Λύσεις — §2.4: Αυτόματο Κιβώτιο Ταχυτήτων (σελ. 139) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις — §2.4: Αυτόματο Κιβώτιο Ταχυτήτων
Λύσεις στις 14 ερωτήσεις της §2.4: υδραυλικός μετατροπέας ροπής στρέψης (ρόλος στάτη), πλανητικό σύστημα κίνησης (στεφάνη-ήλιος-πλανήτες-φορέας) και οι έξι λειτουργίες του, έλεγχος αυτόματης μετάδοσης (φυγοκεντρικός ρυθμιστής, βαλβίδες περάσματος).
Υδραυλικός μετατροπέας ροπής στρέψης
Ερώτηση: Τι είναι ο υδραυλικός μετατροπέας της ροπής στρέψης και πώς λειτουργεί;
Απάντηση:
- Τι είναι ο υδραυλικός μετατροπέας της ροπής στρέψης και πώς λειτουργεί;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο υδραυλικός μετατροπέας ροπής στρέψης είναι εξέλιξη του υδραυλικού συμπλέκτη, στον οποίο προστίθεται ένα τρίτο μέλος, ο «στάτης», τοποθετημένος μεταξύ αντλίας (συνδεδεμένη στον στροφαλοφόρο) και στροβίλου (συνδεδεμένος στον άξονα εισόδου του κιβωτίου). Ο στάτης έχει κεκλιμένα πτερύγια που αλλάζουν την κατεύθυνση του λαδιού που επιστρέφει από τον στρόβιλο, ώστε αυτό να συναντά την αντλία στην ίδια κατεύθυνση με την περιστροφή της, ενισχύοντάς την αντί να τη «φρενάρει» (όπως στον απλό υδραυλικό συμπλέκτη). Το αποτέλεσμα είναι ο «πολλαπλασιασμός της ροπής στρέψης» (συνήθως ×2), όσο η αντλία στρέφεται γρηγορότερα από τον στρόβιλο. Καθώς το όχημα επιταχύνει και ο στρόβιλος πλησιάζει την ταχύτητα της αντλίας, ο στάτης δεν χρειάζεται πλέον να στηρίζεται και περιστρέφεται ελεύθερα, μέσω ενός συμπλέκτη μίας κατεύθυνσης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Εξέλιξη υδραυλικού συμπλέκτη με προσθήκη «στάτη» που πολλαπλασιάζει τη ροπή στρέψης, ενισχύοντας την περιστροφή της αντλίας
Πλανητικό σύστημα - λειτουργία
Ερώτηση: Τι είναι το πλανητικό σύστημα των οδοντωτών τροχών και πώς λειτουργεί;
Απάντηση:
- Τι είναι το πλανητικό σύστημα των οδοντωτών τροχών και πώς λειτουργεί;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το πλανητικό σύστημα είναι ένα συγκρότημα οδοντωτών τροχών που αποτελείται από μία οδοντωτή στεφάνη («κορώνα») με εσωτερικά δόντια, έναν κεντρικό οδοντωτό τροχό («ήλιο»), δύο ή περισσότερους «πλανήτες» που βρίσκονται πάντα σε εμπλοκή μεταξύ στεφάνης και ήλιου, και τον «φορέα των πλανητών» που τους στηρίζει. Λειτουργεί ακινητοποιώντας ένα από τα μέλη (στεφάνη, ήλιο ή φορέα) και θέτοντας σε κίνηση ένα άλλο, οπότε το τρίτο γίνεται δέκτης (κινούμενο) — ανάλογα με τον συνδυασμό που επιλέγεται, επιτυγχάνεται απευθείας μετάδοση, μείωση στροφών, αντιστροφή κίνησης, πολλαπλασιασμός στροφών ή νεκρό σημείο.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Στεφάνη-ήλιος-πλανήτες-φορέας· ακινητοποιώντας ένα μέλος και κινώντας άλλο, το τρίτο γίνεται δέκτης με διαφορετική σχέση μετάδοσης
Μέρη πλανητικού συστήματος
Ερώτηση: Ποια είναι τα κυριότερα μέρη του πλανητικού συστήματος των οδοντωτών τροχών;
Απάντηση:
