4.1                  Destinația și clasificarea cutii de viteze automate

Cutiile de viteze automate ale automobilelor pot fi clasificate în:

Cutiile de viteze semiautomate (automatizate sau robotizate)

Cutiile de viteze semiautomate combină caracteristici ale celor manuale și automate, utilizând un sistem automatizat pentru controlul ambreiajului și schimbarea treptelor, exemple fiind:

-  Cutia de viteze manuală automatizată (AMT) – folosește un sistem robotic pentru acționarea ambreiajului și a schimbătorului de viteze, oferind o alternativă economică și simplă la cutiile complet automate.

-  Cutia de viteze cu dublu ambreiaj (DSG) – permite schimbarea rapidă a treptelor de viteză prin utilizarea a două ambreiaje separate, unul pentru treptele pare și altul pentru cele impare, asigurând o tranziție lină și eficientă.

-  Cutia de viteze cu acționare electrică – utilizează motoare electrice pentru a acționa mecanismele interne ale transmisiei, eliminând necesitatea unui sistem hidraulic sau mecanic tradițional, fiind frecvent întâlnită la vehiculele electrice și hibride.

Cutiile de viteze complet automate

Cutiile de viteze complet automate controlează integral procesul de schimbare a treptelor, fără intervenția conducătorului auto, asigurând o funcționare lină și confortabilă, exemple fiind:

-  Cutia de viteze cu convertizor de cuplu – utilizează un convertizor de cuplu hidraulic pentru a transmite puterea motorului.

-  Cutia de viteze continuu variabilă (CVT) – nu are trepte fixe de viteze, ci folosește un sistem cu curele și fulii pentru o transmisie lină și eficientă.

4.2           Construcția și principiul de funcționare al cutii de viteze semiautomate (automatizate sau robotizate)

Cutia de viteze manuală automatizată (AMT)

Cutia de viteze cu acționare electrohidraulică este un tip de cutie de viteze semiautomată sau automatizată (AMT - Automated Manual Transmission), care utilizează un sistem electrohidraulic pentru a controla acționarea ambreiajului și schimbarea treptelor de viteză. Este o combinație între o cutie de viteze manuală tradițională și un sistem automatizat, fiind proiectată să ofere un control mai precis și confort pentru utilizator. Cutiile de viteze automatizate (AMT) cu acționare electrohidraulică utilizează circuite hidraulice controlate electric, prin intermediul supapelor electromagnetice integrate în unitatea Mechatronică, pentru acționarea manșoanelor de cuplare (Figura 4.1).

Funcționarea cutiei de viteze cu control electronic depinde de poziția manetei selectorului, determinată prin intermediul unui potențiometru și a patru microîntrerupătoare, ale căror semnale sunt transmise către unitatea electronică de control (Figura 4.2). Procesul de schimbare a treptelor de viteză este complet controlat de unitatea de control și realizat prin intermediul supapelor electromagnetice și al unui mecanism de schimbare a treptelor cu acționare hidraulică.

Comutatorul hidraulic al treptelor de viteză deplasează tija de selectare și cuplare a treptelor conform comenzilor unității electronice de control. Lichidul de lucru este pompat în cilindrii hidraulici ai comutatorului prin supape electromagnetice (Figura 4.3). Pistoanele acestora exercită presiune asupra culbutorilor, pe axa căruia este montată o pârghie conectată printr-o tijă la pârghia de pe tija de selectare și cuplare a treptelor. Acest mecanism determină rotația tijei în jurul axei sale.

La primirea comenzii pentru cuplarea unei trepte de viteză, lichidul de lucru este trimis sub presiune prin supapele electromagnetice către o altă pereche de cilindri (Figura 4.4).  Pistonii acestor cilindri acționează asupra unei culbutorii, pe axa căreia este fixată maneta de cuplare a treptelor de viteză. În acest proces, tija de selectare și cuplare a treptelor de viteză se deplasează înainte sau înapoi.

