La inceputul secolului trecut, cutiile de viteze nu aveau inca trepte sincronizate, iar conducerea autovehiculelor era solicitanta si dificila. Ca atare, constructorii auto analizau posibilitatile de eliminare a schimbarilor de trepte de catre sofer. Tehnologiile care stau la baza modului de functionare a cutiilor automate au fost dezvoltate in Germania inca din primul deceniu al secolului XX si au fost utilizate in aplicatii maritime. Tot in Germania a fost prezentat primul prototip de cutie automata. Aceasta dispunea de numai doua trepte de viteza si nu a fost introdusa in productie de serie.
De abia in 1938, General Motors a prezentat cutia automata hidraulica HydraMatic. Aceasta dispunea de 4 + 1 trepte si, in timp, s-a dovedit o solutie eficienta si fiabila. In timpul celui de-al Doilea Razboi Mondial, anumite modele de tancuri fabricate de General Motors utilizau cutii automate HydraMatic. Ulterior, cutiile automate au evoluat foarte mult, acaparand segmente tot mai mari din productia mondiala de autovehicule.
Din punct de vedere al solutiilor constructive utilizate, cutiile automate pot fi:
Cutia de viteze automata cu convertizor de cuplu
Constructia acestui tip de cutie permite ca transmisia sa fie decuplata automat de motor, atunci cand turatia acestuia scade sub o anumita valoare, nefiind necesar un ansamblu ambreiaj. Rolul acestuia este preluat de un hidrotransformator de cuplu care transmite miscarea catre cutia de viteze prin intermediul uleiului de transmisie. Valoarea de cuplu ce trece prin convertizor variaza in functie de turatia motorului. Va fi mai mica in cazul in care motorul este la ralanti si creste pe masura ce marim turatia. Convertoarele de cuplu ale cutiilor actuale pot multiplica cuplul de doua sau trei ori.
Principiul de functionare este asemanator cu miscarea transmisa prin intermediul aerului de catre doua ventilatoare asezate fata in fata, dintre care unul este pornit.
Convertizorul de cuplu ofera avantajul decuplarii automate a motorului de cutia de viteze la turatie redusa si al amplificarii cuplului motor, dar prezinta si dezavantajul transmiterii miscarii prin fluid, aparand pierderi de energie din cauza frecarilor produse. Pentru a diminua acest neajuns, cutiile actuale sunt prevazute cu un ambreiaj care este actionat la o anumita viteza de deplasare (in general 20 – 25 km/h), creand o legatura mecanica intre componentele hidroconvertizorului. In continuare, ambreiajul va mai fi deblocat numai in momentul schimbarii treptelor de viteza si la reducerea vitezei de deplasare.
Din punct de vedere constructiv, cutia de viteze automata cu convertizor de cuplu este mult mai complexa decat cea manuala, incluzand un ansamblu de mecanisme planetare cu ambreiaje si frane multidisc. Mai exact, schimbarea treptelor de viteza se realizeaza prin actionarea inseriata a mecanismelor planetare, ambreiajele avand rolul de a egala vitezele de rotatie ale acestora, iar franele multidisc de a le bloca pe loc. Intregul proces este controlat de catre unitatea electronica de comanda.
Cutia de viteze automata cu dublu ambreiaj
Aceasta are la baza o cutie manuala, cu pinioane sincronizate. Diferenta majora consta in faptul ca arborele central, care este conectat la volanta motorului prin intermediul unui modul cu doua ambreiaje, are in componenta 2 axe concentrice. Axul interior se ocupa de vitezele pare (2, 4, 6), iar axul exterior se ocupa de vitezele impare (1, 3, 5), fiecare dispunand de cate unul dintre ambreiaje.
Avantajul pe care il aduce aceasta configuratie este reprezentat de posibilitatea de preselectie a treptelor. Mai exact, la plecarea de pe loc, unitatea electronica de comanda solicita cuplarea treptei 1 si preselectarea treptei 2. Ambreiajul axului exterior este cuplat, iar celalalt este decuplat de transmisie, dar va fi actionat rapid atunci cand este necesara schimbarea treptei. Astfel, comutarea fluxului de putere de pe un ambreiaj pe celalalt se realizeaza in mai putin de 1 secunda. In acelasi mod se realizeaza si retrogradarile de treapta, cu mentiunea ca intervalul de timp necesar este putin mai mare, la fel ca si in cazul retrogradarii mai multor trepte o data.
Ambreiajele utilizate pot fi:
– uscate, cu actionare electrica – utilizate pentru motoare cu cuplu maxim mai mic de 250 Nm. Prezinta avantajul unui consum mai redus, dar se uzeaza mai rapid;
– inchise ermetic in baie de ulei, cu actionare hidraulica – utilizate pentru motoare cu cuplu maxim mai mare de 250 Nm. Consumul este mai mare, din cauza pierderilor prin frecare, insa cuplarile sunt mai line si durata de utilizare este mai indelungata.