- Ποια είναι τα κυριότερα μέρη του πλανητικού συστήματος των οδοντωτών τροχών;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα κυριότερα μέρη είναι: η οδοντωτή στεφάνη («κορώνα») που φέρει άξονα και εσωτερικά δόντια, ο κεντρικός οδοντωτός τροχός («ήλιος»), δύο, τρεις ή περισσότεροι οδοντωτοί τροχοί («πλανήτες») που περιστρέφονται επί αξονίσκων και βρίσκονται πάντα σε εμπλοκή μεταξύ στεφάνης και ήλιου, και ο «φορέας των πλανητών», επί του οποίου είναι στερεωμένοι οι αξονίσκοι των πλανητών και ο οποίος καταλήγει σε άξονα ευθυγραμμισμένο με τον άξονα του ήλιου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οδοντωτή στεφάνη («κορώνα»), «ήλιος», «πλανήτες», «φορέας των πλανητών»
Περιπτώσεις μετάδοσης πλανητικού συστήματος
Ερώτηση: Πόσες περιπτώσεις μετάδοσης κίνησης έχουμε με το πλανητικό σύστημα οδοντωτών τροχών και ποιες είναι αυτές, αναλυτικά;
Απάντηση:
- Πόσες περιπτώσεις μετάδοσης κίνησης έχουμε με το πλανητικό σύστημα οδοντωτών τροχών και ποιες είναι αυτές, αναλυτικά;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Έχουμε έξι περιπτώσεις: (α) απευθείας μετάδοση της κίνησης (χωρίς μείωση/πολλαπλασιασμό, με δύο μέλη αλληλένδετα), (β) μείωση στροφών με σταθερή τη στεφάνη και κινητήριο τον ήλιο, (γ) μείωση στροφών με σταθερό τον ήλιο και κινητήρια τη στεφάνη, (δ) κίνηση προς τα πίσω (αντιστροφή κίνησης) με σταθερό τον φορέα και κινητήριο τον ήλιο, (ε) πολλαπλασιασμός στροφών με σταθερό τον ήλιο και κινητήριο τον φορέα των πλανητών (χρησιμοποιείται στο «Over Drive»), και (στ) νεκρό σημείο ή ελεύθερη περιστροφή, όπου ένα μέλος περιστρέφεται ελεύθερα χωρίς μετάδοση κίνησης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 6 περιπτώσεις: απευθείας μετάδοση, μείωση στροφών (2 τρόποι), αντιστροφή κίνησης, πολλαπλασιασμός στροφών, νεκρό σημείο
Διαφορές αυτόματου-μηχανικού κιβωτίου
Ερώτηση: Ποιες οι κυριότερες διαφορές μεταξύ ενός αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων και ενός κοινού (μηχανικού);
Απάντηση:
- Ποιες οι κυριότερες διαφορές μεταξύ ενός αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων και ενός κοινού (μηχανικού);
Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο μηχανικό κιβώτιο, ο οδηγός επιλέγει ο ίδιος τη σχέση μετάδοσης μέσω του πεντάλ συμπλέκτη και του μοχλού ταχυτήτων, με μηχανική εμπλοκή γραναζιών. Στο αυτόματο κιβώτιο, η επιλογή γίνεται αυτόματα από το ίδιο το σύστημα, χωρίς παρέμβαση του οδηγού (καταργούνται το πεντάλ συμπλέκτη και ο λεβιές, μένει μόνο ο επιλογέας P-R-N-D). Λειτουργεί υδραυλικά και αποτελείται από δύο εντελώς διαφορετικά βασικά μέρη σε σχέση με το μηχανικό: τον υδραυλικό μετατροπέα ροπής στρέψης (αντί συμπλέκτη τριβής) και ένα ή περισσότερα πλανητικά συστήματα κίνησης (αντί ολισθαινόντων/συγχρονισμένων γραναζιών), όπου η αλλαγή σχέσης γίνεται με συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων και φρένα, αντί μηχανικής μετακίνησης γραναζιών.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μηχανικό: επιλογή από τον οδηγό, μηχανική εμπλοκή γραναζιών. Αυτόματο: αυτόματη επιλογή, υδραυλικός μετατροπέας+πλανητικό σύστημα
Αλλαγή ταχύτητας σε αυτόματο κιβώτιο
