Planet Dişli Sistemi
Transkript
Planet Dişli Sistemi
MARMARA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ OTOMATİK VİTES/DİŞLİ KUTUSU (ŞANZIMAN, TRANSMİSYON) Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR Otomatik Vites Kutusu- Dişli Sistemi (Planet Dişli Sistemi) Planet dişli sistemleri küçük hacimde yüksek hız oranları elde etmeyi sağlayan bir dişli düzenidir. Sistem iki serbestlik derecelidir. Not: Çember/Çevre /Yörünge Dişli Bir mekanizmanın serbestlik derecesi, bir mekanizmada bulunan tüm uzuvların konumunu belirlemek için gerekli olan parametre sayısıdır. Planet dişli ünitesi Bu ünite ile değişik vitesler elde edilir. Pinyon dişli, güneş dişli veya çevre dişliyi tutmak için hidrolik basınç kullanılır. Böylece yavaşlama, sürüş ve geri vites elde edilir. 1 2 3 4 5 6 7 Ara mil Planet taşıyıcı Ön güneş dişli Arka güneş dişli Çevre dişli Pinyon dişli (kısa) Pinyon dişili (uzun) Otomatik Vites Kutusu (Planet Dişli Sistemi) Planet dişli sistemi, otomatik transmisyon içinde farklı dişli oranları elde etmek için kullanılır. Tork konverterin çıkışı (türbin) planet dişli sisteminin girişi olarak düşünülür. Güç akışı tork konverterinden planet dişli sistemine gelir. Planet dişli sistemi hız düşürme, arttırma veyahut ta geri sürüşün oluşumunu sağlamak için kullanılır. Buna ilaveten, tam otomatik transmisyonlar D1, D2, D3 ve yüksek hız vitesine (overdrive = O.D) sahip olabilir. Otomatik transmisyonlarda birden daha çok planet dişli sistemleri daha çok dişli oranları üretmek için kullanılabilir. Planet Dişli Sisteminin Temel Parçaları: Bir planet dişli sistemi 4 önemli parçaya sahiptir. Bunlar: Güneş dişli, pinyon dişlileri, çember dişli ve taşıyıcıdır. Güneş dişli merkez dişlidir. Planet (Pinyon) dişliler planet taşıyıcısı vasıtasıyla belli bir pozisyonda tutulur. Çember dişli planet dişlilerin tamamını çevreleyen bir iç dişlidir. Bütün dişliler helisel dizayn edilmiş ve hepsi sürekli kavraşmış durumdadır. Planet Dişli Sisteminin Çalışması Farklı dişli oranları oluşturmak için, üç dişliden birisinin (güneş, çember ve planet taşıyıcısı) sabit tutulması gerekir. Örneğin; eğer çember dişli sabit tutulur, hareket güneş dişliden verilip taşıyıcıdan alınırsa bir hız düşüşü meydana gelir. Alçak vites için en genel düzenleme güneş dişlisinin sabit tutulması ve hareketin çember dişliden verilip taşıyıcıdan alınmasıdır. Bir planet dişli sistemiyle oluşturulabilecek vites kademeleri: Bir planet dişli sistemiyle sekiz vites kademesi oluşturulabilir. Tabloda bir planet dişli ünitesiyle oluşturulabilecek vites durumları ve hızlardaki değişim gösterilmiştir. 1. Hız Artışı: Güneş dişli sabit tutulup, planet taşıyıcısı döndürüldüğünde hız artışı olur. Taşıyıcı dönerken, planet dişlilerde taşıyıcıyla birlikte döner. Bu durumda çember dişli taşıyıcıdan daha hızlı döner. Yani hız artar. Bu durum bazı otomatik transmisyonlarda ve transakslarda dördüncü vitesi yani overdrive oluşturur. Planet pinyon taşıyıcısı ve çember dişli arasındaki dişli oranı, dişli ebatlarının değiştirilmesiyle değiştirilebilir. 2. Hız Artışı II: Eğer çember dişli sabit tutulur ve taşıyıcı döndürülürse güneş dişli taşıyıcıdan daha hızlı döner. Bu vites durumu normal olarak otomatik transmisyonlarda ve transakslarda kullanılmaz. 