Funkcie olejového čerpadla v automatickej prevodovke

Moderné autá sú dnes ťažko predstaviteľné bez posilňovača riadenia, ktorý výrazne uľahčuje ovládanie vozidla, zvyšuje komfort a bezpečnosť jazdy. Jednou z najdôležitejších súčastí celého mechanizmu je servo čerpadlo, ktoré zabezpečuje správny chod hydraulického posilňovača riadenia. Bez neho by bol volant ťažkopádny a manévrovanie náročné. Servo čerpadlo, často nazývané aj čerpadlo posilňovača riadenia, má zásadnú úlohu - vytvára tlak hydraulickej kvapaliny, ktorá následne pomáha pri otáčaní volantu. Vďaka tomu sa volant ovláda ľahko, aj pri nízkych rýchlostiach alebo pri parkovaní.

Automatická prevodovka je typ prevodovky, kde, ako už názov napovedá, zmena prevodových stupňov prebieha automaticky bez nutnosti asistencie vodiča. Zmena prevodových stupňov prebieha za stáleho ťahu motora a nie je potrebné uvoľniť plynový pedál.

Typy servo čerpadiel

Existujú rôzne typy servo čerpadiel:

• Hydraulické servo čerpadlo - tradičné riešenie, kde čerpadlo poháňa remeň od motora.
• Elektro-hydraulické servo čerpadlo - kombinuje hydraulický princíp s elektrickým pohonom čerpadla.
• Elektrické riadenie (EPS) - moderné riešenie, ktoré už nepoužíva kvapalinu ani čerpadlo.

Princíp fungovania automatickej prevodovky

Prvé automatické prevodovky s hydrodynamickým meničom sa začali používať už pred desiatkami rokov a v začiatkoch boli iba trojstupňové. Keďže menič má schopnosť vynásobiť krútiaci moment, ešte donedávna si automatická prevodovka vystačila s menším počtom prevodových stupňov ako porovnateľná prevodovka s manuálnym radením. Sprísňujúce sa emisné limity a taktiež čoraz náročnejšie požiadavky motoristov na jazdný prejav vozidla prinútili výrobcov prehodnotiť dlhé roky zaužívanú prax. Postupne sa tak začali objavovať päť, šesť, sedem a nedávno aj osemstupňové automaty, pričom v príprave sú dokonca deväťstupňové. Pre zníženie strát preklzom, a tým aj spotreby, sa posledné prevodové stupne premosťujú pomocou tzv. premosťovacích spojok. Radenie automatických prevodoviek je v súčasnosti riadené výhradne elektronicky v súčinnosti s riadiacou jednotkou - ECU motora. Pri bežnom jazdení je zmena prevodu takmer nepostrehnuteľná, väčšinou zistiteľná iba zmenou otáčok motora.

Komponenty a funkcie automatickej prevodovky

Všeobecným problémom automatických prevodoviek je ich väčšia zložitosť, hmotnosť, servis a cena. K radeniu sa používa sústava spojok a bŕzd, ktorými sa menia funkcie jednotlivých častí planétových súkolí a tým aj zmena prevodu. Dôležité je mať v prevodovke dostatočné množstvo predpísaného oleja. Používa sa špeciálny, plne syntetický typ určený pre automatické prevodovky, pričom veľmi dôležitá je jeho pravidelná a taktiež správna výmena.

Prečítajte si tiež: Funkcia olejového čerpadla v reťazovej píle

Ovládanie automatickej prevodovky je veľmi jednoduché a vykonáva sa voličom, ktorý býva umiestnený na mieste klasickej radiacej páky. V pedálovej oblasti potom nie je pedál spojky. Na voliči sú popisy:

• P - parkovací režim
• R - klasická spiatočka
• N - neutrál
• D - jazdný režim

Pri niektorých typoch prevodoviek možno naviac voliť polohu označenú číslami 1, 2, 3, 4 niekedy aj 5. V týchto polohách dôjde k blokovaniu na najvyššom zvolenom rýchlostnom stupni. Prevodovka tak po rozjazde zaradí najvyšší rýchlostný stupeň, ktorý zodpovedá popisu zvolenej polohy voliča. Tento rýchlostný stupeň zostane zaradený do najvyšších otáčok motora. Mimo klasickej voľby voliča je často možné voliť manuálne požadovaný rýchlostný stupeň (voličom alebo pádlami pod volantom) a vyskytuje sa aj možnosť voliť si prednastavený jazdný program, napr. šport, komfort a ekonóm. Každému zvolenému programu zodpovedá iný okamih radenia. Napríklad pri športovej jazde je radenie na vyšší rýchlostný stupeň pri vyšších otáčkach a naopak pri ekonomickom poňatí jazdy sa snaží elektronika radiť pri čo najnižších vhodných otáčkach.

