Trasmissione (meccanica)

Trasmissione (meccanica)

Una trasmissione è una macchina in un sistema di trasmissione di potenza , che fornisce un'applicazione controllata di potenza. Spesso il termine trasmissione a 5 velocità si riferisce semplicemente al cambio , che utilizza ingranaggi e treni di ingranaggi per fornire conversioni di blocco di velocità e coppia da una fonte di alimentazione rotante a un altro dispositivo. [1] [2]

Il termine trasmissione si riferisce propriamente all'intera trasmissione , inclusi frizione , cambio, albero di trasmissione (per veicoli a trazione posteriore), differenziale e alberi di trasmissione finali. In America il termine è talvolta usato nel discorso casuale per riferirsi più specificamente al solo cambio, e l'uso dettagliato differisce.



L'uso più comune è negli autoveicoli , dove la trasmissione adatta la potenza del motore a combustione interna alle ruote motrici. Tali motori devono funzionare a una velocità di rotazione relativamente elevata , che è inappropriata per l'avviamento, l'arresto e la marcia più lenta. La trasmissione riduce la velocità del motore più elevata alla velocità della ruota più lenta, aumentando la coppia nel processo. Le trasmissioni sono utilizzate anche su biciclette a pedali , macchine fisse e dove vengono adattate diverse velocità di rotazione e coppie.

Spesso, una trasmissione ha più rapporti di trasmissione (o semplicemente "ingranaggi") con la possibilità di passare da uno all'altro al variare della velocità. Questa commutazione può essere effettuata manualmente (dall'operatore) o automaticamente (da una centralina). Può essere fornito anche il controllo direzionale (avanti e indietro). Esistono anche trasmissioni a rapporto singolo, che cambiano semplicemente la velocità e la coppia (e talvolta la direzione) dell'uscita del motore.



Negli autoveicoli , la trasmissione è generalmente collegata all'albero a gomiti del motore tramite un volano o frizione o giunto idraulico, anche perché i motori a combustione interna non possono funzionare al di sotto di una determinata velocità. L'uscita della trasmissione viene trasmessa tramite l' albero di trasmissione a uno o più differenziali , che azionano le ruote. Mentre un differenziale può anche fornire una riduzione dell'ingranaggio, il suo scopo principale è quello di consentire alle ruote alle due estremità di un asse di ruotare a velocità diverse (essenziale per evitare lo slittamento delle ruote in curva) mentre cambia la direzione di rotazione.

Le trasmissioni convenzionali ad ingranaggi/cinghia non sono l'unico meccanismo per l'adattamento di velocità/coppia. Meccanismi alternativi includono convertitori di coppia e trasformazione di potenza (ad es. trasmissione diesel-elettrica e sistema di azionamento idraulico ). Esistono anche configurazioni ibride. Le trasmissioni automatiche utilizzano un corpo valvola per cambiare marcia utilizzando la pressione del fluido in risposta al regime del motore, alla velocità e all'input dell'acceleratore.


Spiegazione
Vista interna del mulino a vento Pantigo, guardando il cappuccio dal pavimento: porta cappelli, ruota del freno, freno e wallower. Pantigo Windmill si trova su James Lane, East Hampton, contea di Suffolk, Long Island, New York.
Vista interna del mulino a vento Pantigo, guardando il cappuccio dal pavimento: porta cappelli, ruota del freno, freno e wallower. Pantigo Windmill si trova su James Lane, East Hampton, contea di Suffolk, Long Island, New York.
I primi trasmissioni comprese le unità ad angolo retto e altri ingranaggi in mulini a vento , cavallo -powered dispositivi e macchine a vapore , a sostegno del pompaggio , fresatura , e di sollevamento .