Cutia de viteze cu variatie continua
Conceptul acestui tip de transmisie dateaza din 1490, atunci cand Leonardo da Vinci a schitat o varianta simplificata. Tehnologia a fost cizelata in timp, iar la momentul actual sta la baza unui tip de cutie automata ce este utilizata pe scara larga in cazul scuterelor, al snowmobilelor, si, la nivel mai redus, in cazul autoturismelor. Cutia CVT (Continuous Variable Transmission) permite varierea vitezei autovehiculului in conditiile mentinerii turatiei motorului in plaja de functionare eficienta. Accelerarea se desfasoara liniar, fara intreruperi sau socuri.
CVT asigura un numar infinit de rapoarte de transmisie, modificate in mod continuu intre o valoare minima si una maxima. Cuplarea cutiei cu motorul se realizeaza prin intermediul unui hidrotransformator (convertizor de cuplu). Acesta transmite miscarea catre fulia conducatoare. Rotatia se propaga mai departe prin intermediul unei curele metalice sau a unui lant catre fulia condusa. Cele doua fulii au cate doua conuri dispuse fata in fata, unul fix si unul mobil ce se deplaseaza axial, fiind actionat, in marea majoritate a cazurilor, hidraulic. Varierea raportului de transmitere se realizeaza prin modificarea pozitiei partilor mobile, aceasta trebuind sa se produca sincronizat, in sens opus, pentru a mentine cureaua permanent tensionata. In situatia in care avem raza mica de infasurare a curelei pe fulia conducatoare si mare pe fulia condusa, discutam despre o treapta inferioara de viteza. Pe masura ce raportul razelor se inverseaza, se face trecerea in trepte superioare. Intregul proces este coordonat de o unitate electro-hidraulica de comanda.
Rolul convertizorului de cuplu este si acela de decuplare a transmisiei de motor si de amplificare a cuplului transmis, iar pozitia de mers inapoi se realizeaza cu ajutorul unui mecanism planetar.
Cutiile CVT au o particularitate ce necesita un timp de acomodare pentru un sofer obisnuit cu cutiile de viteze in trepte. Este vorba despre faptul ca viteza de deplasare creste in timp ce turatia motorului ramane relativ constanta. Accelerarea brusca nu se transpune imediat in cresterea vitezei de deplasare, fiind favorizat un stil de conducere relaxat.
Cutia de viteze robotizata
Constructia acesteia se bazeaza pe o cutie manuala clasica, careia i s-a grefat un ansamblu de servomecanisme electrice sau electrohidraulice ce inlocuiesc timoneria manetei de viteze si actioneaza ambreiajul. Intregul proces de schimbare a treptelor este complet automatizat, fiind controlat de o unitate electronica de comanda, in baza unui algoritm prestabilit. Aceasta adapteaza turatia motorului in momentul schimbarii treptelor, comanda actionarea ambreiajului si selectarea treptelor.
Schimbarea treptelor se poate realiza si manual, prin actionarea manetei sau a padelelor de la volan. De data aceasta, unitatea electronica are rolul de a preveni sau bloca manevrele gresite ale soferului, asigurand protejarea ansamblului de transmisie.
In ceea ce priveste exploatarea unei cutii automate, este bine sa aveti in vedere urmatoarele aspecte:
- in cazul unei cutii robotizate, este imperativ necesar sa trecem selectorul in pozitia N (Neutru) in timpul stationarii la semafor, pentru a evita uzura prematura a ansamblului ambreiaj. La celelalte tipuri, trecerea in pozitia Neutru se recomanda in cazul stationarii pe o perioada mai lunga de 1 – 2 minute;
- nu este recomandat sa treceti selectorul in pozitia N in timpul deplasarii, intrucat actionarea subansamblelor se realizeaza hidraulic, presiunea fiind proportionala cu turatia motorului. La turatii ridicate, presiunea este mare si va uza accelerat piesele componente;
- in cazul deplasarii inapoi, asteptati oprirea completa a masinii inainte de a selecta pozitia D (Drive). In caz contrar, suprasolicitati componentele interne si scurtati durata de viata a cutiei;
- pentru stationare, actionati frana de mana si apoi selectati pozitia P (Park). In pozitia P a cutiei de viteze, blocarea se realizeaza numai prin intermediul unei piese metalice de dimensiuni mici care va trebui sa suporte toata presiunea, putandu-se deforma in timp. Atentie insa la perioadele cu temperaturi foarte scazute. Atunci este recomandat sa evitati utilizarea franei de mana;
- la fel ca si in cazul cutiilor manuale, este bine sa nu accelerati brusc pana cand motorul nu ajunge la temperatura optima de functionare. Uleiul hidraulic care asigura functionarea cutiei automate are vascozitate mai mare la inceput si va forta piesele componente;
- in cazul imobilizarii, este recomandat sa nu realizati tractarea pe roti, ci sa apelati la transportul pe platforma.
In ultima perioada de timp, tehnologia cutiilor de viteze automate a avansat considerabil, aducand noi atuuri pentru acestea. Astfel, pe langa factorul de comoditate care a consacrat cutia automata inca de la aparitie, acum discutam si de avantaje cum ar fi consum mai redus sau sportivitate mai accentuata, fata de cutiile manuale. Cunoasterea tipurilor de cutii automate si a modului lor de functionare va permite exploatarea eficienta si de lunga durata a acestora.
Ciprian NIMU
(+40) 743 332 408
ciprian.nimu@tiriacauto.ro
Coordonator Vanzari
Distribuitor Autorizat MITSUBISHI Motors