3. Hız Azaltması I: Eğer güneş dişli sabit tutulur ve çember dişli döndürülürse planet pinyon taşıyıcısı çember dişliden daha yavaş döner. Bu düzenleme ikinci vitesi oluşturur. 4. Hız Azaltması II: Eğer çember dişli sabit tutulur ve güneş dişli döndürülürse, taşıyıcı düşük hızda döner. Planet pinyonları taşıyıcı üzerinde döner fakat taşıyıcı güneş dişliden daha yavaş döner. Bu vites durumu en büyük tork artışı sağlar. Bu birinci vitesi oluşturmak için kullanılır. 5. Geri Vites I: Taşıyıcı sabit tutulur ve çember dişli döndürülür. Planet pinyon dişlileri avare olarak hareket eder. Onlar güneş dişliyi ters yönde ve çember dişliden daha büyük bir hızla döndürürler. Geri viteste yüksek bir hıza ihtiyaç olmadığından dolayı normal olarak bu birleştirme geri vitesi oluşturmak için kullanılmaz. 6. Geri Vites II: Taşıyıcı sabit tutulur ve hareket güneş dişliden verilirse bu durumda çember dişli ters yönde ve güneş dişliden daha yavaş bir biçimde döner. Bu vites kademesi geri vitesi oluşturur. 7. Prizdirek Vites : Şayet planet dişlinin herhangi iki üyesi birlikte tutulursa veyahut ta aynı hızda döndürülürse, planet dişli seti bir katı mil gibi hareket eder. Dişli setinin giriş ve çıkış milleri arasında, hızda veyahut ta yönde bir değişme olmaz. Dönüştürme oranı 1:1’dir. Bu vites kademesi üçüncü vites veyahut ta prizdirek olarak isimlendirilir. 8. Nötr Vites : Kavramalar hizmete alınmadığı ve bantlara uygulanmadığı zaman planet dişli setinin hiçbir üyesi tutulmamış olur. Üç üyenin hepsi serbesttir. Bu durumda dişli seti vasıtasıyla güç iletilmez. Bu boş vites kademesidir. Bu durum motor üzerindeki yükü kaldır ve motorun çalışmasını temin eder [18:s.628]. Otomatik Vites Kutusu (Planet Dişli Sistemi) Vites Planet taşıyıcısı H.V. Güneş dişli Hızdaki değişim 1 Çember dişli H.A. T. Artma 2 T. H.A. H.V. Azalma Muhtemel vites durumları 4. Vites (Overdrive) Kullanılmıyor 3 H.V. H.A. T. Azalma 2. Vites 4 T. H.A. H.V. Azalma 1. Vites 5 H.V. T. H.A. Kullanılmıyor 6 H.A. T. H.V. Azalma (Geri vites) Azalma Geri vites 7 Herhangi iki dişli tutulursa 1:1 Prizdrekt 3. Vites 8 Bütün dişliler serbest kalırsa Nötr Nötr Tablo: Bir Planet Dişli Seti ile Oluşturulabilecek Vites Durumları H.A. = Hareket Alan (Çıkış), H.V. = Hareket Veren (Giriş), T. = Tutulan Dişlidir. Otomatik Vites Kutusu (Planet Dişli Sistemi) FIGURE: The Type 1 gearset is a three-speed Simpson gear train that uses bands to hold the sun gear and reaction carrier. Note that the reaction carrier can also be held by a one-way clutch. FIGURE: Common symbols used in the transmission schematics to illustrate the various parts. Otomatik Vites Kutusu (Planet Dişli Sistemi) O = A/(S+A) Otomatik Vites Kutusu (Planet Dişli Sistemi) Otomatik Vites Kutusu (Planet Dişli Sistemi) Soru 2: Birleşik planet (epicycle gear train) Soru 1: Basit planet Değişik Planet Dişli Sistemleri Temel planet dişli sistemlerinin birkaç çeşidi vardır. Otomatik transmisyonlarda ve transakslarda Simpson ve Revigneaux planet dişli sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Simpson Gearset Has two separate planetary gearsets with a common sun gear. Simpson Planet Dişli Sistemi: Bu planet