La maggior parte dei riduttori moderni viene utilizzata per aumentare la coppia riducendo la velocità di un albero di uscita del motore primo (ad esempio l'albero a gomiti di un motore). Ciò significa che l'albero di uscita di un cambio ruota ad una velocità inferiore rispetto all'albero di ingresso e questa riduzione di velocità produce un vantaggio meccanico , aumentando la coppia. Un cambio può essere impostato per fare il contrario e fornire un aumento della velocità dell'albero con una riduzione della coppia. Alcuni dei riduttori più semplici cambiano semplicemente la direzione di rotazione fisica della trasmissione di potenza.



Molte trasmissioni automobilistiche tipiche includono la possibilità di selezionare uno dei diversi rapporti di trasmissione . In questo caso, la maggior parte dei rapporti di trasmissione (spesso chiamati semplicemente "ingranaggi") vengono utilizzati per rallentare la velocità di uscita del motore e aumentare la coppia. Tuttavia, le marce più alte possono essere di tipo " overdrive " che aumentano la velocità di uscita.



Usi
I riduttori hanno trovato impiego in un'ampia varietà di applicazioni diverse, spesso fisse , come le turbine eoliche .

Le trasmissioni sono utilizzate anche in attrezzature agricole , industriali , edili , minerarie e automobilistiche . Oltre alla normale trasmissione ad ingranaggi, tale attrezzatura fa largo uso della trasmissione idrostatica e delle trasmissioni elettriche a velocità variabile .



Semplice
Il cambio principale e il rotore di un elicottero Bristol Sycamore
Il cambio principale e il rotore di un elicottero Bristol Sycamore
Le trasmissioni più semplici, spesso chiamate riduttori per riflettere la loro semplicità (sebbene i sistemi complessi siano anche chiamati riduttori in volgare), prevedono una riduzione dell'ingranaggio (o, più raramente, un aumento di velocità), a volte in combinazione con un cambio di direzione ad angolo retto dell'albero (tipicamente negli elicotteri , vedi foto). Questi sono spesso utilizzati su macchine agricole azionate dalla presa di forza , poiché l'albero della presa di forza assiale è in contrasto con la consueta necessità dell'albero condotto, che è verticale (come con le falciatrici rotanti) o si estende orizzontalmente da un lato all'altro dell'attrezzo (come per spandiletame , trinciaerba e carri foraggio ). Attrezzature più complesse, come l' insilatotrincia e spazzaneve , hanno azionamenti con uscite in più di una direzione. Anche gli elicotteri utilizzano un cambio a coppia divisa in cui la potenza viene prelevata dal motore in due direzioni per i diversi rotori.


Il cambio in una turbina eolica converte la rotazione lenta ea coppia elevata della turbina in una rotazione molto più veloce del generatore elettrico . Questi sono molto più grandi e più complicati dei riduttori della presa di forza nelle macchine agricole. Pesano diverse tonnellate e in genere contengono tre stadi per ottenere un rapporto di trasmissione complessivo da 40:1 a oltre 100:1, a seconda delle dimensioni della turbina. (Per ragioni aerodinamiche e strutturali, le turbine più grandi devono girare più lentamente, ma i generatori devono ruotare tutti a velocità simili di diverse migliaia di giri al minuto .) Il primo stadio del cambio è solitamente un ingranaggio planetario, per compattezza, e per distribuire il enorme coppia della turbina su più denti dell'albero lento. [3]La durata di questi riduttori è da tempo un problema serio. [4


Indipendentemente da dove vengono utilizzate, queste semplici trasmissioni condividono tutte una caratteristica importante: il rapporto di trasmissione non può essere modificato durante l'uso. È fissato al momento della costruzione della trasmissione.

Per i tipi di trasmissione che risolvono questo problema, vedere Trasmissione a variazione continua , nota anche come CVT.

"Riduttore" reindirizza qui. Per lo sviluppatore di videogiochi, vedere Software Gearbox . Per il componente della trasmissione, vedere il treno di ingranaggi .

Molte applicazioni richiedono la disponibilità di più rapporti di trasmissione . Spesso si tratta di facilitare l'avviamento e l'arresto di un sistema meccanico, anche se un'altra esigenza importante è quella di mantenere un buon rendimento del carburante .