Režimy automatickej prevodovky

• P = Parkovacia poloha: Výstup z prevodovky je mechanicky blokovaný. Poloha sa smie zaradiť len pri stojacom vozidle. V tejto polohe je možné aj vytiahnuť kľúčik zo zapaľovacej skrinky.
• R = Spätný chod.
• N = Neutrál.
• D = Trvalá poloha pre jazdu vpred: Poloha pre normálnu jazdu.

K presunutiu voliacej páky z polôh P a N je nutné stlačiť brzdový pedál. Na voliacej páke sa nachádza aj tlačidlo, ktoré je potrebné stlačiť pri niektorých zmenách polohy páky.

Po naštartovaní motora a behu naprázdno, kedy je volič v polohe P, sa roztočí čerpadlo hydrodynamického meniča. Následkom prúdenia oleja sa pozvoľna otáča turbína a olej prúdi aj do mechanických častí radiaceho bloku. Vozidlo stojí, keďže je západka zaskočená do ozubeného kolesa na konci prevodovky. Presunutím páky do polohy N sa uvoľní západka z ozubeného parkovacieho kolesa. Vozidlo však stojí, keďže sú planétové časti prevodovky lamelovými spojkami rozpojené. Posunutím voliča do polohy D sa uvoľní uzatvorený ventil a olej z olejového čerpadla prevodovky tlakom zatlačí príslušné mechanizmy a lamelové spojky konkrétneho planétového súkolia. Uvoľnením brzdy vozidla sú sily voľnobežných otáčok motora prenášané pomocou hydrodynamického meniča cez príslušné planétové súkolie na výstupný hriadeľ do diferenciálu poháňanej nápravy, čo má za následok, že vozidlo sa začne pomaly pohybovať vpred. Obdobná situácia nastáva pri polohe R, ale vozidlo sa pohybuje smerom vzad.

So stúpajúcimi otáčkami produkuje čerpadlo vyšší tlak, čo znamená prenos väčšieho momentu ďalej na prevodovku. Riadiaca jednotka prevodovky v spolupráci s riadiacou jednotkou motora a ďalšími snímačmi neustále vyhodnocuje jazdnú situáciu, typ vodiča a podľa toho upravuje činnosť prevodovky.

Prečítajte si tiež: Všetko o olejovom čerpadle v Mazda 626 GE

Špeciálne jazdné situácie

• Kick-down - plný plyn: Úplným zošliapnutím akcelerátora (napr. pri predbiehaní), ak je to možné, prebehne podradenie o jeden alebo viac rýchlostných stupňov. Zaradený prevodový stupeň je vždy vytáčaný podľa možností k čo najvyšším otáčkam motora, aby sa zlepšilo zrýchlenie vozidla. Riadiaca elektronika prevodovky vyhodnocuje polohu akcelerátora a ak dostane signál zo spínača, ktorý je na konci dráhy pedálu, aktivuje sa tzv. kick-down.
• Jazda z kopca: V tomto prípade vyhodnocuje riadiaca jednotka polohu akcelerátora - vyšliapnutý pedál a charakter otáčok motora. Ak otáčky stúpajú, akcelerátor je vyšliapnutý a vodič stláča brzdový pedál, vyhodnotí riadiaca jednotka prevodovky tento stav ako jazdu dole kopcom. Následne vydá príkaz na podradenie, aby bolo možné lepšie využiť brzdný účinok motora.
• Jazda do kopca:
• Náhle vyšliapnutie plynového pedála: V prípade ak vodič ustálene akceleruje - rovnomerne stláča akcelerátor a následne náhle povolí nohu z akcelerátora. Pri rýchlom uvoľňovaní plynu ponechá riadiaca jednotka zaradený rýchlostný stupeň, aby sa získal zodpovedajúci brzdný účinok motora.
• Konštantná jazda.
• Rozpoznanie zníženej adhézie kolies s vozovkou (napr. sneh, blato, atď): Riadiaca jednotka zvolí program radenia, ktorý redukuje jazdný výkon a naviac je pri rozbiehaní použitý vyšší rýchlostný stupeň.
• Jazda zákrutou.
• Interlock: Tento pojem znamená, že kľúčik zapaľovania môže byť vytiahnutý zo zámku len vtedy, ak sa nachádza radiaca páka v polohe „P“. To je uskutočnené buď elektromagneticky cez EGS alebo pri starších typoch mechanicky pomocou oceľového lanka.
• Shiftlock: Po naštartovaní možno radiacou pákou pohnúť voličom radenia z polohy „P“ (parkovanie) alebo „N“ (neutrál ) len vtedy, ak je zároveň zošliapnutá nožná brzda.
• Parkovacia západka: Pri prevodovkách vybavených hydrodynamickým meničom momentu nie je možné zaistiť odstavené vozidlo proti pohybu zaradením rýchlostného stupňa. Na zaistenie vozidla sa tak používa špeciálna parkovacia západka. Jedná sa o koleso vyrobené zo železa, ktoré obsahuje pravidelné výrezy, do ktorých zapadá špeciálny zub, ktorý prevodovku a tým aj vozilo zablokuje proti pohybu.