dişli sistemi iki planet pinyon setine sahiptir. Bunlar genel olarak bir güneş dişli etrafında döner. Her bir planet pinyon seti onun kendi çember dişlisiyle kavraşır. The Simpson gear train is a compound gearset commonly used in many threespeed transmission/transaxles. Ravigneaux Gearset Has two separate sun gears, two separate planetary gears, and a common ring gear. Ravigneaux (Raveno) Planet Dişli Sistemi: Bu planet dişli sistemi; bir tane çember dişliye, iki tane planet pinyon setine (uzun ve kısa), iki güneş dişliye (ön ve arka) ve bir planet taşıyıcısına sahiptir. Bu planet dişli sistemi bileşik planet dişli sistemi olarak isimlendirilir. Başka tür planet dişli çalışma mekanizmaları da mümkündür. Bununla beraber temel durumlar ve güç akışları benzerdir. FIGURE: The Type 9,10,11,and 12 gearsets illustrate the different three- and four-speed gear train arrangements that use a single Ravigneaux gearset. Planet Dişli Sisteminin Kontrolü Planet dişli sistemleri; bantlarla, tek yön kavramalarıyla veya çok diskli kavramalarla kontrol edilir. Bu kavrama statordaki tek yön kavraması gibi çalışır. Çok diskli kavramalar planet dişli sistemindeki bir üyenin tutulmasını veya serbest bırakılmasını kontrol eder. Çok diskli kavramalar planet dişli sistemindeki iki üyenin kilitlemesini sağlayabilir. Bu durum prizdirek vites kademesini oluşturur. Kavramalar ve bantlar akışkan basıncıyla çalıştırılır. Elektronik Kontrol Modülü/Ünitesi (ECM/ECU) Bazı transmisyon ve transakslar elektronik olarak kumanda edilir. Sensörler çalışma şartlarını kontrol ederler. Örneğin; araç hızı, motor yükü ve soğutma suyu sıcaklığı gibi. Bu bilgiler elektronik kontrol modüle [ECM] gönderilir. ECM ayrı bir transmisyon veyahut ta transaks denetleyicisi olabilir. Diğer otomatik dişli kutusuna sahip araçlar bir transmisyon kontrol modüle [PCM] sahiptir. Bu hem motoru hem de transmisyonu kontrol eder. Değişik girdilerden kullanılan bilgiler ile ECM, vites değiştirmek için vites değişim zamanına ve vites değişimin nasıl algılanacağına karar verir. Sinyaller valf gövdesi üzerindeki elektrikli vites değiştirme selenoidlerine gönderilir. Selenoidler akışkan kanallarını açar veyahut ta kapatır. Elektronik Kontrol Modülü/Ünitesi (ECM/ECU) [dvm.] Bunlardan; 2 tanesi vites değiştirme selenoidi, üçüncü selenoid valf; hat basıncını kontrol eder ve governor valf, modüler valf veyahut ta gaz kelebeği konum valfi ve ilişkili bağlantıları ayırmak için kullanılır. Çıkış sensörü veyahut da araç hız sensöründeki sinyal governor basıncını meydana getirir. Dördüncü selenoid valf, tork konverter kavramasını kilitlemeyi kontrol eder. PCM; soğutma suyu sıcaklık sensörü, gaz kelebeği konum sensörü, manifolt mutlak basınç sensörü ve diğer sensörlerdeki girdileri değerlendirerek selenoidleri kontrol eder. Bunlar PCM`ye, sürücünün istediği güç ve motor yükü hakkındaki bilgileri verir. Bazı araçlarda, PCM vites değiştirme esnasında yakıt akışını azaltır ve ateşleme zamanını geciktirir. Vites değişimi tamamlanır tamamlanmaz, motor gücü eski haline döndürülür. Bu yetenek, eğer yüksek hızdayken vites değiştirilecek olursa PCM transmisyonun zarar görmesini önlemeye yardım eder [18:ss.636-637]. ECU / PTM Girdileri: PCM’ye veyuhut ta ECU’ya gelen değişik bilgiler, otomatik transmisyonun kontrolünü temin etmeye yardım eder. 1. Araç Hız Sensörü [VSS]: Bu sensör vites değişim noktalarını tanımlamak için gerekli olan araç hızını algılar. 