Non perdetevi d’animo, non c’è nulla di complicato. Ora vi spiegheremo tutto. Prima, però, facciamo chiarezza sulla terminologia. Molte persone chiamano erroneamente un cambio automatico con due unità collegate tra loro: il cambio stesso e il convertitore di coppia.
Il convertitore di coppia è costituito da due macchine a palette: una pompa a elica e una turbina centripeta. Tra di esse vi è un apparato di guida, un reattore. La girante è rigidamente collegata all’albero motore del motore, la turbina all’albero del cambio. Il reattore, a seconda della modalità di funzionamento, può ruotare liberamente o può essere bloccato con l’aiuto di una frizione di sovraccarico.
La trasmissione della coppia dal motore alla scatola del cambio avviene tramite flussi di fluido di potenza (olio) che viene lanciato dalle pale della girante sulle pale della turbina. Tra la girante e la turbina sono previsti spazi minimi e le loro pale hanno una geometria speciale che forma un cerchio continuo della circolazione del fluido di potenza. In questo modo, non esiste un collegamento rigido tra il motore e la trasmissione. Ciò garantisce il funzionamento del motore e l’arresto dell’auto con la marcia inserita, oltre a contribuire alla trasmissione fluida della forza di trazione.
La frizione idraulica può semplicemente trasmettere la coppia senza trasformarne il valore. Per modificare la coppia, nel design del convertitore di coppia viene introdotto un reattore. Si tratta della stessa ruota con pale, ma questa, essendo collegata a un alloggiamento (involucro) del cambio, non ruota (si noti, fino a un certo punto). Le pale del reattore sono situate sul percorso lungo il quale l’olio ritorna dalla turbina alla pompa, e hanno un profilo speciale. Quando il reattore è immobile (modalità convertitore di coppia), aumenta la portata del fluido di potenza che circola tra le ruote. Maggiore è la velocità del movimento del fluido, maggiore è la sua energia cinetica e maggiore è l’impatto sulla ruota della turbina. Grazie a questo effetto, la coppia sviluppata sull’albero della ruota della turbina può essere notevolmente aumentata.
Immaginate una situazione standard: la marcia è già inserita e noi siamo fermi e premiamo il pedale del freno! Cosa succede in questo caso? La ruota della turbina è ferma e la coppia su di essa è da una volta e mezza a due volte superiore (a seconda del progetto) a quella sviluppata dal motore a questi giri. Tra l’altro, maggiore è il regime del motore, maggiore è la coppia sull’albero di uscita del convertitore di coppia. Basta rilasciare il pedale del freno e l’auto parte. L’accelerazione continuerà fino a quando la coppia sulle ruote sarà pari alla coppia della resistenza stradale.
Quando la ruota della turbina si avvicina alla velocità di rotazione della ruota della pompa, la ruota del reattore viene rilasciata e inizia a ruotare insieme ai due “partner”. In questo caso, si dice che il convertitore di coppia è passato alla modalità di frizione idraulica. Questo riduce le perdite e aumenta l’efficienza del convertitore di coppia.
E poiché in alcuni casi non è necessario convertire la coppia e la velocità, il convertitore di coppia può essere completamente bloccato in alcuni momenti con l’aiuto di una frizione. Questa modalità contribuisce a portare l’efficienza della trasmissione quasi a uno, in quanto lo slittamento tra le ruote motrici è, per definizione, impossibile in questo caso.
Ma immaginate una situazione del genere. State guidando in linea retta e improvvisamente iniziate a salire. La velocità dell’auto inizierà a diminuire e il carico sulle ruote motrici aumenterà. Il convertitore di coppia reagisce immediatamente a questo cambiamento. Non appena la velocità di rotazione della turbina diminuisce, la ruota del reattore rallenta automaticamente; di conseguenza, la velocità di circolazione del fluido di potenza aumenta, il che comporta automaticamente un aumento della coppia che verrà trasmessa all’albero dalla ruota della turbina (si pensi alle ruote). In alcuni casi, l’aumento di coppia è sufficiente per superare una pendenza senza passare a una marcia inferiore.
Poiché il convertitore di coppia non è in grado di convertire la velocità di rotazione e la coppia trasmessa all’interno di un ampio intervallo, ad esso viene collegato un riduttore a più velocità che, inoltre, è in grado di fornire la rotazione inversa (in altre parole, la marcia indietro). Le scatole che lavorano in tandem con i convertitori di coppia di solito includono una serie di ingranaggi planetari e hanno molto in comune con i cambi manuali che ci sono familiari.