La necessità di una trasmissione in un'automobile è una conseguenza delle caratteristiche del motore a combustione interna . I motori in genere funzionano in un intervallo da 600 a circa 7000 giri / min (sebbene questo possa variare, ed è tipicamente inferiore per i motori diesel), mentre le ruote dell'auto ruotano tra 0 giri/min e circa 1800 giri/min.

Inoltre, il motore fornisce la coppia e la potenza più elevate in modo non uniforme a tutti i regimi, determinando una fascia di coppia e una fascia di potenza . Spesso la coppia massima è richiesta quando il veicolo si sposta da fermo o viaggia lentamente, mentre è necessaria la massima potenza ad alta velocità. Pertanto, è necessario un sistema che trasformi la potenza del motore in modo che possa fornire una coppia elevata a bassi regimi, ma anche funzionare a velocità autostradali con il motore ancora funzionante entro i suoi limiti. Le trasmissioni eseguono questa trasformazione.

Un diagramma che confronta le bande di potenza e coppia di un motore "torquey" rispetto a uno "peaky"
Un diagramma che confronta le bande di potenza e coppia di un motore "torquey" rispetto a uno "peaky"
La dinamica di un'auto varia con la velocità: alle basse velocità, l'accelerazione è limitata dall'inerzia della massa lorda veicolare; mentre a velocità di crociera o massime la resistenza al vento è la barriera dominante.


Molte trasmissioni e ingranaggi utilizzati nelle applicazioni automobilistiche e dei camion sono contenuti in una custodia in ghisa , sebbene più frequentemente l' alluminio venga utilizzato per un peso inferiore, specialmente nelle auto. Di solito ci sono tre alberi: l'albero principale, un contralbero e un albero folle.

L'albero principale si estende all'esterno della cassa in entrambe le direzioni: l'albero di ingresso verso il motore e l'albero di uscita verso l'asse posteriore (sulle vetture a trazione posteriore. Le vetture a trazione anteriore hanno generalmente il motore e la trasmissione montati trasversalmente, il differenziale essendo parte del gruppo di trasmissione.) L'albero è sospeso dai cuscinetti di banco ed è diviso verso l'estremità di ingresso. Nel punto di divisione, un cuscinetto pilota tiene insieme gli alberi. Gli ingranaggi e le frizioni scorrono sull'albero principale, gli ingranaggi essendo liberi di ruotare rispetto all'albero principale tranne quando sono impegnati dalle frizioni.

Manuale

Le trasmissioni manuali sono disponibili in due tipi fondamentali:

Un semplice ma robusto sistema a rete scorrevole o non sincronizzato/non sincrono ; dove gli ingranaggi cilindrici a denti diritti girano liberamente e devono essere sincronizzati dall'operatore adattando i giri del motore alla velocità della strada, per evitare rumorosi e dannosi scontri degli ingranaggi
Gli ormai onnipresenti riduttori a maglia costante ; che possono essere/includere sistemi non sincronizzati/non sincronizzati , o sincronizzati/sincronizzati , in cui gli ingranaggi tipicamente elicoidali a taglio diagonale (o talvolta a taglio dritto o a doppia elica ) sono costantemente "ingranati" insieme e una frizione a denti è usato per cambiare marcia. Sulle scatole sincronizzate,

