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パワーシフトトランスミッションとは何でしょうか？そもそもなぜトランスミッションが必要なのでしょうか？それは、エンジンだけでは不十分だからです。建設機械を使った作業では、高速と低速の両方で十分なトルクが求められますが、どの速度でも十分なトルクが必要です。
問題は、エンジンが実際には特定の RPM 範囲内でしか出力できないことです。
トルクと回転数
その範囲より遅く走らせると、パワーが足りません。広い回転数範囲で十分なトルクを発揮するエンジンを作ることは可能かもしれませんが、操作するにはキングコングのような大物が必要になるほど巨大になります。
そのため、エンジンの回転速度を適切な回転数に保つためにトランスミッションを使用しています。そうすることで、そのエンジンでは遅すぎたり速すぎたりする作業でも、エンジンを適切な回転数に保つことができます。トランスミッションのおかげで、様々な速度で作業できる柔軟性が得られます。
では、パワーシフトトランスミッションとは何でしょうか?
エンジンからのエネルギーを機械の駆動輪に伝達するギアとシャフトのセットです。
そして、このトランスミッションは 3 つの大きな利点をもたらします。
まず、エンジンが作動している間、機械は常に回転している必要はありません。トランスミッションをニュートラルにすれば、機械が停止しているときでもエンジンを始動させることができます。
次に、急な坂を登ったり、重いものを押したりするなど、大きなパワーとトルクが必要な場合は、トランスミッションのギア比を高くします。この高いギア比は、一般的にローギアと呼ばれます。
そして、スピードが必要なときには、低いギア比または高いギア比を選択します。
送信の種類
トランスミッションには様々な種類があり、スライディングギアと機械式摩擦クラッチを組み合わせたスライディングギア式やシンクロメッシュ式などがあります。
そして、油圧を用いてクラッチバンドを作動させるオートマチックトランスミッションがあります。このトランスミッションでは、ギアは滑らず、常に噛み合った状態にあります。ガバナー制御が速度と負荷を感知し、作業に最適なギア比を実現するクラッチバンドに油圧オイルを供給します。
プロセスをスムーズにするために、このタイプのトランスミッションは流体カップリングから動力を得ます。
クラッチディスク
煙台プレストンのパワーシフトトランスミッションは、ギアが常に噛み合い、トルクコンバータから動力を得るという点でオートマチックトランスミッションに似ています。しかし、パワーシフトトランスミッションはクラッチバンドの代わりに、ギアを噛み合わせるクラッチディスクを備えています。これらの油圧作動式クラッチは、機械式ガバナーではなく、オペレーター自身によって作動します。
ご覧のとおり、これらの油圧ディスク クラッチを理解すれば、パワーシフト トランスミッション全般についてもかなりよく理解できるようになります。
こうしたクラッチをゼロから作ってみましょう。巧みなエンジニアリングが光ります。表面に溝が刻まれたシャフトと、溝にフィットする舌片が付いたディスクを想像してみてください。
ご覧のとおり、このようなディスクは溝の中で前後にスライドできますが、シャフトから独立して回転することはできません。
ここで、内面に溝が刻まれた円筒と、その溝内をスライドする舌片が付いた円盤を想像してください。
もう一度言いますが、ディスクは前後にスライドできますが、溝と舌片の配置のため、ディスクはシリンダーから独立して回転できません。
溝付きシャフトを溝付きシリンダー内に配置し、ディスクを交互に配置して、1 つのディスクがシリンダーに固定され、隣接するディスクがシャフトに固定されるようにすると、クラッチの基礎が完成します。
この機構のディスクはすべて前後にスライドできますが、一部のディスクはシリンダーのみで回転し、他のディスクはシャフトのみで回転します。
水力学
ピストンを片端に設置し、高圧オイルの経路を確保すれば、機構は完成します。シリンダーは回転しているが、シャフトは回転していないと想像してみてください。オイルがピストンをディスクに押し付けると、ディスク同士が押し合い、サンドイッチ構造、つまり摩擦サンドイッチ構造が形成されます。シリンダーのディスクがシャフト上のディスクを押し付けることで、機構全体が一体となって回転します。これが油圧クラッチの仕組みです。Yantai Prestoneはこの基本機構をさらに改良しており、その改良点のいくつかを理解しておく必要があります。しかし、その改良点を理解する前に、油圧の基本原理をいくつか知っておく必要があります。
オイルが充填されたシリンダー内に2つのピストンがあります。ピストンAを押し下げると、オイルがシリンダー内部のあらゆる面に圧力を伝えますが、その圧力に屈するのはもう一方のピストン、つまりピストンBの底面だけです。
両方のピストンが同じサイズの場合、ピストン A を押し下げると、ピストン B は A が押し下げられるのと同じ速さと力でシリンダーから上昇します。
ピストンBがピストンAよりも小さい場合、Aを押し下げると、小さいピストンBはAを押し下げるよりも速くシリンダーから上がりますが、力は小さくなります。つまり、速度と力をトレードオフしていることになります。
ピストンBの底面がピストンAよりも大きい場合、Aを押し下げると、BはAを押し下げるよりもゆっくりとシリンダーから上昇しますが、より大きな力で上昇します。つまり、速度と引き換えに力を得ていることになります。ピストンの表面積の大きさが、ピストンの速度と力の大きさを決定していることがわかります。
これで、Yantai Prestoneのステップピストンについて理解する準備が整いました。ピストン内部には2つの表面があります。オイルがピストンに導かれると、最初はステップピストンの小さな表面にのみ作用します。ピストンはディスクに向かって急速に移動しますが、最大の力は発生しません。