Ερώτηση: Πώς επιτυγχάνεται η αλλαγή ταχύτητας στα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων;
Απάντηση:
- Πώς επιτυγχάνεται η αλλαγή ταχύτητας στα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Επιτυγχάνεται με την αλληλεπίδραση ή την ακινητοποίηση ορισμένων κινητών μελών του πλανητικού συστήματος, μέσω συμπλεκτών πολλαπλών δίσκων (που κινούνται μέσα σε λάδι) ή φρενών, των οποίων η λειτουργία μοιάζει με αυτή των συνηθισμένων συμπλεκτών. Το σύστημα αυτομάτου ελέγχου (υδραυλικά, ηλεκτρομαγνητικά ή ηλεκτρονικά ελεγχόμενο) επεξεργάζεται στιγμιαία την επιλογή του οδηγού, την ταχύτητα του οχήματος και το φορτίο του κινητήρα, και ενεργοποιεί τις κατάλληλες βαλβίδες «περάσματος» των ταχυτήτων, οι οποίες ανοιγοκλείνουν τα υδραυλικά κυκλώματα προς τους συμπλέκτες/φρένα του πλανητικού συστήματος, πραγματοποιώντας έτσι την αλλαγή σχέσης μετάδοσης χωρίς καμία παρέμβαση του οδηγού.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Με ενεργοποίηση/απενεργοποίηση συμπλεκτών πολλαπλών δίσκων και φρένων στο πλανητικό σύστημα, ελεγχόμενα από βαλβίδες «περάσματος»
Σκοπός του στάτη
Ερώτηση: Εξήγησε το σκοπό του «στάτη» στα πλαίσια της λειτουργίας ενός αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων.
Απάντηση:
- Εξήγησε το σκοπό του «στάτη» στα πλαίσια της λειτουργίας ενός αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο σκοπός του «στάτη» είναι να μετατρέψει τον απλό υδραυλικό συμπλέκτη σε υδραυλικό μετατροπέα ροπής στρέψης, πολλαπλασιάζοντας την ισχύ που μεταδίδεται. Χωρίς στάτη, το λάδι που επιστρέφει από τα πτερύγια του στροβίλου συναντά την αντλία σε αντίθετη κατεύθυνση από την περιστροφή της, τη «φρενάρει» και μειώνει την απόδοση. Ο στάτης, με τα κεκλιμένα πτερύγιά του, αλλάζει την κατεύθυνση του επιστρεφόμενου λαδιού ώστε αυτό να ενισχύει την περιστροφή της αντλίας, επιτυγχάνοντας πολλαπλασιασμό της ροπής στρέψης όσο υπάρχει διαφορά ταχύτητας μεταξύ αντλίας και στροβίλου (δηλαδή κατά κύριο λόγο στην εκκίνηση/επιτάχυνση).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ενισχύει (αντί να φρενάρει) την περιστροφή της αντλίας με το επιστρεφόμενο λάδι, πολλαπλασιάζοντας τη ροπή στρέψης
Εξαρτήματα ελέγχου πλανητικών συστημάτων
Ερώτηση: Ποια είναι τα δύο βασικά εξαρτήματα, που χρησιμοποιούνται στο αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων, για να ελέγχουν τα πλανητικά συστήματα;
Απάντηση:
- Ποια είναι τα δύο βασικά εξαρτήματα, που χρησιμοποιούνται στο αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων, για να ελέγχουν τα πλανητικά συστήματα;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα δύο βασικά εξαρτήματα είναι οι συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων (που κινούνται μέσα σε λάδι και συνδέουν/αλληλοσυνδέουν μέλη του πλανητικού συστήματος μεταξύ τους) και τα φρένα (των οποίων η λειτουργία μοιάζει με αυτή των συμπλεκτών, αλλά ακινητοποιούν ένα μέλος του πλανητικού συστήματος -π.χ. τη στεφάνη- σε σχέση με το κέλυφος του κιβωτίου).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων (συνδέουν μέλη μεταξύ τους) και φρένα (ακινητοποιούν ένα μέλος)