vengono utilizzati coni di attrito o "anelli sincronizzati" oltre alla frizione a denti per abbinare strettamente le velocità di rotazione dei due lati della trasmissione (disattivata) prima di effettuare un innesto meccanico completo.
Il primo tipo era standard in molte auto d'epoca (accanto, ad esempio, sistemi epicicloidali e multi-frizione) prima dello sviluppo di manuali a maglia costante e automatici idraulici-epicicloidali, vecchi camion pesanti e può ancora essere trovato in uso in alcuni attrezzature agricole. Quest'ultimo è lo standard moderno per il trasporto su strada e fuoristrada manuale e trasmissioni manuali automatizzate , anche se può essere trovato in molte forme; ad esempio, taglio dritto non sincronizzato in una pista o applicazioni super-pesanti, taglio elicoidale non sincronizzato nella maggior parte degli autocarri pesanti e delle motociclette e in alcune auto d'epoca (ad esempio, la Fiat 500 ), e in parte - o elicoidale completamente sincronizzato in quasi tutte le moderne autovetture e autocarri leggeri con cambio manuale.
Le trasmissioni manuali sono il tipo più comune al di fuori del Nord America e dell'Australia . Sono più economici, più leggeri, di solito offrono prestazioni migliori, ma le più recenti trasmissioni automatiche e CVT offrono un miglior risparmio di carburante. [5] [6] È consuetudine che i nuovi conducenti imparino e vengano testati su un'auto con cambio manuale. In Malesia e Danimarca tutte le auto utilizzate per i test (e per questo motivo, praticamente tutte anche quelle utilizzate per l'istruzione) hanno una trasmissione manuale. In Giappone , Filippine , Germania , Polonia , Italia , Israele ,Paesi Bassi , Belgio , Nuova Zelanda , Austria , Bulgaria , Regno Unito , [7] Irlanda, Svezia , Norvegia , Estonia , Francia , Spagna , Svizzera , Stati australiani del Victoria , [8] Australia occidentale e Queensland, Finlandia , Lettonia , [ 9] Lituania e Repubblica Ceca, il superamento del test con un'auto con cambio automatico non dà diritto al conducente di utilizzare un'auto con cambio manuale sulla strada pubblica; è richiesta una prova con un'auto manuale. [ citazione necessaria ] Le trasmissioni manuali sono molto più comuni delle trasmissioni automatiche in Asia , Africa , Sud America ed Europa .

Le trasmissioni manuali possono includere ingranaggi sia sincronizzati che non sincronizzati. Ad esempio, la retromarcia di solito non è sincronizzata, poiché il guidatore deve inserirla solo quando il veicolo è fermo. Molte auto più vecchie (fino agli anni '70) mancavano anche della sincronizzazione


sulla prima marcia (per vari motivi: costo, ingranaggio generale generalmente "più corto", motori che in genere hanno una coppia più bassa, l'usura estrema su un sincronizzatore della prima marcia frequentemente usato ... ), il che significa che poteva essere utilizzato anche solo per allontanarsi da una fermata, a meno che il conducente non diventasse esperto nel doppio disinnesto e avesse una particolare esigenza di scalare regolarmente la marcia più bassa.

Alcune trasmissioni manuali hanno un rapporto estremamente basso per la prima marcia, chiamato superriduttore o nonna . Tali ingranaggi di solito non sono sincronizzati. Questa funzione è comune sui pick-up progettati per il traino di rimorchi, l'agricoltura o il lavoro in cantiere. Durante il normale utilizzo su strada, il camion viene solitamente guidato senza utilizzare affatto il superriduttore e la seconda marcia viene utilizzata con partenza da fermo. Alcuni veicoli fuoristrada, in particolare la Jeep Willys e i suoi discendenti, avevano anche trasmissioni con "granny first's" di serie o come opzione, ma questa funzione è ora più spesso fornita da un cambio di velocità basso collegato a un normale trasmissione completamente sincronizzata.

Non sincrono
Articolo principale: trasmissione non sincrona


Alcune applicazioni commerciali utilizzano trasmissioni manuali non sincronizzate che richiedono un operatore esperto. A seconda del paese, molte leggi locali, regionali e nazionali regolano il funzionamento di questi tipi di veicoli ( vedi Patente di guida commerciale ). Questa classe può includere veicoli commerciali , militari, agricoli o di ingegneria . Alcuni di questi possono utilizzare combinazioni di tipi per funzioni multiuso. Un esempio è una presa di forza ingranaggio (PTO). Il tipo di trasmissione non sincrona richiede la comprensione della gamma di marce, della coppia, della potenza del motore e delle funzioni multifunzionali della frizione e del cambio. Trasmissioni manuali sequenziali , comunemente usate inmoto e auto da corsa , sono una forma di trasmissione manuale non sincrona.

