مبدل گشتاور چگونه کار مي کند

اگر درباره ي انتقال قدرت دستي مطاله اي داشتيد، شما مي دانيد که يک موتور از راه کلاچ به جعبه دنده مرتبط شده است. خودرو بدون اين ارتباط قادر نخواهد بود به طور کامل بايستد، مگراينکه موتور را خاموش کنيم. اما خودروها ي با انتقال قدرت خودکار، هيچ کلاچي ندارند که انتقال قدرت را از موتور قطع کند. در عوض ، انها از يک قطعه ي شگفت انگيز که مبدل گشتاور ناميده مي شود، استفاده مي کنند. مبدل ممکن است زياد عالي به نظر نرسد ولي چند چيز جالب درون قسمت داخلي آن وجود دارد.

در اين مقاله ما مي آموزيم که چرا خودروهاي دنده اتوماتيک به يک مبدل گشتاور نياز دارند ، مبدل گشتاور چطور کار مي کند و چه چيزها از معايب و مزاياي آن هستند.

مقدمه :
درست مانند خودروهاي دنده دستي ، خودروهاي دنده اتوماتيک هنگامي که چرخها و چرخ دنده ها در گيربکس توقف مي کنند، به راهي براي اجازه دادن به چرخش موتور احتياج دارند. خودروهاي دنده دستي از يک کلاچ استفاده مي کنند که موتور را به طور کامل از جعبه دنده جدا مي کند. خودروهاي دنده اتوماتيک از يک مبدل گشتاور استفاده مي کنند.

مبدل گشتاور يک نوع کوپلينگ هيدروليکي است ، که اجازه مي دهد موتور به مقدار کمي ازادانه و جداگانه از جعبه دنده بچرخد.اگر موتور به طور اهسته در حال گردش است ، همچون زماني که خودرو درپشت چراغ قرمز توقف کرده، مقدار گشتاور رد شده داخل مبدل گشتاور خيلي کم است ، بنابراين براي نگه داشتن خودرو فقط يک فشار کم روي پدال ترمز لازم دارد.
اگر شما زماني که خودرو ايستاده بود پدال گاز را فشار مي داديد ، مجبور بوديد براي نگه داشتن خودرو از حرکت، فشار بيشتري روي پدال ترمز وارد کنيد. اين به خاطر اين است که هنگامي که شما پا روي پدال گاز مي گذاريد ، سرعت خودرو بالا مي رود و درون مبدل گشتاور سيال بيشتري ارسال مي شود که سبب بيشتر شدن گشتاور انتقال داده شده به چرخ ها مي شود.
اجزاي مبدل گشتاور :
در شکل نشان داده شده زير ، چهار قطعه درون بدنه خيلي محکم مبدل گشتاور وجود دارد.
●پمپ
●توربين
●استاتور
●سيال جعبه دنده

بدنه مبدل گشتاور به فلايويل موتور پيچ شده است، بنابراين مبدل با هر سرعتي که موتور مي گردد، گردش مي کند.پره هايي که پمپ کردن مبدل گشتاور را ايجاد مي کنند به بدنه وصل شده اند ، بنابراين سرعت انها هم با سرعت موتور يکي است.
شکل برش خورده ي زير نشان مي دهد هر قطعه اي به چه صورت درون مبدل گشتاور بسته شده است

اجزا مبدل چگونه به گيربکس و موتور متصل شده اند
پمپ درون يک مبدل گشتاور يک نوع پمپ گريز از مرکز (پمپ سانتريفيوژ) است. همچنانکه مبدل مي چرخد، سيال به بيرون پرت مي شود ، تقريبا مانند چرخش دوراني يک ماشين لباس شويي ،که آب و لباس ها را به طرف بيرون جداره ي ماشين لباس شويي پرتاب مي کند. در صورتي که سيال به بيرون پرتاب شود ، يک خلا ايجاد مي شود که سيال بيشتري را به مرکز مي کشد.

مقطع پمپ که به بدنه ي مبدل گشتاور متصل است.
سپس سيال وارد تيغه هاي توربين، که به گيربکس متصل است، مي شود. توربين باعث چرخش گيربکس مي شود که بطور اساسي خودروي شما را حرکت مي دهد.
شما در شکل زير مي توانيد ببينيد که تيغه هاي توربين کج شده هستند. اين به اين معنا است که سيالي که از بيرون توربين( پمپ) به آن وارد مي شود، قبل از خارج شدن ان از مرکز توربين،يک تغيير مسير دارد. اين تغيير مسير است که باعث چرخش توربين مي شود.

