Cutie de viteze automată

Secțiunea de transmisie automată ZF

Transmisie automată cu 8 trepte, ZF-Getriebe AG

Cutia de viteze automată este un tip de cutie de viteze care la autovehicule selectează în mod autonom raportul de transmisie adecvat și, prin urmare, nu necesită intervenția operatorului vehiculului. ^[1]

Adesea, de către non-experți, termenul „transmisie automată” este folosit în mod eronat în locul cutiei de viteze robotice mai corecte.

Istorie

Transmisia automată a devenit foarte populară în Statele Unite încă din anii 1950 , în timp ce difuzarea sa a fost mai lentă în Europa . Unul dintre motivele pentru aceasta este reducerea eficienței energetice și consumul mai mare de combustibil cauzat de transmisia automată, evident în special în primele modele. Un al doilea motiv este legat de deplasarea medie mai mare a mașinilor cu disponibilitatea consecventă a puterilor mari.

Primul brevet al unei „cutii de viteze automate progresive” din Italia a fost prezentat și înregistrat în 1931 pe numele tânărului student inginer Elio Trenta (brevetul a fost emis de Ministerul Corporațiilor-Oficiul Proprietății Intelectuale cu numărul 298415), de asemenea dacă alte brevete pentru proiecte similare ar fi fost depuse în Regatul Unit (1924), Canada (Alfred Horner Munro, inventat în 1921 și brevetat în 1925) și Statele Unite (1927) ^[2] . În 1935 Peugeot a cumpărat proiectul lui Gaston Fleischel pentru un sistem electromagnetic ^[2] , dar primele vehicule care au o transmisie complet automată au fost modelele Oldsmobile din 1940 , al căror sistem a fost numit Hydra-matic, cu patru trepte și fără ambreiaj. La aceste modele, opțiunea de transmisie automată a fost oferită la doar 57 USD . În anii 1950, Oldsmobile a produs milioane de automobile cu transmisii automate, demonstrând popularitatea lor în Statele Unite.

Transmisia automată hidraulică a fost apoi introdusă de General Motors, Chrysler și Borg-Warner (producător de transmisii pentru Ford) la începutul anilor 1950 . Primele modele au avut două rapoarte și nu au reușit să transmită mult cuplu, apoi în scurt timp au fost produse modele cu trei trepte.

În anii optzeci s-a înregistrat un salt tehnologic odată cu introducerea treptei a cincea, care a îmbunătățit eficiența energetică a cutiilor de viteze hidraulice pe călătorii lungi. O altă îmbunătățire notabilă datând din aceeași perioadă a fost introducerea convertorului de cuplu al ambreiajului (convertizor de cuplu TCC sau Lockup). Sistemul constă în combinarea convertorului de cuplu cu un ambreiaj controlat de un electromagnet , capabil să conecteze direct intrarea cu ieșirea atunci când este determinată de computerul de bord. Prin eliminarea frecării fluidului din convertorul de cuplu la viteze mari, acest sistem oferă o economie suplimentară de combustibil.

În mod similar, s-a încercat îmbunătățirea performanței cu un ambreiaj cu raport de transmisie rapid care se cuplează automat dincolo de o anumită viteză. Rezultatul, totuși, este un sistem prea intruziv, cu inserții și deconectări continue în anumite condiții care implică mici variații de viteză, cum ar fi vântul.

Pe măsură ce performanța computerelor de bord a crescut, din ce în ce mai multe funcții ale supapelor au fost transferate către electronice între anii 1980 și 1990 . Controlul supapelor de către computer (unii producători dedică un microprocesor specializat doar pentru controlul cutiei de viteze) face intervenția mai precisă și permite în unele mașini adoptarea unui control semiautomat secvențial sau robot sau chiar „semi- secvențial ”, în care șoferul îi spune computerului ce rapoarte trebuie să intre sau este gestionat în întregime de computer. Aceste modificări îmbunătățesc considerabil comportamentul la coborâre și utilizarea frânei de motor; unele modele sunt capabile să recunoască stilul șoferului și să se adapteze în consecință.

Un anumit tip de cutie de viteze automată, numită cutie de viteze continuă sau raport variabil, nu are rapoarte fixe prestabilite, dar poate varia raportul de transmisie continuu în intervalul de lucru.