2. Gaz Kelebeği Konum Sensörü [TPS]: Vites değişim zamanlarını tanımlamak için gerekli olan gaz pedalı durumunu algılamak için kullanılır. 3. Soğutma Sıvısı Sensörü: Tork konvörter kavramasının (TCC) çalışma zamanlarını tanımlamak için, motor soğutma sıvısındaki değişimleri algılamak için kullanılır. 4. Birinci Vites Basınç Şalteri: Birinci vitesteki transmisyon yağ basıncını algılayan bu şalter vites değişim noktalarını tanımlamak için kullanılır. 5. Dördüncü Vites Basınç Şalteri: Dördüncü vitesteki transmisyon yağ basıncını algılar. Bu şalter vites değişim noktalarını tanımlamak için kullanılır. 6. Frenleme Şalteri: Frenlere uygulanıp uygulanmadığını algılayarak, frenlere uygulandığı zaman TCC’nin serbest bırakılmasını temin etmek için kullanılır. 7. Seyir Hızı Kontrol Şalteri: TCC sisteminin kontrolü için aracın seyir hızında olup olmadığını algılar. 8. Manifolt Mutlak Basınç Sensörü [MAT]: Vites değişim noktalarını tanımlamak için gaz kelebeği açıklık miktarını algılar. 9. Elektronik Ateşleme Zamanı [EST]: Vites değiştirme zamanını tanımlamak için ateşleme zamanını algılar. Sensörler Motor kontrol ünitesi • Motor devri • Yakıt tüketimi • Gaz kelebeği konumu Aktüatorlar Kontrol ünitesi, Otomatik şanzıman Şanzıman giriş devri Sensörü Motor kontrol ünitesi • Motor müdahalesi • Büyültme / küçültme bilgisi Şanzıman devri sensörü Selenoid, vites kolu kilidi Kickdown şalteri Fren lambası şalteri Sürüş kademesi göstergesi gösterge tablosu Şanzıman yağ sıcaklık sensörü Çok fonksiyonlu şalter Fren kontrol ünitesi AB 332, Bölüm 2, Kademeli otomatik; Tork konvertörü Hidrolik ünite selenoid valflara sahip Klima Teşhis soketi Hız sabitleme sistemi Röle, otomatik şanzıman Geri vites lambası Kaynak: Audi ECU / PTM Çıktıları Bu girdiler ışığında PCM; 1. A Vites Değiştirme Selenoidini, 2. B Vites Değiştirme Selenoidini, 3. Tork Konverter Kavrama Selenoidini kontrol eder. TCC valfi önceden tanımlanan valflerle aynı çalışma prensibine sahiptir. Vites değiştirme selenoidleri, valf gövdesi içerisindeki hidrolik valflerle birleştirilmiştir. Bu valfler planet dişli sistemiyle birlikte çalışan değişik bant ve kavramalara hidrolik akışını kontrol etmek için kullanılır. A ve B selenoidleri; ECU / PCM tarafından açılıp kapatıldığında, vites değiştirme selenoidleri dört ileri vitesi oluşturmak için birlikte çalışır. Bir vites seçimi, ECU / PCM’ye giren belirli bilgiler esasına göre yapılır. Bu durumda A ve B selenoidleri hidrolik valf gövdesindeki farklı hidrolik devreleri kontrol etmek için kullanılır. Örneğin; ECU / PCM, transmisyonun birinci vitesten ikinci vitese geçmesini istediği zaman B selenoidini açarken A selenoidini kapatır [16:s.592]. Her bir selenoid; ECM’nin, selonoidi ON/OFF konumuna alışına göre yukarı aşağı hareket eden bir plancıra sahiptir. Bu plancır ucunda bulunan bir valf vasıtasıyla akışkan kanalındaki portun açılıp – kapanmasını sağlar. ECU / PTM Çıktıları (Dvm.) ECU, selenoidi ON konumuna aldığı zaman plancır yukarı