Il dispositivo e il principio di funzionamento del cambio automatico di un'auto

2024 Autore: Erin Ralphs | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-19 17:04

Oggi le auto sono dotate di vari tipi di cambi. E se prima la maggioranza era meccanica, ora sempre più conducenti preferiscono l'automatica. Ciò non sorprende, perché una tale trasmissione è più comoda da usare, soprattutto quando si tratta di viaggi in città. Fino a poco tempo, tali scatole erano caratterizzate da una bassa efficienza. I vecchi convertitori di coppia cambiavano lentamente le marce e con loro l'auto consumava molto più carburante. Ma oggi il design, il dispositivo e il principio di funzionamento del cambio automatico sono leggermente diversi. Queste scatole sono modi per cambiare rapidamente e con loro l'auto consuma meno carburante. Ma prima le cose.

Tipi

Al momento ci sono diverse varietà di trasmissioni automatiche. Si tratta di un classico automatico con convertitore di coppia, variatore e robot DSG. Quest'ultimo è stato sviluppato appositamente dalla società "Volkswagen-Audi". Il dispositivo e il principio di funzionamento delle trasmissioni automatiche di questi tipi sono significativamente diversi. Ma ciò che li unisce è il cambio di velocità in modalità automatica. Diamo un'occhiata più da vicino alle caratteristiche di ciascuna di queste trasmissioni.

Mitragliatrice normale

È un cambio idromeccanico. Nonostante il design sia apparso più di mezzo secolo fa, è ancora molto rilevante. Naturalmente, il suo dispositivo è stato notevolmente migliorato fino ad oggi. Ora queste scatole hanno sei marce. Se parliamo di auto degli anni '80 e '90, avevano un cambio automatico a quattro velocità.

Questo cambio include:

• Trasmissione manuale.
• Convertitore di coppia o ciambella.
• Sistema di controllo.

Se un'auto a trazione anteriore è dotata di tale trasmissione, sono inclusi anche l'ingranaggio principale e il differenziale. Una delle parti più basilari di una trasmissione automatica è il convertitore di coppia. È composto da più parti. Queste sono ruote di pompaggio, turbina e reattore. Grazie a loro, viene eseguita una trasmissione regolare della coppia dal motore a combustione interna a un cambio manuale.

Un altro dispositivo di trasmissione automatica include una frizione (ruota libera e bloccaggio). Questi elementi, insieme alle giranti delle turbine, sono racchiusi in una cassa metallica rotonda, a forma di ciambella. All'interno del convertitore di coppia è presente un fluido ATP funzionante. La ruota della pompa è collegata all'albero motore. E dal lato del checkpoint c'è la turbina. Tra questi due elementi è collocata anche una ruota del reattore.

Come funziona?

Qual è il principio di funzionamento di questo tipo di cambio automatico? Funziona una classica macchina a circuito chiuso. Come abbiamo detto prima, c'è ATP all'internoliquido. È una specie di olio per ingranaggi. Ma, a differenza di un cambio meccanico, non solo svolge una funzione lubrificante, ma trasmette anche la coppia. Qual è il principio di funzionamento di un giunto idraulico del cambio automatico? Sotto pressione, questo liquido entra nella girante della turbina (dalla girante della pompa), quindi entra nella girante del reattore. Poiché ha lame di forma speciale, la portata del fluido inizia ad aumentare gradualmente durante la rotazione dell'elemento. Pertanto, l'olio ATP aziona la girante della turbina.

La coppia di picco nella trasmissione viene generata all'avvio dell'auto. All'aumentare della velocità della macchina si aziona la frizione di blocco. Quest'ultimo serve a bloccare duramente la "ciambella" del cambio automatico in alcune modalità di funzionamento del motore a combustione interna. Questo di solito accade quando la velocità di rotazione degli alberi è la stessa. Quindi, la coppia viene trasmessa direttamente alla scatola, senza "lappare" e modificare il rapporto di trasmissione. A proposito, sulle moderne trasmissioni automatiche viene utilizzata una frizione antis altellamento. È in grado di eliminare il blocco completo del convertitore di coppia in determinate modalità. Ciò contribuisce a un'accelerazione regolare e a un risparmio di carburante.

Cambio manuale con cambio automatico

In quanto tale, non ci sono meccaniche familiari a tutti gli automobilisti in questa trasmissione. Il ruolo del riduttore meccanico è svolto da un riduttore epicicloidale. Può essere progettato per un numero diverso di passaggi, da quattro a otto. Tuttavia, le opzioni più comuni sono le trasmissioni automatiche a sei velocità. In rari casi, puoi trovare un cambio automatico a nove rapporti (ad esempio, sulla Range Rover Evog).

