Automatisk girkasse

Den automatiske girkassen er en type girkasse som i motorkjøretøyer autonomt velger riktig utveksling og derfor ikke krever inngripen fra kjøretøyoperatøren. [1]

Ofte bruker den mekaniske delen av girkassen planetgir, og dette fører til at automatgir og planetgirkasser blir feilidentifisert som det samme. Mer korrekt, "automatisk" refererer til typen kontroll: det kan være ikke-automatiske planetgirkasser (for eksempel den som ble tatt i bruk av Ford-modellen T ) eller girkasser med den klassiske strukturen til manuelle girkasser, men med automatisk kontroll ( robotisert girkasse ).

Historie

Automatgiret har blitt veldig populært i USA siden 1950-tallet , mens spredningen har vært tregere i Europa . En av grunnene til dette er reduksjonen i energieffektivitet og det høyere drivstofforbruket forårsaket av automatgiret, spesielt tydelig i de første modellene. En annen grunn er knyttet til den høyere gjennomsnittlige forskyvningen av maskinene med påfølgende tilgjengelighet av høye effekter.

Det første patentet til en "progressiv automatisk girkasse" i Italia ble presentert og registrert i 1931 i navnet til den unge ingeniørstudenten Elio Trenta (patentet ble utstedt av Ministry of Corporations-Office of Intellectual Property med nummer 298415), også hvis andre patenter for lignende prosjekter hadde blitt innlevert i Storbritannia (1924), Canada (Alfred Horner Munro, oppfunnet i 1921 og patentert i 1925) og USA (1927) [2] . I 1935 kjøpte Peugeot Gaston Fleischels design for et elektromagnetisk system [2] , men de første kjøretøyene som hadde en helautomatisk girkasse var Oldsmobile-modellene fra 1940 , hvis system ble kalt Hydra-matic, fire-trinns og clutchless. . På disse modellene ble automatgiret tilbudt for bare $ 57 . På 1950-tallet produserte Oldsmobile millioner av biler med automatgir, noe som demonstrerte deres popularitet i USA.

Den hydrauliske automatgirkassen ble deretter introdusert av General Motors, Chrysler og Borg-Warner (produsent av girkasser for Ford) på begynnelsen av 1950 -tallet . De første modellene hadde to forhold og var ikke i stand til å overføre mye dreiemoment, så ble det snart produsert tre-trinns modeller.

På åttitallet skjedde det et teknologisk sprang med introduksjonen av femte gir, som forbedret energieffektiviteten til hydrauliske girkasser på lange reiser. En annen bemerkelsesverdig forbedring som dateres tilbake til samme periode var introduksjonen av clutch-momentomformeren (TCC eller Lockup-momentomformer). Systemet består i å kombinere momentomformeren med en clutch styrt av en elektromagnet , som er i stand til å koble inngangen direkte til utgangen når den bestemmes av datamaskinen ombord. Ved å eliminere væskefriksjon i momentomformeren ved høye hastigheter, gir dette systemet ekstra drivstofføkonomi.

På samme måte er det gjort et forsøk på å forbedre ytelsen med en clutch med rask utveksling som automatisk kobler inn over en viss hastighet. Resultatet er imidlertid et system som er for påtrengende, med kontinuerlige inn- og utkoblinger under visse forhold som innebærer små variasjoner i hastighet, som for eksempel vinden.

Etter hvert som ytelsen til datamaskiner om bord økte, ble flere og flere ventilfunksjoner overført til elektronikk mellom 1980- og 1990 -tallet. Kontrollen av ventilene fra datamaskinen (noen produsenter dedikerer en spesialisert mikroprosessor kun for kontroll av girkassen) gjør intervensjonen mer presis og tillater i noen biler å ta i bruk semi-automatisk sekvensiell eller robotisk eller til og med "semi-sekvensiell" kontroll , der driveren forteller datamaskinen hvilke rapporter som skal legges inn eller administreres helt av datamaskinen. Disse endringene forbedrer nedoverbakkeoppførselen og bruken av motorbremsen betraktelig; noen modeller er i stand til å gjenkjenne førerens stil og tilpasse seg deretter.

En spesiell type automatisk girkasse, kalt kontinuerlig girkasse eller variabel utveksling, har ikke forhåndsbestemte faste utvekslinger, men kan variere utvekslingsforholdet kontinuerlig innenfor arbeidsintervallet.

