مبدل گشتاور چیست و چگونه کار می کند؟

مجموعه: اصول تعمیر و نگهداری خودرو

کلاچ بین گیربکس و سیستم انتقال قدرت و پیشرانه ارتباط برقرار می کند

مبدل گشتاور چیست و چگونه کار می‌کند؟

تفاوت بین خودرو های قدیم و جدید

مبدل گشتاور در خودرو های اتوماتیک وظیفه ی کلاچ را دارد

استفاده از کلاچ و شروع به حرکت نرم و آرام از اولین مواردی است که هنگام آموزش رانندگی با خودروهای مجهز به جعبه دنده دستی باید به آن تسلط پیدا کنید. استفاده درست از کلاچ در جعبه دنده های مکانیکی یا دستی نیاز به تمرین و مهارت کافی دارد. همین مورد یعنی استفاده از کلاچ و گیربکس های مکانیکی و اتوماتیک تفاوت بین رانندگی قدیم و جدید را مشخص می کند.

استفاده از کلاچ که بخشی از مبدل گشتاور خودرو است برای برخی رانندگان سخت است

کلاچ در واقع بین گیربکس و سیستم انتقال قدرت و پیشرانه ارتباط برقرار می کند. یعنی اگر در خودروهای مجهز به گیربکس دستی کلاچ را حذف کنیم تنها از طریق خاموش کردن کامل موتور است که می توان به طور کامل توقف کرد.

استفاده از کلاچ برای عده ای از رانندگان بسیار راحت و برای عده ای دیگر به قدری سخت است که رانندگی را برای آنها مخصوصا در ترافیک تبدیل به کابوس میکند.

مبدل گشتاور چیست؟

مبدل گشتاور مرز بین موتور و جعبه دنده را مشخص می کند

مبدل گشتاور قطعه ای است که در خودرو های دنده اتوماتیک به جعبه دنده اضافه شده است. در خودرو های قدیمی وظیفه انتقال قدرت از جعبه دنده به موتور بر عهده پدال کلاچ بود که باید راننده آن را با مهارت حساب شده ای کنترل می کرد. اما امروزه در گیربکس های اتوماتیک این وظیفه یعنی انتقال نیرو از جعبه دنده به موتور نه به عهده کلاچ بلکه به عهده قطعه ای به نام مبدل گشتاور است. مبدل گشتاور مرز بین موتور و جعبه دنده را مشخص می کند.

هنگامی که پیشرانه با سرعت و دور موتور کم در حال فعالیت است،مانند زمانی که در ترافیک و پشت چراغ قرمز به طور کامل توقف می کنید گشتاور ورودی به مبدل گشتاور کم است و در نتیجه برای توقف کامل خودرو با استفاده از پدال ترمز خودرو متوقف می شود. به محض اینکه برای ادامه حرکت پدال گاز را فشار می دهیم دور موتور بالا رفته و گشتاور بیشتری به مبدل گشتاور وارد می شود تا بدین وسیله قدرت بیشتری به محورها و چرخ ها منتقل شود.

وظیفه مبدل گشتاور چیست؟

برای ایجاد یک پل ارتباطی بین جعبه دنده و موتور از مبدل گشتاور استفاده می شود

در خودرو های جدید و دنده اتوماتیک پدال کلاچ وجود ندارد. پس سؤال اینجاست که این ارتباط بین جعبه دنده و موتور چگونه برقرار می شود؟ برای ایجاد یک پل ارتباطی بین جعبه دنده و موتور در خودرو های دنده اتوماتیک از یک قطعه به نام مبدل گشتاور استفاده شده است.

مبدل گشتاور چگونه کار می کند؟

برای اینکه  به طور دقیق با نحوه کار مبدل گشتاور آشنا شوید لازم است ابتدا بدانید که این قطعه از چه اجزایی تشکیل شده است.

مبدل گشتاور از چهار جزء تشکیل شده است که شامل پمپ، توربین، استاتور و روغن هیدرولیک می باشد.

سرعت گردش مبدل گشتاور با سرعت پیشرانه برابر است و علت آن نیز متصل بودن محفظه مبدل گشتاور به فلایویل است. پرده ای موجود در پمپ نیز به محفظه متصل هستند و از این رو سرعت چرخش این قسمت نیز برابر با سرعت موتور است.

وظیفه پمپ

پمپ موجود در این مجموعه از نوع سانتریفیوژ یا گریز از مرکز است. پوسته پمپ به فلایویل متصل است. اتصال پمپ به فلایویل سبب می شود تا سرعت چرخش پمپ برابر با سرعت چرخش موتور باشد. با چرخش پمپ، روغن به سمت خارج از محور مرکزی پخش می شود. با این چرخش ایجاد شده خلاء ایجاد شده و در نتیجه روغن به سمت مرکز کشیده می شود. پس از این مراحل یعنی ایجاد خلاء و مکش روغن به مرکز، روغن که به تیغه های توربین که به گیربکس متصل است وارد می شود.