Απευθείας μετάδοση σε πλανητικό σύστημα
Ερώτηση: Με ποιον τρόπο στο πλανητικό σύστημα γίνεται η απ' ευθείας μετάδοση;
Απάντηση:
- Με ποιον τρόπο στο πλανητικό σύστημα γίνεται η απ' ευθείας μετάδοση;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η απευθείας μετάδοση επιτυγχάνεται με δύο τρόπους: (1ος) καθιστώντας τον «ήλιο» κινητήριο και τη «στεφάνη» αλληλένδετη με αυτόν — τότε οι πλανήτες δεν περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους, αλλά παρασύρουν τον φορέα τους σε κίνηση ίδια με του ήλιου, χωρίς καμία μείωση ή πολλαπλασιασμό στροφών· (2ος) με αντίστροφο τρόπο, καθιστώντας τη στεφάνη κινητήρια και τον ήλιο αλληλένδετο μαζί της, με το ίδιο τελικό αποτέλεσμα: ολόκληρο το πλανητικό σύστημα περιστρέφεται σαν ενιαίο, συμπαγές σώμα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Καθιστώντας δύο μέλη (π.χ. ήλιο και στεφάνη) αλληλένδετα μεταξύ τους — όλο το σύστημα περιστρέφεται σαν ένα ενιαίο σώμα, χωρίς μείωση/πολλαπλασιασμό
Μείωση στροφών σε πλανητικό σύστημα
Ερώτηση: Να περιγράψεις τους δύο τρόπους, με τους οποίους - σε ένα πλανητικό σύστημα - γίνεται η μείωση των στροφών.
Απάντηση:
- Να περιγράψεις τους δύο τρόπους, με τους οποίους - σε ένα πλανητικό σύστημα - γίνεται η μείωση των στροφών.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο πρώτος τρόπος γίνεται με σταθερή την οδοντωτή στεφάνη και κινητήριο τον ήλιο: ο «φορέας των πλανητών» γίνεται δέκτης και παρασύρεται από τους πλανήτες, οι οποίοι κυλίονται στο εσωτερικό της ακίνητης στεφάνης με μειωμένες στροφές, στην ίδια κατεύθυνση με τον ήλιο (χρησιμοποιείται στη 2η ταχύτητα και ως πρώτος υποπολλαπλασιαστής στην 1η). Ο δεύτερος τρόπος γίνεται με σταθερό τον ήλιο και κινητήρια τη στεφάνη: ο φορέας γίνεται πάλι δέκτης και παρασύρεται από τους πλανήτες, οι οποίοι τώρα κυλίονται επί του ακίνητου ήλιου, στην ίδια κατεύθυνση με τη στεφάνη (χρησιμοποιείται στην 3η ταχύτητα και ως δεύτερος υποπολλαπλασιαστής στην 1η).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- (1) Σταθερή στεφάνη + κινητήριος ήλιος → φορέας δέκτης (2η ταχύτητα). (2) Σταθερός ήλιος + κινητήρια στεφάνη → φορέας δέκτης (3η ταχύτητα)
Αντιστροφή κίνησης σε πλανητικό σύστημα
Ερώτηση: Με ποιον τρόπο, σε ένα πλανητικό σύστημα, γίνεται η αντιστροφή της κίνησης;
Απάντηση:
- Με ποιον τρόπο, σε ένα πλανητικό σύστημα, γίνεται η αντιστροφή της κίνησης;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αντιστροφή της κίνησης (κίνηση προς τα πίσω) επιτυγχάνεται με σταθερό τον «φορέα των πλανητών» και κινητήριο τον «ήλιο». Σ' αυτήν την περίπτωση, η στεφάνη γίνεται δέκτης και παρασύρεται από τους πλανήτες με μείωση των στροφών, αλλά σε κίνηση αντίστροφη από τη φορά περιστροφής του ήλιου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σταθερός φορέας πλανητών + κινητήριος ήλιος → στεφάνη δέκτης, αντίστροφη φορά περιστροφής
Πολλαπλασιασμός στροφών και νεκρό σημείο