Tradisjonell girkasse med planetgir

Den vanligste typen automatisk girkasse er den med planetgir . I disse erkjennelsene lar en gruppe planetsystemer i serie hver enkelt foreta et girskifte gjennom inngrep fra bremser som virker, avhengig av tilfellet, på kronen, pinjongen eller planetbæreren, og noen ganger også ved bruk av clutcher. ( vanligvis multi-plate) som gjør to av disse tre elementene integrert med hverandre. Automatisk skiftekontroll oppnås vanligvis ved å utnytte trykket til en væske i en hydraulisk krets som hovedsakelig drives av en slutthastighetsdetektor (tradisjonelt en sentrifugal ekspansjonsmekanisme), men i økende grad også på grunnlag av andre detektorer, for eksempel partialisering av karbureringen, eller av lasten som støttes, eller av skråningen til sporet.

Struktur og funksjon

En girkasse med en hydraulisk planetgirkasse består vanligvis [3] av følgende deler:

• Momentomformer : det er en enhet plassert mellom motoren og girkassen som erstatter den tradisjonelle clutchen. Den produserer en variasjon i dreiemoment ved lave hastigheter og under akselerasjon, men fremfor alt når den drives "på tomgang" (dvs. ved minimum motorturtall) overfører den ikke dreiemoment , hvis ikke av en minimumsenhet og i alle fall alltid erobres med et minimum handlingen til bremsene. Et kjøretøy med momentomformer har derfor (bortsett fra i spesielle tilfeller) kun to pedaler: gass og brems. Dette mekaniske orgelet er også utbredt på kjøretøy der det ikke er automatgir, som i mange driftsmaskiner, og i noen jernbanekjøretøyer . Momentomformeren utfører også en begrenset trinnløs justering av forholdet, i tillegg til det faste girforholdet.

• Planetgirkasse : utgjør hoveddelen av en automatisk girkasse. Overføringsforholdet bestemmes, som allerede nevnt, av et system av bremser og clutcher som virker på planetsystemer .

• Aktuator: det er kontrollsenteret for hele systemet. Tradisjonelt består den av et hydraulisk system der en trykksatt væske kommer fra en pumpe drevet av inngangsakselen , og her reguleres den av et system av ventiler presset av fjærer . Ventilsystemet behandler pumpetrykket og trykket til en sentrifugaldetektor (samt et hydraulisk signal bestemt av posisjonen til velgerspaken og gassventilen ) for å bestemme forholdet som skal settes inn. Forskjellen i trykk mellom to hulrom bestemmer åpningen eller lukkingen av en kontrollventil, tillater eller ikke passering av væsken som driver clutch- og bremseaktuatorene. Det er en ekte hydraulisk kalkulator, og faktisk i mange moderne girkasser er det en mikroprosessor som driver ventilene ved hjelp av elektromekaniske aktuatorer. Kompleksiteten og det betydelige antallet komponenter som utgjør ventilhuset, gjorde tidligere at automatgiret var svært kostbart sammenlignet med den manuelle. I dag har masseproduksjon redusert prisforskjellen på dette alternativet.

Kontroller for sjåføren

Den eneste typen interaksjon som automatgiret krever fra sjåføren, er den som er knyttet til valg av driftsmodus. For dette er det en spak (velger) som kan flyttes til en av følgende posisjoner (generelt):

• P - Parkering: drivakselen og hjulene er låst, slik at drivakselen er fri . Dette hindrer bilen i å bevege seg for eksempel når den parkeres i en skråning [1]
• R - Revers: som i den manuelle girkassen, aktiverer den girene, takket være at hjulene roterer i motsatt retning og samtidig slår på reverslysene [1]
• N - Nøytral (nøytral): som i nøytral på mekaniske girkasser, i denne posisjonen overføres ingen kraft til drivakselen, følgelig roterer motoren og hjulene uavhengig [1]
• D - Drive: normal kjørestilling, der girkassen griper inn ved automatisk å variere utvekslingene [1]
• 3 - Tredje (ikke alltid til stede): i denne posisjonen er girkassen begrenset til tredje gir
• 2 - Andre: i denne posisjonen er girkassen begrenset til andre gir
• 1 - Først: i denne posisjonen er girkassen begrenset til første gir
• L - Lav (normalt tilstede i trinnløse girkasser): i denne posisjonen er girkassen begrenset til de laveste utvekslingene
• S - Sport (sportslig kjøring, ikke alltid tilstede): girkassen griper inn automatisk og oftere under kjøring. Pickupen øker med antall omdreininger
• +/- når kombinert med en sekvensiell girkasse, for å manuelt stille inn utvekslingene uten å bruke clutchen (sekvensiell giring)

Det er også kommandoer (spesielt på busser) dannet av et trykknapppanel, vanligvis med D (Drive), N (Nøytral), R (revers), så i tillegg også 1 for å begrense giret opp til 1., 2. opp til 2. og 3 ble gradvis erstattet av D-knappen for å låse girene. Med motoren i gang, for å koble inn giret (D eller en annen knapp), av sikkerhetsgrunner, hold bremsepedalen helt nede. I tillegg har sjåføren andre automatiske girkassekontroller tilgjengelig: i bremsepedalen (hydrauliske bremsekontroller) og i gasspedalen ( kick ned ). På flere modeller har girvelgeren (spaken) en knapp som nødvendigvis må trykkes inn for å flytte spaken til posisjon P eller R (låseknapp).