وظیفه توربین

وظیفه توربین چرخش در گیربکس است که با چرخش توربین به محورها قدرت منتقل می شود تا در نتیجه آن خودرو حرکت کند. روغنی وارد توربین می شود باید قبل از خارج شدن از مرکز آن تغییر جهت دهد، این تغییر جهت در حرکت روغن باعث چرخش توربین و در نهایت باعث حرکت خودرو می شود.

توربین باعث تغییر جهت حرکت روغن و روغن باعث چرخش توربین می شود

وظیفه استاتور

می دانیم که بر اساس علم فیزیک برای تغییر جهت حرکت هر شیء در حال حرکت باید به آن نیرو وارد شود. صرف نظر از اینکه این شیء به چه شکل و اندازه ای باشد، در هر شرایطی به وارد کننده نیرو به شئ در حال حرکت نیز در جهت مخالف فشار وارد می شود.

بنابر این توربین باعث تغییر جهت حرکت روغن و روغن باعث چرخش توربین می شود. روغن خروجی از توربین در جهت مخالف ورودی حرکت می کند؛ روغن در خلاف جهت چرخش پمپ و پیشرانه از توربین خارج می شود. اگر روغن خروجی از توربین به پمپ مبدل گشتاور برسد سرعت حرکت و کارایی پیشرانه کاهش پیدا می کند. برای جلوگیری از این اتفاق استاتور وارد عمل می شود.

استاتور که بخش ثابت مبدل گشتاور می باشد در مرکز آن قرار دارد. کار اتساتور تغییر دادن جهت خروجی از توربین و جلوگیری از ورود آن به پمپ است. استاتور برای اینکه عملکرد دقیق داشته باشد و کارایی مبدل گشتاور را بالا ببرد از طراحی ویژه در تیغه ها بهره می برد تا به طور کامل جهت حرکت روغن را تغییر دهد.

یک کلاچ یک طرفه اتصال بین استاتور و شفت ثابت گیربکس را ممکن می کند تا چرخش همزمان روغن و استاتور اتفاق نیفتد و در حقیقت استاتور فقط جهت مخالف گردش  روغن حرکت کند. نتیجه این طراحی برخورد روغن به تیغه های استاتور و تغییر جهت حرکت آن است.

البته این شرایط زمانی که خودرو با سرعتی مانند 60 تا 65 کیلومتر در ساعت حرکت می کند کمی تغییر می کند. در این زمان پمپ که همیشه سرعت حرکت بیشتری دارد با سرعت مشابه توربین می چرخد، به همین دلیل روغن خروجی از توربین به پمپی که اکنون با گردش هم جهت است وارد می شود. در این شرایط نیازی به استاتور نیست. با اینکه توربین جهت حرکت روغن را تغییر می دهد و به خارج متمایل می کند اما در نهایت با گردش توربین هم جهت می شود، دلیل این امر سرعت چرخش بیشتر توربین در جهت مخالف روغن پمپ است.

وظیفه روغن هیدرولیک

سیالی که در مبدل گشتاور به کار برده شده است همان روغن هیدرولیک است. روغن هیدرولیک به کار رفته در مبدل گشتاور از دشته روغن های با ویسکوزیته بالاست. وظیفه روغن هیدرولیک در انتقال انرژی تولید شده در پمپ به توربین است که سبب چرخش شفت ورودی به جعبه دنده می شود. مانند سایر قطعات هیدورلیکی به دلیل وجود سیال واسط بخشی از انرژی تولید شده پمپ به صورت گرما تلف می شود و همین امر سبب می شود تا در اغلب مواقع سرعت چرخش پمپ از سرعت چرخش توربین بیشتر باشد.

افزایش مصرف سوخت در خودروهای مجهز به دنده اتوماتیک همین امر می باشد. البته در نمونه های پیشرفته مبدل گشتاور از کلاچ برای قفل کردن توربین و پمپ در سرعت های خاص کمک گرفته می شود که می تواند تلفات سیستم را به حداقل برساند.

مزایا و معایب مبدل گشتاور

مزایای مبدل گشتاور

کلاچ در واقع بین گیربکس و سیستم انتقال قدرت و پیشرانه ارتباط برقرار می کند. و زمانی که از حالت توقف خارج شده و به حرکت در می آید گشتاور مورد نیاز خود را تأمین می کند.

در موتور های بالا دور گیربکس و موتور باید یکسان باشد چون اختلاف دور باعث می شود تا اتلاف انرژی بیشتر شود. به همین دلیل خودرو های دنده اتوماتیک دارای مصرف سوخت بیشتر هستند. برای برطرف کردن این مشکل از مبدل های گشتاوری که دارای کلاچ قفل شونده هستند استفاده می شود.

علاوه بر امکان توقف کامل بدون خاموش شدن کامل موتور، مبدل گشتاور در هنگام آغاز حرکت خودرو گشتاور بیشتری در اختیار مجموعه نیرو های فنی قرار می دهد. در مبدل های گشتاور پیشرفته و مدرن، گشتاور موتور و انتقال آن به محور ها توسط مبدل گشتاور به دوتا سه برابر امکان افزایش دادن دارد.