Automatico
Articolo principale: cambio automatico

Ingranaggio epicicloidale o ingranaggio planetario come utilizzato in una trasmissione automatica.
Ingranaggio epicicloidale o ingranaggio planetario come utilizzato in una trasmissione automatica.
La maggior parte delle moderne auto nordamericane e alcune europee e giapponesi hanno una trasmissione automatica che seleziona un rapporto di trasmissione appropriato senza alcun intervento dell'operatore. Utilizzano principalmente l' idraulica per selezionare gli ingranaggi, a seconda della pressione esercitata dal fluido all'interno del gruppo di trasmissione. Invece di utilizzare una frizione per innestare la trasmissione, tra il motore e la trasmissione viene posizionato un volano fluido o un convertitore di coppia . È possibile per il conducente controllare il numero di marce in uso o selezionare la retromarcia, anche se il controllo preciso di quale marcia è in uso può o non può essere possibile.

Le trasmissioni automatiche sono facili da usare. Tuttavia, in passato, alcune trasmissioni automatiche di questo tipo hanno avuto una serie di problemi; erano complesse e costose, a volte avevano problemi di affidabilità (che a volte causavano maggiori spese di riparazione), erano spesso meno efficienti in termini di consumo di carburante rispetto alle loro controparti manuali (a causa dello "slittamento" nel convertitore di coppia), e il loro tempo di cambiata era più lento di un manuale che li rende non competitivi per le corse. Con il progresso delle moderne trasmissioni automatiche, questo è cambiato. [10]


I tentativi di migliorare l'efficienza del carburante delle trasmissioni automatiche includono l'uso di convertitori di coppia che si bloccano oltre una certa velocità o in rapporti di trasmissione più elevati, eliminando la perdita di potenza e ingranaggi overdrive che si attivano automaticamente al di sopra di determinate velocità. Nelle trasmissioni più vecchie, entrambe le tecnologie potrebbero essere invadenti, quando le condizioni sono tali da entrare e uscire ripetutamente a causa della velocità e fattori di carico come pendenza o vento variano leggermente. Le attuali trasmissioni computerizzate possiedono una programmazione complessa che massimizza l'efficienza del carburante ed elimina l'invadenza. Ciò è dovuto principalmente ai progressi elettronici piuttosto che meccanici, sebbene anche i miglioramenti nella tecnologia CVT e l'uso di frizioni automatiche abbiano aiutato. Alcune auto, inclusa la Subaru Impreza del 2013 [11]e il modello 2012 della Honda Jazz venduto nel Regno Unito, dichiarano effettivamente un consumo di carburante leggermente migliore per la versione CVT rispetto alla versione manuale.

Per alcune applicazioni, lo slittamento inerente alle trasmissioni automatiche può essere vantaggioso. Ad esempio, nelle gare di accelerazione, il cambio automatico consente all'auto di fermarsi con il motore ad un regime elevato (la "velocità di stallo") per consentire un avvio molto rapido al rilascio dei freni. Infatti, una modifica comune consiste nell'aumentare la velocità di stallo della trasmissione. Questo è ancora più vantaggioso per i motori turbo , dove il turbocompressore deve essere mantenuto in rotazione ad alti regimi da un grande flusso di scarico per mantenere la pressione di sovralimentazione ed eliminare il ritardo del turbo che si verifica quando l'acceleratore si apre improvvisamente su un motore al minimo.

Continuamente variabile
Articolo principale: trasmissione a variazione continua

La trasmissione a variazione continua (CVT) è una trasmissione in cui il rapporto delle velocità di rotazione di due alberi, come l'albero di ingresso e l'albero di uscita di un veicolo o altra macchina, può essere variato continuamente entro un determinato intervallo, fornendo un numero infinito di rapporti possibili. Il CVT consente al conducente oa un computer di selezionare il rapporto tra la velocità del motore e la velocità delle ruote all'interno di un intervallo continuo. Ciò può fornire un risparmio di carburante ancora migliore se il motore funziona costantemente a una singola velocità. La trasmissione è, in teoria, in grado di offrire una migliore esperienza utente, senza l'aumento e la diminuzione della velocità di un motore e il sussulto percepito quando si cambia marcia in modo errato.