Mutările mecanismului de schimbare a treptelor de viteză se realizează prin acțiunea sistemului hidraulic. Furnizarea lichidului de lucru sub presiune este asigurată de o pompă hidraulică separată. Sistemul include un acumulator hidraulic, care stochează o cantitate rezervă de lichid de lucru sub presiune. Acesta este necesar pentru realizarea automată a proceselor de schimbare a treptelor de viteză (Figura 4.5).  

Blocul electronic de control primește informații despre valoarea presiunii lichidului de lucru din sistem prin intermediul unui senzor de presiune instalat în acesta. În timpul procesului de schimbare a treptelor de viteză, lichidul de lucru este direcționat prin supape electromagnetice către cilindrul de acționare a ambreiajului și către cilindrii comutatorului hidraulic, care asigură pozițiile necesare ale stocului de selecție și includere a treptelor de viteză.

Așa cum se întâmplă la automobilele cu cutie de viteze automată, selectorul este echipat cu un mecanism de blocare care previne deplasarea acestuia în anumite poziții și blochează extragerea cheii de contact (Figura 4.7).  

Blocarea cheii în contactul de pornire împiedică rotirea acesteia în poziția care permite scoaterea, dacă transmisia nu este blocată. Mecanismul de blocare a cheii în contactul de aprindere are un actuator electromecanic, activat de unitatea de control a instrumentelor electronice de pe coloana de direcție.

Când selectorul de viteze este poziționat în „D - Drive” și contactul de pornire este activat, contactele microîntrerupătorului pentru blocarea extragerii cheii din contact este închis. Acest semnal este transmis unității electronice de comandă de pe coloana de direcție, care activează alimentarea electromagnetului de blocare a cheii în contactul de aprindere. Electromagnetul deplasează știftul de blocare, învingând forța arcului, în poziția de blocare, împiedicând astfel rotirea cheii în poziția care permite scoaterea acesteia din contact. După ce selectorul de viteze este poziționat în „P”, contactele microîntrerupătorului se deschid, unitatea de control întrerupe alimentarea electromagnetului, iar știftul de blocare revine, sub acțiunea arcului, în poziția care permite rotirea și extragerea cheii din contact (Figura 4.8).  

La cutiile de viteze DSG cu dublu ambreiaj, simplu sau multidisc, arborele primar al cutiei de viteze este dublu, fiind format din doi arbori concentrici. Fiecare dintre acești arbori este echipat cu un senzor care determină viteza sa de rotație. Arborii primari se angrenează cu diferiți arborii secundari, asigurând o funcționare eficientă și schimbări rapide ale treptelor de viteză (Figura 4.9).  

Schimbarea treptelor de viteză se realizează prin intermediul furcilor și sincronizatoarelor similare cu cele utilizate în cutiile de viteze mecanice obișnuite. Fiecare furcă este responsabilă pentru angrenarea a două trepte de viteză. Totuși, în cutiile de viteze DSG, furcile de angrenare a treptelor de viteză sunt acționate hidraulic, spre deosebire de mecanismele obișnuite cu tije și pârghii utilizate în cutiile de viteze mecanice. Tijele furcilor de angrenare se deplasează în cilindrii hidraulici pe bile. Procesul de schimbare a unei trepte de viteză începe prin comanda sistemului Mechatronik, care direcționează uleiul sub presiune, de exemplu, către cilindrul hidraulic din stânga furcii (Figura 4.10). În absența presiunii în cilindrul hidraulic din dreapta, tija împreună cu furca se deplasează spre dreapta, angrenând mufa glisantă a sincronizatorului. În acest mod, treapta de viteză este selectată. După angajarea treptei, cilindrul hidraulic aflat sub presiune este comutat pe evacuare. Mufa sincronizatorului este menținută în poziție prin înclinațiile dinților coroanei angrenajului selectat și prin mecanismul de fixare care acționează asupra tijei furcii. În poziția neutră inițială, furca este menținută de un mecanism de fixare instalat în carcasa cutiei de viteze. Fiecare furcă este echipată cu un magnet permanent. Acest magnet acționează ca un element de referință pentru senzorul de deplasare, al cărui semnal permite sistemului Mechatronik să determine poziția exactă a furcilor de angrenare a treptelor de viteză.

