PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : مبدل گشتاور چگونه کار می کند؟


روابط عمومی آکو فروم
12-29-2009, 01:36 PM
مبدل گشتاور چگونه کار می کند؟ (ترجمه از سید حسین حسینی )
اگر درباره ی انتقال قدرت دستی مطاله ای داشتید، شما می دانید که یک موتور از راه کلاچ به جhttp://persiankhodro.googlepages.com/torque-intro.jpgعبه دنده مرتبط شده است. خودرو بدون این ارتباط قادر نخواهد بود به طور کامل بایستد، مگراینکه موتور را خاموش کنیم. اما خودروها ی با انتقال قدرت خودکار، هیچ کلاچی ندارند که انتقال قدرت را از موتور قطع کند. در عوض ، انها از یک قطعه ی شگفت انگیز که مبدل گشتاور نامیده می شود، استفاده می کنند. مبدل ممکن است زیاد عالی به نظر نرسد ولی چند چیز جالب درون قسمت داخلی آن وجود دارد.
در این مقاله ما می آموزیم که چرا خودروهای دنده اتوماتیک به یک مبدل گشتاور نیاز دارند ، مبدل گشتاور چطور کار می کند و چه چیزها از معایب و مزایای آن هستند.



مقدمه :
درست مانند خودروهای دنده دستی ، خودروهای دنده اتوماتیک هنگامی که چرخها و چرخ دنده ها در گیربکس توقف می کنند، به راهی برای اجازه دادن به چرخش موتور احتیاج دارند. خودروهای دنده دستی از یک کلاچ استفاده می کنند که موتور را به طور کامل از جعبه دنده جدا می کند. خودروهای دنده اتوماتیک از یک مبدل گشتاور استفاده می کنند.
http://persiankhodro.googlepages.com/torque-location.jpg
مبدل گشتاور یک نوع کوپلینگ هیدرولیکی است ، که اجازه می دهد موتور به مقدار کمی ازادانه و جداگانه از جعبه دنده بچرخد.اگر موتور به طور اهسته در حال گردش است ، همچون زمانی که خودرو درپشت چراغ قرمز توقف کرده، مقدار گشتاور رد شده داخل مبدل گشتاور خیلی کم است ، بنابراین برای نگه داشتن خودرو فقط یک فشار کم روی پدال ترمز لازم دارد.
اگر شما زمانی که خودرو ایستاده بود پدال گاز را فشار می دادید ، مجبور بودید برای نگه داشتن خودرو از حرکت، فشار بیشتری روی پدال ترمز وارد کنید. این به خاطر این است که هنگامی که شما پا روی پدال گاز می گذارید ، سرعت خودرو بالا می رود و درون مبدل گشتاور سیال بیشتری ارسال می شود که سبب بیشتر شدن گشتاور انتقال داده شده به چرخ ها می شود.
اجزای مبدل گشتاور :
در شکل نشان داده شده زیر ، چهار قطعه درون بدنه خیلی محکم مبدل گشتاور وجود دارد.
●پمپ
●توربین
●استاتور
●سیال جعبه دنده
http://persiankhodro.googlepages.com/torque-part.jpg
بدنه مبدل گشتاور به فلایویل موتور پیچ شده است، بنابراین مبدل با هر سرعتی که موتور می گردد، گردش می کند.پره هایی که پمپ کردن مبدل گشتاور را ایجاد می کنند به بدنه وصل شده اند ، بنابراین سرعت انها هم با سرعت موتور یکی است.
شکل برش خورده ی زیر نشان می دهد هر قطعه ای به چه صورت درون مبدل گشتاور بسته شده است
http://persiankhodro.googlepages.com/torque-cutaway.jpg
اجزا مبدل چگونه به گیربکس و موتور متصل شده اند

پمپ درون یک مبدل گشتاور یک نوع پمپ گریز از مرکز (پمپ سانتریفیوژ) است. همچنانکه مبدل می چرخد، سیال به بیرون پرت می شود ، تقریبا مانند چرخش دورانی یک ماشین لباس شویی ،که آب و لباس ها را به طرف بیرون جداره ی ماشین لباس شویی پرتاب می کند. در صورتی که سیال به بیرون پرتاب شود ، یک خلا ایجاد می شود که سیال بیشتری را به مرکز می کشد.
http://persiankhodro.googlepages.com/torque-pump.jpg
مقطع پمپ که به بدنه ی مبدل گشتاور متصل است.