I CVT si trovano sempre più su auto piccole e in particolare su veicoli ibridi o ad alto chilometraggio del gas . Su queste piattaforme la coppia è limitata perché il motore elettricopuò fornire coppia senza modificare la velocità del motore. Lasciando il motore in funzione alla velocità che genera il miglior chilometraggio del gas per le condizioni operative date, il chilometraggio complessivo può essere migliorato rispetto a un sistema con un numero inferiore di marce fisse, in cui il sistema può funzionare alla massima efficienza solo per una piccola gamma di velocità. I CVT si trovano anche nelle attrezzature agricole; a causa della natura a coppia elevata di questi veicoli, gli ingranaggi meccanici sono integrati per fornire forza di trazione alle alte velocità. Il sistema è simile a quello di un cambio idrostatico ea "velocità a impulsi" si basa interamente su una trasmissione idrostatica. Il produttore tedesco di trattori Fendt ha aperto la strada a questa tecnologia, sviluppando la sua trasmissione "Vario - YouTube ".

Variabile elettrica
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Articolo principale: trasmissione del veicolo ibrido

La trasmissione variabile elettrica ( EVT o e-CVT ) è utilizzata nei veicoli ibridi combina l'uscita di un motore elettrico e un motore a benzina e, come un CVT, fornisce rapporti di trasmissione continuamente variati.

Nella realizzazione comune, un motore a benzina è collegato ad una trasmissione tradizionale, a sua volta collegata ad un ingranaggio epicicloidalevettore planetario del sistema. Un motore/generatore elettrico è collegato all'ingranaggio centrale "sole", normalmente non azionato nei tipici sistemi epicicloidali. Entrambe le fonti di alimentazione possono essere alimentate contemporaneamente all'uscita della trasmissione, suddividendo la potenza tra di loro. Negli esempi comuni, tra un quarto e la metà della potenza del motore può essere immessa nell'ingranaggio centrale. A seconda dell'implementazione, la trasmissione davanti al sistema epicicloidale può essere notevolmente semplificata o eliminata completamente. Gli EVT sono in grado di modulare continuamente i rapporti di velocità di uscita/ingresso come i CVT meccanici, ma offrono il netto vantaggio di poter applicare anche potenza da due sorgenti diverse a un'uscita, oltre a ridurre drasticamente la complessità complessiva.

In implementazioni tipiche, il rapporto di trasmissione della trasmissione e del sistema epicicloidale è impostato sul rapporto delle condizioni di guida comuni, ad esempio la velocità dell'autostrada per un'auto o la velocità della città per un autobus. Quando il guidatore preme sull'acceleratore, l'elettronica associata interpreta la posizione del pedale e imposta immediatamente il motore a benzina sul regime che fornisce il miglior chilometraggio del gas per tale impostazione. Poiché il rapporto di trasmissione è normalmente impostato lontano dal punto di coppia massima, questa impostazione normalmente comporterebbe un'accelerazione molto scarsa. A differenza dei motori a benzina, i motori elettrici offrono una coppia efficiente su un'ampia selezione di giri/min e sono particolarmente efficaci a basse impostazioni dove il motore a benzina è inefficiente. Variando il carico o l'alimentazione elettrica sul motore collegato all'ingranaggio solare, è possibile fornire una coppia aggiuntiva per compensare la bassa coppia erogata dal motore. Quando il veicolo accelera, la potenza al motore viene ridotta e alla fine termina, fornendo l'illusione di un CVT.