Come funziona un cambio automatico? Questo nodo nella trasmissione è un insieme di diverse velocità sequenziali. Tutti loro sono uniti in un ingranaggio planetario. Il riduttore epicicloidale comprende i seguenti componenti:

• Sole e corona.
• Vettore.
• Satelliti.

Se approfondisci in dettaglio il dispositivo e il principio di funzionamento del convertitore di coppia del cambio automatico, noterai che il cambio di coppia viene eseguito con precisione con l'aiuto del supporto, così come l'anello e l'ingranaggio solare. Quando il secondo meccanismo è bloccato, il rapporto di trasmissione aumenta. Il blocco stesso viene eseguito dall'azionamento di frizioni a frizione. Sostengono le parti del riduttore epicicloidale collegandole al corpo scatola. A seconda della marca dell'auto, il design utilizza un freno ad attrito multidisco o a fascia. Entrambi i tipi di impianti sono controllati da cilindri idraulici. Il segnale alle frizioni proviene dal modulo di distribuzione. E per evitare che il carrello ruoti nella direzione opposta, il dispositivo di trasmissione automatica ha una frizione unidirezionale.

Sistema di controllo

Ora è impossibile immaginare un cambio automatico, il cui principio non dipenderebbe dall'elettronica. Quindi, questo sistema include vari sensori, un modulo di distribuzione e un'unità di controllo. Durante il funzionamento del cambio automatico, il sistema legge le informazioni da vari elementi. Questo è un sensore di temperatura del liquido ATP, velocità dell'albero in uscita e in ingresso, nonché la posizione dell'acceleratore. Tutti questi segnali vengono elaborati in tempo reale. Quindi l'unità di controllo genera il controlloimpulsi che entrano negli attuatori. Notiamo inoltre che il principio di funzionamento del corpo valvola del cambio automatico si basa non solo sulla lettura dei dati dai sensori, ma anche sul coordinamento dei segnali disponibili nella centralina elettronica del motore.

Il modulo di distribuzione è responsabile del controllo del flusso del fluido di lavoro e del funzionamento delle frizioni a frizione, che consiste in:

• Elettrovalvole (sono azionate meccanicamente).
• Valvole a cursore.
• Custodia in alluminio contenente le parti di cui sopra.

Considerando il principio di funzionamento del cambio automatico Toyota, è importante notare cose come i solenoidi. Queste parti sono anche chiamate elettrovalvole. A cosa servono i solenoidi? Grazie a questi elementi viene regolata la pressione del fluido ATP nel box. Da dove viene la pressione dell'olio? Questo compito viene eseguito da una speciale pompa a ingranaggi con trasmissione automatica. Il suo principio di funzionamento è semplice. Questo elemento opera dall'hub "ciambella". Io ruoto con una certa frequenza, cattura una certa quantità di olio con le giranti e lo pompa. E affinché il fluido di lavoro non si surriscaldi e il principio di funzionamento del cambio automatico dell'auto non venga violato, c'è un radiatore nel design di alcune scatole. Può essere posizionato separatamente nella parte anteriore (nascosto sotto il paraurti) o collegato al radiatore di raffreddamento principale. Quest'ultimo schema è spesso praticato sulle auto Mercedes.

Selettore

Il principio di funzionamento del selettore del cambio automatico è estremamente semplice. Questo meccanismo è strutturalmente collegato alla bobina, che esegue una determinata modalitàlavoro cambio automatico. Ce ne sono diversi:

• Parcheggio.
• Reverse.
• Neutrale.
• Guida.

Ma non è tutto. Se consideriamo il principio di funzionamento del cambio automatico Honda, noterai che sul selettore è presente una modalità sportiva. Per accenderlo, basta spostare la maniglia nella posizione appropriata. Considerando il principio di funzionamento del cambio automatico Nissan, vale la pena dire che su alcuni modelli esiste la possibilità del cambio manuale.

Robot DSG

Questo tipo di cambio automatico è apparso relativamente di recente. I primi modelli iniziarono ad essere utilizzati solo a metà degli anni 2000. Inizialmente, tali scatole sono state installate sulle auto Skoda. Ma si possono trovare anche su Volkswagen e Audi.

Tra le caratteristiche, vale la pena notare un principio completamente diverso del funzionamento del cambio automatico. Il convertitore di coppia in quanto tale è assente qui in linea di principio. Invece, utilizza una frizione a doppio disco e un volano a doppia massa. Questo design consente di ridurre notevolmente l'intervallo di tempo tra i cambi di marcia.

In termini di dispositivo, questa confezione include:

• Trasmissione manuale a due file di marce.
• Sistema di controllo elettronico.
• Differenziale.
• Ingranaggio finale.
• Doppia frizione.