In un cambio manuale, gli ingranaggi sono costantemente innestati, mentre quelli azionati ruotano liberamente sull’albero secondario. Passando a una marcia qualsiasi, blocchiamo meccanicamente l’ingranaggio corrispondente sull’albero condotto. Il funzionamento del cambio automatico si basa sullo stesso principio. Ma i riduttori epicicloidali presentano alcune caratteristiche interessanti. Comprendono diversi elementi: un portapignone, ingranaggi del pignone, ingranaggi solari e anulari.
Facendo ruotare alcuni elementi e fissandone altri, questi riduttori possono cambiare i rapporti di trasmissione, cioè la velocità di rotazione e la forza trasmessa attraverso il riduttore planetario. Gli ingranaggi planetari sono azionati dall’albero di uscita del convertitore di coppia e i loro elementi corrispondenti sono fissati con nastri e pacchi di frizione (in un cambio meccanico, questo ruolo è svolto da sincronizzatori e frizioni di blocco).
L’innesto della trasmissione avviene come segue. La frizione è premuta da una punteria idraulica, che a sua volta è azionata dalla pressione del fluido di potenza, quello utilizzato nel convertitore di coppia. Questa pressione è creata da una speciale pompa e viene distribuita tra le frizioni corrispondenti sotto il saldo controllo dell’elettronica grazie all’uso di uno speciale sistema di elettrovalvole elettromagnetiche in accordo con l’algoritmo della scatola.
Una differenza significativa tra le trasmissioni automatiche e le trasmissioni manuali convenzionali è che le marce nelle prime vengono cambiate quasi senza interruzione dell’erogazione della coppia. Una è innestata, l’altra è disinnestata quasi nello stesso momento. I forti sobbalzi durante la commutazione sono quasi eliminati, poiché vengono smorzati dal convertitore di coppia già menzionato in precedenza. Tuttavia, va notato che i moderni cambi con impostazione sportiva non possono vantare un funzionamento fluido. I sobbalzi durante il loro funzionamento sono causati da un cambio di marcia più rapido: questa disposizione consente di risparmiare un certo tempo in fase di accelerazione, ma porta a un’usura accelerata delle frizioni. Ciò influisce negativamente anche sulla trasmissione e sul telaio nel suo complesso.
I sistemi di controllo erano interamente idraulici nelle trasmissioni automatiche della prima generazione. In seguito, l’idraulica è stata mantenuta solo come parte esecutiva del sistema di controllo. Grazie ad essa, è possibile implementare vari algoritmi per il funzionamento della scatola: accelerazioni brusche, modalità sportiva, economica, invernale…
In modalità sport, ad esempio, la spinta del motore viene utilizzata al cento per cento. L’innesto di ogni marcia successiva avviene alle frequenze dell’albero motore alle quali si sviluppa la coppia massima. Con un’ulteriore accelerazione, la velocità di rotazione dell’albero motore viene portata ai valori massimi in cui il motore sviluppa la massima potenza. E così via. In questo caso, l’auto sviluppa accelerazioni significativamente maggiori rispetto a quelle effettuate durante il funzionamento dei programmi economy e normale.
Nella maggior parte delle auto moderne con cambio automatico, vengono attivati alcuni algoritmi di controllo in base allo stile di guida. L’elettronica adatta il funzionamento del tandem motore-trasmissione da sola. Il computer, analizzando le informazioni provenienti da numerosi sensori, decide di cambiare marcia in determinati momenti, a seconda della natura richiesta dei cambi. Se il modo di guidare è misurato e regolare, la centralina apporta le opportune correzioni in modo che il motore non operi in modalità di potenza, con un effetto positivo sul consumo di carburante. Non appena il conducente si “innervosisce” e inizia a premere il pedale del gas più spesso e in modo più deciso, l’intelligenza artificiale capisce immediatamente che la velocità e l’accelerazione devono essere più rapide e il propulsore inizia immediatamente a lavorare secondo il programma sportivo. Se il guidatore pedala dolcemente, l’elettronica “intelligente” commuta il cambio e il motore al funzionamento normale.
Un numero crescente di auto è dotato di cambi in cui, oltre all’automatico, è prevista anche una modalità di controllo semiautomatica. In questo caso, il conducente impartisce i comandi per il cambio di marcia e il sistema di controllo fornisce gli interruttori. Ma questo non significa che l’elettronica vi permetterà di scatenarvi. La velocità di passaggio da una marcia all’altra è spesso aumentata in questa modalità, ma molti costruttori mantengono il tempo di commutazione uguale a quello della modalità automatica, per salvaguardare la durata del propulsore. I costruttori di auto chiamano questi sistemi in modi diversi: Autostick, Steptronic, Tiptronic.
Tra l’altro, recentemente alcune trasmissioni automatiche possono essere messe a punto. Ciò è stato possibile grazie alla riprogrammazione delle unità di controllo del motore e del cambio. Per migliorare la velocità di accelerazione, nel programma di controllo del cambio automatico vengono modificati i momenti di cambio delle marce e il tempo di commutazione viene ridotto in modo significativo.