çekilir. Bu durum portu açar ve vites değiştirme valfinin üzerine etkiyen akışkan basıncını tahliye eder. Bunun neticesinde vites değiştirme valf yayı, vites değiştirme valfini hareket etmesi için zorlar. Vites değiştirme valfi hareket ederken, vites değiştirmek için uygun servo bantlara ve kavramalara giden akışkan kanallarını açar. ECU selenoidi OFF konumuna aldığında selenoid yayı plancırı aşağı doğru zorlar. Bu hareket portu kapatır. Bu durumda akışkan basıncı, vites değiştirme valfinin itilmesine karşı kullanılır. Bu basınç yay kuvvetini yenerek sola hareket eder. Bu hareket neticesinde, akışkan basıncını vites değiştirme valfinden diğer bir kanal vasıtasıyla uygun bantlara ve kavramalara gönderir. Diğer vites büyütmeler ve vites küçültmeler aynı yöntemle yapılır. ECU vites değişimini ve selenoidlerin uygun bağlantı sinyallerini tanımlar. Seçici kolun pozisyonu ile manuel valfin; park (park), boş (neutral) ve geri vitesteki (reverse) hidrolik kontrolünü sağlar. Typical Ratio Set Kaynak: Julian Happian-Smith, An Introduction to Modern Vehicle Design, 2002 ÖRNEK UYGULAMALAR SANZIMAN KUMANDASINA YÖNELİK ÖRNEK UYGULAMALAR Sensörler Sinyaller- Motor Kontrol Ünitesi Şanzıman kontrol ünitesi Motor kontrol ünitesi Motor devir sensörü Enjektörler E-Gaz Gaz kelebeği potansiyometresi AB 332, Bölüm 2, Kademeli otomatik; Tork konvertörü Kaynak: Audi Resimde, motor kontrol ünitesi ile şanzıman kontrol ünitesi (ZF şanzımanı 01V) iletişimini gösterilmektedir. Motor devri sinyali: Motor devri sinyali vites basıncı hesaplaması için gereklidir. Bu yumuşak bir vites değiştirme için ön koşuldur. Sinyal olmadığında, kontrol ünitesi bir yedek değer hesaplar. Vites basıncı yükselir ve vites değiştirme daha sert gerçekleşir. CAN hattı ile donatılmış araçlarda, bilgiler CAN hattı üzerinden aktarılır. Sinyal kendi kendine teşhis tarafından denetlenir. Yakıt tüketimi sinyali: Yakıt tüketimi sinyali, motor kontrol ünitesi tarafından, enjektörlerin enjeksiyon süresinden hesaplanır. Şanzıman kontrol ünitesi, yakıt tüketimi sinyalinden o anda var olan motor torkunu hesaplar. Şanzıman kontrol ünitesi, vites değiştirme zamanını sabit belirlemek ve kavrama silindirlerindeki basıncı ortaya çıkarmak için motor torkundan faydalanır. Motor kontrol ünitesinden şanzıman kontrol ünitesine giden motor momenti fiili sinyalinin doğrudan belirlenmesi de diğer bir çözüm şeklidir. Burada, o anda var olan motor torku, motor kontrol ünitesinin kendisi tarafından yakıt tüketimi sinyalinden hesaplanır. CAN hattı ile donatılmış araçlarda, bilgiler CAN hattı üzerinden aktarılır. Sinyal olmadığında, şanzıman kontrol ünitesi gaz kelebeği sinyali ve motor devrinden yedek değer hesaplar. Sinyal kendi kendine teşhis tarafından denetlenir. AB 332, Bölüm 2, Kademeli otomatik; Tork konvertörü Kaynak: Audi Gaz kelebeği konumu: Gaz kelebeği konumu, motorun yükü hakkında bilgi veren bir ölçüdür. Konum, gaz kelebeği potansiyometresi tarafından motor kontrol ünitesine bildirilir. Motor kontrol ünitesi bilgileri şanzıman kontrol ünitesine gönderir. Şanzıman kontrol ünitesi, vites değiştirme zamanını sabit belirlemek ve kavrama silindirlerindeki basıncı ortaya çıkarmak için motor yükünden faydalanır. CAN