L'esempio canonico dell'EVT è l' Hybrid Synergy Drive di Toyota . Questa implementazione non ha una trasmissione convenzionale e l'ingranaggio centrale riceve sempre il 28% della coppia dal motore. Questa potenza può essere utilizzata per azionare qualsiasi carico elettrico nel veicolo, ricaricare le batterie, alimentare il sistema di intrattenimento o far funzionare il sistema di aria condizionata. L'eventuale potenza residua viene quindi reimmessa in un secondo motore che alimenta direttamente l'uscita della trasmissione. A velocità autostradali, questo percorso generatore/motore aggiuntivo è meno efficiente rispetto alla semplice alimentazione diretta delle ruote. Tuttavia, durante l'accelerazione, il percorso elettrico è molto più efficiente di un motore che funziona così lontano dal suo punto di coppia. [12] GM utilizza un sistema simile nei propulsori ibridi Allison Bus e nei pick-up Tahoe e Yukon, ma questi utilizzano una trasmissione a due velocità davanti al sistema epicicloidale e l'ingranaggio solare riceve quasi la metà della potenza totale.

Manuale automatizzato
Articolo principale: cambio manuale automatizzato

La trasmissione manuale automatizzata (AMT) indica un tipo di sistema di trasmissione di veicoli a motore a più velocità che è strettamente basato sulla progettazione meccanica e sulla costruzione di una trasmissione manuale convenzionale , [13] [14] [15] [16] [17] ma utilizza automazione per il controllo della frizione e/o del cambio.

Le versioni moderne di questi sistemi hanno iniziato ad apparire sulle automobili di serie a metà degli anni '90 e sono completamente automatiche . I marchi includono Selespeed e Easytronic , e possono controllare sia il funzionamento della frizione che i cambi di marcia automaticamente, tramite una ECU , quindi non richiedono alcun intervento manuale o input del conducente sui cambi di marcia. [18] [19]

L'utilizzo dei moderni AMT controllati da computer nelle autovetture è aumentato durante la metà degli anni '90, come alternativa più sportiva alla tradizionale trasmissione automatica idraulica . Durante gli anni 2010, gli AMT sono stati in gran parte sostituiti dal sempre più diffuso design della trasmissione a doppia frizione .

Manuale senza frizione / Semiautomatico
Articolo principale: cambio semiautomatico

La trasmissione semiautomatica indica una trasmissione di veicoli a motore a più velocità in cui parte del suo funzionamento è automatizzato (di solito l' azionamento della frizione ), ma è ancora necessario l'input del conducente per modificare manualmente i rapporti di trasmissione. La maggior parte delle trasmissioni semiautomatiche utilizzate in auto e moto sono basate su trasmissioni manuali convenzionali o su un cambio manuale sequenziale , ma utilizzano un sistema di frizione automatica . Occasionalmente, tuttavia, alcune trasmissioni semiautomatiche sono state basate anche su trasmissioni automatiche idrauliche standard , con giunto idraulico oconvertitore di coppia e utilizzando un riduttore epicicloidale . [20] [21]

I nomi per tipi specifici di trasmissioni semiautomatiche includono cambio manuale senza frizione , [22] [23] automatico manuale , [24] manuale con frizione automatica , [25] [26] e cambio al volante . [27] [28] [29] Questi sistemi facilitano i cambi di marcia per il conducente azionando automaticamente il sistema di frizione , di solito mediante, o sotto il controllo di un attuatore o servo , e sensori , pur richiedendo al conducente di cambiare marcia manualmente

Il primo utilizzo delle trasmissioni semiautomatiche è stato nelle automobili, aumentando di popolarità a metà degli anni '30 quando furono offerte da diverse case automobilistiche americane. Meno comuni delle tradizionali trasmissioni automatiche (idrauliche) , le trasmissioni semiautomatiche sono state comunque rese disponibili su vari modelli di auto e moto, e attualmente rimangono in produzione. Trasmissioni semiautomatiche con paddle-shift operazione sono stati utilizzati in vari auto da corsa , e sono stati introdotti per controllare il meccanismo del cambio elettroidraulico della Ferrari 640 Formula Uno auto da corsa nel 1989. [30]Questi sistemi sono attualmente utilizzati su una varietà di classi di auto da corsa di alto livello; comprese le gare di Formula Uno , Indycar e Touring . [31] [32] Altre applicazioni includono motocicli , camion , autobus e veicoli ferroviari .