L’elettronica diventa sempre più intelligente di anno in anno. I computer sono in grado di analizzare il grado di usura dell’attrito e di generare la pressione appropriata necessaria per innestare ogni frizione. Registrando la pressione, è possibile prevedere il grado di usura dei dischi di attrito e quindi del cambio nel suo complesso. L’unità di controllo monitora costantemente la funzionalità del sistema, registrando i codici di guasto degli elementi che si sono guastati durante il funzionamento.
In alcuni casi di forza maggiore, l’unità di controllo inizia a lavorare secondo il programma di bypass. In genere, in modalità di emergenza tutti i cambi sono vietati e viene innestata una marcia qualsiasi, di norma la seconda o la terza. In questo caso, non è consigliabile utilizzare l’auto (e non funzionerà), ma il programma vi aiuterà a raggiungere l’officina con le vostre forze.
Tutti i tipi di cambio sono in grado di far gioire i proprietari di auto con la loro assistenza per oltre 200 mila chilometri. Ma c’è una cosa: un funzionamento senza problemi è possibile con una manutenzione adeguata e un’ispezione qualificata periodica.
Modalità del cambio automatico
P – parcheggio. In questa modalità, tutte le marce sono disinnestate, l’albero di uscita del cambio e la linea di trasmissione collegata alle ruote motrici sono bloccati dal meccanismo di blocco della scatola. Con il motore in funzione, il limitatore di velocità dell’albero motore interviene molto prima che in fase di accelerazione. Questa “sicurezza” non consente di sforzare il motore e di spalare il fluido della trasmissione senza alcun risultato.
R – retromarcia.
N – folle. In questa modalità, il motore e le ruote motrici non sono collegati. L’auto può costeggiare, ma anche essere trainata senza sollevare l’asse motore.
La modalità D o Drive consente di muoversi. In questa modalità, le marce vengono cambiate automaticamente.
La modalità S, Sport, PWR, Power of Shift è la più dinamica e la più dispendiosa. In fase di accelerazione, il motore viene portato in modalità di potenza massima. La velocità di cambio marcia (a seconda del design e del programma) può essere aumentata. Il motore in questo caso è sempre tonico, di norma, lavorando a regimi che non sono inferiori a quelli in cui si sviluppa la coppia massima. Dimenticatevi dell’economia.
Ilkick-down è una modalità in cui il downshift viene effettuato per un’accelerazione intensa, ad esempio in caso di sorpasso. La brusca ripresa si verifica perché il motore viene portato alla massima efficienza e perché il rapporto di trasmissione del riduttore è maggiore. Affinché la trasmissione passi a questa modalità, è necessario premere bene il pedale dell’acceleratore. Nelle trasmissioni di vecchia generazione, era necessario premere il pedale del gas, come si suol dire, “a fondo”, fino a quando non si sentiva un caratteristico clic, per attivare il Kick-down.
Quando si opera in modalità Overdrive o O/D, l’ingranaggio overdrive viene innestato più spesso, portando il motore a una velocità ridotta. L’Overdrive garantisce una guida efficiente, ma la sua attivazione può comportare una significativa perdita di dinamica.
Norm implementa la modalità di guida più equilibrata. Le marce superiori, di norma, si verificano quando si raggiunge il regime medio del motore e a velocità leggermente superiori alla media.
Se si mette il selettore su “1” (L, Low), “2” o “3”, il cambio non salirà oltre la marcia selezionata. Queste modalità sono richieste in condizioni stradali difficili, ad esempio quando si percorrono strade di montagna, si traina un rimorchio o un’altra auto. In questo caso, il motore può operare nella gamma dei carichi medi e alti senza scalare marcia.
W, Inverno, Neve – per evitare lo slittamento delle ruote motrici, in questa modalità la vettura parte con la seconda marcia. Per non causare inutili slittamenti, le marce possono essere cambiate più delicatamente e a velocità inferiori. Allo stesso tempo, l’accelerazione non deve essere troppo dinamica.
I segni “+” e “-” non determinano la pole position, ma la possibilità di cambiare manualmente le marce. Diversi costruttori consentono di “miscelare” le marce in modi diversi: con il selettore del cambio automatico, con i pulsanti sul volante o con le palette al volante. In questa modalità, l’elettronica non vi permetterà di passare a quelle trasmissioni che, a suo parere, non sono appropriate al momento. Quando si opera con i segni di “addizione” e “sottrazione”, la velocità del cambio di marcia non sarà superiore a quella impostata dal programma in modalità Sport. Il vantaggio della modalità manuale è la possibilità di agire in anticipo sulla curva.
Questa è una traduzione. Potete leggere l’originale qui: https://www.drive.ru/technic/4efb330d00f11713001e3660.html
