
- R-駐車モード。 作動中（セレクターレバーの対応する位置）、駆動輪はブロックされます。 レバーがこの位置にある場合、エンジンを始動および停止する必要があります。 運転中にこの機能を有効にしないでください。
- R-後退ギア。 メカニックの場合と同様に、このモードは、マシンが完全に停止したときにのみオンにする必要があります。
- N-ニュートラル、または有効な機能がない。 このモードでは、車輪は自由に回転し、モーターがオンの状態でも機械は惰性走行できます。 エンジンは通常、アイドリング時に速度がオンのときよりも多くの燃料を消費するため（エンジンのブレーキ時など）、燃料を節約するためにこのモードを使用することはお勧めしません。 このモードは、車を牽引する必要がある場合に使用できます（一部の車は牽引できません）。
- D-このモードでは、車が前進します。 電子機器自体がギアの変更（ダウン/アップ）を制御します。 このモードでは、オートメーションはアクセルペダルを放したときにエンジンブレーキ機能を使用します。 このモードが有効になっている場合、トランスミッションは車が下り坂にあるときに車を保持しようとします（保持効率は傾斜角度によって異なります）。
追加の自動変速機モード
基本モードに加えて、各自動変速機には追加機能が装備されています。 各自動車会社は、モデルに異なる伝送オプションを装備しています。 それらの一部を次に示します。
- 1（Lの場合あり）-トランスミッションにはXNUMX番目のギアは含まれていませんが、エンジンを最大速度まで回転させることができます。 このモードは、急な坂や長い坂など、非常に困難な道路セクションで使用されます。
- 2-同様のモード。この場合のみ、ボックスは80番目のギアより上に上がりません。 ほとんどの場合、この位置では、車は最大で時速XNUMX kmに到達できます。
- 3（またはS）-別のスピードリミッター、これだけが4番目のギアです。 一部の運転手は、追い越しや激しい加速のためにそれを使用します。 速度140にならないと、モーターは最大速度まで回転します。これは、車の加速にプラスの影響を与えます。 通常、このモードでは、車は時速XNUMX kmまで加速できます。 （主なことは、タコメーターの針が赤いゾーンに入らないように注意することです）。
多くの機械には半自動変速モードが装備されています。 そのような変更の名前のXNUMXつは、Tiptronicです。 それらのセレクターは、メインモードの側面に個別のニッチがあります。
+記号と-記号を使用すると、「手動」モードで対応するギアに切り替えることができます。 もちろん、これは比較的手動のモードです。これは、プロセスが依然として電子機器によって修正されているため、ドライバーがトランスミッションを誤った操作で損なうことがないためです。
ギアを変更するときは、アクセルペダルを踏み込んだままにすることができます。 この追加モードは、雪や急な坂道などの困難な道路セクションでの運転に使用できます。
自動変速機に存在するかもしれないもう一つの追加のモードは「冬」です。 各メーカーは独自の方法で名前を付けています。 たとえば、セレクターに雪片またはWが書かれている場合や、「雪」と表示される場合があります。 この場合、オートマチックは、ムーブメントの開始時または速度の切り替え時に駆動輪がスリップすることを許可しません。
冬季モードでは、車はXNUMX番目のギアから始動し、速度は低いエンジン速度で切り替わります。 夏に砂や泥を運転するときにこのモードを使用する人もいます。 良い道路の暑い時期には、この機能を使用しないでください。負荷が増加するため、ボックスが急速に過熱するためです。
これらのモードに加えて、一部の車のトランスミッションには、スポーツモード（ギアが高回転で作動）またはシフトロック（エンジンがオフのときでもセレクターレバーを切り替える機能を有効にできます）があります。
自動変速機の操作方法
このトランスミッションのギアシフトは、ドライバーの関与を最小限に抑える必要がありますが、完全に排除されているわけではありません。 自動変速機を正しく使用するための基本的な手順は次のとおりです。
マシンボックス使用の基本ルール
移動の開始は、次の順序で行われる必要があります。
- ブレーキペダルを握ります。
- エンジンを始動します（マッフルエンジンでは、レバーは移動できません）;
- モードスイッチのロックボタンを押します（可能な場合）。 通常、ハンドルの側面または上部にあります。
- セレクターレバーを位置Dに移動します（バックアップが必要な場合は、Rを選択します）。 必要なモードを設定してからXNUMX〜XNUMX秒後に速度がアクティブになり、モーターによって速度がわずかに低下します。
車の移動は次のように実行する必要があります。
- ブレーキペダルを離します。
- 車自体が動き始めます（スタートが上り坂で行われる場合、ガスを追加する必要があります）。
- 運転モードは、アクセルペダルの踏み方によって決まります。急に踏み込むと、車の動きがよりダイナミックになり、スムーズに踏み込むと、車の動きがスムーズになり、ギアのオンが遅くなります。
- 急加速が必要になった場合は、ペダルを床まで踏み込みます。 キックダウン機能が作動します。 この場合、ボックスはより低いギアにシフトし、エンジンをより高い回転までスピンさせて車を加速させます。 ただし、これは常に最大のダイナミクスを提供するわけではありません。 この場合、セレクターレバーをSまたは3モードにすると、速度がXNUMX速に切り替わらず、XNUMX速で加速します。