البته این شرایط فقط در حالتی اتفاق می افتد که سرعت حرکت پیشرانه و دور موتور بیشتر از گیربکس باشد. در سرعت های بالا سرعت حرکت گیربکس به پیشرانه نزدیک شده و در نهایت برابر می شود. البته بهترین حالت برابر بودن سرعت حرکت پیشرانه و گیربکس است زیرا در غیر این صورت باعث هدر رفتن انرژی و کاهش کارایی خواهد شد.

دلیل مصرف بیشتر بنزین در خودرو های مجهز به دنده اتوماتیک نسبت به خودرو های معمولی دقیقا همین امر می باشد. در گیربکس های اتوماتیک مدرن مبدل گشتاور به همراه مکانیزم کلاچ قفل شونده نصب شده است تا این مورد با کاهش دادن لغزش و حرارت بر طرف شود.

مبدل گشتاور می تواند دچار مشکلات و آسیب های کوچک و بزرگی نیز شود. افزایش حرارت و نشتی روغن، نقص کلاچ یک طرفه و عملکرد استاتور، شکستگی و تغییر شکل تیغه ها و پره های استاتور، توربین و پمپ و در نهایت انفجار کامل محفظه بر اثر حرارت زیاد در دور موتور های بالا از مشکلات و معایب مبدل گشتاور است.

آیا روغن هیدرولیک نیاز به تعویض دارد؟

نگهداری از گیربکس اتوماتیک بسیار مهم و در عین حال ساده است

روغن هیدرولیک موجود در توربین با روغن هیدرولیک موجود در گیربکس در اتصال است و در هنگام کار کردن موتور و گیربکس به طور مرتب در حال جابجایی هستند. وقتی روغن در شرایط سخت و تحت فشار توربین قرار می گیرد گرمای زیادی تولید می کند. این روغن بعد از خروج از توربین به رادیاتور روغن یا محفظه موجود در رادیاتور آب خودرو منتقل می شود و بعد از خنک شدن دوباره به گیربکس باز می گردد. روغن گیربکس نیز دارای عمر مفید می باشد و باید به موقع تعویض شود تا آلودگی های موجود در آن تخلیه شده و با روغن تمیز جایگزین شود.

مبدل گشتاور در دور پایین بهتر کار می کند یا در دور بالا؟

مبدل های گشتاور با توجه به اینکه استاتور در دور پایین قفل می شود، در دور های پایین گشتاور را به خوبی منتقل می کند اما در دور های بالا نیازی به وجود استاتور نیست و همین وجود غیر ضروری این قطعه باعث افت بازدهی می شود. در نتیجه در دور های بالا گیربکس اندکی از موتور عقب می ماند که نشان دهنده عملکرد نا مناسب در دور های بالاست.

راه حل مشکل مبدل گشتاور در دور بالا

این مشکل مدت هاست که بر طرف شده است. در داخل پوسته مبدل گشتاور یک مکانیزم فنر و وزنه وجود دارد که با افزایش دور موتور یک کلاچ هیدرولیکی را فعال می کند. این کلاچ هیدرولیکی توربین و پوسته مبدل را به یکدیگر قفل می کند و از چرخش نامناسب توربین جلوگیری می کند. این مکانیزم با استفاده از نیروی گریز از مرکز فعال می شود. آن دسته از مبدل ها که دارای این سیستم هستند در دور های پایین هیچ تفاوتی با مبدل های معمولی به جز تفاوت وزنی ندارند و تفاوت خود را در دور بالا نشان می دهند.

نگهداری از مبدل گشتاور و گیربکس اتوماتیک

نگهداری از گیربکس اتوماتیک و اجزای مربوط به آن بسیار مهم و در عین حال بسیار ساده می باشد. اگر خودرو مدتی در هوای سرد قرار گرفته است هنگام روشن کردن موتور کمی باید صبر کنید تا به گیربکس زمان لازم را بدهید تا روغن داخل آن با چرخش گرم شود.

در دنده یک به گیربکس فشار نیاورید زیرا این کار باعث می شود تا گشتاور بسیار زیادی از مبدل عبور کرده و در نتیجه باعث کاهش عمر مصرفی آن شود.

تا جایی که ممکن است در مصرف روزانه و شهری از گیربکس اتوماتیک در حالت تیپ ترونیک یا تعویض دنده دستی استفاده نکنید. روغن گیربکس را به طور مرتب هم از نظر نوع کیفیت و میزان کثیفی موجود در آن وهم از نظر کافی بودن مقدار آن چک کنید.

در خودروی اتوماتیک در حال حرکت از کات آف زدن خودداری کنید زیرا این کار بسیار آسیب زننده می باشد و علاوه بر اینکه نیروهای مکانیکی شدیدی به مبدل گشتاور می شود موجب آسیب دیدن گیر بکس نیز می شود.

اگر بر اثر مصرف طولانی مدت، قطعات مصرفی داخل گیربکس دچار استهلاک شده باید در اولین فرصت اقدام به تعویض یا تعمیر قطعات مصرفی کنید. استفاده از قطعات مستهلک شده موجب افزایش حرارت داخلی گیربکس و آسیب رسیدن به قطعات دیگر می شود.

گرداوری: بخش خودرو بیتوته