Funkcie olejového čerpadla

Olej v automatickej prevodovke neslúži len na mazanie (ako tomu je v prípade manuálnych prevodoviek), ale je aj pracovným médiom pre hydrodynamický menič a automatické radenie. Z tohto dôvodu je potrebné olejové čerpadlo, ktoré zabezpečí cirkuláciu oleja v prevodovke.

Zubové čerpadlo

Najčastejšie sa používa zubové čerpadlo, ktoré sa väčšinou nachádza medzi hydrodynamickým meničom a planétovou prevodovkou. Olejové čerpadlo je poháňané priamo od hydrodynamického meniča, čo znamená, že jeho otáčky sú rovnaké, ako otáčky motora. Olejové čerpadlo je navrhnuté tak, aby aj vo voľnobežných otáčkach motora vytváralo tlak na dostatočné mazanie všetkých potrebných častí prevodovky. Olejové čerpadlo nasáva olej cez olejový filter, pričom veľkosť pracovného tlaku čerpadla sa zvyčajne pohybuje na úrovni 2-3 MPa. Tento tlak je následne upravovaný regulačnými ventilmi pre konkrétne časti prevodovky (napr. mazací tlak sa pohybuje na úrovni 0,3 až 0,6 MPa, radiaci tlak 0,1 až 1,2 MPa, atď). Veľkosť pracovného tlaku čerpadla je kontrolovaná regulačným ventilom pracovného tlaku. Prebytočný olej je pri vyšších otáčkach odvádzaný späť do systému.

V olejovej vani sa zhromažďuje olej, ktorý priteká z odtoku jednotlivých ventilov a z mazacích miest automatickej prevodovky.

Riadiaca jednotka prevodovky

Riadiaca jednotka prevodovky ovláda činnosť prevodovky na základe informácií z rôznych snímačov a spínačov. Riadiaca jednotka prevodovky komunikuje a vysiela signály v súčinnosti s riadiacou jednotkou motora. Týmto spojením sa prenášajú informácie ovplyvňujúce činnosť motora napríklad pri preraďovaní, aby bolo čo najplynulejšie. Riadiaca jednotka prevodovky je napríklad spojená aj s riadiacou jednotkou klimatizácie.