Cutie de viteze tradițională cu angrenaje planetare

Cel mai comun tip de cutie de viteze automată este cea cu angrenaje planetare . În aceste variante, un grup de sisteme planetare în serie permit fiecăruia să facă o schimbare de viteză prin singura intervenție a frânelor care acționează, în funcție de caz, asupra coroanei, pinionului sau purtătorului planetei și, uneori, și prin utilizarea ambreiajelor. (de obicei multi-disc) care fac ca două dintre aceste trei elemente să fie integrale una cu cealaltă. Controlul automat al deplasării se realizează de obicei prin exploatarea presiunii unui fluid într-un circuit hidraulic acționat în esență de un detector de viteză finală (în mod tradițional un mecanism de expansiune centrifugă), dar tot mai mult și pe baza altor detectoare, de exemplu parțializarea carburării, sau a sarcinii suportate sau a pantei pistei.

Structura și funcția

O transmisie cu o cutie de viteze planetară hidraulică constă de obicei ^[3] din următoarele părți:

• Convertor de cuplu : este un dispozitiv plasat între motor și cutia de viteze care înlocuiește ambreiajul tradițional. Produce o variație a cuplului la turații mici și în timpul accelerației, dar mai ales când este acționat „la ralanti” (adică la turația minimă a motorului) nu transmite cuplul , dacă nu este de o entitate minimă și, în orice caz, întotdeauna cuceribil cu un minim acțiunea frânelor. Un vehicul cu convertor de cuplu are deci (cu excepția cazurilor speciale) doar două pedale: accelerator și frână. Acest organ mecanic este, de asemenea, răspândit pe vehiculele pe care nu există transmisie automată, ca în multe mașini care funcționează și în unele vehicule feroviare . Convertorul de cuplu efectuează, de asemenea, o ajustare continuă limitată a raportului, pe lângă raportul de transmisie fix.

• Cutie de viteze planetară : constituie partea principală a unei cutii de viteze automate. Raportul de transmisie este determinat, după cum sa menționat deja, de un sistem de frâne și ambreiaje care acționează asupra sistemelor planetare .

• Actuator: este centrul de control al întregului sistem. În mod tradițional, acesta constă dintr-un sistem hidraulic în care un fluid presurizat provine dintr-o pompă acționată de arborele de intrare, iar aici este reglat de un sistem de supape presate de arcuri . Sistemul de supape procesează presiunea pompei și presiunea unui detector centrifugal (în plus față de un semnal hidraulic determinat de poziția manetei selectorului și a supapei de accelerație ) pentru a determina raportul care trebuie introdus. Diferența de presiune între două cavități determină deschiderea sau închiderea unei supape de control, permițând sau nu trecerea fluidului care acționează ambreiajul și acționarea frânei. Este un adevărat calculator hidraulic și, de fapt, în multe cutii de viteze moderne, este un microprocesor care acționează supapele cu ajutorul unor actuatoare electromecanice. Complexitatea și numărul considerabil de componente care alcătuiesc corpul supapei au făcut ca în trecut transmisia automată să fie foarte costisitoare în comparație cu manualul. Astăzi, producția de masă a redus diferența de preț a acestei opțiuni.

Comenzi pentru șofer

Singurul tip de interacțiune pe care transmisia automată îl solicită conducătorului auto este cel referitor la selectarea modului de funcționare. Pentru aceasta există o pârghie (selector) care poate fi mutată în una dintre următoarele poziții (în general):

• P - Parcare: arborele de antrenare și roțile sunt blocate, lăsând arborele de antrenare liber. Acest lucru împiedică mișcarea mașinii, de exemplu atunci când este parcat pe o pantă ^[1]
• R - Treapta de mers înapoi: la fel ca în cutia de viteze manuală, activează treptele de viteză datorită cărora roțile se rotesc în direcția opusă și în același timp aprind luminile de mers înapoi ^[1]
• N - Neutru (neutru): la fel ca în neutrul cutiilor de viteze mecanice, în această poziție nu se transmite nicio putere către arborele de transmisie, prin urmare motorul și roțile se rotesc independent ^[1]
• D - Conducere: poziția normală de conducere, în care cutia de viteze intervine prin variația automată a raporturilor ^[1]
• 3 - A treia (nu întotdeauna prezentă): în această poziție, cutia de viteze este limitată la viteza a treia
• 2 - Al doilea: în această poziție cutia de viteze este limitată la viteza a doua
• 1 - Prima: în această poziție, cutia de viteze este limitată la prima viteză
• L - Scăzut (în mod normal prezent în cutii de viteze variabile continuu): în această poziție, cutia de viteze este limitată la cele mai mici rapoarte
• S - Sport (condus sportiv, nu întotdeauna prezent): cutia de viteze intervine automat și mai frecvent în timpul conducerii. Ridicarea crește odată cu numărul de rotații
• +/- atunci când este combinat cu o cutie de viteze secvențială, pentru a seta manual rapoartele fără a utiliza ambreiajul (schimbarea secvențială)