次のように停止します。
- アクセルペダルを解放します。
- より速く停止する必要がある場合は、ブレーキを押します。
- 車が動かないようにするには、ブレーキを握ります。
- 停止が短い場合、セレクターレバーはモードDのままにし、それより長い場合は、モードNに切り替えます。この場合、エンジンは燃料を無駄に燃焼しません。 車が勝手に動くのを防ぐために、ブレーキを解除したり、駐車モードを有効にしたりしないでください。
マシンの使用に関する注意事項：
- アクセルとブレーキペダルは右足でのみ作動し、左足はまったく作動しません。
- Pモードの起動を除いて、停止中は常にブレーキペダルを踏んでおく必要があります。
- オートマチックトランスミッションはエンジンブレーキを使用するため、坂を下るときはNをオンにしないでください。
- モードがDからNに、またはその逆に切り替わるとき、ロックボタンを押してはいけません。これは、運転中に誤って後進速度やパーキングに関与しないようにするためです。
自動変速機付きの車には、ハンドブレーキが必要ですか？
オートマチックトランスミッションにパーキングモードが装備されている場合、なぜ車にパーキングブレーキが付いているのですか？ ほとんどの現代の自動車メーカーの取扱説明書では、これが車の任意の動きからの追加の対策であることを示しています。
駐車モードは常にうまく機能するため、ほとんどの運転手はハンドブレーキを使用しません。 そして冬には、パッドがディスクに凍結することがあります（特に前日に車が水たまりにあった場合）。
ハンドブレーキが必要な場合は次のとおりです。
- 機械をさらに固定するために斜面で停止するとき;
- ホイール交換の際にも重宝します。
- 斜面でモードPをオンにする前に（この場合、レバーは大きな力で切り替わり、トランスミッションの摩擦部分の摩耗につながる可能性があります）。
- 自動車がPモードとハンドブレーキの両方で坂道にある場合、動きの開始時に、最初に「パーキング」を解除してから、ハンドブレーキを放します。
自動変速機の長所と短所
自動変速機には、一長一短があります。 利点には次の要因が含まれます。
- ギアシフトは、ジャークなしでスムーズに切り替え、より快適な動きを提供します。
- クラッチを交換または修理する必要はありません。
- 手動モードでは、良好なダイナミクスが提供され、ドライバーがミスをした場合でも、自動化によって状況がわずかに修正されます。
- 自動変速機は、ドライバーの運転スタイルに適応することができます。
マシンの欠点：
- ユニットの設計はより複雑です。そのため、修理は専門家が行う必要があります。
- 高価なメンテナンスに加えて、トランスミッションの交換には非常に費用がかかります。
- 自動モードでは、メカニズムの効率が低く、燃料が過剰に消費されます。
- 技術的な流体とトルクコンバーターなしのボックスの重量は約70 kgで、完全に積み込まれたとき-約110 kg。
自動変速機と手動変速機のどちらが優れていますか？
自動ボックスにはいくつかのタイプがあり、それぞれに独自の特性があります。 それぞれについては、 別記事.
どちらが優れていますか：メカニズムと自動のどちらですか？ 要するに、それは好みの問題です。 すべての運転手はXNUMXつのキャンプに分かれています。手動変速機の効率の向上に自信のある人もいれば、自動変速機の人もいます。
自動トランスミッションとメカニック：
- もっと「陰気」;
- 手動モードでもダイナミクスが少なくなります。
- 加速すると、燃料消費量が大幅に増加します。
- より経済的なモードでは、スムーズに加速および減速する必要があります。
- 機械の故障は非常にまれですが、適切かつタイムリーなメンテナンスの場合。
- 新しいトランスミッションのコストは非常に高いため、そのメンテナンスには特別な注意が必要です。
- 特に初心者が丘を登る場合など、特別なスキルは必要ありません。
より快適な車を望んでいるという観点から、多くの運転手は自動変速機を好む。 しかし、初心者が力学から学ぶと、すぐに必要なスキルが身に付きます。 マニュアルトランスミッションをマスターした人なら誰でも簡単にどんなトランスミッションにも乗ることができます。
質問と回答：
オートマチックトランスミッションにはどのような要素が含まれていますか？ オートマチックトランスミッションは、トルクコンバーター、遊星歯車、コントロールユニット、フリクションクラッチ、フリーホイールクラッチ、バルブボディ、バンドブレーキ、オイルポンプ、ハウジングで構成されています。
オートマチックトランスミッションはどのように機能しますか？ エンジンが始動すると、オイルポンプが作動し始めます（システムに圧力が発生します）。 トルクコンバーターのインペラーにオイルがポンプで送られ、トランスミッションにトルクが伝達されます。 ギア比は電子機器によって変更されます。
オートマチックトランスミッションの特徴は何ですか？ 整備士とは異なり、自動機械はドライバーからの最小限のアクションを必要とします（目的のモードをオンにしてガスまたはブレーキを押すだけです）。 一部の変更には手動モードがあります（たとえば、tiptronic）。