توربين مبدل گشتاور : هزار خار وسط را به خاطر بسپاريد.اين جايي است که به آن گيربکس متصل مي شود.
براي تغيير مسير صحيح يک شئ متحرک، شما بايد نيرويي به ان اعمال کنيد. مهم نيست که شئ يک خودرو است و يا يک قطره سيال. و هر نيرويي که باعث تغيير مسير شئ شود،عکس العملي دارد که باعث تغيير مسير منشا نيرو مي شود. بنابراين توربين باعث تغيير مسير سيال مي شود، و سيال باعث چرخش توربين مي شود.
سيالي که از مرکز توربين خارج مي شود، در يک مسير متفاوت نسبت به زماني که وارد شده بود، حرکت مي کند. اگر به پيکان هاي شکل بالا نگاه کنيد، مي توانيد ببينيد سيالي که از توربين متحرک خارج مي شود در خلاف جهتي است که پمپ (و موتور) مي چرخد. اگر سيال اجازه داشته باشد به پمپ ضربه بزند، باعث اتلاف نيرو و کند کار کردن موتور مي شود. اين دليلي است که مبدل گشتاور يک استاتور دارد.

استاتور سيال بازگشتي از توربين را به پمپ مي فرستد. اين راندمان مبدل گشتاور را بهبود مي بخشد. توجه کنيد که هزار خار استاتور به يک کلاچ يکطرفه متصل است.
استاتور در مرکز مبدل قرار دارد. وظيفه ي ان هدايت دوباره ي سيال خروجي از توربين است قبل از اينکه به پمپ ضربه بزند. اين به طور چشمگيري راندمان مبدل گشتاور را افزايش مي دهد.
استاتور يک تيغه ي طراحي شده خيلي تهاجمي دارد که مسير سيال را تقريبا به طور کامل وارونه مي کند. يک کلاچ يکطرفه (داخل استاتور) استاتور را به يک شافت ثابت در گيربکس ارتباط مي دهد( مسيري که کلاچ اجازه دارد گردش کند در شکل بالا ملاحظه مي شود). به خاطر اين طرح هنگاميکه سيال به پره هاي استاتور برخورد مي کند استاتور نمي تواند با نيروي سيال براي تغيير مسير ، بچرخد.و مي تواند فقط در جهت مخالف بچرخد.
وقتي خودرو حرکت مي کند يک اتفاق کوچک قدري فريبنده رخ مي دهد. يک نقطه در نزديکي سرعت ۴۰ مايل بر ساعت يا ۶۴ کيلومتر بر ساعت که هر دو تاي پمپ و توربين تقريبا با سرعت يکسان مي چرخند(پمپ هميشه کمي سريع تر گردش مي کند). در اين نقطه، سيال از توربين برگشته، وارد پمپ متحرک در مسير يکسان مي شود، درنتيجه نيازي به استاتور نيست.
با وجود اينکه توربين مسير سيال را تغيير دهد و آن را به پشت پرتاب کند، به دليل آنکه که توربين در جهتي سريعتر از سيال پمپ شده در جهت ديگر مي چرخد، سيال آرام در مسيري که توربين مي چرخد خاتمه مي يابد. اگر شما در پشت وانت با سرعت ۶۰ مايل بر ساعت مي ايستاديد، و شما يک توپ را با سرعت ۴۰ مايل بر ساعت به عقب پرتاب کنيد، توپ با سرعت ۲۰ مايل بر ساعت به جلو پيشروي مي کند. اين شبيه چيزي است که در توربين رخ مي دهد: سيال در يک مسير به عقب پرتاپ مي شود، اما نه با سرعت عازم شدن آن که در جهت ديگر روانه مي شد.
در اين سرعت ها سيال در حقيقت به طرف پشت تيغه ي استاتور ضربه مي زند، و باعث آزادگردي آن روي کلاچ يکطرفه اش مي شود بنابراين مانع حرکت سيال در آن نمي شود.
مزايا و معايب:
درجمع وظيفه ي خيلي مهم مبدل اين است که خودرو شما بدون خاموش شدن موتور ايست کامل کند ، در واقع مبدل گشتاور ،گشتاور بيشتري به خودرو شما بواسطه ترمز دهد.مبدل هاي گشتاور جديد ميتوانند گشتاور را از دو به سه برابر افزايش دهند. اين نتيجه زماني اتفاق مي افتد که موتور سريعتر از چرخها(سيستم انتقال قدرت) مي گردد.
در سرعت هاي بالا ، جعبه دنده تقريبا در يک سرعت يکسان با موتور، حرکت را از موتور مي گيرد.به طور مطلوب اگرچه سيستم انتقال قدرت تمايل دارد عينا با سرعت يکساني با موتور حرکت کند،ولي به دليل اين اختلاف سرعت قدرت تلف مي شود.اين قسمتي از اين دليل است که خودروهاي اتوماتيک نسبت به خودروهاي دنده دستي بدتر گاز مي خورد.
براي مقابله کردن با اين اثر، بعضي خودروها يک مبدل گشتاور با قفل کلاچ دارند.هنگامي که نيمه هاي مبدل گشتاور به سرعت بالايي مي رسند، اين کلاچ انها را به هم وصل مي کند،براي رفع کردن لغزش و بهبود بخشيدن راندمان.
مشخصات روغن هيدروليک گيربکس اتوماتيک
چهار وظيفه ي اصلي روغن در اين سيستم:
قدرت موتور را از طريق مبدل گشتاور(کلاچ روغني) انتقال ميدهد.
گرماي جعبه دنده و مبدل گشتاور را به خنک کن منتقل کند.
فشار هيدروليکي را از طريق سيستم هيدروليکي انتقال دهد.
مانند روغن موتور تمام قسمتها را روعغنکاري کند.