Există, de asemenea, comenzi (în special pe autobuze) formate dintr-un panou cu butoane, în general cu D (Drive), N (Neutru), R (invers), apoi, în plus, 1 pentru a limita viteza până la 1, 2 până la 2 iar 3 a fost înlocuit treptat de butonul D pentru a bloca uneltele. Cu motorul pornit, pentru a cupla treapta de viteză (D sau orice alt buton), din motive de siguranță, țineți pedala de frână complet apăsată. În plus, șoferul are disponibile alte comenzi automate ale cutiei de viteze: în pedala de frână (comenzi hidraulice de frânare) și în pedala de accelerație ( lovitură în jos ). La mai multe modele, selectorul de viteze (maneta) are un buton care trebuie neapărat apăsat pentru a muta maneta în pozițiile P sau R (butonul de deblocare a blocării).

Pentru a putea acționa selectorul de viteze în cazul în care rămâne blocat în poziția P, există de obicei un control mecanic pe care să acționeze pentru a-l debloca. Există proceduri de urgență în cazurile în care, din diverse motive (de exemplu, bateria electrică complet descărcată sau defectă), este necesar să puteți deplasa vehiculul, dar transmisia automată menține roțile blocate sau vehiculul trebuie împins (poziția N).

Corpul supapei manuale

Transmisiile hidraulice automate particulare au corpul supapei controlat manual de către șofer, care decide astfel raportul care trebuie introdus, dar fără utilizarea ambreiajului. Utilizarea acestor transmisii este limitată la mașinile sport sau de curse. În unele modele este posibil să comutați între modul manual sau automat. Cu toate acestea, sistemul este depășit de corpul supapei controlat electronic.

Cutie de viteze variabilă continuu

Această categorie include acele transmisii care nu au perechi de trepte de viteză care determină rapoarte fixe, dar pot varia raportul de transmisie fără întrerupere într-un interval între un raport minim și maxim, permițând motorului să mențină o viteză de lucru perfect constantă.

Un variator de viteză

Cel mai comun tip de cutie de viteze continuă este cutia de viteze cu viteză variabilă, uneori numită Variomatic după denumirea comercială a primei transmisii comercializate cu succes de acest tip. Folosește o pereche de scripete a căror lățime a gâtului poate fi variată pentru a face cureaua să funcționeze pe diferite diametre, obținând astfel raportul dorit. În ultimele decenii, acest tip de cutie de viteze a beneficiat și de managementul electronic care a înlocuit sistemul mecanic cu mase centrifuge și arc de contrast pentru reglarea turațiilor motorului, permițând, printre altele, diferite moduri de funcționare (normal, economic, sportiv) precum și posibilitatea „simulării” angrenajelor unei cutii de viteze tradiționale.

Cutie de viteze mecanică robotică

O cutie de viteze robotizată este o cutie de viteze mecanică normală tipică transmisiei manuale, dar echipată cu servomecanisme care acționează independent ambreiajul și tijele de selecție a treptelor. Au avantajul că transmisiunile manuale pe care casa le are deja în producție pot fi utilizate, cu adaptări minime, în plus, neavând componente hidraulice, permit economii de consum comparativ cu o cutie de viteze automată epiciclică tradițională. Unitatea de control cu ​​software-ul de management determină cel mai bun raport în funcție de condițiile de lucru ale motorului și gestionează automat modificările sau permite modificări manuale cu un mod secvențial adecvat.

Ambreiaj dublu

O categorie interesantă a acestui tip de transmisie sunt cele cu transmisie cu dublu ambreiaj (DCT, transmisie cu dublu ambreiaj), în care de fapt cutia de viteze este împărțită în jumătate, una cu raporturi pare și una cu raporturi impare, fiecare având un ambreiaj dedicat. Algoritmul unității de control determină pe baza condițiilor de lucru ale motorului (accelerație, decelerare etc.) care va fi raportul care va fi introdus ulterior și îl preselectează pe cealaltă jumătate a cutiei de viteze; schimbările au loc apoi pur și simplu prin decuplarea unui ambreiaj și în același timp angajarea celuilalt. Acest sistem permite schimbări de viteză extrem de rapide și, prin urmare, este utilizat pe scară largă pe mașinile sport de înaltă performanță, unde timpul de schimbare a vitezei poate scădea la câteva zeci de milisecunde.

Notă

Elemente conexe

• Cutie de viteze robotică

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre comutarea automată

Portalul automobilelor	Portal de verificări automate
Portal electrotehnic	Portal de inginerie