Tutti gli elementi di cui sopra sono racchiusi in un'unica custodia di metallo. Perché il design utilizza una doppia frizione e due file di ingranaggi? Se consideriamo il principio di funzionamento di una trasmissione automatica di un'auto con DSG, è necessariosi noti che mentre un ingranaggio è in funzione, il secondo si sta già preparando per la prossima inclusione. Succede durante l'accelerazione e la decelerazione. In un tale cambio sono presenti anche frizioni a frizione. Sono collegati attraverso l'hub principale ai treni di ingranaggi nella trasmissione.

Ci sono diversi tipi di box DSG:

• Sei velocità.
• Sette velocità.

Il principio di funzionamento del primo tipo di cambio automatico si basa sull'azione di una frizione "bagnata". Quindi, nella scatola c'è un olio speciale che fornisce non solo lubrificazione, ma anche raffreddamento delle frizioni. Il fluido sotto pressione circola nel sistema e trasmette la coppia.

Per quanto riguarda il secondo tipo di DSG, qui è già stata applicata una frizione a secco. Il principio di funzionamento è simile a una trasmissione manuale: il disco viene premuto contro il volano e, attraverso l'attrito, trasmette la coppia. Secondo gli esperti, un tale schema di progettazione è meno affidabile. La risorsa disco è di circa 50 mila chilometri e il costo di sostituzione raggiunge $ 700, inclusi i materiali di consumo.

Le gamme di rapporti includono velocità inversa, pari e dispari. Ogni riga è un insieme di alberi (composti da primario e secondario), nonché un determinato insieme di ingranaggi. Per eseguire il movimento indietro, il design utilizza un albero intermedio con una retromarcia.

Come in una macchina classica, c'è un'elettronica che controlla il cambio di velocità. Ciò include l'unità di controllo, i sensori e gli attuatori. Quindi, per prima cosa, i sensori leggono i dati sulla velocità degli alberi ela posizione della forcella del cambio, quindi l'unità analizza queste informazioni e applica uno specifico algoritmo di controllo.

Il circuito idraulico DSG è composto da:

• Valvole a cursore che funzionano dal selettore.
• Elettrovalvole (stessi solenoidi). Servono per cambiare marcia in modalità automatica.
• Valvole di controllo della pressione, che contribuiscono al buon funzionamento della frizione.

Come funziona DSG?

Il principio di funzionamento del sistema idraulico della trasmissione automatica del robot consiste nel cambiare in sequenza un certo numero di marce. Quando l'auto inizia a muoversi da un luogo, il sistema include la prima velocità. In questo caso, il secondo è già impegnato. Non appena l'auto ha raggiunto una velocità maggiore (circa 20 chilometri orari), l'elettronica commuta la velocità su un aumento. La terza marcia è già inserita. Questo va fino al massimo. Se l'auto rallenta, l'elettronica inserisce la marcia già bassa. Il cambio è istantaneo, poiché il design prevede due file di ingranaggi.

Applicazione

Vale la pena notare che tale trasmissione non viene utilizzata su tutte le auto. Come abbiamo detto prima, la maggior parte sono auto della preoccupazione VAG. Ma i veicoli commerciali (ad esempio Volkswagen Crafter) non ne sono dotati. E tutto perché la scatola è progettata per una certa soglia di coppia. Non deve superare i 350 Nm.

Questo vale per le trasmissioni a sei velocità. DSGa sette velocità e non resistono affatto a più di 250 Nm. Pertanto, puoi incontrare una scatola del genere al massimo sui Tuareg e sulle auto più deboli come Passat o Octavia.

Variatore

Questo cambio funziona anche in modalità automatica. È apparso mezzo secolo fa, ma solo gli ultimi 10-15 anni sono stati utilizzati attivamente. Cos'è un variatore? Si tratta di una trasmissione automatica a variazione continua che cambia dolcemente il rapporto di trasmissione per mezzo di una trasmissione a cinghia oa catena. I rapporti di trasmissione cambiano quando il veicolo aumenta di velocità. Al momento, una tale scatola è ampiamente utilizzata dalle seguenti case automobilistiche:

• Nissan.
• Mercedes.
• Honda.
• Audi.
• Subaru.
• Toyota.
• Ford.

Quali sono i vantaggi di questa scatola? Grazie a un cambio graduale del rapporto di trasmissione, l'auto prende velocità rapidamente e senza strappi. Il guidatore e i passeggeri non subiscono urti durante l'accelerazione, indipendentemente dalla forza con cui viene premuto il pedale dell'acceleratore. Tuttavia, ci sono delle insidie qui. Una tale scatola ha anche limiti di coppia, come il DSG. Pertanto, viene utilizzato principalmente nelle autovetture.

Varietà di variatori

Ci sono diversi tipi di trasmissione dati:

• Toroide.
• Variatore a cinghia trapezoidale.