圧縮されたディスクがピストンの動きに抵抗を生じさせると、オイルは小さなピストン面の縁を伝って押し出され、追加の面に作用し始め、非常に大きな力を生み出します。クラッチには、ステップアップピストンとステップダウンピストンの2種類があります。どちらの場合も、同じ原理が働いており、面が大きいほど力は大きくなります。
烟台プレストンが特許を取得したステップピストン設計は、クラッチディスクの抵抗と連動して、素早くスムーズで力強いクラッチ操作を実現します。これまではクラッチの作動についてのみ説明してきましたが、次はクラッチの解放方法について見ていきましょう。
まず、ピストンの後ろから油圧を解放する必要があります。これにより、ピストンの動きによって圧縮されていたピストンリターンスプリングがピストンをディスクから押し離します。しかし、油圧を解放するだけでは効果が完全には得られません。オイルの一部が入口通路を通って逆流してしまう可能性があります。
遠心力
しかし、ドラムが高速回転しているため、オイルは遠心力によってドラムの外側へ流れ、中央の入口通路から排出されにくくなります。しかし、もし遠心力が問題の原因であるならば、遠心力によってその問題は解決できる可能性があります。
ドラムの外縁の傾斜部にチェックボールが取り付けられています。
ボールは遠心力によってランプを登り、オイルの逃げ道を形成します。このボールによってクラッチの素早い解放が可能になります。
クラッチを再び作動させると、オイルの高圧によりチェックボールがエスケープ パスのネック部分に押し込まれ、圧力損失が防止されます。
コンポーネント
さて、Yantai-Prestoneがパワーシフトトランスミッションの油圧クラッチに採用したいくつかの改良点、ステップピストンとボールチェックバルブについてご理解いただけたかと思います。しかし、ここまではクラッチの非常に簡略化された図をご覧いただけました。
実際のものがどのようなものかをよりよく理解していただくために、図を示します。
ステップピストンの小面と大面。
ディスクは
ピストンリターンスプリング –
入口通路 –
そしてボールの逃げ道をチェック。
オイルがクラッチを作動させる仕組みを改めて確認してみましょう。高圧のオイルがオイル入口から送り込まれ、ピストンをディスクに押し込み、ピストンリターンスプリングを圧縮します。
圧力が解放されると、オイルは入口通路から逆流しますが、遠心力で作動するチェックボールバルブからも排出されます。
パワーシフトトランスミッションとは何ですか?
パワーシフトトランスミッションとは、ギアとシャフトをロックして様々なギア比やニュートラルを選択する、一連のクラッチの集合体です。このパワーシフトトランスミッションには、4速それぞれに1つのクラッチに加え、前進モード用と後進モード用にそれぞれ1つずつクラッチがあります。つまり、4速トランスミッションには合計6つの油圧クラッチがあります。車両が走行しているときは常に、前進または後進クラッチと4速クラッチのいずれか1つ、計2つのクラッチが作動します。
これらのクラッチは、トランスミッションケースの上部に取り付けられているトランスミッションコントロールバルブと呼ばれる装置によって作動します。このコントロールバルブには2つの役割があります。クラッチへの油圧を制御することと、各クラッチへのオイルの流れを許可または遮断することです。
交通警官が油をある道に流し、別の道に流れないように止めるようなものです。まずは、バルブがどのように圧力を調整するのかを説明しましょう。
オイルはギア式ポンプ（コンバーターチャージポンプとも呼ばれる）によってバルブに送り込まれます。しかし、クラッチは限られた圧力範囲内でのみ最適に動作します。
圧力調整弁は、ぴったりと嵌合したボア内で作動する硬化処理されたバルブスプールで構成されています。チャージポンプからトランスミッションに入るオイルは、必ずこの調整弁を通過します。調整弁を通過した後、スピードクラッチが作動し、オイルの流れが停止します。クラッチでオイルの流れが停止すると、圧力が上昇し、オイルがスプールの後ろの通路を通って流れ、スプールをスプリングに抗して押し出します。スプールが移動するとポートが開き、そこから余剰オイルがトルクコンバーターに供給されます。この一連の動作は、ほんの一瞬のうちに行われます。
スプールに対して張力を保持しているスプリングが、トランスミッション内のクラッチ圧力を調節します。
さまざまなクラッチを作動させるために、非常によく似た装置が使用されます。
オイルはプレッシャレギュレータスプールを通過した後、前進／後進スプールへと流れます。スプールがこの位置にあるとき、前進クラッチが作動します。
この位置では後進クラッチが作動します。
このポジションはニュートラルになります。
すぐ隣には、1 番目、2 番目、3 番目、または 4 番目の値を出力するスプールがあります。
初め…。
2番…。
三番目…..
または4番目…前進/後進スプールは速度選択スプールから独立しているため、前進時だけでなく後進時でもこれらの速度のいずれかを選択できます。
したがって、トランスミッション制御バルブには基本的に 3 つのスプールが関係していることがわかります。
まず圧力を調整するスプール、
前進または後退を指示するもの
そして、速度を選択できるもの。
各パワーシフトトランスミッションのより詳細なパワーフロー図は、マニュアルに記載されています。
ええと…だいたいこんな感じです。パワーシフトトランスミッションとは何でしょうか？パワーシフトトランスミッションとは、ギアとシャフトを連結して様々なギア比と前進・後進モードを選択するための一連のクラッチのことです。この選択は、オペレーターが選択したクラッチにオイルを送るトランスミッションコントロールバルブによって行われます。