Premosťovacia spojka

Jej úlohou je znižovať straty a tým aj znižovať spotrebu paliva. Ako je známe, účinnosť hydrodynamického meniča klesá so stúpajúcimi otáčkami. Na príčine sú hlavne tepelné straty - preklz prúdiacej kvapaliny (oleja). Aby sa straty hydrodynamického meniča oproti klasickej mechanickej prevodovke čo najviac eliminovali, býva hydrodynamický menič tzv. vyradený z činnosti premosťovacou spojkou, ktorá je integrovaná v skrini meniča. Premosťovacia spojka je spojená s hriadeľom turbínového kolesa. Spojka mechanicky prepojí čerpadlové koleso s turbínovým kolesom a nedochádza k stratám prúdiacej kvapaliny v meniči. Zvyšuje sa tak rýchlosť vozidla pri nižšej spotrebe paliva. K premosteniu meniča momentu (a tým vlastne jeho vyradenie z chodu) dochádza v určitých jazdných situáciách, napríklad ustálená jazda vyššou rýchlosťou. K zopnutiu spojky dochádza elektro-hydraulicky cez elektromagnetický ventil, pričom impulz na aktiváciu je vydaný riadiacou jednotkou automatickej prevodovky. Spojka sa rozpája pri nižších rýchlostiach alebo keď riadiaca jednotka na základe jazdných podmienok vyhodnotí vhodné podmienky na jej rozpojenie.

Prečítajte si tiež: Riešenia problémov s olejovým čerpadlom

Ďalšie komponenty

• Lamelové spojky a brzdy: Patria medzi radiace prvky automatickej prevodovky.
• Planétová prevodovka: Je súčasťou celku automatickej prevodovky. Z turbíny hydrodynamického meniča sa krútiaci moment prenáša do prevodovej časti a odtiaľ cez vonkajší prevodový hriadeľ do diferenciálu hnacej nápravy. Ak sú otáčky motora príliš vysoké (vrátane čerpadla oleja), aktivuje sa mechanizmus radiaceho bloku, ktorý v prevodovej časti zaradí vyšší stupeň, čo má za následok zníženie otáčok čerpadla. Vďaka pružnosti hydraulického prenosu sily motora sa otáčky čerpadla a motora neznížia okamžite, ale v priebehu niekoľkých stoviek milisekúnd až sekundy. Planétové kolesá sú uložené so svojimi osami v ramene planétových kolies. Odvaľujú sa po vnútornom ozubení kolesa s vnútorným ozubením a na vonkajšom ozubení centrálneho kolesa. Všetky ozubené kolesá sú neustále v zábere. Centrálne koleso, koleso s vnútorným ozubením alebo rameno planétového prevodu môžu byť poháňané alebo brzdené. Výstup prebieha buď cez koleso s vnútorným ozubením alebo cez rameno planétového prevodu. Rôznych prevodov sa dosahuje tým, že sa poháňa buď centrálne koleso, koleso s vnútorným ozubením alebo rameno planétového prevodu. Pritom musí byť vždy jedna nepoháňaná časť pevne zabrzdená. Výstup prebieha cez časť prevodovky, ktorá nie je ani poháňaná ani brzdená.
• Diferenciál: Sa nachádza v telese automatickej prevodovky, ale má svoju vlastnú olejovú komoru, oddelenú od planétovej prevodovky. Utesnenie je realizované zväčša podperným krúžkom ložiska s tesniacim krúžkom na hriadeli vloženého prevodu. Na mazanie diferenciálu sa zvyčajne používa iný druh oleja ako v planétovej prevodovke. Olej diferenciálu tak nie je súčasťou olejového okruhu automatickej prevodovky. Z planétovej prevodovky sa krútiaci moment prenáša na kĺbové hriadele cez hriadeľ vloženého prevodu. Diferenciál býva zväčša klasického prevedenia s veľkými a malými kužeľovými kolesami. Uchytený je na kužeľových ložiskách.
• Hydraulický blok: Je umiestnený najčastejšie na spodnej časti automatickej prevodovky. Má na starosti spolu s riadiacou jednotkou prevodovky radenie jednotlivých prevodov a taktiež usmerňovanie toku prevodového oleja do jednotlivých častí prevodovky. Hydraulický blok tak zaisťuje aj mazanie ozubených kolies alebo uzavretie hydrodynamického meniča spojkou.
• Hydrodynamický menič: Základnou úlohou hydrodynamického meniča je meniť a prenášať krútiaci moment motora, umožniť mäkký rozjazd vozidla bez spojky a tlmiť torzné kmitanie motora. Čerpadlové koleso, turbínové koleso a rozvádzacie koleso sú v tvare zakrivených lopatkových kolies a nachádzajú sa v uzavretej skrini meniča naplnenej prevodovým olejom. Na obvode meniča je ozubený veniec pre štartér. Čerpadlové koleso je poháňané kľukovým hriadeľom priamo od motora. Čerpadlovým kolesom je poháňané aj olejové čerpadlo. Zabezpečuje, aby bol v meniči vytvorený plniaci tlak väčšinou cca 0,3 až 0,4 MPa a aby prevodový olej cirkuloval cez regulačný ventil, chladič oleja a nádržku v olejovom okruhu. Plniaci tlak hydrodynamického meniča krútiaceho momentu zabraňuje tvorbe bublín (kavitácii), ktorá zhoršuje účinnosť prenosu krútiaceho momentu. Pri rozbiehaní vozidla sa točí čerpadlové koleso otáčkami motora. Prevodový olej následne prúdi pomocou rôznych lopatiek, drážok a kanálikov smerom na lopatky turbínového kolesa. Odovzdáva im svoju kinetickú energiu, čím turbínové koleso roztáča. Keď sa čerpadlo otáča rýchlejšie ako turbína (pri rozbehu), prúd oleja pôsobí na koleso statora tak, že voľnobežka je zablokovaná a stator je v pokoji. V tomto prípade dochádza k násobeniu krútiaceho momentu. Akonáhle sa otáčky turbíny priblížia otáčkam čerpadla, začne sa spolu s turbínou a čerpadlom otáčať aj stator. Prestane sa potom násobiť krútiaci moment a menič sa chová ako klasická kvapalinová spojka. Podľa prevedenia meniča môže byť krútiaci moment motora pri rozjazde zosilnený na 1,9 až 4 - násobok. Zabezpečuje mäkký rozjazd bez tzv.