سپس سیال وارد تیغه های توربین، که به گیربکس متصل است، می شود. توربین باعث چرخش گیربکس می شود که بطور اساسی خودروی شما را حرکت می دهد.
شما در شکل زیر می توانید ببینید که تیغه های توربین کج شده هستند. این به این معنا است که سیالی که از بیرون توربین( پمپ) به آن وارد می شود، قبل از خارج شدن ان از مرکز توربین،یک تغییر مسیر دارد. این تغییر مسیر است که باعث چرخش توربین می شود.
http://persiankhodro.googlepages.com/torque-turbine.jpg
توربین مبدل گشتاور : هزار خار وسط را به خاطر بسپارید.این جایی است که به آن گیربکس متصل می شود.
برای تغییر مسیر صحیح یک شئ متحرک، شما باید نیرویی به ان اعمال کنید. مهم نیست که شئ یک خودرو است و یا یک قطره سیال. و هر نیرویی که باعث تغییر مسیر شئ شود،عکس العملی دارد که باعث تغییر مسیر منشا نیرو می شود. بنابراین توربین باعث تغییر مسیر سیال می شود، و سیال باعث چرخش توربین می شود.
سیالی که از مرکز توربین خارج می شود، در یک مسیر متفاوت نسبت به زمانی که وارد شده بود، حرکت می کند. اگر به پیکان های شکل بالا نگاه کنید، می توانید ببینید سیالی که از توربین متحرک خارج می شود در خلاف جهتی است که پمپ (و موتور) می چرخد. اگر سیال اجازه داشته باشد به پمپ ضربه بزند، باعث اتلاف نیرو و کند کار کردن موتور می شود. این دلیلی است که مبدل گشتاور یک استاتور دارد.
http://persiankhodro.googlepages.com/torque-stator.jpg
استاتور سیال بازگشتی از توربین را به پمپ می فرستد. این راندمان مبدل گشتاور را بهبود می بخشد. توجه کنید که هزار خار استاتور به یک کلاچ یکطرفه متصل است.
استاتور در مرکز مبدل قرار دارد. وظیفه ی ان هدایت دوباره ی سیال خروجی از توربین است قبل از اینکه به پمپ ضربه بزند. این به طور چشمگیری راندمان مبدل گشتاور را افزایش می دهد.
استاتور یک تیغه ی طراحی شده خیلی تهاجمی دارد که مسیر سیال را تقریبا به طور کامل وارونه می کند. یک کلاچ یکطرفه (داخل استاتور) استاتور را به یک شافت ثابت در گیربکس ارتباط می دهد( مسیری که کلاچ اجازه دارد گردش کند در شکل بالا ملاحظه می شود). به خاطر این طرح هنگامیکه سیال به پره های استاتور برخورد می کند استاتور نمی تواند با نیروی سیال برای تغییر مسیر ، بچرخد.و می تواند فقط در جهت مخالف بچرخد.
وقتی خودرو حرکت می کند یک اتفاق کوچک قدری فریبنده رخ می دهد. یک نقطه در نزدیکی سرعت 40 مایل بر ساعت یا 64 کیلومتر بر ساعت که هر دو تای پمپ و توربین تقریبا با سرعت یکسان می چرخند(پمپ همیشه کمی سریع تر گردش می کند). در این نقطه، سیال از توربین برگشته، وارد پمپ متحرک در مسیر یکسان می شود، درنتیجه نیازی به استاتور نیست.
با وجود اینکه توربین مسیر سیال را تغییر دهد و آن را به پشت پرتاب کند، به دلیل آنکه که توربین در جهتی سریعتر از سیال پمپ شده در جهت دیگر می چرخد، سیال آرام در مسیری که توربین می چرخد خاتمه می یابد. اگر شما در پشت وانت با سرعت 60 مایل بر ساعت می ایستادید، و شما یک توپ را با سرعت 40 مایل بر ساعت به عقب پرتاب کنید، توپ با سرعت 20 مایل بر ساعت به جلو پیشروی می کند. این شبیه چیزی است که در توربین رخ می دهد: سیال در یک مسیر به عقب پرتاپ می شود، اما نه با سرعت عازم شدن آن که در جهت دیگر روانه می شد.