Ερώτηση: Με ποιον τρόπο, σε ένα πλανητικό σύστημα, επιτυγχάνουμε, αφενός τον πολλαπλασιασμό των στροφών και, αφετέρου, το «νεκρό σημείο»;
Απάντηση:
- Με ποιον τρόπο, σε ένα πλανητικό σύστημα, επιτυγχάνουμε, αφενός τον πολλαπλασιασμό των στροφών και, αφετέρου, το «νεκρό σημείο»;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο πολλαπλασιασμός των στροφών επιτυγχάνεται με σταθερό τον «ήλιο» και κινητήριο τον «φορέα των πλανητών» — η στεφάνη γίνεται δέκτης και παρασύρεται από τους πλανήτες με ταχύτητα πολύ μεγαλύτερη από αυτή του φορέα, στην ίδια κατεύθυνση περιστροφής (διάταξη γνωστή ως «Over Drive»). Το «νεκρό σημείο» ή ελεύθερη περιστροφή επιτυγχάνεται όταν ένα από τα μέλη του πλανητικού συστήματος περιστρέφεται ελεύθερα («τρελά»), χωρίς κανένα άλλο μέλος να είναι ακινητοποιημένο ή κινητήριο με τρόπο που να επιτρέπει μετάδοση κίνησης — οπότε το σύστημα δεν μεταδίδει καμία κίνηση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Πολλαπλασιασμός: σταθερός ήλιος + κινητήριος φορέας → στεφάνη δέκτης ταχύτερα («Over Drive»). Νεκρό σημείο: ένα μέλος περιστρέφεται ελεύθερα χωρίς μετάδοση
Σκοπός φυγοκεντρικού ρυθμιστή
Ερώτηση: Ποιος είναι ο σκοπός του φυγοκεντρικού ρυθμιστή;
Απάντηση:
- Ποιος είναι ο σκοπός του φυγοκεντρικού ρυθμιστή;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο φυγοκεντρικός ρυθμιστής είναι τοποθετημένος επάνω στον άξονα εξόδου του κιβωτίου ταχυτήτων και παρέχει μία μεταβαλλόμενη πίεση (πίεση ελέγχου Ρ2), της οποίας η τιμή μεταβάλλεται προοδευτικά σε σχέση με τη στιγμιαία ταχύτητα (και το φορτίο) του οχήματος. Αυτή η πίεση επενεργεί επάνω στο έμβολο των βαλβίδων «περάσματος» των ταχυτήτων, ανταγωνιστικά προς την πίεση ελέγχου του επιταχυντή, καθορίζοντας έτσι, σε συνδυασμό με αυτήν, το πότε θα γίνει η αλλαγή σχέσης μετάδοσης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Παρέχει μεταβαλλόμενη πίεση ανάλογη με την ταχύτητα του οχήματος, που καθορίζει (μαζί με την πίεση επιταχυντή) το πότε αλλάζει ταχύτητα το κιβώτιο
Πιέσεις βαλβίδων περάσματος
Ερώτηση: Ποιες είναι οι δύο πιέσεις που εφαρμόζονται στα άκρα των βαλβίδων «περάσματος» (σύμπλεξης) των ταχυτήτων;
Απάντηση:
- Ποιες είναι οι δύο πιέσεις που εφαρμόζονται στα άκρα των βαλβίδων «περάσματος» (σύμπλεξης) των ταχυτήτων;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι δύο αντίθετες πιέσεις είναι: η πίεση ελέγχου του επιταχυντή (Ρ1), η οποία συνδέεται με τη θέση του πεντάλ επιτάχυνσης/επιλογέα και εκφράζει την επιθυμία-επιλογή του οδηγού (μέσω της βαλβίδας διόρθωσης φορτίου, που ελέγχεται από την πεταλούδα του καρμπυρατέρ), και η πίεση ελέγχου του φυγοκεντρικού ρυθμιστή (Ρ2), η οποία σχετίζεται με τη στιγμιαία ταχύτητα του οχήματος. Η ισορροπία των δύο αυτών αντίθετων πιέσεων στο έμβολο της βαλβίδας καθορίζει πότε θα γίνει η αλλαγή (το «πέρασμα») της ταχύτητας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Πίεση ελέγχου επιταχυντή (Ρ1, επιλογή οδηγού) και πίεση ελέγχου φυγοκεντρικού ρυθμιστή (Ρ2, ταχύτητα οχήματος)