Allo stesso tempo, entrambi i tipi di scatole hanno quasi lo stesso dispositivo e principio di funzionamento. Il design del variatore comprende:

• Sistemacontrolli.
• Puleggia che fornisce la trasmissione della coppia.
• Trasmissione a catena o cinghia.
• Meccanismo di rilascio della scatola (usato per inserire la retromarcia).

Affinché la trasmissione percepisca la coppia, nel progetto è coinvolta una frizione. Può essere di diversi tipi:

• Automatico centrifugo.
• Elettronico.
• Multidisco.

Ci sono anche tali variatori in cui un convertitore di coppia viene utilizzato come frizione (come sulle classiche macchine automatiche). In genere, un tale schema viene praticato su scatole Honda Multimatic. Gli esperti ritengono che questo tipo di frizione sia la più affidabile e piena di risorse.

Guida

Come abbiamo già detto, nel variatore è possibile utilizzare una trasmissione diversa: catena, cinghia dibo. Quest'ultimo è più popolare. La cinghia va su due pulegge, che formano dei dischi conici. Queste pulegge sono in grado di spostarsi e separarsi a seconda delle necessità. Per avvicinare i dischi, nel design sono previste molle speciali. Le pulegge stesse hanno un leggero angolo di inclinazione. Il suo valore è di circa 20 gradi. Questo viene fatto in modo che il nastro si muova con una resistenza minima durante il funzionamento della scatola.

Ora sulla trasmissione a catena. La catena su un cambio automatico variabile è composta da più piastre metalliche collegate da assi. Secondo gli esperti, tale unità e design sono più flessibili. La catena è in grado di piegarsi con un angolo fino a 25 gradi senza perdita di risorse. Ma a differenza di una trasmissione a cinghia, questa trasmissione haprincipio di funzionamento diverso. Il cambio automatico trasmette la coppia attraverso il contatto puntuale con le pulegge. In alcune aree si forma un'elevata sollecitazione (forza di attrito). Ciò consente di ottenere un'elevata efficienza. E in modo che le pulegge non si usurino a causa di tali sollecitazioni, sono realizzate in acciaio per cuscinetti ad alta resistenza.

Retromarcia in CVT

Poiché l'azionamento del variatore può ruotare solo in una direzione, gli ingegneri hanno dovuto sviluppare un riduttore epicicloidale separato per implementare la retromarcia. È progettato e funziona in modo simile a un cambio in una macchina classica.

Sistema di controllo

Simile alle precedenti trasmissioni automatiche, il CVT utilizza un sistema di controllo elettronico. Tuttavia, il suo principio di funzionamento è leggermente diverso. Il sistema prevede quindi la regolazione del diametro dei dischi variatori.

Al variare della velocità, il diametro di una puleggia aumenta e l' altra diminuisce. Le modalità sono controllate tramite il selettore grazie al sensore del cambio automatico. Il principio di funzionamento di un variatore con trasmissione a catena e cinghia è di cambiare il diametro delle pulegge.

Informazioni sui problemi

A causa del design complesso e della bassa prevalenza, molti servizi si rifiutano di funzionare con tali trasmissioni. Pertanto, i CVT non hanno messo radici bene nel nostro paese. Come ha dimostrato l'esperienza operativa, la risorsa di questa scatola, anche con una corretta manutenzione, non supera i 150mila chilometri. Alla luce di ciò, è ragionevole acquistare tali auto solo in condizioni nuove, che sono in garanzia. È pericoloso prendere un'auto su un variatore dalle tue mani: puoi salireriparazioni costose, che non tutti i servizi effettuano.

Riassumendo

Così, abbiamo scoperto il dispositivo e il principio di funzionamento di un cambio automatico idromeccanico, uno robotico e un variatore. Come puoi vedere, tutte queste caselle sono disposte in modo diverso e hanno il proprio algoritmo di azione. Quale trasmissione è meglio scegliere? Gli esperti dicono che la scelta più ragionevole sarebbe una slot machine classica. Come ha dimostrato l'esperienza operativa, i proprietari di auto con DSG e CVT si sono spesso rivolti ai servizi e la manutenzione di queste scatole è costosa. La slot machine classica è sul mercato da molto tempo e il suo design viene costantemente perfezionato e migliorato. Pertanto, tali scatole si distinguono per un'elevata risorsa, senza pretese in funzione e possono essere riparate in qualsiasi servizio. La pratica ha dimostrato che la risorsa di un cambio automatico in un'auto va da 300 a 400 mila chilometri. Questo è un periodo serio, dato che alcuni motori moderni ne funzionano solo 250. Ma affinché una trasmissione del genere duri a lungo, vale la pena cambiare regolarmente il fluido ATP al suo interno, ovvero ogni 60 mila chilometri.