 

خصوصيات روغن هيدروليک:
ثبات اکسيداسيون در مقابل دماهاي بالا
ثابت ماندن غلظت در دماهاي بالا و پائين
سازگاري با مواد لاستيکي و اصطکاکي
ساير خصوصيات شيميايي
انواع روغنهاي توصيه شده توسط کارخانجات براي سرويس جعبه دنده
از سال ۱۹۶۸ به بعد تا سال ۱۹۶۸ شرکت ها
Dexron يا AQ_A AQ-A Dexron American motor
Dexron يا AQ_A Dexron يا AQ_A کرايسلر Chrysler
typeF _M2C33D ياF typeF _M2C33D ياF ford
Dexron Dexron يا AQ_A General motor

فقط از روغنهاي تصويب شده اي استفاده کنيد که توسط کارخانه تعيين گرديده است.براي مثال به علت ناسازگار بودن روغنهاي f , dexron با جانشين کردن انها به جاي يکديگر صفحات اصطکاکي سريعتر ساييده ميشود.
هر جعبه دنده با توجه به طراحي ان به يک نوع روغن با ضريب اصطکاک مخصوص(نيرويي براي توقف و يا جلوگيري از حرکت بين دو جسم مجاور هم که به صفحات کلاچ و باند مربوط است.) به خود نياز دارد،تا وظايف جعبه دنده را به خوبي انجام دهد.
در مورد روغن موتور هم همچنين است و بايد در انتخاب ان دقت کرد.به طور مثال روغن موتور تصويب شده باعث ورم کردن واشرها و در نتيجه اببندي بهتر مي شود.در حالي که اگر از يک روغن موتور با فرمول شيميايي ديگر استفاده کنيم احتمال نشتي و يا حتي خوردگي واشرها و مواد پلاستيکي پيش مي ايد.

کنترل سطح روغن و کيفيت ان :
پايين بودن سطح روغن :
باعث ترکيب هوا در روغن، در اثر مکش پمپ مي شود. وجود هوا در روغن باعث پوکي ميشود و باعث ايجاد قابليت تراکم ميشود. در نتيجه درگيري ها با تاخير انجام خواهد شد. همچنين پمپ نميتواند به خوبي مبدل و سيستم هيدروليک را تغذيه کند و در نتيجه گرماي زياد باعث فرسوده شدن قطعات خواهد شد.
اثرات بالا بودن سطح روغن :
باعث ميشود دنده هاي جعبه دنده توليد کف و ايجاد حباب مينمايد و مانند حالت پايين بودن سطح روغن ، باعث لغزش و گرماي بيش از حد ميگردد.کف کردن توام با گرماي زياد باعث ميشود که روغن سريعتر اکسيد شود و ايجاد لعاب کند و در نتيجه سوپاپها چسبناک مي گردند.
کنترل کيفيت روغن :
علائم روغن تيره و سياه :
وقتي روغن داراي رنگ تيره و سياه باشد و نيز با بوي سيم پيچ سوخته همراه باشد در اين صورت روغن جعبه دنده بيش از اندازه گرم شده و صفحات کلاچ يا باند سوخته است. اگر رنگ روغن تيره باشد ولي بوي سوختگي ندهد تغيير رنگ ان ممکن است از ضد يخ اتيلن گليکول باشد.
شيري رنگ شدن روغن :
رنگ شيري روغن بدين معني است که در روغن اب وجود دارد که در اينصورت اب به روغن جعبه دنده راه پيدا کرده است که باعث تورم کنترل کننده ها و نرمي سطوح اصطکاکي ميگردد.

لعاب دار شدن روغن :
در اين حالت روغن داراي رنگ قهوه اي روشن متمايل به تيره را دارا ميباشدو روغن شفافيت و رنگ قرمز خود را از دست ميدهد و لعابي روي ان تشکيل مي شود که از روي گيج روغن مشخص است (مانند نفت روي اب) لعاب باعث چسبندگي سوپاپها و مسدود کردن مجاري ها ميشود که باعث افت فشار خواهد شد.