For å betjene girvelgeren i tilfelle den forblir låst i posisjon P, er det vanligvis en mekanisk kontroll som kan aktiveres for å låse den opp. Det er nødprosedyrer i tilfeller der det av ulike årsaker (f.eks. helt utladet eller defekt elektrisk batteri), er nødvendig for å kunne flytte kjøretøyet, men automatgiret holder hjulene låst eller kjøretøyet må skyves (posisjon N).

Manuell ventilhus

Spesielle automatiske hydrauliske girkasser har ventilhuset manuelt kontrollert av føreren, som dermed bestemmer forholdet som skal settes inn, men uten bruk av clutchen. Bruken av disse girkassene er begrenset til sports- eller racerbiler. På noen modeller er det mulig å bytte mellom manuell eller automatisk modus. Systemet overvinnes imidlertid av det elektronisk styrte ventilhuset.

Kontinuerlig variabel girkasse

Denne kategorien inkluderer de transmisjonene som ikke har par med gir som bestemmer faste utvekslinger, men kan variere utvekslingsforholdet uten løsning av kontinuitet innenfor et intervall mellom et minimum og et maksimum utveksling, slik at motoren kan opprettholde en hastighet. med perfekt konstant arbeid .

En hastighetsvariator

Den vanligste typen kontinuerlig girkasse er variabel hastighet, noen ganger kalt Variomatic etter det kommersielle navnet på den første girkassen av denne typen som ble markedsført. Den bruker et par trinser hvis halsbredde kan varieres for å få beltet til å fungere på forskjellige diametre, og dermed oppnå ønsket forhold. I løpet av de siste tiårene har denne typen girkasser også nytt godt av den elektroniske styringen som har erstattet det mekaniske systemet med sentrifugalmasser og kontrastfjær for justering av motorturtallet, noe som blant annet muliggjør ulike driftsmoduser (normal, økonomisk, sporty) som samt muligheten for å «simulere» girene til en tradisjonell girkasse.

Robotisk mekanisk girkasse

En robotgirkasse er en vanlig mekanisk girkasse som er typisk for manuelle girkasser, men utstyrt med servomekanismer som uavhengig betjener clutchen og girvalgstengene. De har fordelen av at de manuelle girkassene som huset allerede har i produksjon kan brukes, med minimale tilpasninger, dessuten, uten hydrauliske komponenter, tillater de besparelser på forbruk sammenlignet med en tradisjonell episyklisk automatgirkasse. Kontrollenheten med styringsprogramvaren bestemmer det beste forholdet i henhold til arbeidsforholdene til motoren og administrerer automatisk endringene, eller tillater manuelle endringer med en passende sekvensiell modus.

Dobbel clutch

En interessant kategori av denne typen girkasser er de med dobbelclutch girkasse (DCT, dobbel clutch girkasse), der girkassen faktisk er delt i to, en med jevne utvekslinger og en med odde utvekslinger, hver med en dedikert clutch. Algoritmen til kontrollenheten bestemmer på grunnlag av arbeidsforholdene til motoren (akselerasjon, retardasjon, etc.) som vil være forholdet som vil bli satt inn senere og forhåndsvelger det på den andre halvdelen av girkassen; endringene skjer da ganske enkelt ved å koble ut den ene clutchen og samtidig koble inn den andre. Dette systemet tillater ekstremt raske girskift, og er derfor mye brukt på høyytelses sportsbiler, hvor girskiftetidene kan falle til noen titalls millisekunder.

Merknader

1. ^ a b c d og enkel informasjon om automatgir , på fiat.it. Hentet 15. oktober 2015 (arkivert fra originalen 5. juli 2015) .
2. ^ a b Den utrolige historien om den italienske ingeniøren som patenterte automatgiret i en alder av 20 år i la Repubblica 27. mars 2021. Hentet 7. april 2021 .
3. ^ ( NO ) beskrivelse og drift av automatgiret , på auto.howstuffworks.com . Hentet 15. oktober 2015 .

Relaterte elementer

• Robotgirkasse

Andre prosjekter

• Wikimedia Commons inneholder bilder eller andre filer om automatisk veksling