در این سرعت ها سیال در حقیقت به طرف پشت تیغه ی استاتور ضربه می زند، و باعث آزادگردی آن روی کلاچ یکطرفه اش می شود بنابراین مانع حرکت سیال در آن نمی شود.

مزایا و معایب:
درجمع وظیفه ی خیلی مهم مبدل این است که خودرو شما بدون خاموش شدن موتور ایست کامل کند ، در واقع مبدل گشتاور ،گشتاور بیشتری به خودرو شما بواسطه ترمز دهد.مبدل های گشتاور جدید میتوانند گشتاور را از دو به سه برابر افزایش دهند. این نتیجه زمانی اتفاق می افتد که موتور سریعتر از چرخها(سیستم انتقال قدرت) می گردد.
در سرعت های بالا ، جعبه دنده تقریبا در یک سرعت یکسان با موتور، حرکت را از موتور می گیرد.به طور مطلوب اگرچه سیستم انتقال قدرت تمایل دارد عینا با سرعت یکسانی با موتور حرکت کند،ولی به دلیل این اختلاف سرعت قدرت تلف می شود.این قسمتی از این دلیل است که خودروهای اتوماتیک نسبت به خودروهای دنده دستی بدتر گاز می خورد.
برای مقابله کردن با این اثر، بعضی خودروها یک مبدل گشتاور با قفل کلاچ دارند.هنگامی که نیمه های مبدل گشتاور به سرعت بالایی می رسند، این کلاچ انها را به هم وصل می کند،برای رفع کردن لغزش و بهبود بخشیدن راندمان.

منبع:گیربکس بلاگ

MAHDI-TONDAR
02-27-2012, 11:59 PM
دنیای‌خودرو- در خودروهای مجهز به گیربکس دستی، راننده برای تعویض دنده‌ها باید با فشردن بر روی پدال کلاچ، رابطه موتور و چرخ‌ها را قطع کند تا دنده‌ها امکان تعویض شدن داشته باشد (در شماره‌های آینده به طور کامل کارکرد انواع گیربکس را مرور خواهیم کرد).
علاوه بر این، در این گیربکس‌ها، راننده در زمان شروع حرکت و یا حرکت در سرعت‌های بسیار پایین ناچار است از وضعیتی به نام نیم کلاچ بهره بگیرد. در این حالت دیسک و صفحه تماس مختصری با یکدیگر دارند و علاوه بر انتقال بخشی از نیرو، بخشی از آن را نیز به صورت گرما به هدر می‌دهند. این وضعیت علاوه بر اینکه به راننده فشار می‌آورد، کلاچ را نیز به مرور فرسوده می‌کند. برای رفع چنین مشکلاتی، خودروسازان راه حل‌های مختلفی را آزمودند که مرور آن از حوصله این مقاله خارج است تا اینکه در نهایت در دهه 50 میلادی، استفاده از سیستمی موسوم به جعبه‌دنده‌های اتوماتیک در خودروها رایج شد.
در این جعبه دنده‌ها، از کلاچ به مفهوم آنچه در خودروهای دنده دستی وجود دارد اثری نبود. اما این خودرو‌ها چگونه می‌توانستند انتقال قدرت را در کنترل داشته باشند؟
خودروهایی که مجهز به جعبه‌دنده خودکار هستند زمانی که به صورت کامل می‌ایستند باید عاملی از انتقال کامل نیرو به چرخ‌ها به صورت کامل جلوگیری کند. در حقیقت کلاچ باید تا انتها فشرده شود تا خودرو بایستد. این عامل در جعبه‌دنده‌های خودکار سیستمی به نام مبدل گشتاور یا Torque Converter است که در این هفته قصد مرور آن را داریم.
درست مانند خودروهای دنده دستی‌، خودروهای دنده اتوماتیک هنگامی که چرخ‌ها و چرخ‌دنده‌ها در گیربکس توقف می‌کنند، به راهی برای اجازه دادن به چرخش موتور احتیاج دارند. خودروهای دنده دستی از یک کلاچ استفاده می‌کنند که موتور را به طور کامل از جعبه‌دنده جدا می‌کند. خودروهای دنده اتوماتیک از یک مبدل گشتاور استفاده می‌کنند.