Prevodový olej (ATF)

Prevodový olej plní v automatickej prevodovke viaceré úlohy. Slúži na prenos sily, ako mazivo prevodov, ložísk a kotúčov spojky, v regulačnom mechanizme zasa ako hydraulická kvapalina a netreba zabudnúť ani na funkciu odvodu tepla z namáhaných súčastí prevodovky. Na splnenie všetkých týchto funkcií je potrebné veľmi kvalitné mazivo, ktoré nesie názov ATF (z anglického Automatic Transmission Fluid). Napriek určitým štandardom, ktoré musia oleje spĺňať, majú výrobcovia automatických prevodoviek svoje špecifické požiadavky, podľa ktorých sa určuje vhodnosť konkrétneho oleja pre konkrétnu prevodovku. Jedným dychom treba dodať, že požiadavky na prevodové oleje sa neustále zvyšujú. Medzi najvýraznejšie patrí úspora paliva, čo vedie k znižovaniu viskozity ATF. Okrem úspory paliva sú kladené vyššie nároky aj na postupné znižovanie rozmerov, servisných nákladov a naopak zvyšovanie podávaných výkonov. To všetko vedie aj k rastúcim požiadavkám na vlastnosti ATF. Donedávna bola zaužívaná špecifikácia DEXRON III / MERCON V, ktorá plnila úlohu všeobecnej špecifikácie olejov vhodných pre viac typov automatických prevodoviek. Špecifikácia DEXRON patrí General Motors, MERCON patrí Fordu. Existujú aj ďalšie špecifikácie ako napr. Allison C - 4, DaimlerChrysler Mopar ATF3 + a 4 + , Leyland E85, atď. Tieto špecifikácie sú používané pre vozidlá jazdiace v Severnej Amerike, Európe a Ázii. Okrem týchto základných špecifikácii existujú aj ďalšie špecifikácie napr. pre úžitkové vozidlá či mechanizmy (ZF TE - ML - 14 , Voith G1363 ,…

Údržba a životnosť

Servo čerpadlo je mechanická súčiastka, ktorá sa časom môže opotrebovať. Ak sa objavia príznaky opotrebenia, je potrebné čerpadlo skontrolovať a v prípade potreby vymeniť. Servo čerpadlo môže vydržať stovky tisíc kilometrov, no jeho životnosť závisí od správnej údržby. Servo čerpadlo a riadenie patria medzi najdôležitejšie súčasti automobilu, ktoré priamo ovplyvňujú bezpečnosť aj komfort jazdy. Ich správna funkcia je kľúčová pre presné manévrovanie a spoľahlivú jazdu. Pravidelná údržba a včasná výmena pri poruche vám ušetria starosti aj zbytočné náklady.

tags: #gm #prevodovka #olejove #cerpadlo