hattı ile donatılmış araçlarda, bilgiler CAN hattı üzerinden aktarılır. Sinyal olmadığında, şanzıman kontrol ünitesi sabit bir vites programına, dinamik vites programı olmadan, geçer. Sinyal kendi kendine teşhis tarafından denetlenir. AB 332, Bölüm 2, Kademeli otomatik; Tork konvertörü Sensörler / Sinyaller Çok Fonksiyonlu Şalter Otomatik şanzıman rölesi Hız sabitleme sistemi Geri vites lambası rölesi Şanzıman kontrol ünitesi AB 332, Bölüm 2, Kademeli otomatik; Tork konvertörü Çok fonksiyonlu şalter şanzıman muhafazasında yerleşmiştir ve mekanik olarak vites kolu teli üzerinden kumanda edilir. Kontrol ünitesine vites kolu konumu (P, R, N, D, 4, 3, 2) hakkında bilgi verir. Vites kolu konumları "4", "3", "2" olduğunda bu bilgi sonucunda büyültme işlemi önlenir. Bu bilgilerin geçerliliği kendi kendine teşhis tarafından kontrol edilir. Otomatik şanzıman J60 rölesi / marş motoru kilit rölesi J207 için voltaj sağlar. Böylece araç "P" ve "N" vites kolu konumlarına geçirilebilir. Bu fonksiyon için kendi kendine teşhis kontrolü gerekmez. Hız sabitleme sisteminin, "D", "4" ve "3" vites kolu konumlarında voltaj beslemesini sağlar. Voltaj beslemesinin kesildiği durumlarda hız sabitleme sistemi fonksiyonunu yitirir. Bu fonksiyon için kendi kendine teşhis kontrolü gerekmez. Geri vites takılı olduğunda, geri vites lambası rölesinin voltaj beslemesini sağlar. Bu fonksiyon için kendi kendine teşhis kontrolü gerekmez. Sinyal kesilmesi durumunda, sürüşe D ve R vites kolu konumunda devam etmek mümkündür, fakat vites kalitesi düşüktür. AB 332, Bölüm 2, Kademeli otomatik; Tork konvertörü Kaynak: Audi Sensörler / Sinyaller Fren kontrol ünitesi Fren kontrol ünitesi Şanzıman kontrol ünitesi Motor kontrol ünitesi AB 332, Bölüm 2, Kademeli otomatik; Tork konvertörü Kaynak: Audi Şanzıman kontrol ünitesi Bir sensör sinyali iptal olduğunda, aşağıdakiler ortaya çıkar • Şanzıman kontrol ünitesi, diğer sensörlerin sinyalinden bir yedek sinyal oluşturur. Bir yedek sinyal oluşturulabildiğinde, şanzıman fonksiyonları büyük ölçüde yerindedir. • Yedek sinyal değerlendirmesinde, arızanın durumuna göre bazı kısıtlamalar yapılması gerekebilir. • Bir yedek sinyal oluşturulamaz ise, sistem acil durum işletimine geçer. Tüm selenoid valfların akım beslemesi kesilir ve yaylar vasıtasıyla bekleme konumuna bastırılır. Şanzıman sadece 4. viteste ileri gider. • Geri vitese geçiş mümkün olur. • Hidrolik sistem maksimum basınç ile çalışır. Bu durumda sert vites geçişleri ortaya çıkar. • Acil durum çalışması vites göstergesi içinde gösterge tablosunda belirir. Kaynak: Audi Mekatronik modül, hidrolik modül ile elektronik modülü birleştirmektedir. Şanzıman kontrol ünitesi şanzımana entegredir. Bu şekilde ağırlıktan tasarruf edilmiştir. Daha güvenilir olması, arayüzlerin (temaslar) azaltılması ile sağlanmıştır. Mekatronik tekniği, 6 vitesli otomatik şanzımanlar 09E ile 09L, elektromekanik şanzıman 02E ve multitronik şanzıman 01J modellerinde kullanılmaktadır. Mekatronik Şanzıman çıkış devri sensörü G195 Kontrol ünitesi J217 Hidrolik modül Elektronik modül Şanzıman yağı sıcaklık sensörü Sürüş kademesi sensörü F125 Şanzıman giriş devri sensörü G182 AB 332, Bölüm 2, Kademeli otomatik; Tork konvertörü