مبدل گشتاور یک نوع کوپلینگ هیدرولیکی است، که اجازه می‌دهد موتور به مقدار کمی آزادانه و جدا از جعبه‌دنده بچرخد. اگر موتور به طور آهسته در حال گردش است‌، همچون زمانی که خودرو در پشت چراغ قرمز توقف کرده، مقدار گشتاور عبور داده شده از مبدل گشتاور کم است، بنابراین برای نگه داشتن خودرو فقط یک فشار کم روی پدال ترمز لازم دارد.
برای داشتن درک درستی از ساختار مبدل گشتاور دو پنکه را در نظر بگیرید که در مقابل یکدیگر قرار دارند. اگر یکی از آن‌ها شروع به چرخش با سرعت زیاد کند، دیگری نیز بر اثر جریان هوا (سیال) دریافتی شروع به چرخش می‌کند. در مبدل‌های گشتاور نیز دو بخش توربین مانند درست مقابل یکدیگر و با فاصله بسیار کم قرار دارند اما در اینجا به جای هوا از روغن به عنوان سیال استفاده می‌شود.
در شرایطی که خودروی دنده اتوماتیک به وسیله ترمز متوقف کرده باشد پدال گاز را فشار دهید مجبور خواهید بود برای نگه داشتن خودرو از حرکت، فشار بیشتری روی پدال ترمز وارد کنید. این اتفاق به خاطر این است که هنگامی که شما پا روی پدال گاز می‌گذارید‌، سرعت خودرو بالا می‌رود و درون مبدل گشتاور سیال یا روغن هیدرولیک بیشتری ارسال می‌شود که سبب بیشتر شدن گشتاور انتقال داده شده به چرخ‌ها می‌شود.
در یک مبدل گشتاور در ساختار جعبه‌دنده اتوماتیک، چهار بخش اصلی وجود دارد:
1- پمپ‌ 2- توربین 3- استاتور 4- روغن هیدرولیک یا سیال جعبه‌دنده
بدنه مبدل گشتاور به فلایویل موتور پیچ شده است، بنابراین مبدل با هر سرعتی که موتور می‌گردد، گردش می‌کند. پره‌هایی که پمپ کردن مبدل گشتاور را ایجاد می‌کنند به بدنه وصل شده‌اند‌، بنابراین سرعت آنها هم با سرعت موتور یکی است.
پمپ درون یک مبدل گشتاور یک نوع پمپ گریز از مرکز (پمپ سانتریفیوژ) است. همچنان که مبدل می‌چرخد، سیال به بیرون پرت می‌شود‌، تقریباً مانند چرخش دورانی یک ماشین لباسشویی که آب و لباس‌ها را به طرف بیرون جداره ماشین لباسشویی پرتاب می‌کند. در صورتی که سیال به بیرون پرتاب شود‌، یک خلا ایجاد می‌شود که سیال بیشتری را به مرکز می‌کشد. سپس سیال وارد تیغه‌های توربین، که به گیربکس متصل است، می‌شود. توربین باعث چرخش گیربکس می‌شود که به طور اساسی خودروی شما را حرکت می‌دهد.
در واقع تیغه‌های توربین کج شده هستند. این به این معنا است که سیالی که از بیرون توربین (پمپ) به آن وارد می‌شود، قبل از خارج شدن آن از مرکز توربین، یک تغییر مسیر دارد. این تغییر مسیر است که باعث چرخش توربین می‌شود.
برای تغییر مسیر صحیح یک شئ متحرک، باید نیرویی به آن اعمال کنید. مهم نیست که شئ یک خودرو است و یا یک قطره سیال. هر نیرویی که باعث تغییر مسیر شئ شود، عکس‌العملی دارد که باعث تغییر مسیر منشا نیرو می‌شود. بنابراین توربین باعث تغییر مسیر سیال شده و سیال باعث چرخش توربین می‌شود.