Cutia de viteze cu acționare electrică

La cutia de viteze cu acționare electrică selectorul electronic permite alegerea între modul automat și cel manual de schimbare a treptelor de viteză. Atunci când maneta selectorului este deplasată din poziția centrală spre stânga, modul de schimbare se modifică fie de la automat (D) la manual (M). În poziția centrală a manetei selectorului, treptele de viteză pot fi schimbate manual: treapta superioară (+) sau treapta inferioară (-). În acest caz, modul de schimbare a treptelor trece automat în regim manual. Pe canalul din dreapta se află poziția neutră (N) și poziția pentru mersul înapoi (R). După oprirea motorului, cheia poate fi extrasă din contact indiferent de poziția selectorului. Pentru a preveni deplasarea accidentală a vehiculului, sunt emise semnale vizuale și sonore prin tabloul de bord, solicitând activarea frânei de parcare.

Carcasa selectorului este compusă din două părți. În interiorul acesteia se află levierul de schimbare cu mecanismul de blocare și unitatea electronică de comutare (Figura 4.11). Pe levierul de schimbare, deasupra suportului său, se găsește un împingător (piston). La capătul inferior al levierului este amplasat un element de blocare, care se deplasează pe șinele de ghidare și în adânciturile preformate ale mecanismului de blocare. Partea superioară a carcasei este izolată de habitaclu printr-o carcasă sferică, un inel de sigilare, piulița de fixare a bușonului.

Selectorul de viteze se află deasupra sistemului de acționare al ambreiajului și este fixat pe carterul cutiei de viteze cu patru șuruburi. Cele două motoare electrice ale selectorului de viteze îndeplinesc funcții diferite. Primul motor electric V528 se ocupă de selecția treptei de viteză, în timp ce al doilea motor electric V529 este responsabil pentru efectuarea schimbării propriu-zise a treptei de viteză (Figura 4.12).

Când motorul electric V528 de selecție a vitezei este activat, arborele de transmisie pentru motorul de selecție transmite cuplul de rotație de la motorul de selecție la secțiunea tijei de selecție a vitezei, care este realizată sub formă de șină dințată. Astfel, mișcarea de rotație a motorului este transformată într-o mișcare liniară de deplasare a tijei de selecție pe verticală. Această mișcare verticală permite selectarea fantei corespunzătoare pentru angajarea vitezei dorite (Figura 4.13).

Când motorul electric V529 de schimbare a vitezei este activat, arborele de transmisie al motorului transmite cuplul de rotație de la motorul de schimbare la secțiunea tijei de selecție a vitezei, realizată sub formă de segment de roată dințată. Astfel, mișcarea de rotație a motorului este transformată într-o mișcare de rotație a tijei de selecție a vitezei. Această mișcare permite angajarea vitezei dorite în fanta corespunzătoare.

4.1                  Operații de diagnosticare și mentenanță al cutii de viteze semiautomate

Operațiuni de diagnosticare și mentenanță sunt esențiale pentru a asigura funcționarea corectă a cutiilor de viteze semiautomate și pentru a preveni deteriorarea altor componente ale vehiculului. Fiecare tip de cutie de viteze semiautomate necesită o abordare diferită în funcție de tehnologia utilizată, dar în general se pune accent pe verificarea componentelor electrice, hidraulice și mecanice. Mai jos sunt prezentate simptomele, cauzele, metodele de diagnosticare și soluțiile de remediere la general pentru fiecare tip de cutii de viteze semiautomate.