Sistemi primi semi-automatiche utilizzate una varietà di meccaniche , elettriche , pneumatiche ed idrauliche sistemi compresi frizioni centrifughe , vuoto autoazionati frizioni, convertitori di coppia, frizioni elettro-pneumatico, elettromeccanico (e anche elettrostatica ) e servo / solenoide controllata al frizioni e schemi di controllo: innesto automatico quando si sposta il cambio, controlli del preselettore , frizioni centrifughe con cambio sequenziale a tamburo, che richiedono al conducente di sollevare l' acceleratoreper un cambio di successo, ecc. e alcuni erano poco più che normali convertitori di coppia automatici con blocco automatico con selezione manuale delle marce. I sistemi di trasmissione semiautomatici sui motocicli utilizzano generalmente una frizione centrifuga .

Un esempio di questo tipo di trasmissione nelle automobili è la trasmissione semiautomatica VW Autostick ; una trasmissione manuale convenzionale a 3 velocità, con una frizione automatica azionata dal vuoto , più un convertitore di coppia (come in un normale automatico ) e un cambio di marcia standard. [33]

Le trasmissioni semiautomatiche su motocicli e ATV richiedono ancora al conducente di cambiare marcia manualmente e generalmente utilizzano una leva del cambio manuale sequenziale convenzionale, accoppiata con una frizione centrifuga automatica , quindi non c'è una leva della frizione azionata manualmente sul manubrio per il conducente da usare, in quanto è un sistema di frizione completamente automatizzato.

Manuale sequenziale
Funzionamento di un tipico cambio manuale sequenziale a 4 marce; comunemente usato in moto e auto da corsa.
Funzionamento di un tipico cambio manuale sequenziale a 4 marce; comunemente usato in moto e auto da corsa .
Un cambio manuale sequenziale (come il tipo di cambio utilizzato su una motocicletta completamente manuale ) è un tipo di cambio manuale non sincrono a più velocità , che consente solo al conducente di selezionare la marcia successiva (ad esempio, passando dalla seconda marcia alla prima marcia) o la marcia precedente (es. passaggio dalla seconda alla terza), in ordine successivo. Questa restrizione evita di selezionare accidentalmente la marcia sbagliata, tuttavia, impedisce anche al conducente di "saltare" deliberatamente le marce. La frizione in una trasmissione manuale sequenziale è necessaria solo quando si passa da fermo (cioè fermo; neutro) alla 1a marcia, dopodiché si cambia senza frizione poiché le marce vengono forzate in posizione tramite i cani. Ciò contrasta con una trasmissione manuale convenzionale, che utilizza Synchromesh per cambi marcia fluidi. [34] L'uso di frizioni a cane (piuttosto che sincronizzate ) si traduce in velocità di cambio più veloci rispetto a una trasmissione manuale. [35]

le trasmissioni manuali sequenziali utilizzano la rotazione di un tamburo e delle forcelle selettrici per cambiare marcia, come quello utilizzato su una trasmissione completamente manuale per moto. [36] Il meccanismo del cambio-tamburo è collegato e ruotato in avanti e indietro mediante un collegamento meccanico (ad es. leva del cambio) o tramite un sistema di controllo elettropneumatico o elettroidraulico, che in genere si collega meccanicamente a le forcelle del cambio e le frizioni a denti, ed è azionato con le leve del cambio, dietro il volante. Possono essere progettati anche con sistemi di frizione manuali o automatici. Trasmissioni sequenziali semiautomatiche (con frizioni automatiche) si possono trovare sia nelle automobili (principalmente da pista e in alcune auto da rally, ad es. paddle-shift), motociclette (tipicamente leggere utilitarie da città di tipo "step-thru", ad es. Honda Super Cub ) e quad (spesso con retromarcia inserita separatamente), questi ultimi due normalmente utilizzano una frizione centrifuga tipo scooter.