سیالی که از مرکز توربین خارج می‌شود، در یک مسیر متفاوت نسبت به زمانی که وارد شده بود، حرکت می‌کند. سیالی که از توربین متحرک خارج می‌شود در خلاف جهتی است که پمپ (و موتور) می‌چرخد. اگر سیال اجازه داشته باشد به پمپ ضربه بزند، باعث اتلاف نیرو و کند کار کردن موتور می‌شود. این دلیلی است که مبدل گشتاور یک استاتور دارد.
استاتور سیال بازگشتی از توربین را به پمپ می‌فرستد. این امر راندمان مبدل گشتاور را بهبود می‌بخشد. توجه کنید که هزار خار استاتور به یک کلاچ یک طرفه متصل است.
استاتور یک تیغه طراحی شده خیلی تهاجمی دارد که مسیر سیال را تقریباً به طور کامل وارونه می‌کند. یک کلاچ یک طرفه (داخل استاتور) استاتور را به یک شافت ثابت در گیربکس ارتباط می‌دهد (مسیری که کلاچ اجازه دارد گردش کند). به خاطر این طرح هنگامی که سیال به پره‌های استاتور برخورد می‌کند استاتور نمی‌تواند با نیروی سیال برای تغییر مسیر‌، بچرخد و می‌تواند فقط در جهت مخالف بچرخد. وقتی خودرو حرکت می‌کند یک اتفاق کوچک قدری فریبنده رخ می‌دهد. یک نقطه در نزدیکی سرعت 60 کیلومتر بر ساعت که هر دو پمپ و توربین تقریباً با سرعت یکسان می‌چرخند (پمپ همیشه کمی سریع‌تر گردش می‌کند). در این نقطه، سیال از توربین برگشته، وارد پمپ متحرک در مسیر یکسان می‌شود، درنتیجه نیازی به استاتور نیست.
با وجود اینکه توربین مسیر سیال را تغییر دهد و آن را به پشت پرتاب کند، به دلیل آنکه توربین در جهتی سریع‌تر از سیال پمپ شده در جهت دیگر می چرخد، سیال آرام در مسیری که توربین می‌چرخد خاتمه می‌یابد. اگر در پشت یک خودرو با سرعت 90 کیلومتر بر ساعت می‌ایستادید و یک توپ را با سرعت 60 کیلومتر بر ساعت به عقب پرتاب مي‌كردید، توپ با سرعت 30 کیلومتر بر ساعت به جلو پیشروی می‌کند. این شبیه چیزی است که در توربین رخ می‌دهد: سیال در یک مسیر به عقب پرتاپ می‌شود، اما نه با سرعت رفتن بلکه در جهت دیگر روانه می‌شود.
در این سرعت‌ها سیال در حقیقت به طرف پشت تیغه استاتور ضربه می‌زند، و باعث آزادگردی آن روی کلاچ یکطرفه‌اش می‌شود بنابراین مانع حرکت سیال در آن نمی‌شود.
درجمع وظیفه اصلی مبدل این است که خودرو شما بدون خاموش شدن موتور ایست کامل کند. در واقع مبدل گشتاور‌، گشتاور بیشتری به خودرو شما به واسطه ترمز می‌دهد. مبدل‌های گشتاور جدید می‌توانند گشتاور را از دو یا سه برابر افزایش دهند. این نتیجه زمانی اتفاق می‌افتد که موتور سریع‌تر از چرخ‌ها (سیستم انتقال قدرت) می‌گردد. در سرعت‌های بالا‌، جعبه دنده تقریباً در یک سرعت یکسان با موتور، حرکت را از موتور می‌گیرد. به طور مطلوب اگرچه سیستم انتقال قدرت تمایل دارد عیناً با سرعت یکسانی با موتور حرکت کند، ولی به دلیل این اختلاف سرعت قدرت تلف می‌شود. این قسمتی از این دلیل است که خودروهای اتوماتیک نسبت به خودروهای دنده دستی سرعت و شتاب کمتری دارند.
در نهایت به خاطر داشته باشید هر چند به مبدل گشتاور به غلط عنوان کلاچ اتوماتیک داده می‌شود، اما در سیستم‌های انتقال قدرت اتوماتیک، مجموعه کلاچ بخشی از اجزای گیربکس است و ارتباطی به مبدل گشتاور ندارد. به همین دلیل از این پس این بخش را با نام صحیحش، مبدل گشتاور بشناسیم.